Kiudbetoon (0)

(NIMI)
KIUDBETOONI OMADUSED, KASUTUSALAD
REFERAAT
Õppeaines: EHITUSMATERJALID
Ehitusinstituut
Õpperühm:
Juhendaja :
Tallinn  2018
sisukord
Sissejuhatus 3
1. Kiudbetooni ajalugu 3
2. Betooni omadused 4
1.1. Kiudbetooni põhilised kasutusalad 4
1.1.1. Vundamendis 4
1.1.2. Sein 5
1.1.3. Vahelagi 5
1.1.4. Põrandad 5
1.2. Kiudude tüübid 6
1.2.1. Teraskiud 6
1.2.2. Polüpropüleenkiud 7
1.2.3. Klaaskiud 7
1.3. Kiudbetooni eelised 8
1.4. Kiudbetooni puudused 8
Kokkuvõte 9
Viidatud allikad 9

Sissejuhatus

Betoon on inspireeriv ja lõputute kasutusvõimalustega materjal. See on väga laialdaselt kasutatav ja üsna odav ehitusmaterjal. Tänu oma suurele survetugevusele kasutatakse seda erinevate ehitiste rajamisel.
Betooni suurimaiks puuduseks on väike tõmbetugevus. Selle parandamiseks on välja töödeldud erinevaid meetodeid , mis teevad betooni rohkem vastupidavamaks tõmbetugevusele. Parim meetod selleks on betoonis vastu võtta tõmbetugevusi muude materjalidega. Klassikaliseks meetodiks on saanud terasvarraste paigaldamine betooni, kuid see nõuab palju lisa tööd ja on väga ajakulukas. Selleks töödeldi välja kiudbetoon , kus betooni sisse on pandud muude materjalide kiude .

Kiudbetooni ajalugu

Betoon on olnud üks levinumaid ehitusmaterjale maailmas. Survetugevus on betooni tähtsaim omadus, sest ehituses kasutataksegi betooni just survejõu vastuvõtmiseks. Kuid betooni tõmbetugevus on survetugevusest kordades väikse. Selleks, et seda tasakaalustada, lisatakse betoonile juurde kiude, mis on suure tõmbetugevusega nagu teras ja sünteetilised kiud. [1]
Enimlevinud on terassarruste kastutamine, kui järjest enam kasutatakse sarrustena teras- või sünteetilise kiude. Egiptlased olid ühed esimesed, kes hakkasid ehitussegudele juurde lisama looduslike kiude, nagu õled või loomakarvad, et armeerida hapraid saviplokke. [1]
20. sajandi esimesel poolel hakati kiudsarrust kasutama ka betoonis ning esimeste betoonelementide puhul kasutati asbestkiudu. Aastast 1910 . hakati kasutama betooni sarrusena naelu ja metall laaste. [1]
Tõsiseltvõetavamad kiudbetooni katsetused pärinevad 1960-ndadest aastatest, mil NATO vägede lennuväljadel kasutati kiudbetoonplaate tagamaks lennuradade suuremat löögitugevust. 1970-ndatel aastatel arendati välja kiutüübid, mis parandasid oluliselt betooni paindetõmbe-tugevust. [1]
Tänapäeval kasutatakse kiudbetooni põrandates, vundamentides, vahelagedes, seintes üle kogu maailma. Kõige uuemaid kiudbetooni kasutuskoht on vahelaed. Eestis esimesed kiudbetoonist vahelaed valmisid 2005. aastal Tabasalus, kui ehitati mitmekorruselist büroohoonet. [1]

