U želji da se, na relativno jednostavan način, poboljšaju inženjerska svojstva maltera, kao što su čvrstoća pri savijanju, žilavost, otpornost na zamor, udarna čvrstoća i dr., nastala je ideja da se vlakna, neorganskog ili organskog porekla, „umešaju“ u svežu matricu betona ili maltera. Duži vek trajanja i mnogo kvalitetnija ugradnja, delotvorna kontrola pukotina, otpornost na udarna opterećenja, sprečavanje loma na mestima gde su dilatacije, uz istovremeno smanjenje zapreminskih deformacija skupljanja, prednosti su mikroarmiranja.
Dodavanje armature u vidu vlakana nije nova ideja. Pre upotrebe u betonima, dodavala se slama u opeke, vlakna jute i životinjska dlaka u maltere i sl. Savremeni razvoj vlakana, odnosno mikroarmiranih betona, započeo je ranih šezdesetih godina. Od tada do danas u upotrebi su prirodna organska, čelična, staklena, mineralna, karbonska, polipropilenska i razna druga sintetička vlakna.
Namena vlakana, kao dodatka osnovnom materijalu, je da poboljšaju svojstva složenog materijala, što može da bude od izuzetnog značaja za njegovu praktičnu primenu. U svežu betonsku masu ugradjuju se vlakna čiji se tip i količina određuju proračunom. Vlakna svojom distribucijom u smesi betona čine mrežu, koja odoleva sili gravitacije i celu smesu dovodi do ravnomernog sleganja. Postojanjem armature u kompletnom preseku betonske ploče izbegnut je rizik postavljanja armaturne mreže u pogrešnoj zoni i sprečeno širenje potencijalnih pukotina betona u svim smerovima.
Svojstva mikroarmiranih maltera
Pod pojmom mikroarmirani malteri obično se podrazumevaju kompoziti bazirani na upotrebi sitnog agregata (peska) krupnoće od 0/4mm i veziva (pri čemu se uglavnom radi o cementu), uz dodatak neke vrste mikroarmature – vlakana. Količina vlakana koja se primenjuje kod ovakvih kompozita značajno varira u zavisnosti od vrste vlakana i željenih svojstava maltera i kreće se u rasponu od 0,1% pa sve do 5% u odnosu na ukupnu zapreminu. Na primer, uobičajene količine čeličnih vlakana variraju između 20 i 80 kg po 1m3 svežeg ugrađenog maltera (što predstavlja 0,25-1,0% zapreminski). Što se tiče upotrebe polimernih vlakana, uglavnom se preporučuje niži sadržaj ovog tipa mikroarmature; on je u većini slučajeva limitiran na svega 0,1-0,2%, tj. na oko 1-2kg/m3 svežeg ugrađenog maltera.
Uopšteno posmatrano, jasno je da se dodavanjem izvesne količine vlakana u svežu mešavinu menja konzistencija maltera, pri čemu sama mešavina postaje inertnija i kruća, tj. smanjuje se njena pokretljivost. Prilikom spravljanja mikroarmiranih betona i maltera, potrebno vreme mešanja treba, u najmanju ruku, duplirati u odnosu na uobičajen postupak spravljanja klasičnih kompozita (bez dodatka vlakana). Objašnjenje za ovakvu preporuku leži u činjenici da je, za postizanje maksimalnih efekata mikroarmiranja, nužno obezbediti što je moguće ravnomernije rasprostiranje vlakana u svim pravcima i po celoj zapremini mešavine.
Kada se mikroarmirani malteri spravljaju uz primenu relativno malih količina vlakana (do 1% u odnosu na ukupnu zapreminu), prisustvo te mikroarmature, u principu, ne utiče značajnije na promenu ugradljivosti i obradljivosti svežih mešavina. Naravno, pri korišćenju većih količina vlakana po jedinici zapremine, podrazumeva se upotreba aditiva tipa superplastifikatora, kao i moćnih mehaničkih sredstava za kompaktiranje svežih mešavina pomoću vibracija.
Što se tiče mehaničkih svojstava mikroarmiranih kompozita, povećanje čvrstoće pri pritisku je slabo izraženo, što se objašnjava pre svega relativno niskim procentualnim učešćem vlakana u okviru mešavine. Mikroarmatura uglavnom doprinosi značajnom porastu duktilnosti betona i maltera kao i njihovoj čvrstoći pri savijanju, zatezanju i smicanju, kako prilikom upotrebe čeličnih, tako i kod primene polimernih i drugih tipova vlakana.
