UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO
Danijel Ivajnšič
TEHNOLOŠKI IN EKONOMSKI VIDIKI UPORABE MIKROVLAKEN V BETONU
Projektna naloga
Diplomski izpit univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje
Sveti Jurij ob Ščavnici, december 2012
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu I
Diplomski izpit univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje
TEHNOLOŠKI IN EKONOMSKI VIDIKI UPORABE MIKROVLAKEN V BETONU
Študent: Danijel IVAJNŠIČ
Študijski program: univerzitetni, gospodarsko inženirstvo
Smer: gradbeništvo
Mentor FG izr. prof. dr. Andrej Štrukelj
Mentorica EPF doc. dr. Karin Širec
Sveti Jurij ob Ščavnici, december 2012
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu II
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorju dr. Andreju Štruklju iz
Fakultete za gradbeništvo Maribor ter mentorici
doc. dr. Karin Širec iz Ekonomsko-poslovne
fakultete Maribor za pomoč in vodenje pri izdelavi
projektne naloge. Zahvala gre tudi dr. Nataši
Šuman ter Zoranu Pučku za pomoč pri analizah
cene.
Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili
študij.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu III
TEHNOLOŠKI IN EKONOMSKI VIDIKI UPORABE MIKROVLAKEN V BETONU
Ključne besede: gradbeništvo, mikroarmatura, mikroarmirani beton, beton, armatura,
mikrovlakna, jeklena vlakna, polipropilenska vlakna, steklena vlakna.
UDK: 691.328.43 (043.2)
Povzetek
Projektna naloga vsebuje opis in področja uporabe mikrovlaken v betonu. V prvem
vsebinskem poglavju so predstavljene osnovne značilnosti mikrovlaken in njihova delitev.
Nato smo opisali mehanske lastnosti betona, ki se z dodajanjem mikrovlaken izboljšajo.
Predstavljeni so najpogostejši primeri uporabe mikroarmature in njihov način vgrajevanja.
Narejena je tudi stroškovna analiza uporabe klasične armature in mikrovlaken ter
vrednostna analiza glede na različne lastnosti materiala in načine vgrajevanja. V sklepu so
podane glavne ugotovitve iz projektne naloge.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu IV
TECHNOLOGICAL AND ECONOMY ASPECTS OF FIBER USAGE IN CONCRETE
Key words: civil engineering, micro fixture, fiber reinforced concrete, concrete, fixture,
fibers, steel fibers, polypropylene fibers, glass fibers.
UDK: 691.328.43 (043.2)
Abstract
This project assignment describes fibers and the fields of usage of fibers in concrete. In the
first chapter the basic characteristics of fibers and their division are described. Next the
mechanical characteristics of concrete, which are strengthened with adding fibers, were
described. The most common ways of micro fixture and the manner of its integration are
presented. We also made a cost analysis of usage of classic fixture and fibers and a cost
analysis based on different characteristics of material and ways of integration. Basic
findings from this project assignment are presented in the conclusion.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu V
VSEBINA
1 UVOD ........................................................................................................................... 1
2 SPLOŠNO O MIKROARMIRANEM BETONU ..................................................... 2
2.1 KOVINSKA VLAKNA ................................................................................................ 4
2.2 SINTETIČNA VLAKNA .............................................................................................. 5
2.3 MINERALNA VLAKNA ............................................................................................. 6
2.4 NARAVNA VLAKNA ................................................................................................. 7
3 MEHANSKE LASTNOSTI MIKROARMIRANEGA BETONA .......................... 8
3.1 ŽILAVOST, UTRUJENOST, UDARNA TRDNOST ........................................................... 9
3.2 TLAČNA IN NATEZNA TRDNOST ............................................................................. 11
3.3 ODPORNOST PROTI ZUNANJIM VPLIVOM ............................................................... 11
4 UPORABA MIKROARMIRANEGA BETONA .................................................... 13
4.1 INDUSTRIJSKI TLAKI.............................................................................................. 13
4.2 BRIZGANE BETONSKE OBLOGE .............................................................................. 14
4.3 BETONSKI IZDELKI ................................................................................................ 16
4.4 SANACIJE BETONSKIH KONSTRUKCIJ ..................................................................... 18
4.5 STANOVANJSKA GRADNJA .................................................................................... 18
5 STROŠKOVNA PRIMERJAVA UPORABE KLASIČNE ARMATURE IN
MIKROVLAKEN ...................................................................................................... 19
5.1 DOLOČANJE CENE GRADBENIH OBJEKTOV ............................................................ 19
5.2 ANALIZA CENE KLASIČNO ARMIRANEGA ESTRIHA ................................................ 21
5.3 ANALIZA CENE ESTRIHA, ARMIRANEGA Z JEKLENIMI VLAKNI ............................... 22
5.4 ANALIZA CENE ESTRIHA, ARMIRANEGA S POLIPROPILENSKIMI VLAKNI ................. 23
5.5 PRIMERJAVA MED RAZLIČNIMI VRSTAMI ARMATURE ............................................ 24
6 VREDNOSTNA ANALIZA IZVEDBE ESTRIHA Z RAZLIČNIMI VRSTAMI
ARMATURE .............................................................................................................. 26
6.1 ZBIRANJE IDEJ ZA VARIANTNE PREDLOGE ............................................................. 26
6.2 DOLOČITEV POTREBNIH FUNKCIJ IN LASTNOSTI .................................................... 27
6.3 OCENA LASTNOSTI IN RELATIVNIH VREDNOSTI ..................................................... 27
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu VI
6.4 IZBOR NAJPRIMERNEJŠE VARIANTE ....................................................................... 31
7 SKLEP ........................................................................................................................ 32
8 LITERATURA........................................................................................................... 33
9 PRILOGE ................................................................................................................... 36
9.1 SEZNAM SLIK ........................................................................................................ 36
9.2 SEZNAM PREGLEDNIC ........................................................................................... 36
9.3 PREDKALKULACIJA CENE ZA NAPRAVO CEMENTNE MALTE ZA KLASIČNO ARMIRAN
ESTRIH .................................................................................................................. 37
9.4 PREDKALKULACIJA CENE ZA NABAVO AGREGATA, CEMENTA IN ARMATURE ........ 37
9.5 PREDKALKULACIJA CENE ZA NAPRAVO CEMENTNE MALTE ZA ESTRIH, ARMIRAN Z
JEKLENIMI VLAKNI ................................................................................................ 39
9.6 PREDKALKULACIJA CENE ZA NAPRAVO CEMENTNE MALTE ZA ESTRIH, ARMIRAN S
POLIPROPILENSKIMI VLAKNI ................................................................................. 40
9.7 NASLOV ŠTUDENTA .............................................................................................. 40
9.8 KRATEK ŽIVLJENJEPIS........................................................................................... 41
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu VII
UPORABLJENE KRATICE
SIST – Slovenski nacionalni organ za standarde
EN – Evropski standard
SIFCON – Slurry infiltrated fiber concrete
MABB – Mikroarmirani brizgani beton
pH – Merilo za kislost oziroma alkalnost raztopine
ASTM – Ameriški organ za standarde
OZS – Obrtna zbornica Slovenije
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 1
1 UVOD
Eden najbolj uporabljenih gradbenih materialov na svetu je beton. Njegova najboljša
lastnost je velika tlačna trdnost, ostale lastnosti pa lahko z različnimi dodatki izboljšamo.
Zato so se tudi začela uporabljati vlakna, katera betonu najbolj povečajo žilavost, udarno
trdnost, odpornost na utrujanje in odpornost proti zunanjim vplivom. Začetek uporabe
vlaken sega daleč v zgodovino, saj so ljudje že nekoč pri gradnji glini dodajali slamo ali
malti lase in konjsko dlako. Sodoben razvoj vlaken za mikroarmiranje pa se je začel v
šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Delno se je razvoj novih vlaken povečeval tudi zaradi
ugotovljenih vplivov na zdravje azbestnih vlaken, katera so se v preteklosti veliko
uporabljala. Na začetku so se uporabljala le ravna jeklena vlakna, kasneje pa so se z
razvojem začele uporabljati različne vrste vlaken. Danes se v svetu mikrovlakna vse več
uporabljajo. K temu pripomorejo tudi različni tehnološki načini vgrajevanja betona in
dokaj nizka cena, ki je dostopna širšemu krogu uporabnikov.
V projektni nalogi bomo najprej predstavili osnovne značilnosti mikroarmiranega betona
ter kakšna vlakna se uporabljajo za mikroarmiranje. Nato bomo predstavili mehanske
lastnosti, ki se izboljšujejo z dodajanjem mikrovlaken. Opisali bomo področje uporabe
mikroarmiranega betona ter tehnologijo izvedbe. Izvedbo estriha s klasično armaturo in z
uporabo mikrovlaken bomo tudi stroškovno primerjali, kjer predvidevamo, da bo izvedba z
uporabo mikrovlaken cenejša. Na koncu bomo napravili še vrednostno analizo, kjer bomo
različne načine armiranja primerjali po različnih kriterijih in določili najprimernejši način
izvedbe.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 2
2 SPLOŠNO O MIKROARMIRANEM BETONU
Mikroarmirani beton je beton, ki je narejen iz cementov, z drobnim ali z drobnim in
grobim agregatom ter z nekontinuiranimi in nepovezanimi vlakni. Čeprav je uporaba
vlaken namenjena izboljšanju natezne trdnosti in povečanju duktilnosti betona, pa je
potrebno poudariti, da mikroarmatura v principu ne zamenjuje armature. Največji želeni
efekti se dosežejo prav s kombinacijo armature in mikroarmature (Zajc, 1994).
Za proizvodnjo betonov sta v Sloveniji obvezna za uporabo produktna standarda SIST EN
206-1 in pripadajoči standard SIST 1026. Za beton je predpisan tudi sistem ugotavljanja
skladnosti 2+, pri katerem mora proizvajalec betona izvajati lastno kontrolo proizvodnje,
preskušanje vzorcev in začetno tipsko preskušanje. V uporabi pa sta tudi standarda SIST
EN 14889-1 in SIST EN 14889-2, katera določata definicije, specifikacije in skladnost za
jeklena in polimerna vlakna (Seznam akreditiranih metod certifikacijskega organa ZAG,
2012).
Za normalno uporabo se uporablja mikroarmatura z vsebnostjo manj kot 1 % vlaken glede
na prostornino betona. Pri tem ni večjih težav pri mešanju ter vgrajevanju. Za zahtevnejše
izdelke se dodaja betonu do 5 % vlaken, kar pa zahteva izboljšano tehnologijo vgrajevanja
ter mešanja, saj se lahko pojavijo kepe vlaken. Vlakna v vsebnosti od 5 do 15 % se
uporabljajo le za specialne izdelke. Vgrajujejo se po principu prepaktiranja, kar pomeni, da
se vlakna nasujejo v opaž, nato pa se na vlakna izliva redka cementna pasta (Balaguru,
Shah, 1992). Primer takšnega kompozita z visokim deležem vlaken je SIFCON. Na sliki
2.1 je prikazano obnašanje betonov, mikroarmiranih z različnimi količinami in različnimi
vrstami vlaken.
Vključitev vlaken v beton zmanjša obdelavnost sveže betonske mešanice. Zato se dodajajo
tudi dodatki – najpogosteje plastifikatorji in superplastifikatorji, kateri izboljšajo
obdelovalnost svežega betona. Z dodajanjem drugih dodatkov pa lahko izboljšamo
sprijemljivost med vlakni in cementno matrico, trdnost ter pospešimo ali zavlačujemo
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 3
vezanje cementa. Več o mehanskih lastnostih mikroarmiranega betona bomo spoznali v
poglavju 3.
Slika 2.1: Delovni diagrami betonov, mikroarmiranih z različnimi količinami vlaken
različnih tipov
(Zajc, 1994)
Uporabljajo se predvsem sledeča vlakna:
kovinska vlakna,
sintetična vlakna,
mineralna vlakna,
naravna vlakna.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 4
2.1 Kovinska vlakna
Kovinska vlakna so največ uporabljena med vsemi vrstami in so iz ogljikovega ali
nerjavečega jekla. So dolžine od 20 do 60 mm in premera do 1 mm ter imajo faktor oblike
od 20 do 100. Faktor oblike je razmerje med dolžino in premerom vlakna. Manjši kot je
faktor oblike, lažje se vlakna vmešavajo v betonsko mešanico. Za doseganje dobrih
mehanskih lastnosti bi bila učinkovita daljša vlakna, toda potem pride do težav pri
mešanju, saj se v betonski mešanici pojavijo kepe. Oblika konic vlaken omogoča dobro
sidranje v betonu, kar povečuje upor proti iztrganju in s tem tudi žilavost betona. Več o
oblikah vlaken bomo povedali v poglavju 3. Ponavadi je vsebina vlaken v betonu od 0.25
do 2 % glede na volumen. Za lažjo uporabo jeklenih vlaken so na voljo vlakna, ki so
zlepljena v snopiče z vodotopnim lepilom (slika 2.2). Pri mešanju se snopiči porazdelijo na
določeno lokacijo, po približno minuti mešanja pa lepilo začne popuščati in posamezna
vlakna se optimalno razporedijo po volumnu betona. Fizikalne lastnosti kovinskih in tudi
ostalih vlaken, ki jih bomo obravnavali v nadaljevanju, so prikazane v preglednici 2.1.
Slika 2.2: Kovinska vlakna
(Norik kovinska vlakna, 2012)
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 5
Preglednica 2.1: Fizikalne lastnosti vlaken
(Ivanič, 2011)
2.2 Sintetična vlakna
Sintetična vlakna so umetna vlakna, ki so plod raziskav v kemični in tekstilni industriji.
Poznamo več vrst sintetičnih vlaken (Fibre reinforced concrete, 2010): akril, aramid,
karbon, najlon, poliester, polietilen, polipropilen.
Akril se lahko vključi tudi v običajen beton z majhnim volumnom, da se zmanjšajo
razpoke zaradi krčenja. Aramidna in karbonska vlakna imajo odlične mehanske lastnosti,
vendar je zaradi visokih stroškov njihova uporaba omejena na zahtevne posege. Najlon ima
dobro odpornost proti udarcem, žilavost in dobro prenaša obremenitve tudi po prvi razpoki.
Vlakna iz poliestra se uporabljajo pri nizkih vsebnostih (0.1 %) za nadzor razpok zaradi
krčenja betona, niso pa primerna za nadomeščanje armature. Polietilen se uporablja za
izboljšanje duktilnosti, odpornosti na udarce in odpornosti na utrujenost. Polietilenska,
akrilna in aramidna vlakna se uporabljajo kot nadomestilo azbestnih vlaken.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 6
Polipropilenska vlakna imajo nekatere slabe lastnosti, kot so nizko tališče, gorljivost, nizki
modul elastičnosti in slaba sprijemljivost s cementno matrico, toda zaradi nizke cene so
kljub temu največ uporabljena sintetična vlakna. Njihova uporaba zmanjša pojavljanje
razpok zaradi krčenja betona, poveča vodotesnost betona in izboljša druge mehanske
lastnosti betona. V uporabi so tudi negorljiva polipropilenska vlakna, ki se uporabljajo za
protipožarno gradnjo.
Slika 2.3: Polipropilenska vlakna
(Norik polipropilenska vlakna, 2012)
2.3 Mineralna vlakna
Pod mineralna vlakna štejemo steklena vlakna. Najprej so se uporabljala E-stekla, katera
pa niso bila obstojna v cementni matrici, ki je zelo alkalna (pH>12.5). Zato so začeli
razvijati steklo, ki bo obstojno v alkalni matrici. Danes se uporabljajo alkalno obstojna
stekla, ki vsebujejo okrog 16 mas. % ZrO2 (cirkonijev dioksid). Steklena vlakna se
uporabljajo v pramenih s skupnim številom posameznih vlaken do 200. Po zamešanju in
vgraditvi obvija cementna matrica samo zunanja vlakna pramena. Med hidratacijo
cementne paste se hidratacijski produkti zmanjšujejo in prodirajo med posamezna vlakna.
Po približno šestih mesecih se zapolnijo vsi vmesni prostori med vlakni s cementnim
kamnom (Štukelj, Šušteršič, Zajc, 1994). Normalna vsebnost vlaken v kompozitu je okrog
5 % teže kompozita, vlakna pa so dolga od 38 do 50 mm (Balaguru, Shah, 1992).
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 7
Slika 2.4: Steklena vlakna
(Iran Composites Association, 2012)
2.4 Naravna vlakna
Uporaba naravnih vlaken je v cementnih kompozicijah najmanj razširjena. V preteklosti so
se naravna vlakna veliko uporabljala, npr. slama v ilovnatih hišah. Material je bil lahko
dostopen in poceni. Toda danes so to v veliki meri nadomestila jeklena, steklena in
polipropilenska vlakna. Slaba lastnost naravnih vlaken je njihova težnja po razpadu v
alkalnem betonu. Poznamo nepredelana in predelana naravna vlakna. Med nepredelana
spadajo bambus, juta, sisal, sladkorni trs, kokos in les. Problem teh vlaken je obstojnost.
Predelana naravna vlakna pa so celulozna vlakna, katera imajo najboljše mehanske
lastnosti (Page, 2007).
Slika 2.5: Celulozna vlakna
(Dezhou Liyuan Building Materials)
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 8
3 MEHANSKE LASTNOSTI MIKROARMIRANEGA BETONA
Betonu se dodajajo vlakna, da se izboljšajo njegove lastnosti. Te so pa odvisne predvsem
od interakcije med vlakni in krhko matrico. Parametri, ki vplivajo na to interekcijo so (Zajc
1994):
stanje matrice, ki je lahko brez razpok ali pa je razpokana,
sestava matrice,
oblika – geometrija vlaken,
tip vlaken,
lastnosti površine vlaken,
togost vlaken v primerjavi s togostjo matrice,
orientacija vlaken,
volumski delež vlaken v kompozitu,
velikost obremenitve,
obstojnost vlaken v kompozitu in spreminjanje lastnosti vlaken s časom.
V kolikor mikroarmirani beton natezno obremenimo, bo krhka matrica prenesla del
obtežbe na vlakna, ki imajo visoko natezno trdnost. Zaradi razlike v togosti vlaken in
matrice pa se v matrici pojavijo mikrorazpoke. Te so dovolj majhne, da ne dovoljujejo
vdora zunanjih vplivov, kar bi lahko slabo vplivalo na obstojnost betona. Vlakna prenašajo
napetosti preko razpok in preprečujejo njihovo širjenje. Da pa vlakna prenesejo te
napetosti, je zelo pomembna sprijemljivost med vlakni in matrico. Prepričanje, da bi bilo
možno z dodajanjem vlaken povečati trdnost kompozita, ne drži popolnoma, saj so študije
pokazale, da v takih primerih ni prišlo do znatnega povečanja trdnosti. Ta je odvisna od
sestave matrice, od površine vlaken ter oblike in vrste vlaken. Za izboljšanje karakteristik
vpetja lahko vlakno po njegovi dolžini modificiramo s povečanjem hrapavosti površine ali
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 9
z mehansko deformacijo (Ivanič, 2011). Nekatere tipične geometrije vlaken so prikazane
na sliki 3.1.
Slika 3.1: Primeri različnih prerezov in geometrij vlaken
(Ivanič, 2011)
V nadaljevanju bomo opisali najpomembnejše lastnosti, ki se izboljšajo z dodajanjem
vlaken.
3.1 Žilavost, utrujenost, udarna trdnost
Eden od osnovnih razlogov, da dodajamo vlakna betonu je izboljšanje njegove sposobnosti
absorbiranja energije, ki jo imenujemo žilavost. Ocenimo jo lahko tako, da določimo
področje pod krivuljo napetost – deformacija (slika 3.2).
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 10
Slika 3.2: Odvisnost napetosti in deformacij za mikroarmirani in navaden beton
(Fibre reinforced concrete, 2010)
Sposobnost kompozitov, da prenesejo večje deformacije pred porušitvijo se pogosto meri s
pomočjo indeksa žilavosti, ki predstavlja ekvivalentno trdnost. Beton bo imel večjo
odpornost proti širjenju razpoke do izbrane širine razpoke, če bo imel večjo ekvivalentno
trdnost do te širine razpoke. Pri širjenju razpoke se ekvivalentne trdnosti povečujejo s
povečevanjem količine dodanih vlaken, kar kaže slika 3.3 (Šušteršič, 2002). Širina
odprtine razpoke in žilavost se merita po navodilih ameriškega standarda ASTM C 1098-
97.
Izboljšanje žilavosti tudi pomeni izboljšanje obnašanja materiala proti utrujenosti in
izboljšanje udarne trdnosti – od 5 do 10 krat v primerjavi z betonom brez vlaken
(Balaguru, Shah, 1992).
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 11
Slika 3.3: Zmanjševanje in povečevanje ekvivalentne trdnosti v odvisnosti od širine razpoke,
do širine razpoke 0,4 mm, glede na količino betonu dodanih vlaken – od 0 do 2 %
(Šušteršič, 2002)
3.2 Tlačna in natezna trdnost
Vlakna nimajo velikega vpliva na tlačno in natezno trdnost betona. S prostorninskim
deležem vlaken, nižjim od 2 % bistveno ne vplivamo na trdnost. Ta se poveča le, če za
mikroarmiranje uporabimo precejšnje količine visoko trdnih vlaken. Tako lahko tlačne
trdnosti povečamo do največ 25 % in natezne do največ 200 % (Zajc, 1994). Metoda
določanja tlačne trdnosti je opisana v standardu SIST EN 12390-3, natezna trdnost pa se
meri po metodi pull-off, ki je opisana v standardu SIST EN 1542 (Laboratorij ZRMK,
2012).
3.3 Odpornost proti zunanjim vplivom
Kot smo že povedali, vlakna preprečujejo širjenje razpok v betonu, zato je ta tudi boljše
zaščiten pred zunanjimi vplivi. Betoni, mikroarmirani z jeklenimi vlakni so zelo odporni na
obrus in abrazijo, saj je izguba mase s časom manjša, kot je to pri običajnih betonih (slika
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 12
3.4). Odpornost je tem večja, s čim večjim volumskim deležem vlaken so betoni
pripravljeni, kajti najprej zunanjim silam kljubuje le površinska malta, kasneje pa tudi
vlakna. Mikroarmiranje s polimernimi vlakni ima bistveno manjšo tovrstno odpornost. Do
korozije jeklenih vlaken, ki so bili dolgo časa izpostavljeni zelo agresivnemu okolju, pa
pride samo v zelo tanki plasti na površini vzorcev (Zajc, 1994). Preiskušanje odpornosti na
obrus je opisano v standardu SIST 1026 – dodatek 6, medtem ko pa se abrazija preiskuša
po metodi, standardizirani v ZDA – ASTM C1138 (Šušteršič, 2004).
Slika 3.4: Razmerje med izgubo mase pri abraziji in časom za mikroarmirani in navaden beton
(Šušteršič, 2008)
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 13
4 UPORABA MIKROARMIRANEGA BETONA
Mikroarmirani beton se največ uporablja v naslednjih primerih:
industrijski tlaki,
brizgane betonske obloge,
proizvodnja betonskih izdelkov,
sanacije betonskih konstrukcij,
stanovanjska gradnja.
4.1 Industrijski tlaki
Cementnobetonski industrijski tlak je skupni pojem za tlake za večnamensko industrijsko
uporabo, kot npr.: transportne poti v obratih, skladiščne površine, tlake v delavnicah,
obratnih prostorih, hladilnicah, rampah, parkiriščih, laboratorijih in podobno. V najširšem
pomenu spadajo med industrijske tlake vsi tlaki, ki se nahajajo v javnih prostorih,
ustanovah, trgovinah, voznih poteh, zunanjih sprehajališčih, pločnikih, garažah in ki se ne
uporabljajo kot ceste zunaj industrijskih hal. Industrijski tlak je v okviru objekta najbolj
obremenjena in še to tanka ploskovna konstrukcija, ki je zato zelo občutljiva na poškodbe
ter deformacije in se zato pri njej zahteva največja pozornost pri projektiranju, pripravi,
izvedbi in vzdrževanju. Pri betonih industrijskih plošč pride v poštev konsistenca betona
od normalno plastične do tekoče stopnje in maksimalna zrna agregata velikosti 16 ter 32
mm. Plošče se praviloma izdelujejo v minimalni debelini 12 cm (Jamšek, 2007).
Mešanje mikroarmiranega betona za tlake se izvaja z enakimi mešalniki kot za običajen
beton. V kolikor se vlakna vmešajo v beton že v betonarni, se le ta dodajo skupaj z
agregatom, če pa se vlakna dodajajo v avtomešalnik, pa se dodajo zadnja. Pri mešanju je
potrebno paziti na enakomerno dodajanje vlaken, da se ne tvorijo kepe. Vlakna pa se lahko
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 14
dodajajo ročno ali preko tekočega traku. Vgrajevanje mikroarmiranega betona za
industrijske tlake je podobno kot pri navadnem betonu – najpogosteje preko črpalke ali
drče avtomešalnika (slika 4.1). Površina tlaka se zgladi in zgosti z vibriranjem in s
kovinsko gladilko. V kolikor potrebujemo popolnoma gladko površino, se beton obdela še
z rotacijsko gladilko. Za bolj zahtevne tlake se na koncu posipa in zagladi mineralni posip,
ki predvsem pripomore k boljši odpornosti proti obrusu. Nega mikroarmiranega tlaka se
izvaja na enak način kot pri običajnemu betonu in sicer s pokrivanjem s PVC folijo ali z
mokro nego (Brodnik, 2010).
Mikroarmirani beton visokih zmogljivosti se uporablja tudi za tankoslojne preplastitve kot
hidroizolacijski obrabni sloj mostov.
Slika 4.1: Vgradnja betona za industrijski tlak
(Norik – armiranje industrijskih tlakov, 2012)
4.2 Brizgane betonske obloge
Mikroarmirani beton se veliko uporablja tudi za zaščito izkopov kot mikroarmirani
brizgani beton (MABB) in je skoraj v celoti zamenjal klasično izvedbo zaščite izkopa z
brizganim betonom, armiranih z jeklenimi mrežami. Brizgani beton je beton, ki ga z visoko
hitrostjo nanašamo na podlago. Takšna izvedba je tudi ekonomično upravičena, saj mreže
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 15
niso več potrebne, poraba brizganega betona je manjša, za delo porabimo manj časa in tudi
delovni pogoji so bolj varni (Ukrainczyk, 1994). Mikroarmirani brizgani beton se
uporablja pri gradnji predorov, hidrotehničnih objektov, lupinastih kupol, pri zavarovanju
visokih brežin ali pri ojačitvi objektov.
Poznamo mokri in suhi postopek brizganja. Pri mokrem postopku se betonska mešanica
doda v napravo za črpanje, od koder se material po cevi s pomočjo črpalke ali stisnjenega
zraka prenese do izhodne šobe. Na šobo se dodaja stisnjen zrak, ki poveča hitrost in
izboljša razporeditev delcev. Tako material zapusti izhodno šobo pri visoki hitrosti in
zavzame svojo končno lego. Pri suhem postopku brizganja pa vse sestavine betonske
mešanice razen vode premešamo in jih dodamo v napravo za črpanje. Od tam se material
po cevi prenese do izhodne šobe s pomočjo dozirnega sistema v napravi ali stisnjenega
zraka. V šobo je vgrajen sistem, ki v suho mešanico dovaja vodo in dodatke pod pritiskom,
tako da se sestavine dobro premešajo. Nato material kot pri mokrem postopku zapusti
izhodno šobo pri visoki hitrosti in zavzame svojo končno lego (Rajh, 2009). Na sliki 4.2 je
prikazano brizganje betona. Razvite so tudi posebne izhodne šobe, pri katerih vlakna
dodajamo šele na koncu mešanici brez vlaken. Tak način je zelo uporaben pri večjem
volumskem deležu vlaken ali pri uporabi daljših vlaken, saj je preprečeno tvorjenje kep.
Slika 4.2: Brizganje betona
(Advancedshotcrete Inc., 2012)
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 16
4.3 Betonski izdelki
Zaradi potrebe po izboljšanju nekaterih mehanskih lastnosti betonskih izdelkov, so le te
začeli izdelovati tudi iz mikroarmiranega betona. Omenili bomo tri izdelke, ki so v veliki
meri spremenili način gradnje, seveda pa obstaja še veliko izdelkov, pri katerih se
uporablja mikroarmatura.
Prednapeti betonski prag iz mikroarmiranega betona
Prednapeti železniški prag iz mikroarmiranega betona je izkazal bistveno izboljšane
mehanske lastnosti v primerjavi s prednapetimi betonskimi pragovi iz običajnega betona.
Ker so njegove mehanske lastnosti direktno povezane s sestavo betona iz katerega je
izdelan, je možno prirejati mehanske lastnosti betonskih pragov potrebam, glede na
zahteve na železniških progah. Zaradi poligonalnega poteka kablov in oblike naležne
ploskve praga je bil razvit tudi nov stroj za proizvodnjo takih pragov (Korla, Zajc,
Šušteršič, 1994).
Slika 4.3: Železniški pragovi
(Poslovni razgledi, 2012)
Mikroarmirani jamski paneli
V preteklosti so se uporabljali klasični armirano betonski paneli, pri katerih je prihajalo do
porušitev. Z uporabo jeklenih vlaken v kombinaciji s klasično armaturo smo dobili panele
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 17
z večjo nosilnostjo in duktilnostjo v primerjavi s klasično armirano betonskimi paneli
(Šušteršič et al. 1994).
Slika 4.4: Jamski paneli
(Steel fibre reinforced concrete panels for roadway support, 2012)
Tanke prednapete plošče
Tanke prednapete plošče, debeline 4 cm, narejene iz mikroarmiranega betona z jeklenimi
vlakni, se uporabljajo kot izgubljeni opaž pri gradnji ločnih mostov. Zanimivo je, da se
plošče izdelajo na ravni površini v proizvodnem obratu, nato pa se jih v 24 do 48 urah od
vgraditve betona ukrivi v obliki loka, brez pojava razpok. Do sedaj se tanke prednapete
plošče uporabljajo pri razponih do 40 m. Njihov potencial še ni polno izkoriščen (Brodnik
2010).
Slika 4.5: Ravne in v loku oblikovane tanke prednapete plošče v proizvodnem obratu
(Brodnik, 2010)
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 18
4.4 Sanacije betonskih konstrukcij
Ker se mikroarmirani beton lahko vgrajuje v tankih plasteh, je idealen kompozit za
izvajanje sanacij. Ima dobro sposobnost sprijetja s starimi betoni in dobro odpornost proti
širjenju razpok. Pri sanacijah se pogosto uporablja kombinacija več vrst vlaken, predvsem
polimernih in jeklenih. Sanacije z mikroarmiranim betonom se uporabljajo pri energetskih,
hidrotehničnih, premostitvenih, kulturno-zgodovinskih objektih, uspešno pa se sanirajo
tudi v požaru poškodovane konstrukcije, predori in cestišča (Brodnik 2010).
4.5 Stanovanjska gradnja
V stanovanjski gradnji se mikroarmirani beton lahko uporablja za talne plošče, kletne
zidove, temelje, estrihe, zunanje dovozne površine ali bazene. Vlakna se uporabljajo
samostojno ali v kombinaciji s klasično armaturo. Ker ni toliko polaganja armature, je
gradnja enostavnejša in tudi hitrejša, obenem pa dobimo še boljše lastnosti kompozita.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 19
5 STROŠKOVNA PRIMERJAVA UPORABE KLASIČNE
ARMATURE IN MIKROVLAKEN
5.1 Določanje cene gradbenih objektov
Na trgu so gradbena podjetja navzoča z gradbeno proizvodnjo, ki jo v tržnem smislu lahko
delimo na:
proizvodnjo gradbenih objektov (storitve),
gradnjo stanovanj in stanovanjskih objektov,
proizvodnjo gradbenih izdelkov in materialov.
Gradbeni objekti so objekti posamične in serijske proizvodnje. Za njihovo proizvodnjo je
značilno, da je kupec znan že pred začetkom gradnje. Gradbena podjetja pri tem opravljajo
le gradbene, obrtniške in inštalacijske storitve. Na podlagi najugodnejše ponudbe investitor
izbere gradbena podjetja za izvajalce.
Gradbeni proizvodi morajo imeti v tržnem smislu takšne lastnosti, da zadovoljujejo
določeno vrsto potreb uporabnikov. Te lastnosti se kažejo v:
uporabni vrednosti proizvoda,
kakovosti (kvaliteti) proizvoda,
ceni proizvoda,
asortimentu proizvoda,
pakiranju proizvoda,
imidžu (zunanji podobi) proizvoda.
Pri stroškovni primerjavi nas najbolj zanima oblikovanje cene, ki mora biti tržno
oblikovana tako, da je v normalnem sorazmerju s konkurenčnimi cenami podobnih
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 20
proizvodov in substitutov. Ponudbene cene gradbenih objektov se določajo s pomočjo
gradbenih kalkulacij, kamor pri določanju ponudbenih cen za gradbene objekte sodijo
naslednji načini in postopki izdelave:
popisi gradbenih, obrtniških in inštalacijskih del,
predizmere za gradbena, obrtniška in inštalacijska dela,
projektantski predračuni gradbenega objekta,
približni predračuni gradbenih objektov,
ponudbeni predračuni gradbenih objektov.
Podjetja najpogosteje določajo ponudbene cene gradbenih objektov s pomočjo ponudbenih
predračunov gradbenih objektov. Izračunane so za vsako predračunsko postavko
predračuna posebej in za objekt kot celoto. V ponudbenih predračunih so določene
ponudbene cene za gradbena, obrtniška in inštalacijska dela, v nekaterih primerih pa še
ponudbene cene za naprave in opremo. Ponudbena cena gradbenih storitev in gradbenih
objektov je sestavljena iz neposrednih in posrednih stroškov.
Neposredni stroški so:
porabljena sredstva izdelave,
bruto osebni dohodki pri izdelavi,
terenski dodatki,
pripravljalna dela.
Posredni stroški so:
režija gradbišča,
režija poslovne enote,
režija podjetja.
Posredni stroški v gradbenem podjetju predstavljajo določen odstotek od vsote bruto
osebnih dohodkov proizvodnih delavcev.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 21
Neposredne stroške gradbenih storitev izračunamo s pomočjo predkalkulacij in na podlagi
glavnih analiz za posamezne predračunske postavke, ki jim pravimo tudi glavne
kalkulacije predračunskih postavk.
S predkalkulacijami ocenjujemo stroške za:
amortizacijo osnovnih sredstev,
materiale fco gradbišče,
notranji transport na gradbišču,
mokre mešanice in polizdelke.
Z glavno analizo cen pa določamo neposredne stroške za material in bruto osebne dohodke
posameznih predračunskih postavk in objekta kot celote. Lotimo se je šele, ko imamo
izdelane predkalkulacije. Potrebujemo še podatke o bruto osebnih dohodkih posameznih
skupin delavcev, o amortizacijah ali najemnih cenah mehanizacije in o zunanjem
transportu ter projekte za razpis s popisi, predizmerami in projektantskim predračunom
gradnje objekta. Ko so izračunane vse interne cene za material in bruto osebne dohodke
vseh predračunskih postavk, s seštevkom izračunamo še ceno za gradbeni objekt (povzeto
po Pšunder, 2008).
V stroškovni primerjavi bomo primerjali ceno izdelave cementnega estriha s klasično
armaturo, z jeklenimi vlakni in s polipropilenskimi vlakni. Izračune smo delali za 1m3
estriha, debeline 5 cm. Analiza je narejena s pomočjo normativov OZS in s pomočjo
normativov v programu Gkal (gradbeništvo – kalkulacije in pokalkulacije, podjetja
HERMES d.o.o.). Stroški dela so pridobljeni iz Indeksov za obračun razlike v ceni
Gospodarske zbornice Slovenije. Vse cene so brez DDV.
5.2 Analiza cene klasično armiranega estriha
V preglednici 5.1 je prikazana analiza cene estriha, armiranega s klasično armaturo.
Predkalkulacija cene za pripravo cementne malte je prikazana v prilogi 9.3. Prav tako so v
prilogi 9.4 narejeni izračuni za nabavo in transport agregata za malto, cementa ter
armature. Pri izračunu potrebne armature za 1m3 estriha smo upoštevali debelino estriha 5
cm in 10 % povečanje količine armature zaradi prekrivanja. Izbrali smo mrežno armaturo
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 22
Q196, z okenci 10 krat 10 mm in debelino 5 mm. Urna postavka uporabe motorne gladilke
je pridobljena iz programa Gkal.
Preglednica 5.1: Analiza cene estriha, armiranega s klasično armaturo
Analiza cene po enoti
Nadroben
opis
Merska
enota Količina
Za enoto (€) Za celoto (€)
Material Delo Material Delo
Izdelava plavajoče podloge, armirane s klasično armaturno mrežo, debeline 5 cm, raztezanje,
ravnanje ter strojna zagladitev
a) MATERIAL
Cementna malta 1:3 m3 1 77,50 12,10 77,50 12,10
Mreža Q196 kg 68,56 0,722 49,50
Žica za vezanje fi 1,4 kg 0,02 1,136 0,023
b) POMOŽNI
MATERIAL
Motorna gladilka h 1,8 18,778 33,80
c) DELO
PK – izdelava estriha h 7,8 4,55 35,49
KV – armiranje h 0,343 5,45 1,87
PK – armiranje h 0,686 4,55 3,12
Skupaj 160,82 52,58
Skupna cena izvedbe estriha, armiranega s klasično armaturo znaša 213,40 €, od tega je
160,82 € stroškov materiala in 52,58 € stroškov dela.
5.3 Analiza cene estriha, armiranega z jeklenimi vlakni
Preglednica 5.2 prikazuje analizo cene estriha, armiranega z jeklenimi vlakni. Za armiranje
uporabimo jeklena vlakna NORIK tip NIKO 36/0,9 v razsutem stanju. Po navodilih
prodajalca za 1m3 uporabimo 13 kg vlaken. Predkalkulacija cene za pripravo cementne
malte z dodanimi jeklenimi vlakni se nahaja v prilogi 9.5.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 23
Preglednica 5.2: Analiza cene estriha, armiranega z jeklenimi vlakni
Nadroben
opis
Merska
enota Količina
Za enoto (€) Za celoto (€)
Material Delo Material Delo
Izdelava plavajoče podloge z jeklenimi vlakni, debeline 5 cm, raztezanje, ravnanje ter strojna
zagladitev
a) MATERIAL
Cementna malta 1:3 z
dodanimi jeklenimi vlakni m
3 1 96,90 14,42 96,90 14,42
b) POMOŽNI
MATERIAL
Motorna gladilka h 1,8 18,778 33,80
c) DELO
PK h 7,8 4,55 35,49
Skupaj 130,70 49,91
Skupna cena izvedbe estriha, armiranega z jeklenimi vlakni, znaša 180,61 €, od tega je
130,70 € stroškov materiala in 49,91 € stroškov dela.
5.4 Analiza cene estriha, armiranega s polipropilenskimi vlakni
Analiza cene estriha, armiranega s polipropilenskimi vlakni, je prikazana v preglednici 5.3.
Za armiranje smo uporabili vlakna FIBRILs F 120, katera so pakirana v vrečke po 0,91 kg,
kar zadostuje za 1m3 estriha. Predkalkulacija cene za cementno malto z dodanimi
polipropilenskimi vlakni je prikazana v prilogi 9.6.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 24
Preglednica 5.3: Analiza cene estriha, armiranega s polipropilenskimi vlakni
Nadroben
opis
Merska
enota Količina
Za enoto (€) Za celoto (€)
Material Delo Material Delo
Izdelava plavajoče podloge s polipropilenskimi vlakni, debeline 5 cm, raztezanje, ravnanje ter
strojna zagladitev
a) MATERIAL
Cementna malta 1:3 z
dodanimi polipropilenskimi m
3 1 84,55 14,42 84,55 14,42
b) POMOŽNI MATERIAL
Motorna gladilka h 1,8 18,778 33,80
c) DELO
PK h 7,8 4,55 35,49
Skupaj 118,35 49,91
Skupna cena izvedbe estriha, armiranega s polipropilenskimi vlakni, znaša 168,26 €, od
tega je 118,35 € stroškov materiala in 49,91 € stroškov dela.
5.5 Primerjava med različnimi vrstami armature
Primerjava med različnimi vrstami dodane armature pokaže, da je gradnja s klasično
armaturo najdražja. Če pogledamo v odstotkih, je estrih z dodanimi jeklenimi vlakni za
dobrih 15 % cenejši od klasične armature, estrih z dodanimi polipropilenskimi vlakni pa
kar za dobrih 21 % (slika 5.1). Takšna razlika v ceni se pojavi na račun razlike v porabi
materiala in dela. Za 1m3
smo namreč porabili kar slabih 69 kg armaturne mreže pri
armiranju s klasično armaturo, 13 kg jeklenih vlaken pri armiranju z jeklenimi vlakni in le
0,91 kg polipropilenskih vlaken pri armiranju s polipropilenskimi vlakni. Pojavi se tudi
razlika v ceni dela, saj je za armiranje z armaturno mrežo potrebnega približno dvakrat več
dela kot za dodajanje vlaken. Armiranje z mrežami je namreč lahko zelo zahtevno, saj se
dela v različno velikih prostorih in je prenašanje mrež skozi majhne odprtine kar zahtevna
naloga. V nasprotju pa je vgrajevanje mikroarmirane cementne malte lažje, saj v prostoru
ni armaturnih mrež in razgrinjanje ter ravnanje poteka enostavneje.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 25
Slika 5.1: Analiza stroškov izvedbe klasično armiranega estriha, v primerjavi z estrihom, armiranim z
jeklenimi in polipropilenskimi vlakni
Glede na to, da gre pri estrihu za nenosilno konstrukcijo, je največja prednost uporabe
mikrovlaken v lažjem in hitrejšem načinu dela, poveča se odpornost na obrabo, omejeno je
nastajanje mikrorazpok in izboljšana je udarna trdnost. Ker se izboljšajo naštete lastnosti,
je konstrukcija tudi trajnejša in kasnejše sanacije ne bodo potrebne tako hitro, kot bi to bilo
brez mikroarmature.
100%
84,6% 78,88%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Estrih s klasično
armaturo
Estrih z jeklenimi
vlakni
Estrih s
polipropilenskimi
vlakni
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 26
6 VREDNOSTNA ANALIZA IZVEDBE ESTRIHA Z RAZLIČNIMI
VRSTAMI ARMATURE
Vrednostna analiza se uporablja za ocenjevanje ekonomičnosti gradbenih izdelkov in
materialov. Z njo poskušamo izmed več variant izdelkov izbrati tistega, ki je
najprimernejši. Bistvo vrednostne analize lahko zapišemo z enačbo:
(6.1)
kjer je:
V – vrednost
F – funkcija
S – stroški
V našem primeru je pojem vrednosti uporabna vrednost izdelkov. Funkcije izdelkov so
njihove lastnosti, zaradi katerih potrošniki povprašujejo po njih, stroški pa so v denarju
izražena poraba za material, mehanizacijo in opremo, za tekoče delo in angažiranost
poslovnih sredstev (Pšunder, 2008). V nadaljevanju so prikazani koraki izvedbe vrednostne
analize za izvedbo estriha. Prvi korak je zbiranje pomembnih informacij o izdelku.
Informacije o funkcijah, lastnostih in stroških izdelave estriha smo že predstavili v
prejšnjih poglavjih.
6.1 Zbiranje idej za variantne predloge
Drugi korak je zbiranje idej za variantne predloge. V našem primeru bomo analizirali
primere izvedbe estriha, ki smo jih obravnavali že pri stroškovni analizi izvedbe estriha.
Variantni predlogi so predstavljeni v preglednici 6.1.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 27
Preglednica 6.1: Variantni predlogi
Varianta Opis variante
1. Estrih, armiran s klasično armaturno mrežo
2. Estrih, armiran z jeklenimi vlakni
3. Estrih, armiran s polipropilenskimi vlakni
6.2 Določitev potrebnih funkcij in lastnosti
Da lahko pravilno ocenimo variantne predloge, moramo opredeliti potrebne funkcije in
lastnosti. V našem primeru smo določili naslednje primerjalne kriterije:
način vgrajevanja,
pojavljanje razpok zaradi krčenja,
odpornost proti udarcem,
žilavost,
odpornost proti zunanjim vplivom,
tlačna trdnost.
6.3 Ocena lastnosti in relativnih vrednosti
a) Vrednotenje kriterijev in določitev ponderja
Kriterije smo primerjali in ovrednotili po principu, da vsak kriterij primerjamo z vsakim in
mu dodelimo vrednost (Preglednica 6.2). Vrednotenje kriterijev podaja ponderje, izražene
kot odstotke pomembnosti posamezne lastnosti za izdelek.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 28
Preglednica 6.2:Vrednotenje kriterijev in določitev ponderja
Kriterij a) b) c) d) e) f) Skupaj Ponder (%)
a) Način vgrajevanja 1 0 0 0 0 0 1 2,78
b) Pojavljanje razpok zaradi krčenja 2 1 0 0 0 0 3 8,33
c) Odpornost proti udarcem 2 2 1 1 1 1 8 22,22
d) Žilavost 2 2 1 1 1 1 8 22,22
e) Odpornost proti zunanjim vplivom 2 2 1 1 1 1 8 22,22
f) Tlačna trdnost 2 2 1 1 1 1 8 22,22
Skupaj 36 100
2 – pomembnejši kriterij napram primerjanemu
1 – enako pomemben kriterij napram primerjanemu
0 – manj pomemben kriterij napram primerjanemu
b) Ocena vrednosti variant
Za vsako varianto posebej moramo ugotoviti, v kolikšni meri izpolnjuje zahteve potrebnih
lastnosti za posamezne fizikalne enote in kot varianta v celoti. Posamezne lastnosti
ocenjujemo s količnikom K, ki ima lahko vrednosti od 0,00 do 1,00. Ker pa vse lastnosti
niso enako pomembne, jih ponderiramo s ponderjem, ki smo ga izračunali pod točko a.
Ocena lastnosti variant je prikazana v preglednici 6.3.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 29
Preglednica 6.3: Ocena lastnosti variant
Varianta a) Način vgrajevanja b) Pojavljanje razpok
zaradi krčenja
c) Odpornost proti
udarcem
R p K T R p K T R p K T
1. Klasično
armiran estrih
3 2,78 0,8 2,22 3 8,33 0,7 5,83 3 22,22 0,9 20,00
2. Estrih armiran z
jeklenimi vlakni
1 2,78 1 2,78 1 8,33 1 8,33 1 22,22 1 22,22
3. Estrih armiran s
polipropilenskimi
vlakni
1 2,78 1 2,78 1 8,33 1 8,33 1 22,22 1 22,22
Varianta d) Žilavost e) Odpornost proti
zunanjim vplivom
f) Tlačna trdnost
R p K T R p K T R p K T
1. Klasično
armiran estrih
3 22,22 0,8 17,78 3 22,22 0,7 15,56 1 22,22 1 22,22
2. Estrih armiran
z jeklenimi vlakni
1 22,22 1 22,22 1 22,22 1 22,22 1 22,22 1 22,22
3. Estrih armiran s
polipropilenskimi
vlakni
1 22,22 1 22,22 2 22,22 0,8 17,78 1 22,22 1 22,22
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 30
Varianta SKUPAJ
∑T Absolutni rang
1. Klasično
armiran estrih
83,61 3
2. Estrih armiran z
jeklenimi vlakni
99,99 1
3. Estrih armiran s
polipropilenskimi vlakni
95,55 2
p = ponder
R = rang
K = ocena lastnosti
T = število točk posameznih lastnosti
∑T = število točk variant
c) Ocena relativnih vrednosti variant
Da bi izbrali najprimernejšo varianto, moramo oceniti še relativne vrednosti posameznih
variant tako, da oceno lastnosti posameznih variant delimo še s pripadajočimi stroški
(preglednica 6.4).
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 31
Preglednica 6.4: Ocena relativnih vrednosti variant
Varianta Ocena lastnosti
(T)
Stroški
(S)
(€/m3)
V=T/S*100 Relativni rang
1. Klasično
armiran estrih
83,61 213,40 39,18 3
2. Estrih armiran z
jeklenimi vlakni
99,99 180,61 55,36 2
3. Estrih armiran s
polipropilenskimi
vlakni
95,55 168,26 56,79 1
6.4 Izbor najprimernejše variante
Najprimernejša varianta je tista, ki je dosegla 1. rang relativne vrednosti in hkrati tudi 1. ali
vsaj 2. rang lastnosti. Tedaj, kadar v številu točk relativne vrednosti ni bistvenih razlik med
variantami, lahko izberemo tudi varianto 2. ranga iz ocene relativne vrednosti, pod
pogojem, da ta varianta dosega 1. rang iz ocene lastnosti (Pšunder, 2008).
V našem primeru je najprimernejši estrih, armiran s polipropilenskimi vlakni, saj dosega 1.
rang relativne vrednosti in hkrati 2. rang lastnosti. Lahko pa bi izbrali tudi estrih, armiran z
jeklenimi vlakni, ki dosega 2. rang relativne vrednosti in se ne razlikuje veliko od 1. ranga
ter hkrati dosega 1. rang lastnosti.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 32
7 SKLEP
V projektni nalogi smo ugotovili, da mikroarmatura v principu ne zamenjuje klasične
armature, ampak do najboljših rezultatov pridemo s kombinacijo obeh. Toda v veliko
primerih se uporablja armiranje samo z mikrovlakni. Največ so v uporabi jeklena in
polipropilenska vlakna.
