Vláknobetony. Ing. Milena Pavlíková, Ph.D. K123, D1045 224 354 688, milena.pavlikova@fsv.cvut.cz www.tpm.fsv.cvut.cz



Podobné dokumenty
Vláknobetony. doc. Ing. Milena Pavlíková, Ph.D. K123, D ,

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. Japonsko, Kajima Corp., PVA-ECC (Engineered Cementitious Composites)ohybová zkouška

Pevnost kompozitů obecné zatížení

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

Vláknové kompozitní materiály, jejich vlastnosti a výroba

ZESILOVÁNÍ A STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ KONSTRUKCÍ KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

Beton je umělé stavivo (umělý kámen) složené z cementu, hrubého a jemného kameniva a vody.

Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

Okruhy otázek ke zkoušce

PMC - kompozity s plastovou matricí

Vláknobetonové prvky s obsahem odpadních granálií z výroby minerální vlny

Tříbodový závěs traktoru z nekovového materiálu

Rychletuhnoucí opravný beton s vysokou brzkou pevností Třída R4

Možnosti zvýšení trvanlivosti a sanace železobetonových konstrukcí. Ing. Pavel Fidranský, Ph.D. ČVUT v Praze - Fakulta stavební

Beton. Be - ton je složkový (kompozitový) materiál

Nauka o materiálu. Přednáška č.12 Keramické materiály a anorganická nekovová skla

NAUKA O MATERIÁLU I. Přednáška č. 03: Vlastnosti materiálu II (vlastnosti mechanické a technologické, odolnost proti opotřebení)

18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.

Planitop Rasa & Ripara R4

Construction. Lepidlo na bázi epoxidové pryskyřice. Popis výrobku. Testy. Technický list Vydání 02/2011 Identifikační č.:

LETECKÉ MATERIÁLY. Úvod do předmětu

Technický list Sikadur -31 CF Rapid Popis výrobku Použití Construction Vlastnosti / výhody Testy Zkušební zprávy

RYCHLOST BEZ PŘÍPOJKY VODY BEZ EL. PROUDU JEDNODUCHOST REALIZACE HOSPODÁRNOST.

Druhy vláken. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

CZ.1.07/1.5.00/

Construction. Tyče z tažených uhlíkových vláken pro zesilování konstrukcí, součást systému Sika CarboDur. Popis výrobku

RYCHLETVRDNOUCÍ CEMENTOVÁ MALTA TŘÍDY R2

Křehké materiály. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek, 2008

Zkoušky vlastností technických materiálů

Pevnost v tahu vláknový kompozit. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Nauka o materiálu. Přednáška č.5 Základy lomové mechaniky

Zdroj: 1. název: Stavební hmoty autor: Luboš svoboda a kolektiv nakladatelství: Jaga group, s.r.o., Bratislava 2007 ISBN

Katedra materiálu.

Kompozity s termoplastovou matricí

Vlastnosti polymerních dlouhovláknových kompozitů s různými výztužemi

JČU-ZF, KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK)

Kompozitní materiály

Požadavky na technické materiály

Zdroj: 1. název: Stavební hmoty autor: Luboš svoboda a kolektiv nakladatelství: Jaga group, s.r.o., Bratislava 2007 ISBN

DESTRUKTIVNÍ ZKOUŠKY SVARŮ I.

MECHANIKA PODZEMNÍCH KONSTRUKCÍ PODMÍNKY PLASTICITY A PORUŠENÍ

PŘÍKLADY 1. P1.4 Určete hmotnostní a objemovou nasákavost lehkého kameniva z příkladu P1.2

Obr. 19.: Směry zkoušení vlastností dřeva.

Využití kompozitních materiálů v leteckém průmyslu

Construction. Zálivková hmota. Popis výrobku. Technický list Vydání Identifikační č.: SikaGrout -212

Pevnost v tahu vláknový kompozit

VYNIKAJÍCÍ VÝZTUŽ, VÝZNAMNÉ ÚSPORY

NAUKA O MATERIÁLU I. Zkoušky mechanické. Přednáška č. 04: Zkoušení materiálových vlastností I

Vodotěsný beton ZAPA AQUASTOP vs. beton s krystalizačními přísadami. Ing. Tomáš ZNAJDA, Ph.D. technolog speciální produkty

Keramika spolu s dřevem, kostmi, kůží a kameny patřila mezi první materiály, které pravěký člověk zpracovával.

