vezelbeton

Ook: vezelversterkt beton, tab-slab; afkorting soms: GRC (Glassfibre Reinforced Concrete), VVB. Vezelbeton is een composiet van beton met staalvezels, kunststofvezels, glasvezels, koolstof (carbon), textiel of een combinatie van bijvoorbeeld staal- en kunststofvezels. De vezels worden tijdens het mengen van de bestanddelen van het beton toegevoegd. 
Vezelbeton heeft in het algemeen een hogere treksterkte (buigsterkte), minder scheurvorming (ook bij hardend beton), betere waterdichtheid (kleinere capillaire werking en lagere permeabiliteit), is beter bestand tegen slijtage, en de vezelwapening komt meestal in alle hoeken.
De vezels zijn meestal dun en klein (afhankelijk van het vezelmateriaal en de toepassing) en zijn meestal willekeurig verdeeld in het beton. Er zijn ook gegolfde staalvezels en staalvezels met een haakje voor een betere "grip" tussen vezel en beton en tussen vezels onderling. 

Vezels in beton worden gebruikt om de eigenschappen van het beton te verbeteren (in combinatie met de normale wapening) en, in sommige gevallen, als vervanger van de wapening in het beton (de staalvezels vormen de wapening).

Het belangrijkste voordeel van vezelbeton is natuurlijk dat het de wapening met staalnetten e.d. overbodig kan maken en, hoewel vezelbeton duurder is dan normaal beton, dus tijd en geld kan besparen: vezelversterkt beton is "klaar-voor-gebruik". Door het ontbreken van staalnetten e.d. heeft de architect meer vormvrijheid.

Normaal beton heeft een geringe treksterkte. Bij al geringe buiging zal het scheuren en uiteindelijk breken. De wapening in beton voorkomt dat, maar de grens kan overschreden worden. Vezelbeton kan als aanvulling op normale wapening deze nadelen voorkomen. Verder heeft vezelbeton nog andere bijzondere eigenschappen zoals schokbestandheid. Vezelbeton wordt ook toegepast als gebruik van betonstaalnetten problematisch is (bijzondere vormen in beton), in dit geval dus zonder normale wapening.

Een nadeel van vezelversterkt beton zonder "normale" wapening is dat bij buiging van het beton de betrekkelijk korte vezels kunnen losschieten of breken. Verder kunnen bij het mengen van het beton vezels samenklitten en voor een heterogeen beton zorgen.
In ieder geval met kunststofvezels of glasvezels uitsluitend voor niet-dragend beton (en staalvezels voor kleine draagkrachten?). 

Een methode om het "samenklitten" (balling) van dunne stalen vezels tijdens het mengen van betonmortel te vermijden, is gebruik te maken van vezels van verschillende lengte en dikte of gebruik te maken van langere strengen vezels. Ook de verhouding van lengte en dikte van de vezel (l/d) is belangrijk voor het resultaat. Een kenmerkend formaat van staalvezels is 12-13 mm lang en 0,16 mm dik, voor ulta high performance fibre reinforced concrete (uhpfrc); voor wanden worden staalvezels gebruikt  met een lengte van 40-60 mm en een dikte van 0,6-0,9 mm. De lange vezels moeten zorgen voor een hogere ductiliteit (plasticiteit, taaiheid, vervormbaarheid) en de korte vezels voor een hogere treksterkte. Ductiliteit is het vermogen van een materiaal om zeer grote vervormingen te ondergaan zonder dat breuk optreedt.
Hybride vezelbeton is de wat verwarrende naam van twee verschillende soorten beton:
- vezelbeton waar vezels van verschillende lengtes in worden toegepast. Voordeel is dat bijvoorbeeld korte vezels micro-scheuren kunnen overbruggen en lange vezels macro-schreuren
- beton met traditionele wapening en (staal)vezels (ook hybride wapening genoemd); voordeel van hybride wapening is dat omvangrijke betonvloeren met netten kunnen worden uitgevoerd die gemakkelijker met de hand zijn te plaatsen, terwijl het vlechtwerk eenvoudiger kan zijn.  

De hoeveelheid vezels in beton is afhankelijk van de toepassing, bij staalvezels meestal 30 tot 60 kg/m3, maar dat kan in bijzondere gevallen oplopen tot zelfs 100 kg/m3 beton. Voor polypropyleenvezels geldt ca. 1000 tot ca. 2500 g/m3.


kenmerken van de verschillende soorten vezels in vezelbeton; klik voor groter! (buildwise en bbri): 

Onderstaand allerlei gegevens van de leveranciers van de verschillende soorten vezelversterkte beton


Staalvezels (bron o.m. Mebin Fibercrete S (van Staal)

Voordelen van vezelbeton met staalvezels zijn o.m.:
- grote trek- en splijtsterkte
- vorming van een homogene driedimensionale wapening over de gehele doorsnede (in bepaalde gevallen is normale wapening niet meer nodig of aanzienlijk minder)
- verhoging van de scheurweerstand en de taaiheid
- overbrugging van scheuren d.m.v. vezels die verdere scheurvorming voorkomen waardoor de draagkracht toeneemt
- hogere draagkracht, waardoor de betondoorsnede kan afnemen (slanker bouwen)
- betere brandweerstand (brandwerendheid)
- meer bestand maken tegen aardbevingen
- betere stabiliteit; meer bestand maken tegen explosies (uhpfrc schijnt duizend keer zoveel energie te absorberen dan gewoon beton)
- uhpfrc is zo'n vijfmaal sterker dan gewoon beton

Nadelen staalvezels:
- staalvezels aan het betonoppervlak kunnen roesten en kunnen scherp zijn

Toepassingen van staalvezelbeton zijn o.m.:
- elastisch ondersteunde betonvloeren en verhardingen
- sluisdeuren
- vloeren op palen
- monolietvloeren
- dekvloer voor oude stalen bruggen
- vibropalen
- bedrijfsvloeren
- vloeistofdichte vloeren
- kelderwanden
- tunnelbouw
- onderwaterbeton
- staalplaatbetonvloeren
- staalvezel-spuitbeton voor complexe constructies
- gebouwen in gebieden waar aardbeving voorkomen
- gebouwen die gevoelig zijn voor explosies


Kunststofvezels, synthetische vezels (bron o.m. Mebin Fibercrete K (van Kunststof), Fortius, Adfil, Convez)

Voordelen van vezelbeton met kunststofvezels zijn o.m.:
- grote buig- en treksterkte
- hogere capaciteit om spanningen op te nemen in een vroeg stadium (uren)
- lagere bleeding (uitbloeding)
- lagere plastische krimp (vandaar soms de benaming krimpvezels voor synthetische vezels)
- hogere samenhang en verminderde ontmenging
- hogere stootweerstand, slagvastheid, splijtweerstand en slijtweerstand (abrasie)
- verhoging van de vloeistofdichtheid, dus verbeterde weerstand tegen vorst/dooiwisselingen
- hogere weerstand tegen explosief afspatten bij zeer hoge temeratuurbelastingen (snel wegsmeltende kunststof schept kanaaltjes voor de stoom waardoor afspatten tegengegaan wordt)
- verbetering brandvertragende eigenschappen (geen afspatting van beton bij brand; vooral de micro-vezels hebben een grote brandwerendheid)
- verbeterde cohesie van het uiteindelijke beton, dus eerder ontkisten kan mogelijk zijn
- meestal chemisch inert, d.w.z. ongevoelig voor zuren of alkalische stoffen en roestvrij

Toepassingen van kunststofvezelbeton o.m.:
- in de grond gevormde palen
- betonvloeren en verhardingen
- vloeistofdichte vloeren
- kelderwanden
- prefab binnenwanden
- wegen (infrastructurele projecten)

Nadeel:
- bij sloop minder goed te scheiden van het beton, dus moelijker recyclebaar

Vragen (van de redactie):
- worden kunststofvezels uitsluitend voor betonvloeren voor kleinere belastingen toegepast?
- worden alle kunststofvezels gecoat of anderszins bewerkt voor betere hechting met het beton?


Glasvezels

Voordelen:
- verhoging duurzaamheid
- het beperken en opnemen van de plastische krimp, dus een grote vermindering van microscheuren
- het drastisch verminderen van de capillariteit en daarmee een sterk verbeterd gedrag ten opzichte van de invloed van vorst en de indringing van chemische stoffen
- meestal chemisch inert, d.w.z. ongevoelig voor zuren of alkalische stoffen en roestvrij
- onbrandbaar

Toepassingen glasvezelversterkt beton:
- vloeistofdichte oppervlakken in tal van uitvoeringen eventueel in combinatie met klassieke wapening (zwembaden, drinkwaterreservoirs e.d.)
- inkuipingen allerhande eventueel in combinatie met klassieke wapening 
- betons onder helling
- voetpaden en fietspaden
- prefab onderdelen (waar normaal ook geen wapening van toepassing vereist is, snel en eenvoudig; bijvoorbeeld niet-dragende gevelpanelen; een gevelpaneel van glasvezelversterkt beton moet worden geventileerd, omdat er anders kleurverschillen komen en mogelijk ongewenste spanningen in het beton ontstaan?)
- is goed toe te passen bij restauratie, reproductie en renovatie (vezelbeton is gietbaar immers)

Vragen (van de redactie):
- glasvezels aan het betonoppervlak kunnen scherp zijn?

Basaltvezels (bron o.m. Vulkan)

Voordelen:
- grote druk- en treksterkte (grotere treksterkte dan staalvezels)
- zeer brandbestendig (basalt smelt immers pas bij ca. 1400 graden C)
- zeer dunne vezels (5-11 micrometer; niet gekristalliseerd maar amorf; lengte vezels 5-15 mm)
- roest niet
- mineraal, dus vezelbeton met baslatvezels is goed te recyclen

Nadelen basaltvezels:
- basaltvezels nemen water op; bij het drogen van het beton zal de hechting tussen vezels en beton enigszins verminderen

Toepassingen basaltvezelversterkt beton:
Als vulling van deze vezels tot vezelbeton zijn geen toepassingen bekend.

Vragen (van de redactie):
- basaltvezels aan het betonoppervlak kunnen scherp zijn?


Aandachtspunten vezels algemeen
- de grotere sterkte van vezelbeton is mede afhankelijk van de dosering (kg staalvezels per m3 beton) en vezelparameters als treksterkte, lengte, diameter, verankering; de dosering van bijvoorbeeld staalvezels ligt meestal tussen 25 en 50 kg/m3
- voor staalvezelbeton geldt vaak: hoe de l/d-verhouding (lengte/dikte), des te beter de prestaties
- stel prestatie-eisen en vraag naar referenties voordat een bepaalde samenstelling van het vezelbeton wordt gekozen
- op basis waarvan wordt de vezelkeuze gemaakt? 
- welke betoncentrale levert welke soort vezelbeton?
- welke regels zijn er m.b.t. vezelbeton, in welke situaties (BRL's, CUR-aanbevelingen)?
- zijn de vezels voldoende van de wand van het beton verwijderd (alleen al uit esthetisch oogpunt)?
- hergebruik van vezelbeton is nog een aandachtspunt: wat te doen met betongranulaat van vezelbeton?


staalvezels uit staalrecycling
vezels van
 polypropyleen

kunststofvezels in doorzichtig plastic
vezelbeton, staalvezels, tunneldelen
   
gegolfde staalvezels
staalvezels met haakjes
 
basaltvezels

vezelbeton, betonvloer zonder "normale" wapening, snel en eenvoudig 		betonmortel met glasvezels
  


Documentatie
- Brochure vezelbeton (van Fortius)

- Fibercrete staalvezel, kunststofvezel en een combinatie (van Mebin)
- Novocon XR gegolfde staalvezels (van Fibermesh Propex Concrete Solutions)

- Fibril polypopyleen kunststof vezels (van Fortius)

- Glassfibre Reinforced Concrete Association

- NEN-bladen:

    NEN-EN 14889-1. Deel 1: Staalvezels - Definities, specificaties en conformiteit
    NEN-EN 14889-2. Deel 2: Polymeervezels - Definities, specificaties en conformiteit
    NEN-EN 15422. Geprefabriceerde betonproducten - Specificatie van glasvezels voor wapening van mortel en beton
    NEN-EN 14845-1. Beproevingsmethoden voor vezels in beton - Deel 1:Referentiebeton 
    NEN-EN 14845-2. Beproevingsmethodes voor vezels in beton - Deel 2: Invloed op het beton
    NEN-EN 14488-7. Beproevingsmethoden voor spuitbeton - Deel 7: Bepaling van het vezelgehalte van met vezel versterkt beton
    ISO/DIS 10406-1. Beton versterkt met vezel versterkte polymeren (FRP) - Beproevingsmethode - Deel 1: FRP staven en rasters 
    ISO/DIS 10406-2. Beton versterkt met vezel versterkte polymeren (FRP) - Beproevingsmethode - Deel 2: FRP platen
    NEN-EN 206. Beton - Specificatie, eigenschappen, vervaardiging en conformiteit

Voor beton met glasvezels staat de term GRC voor Glassfibre Reinforced Concrete (een Britse term) en GFRC voor Glass Fiber Reinforced Concrete (een Amerikaanse term); ze betekenen hetzelfde, in Amerikaans-Engels is het meestal fiber en in Brits-Engels fibre. 
 Ultrahogesterktebeton (UHSB) met verschillende soorten staalvezels wordt Compact Reinforced Composite (CRC) genoemd, waardoor het taaier wordt.
Met dank aan Mebin (Fibercrete), TU Delft (Ivan Markoviae), Vakblad Cement, Trans-Beton, Concrefy, Cobouw, Cement en Beton, Fortius, Metrocrete, Fibermesh Propex Concrete Solutions, RMS Betonvloeren.

Verg. hogesterktebeton (hsb), zelfverdichtend beton.

Eng. fiber reinforced concrete (FRC), fibre reinforced concrete, fiber concrete, fibre concrete, en ook wel engineered cementitious composites (ECC)