Najpomembnejša lastnost, ki jo mora izkazovati mikroarmirani beton, je dobra
sprijemljivost med vlakni in betonom, saj je večina mehanskih lastnosti odvisna od tega,
kako dolgo se vlakno upira iztrganju iz betona ali prelomu. To pa povečamo z obliko
vlaken, ki ima hrapavo površino ter so različno oblikovana in z dodajanjem dodatkov za
boljšo sprijemljivost. Z dodajanjem vlaken betonu se najbolj izboljša žilavost, udarna
trdnost ter odpornost proti zunanjim vplivom in utrujenosti, medtem ko se natezna in tlačna
trdnost vidno izboljšata le z dodajanjem velikih količin vlaken.
Mikroarmatura se največ uporablja pri gradnji industrijskih tlakov, predorov, proizvodnji
gradbenih izdelkov, sanaciji objektov ali v stanovanjski gradnji. Pri vsaki vrsti gradnje je
potrebno biti previden pri pravilni tehnologiji izvedbe. Vlakna je potrebno dozirati
enakomerno, da ne pride do tvorjenja kep in so vlakna enakomerno razporejena v betonu.
Vgrajevanje in nega betona pa poteka podobno kot v betonu brez vlaken.
V delu, kjer smo stroškovno primerjali izvedbo estriha s klasično armaturo ali z
mikrovlakni, smo ugotovili, da je izvedba z mikrovlakni, tako kot smo predvidevali,
cenejša. Razlika v ceni nastane zaradi količine porabljenega materiala in porabljenih
delovnih ur. Tudi vrednostna analiza je pokazala, da četudi poleg cene primerjamo še
druge pomembne lastnosti estriha, je najprimernejše armiranje z mikrovlakni. Med
jeklenimi in polipropilenskimi vlakni so nastale majhne razlike, tako da sta sprejemljiva
oba. Ker pa pri estrihu gre za nenosilno konstrukcijo, ki jo kasneje prekrijemo, je dovolj,
če uporabimo polipropilenska vlakna. Torej z uporabo mikrovlaken za nižjo ceno dobimo
podobne oziroma nekatere še boljše lastnosti konstrukcije kot z uporabo klasične armature,
kar prav gotovo pripomore k vedno večjemu obsegu uporabe teh materialov.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 33
8 LITERATURA
1) Advanced Shotcrete Inc. 2012. Dostopno na:
< http://advancedshotcrete.com/About_Shotcrete.html> [5.10.2012].
2) Armatura, tovarna kovinskih izdelkov d.o.o. 2012. Dostopno na:
<http://www.armatura.si/> [16.10.2012].
3) Balaguru, PN, Shah, SP 1992, Fiber-reinforced cement composites, McGraw-Hill,
New York.
4) Brodnik, A 2010, Tehnološki in organizacijski vidik gradnje z mikroarmiranimi
betoni z jeklenimi vlakni, diplomska naloga, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za
gradbeništvo in geodezijo, Ljubljana.
5) Cening, gradbena dela 2009, Inženiring biro Marinko, Ljubljana.
6) Dezhou Liyuan Building Materials 2012. Dostopno na:
<http://www.dzly-buildingmaterials.com/> [5.10.2012].
7) Fibre reinforced concrete 2010, Cement&concrete institute. Dostopno na:
<http://www.cnci.org.za/Uploads/Fibre%20Reinforced%2001102010.pdf>
[2.12.2012].
8) Gokop ceniki 2012. Dostopno na:
<http://www.gokop.si/gradbenistvo/ceniki-beton/>[16.10.2012].
9) Indeksi za obračun razlike v ceni gradbenih storitev 2012, Gospodarska zbornica
Slovenije, Ljubljana.
10) Iran Composites Association 2012. Dostopno na:
< http://ircomas.org/upload/E-letter/Persian/No_177.htm> [5.10.2012].
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 34
11) Ivanič, A 2011, Novi mehanizem vpetja vlaken v kompozitnih materialih,
doktorska disertacija, Univerza v Mariboru, Fakulteta za gradbeništvo, Maribor.
12) Jamšek, Z 2007, Cementnobetonski industrijski tlaki (1.del), Gradbenik, vol. 10,
str. 10-12. Dostopno na:
<http://www.tkk.si/filelib/prakticni_nasveti/clanki/gr_10-07.pdf> [5.10.2012].
13) Korla, J, Zajc, A, Šušteršič, J 1994, Prednapeti betonski prag iz mikroarmiranega
betona, 1. Slovenski kolokvij o betonih: Mikroarmirane malte in betoni, IRMA,
Ljubljana.
14) Norik podjetje za prodajo in proizvodnjo d.o.o. 2012. Dostopno na:
< http://www.norik.si/> [5.10.2012].
15) Normativi za betonska in armiranobetonska dela 2005, Gospodarska zbornica
Slovenije, Sekcija gradbincev, Ljubljana.
16) Laboratorij ZRMK, 2012. Dostopno na:
<http://www.gi-zrmk.si/LAB/Storitve.aspx> [21.11.2012].
17) Page, CL, Page, MM 2007, Durability of concrete and cement composites, CRC
Press, Boca Raton.
18) Poslovni razgledi 2012. Dostopno na:
<http://www.poslovni-razgledi.si/revija/2010/34/razgled/168> [5.10.2012].
19) Pšunder, M 2008, Ekonomika gradbene proizvodnje, III. dopolnjena izdaja,
Univerza v Mariboru, Fakulteta za gradbeništvo, Maribor.
20) Rajh, G 2010, Pomen zgodnje trdnosti mikroarmiranih brizganih betonov pri
projektiranju betonskih oblog predorov, diplomska naloga, Univerza v Ljubljani,
Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Ljubljana.
21) Salonit Anhovo, proizvodi in storitve 2012. Dostopno na:
<http://www.salonit.si/proizvodi_in_storitve/cementi/> [16.10.2012].
22) Seznam akreditiranih metod certifikacijskega organa ZAG Ljubljana 2012, Zavod
za gradbeništvo Slovenije. Dostopno na:
<http://www.zag.si/dl/akreditirane_metode_zag.pdf> [22.11.2012].
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 35
23) SIST 1026, 2008, Beton - 1. del: Specifikacija, lastnosti, proizvodnja in skladnost –
Pravila za uporabo SIST EN 206-1, Slovenski inštitut za standardizacijo, Ljubljana.
24) SIST EN 206-1, 2003, Beton - 1.del: Specifikacija, lastnosti, proizvodnja in
skladnost, Slovenski inštitut za standardizacijo, Ljubljana.
25) Steel fibre reinforced concrete panels for roadway support, 2012. Dostopno na:
<http://www2.arnes.si/~quark/Quark98i5/IRMA/Qu98page114.html> [5.10.2012].
26) Štukelj, T, Šušteršič, J, Zajc, A 1994, Lastnost steklocementnega kompozita, 1.
slovenski kolokvij o betonih: Mikroarmirane malte in betoni, IRMA, Ljubljana.
27) Šušteršič, J 2002, Določanja odpornosti betona proti širjenju razpok, 9. slovenski
kolokvij o betonih: Razpoke v betonu, IRMA, Ljubljana.
28) Šušteršič, J 2004, Abrazijsko odporni betoni, 11. slovenski kolokvij o betonih:
Gradnja z betoni visokih zmogljivosti, IRMA, Ljubljana.
29) Šušteršič, J. 2008, Dosežki IRMA v tehnologiji betona v obdobju 1993-2008, 15.
Slovenski kolokvij o betonih: Industrijski tlaki, IRMA, Ljubljana.
30) Šušteršič, J, Ribarič, M, Riček, F, Prša, M 1994, Mikroarmirani jamski paneli, 1.
Slovenski kolokvij o betonih: Mikroarmirane malte in betoni, IRMA, Ljubljana.
31) Ukrainczyk, V 1994, Obloga predorov iz mikroarmiranega betona, 1. slovenski
kolokvij o betonih: Mikroarmirane malte in betoni, IRMA, Ljubljana.
32) Zajc, A 1994, Mikroarmirani betoni, 1. slovenski kolokvij o betonih:
Mikroarmirane malte in betoni, IRMA, Ljubljana.
