PiiMat - polymeerikuitubetonit Tuotetietoa ja suunnitteluohjeita PIIMAT OY 16. lokakuuta 2013
PiiMat - polymeerikuitubetonit Tuotetietoa ja suunnitteluohjeita Polymeerikuitubetonit Polymeerikuitubetonilla tarkoitetaan valmisbetonia, jossa on mukana polymeerikuituja. Polymeerikuituja on kahta päätyyppiä mikropolymeerikuidut ja makropolymeerikuidut, joilla on täysin eri ominaisuudet ja käyttökohteet. Perinteisesti on puhuttu muovikuitubetonista mutta juuri tämä kahden eri kuitutyypin erilaisuus on aiheuttanut ongelmia ja jopa vaurioita. Siksi on syytä käyttää aina oikeita termejä lyhennettynä mikrokuidut ja makrokuidut. Betonilattioissa ja ruiskubetonissa käytettävien polymeerikuitujen tulee olla CE-hyväksyttyjä standardin EN 14889-2 mukaisesti. Tarkempia tietoja löytyy Betonilattiayhdistyksen ohjeesta BLY-13 Polymeerikuidut betonissa 2012. Mikropolymeerikuidut Mikropolymeerikuidut ovat paksuudeltaan alle 0,3 mm. Niillä on kaksi pääkäyttötarkoitusta: Lattiabetoneissa ne toimivat betonin ollessa vielä plastisessa tilassa, jolloin ne vähentävät plastisen kutistuman ja plastisen painuman aiheuttamia halkeamia Ruiskubetoneissa ja korkealujuusbetoneissa ne estävät betonin ns. räjähdysmurtumaa palotilanteessa Näiden kahden pääominaisuuden lisäksi mikropolymeerikuidut toimivat myös kovettuneessa betonissa parantaen pinnan vesitiiveyttä parantaen pinnan kulutus- ja iskunkestävyyttä Yksisäiekuitu FM150 luokka Ia (EN 14889-2) Yksisäiekuitu on valmistettu kuumana vetämällä, jolloin se on muodoltaan pyöreä. FM150 yksisäiekuitua on saatavana kolmena eri pituutena 6, 12 ja 19 mm. Mitä pidempi kuitu on, sitä parempi on sen tartunta betoniin. Toisaalta mitä lyhempi kuitu on, sitä enemmän niitä on kappalemääräisesti eli sitä varmemmin niitä löytyy sitomaan jokainen syntyvä plastinen halkeama. Yleisimmin käytetään kuitua FM150-12, joka on näiden kahden ominaisuuden kompromissi. 6 mm pitkää kuitua käytetään yleensä vain paikalla tehdyissä laasteissa. Fibrilloitu kuitu FM300 luokka Ib (EN 14889-2) Fibrilloitu kuitu valmistetaan ohuesta kalvosta leikkaamalla, jonka jälkeen ne fibrilloidaan. Fibrilloinnissa ne jauhaantuvat ja kuituuntuvat ja niiden pinta-ala kasvaa tartunta paranee. Tartunnan paranemisen ansiosta kuitu vaikuttaa jonkin verran myös kovettuneessa betonissa mutta ainakaan toistaiseksi tätä ei voi lattian mitoituksessa hyödyntää. FM300-19 on varastopituus fibrilloidulle kuidullemme mutta myös sitä on saatavana eri pituuksilla. 1
Mikropolymeerikuitujen käyttömäärä Lattiakohteissa, joissa mikropolymeerikuituja käytetään plastisten halkeamien estämiseen, on normaali käyttömäärä 0,9 kg / m 3 eli yksi annospussi per betoni-m 3. Ruisku- ja korkealujuusbetoneissa käyttömäärä on 1-3 annospussia per betoni-m 3 riippuen siitä kuinka suuri varmuus räjähdysmurtumaa vastaan halutaan saavuttaa. Eurocode 2:n mukaan käyttömäärän on oltava vähintään 2 pussia mutta vähemmän saa käyttää, mikäli toiminta on laajoissa palokokeissa testattu ja hyväksytty. Mikropolymeerikuitujen annostelu Mikropolymeerikuidut toimitetaan yleisimmin liukenevissa annospusseissa, jotka annostellaan suoraan betonimassan joukkoon ja sen jälkeen massaa sekoitetaan vähintään 5 minuutin ajan. Makropolymeerikuidut Makropolymeerikuidut ovat halkaisijaltaan