Betooni omadused

Betoon on massiivne materjal, millel on suur survetugevus, kuid väike pingetugevus. Betooni koostis võib olla väga erinev, sõltudes soovitud lõpptulemusest. Erinevate keemiliste lisandite , sideainete ning täitematerjalidega on võimalik toota väga erinevatele nõudmistele vastavaid betoone. Betoonil on võimalik kasutada paljusid erinevaid pinnaviimistlusviise ja tekitada erinevaid tekstuure. Betoonpindu võib töödelda mehaaniliselt ( lihvimine , harjamine, klompimine , vormipinnad jne), survepesuriga (pesubetoon - betooni üks liike, kus vastava töötlusega saavutatakse kare killustikuga kaetud pind. Eelkõige sobib sellise töötlusega betoon õue ning meie suhteliselt karmi kliimasse, kus meid varitseb libastumise oht), keemiliselt (happepesu, impregneerimine) või valada erinevate pinnakatetega betoonelemente. Töötluse liigist ja sügavusest olenevalt võib betooni pind olla krobeline, kare, pehme, sile või läikiv. Õige koostisega ja hästi tihendatud betoon on vett mitteläbilaskev. Külmakindlus iseloomustab betooni võimet taluda paljukordseid külmumis- ja sulamistsükleid ilma tugevuse ja massi märgatava vähenemise ja nähtavate kahjustusteta. Betoonist valmistatud elemendid vajavad vähem hooldamist, kui looduslikust kivist elemendid. [2]

Kiudbetooni põhilised kasutusalad

Vundamendis

Vundament on hoonete ehitamisel olulisem, sest kogu hoone jääb ju sellele toetuma. Vundamendi ehitamisel tehtud vigu on hiljem väga kallis ja keeruline parandada. [1]
Ehituses kasutatakse põhiliselt lint- ja plaatvundamenti. Esimese puhul valatakse vundament seinte või muude kandvate konstruktsioonide alla lindina. Teisel juhul valatakse koos vundamendi kandva osaga ka põrandaplaat. Mõlema puhul on oluline ühtlane, korrektselt täidetud ja tihendatud alus. Samuti peab olema tagatud aluse projektijärgne kõrgus, mille mittejärgimine võib ühtpidi põhjustada betooni ülekulu või teistpidi konstruktsiooni mõõtmete vähenemist. Esimene mõjub eelkõige rahakotile, teine aga vähendab vundamendi kandevõimet. [1]
Järgmiseks tähtsaks etapiks vundamendi ehitamise juures on armeerimine , mille juures tuleb järgida projektis etteantud armatuuri mõõtmeid ja paigutust. Armeerimine koosneb mitmest etapist, mis nõuavad aega, raha ja kvalifitseeritud tööjõudu. Vundamentide puhul on võimalik eelpool nimetatud etappe vältida, kasutades kiudbetooni. [1]

Sein

Kiudbetooni, mida kasutatakse seinte valamisel nimetatakse TAB- Wall betooniks. Selle betooni puhul kehtivad samad eelised, mis tavalise kiudbetooni puhul. Kuna puudub vajadus armeerida seinu on ehitajal võimalik oluliselt kiirendada ehitusprotsessi. [1]
Kiudbetooniga on võimalik valada kandvaid siseseinu ja välisseinu ning ennast kandvaid seinu ja tugiseinu. Kiudbetooniga on otstarbekam valada seinu milles ei ole suuri avasid. TAB-Wall süsteemi võimalik kombineerida tava armatuuriga, saavutamaks optimaalset tulemust. [1]

Vahelagi

Järjest enam kasutatakse kiudbetooni kandekonstruktsioonides. Väga populaarne on TAB- Slab betooni kasutamine, mis hoiab kokku aega ja raha. TAB-Slab on spetsiaalne vahelae süsteem, mis projekteeritakse vastavalt etteantud tingimustele ning mis koosneb kiudbetoonist ja APC (Anti Progressive Collapse) varrastest. APC vardad on mõeldud konstruktsiooni püsivuse tagamiseks avariiolukorras näiteks tugiposti või seina purunemisel. Sõltuvalt konkreetsest projektist võib TAB-Slab betooni kasutada ka kombineerituna tava armeeringuga. TAB-Slab betooni üheks tähtsamaks omapäraks on 100 kg teraskiu (TABIX) sisaldus ühes kuupmeetris. TAB-Slab betooni puhul on väga oluline järel hooldus . [1]