Mechanismy degradace betonu a železobetonu. Ing. Pavel Fidranský, Ph.D. ČVUT v Praze - Fakulta stavební K133, B 733

Keramika. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. K. Daďourek 2008

Trhliny v betonu. Bc. Vendula Davidová

Příklady použití kompozitních materiálů

Zkouška rázem v ohybu. Autor cvičení: prof. RNDr. B. Vlach, CSc; Ing. Petr Langer. Jméno: St. skupina: Datum cvičení:

Vliv syntetických vláken na vlastnosti lehkých samamozhutnitelných betonů

TVÁŘENÍ KOVŮ Cíl tváření: dát polotovaru požadovaný tvar a rozměry

SPECIÁLNÍ VÝROBKY PRO ZRYCHLENÍ A ZJEDNODUŠENÍ VAŠÍ PRÁCE

COMPOSITE COMPOSITE SYSTEMS SYSTEMS. Kompozitní materiály pro stavebnictví

Nízká cena při vysokých množstvích

STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK) BETON

BERMUDSKÝ TROJÚHELNÍK BETONÁŘŮ

NÁVRH VÝZTUŽE ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S MALÝM OTVOREM

Navrhování konstrukcí z korozivzdorných ocelí

Vzhled Pryskyřice má formu nažloutlé průhledné folie síly 0,1 0,7 mm (dle přání zákazníka), pružné a tvárné při pokojové či zvýšené teplotě.

některých případech byly materiály po doformování nesoudržné).

Stavební hmoty. Přednáška 3

CENÍK KONTROLNÍCH A ZKUŠEBNÍCH PRACÍ ZL

VYZTUŽOVÁNÍ STRUKTURY BETONU OCELOVÝMI VLÁKNY. ČVUT Fakulta stavební, katedra betonových konstrukcí a mostů, Thákurova 7, Praha 6, ČR

Průvodce pro výběr sanačních výrobků MAPEI

CENÍK KONTROLNÍCH A ZKUŠEBNÍCH PRACÍ ZL

Anorganická pojiva, cementy, malty

Aktuální trendy v oblasti modelování

DRÁTKOBETON PRO PODZEMNÍ STAVBY

Antverpy, Belgie. POLYCON AURA real3d. Základní informace. Tvarové a rohové prvky POLYCON AURA real3d

SPECIFIKA Z TECHNOLOGIE VLÁKNOBETONU SPECIFICS OF FIBRE CONCRETE TECHNOLGY

Adhezní síly v kompozitech

Polymerní kompozity. Bronislav Foller Foller

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

4 Výsledky řešení a diskuse

Co by mohl (budoucí) lékař vědět o materiálech tkáňových výztuží či náhrad. 20. března 2012

Přijímací zkoušky na magisterské studium, obor M

VÝZTUŽE PŘÍPRAVKY ŽIVIČNÉ A ODDĚLUJÍCÍ OD BEDNĚNÍ

Jednoduchá metoda pro návrh ocelobetonového stropu

TRIVAPUL pultrudované profily

v PRAZE - ZKUŠEBNÍ LABORATOŘ ÍCH HMOT

Test A 100 [%] 1. Čím je charakteristická plastická deformace? - Je to deformace nevratná.

Houževnatost. i. Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie) ii.

Sada 1 Technologie betonu

Pracovní diagram vláken

Kompozitní materiály. přehled

Namáhání na tah, tlak

Okruhy otázek ke SZZ navazujícího magisterského studijního programu Strojní inženýrství, obor Konstrukce a výroba součástí z plastů a kompozitů

MasterFlow 928. Cementová nesmrštivá zálivková a kotevní malta.

Druhy vláken. Nanokompozity

Matrice. Inženýrský pohled. Josef Křena Letov letecká výroba, s.r.o. Praha 9

Poškození strojních součástí

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

LOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek

iglidur N54 Biopolymer iglidur N54 Produktová řada Samomazná a bezúdržbová Založen na obnovitelných zdrojích Univerzální použití

Transkript:

Vláknobetony Ing. Milena Pavlíková, Ph.D. K123, D1045 224 354 688, milena.pavlikova@fsv.cvut.cz www.tpm.fsv.cvut.cz

Úvod Beton křehký materiál s nízkou pevností v tahu a deformační kapacitou Od konce 60. let 20. st. výroba vyztužených betonů = vláknobetony (fiber reinforced concrete, FRC): Betony se zabudovanými relativně krátkými, oddělenými a nespojitými vlákny. Úloha vláken: Kontrola tvoření trhlin. Modifikace chování materiálu v případě, že matrice obsahuje trhliny. Tvoří přemostění trhlin. Poskytují betonu tvárnost.

