Vezelversterkt beton

De eigenschappen van beton kunnen worden verbeterd door staalvezels en/of kunststofvezels toe te voegen. Voor bepaalde toepassingen kunnen staalvezels zelfs de traditionele wapening geheel of gedeeltelijk vervangen.

Welke soorten vezels voor beton zijn er?

Vezelversterkt beton is een composiet van beton met staalvezels, kunststofvezels, glasvezels, koolstofvezels (carbon), textiel of een combinatie van bijvoorbeeld staal- en kunststofvezels. De vezels worden tijdens het mengen van de grondstoffen van het beton door de betoncentrale toegevoegd.

Vezelversterkt beton heeft in het algemeen een hogere treksterkte (buigsterkte), minder scheurvorming (ook bij hardend beton), beter bestand tegen slijtage, betere waterdichtheid (kleinere capillaire werking en lagere permeabiliteit). De vezels zijn meestal dun en klein (afhankelijk van het vezelmateriaal en de toepassing) en zijn meestal willekeurig verdeeld in het beton.

Er zijn verschillende soorten vezels die een betoncentrale kan toevoegen:

Vezeltype Functie
 
Staalvezel Grote trek- en splijtsterkte
Glasvezel Vergroting trek- en splijtsterkte (t.o.v. ongewapend beton)
Kunststofvezel (macro) Vergroting trek- en splijtsterkte (t.o.v. ongewapend beton)
Glas-, staal-, kunststofvezel Beperking van (plastische) krimpscheuren
Kunststofvezel (micro) Grote brandwerendheid
Natuurlijke vezels (gras, bamboe, jute)  

 

Fibre type Relative density  Diameter (μm) Tensile strength (MPa)  Modulus of elasticity (MPa) Strain at failure (%) 
Bron: Sintef report SBF BK A 07029 16-10-2007
Steel  7.80  100-1000 500-2600  210,000  0.5-3.5 
Glass  2.54  8-15 2000-4000  72,000  3.0-4.8 
Glass E  2.70   12-20  1500-3700   80,000   2.5-3.6 
Synthetic  1.18  5-17 200-1000  17,000-19,000  28-50 
Acrylic  1.44  10-12 2000-3100  62,000-120,000  2-3.5 
Aramid 1.90 8-0 1800-2600  230,000  0.5-1.5 
Carbon 1.14 23 1000  380,000 20 
Nylon 1.38 10-80 280-1200  5,200 10-50 
Polyester 0.96 25-1000  80-600  10,000-18,000  12-100 
Polyethylene 0.90 20-200  450-700  5,000 6-15 
Natural 1.50  25-125  350-2000  10,000-40,000  3.5 
Wood cellulose  1.12-  100-400  280-600  13,000-25,000  10-25 
Sisal 1.15 50-400 120-200 19,000-25,000 1.5-1.9
Coconut 1.50 100-200 350-500 33,000-40,000 3.6
Bamboo 1.02- 425 250-350 25,000-32,000  
Jute 1.04   180 4,900  

 

Staalvezels 

Staalvezels worden in beton toegepast, enerzijds om de cementsteen te versterken (microniveau) en anderzijds om als wapening te functioneren (macroniveau). Het constructief rekenen met staalvezels in beton vergt een totaal andere benadering dan het rekenen met conventioneel gewapend beton.

De prestatie van staalvezels komt vooral tot uiting in de eigenschappen van het verharde beton:

  • verbeterd nascheurgedrag/buigtaaiheid;
  • buigtaaiheidswaarde R: 1,5 tot max. 1;
  • verhoging scheurweerstand;
  • betere scheurverdeling;
  • verbeterde brandwerendheid;
  • verbeterde stabiliteit.

Staalvezels zijn in talloze varianten op de markt. Het functioneren wordt vooral bepaald door:

  • de keuze van de vezel (lengte, diameter, vorm, aanhechtgedrag);
  • de hoeveelheid vezels per m3 beton;
  • een juiste aanpassing van de samenstelling van de betonmortel (vooral in het fijne gebied) om een optimale omhulling en hechting van de vezels mogelijk te maken.

Ten slotte is het uiteraard heel belangrijk dat de vezels goed homogeen in de betonspecie zijn verdeeld. De doseringsgrootte ligt meestal tussen 25 en 50 kg/m3; voor speciale toepassingen zijn echter veel hogere doseringen mogelijk.

Staalvezelbeton wordt onder meer gebruikt voor bedrijfsvloeren, montageloodsen, bushaltes en wegrenovaties.

Polypropyleenvezels

De polypropyleenvezels die in beton worden toegepast zijn over het algemeen zeer dunne en circa 10 – 20 mm lange vezels. Ze zijn vooral effectief in betonspecie door de enorm grote hoeveelheid vezels die wordt ingebracht. Bij doseringen, globaal variërend van circa 500 tot 2500 gram per mbetonspecie, worden tussen tientallen tot honderden miljoenen vezels ingebracht, afhankelijk van diameter en lengte.

Met de toevoeging van polypropyleenvezels kunnen in betonspecie heel verschillende effecten worden beoogd. De mate waarin deze worden gerealiseerd wordt sterk beïnvloed door de vezeleigenschappen: diameter, lengte, oppervlaktestructuur, vorm (enkele vezels, zogenoemd monofilament of de 'netjesvorm', de gefibrileerde vezel).

Synthetische kunststofvezels

Synthetische vezels zijn hogesterkte vezels die beton structureel kunnen wapenen door de sterkte-eigenschappen van beton te bevorderen, zoals taaiheid, buig-treksterkte, schok- en vermoeiingsweerstand. Hierdoor kan bij het gebruik van deze vezels wapening(snetten) geheel of gedeeltelijk worden vervangen.

Samenhang

In de eerste plaats geven de vezels aan betonspecie een verbeterde samenhang. Dit kan het ontmengingsrisico in sommige toepassingen verminderen en een positieve invloed hebben op de gevoeligheid van de betonspecie voor plastische krimp.

Brand

Een heel ander effect is de verbetering van de gevoeligheid voor afspatten bij zeer hoge temperatuurbelastingen, bijvoorbeeld door brand. De snel wegsmeltende vezeltjes creëren hier ontsnappingskanaaltjes voor de stoom die bij snel oplopende temperaturen in het beton uit het in beton aanwezige vocht ontstaat

Uitvoering vezelversterkt beton

  • In tegenstelling tot traditioneel gewapend beton, waarbij de betonproductie en het maken en plaatsen van de wapening gescheiden werkprocessen zijn, is de productie van svb één proces. Alles komt uit de betonmixer.
  • Alle varianten van vezelversterkt beton kunnen gemakkelijk worden gestort. Bij de verwerkbaarheid van vezels in het beton wordt rekening gehouden met de wensen van de verwerker. Bij niet te hoge doseringen aan vezels is de betonmortel goed te verpompen.
  • Deskundig advies over de juiste samenstelling en de toepassing kan bij de bij Betonhuis aangesloten centrales worden verkregen.