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 36
9 PRILOGE
9.1 Seznam slik
Slika 2-1: Delovni diagrami betonov, mikroarmiranih z različnimi količinami vlaken ..........................................3
Slika 2-2: Kovinska vlakna ..................................................................................................................................4
Slika 2-3: Polipropilenska vlakna ........................................................................................................................6
Slika 2-4: Steklena vlakna ....................................................................................................................................7
Slika 2-5: Celulozna vlakna .................................................................................................................................7
Slika 3-1:Primerirazličnihprerezovingeometrijvlaken ....................................................................................9
Slika 3-2: Odvisnost napetosti in deformacij za mikroarmirani in navaden beton .............................................. 10
Slika 3-3: Zmanjševanjeinpovečevanjeekvivalentnetrdnostivodvisnostiodširinerazpoke, ............................ 11
Slika 3-4:Razmerjemedizgubomasepriabrazijiinčasomzamikroarmiraniinnavadenbeton ....................... 12
Slika 4-1: Vgradnja betona za industrijski tlak .................................................................................................. 14
Slika 4-2: Brizganje betona ............................................................................................................................... 15
Slika 4-3:Železniškipragovi.............................................................................................................................. 16
Slika 4-4: Jamski paneli..................................................................................................................................... 17
Slika 4-5: Ravneinvlokuoblikovanetankeprednapeteploščevproizvodnemobratu ....................................... 17
Slika 5-1:Analizastroškovizvedbeklasičnoarmiranegaestriha,vprimerjavizestrihom,armiranimz
jeklenimi in polipropilenskimi vlakni ................................................................................................................. 25
9.2 Seznam preglednic
Preglednica 2-1: Fizikalne lastnosti vlaken .........................................................................................................5
Preglednica 5-1:Analizaceneestriha,armiranegasklasičnoarmaturo ........................................................... 22
Preglednica 5-2: Analiza cene estriha, armiranega z jeklenimi vlakni ............................................................... 23
Preglednica 5-3: Analiza cene estriha, armiranega s polipropilenskimi vlakni .................................................. 24
Preglednica 6-1: Variantni predlogi .................................................................................................................. 27
Preglednica 6-2:Vrednotenjekriterijevindoločitevponderja ............................................................................ 28
Preglednica 6-3: Ocena lastnosti variant ........................................................................................................... 29
Preglednica 6-4: Ocena relativnih vrednosti variant ......................................................................................... 31
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 37
9.3 Predkalkulacija cene za napravo cementne malte za klasično armiran estrih
Predkalkulacija cene cementa in agregata se nahaja v prilogi 9.4. Cena urne postavke
mešalnika za malto je pridobljena iz programa Gkal.
Nadroben
opis
Merska
enota Količina
Za enoto (€) Za celoto (€)
Material Delo Material Delo
Strojna naprava cementne malte 1:3
a) MATERIAL
Cement t 0,47 105,7 49,68
Agregat m3 1.01 22,39 22,61
Voda m3 0.35 0,86 0,301
b) POMOŽNI
MATERIAL
El. Energija KWh 3,52 0,27 0,95
Mešalnik za malto 250 l h 1,9 2,086 3,96
c) DELO
PK h 2.66 4,55 12,10
Skupaj 77,50 12,10
9.4 Predkalkulacija cene za nabavo agregata, cementa in armature
Pri določanju cene agregata upoštevamo prostorninsko težo 1,70 t/m3 in transport na
razdalji 10 km. Cene so določene kot fco naloženo na separaciji (cenik podjetja Gokop).
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 38
Nadroben
opis
Merska
enota Količina
Za enoto (€) Za celoto (€)
Material Delo Material Delo
Nabava in transport agregata
a) MATERIAL
Agregat 0-4 mm m3 1 19,14 19,14
b) PREVOZ t 1,7 1.91 3.25
Skupaj 22,39
Cena cementa in prevoz sta pridobljena na spletni strani proizvajalca gradbenih materialov
Salonit Anhovo. Prevoz se obračunava do Maribora, kraj nakladanja je Anhovo. Za prevoz
agregata, cementa ter armaturnih mrež privzamemo, da je razkladanje vključeno v prevoz,
saj se v večini primerov to opravlja strojno s kipanjem oziroma razkladanjem z dvigalom.
Nadroben
opis
Merska
enota Količina
Za enoto (€) Za celoto (€)
Material Delo Material Delo
Nabava in transport cementa
a) MATERIAL
Cement 42,5 - osnovni t 1 99 99
b) PREVOZ t 1 6,7 6,7
Skupaj 105,7
Cene armaturne mreže so pridobljene iz spletne strani podjetja Armatura, tovarna
kovinskih izdelkov Celje. Za prevoz privzamemo razdaljo 10 km, ceno pa povzamemo po
ceniku GZS.
Nadroben
opis
Merska
enota Količina
Za enoto (€) Za celoto (€)
Material Delo Material Delo
Nabava in transport armaturne mreže Q196
a) MATERIAL
Mreža Q196 t 1 720 720
b) PREVOZ t 1 2,42 2,42
Skupaj 722,42
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 39
Ceno jeklenih vlaken smo pridobili iz spletne strani podjetja Norik, podjetje za prodajo in
proizvodnjo. Prevoz računamo po ceniku GZS, na razdalji 10 km.
Nadroben
opis
Merska
enota Količina
Za enoto (€) Za celoto (€)
Material Delo Material Delo
Nabava in transport jeklenih vlaken NORIK tip NIKO 36/0,9
a) MATERIAL
Jeklena vlakna NORIK
tip NIKO 36/0,9 kg 1 1,49 1,49
b) PREVOZ t 0,001 2,42 0,0024
Skupaj 1,4924
9.5 Predkalkulacija cene za napravo cementne malte za estrih, armiran z jeklenimi
vlakni
Stroški nabave in transporta jeklenih vlaken so prikazani v prilogi 9.4. Stroški dela za
doziranje vlaken znašajo 0,51 ure na 1m3 in so povzeti po Cening gradbena dela 2009.
Nadroben
opis
Merska
enota Količina
Za enoto (€) Za celoto (€)
Material Delo Material Delo
Strojna naprava cementne malte 1:3 z dodanimi jeklenimi vlakni
a) MATERIAL
Cement t 0,47 105,7 49,68
Agregat m3 1.01 22,39 22,61
Voda m3 0.35 0,86 0,301
Jeklena vlakna NORIK tip
NIKO 36/0,9 kg 13 1,4924 19,40
b) POMOŽNI MATERIAL
El. Energija KWh 3,52 0,27 0,95
Mešalnik za malto 250 l h 1,9 2,086 3,96
c) DELO
PK – mešanje malte h 2.66 4,55 12,10
PK – dodajanje vlaken h 0,51 4,55 2,32
Skupaj 96,90 14,42
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 40
9.6 Predkalkulacija cene za napravo cementne malte za estrih, armiran s
polipropilenskimi vlakni
Ceno polipropilenskih vlaken smo pridobili iz spletne strani podjetja Norik, podjetje za
prodajo in proizvodnjo. Prevoza v ceno nismo vračunali, saj na 1m3 porabimo le 0.91 kg
vlaken, tako da so stroški prevoza zanemarljivi.
Nadroben
opis
Merska
enota Količina
Za enoto (€) Za celoto (€)
Material Delo Material Delo
Strojna naprava cementne malte 1:3 z dodanimi polipropilenskimi vlakni
a) MATERIAL
Cement t 0,47 105,7 49,68
Agregat m3 1.01 22,39 22,61
Voda m3 0.35 0,86 0,301
Polipropilenska vlakna
FIBRILs F 120 kg 0,91 7,75 7,05
b) POMOŽNI MATERIAL
El. Energija KWh 3,52 0,27 0,95
Mešalnik za malto 250 l h 1,9 2,086 3,96
c) DELO
PK – mešanje malte h 2.66 4,55 12,10
PK – dodajanje vlaken h 0,51 4,55 2,32
Skupaj 84,55 14,42
9.7 Naslov študenta
Danijel Ivajnšič
Kočki Vrh 8
9244 Sveti Jurij ob Ščavnici
Telefon: 031 688 443
e-mail: [email protected]
Tehnološki in ekonomski vidiki uporabe mikrovlaken v betonu Stran 41
9.8 Kratek življenjepis
Rojen: 26. 05. 1989 (Maribor)
Šolanje: 1996-2004 (Osnovna šola Cerkvenjak)
2004-2008 (Srednja ekonomska šola Maribor – smer ekonomski tehnik)
2008-2012 (Fakulteta za gradbeništvo Maribor/Ekonomsko poslovna fakulteta
Maribor – gospodarsko inženirstvo – smer gradbeništvo)