Põrandad

Peamiselt kasutatakse kiudbetooni põrandate valamiseks . Kiududena kasutatakse põhiliselt teraskiude, kuid vajadusel ka polüpropüleen-, plast - või klaaskiude. Sünteetilisi kiude siiski põhiliselt tasanduskihtides ja mahukahanemiste vähendamiseks. Eestis valatakse juba 90% põrandatest kiudbetoonist. Kiudbetoonist põrandat on võimalik valada ilma mahukahanemisvuukideta. Sellisel juhul puuduvad nõrgestuskohad. Eriti levinud on selliste põrandate valamine logistikakeskustes, kus liiklustihedus on suur. [1]

Kiudude tüübid

Teraskiud

1970. aastast alates on arendatud välja palju erinevaid kiudude kujusid ja materjale. Teraskiud erinevad oma tootmisviiside, materjalide ja kuju poolest, samas ka mehaaniliste omaduste nagu tõmbetugevuse poolest. Põhiliselt kasutatakse külmalt tõmmatud traadist, metall lehest lõigatud ja freesitud kiudusid. Kujult võivad olla teraskiud painutatud otstega, lainelised või kooniliste otstega. Freesitud kiud on ebakorrapärase kujuga. Teraskiud võivad olla ka roostevabad. või galvaniseeritud terasest. Eestis on põhiliselt levinud külmalt tõmmatud traadist valmistatud teraskiud tõmbetugevusega kuni 1500 MPa. Teraskiudbetooni tugevusomadused sõltuvad ka kiudude doseeringust. Lisaks betooni mehaaniliste omaduste parandamisele aitavad kiud ka mahukahanemisest tekkivate mõrade vähendamist. Betooni leeliselise keskkonna tõttu puudub ka korrosioonioht. Kuna teraskiud on suhteliselt saledad, siis pole üldiselt täheldatud ka pinnalähedastel karboniseerunud kihtidel betoonikildude eraldumist. Kõrge kloriidide sisaldusega keskkondades tuleks siiski kasutada roostevabast terasest või galvaniseeritud terasest kiude (Foto 1). [1]
Foto 1. Teraskiud [3]

Polüpropüleenkiud

Lisaks teraskiule on laialt levinud erinevad polüpropüleenkiud. Polüpropüleenkiudusid kasutatakse põhiliselt tasanduskihtides ning vähekoormatud põrandates pragunemise vältimiseks. Plastiline kahanemispragunemine võib tekkida kuivas keskkonnas, kui vesi aurustub plastilise betooni pinnalt kiiremini, kui see jõuab koguneda betooni pinnale betooni valgumise tulemusena. Plastilise kahanemispragunemise praod on tavaliselt 2 – 3 mm laiad ja on kogu plaadi paksust läbivad. Nende pikkus väga erinev, ulatudes kohati kuni meetrini. [1]
Samuti suurendab polüpropüleenkiudude lisamine konstruktsiooni tulepüsivust ja betooni vastupanu temperatuuri muutustele. Kiudude läbimõõt ning pikkus võivad varieeruda väga suurel määral, kuid praktikas levinuimad on 12 mm pikkusega ning ~20 µm läbimõõduga polüpropüleenkiud. [1]
Polüpropüleenkiude kasutatakse värske betooni omaduste parandamiseks. Kiud ei lase betoonis sisalduva vee betooni pinnale tõusmist ja seeläbi väheneb ka mahukahanemine. Selleks kasutatakse tavaliselt kuni 25 mm pikkuseid kiude. Selliste omaduste saavutamiseks piisab juba 0,1% kiudude lisamisest betooni ruumala kohta, kuid juba kivinenud betoonile see mingit olulist mõju ei avalda (Foto 2). [1]
Foto 2. Polüpropüleenkiud [4]

Klaaskiud

Lisaks muudele kiududele kasutatakse sarrusena ka klaaskiude. Klaaskiudusid kasutatakse põhiliselt agressiivses keskkonnas asuvates betoonkonstruktsioonides. Klaaskiud on leelisekindlad, ei korrodeeru ning seega leiavad kasutust eelkõige kemikaalidega kokkupuutes olevates konstruktsioonides. Klaasikiu leelisekindlus sõltub tsirkooniumoksiidi sisaldusest tooraines. Üldjuhul jääb see ülespoole 19%. Sarnaselt polüprolüleenkiududele kasutatakse klaaskiudusid plastse kuivamispragunemise minimaliseerimiseks. Palju kasutust leiab klaaskiud ka kuivsegudes nagu krohvides, põrandasegudes, pahtlites. Samuti leiab klaaskiudude rakendust konstruktsioonides, kus on nõutav dielektrilisus, näiteks elektrijaamad või alajaamad . Üldjuhul on klaaskiudude pikkus vahemikus 3 – 30 mm (Foto 3). [1]
Foto 3. Klaaskiud [5]