Vlákna Druhy vláken: Ocelová Polymerní (zejména polypropylen) Skleněná Uhlíková Azbestová celulózová

Vlákna Typické vlastnosti vláken a cementové matrice Materiál vlákna Průměr (μm) Objemová hmotnost (kg/m 3 ) Modul pružnosti (GPa) Pevnost v tahu (GPa) Prodloužení při přetržení (%) Ocel 5-500 7.84 200 0,5-2 0,5-3,5 Sklo 9-15 2.60 70-80 2-4 2-3,5 Azbest 0,02-0,4 3,4 196 3,5 2-3 Polypropylen 6-200 0,91 5-77 0,15-0,75 15 Aramid (Kevlar) 10 1,45 65-133 3,6 2,1-4 Uhlík 9-18 1,6-2,15 28-480 0,5-3 0,5-2,4 Nylon 20-200 1,1 4 0,9 13-15 Celulóza - 1,2 10 0,3-0,5 - Polyethylen 25-1000 0,95 0,3 0,08-0,6 3-80 Sisal 10-50 1,5 13-26 0,3-0,6 3-5 Cement - 2,5 10-45 0,004 0,02

Vlákna Ocelová vlákna: Vyrobe řezáním drátu, střiháním fólie či tažením z horké taveniny První generace vláken měla hladký povrch zjištěna nedostatečná vazby s pojivem dnes vlákna deformována podélněči na koncích

Vlákna Skleněná (skelná) vlákna: Výroba tažením skelné taveniny otvorem ve dně rozžhavené platinové nádoby či pánve Většinou se táhne 204 vláken současně, po ztuhnutí se spletou do jednoho provazce Použití ve formě naštípaných vláken či nekonečného vinutí vlákna Vývoj alkalicky odolných skel obsahují 16 20% ZrO 2

Vlákna Azbestová vlákna: Výroba vlákna s cementem a vodou na výrobu trubic Kompatibilní s cementovou matricí, která pojme velký objem těchto vláken a utvoří se velice pevný kompozit. Azbestocement vysoká korozní a abrazní odolnost. Ze zdravotních důvodů se již nepoužívají.

Vlákna Syntetická (polymerní) vlákna: Polypropylenová, nylonová a polyethylenová nejužívanější, vysoký modul elasticity Uhlíková a aramidová (aromatický polyamid) vysoký modul elasticity a vysoká pevnost v tahu, vysoká cena

Vlákna Přírodní organická vlákna: Sisal, juta, kokosové vlákno, sloní tráva, vylisovaná cukrová třtina nízký modul pružnosti, degradace vlhkostí a alkalickým prostředím Užití nízkonákladové prvky na stavbu domů Celulózová vlákna vysoký modul pružnosti a vysoká pevnost v tahu, jako náhrada azbestových vláken, vyžadují speciální úpravu před zabudováním

Vyztužený beton X vláknobeton Vyztužený beton: Ocelové výztuže zvýšení nosnosti konstrukce Vláknobeton: Kontrola vzniku a působení trhlin v betonu Použití kombinace obou: Beton vystavený nárazům, výbuchům, otřesům (oblasti zemětřesení) apod.

Definice Průřezový poměr = délka vlákna/ekvivalentní průměr vlákna (průměr kruhu mající shodnou plochu průřezu jako vlákno) v rozmezí 50 150 zaručena dobrá zpracovatelnost a disperze v matrici Kritická délka l c = délka, nad kterou se vlákno přetrhne dříve než se uvolní z matrice, přičemž trhlina protíná vlákno v jeho středu Faktor orientace (koeficient účinnosti vlákna) = účinnost s jakou náhodně orientovaná vlákna snesou tahové namáhání působící v jakémkoliv směru, rozmezí 0,2 1,0 Rozdělovací faktor: Pokud jsou vlákna dostatečně blízko sebe, pak první mez trhu kompozitu je mnohem vyšší než matrice samotné, neboť vlákna efektivně redukují napěťový faktor řídící lom První lomová síla = síla odpovídající zatížení, při kterém zatížení X ohybová čára (v tahu či ohybu) zaznamená první zřejmou nelinearitu

Spojení vlákno matrice Mechanické vlastnosti závisí nejen na vlastnostech jednotlivých složek kompozitu, ale zejména na jejich vzájemném spojení. Velice komplikované rozhraní matrice vlákna: Probíhají chemické reakce Změny chování v čase Objemové změny Přirozená tvorba vodou zaplněného prostoru kolem vláken v čerstvé záměsi V blízkosti povrchu vláken matrice poréznější než v objemu matrice Cementová zrna obtížně pronikají do prostoru mezi jednotlivými vlákny vnější vlákna dobře spojena X vnitřní

Spojení vlákno matrice Schématické znázornění mezifázové přechodové zóny ve vláknobetonu:

Spojení vlákno matrice Hlavní formy vazby: Ocelová vlákna adheze, tření, vzájemné mechanické spojení Skelná vlákna chemické reakce Organická vlákna - vzájemné mechanické spojení Běžné je zvyšovat vazebnou sílu vlákno matrice deformací vláken podélněči na koncích.

Mechanismus působení vláken Typický zátěžový diagram: OA úsek shodný s výsledky pro beton A zatížení, při kterém matrice praská AB zátěžpřebírají vlákna

Výroba vláknobetonů Návrh záměsi: Obvykle < 1obj. % ocelových a < 0,5obj. % polypropylenových vláken Přídavek vláken snižuje zpracovatelnost, lze kompenzovat zvýšení podílu velmi jemného plniva a obsahu cementu, přídavkem pucolánů. Zpracování: Stejné jako u betonů Důležité zajistit rovnoměrné rozptýlení vláken v matrici vlákna se přidávají do vlhké záměsi, nejlépe spolu s kamenivem Aplikace pumpováním, stříkáním atd. Pro vláknobetony s obsahem > 5obj. % vláken se užívají techniky SIFCON (kaší infiltrovaný vláknobeton) vlákna se umístí do forem a zalijí se kaší jemnozrnné malty, a SIMCON (kaší infiltrované rohože) vlákna ve formě rohože se zalijí kaší jemnozrnné malty

Vlastnosti vláknobetonů Pevnost: Vlákna nemají za úkol zvyšovat pevnost, nemají na pevnost vliv Houževnatost: Úkolem vláken přemostit trhliny vznikající při zátížení Prodloužení doby, než se při zatěžování beton přetrhne. V závislosti na typu vláken s růstem jejich objemu roste houževnatost, např. ocelová efektovnější než polypropylenová Odolnost vůči nárazům: Ocelová a uhlíková vlákna efektivnější než syntetická Všechny typy vláken zvyšují odolnost vůči nárazům Užívá se test Charpyho kladivem a zátěž výbuchem Vlákna se většinou přetrhnou, ale zůstávají ukotvena v matrici Zlepšení odolnosti vůči abrazi a kavitaci

Vlastnosti vláknobetonů Dynamická pevnost v ohybu: Dynamické zatížení 65-90% statického zatížení (klasický beton 55%) Studený tok a smrštění: Nad 1obj. % vláken malý či žádný efekt Domněnka zmenšení rozměrů trhlin během smršťování Velice efektivní v omezení plastického smrštění Odolnost: Vláknobetony nepatrně snížená propustnost oproti betonům, ale nemá to dostatečný efekt na zvýšení odolnosti. Syntetická vlákna odolná, ocelová korodují (ochrana vysokým ph), běžná Eskla neodolná alkalicky odolná skla, přírodní vlákna snadno degradují alkáliemi, působením bakterií a hub a vyžadují speciální zacházení

Použití vláknobetonů Poměrně vysoká cena zvážit, zda vlastnosti běžného betonu nelze vylepšit změnou receptury nebo konstrukčním provedením. Rozšířené použití na chodníky, dálnice, letištní plochy, průmyslové podlahy. Nelze použít jako běžnou náhradu vyztuženého betonu, ale vláknobeton lze kombinovat s výztuží vylepšení chování (zlepšení vazby beton ocel), zvýšení odolnosti vůči zemětřesení