Prisustvo vlakana u okviru cementnog kamena smanjuje apsorpciju vode, a samim tim se povećava otpornost na dejstvo mraza, kao i otpornost na penetraciju soli za odmrzavanje, što je od posebnog značaja kod konstrukcija tipa mostova, kolovoznih ploča i aerodromskih pista. Takođe, dodatak mikroarmature doprinosi i smanjenju zapreminskih dilatacija skupljanja. Redukcijom zapreminskih deformacija skupljanja, kao i delovanjem u pravcu smanjenja broja prslina i njihovih dimenzija, vlakna dodatno zatvaraju moguće puteve za prodor vode i drugih štetnih materija u unutrašnjost podnih podloga.
Vrste vlakana za mikroarmiranje
Čelična vlakna su proizvedena i dizajnirana tako da ojačavaju beton i stvaraju dugotrajne efekte kod objekata koji isu izloženi velikim opterećenjima. Razlikujemo ih po dimenzijama, ali i oblicima u kojima se proizvode, a ima ih talasastih, ravnih s kukastim zadebljanjima na završecima, ili ravnih vlakana s pljosnatim krajevima. Najčešće se koriste u betonskim podnim pločama (skladišnim prostorima, trgovačkim centrima, industrijskim halama, tunelima, prefabrikovanim betonskim elementima ili betonskim kolovoznim konstrukcijama). Uobičajeno doziranje zavisi od debljine ploče i pretpostavljenog opterećenja ploče, prosečna potrošnja je od 20–30 kg po kubnom metru betona (maltera).
Mikrosintetička (polipropilenska) vlakna se proizvode od čistog polipropilena, dimenzija od 3 do 18 mm (kao standardna dimenzija prihvaćena je dužina od 12 mm). Polipropilenska vlakna zbog svojih karakteristika imaju prilično široku primenu. Naime, njihova je osnovna karakteristika povećavanje zatezne otpornosti betona, te omogućavanje optimalne završne obrade, što je, naravno, veoma važno svakom pravom majstoru. Ona sprečavaju nastajanje mikropukotina čime uveliko povećavaju otpornost betona na „habanje“, te tako daju ploči dugotrajnost i kvalitet. Najviše se koriste kod izrada estriha i danas su postale standard pri izradi tog vrlo bitnog dela betonske ploče.
Ugrađuju se i u prefabrikovane betonske elemente, ali i u tunele jer sprečavaju mikropukotine. Takođe, vrlo je bitna činjenica da polipropilenska vlakna povećavaju nivo sigurnosti kod požara, jer se tope usled požara i ne dolazi do eksplozivnog raspadanja betona čime se povećava vatrootpornost. Uobičajeno doziranje je 900 – 1000 grama na jedan kubni metar.
Makrosintetička vlakna predstavljaju vlakna budućnosti i veliki su napredak tehnologije u odnosu na dosadašnje korišćenje ne samo klasične armature, već i čeličnih vlakana. Naime, ona u potpunosti zamenjuju i armaturnu mrežu, ali i čelična vlakna. Kombinacija su polipropilena i polietilena i imaju sve tehničke i sigurnosne zahteve klasične armature, ali sa sobom nose prednosti koje poseduju sintetička vlakna, na primer, nepostojanje rizika od korozije koji je uobičajen kod čeličnih armatura. Ova su vlakna specifičnog talasastog izgleda koja se čvrsto utisnu u beton i na taj način povećavaju njegovu čvrstoću.
Mešavina sa vlaknastom armaturom se transportuje, ugrađuje i neguje na uobičajen način sa izuzetkom da je zabranjeno ručno ugrađivanje jer može uticati na homogenost mešavine.
Kako je danas jedan od ključnih faktora u građevinarstsvu vreme, pojava materijala koji mogu uštedeti, zavisno od veličine projekta, i po nekoliko dana je prava mala tehnološka revolucija. Znatno manji troškovi radne snage, brže izvođenje radova na betonskim pločama, bolja svojstva podnih ploča od ploča sa mrežama, aduti su koji idu u prilog vlaknima za mikroarmiranje uslijed čega je njihova primena sve raširenija širom sveta.
Štaviše, ona su u zapadnim zemljama preuzela dominantnu ulogu prilikom projektovanja podnih ploča, spoljnih betonskih površina, u stanogradnji, kod izrade tunela, puteva i aerodromskih pista. Uz dalje usavršavanje vlakana, kao i tehnologije spravljanja, mikroarmirani betoni će svakako imati sve veću primenu u građevinarstvu.
Autor teksta: Mr Rada Radulović, dipl.inž.građ.