Kiudbetooni eelised

Kiudbetoonil on tavalise metall armeerinuga betooni ees mitmeid eeliseid. Kiudbetooni kasutamine pakub ehitajale ja tellijale soodsalt, mugavalt ja kiiresti jõuda eesmärgini ehk kvaliteetse ehitise valmimiseni. Kiudbetooni eeliseks on veel tava armeeringuga seotud kulutuste ja ajakulu puudumine: armeeringu projekteerimine, armatuuri hankimine, transport, ettevalmistus, paigaldus, valueelne kontroll jne. Peaaegu alati on ehitajale ehitustähtajad liiga lühikesed. [6]
Lisaks kiudbetooni armeering paikneb ühtlaselt kogu ristlõike ulatuses – puudub valesti paigaldatud armatuurist tingitud risk ning pingejaotus ristlõikes on ühtlane. Talvel ei ole vajadust puhastada armatuuri jääst ja lumest ning seda eelsoojendada enne betoonivalu. Kuna puudub segav armatuur ning vajadusel raketise lumest puhastamine on oluliselt lihtsam. [6]
Veel on ka kiudbetooni löögi- ja tulekindlus suurem. Betooni suurem tõmbe- ja paindetugevus võimaldavad vähendada konstruktsiooni mõõtmeid. Ehitusprotsessi lihtsustumine ja kiirenemine: betooni võib valada kohe pärast raketise valmimist – ajaline võit on märgatav. Kulutused raketisele vähenevad. [6]

Kiudbetooni puudused

Kiudbetoonil on ka mitmeid puudusi. Kiudbetooni on veel suhteliselt vähe uuritud, võrreldes traditsioonilise sarrustamisega. Kiudude paiknemine ruumis suvaliselt kogu ristlõikes on nii puudus kui ka eelis. Lisaks projekteerimisele ja dimensioneerimisele pole kindlaid regulatsioone. [6]

Kokkuvõte

Betooni ajalugu on pikk ja erinevaid võtteid, kuidas betooni täiustada on palju. Enamlevinuid meetod on sarruste kasutamine betoonis, kui tuleb välja, et see on aeganõudev töö ja päris kulukas . Alternatiiviks on välja töödeldud kiudbetoon, mida on märksa mugavam kasutada. Kiudbetooni põhilisteks kasutuskohtadeks on vundament, seinad, vahelaed ja põrand. Populaarsemaid kiud mida betoonis kasutatakse on klaaskiud, polüpropüleenkiud ja teraskiud. Nagu ikka on igas asjas omad puudused ja eelised, seda on ka kiudbetooni puhul.

Viidatud allikad

[1]
„Kiudbetoon,“ [Võrgumaterjal]. Available : http://kiudbetoon.ee/polukiud.ht m. [Kasutatud 28. september, 2018].
[2]
„Ehitusmaterjalid maastikuehituses,“ [Võrgumaterjal]. Available: https://sites.google.com/site/ehitusmaterjalidme/materjalide-kirjeldused/kombineeritud-materjalid . [Kasutatud 28. september, 2018].
[3]
„Kiudbetoon,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://www.kiudbetoon.ee/teraskiud.ht m. [Kasutatud 28. oktoober, 2018].
[4]
„Kiudbetoon,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://www.kiudbetoon.ee/polukiud.ht m. [Kasutatud 28. oktoober, 2018].
[5]
„Kiudbetoon,“ [Võrgumaterjal]. Available: http://www.kiudbetoon.ee/klaaskiud.ht m. [Kasutatud 28. oktoober, 2018].
[6]
R. Aren, Kiudbetooni kasutamine ehituses ja selle mehaanilised omadused, Tartu: Eesti Maaülikool, 2015.