yli 0,3 mm. Niitä voidaan käyttää lattian mitoituksessa teräskuitujen tapaan eli kuidun annostelumäärän mukaan määritetään jäännöslujuusarvo, jota käytetään mitoituksessa. Kuten teräskuiduilla on makropolymeerikuiduilla mitoitus kuitukohtainen eli mitoitus on aina tehtävä kohteessa käytettävällä kuitutyypillä. Makropolymeerikuitujen käyttökohteet Betonilattiat Betonilattioissa makropolymeerikuituja käytetään sahasaumatuissa maanvaraisissa lattioissa sekä pintabetoneissa. Ulkotiloissa sekä kemiallisesti rasitetuissa lattioissa makropolymeerikuidut ovat pääsääntöisesti teräskuituja paremmat. Kuormitettujen maanvaraisten lattioiden mitoitus tehdään jäännöslujuusarvoa hyväksi käyttäen kuten teräskuiduilla. Minimi jäännöslujuusarvo on 0,3. Pintabetonilattioissa makropolymeerikuiduilla on etuja sekä perinteiseen raudoitukseen että teräskuituihin verrattuna. Pintabetonilattiassa tartunta alustaan on ensisijaisen tärkeää. Raudoitetussa pintabetonissa tartuntalaastin harjaaminen on vaikeaa, ellei mahdotonta. Kun taas kuitubetonia käyttäen harjaus onnistuu helposti. Teräskuidun ongelma ohuissa pintabetoneissa on, että kuidut saattavat nousta pystyyn, jolloin pintakäsittely on hankalaa ja pintaan saattaa jäädä kuituja tai kuitujen aiheuttamia koloja. Mahdollisesti pintaan jäävät makropolymeerikuidut on helppo poistaa esim. polttamalla. Ruiskubetoni Makropolymeerikuitujen käyttäminen ruiskubetonissa on viime vuosina lisääntynyt vauhdilla. Suomessa makropolymeerikuitujen käyttöä tutkittiin laajasti ja myös käytettiin Länsimetro-projektissa (ks. esitteen kansikuva). Makropolymeerikuitujen etuina teräskuituihin verrattuna ovat pienempi hukkaroiske turvallisempi pinta ei teräviä piikkejä kevyempi annostelu ruiskubetonin salaojat eivät vaadi rikkoutumissuojaa kuten teräskuiduilla ei vaadi erillistä suojabetonikerrosta ruostumista vastaan kestää paremmin kemikaaleja ja kosteutta 2
Elementtirakentaminen Makropolymeerikuituja on ympäri maailmaa käytetty vahvistuksena erityyppisissä betonielementeissä ja betonituotteissa. PiiMat Oy:llä on patentti yhdessä Paroc Oy:n ja Betoniluoma Oy:n kanssa Sandwich-elementistä, jossa ulkokuoren raudoituksena on PiiMat Oy:n makropolymeerikuitu. Makropolymeerikuitujen käyttömäärät Normaalit käyttömäärät vaihtelevat välillä 3 9 kg/m 3 ollen yleisimmin 5 kg/m 3. Tällaisilla nyrkkisäännöillä pystytään hallitsemaan lattian halkeilua ja erityisesti pintabetoneissa tarkempaa laskentaa ei useinkaan tehdä. Pintabetonien osalta voidaan laskea teoreettisia halkeamavälejä ja halkeamaleveyksiä ja sen mukaan päättää käyttömäärät. Nämä ovat kuitenkin aina teoreettisia arvioita niin monen muunkin tekijän vaikuttaessa halkeiluun. Kuormitetuissa maanvaraisissa laatoissa sen sijaan mitoitus tehdään aina käytettävällä kuitutyypillä samaan tapaan kuin teräskuitubetoneilla. Makropolymeeriruiskubetoni testataan EFNARC testillä samoin kuin teräskuituruiskubetoni. Makropolymeerikuitujen annostelu Makropolymeerikuituja toimitetaan useassa eri muodossa kiekkoina, liukenevissa pusseissa, suursäkeissä ja annostelutekniikka sovitaan kullekin muodolle sopivaksi. Yleisesti voidaan todeta, että kevyempänä annosteltavina ja pienempinä käyttömäärinä makropolymeerikuitu on huomattavasti työtekijäystävällisempää ja turvallisempaa kuin teräskuitu. Jonkinlaisena nyrkkisääntönä voitaneen pitää, että 5 kg makropolymeerikuitua vastaa noin 25 kg perustyypin teräskuitua mutta, kuten todettua, tulee määrä molempien kuitutyyppien osalta aina tarkistaa dokumentoiduin mitoituslaskelmin. HPP50 makropolymeerikuitu - luokka II (EN 14889-2) HPP50 on 50 mm pitkä makropolymeerikuitu, jonka pääkäyttökohteita ovat maanvaraiset laatat, ulkoalueiden betonilaatat, pintabetonit sekä elementtirakentaminen. Käyttömäärä vaihtelee 4 9 kg/m 3. Tuote on pakattu 4 kg:n liukeneviin pusseihin ja sitä on saatavana myös liukenevalla muovilla käärittyinä kiekkoina 10 kg pahvilaatikoissa. Betonilattiat mitoitetaan Propexin omalla ohjelmalla, joka käyttää hyväkseen annostelumäärästä riippuvaa jäännöslujuusarvoa. Lähtötietolomakkeen malli löytyy tämän esitteen lopusta. FM650S makropolymeerikuitu - luokka II (EN 14889-2) FM650S on e3-teknologiaan perustuva makropolymeerikuitu. e3 on Propexin kehittämä systeemi, jossa saman pakkauksen kuidut ovat sekoitus eri paksuisia ja pituisia kuituja, jolloin eri mittojen ominaisuudet saadaan parhaiten hyödynnettyä samaan tapaan kuin betonimassan runkoaines on kooste eri raekokojen kiviaineksista. FM650S toimitetaan 10 kg:n pahvilaatikoissa, joissa kuidut ovat liukenevalla muovilla kiekoiksi käärittynä. Tuote on mahdollista saada myös 1 kg:n liukenevissa pusseissa. 3
FM650S:n pääkäyttökohde on ruiskubetoni mutta sitä voidaan käyttää kaikkiin vastaaviin kohteisiin kuin HPP50-kuitua. Tyypilliset käyttömäärät riippuvat käyttökohteesta ja ovat: jalkakäytävät ja vastaavat erittäin kevyesti kuormitetut laatat 2 4 kg/m 3 maanvaraiset laatat, pysäköintialueet, pihatiet ja muut raskaammin kuormitetut kohteet 3 6 kg/m 3 (mitoituksen mukaan) ruiskubetoni 3 8 kg/m 3 (EFNARC-testin ja kohteen vaatimusten mukaan) Kuituyhdistelmät Kuituyhdistelmässä samaan liukenevaan pussiin on pakattu sekä mikro- että makropolymeerikuituja. Näin voidaan hyödyntää molempien kuitutyyppien erikoisominaisuudet mikropolymeerikuidut toimivat betonin ollessa plastisessa tilassa ja makropolymeerikuidut kovettuneessa betonissa. NM950 kuituyhdistelmä NM 950 on Propexin kuituyhdistelmä, jossa samaan 2,3 kg:n liukenevaan pussiin on pakattu e3-teknologian mukaan koottua mikropolymeerikuitua ja 45 mm pitkää makropolymeerikuitua. Toistaiseksi kuituyhdistelmälle ei vielä ole mitoitusohjelmaa eli tuotetta ei voi käyttää kuormia kantavana rakenteellisena polymeerikuituna. NM950:n käyttökohteita ovat samat kuin edellä esiteltyjen makropolymeerikuitujen. Tuotetta käytetään näissä kohteissa erityisesti halkeilun hallintaan. Normaali annostelu on 1 3 pussia/m 3. Annosmäärä riippuu kohteen koosta ja kutistumissaumojen välimatkoista. Viitteellisenä arvona voidaan pitää, että yksi pussi riittää noin 4 metrin saumajaolle ja saumajaon ollessa 7 m tai enemmän tulisi käyttää 3 pussia betonikuutiota kohden. Mitoitukset Makropolymeerikuitujen määrä, laattapaksuudet ja saumajaot määritellään Propexin mitoitusohjelmalla. Mitoitusohjelma ja sen lähtötiedot ovat käytännössä samat kuin teräskuitubetonia käytettäessä ainoa ero on, ettei makropolymeerikuitua käyttäen tehdä kutistumissaumattomia laattoja eikä paalulaattoja. Propexin lähtötietolomake on seuraavalla sivulla. 4
5