Dołącz do czytelników
Brak wyników

Technologie w budownictwie

1 lipca 2019

NR 11 (Czerwiec 2019)

Posadzki przemysłowe zbrojone włóknami polimerowymi

0 79

Ludzkość od wieków boryka się z problemem kruchości materiałów budowlanych. W starożytności próbowano sobie pomóc, dodając do gliny np. słomę czy włosie zwierzęce. Obecnie stosowane są włókna stalowe, węglowe, z tworzyw sztucznych, szklane oraz pochodzenia organicznego, a coraz częściej także włókna polimerowe.

Całą historia współczesnego żelbetu rozpoczyna się od Josepha-Louisa Lambota, który to już w 1848 roku zbudował pierwszą betonowo-stalową barkę, zaprezentowaną w Paryżu na wystawie w 1855 r. Pomysł połączenia stali z betonem opatentował francuski ogrodnik – Joseph Monier, który dla własnych potrzeb wykonał doniczki betonowe zbrojone stalową siatką i zauważył, że nie popękały one na mrozie.

Początki betonu zbrojonego

Pierwszą budowlaną konstrukcją, przy budowie której zastosowano beton zbrojony, był most Viggen w Szwajcarii. Powstał on w 1894 r., a zaprojektowany został przez inż. Françoisa Hennebique’a.

W Polsce żelbet zaistniał na początku XX wieku, kiedy to inż. Marian Lutosławski jako pierwszy w naszym kraju opracował praktycznie i naukowo koncepcje konstrukcji żelbetowych. Jako pierwszy zaprojektował też stropy żelbetowe, elementy konstrukcji nośnej w kościele w Wilnie oraz dwa pierwsze żelbetowe mosty w Lublinie w latach 1908–1909.

Jak pisał Piotr Hajduk, „Zadaniem zbrojenia jest wyrównywanie rozkładu sił wewnętrznych, co może być szczególnie ważne w przypadku zmian nośności podłoża. Zastosowanie stali zbrojeniowej zmienia strukturę płyty i powoduje, że czas pracy podłóg przemysłowych, szczególnie przy intensywnym i ciężkim ruchu, znacznie się wydłuża”1.

W celu poprawienia właściwości betonu stosowane są włókna stalowe, węglowe, z tworzyw sztucznych, szklane oraz pochodzenia organicznego. Różnorodność materiałów, z których wykonywane są włókna, wpływa na dużą odmienność właściwości fizycznych, chemicznych i mechanicznych włókien zbrojeniowych. Jednak coraz popularniejszym sposobem zbrojenia posadzek są włókna polimerowe.

Zbrojenie za pomocą włókien polimerowych stosowane jest często w obiektach sprzedażowych, halach magazynowych przy planowanych niewysokich obciążeniach użytkowych posadzek lub gdy na posadzce ma być układana jeszcze inna warstwa wykończeniowa, np. płytki ceramiczne, gres lub powłoka żywiczna. Wiele firm posadzkarskich nie jest przekonana do zbrojenia włóknami syntetycznymi, gdyż – tak jak w przypadku smukłych włókien stalowych – zbrojenie to „wychodzi” na wierzch płyty posadzki i w skrajnych przypadkach nie pomaga zwykłe wyjęcie wystającego elementu – trzeba go wręcz przypalić.
 

Fot. 1. Posadzka przemysłowa zbrojona włóknem polimerowym
Żródło: Arkadiusz Ruta, Chryso Polska Sp. z o.o


Przykładowe parametry

Przykładowe założenia do projektu posadzki zbrojonej włóknami polimerowymi:

  • parametry podbudowy dolnej: moduł odkształcenia wtórnego: Ev2 ≥ 90 MPa, stosunek modułów: Ev2/Ev1 ≤ 2,2, wskaźnik zagęszczenia podłoża: Is ≥ 1,00;
  • parametry podbudowy górnej: beton podkładowy C8/10 (B10) o grubości 10 cm, pod płytą właściwą posadzki dwie warstwy folii PE o grubości min. 0,2 mm – posadzka pływająca;
  • wymagania dla betonu posadzkowego:
    - klasa betonu: C25/30, stosunek W/C ≤ 0,5, wytrzymałość charakterystyczna betonu na rozciąganie przy zginaniu ffl ≥ 3,9 MPa,
    - cement: ilość cementu < 350 kg/m3, cementy niskoalkaliczne, łączna ilość cementu i kruszywa frakcji 0 ÷ 0,25 mm ≤ 450 kg/m3,
    - kruszywo: łamane, o zerowej reaktywności alkalicznej, punkt piaskowy ok. 35%, uziarnienie ≤ 31,5 mm, zawartość frakcji 0 ÷ 0,25 mm ≥ 4%,
    - klasa zawartości chlorków w betonie: Cl 0,20.
    - Ze względu na zastosowanie zacieranych, suchych posypek utwardzających napowietrzenie mieszanki betonowej nie powinno przekraczać 3% (norma dopuszcza 0,5% odchyłki, lecz w przypadku posadzek utwardzanych powierzchniowo zbyt wysokie napowietrzenie mieszanki może powodować odspajanie  się górnej części posadzki, czyli tzw. odparzanie się warstwy utwardzającej);
    - obciążenie równomiernie rozłożone: 50 kN/m2, współczynnik bezpieczeństwa: γf = 1,2;
  • obciążenie od ruchu kołowego: maksymalne obciążenie na oś: 90 kN, rozstaw kół w osi: 1200 mm, ciśnienie od koła na posadzkę: 1 N/mm2 (koło pneumatyczne), współczynnik bezpieczeństwa: γf = 1,5;
  • pozostałe parametry:
    - współczynnik sprężystości podłoża (założony): k = 0,05 N/mm3,
    - współczynnik tarcia płyty fibrobetonowej o podłoże: 0,5,
    - moduł Younga betonu C25/30 na kruszywie łamanym: Ecm = 37 200 MPa;
    - rozstaw dylatacji: 5 x 5 m.

Wynik obliczeń: posadzka o grubości min. 15 cm, zbrojona włóknem Chryso Fibre G54 w ilości 1,8 kg/m3.
 

Rys. 1. Dozbrojenie standardowe słupa
Źródło: Materiały własne

 

Rys. 2. Dozbrojenie szczególne słupa
Źródło: Materiały własne

 

TAB. 1. KOSZT MIESZANKI BETONOWEJ DLA 1 M2 POSADZKI ZBROJONEJ WŁÓKNEM POLIMEROWYM TYPU W ILOŚCI 1,8 KG/M3 PRZY ZAKŁADANEJ GRUBOŚCI PŁYTY 15 CM
Projektowane
obciążenia
Typ
posadzki
Podbudowa Element Specyfikacja Ilość
dla 1 m2
Cena
jednostkowa
(założona)
Koszt
dla 1 m2
Łączny koszt
mieszanki
betonowej
i zbrojenia
dla 1 m2

1. Obciążenie
równomiernie rozłożone: 
50 kN/m2
2. Obciążenie
od ruchu kołowego: 
45 kN/koło

Spoinowa
w polach
ok. 5 x 5 m
Ev2 ≥ 90 MPa;
Ev2/Ev1
≤ 2,2 + beton
podkładowy
C8/10
o grubości
10 cm
Mieszanka
betonowa
C25/30;
grubość
płyty 15 cm
0,15 m3 230 zł/m3 34,5 zł 40,71 zł
Zbrojenie Włókno
polimerowe
Chryso Fibre
G54 w ilości
1,8 kg/m3
mieszanki
betonowej
0,27 kg 23 zł/kg 6,21 zł

 

...
TAB. 2. KOSZT MIESZANKI BETONOWEJ DLA 1 M2 POSADZKI ZBROJONEJ WŁÓKNEM POLIMEROWYM TYPU W ILOŚCI 3 KG/M3 PRZY ZAKŁADANEJ GRUBOŚCI PŁYTY 19 CM
Projektowane
obciążenia
Typ
posadzki
Podbudowa Element Specyfikacja Ilość
dla 1 m2
Cena
jednostkowa
(założona)
Koszt
dla 1 m2
Łączny koszt
mieszanki
betonowej
i zbrojenia
dla 1 m2
1. Obciążenie
równomiernie
rozłożone:
70 kN/m2

2. Obciążenie
od regału:
90 kN/stopę
o wymiarze
15 x 15 cm
w rozstawie
1000 x 2700 x
300 mm

3. Obciążenie
od ruchu
kołowego:
62,5 kN/koło
Bezspoinowa
w polach
ok. 36 x 36 m
Ev2 ≥ 120 MPa;
Ev2/Ev1 ≤ 2,2

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań magazynu "Forum Nowoczesnego Budownictwa"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy