Příprava průmyslové výroby mezerovitého vláknobetonu
Článek se zabývá praktickým využitím mezerovitého vláknobetonu v praxi. Mezi laboratorní a průmyslovou výrobou totiž existuje velké množství různých objemů vláknobetonu (cca 100 m3). Výsledky počáteční zkoušky in situ ukazují skutečný rozdíl mezi dvěma procesy výroby betonu vyztuženého vlákny.
1. Úvod
Struktura mezerovitého vláknobetonu s užitím výhradně betonového recyklátu je známa od roku 2007. Vznikla při řešení projektu „Udržitelná výstavba“, řešeného na ČVUT, fakultě stavební v letech 2007–2015.
Netříděný betonový recyklát široké frakce zrnitosti (např. 0–32 mm) vytváří po zhutnění mezerovitou strukturu, která je následně ztužena náhodně rozptýlenými syntetickými vlákny. Kontaktní spojení mezi zrny betonového recyklátu a syntetickými vlákny je zajištěno cementovým tmelem obalujícím pouze zrna užitého betonového recyklátu.
Návrhy na využití takto sestavené struktury kompozita vycházely z prokázaných fyzikálně mechanických charakteristik. Využití v zemních tělesech liniových staveb a konstrukcích zemních hrází, které se neprotrhnou ani při přelití vodou, byly mimo jiné prezentovány i v příspěvku pro MPO 11. 11. 2011. Vždy v přednáškách byly zdůrazněny přednosti tohoto kompozita včetně jeho velké spotřeby.
Obr. 1 Schéma navrhované skladby panelových vozovek
Bohužel celá tato historie mezerovitého vláknobetonu byla podložena pouze laboratorními výsledky, modelovými simulacemi a modelem hráze vystaveném po dva roky na mezinárodním veletrhu v Brně.
První příležitost pro širší uplatnění mezerovitého vláknobetonu v praxi vznikla až s projektem vozovek s panelovou úpravou povrchu.
Užití mezerovitého vláknobetonu v konstrukci vozovky v podkladní vrstvě její konstrukce (viz Obrázek 1) obnáší velký objem betonového recyklátu a uplatnění vhodných pevnostních charakteristik vláknobetonu. Plně se uplatňuje propustnost kompozita vodou při zachování jeho schopnosti přenášet tahová napětí i po vzniku trhlin.
2. Příprava na průmyslovou výrobu mezerovitého vláknobetonu
V rámci přípravy bylo nutné řešit:
- Složky mezerovitého vláknobetonu
- Zkušební záměsi a užití vhodného strojního zařízení k výrobě
Vzhledem k velkému požadovanému objemu betonového recyklátu (cca 150 m3 hotového betonu) bylo nutné zvětšit velikost maximálního zrna na 32 mm, tj. užít široké čáry zrnitosti 0–32 mm a zajistit homogenitu směsi. Dále upravit délku syntetických vláken na 110 mm, to je cca trojnásobek maximálního zrna recyklátu. Příprava tak byla zaměřena též na zajištění velkého objemu betonového recyklátu a syntetických vláken délky 110 mm. Betonový recyklát zajistil řešitel projektu a syntetická vlákna dodala firma Benesteel, která vzhledem k požadované délce vláken přestavěla výrobní linku.
Zkušební záměsi se uskutečnily ve dvou etapách. Nejprve v míchačce, která, jak se ukázalo, nesplňovala požadavky na výrobu homogenního vláknobetonu při výrobě větších objemů. Tato pokusná záměs byla využita k prokázání základních charakteristik mezerovitého vláknobetonu a stanovení dávkování syntetických vláken na 0,3 % objemu. Vše dokumentují následující obrázky a tabulka pevnostních charakteristik.
Obr. 2 Výroba vláknobetonové směsi
Tabulka 1 Pevnosti v tahu za ohybu
Obr. 3 Výroba zkušebních vzorků
Tabulka 2 Pevnosti v příčném tahu
Druhá zkušební záměs se uskutečnila ve standardní míchačce betonárny a ukázala, že vhodný objem pro jednu záměs je 0,5 m3, má-li být dosaženo kvazi rovnoměrného rozptýlení vláken při jejich hmotnostní dávce odpovídající 0,3 % objemu. Při této druhé zkušební záměsi byl prokázán i způsob zpracování – hutnění válcováním. Dokumentace zkušební záměsi podle kterých bude probíhat je zřejmá z následujících obrázků.
Obr. 4 Standardní míchačka na 2 m3
Obr. 5 Zpracování směsi – pokládka
Obr. 6 Způsob zpracování směsi – válcování
3. Závěr
Uvedený postup přípravy, který bylo třeba vykonat pro přechod od laboratorní výroby k výrobě průmyslové, ukázal na jeho důležitost. Ne každá strojní míchačka vyhovuje výrobě mezerovitého vláknobetonu. Důležité je zpracování vláknobetonu s požadovanou konzistencí vzhledem ke způsobu hutnění. Široká čára zrnitosti recyklátu bude vždy vyžadovat úpravu konzistence směsi u každé záměsi vzhledem ke způsobu zpracování válcováním. Nehomogenita nadrceného recyklátu frakce 0–32 mm vyžaduje úpravu dávky vody.
4. Poděkování
Tento příspěvek byl zpracován za podpory projektu Technologické agentury České republiky (TAČR), číslo projektu TH02010375.
Literatura
- Novák, J., et al. Precast concrete pavement – systems and performance review [online]. Building up Efficient and Sustainable Transport Infrastructure 2017 (BESTInfra2017). Praha, Bristol: IOP Publishing Ltd. 2017, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. sv. 236. ISSN 1757-899X.
- Hanzlová, H.; Musil, L.; Vodička, J. Mezerovitý vláknobeton s betonovým recyklátem vs. jeho využití ve stavební praxi In: TOP 2018 – Technika ochrany prostredia. Bratislava: Department of Surveying, Slovak University of Technology in Bratislava, 2018. pp. 37. ISBN 978-80-227-4835-3.
- Novák, J.; Šrámek, M.; Kohoutková, A.; Vodička, J.; Křístek, V. Stress Analysis of Hexagonal Element for Precast Concrete Pavements In: Advanced Structural Engineering and Construction Systems 2018-. Waset.org: World Academy of Science, Engineering and Technology, 2018. p. 652–656. ISSN 1307-6892.
The paper deals with practical use of fibre reinforced concrete with open structure in practice. There is amount of different connections between laboratory and industrial production of large volumes of fibre reinforced concrete (ca. 100 m3). The results of the initial fresh concrete test in situ show a real difference between these two processes for fibre reinforced concrete production.