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.
De afkorting vvUHSB staat voor vezelversterkt UltraHogeSterkteBeton.
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
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?
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
- de milieubelasting (MKI)
van basaltvezelwapening is 40-50% lager dan van betonstaal
- 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. Onder meer geluidsschermen van de A10
hebben basaltwapening. (Informatie Holland
Scherm en Van
Hattem en Blankevoort.)
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?
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.