Czym charakteryzuje się zbrojenie rozproszone?

Zbrojenie betonu stanowi popularną metodę wzmocnienia tego surowca. Technika ta od lat stosowana jest w budownictwie w celu uzyskania solidnej i trwałej konstrukcji. W zależności od potrzeb danej budowy stosowane są metody zbrojenia prętami lub siatką. Metody te wyróżniają się wysoką skutecznością. Jednak dla uzyskania najwyższych parametrów, dotyczących odporności na zginanie, uderzenia oraz różnego rodzaju uszkodzenia mechaniczne, stosuje się zbrojenie rozproszone.

Czym dokładnie jest zbrojenie rozproszone i kiedy warto rozważyć jego zastosowanie? Jaką funkcję pełni tego typu zbrojenie w budownictwie i jakie korzyści wynikają ze stosowania tego rozwiązania?

Zbrojenie rozproszone – co to jest?

Wraz z rozwojem technologii budowlanych, coraz większą popularnością cieszy się zbrojenie rozproszone. To stosunkowo nowa technologia, pozwalająca na zwiększenie trwałości i odporności betonu. W technologii tej beton łączy się z różnego rodzaju włóknami, które podczas procesu mieszania materiału budowlanego równomiernie rozprzestrzeniają się w masie betonowej, zapewniając solidną i trwałą alternatywę dla tradycyjnego zbrojenia z wykorzystaniem siatek i prętów.

W zależności od typu zbrojenia rozproszonego i potrzeb danej inwestycji, do jego przygotowania wykorzystuje włókna z polipropylenu, które zwykle osiągają długość do kilkunastu milimetrów, bądź włókna stalowe. Niewielkie włókna stalowe, podobnie jak te z polipropylenu osiągają długość do kilkunastu milimetrów, jednak z uwagi na swoją strukturę i lekkie zagięcie na końcach, pozwalają uzyskać najwyższe parametry trwałości.

Warto przy tym pamiętać, że technologia ta, z uwagi na swoje zaawansowanie jest rozwiązaniem znacznie kosztowniejszym, niż tradycyjne zbrojenie betonu. Jednak odpowiednio wykonane, pozwala na zwiększenie odporności betonu na korozję i działanie czynników zewnętrznych, w tym atmosferycznych.

Jakie włókna stosuje się w zbrojeniu rozproszonym?

Poza tradycyjnymi włóknami z polipropylenu i stali, zbrojenie rozproszone może wykorzystywać również inne materiały. Ich dobór zależy od konkretnych wymagań, wśród których szczególne znaczenie mają takie parametry jak ogólne obciążenie konstrukcji, warunki budowy oraz planowane koszty realizacji przedsięwzięcia.

Wśród włókien, pozwalających na uzyskanie możliwie jak najlepszych rezultatów wymienić można takie rodzaje, jak:

- włókna polipropylenowe,

- włókna stalowe,

- włókna węglowe,

- włókna szklane,

- włókna bazaltowe,

- włókna hybrydowe.

W jaki sposób włókna wpływają na trwałość betonu?

Beton zbrojony z wykorzystaniem technologii zbrojenia rozproszonego występuje w formie wylewki lub gotowego prefabrykatu, wzmocnionego poprzez dodatek włókien o określonym rodzaju i parametrach. W przygotowanej wylewce, oprócz tradycyjnych składników mieszanki betonowej, takich jak kruszywo, cement i woda, znaleźć można różnego rodzaju włókna, które zostały starannie połączone z masą betonową.

Takie połączenie betonu z włóknami określonego rodzaju pozwala na znaczącą poprawę odporności surowca. Zbrojenie rozproszone zapobiega powstawaniu na powierzchni zastygłego betonu drobnych rys, czy mikropęknięć w świeżym betonie, które wraz z upływem czasu i długotrwałą ekspozycją na czynniki drażniące mogą się powiększać, znacząco osłabiając jego strukturę.

Jednak co ważne, włókna zastosowane w betonie zbrojonym metodą rozproszoną sprawdzą się nie tylko w okresie pierwszych 3 tygodni od zastosowania. Odpowiednio wykonane zbrojenie rozproszone pozwala na znaczącą poprawę jakości betonu, poprzez poprawę jego cech użytkowych oraz parametrów mechanicznych.

Zalety stosowania zbrojenia rozproszonego

Zbrojenie betonu z wykorzystaniem technologii zbrojenia rozproszonego niesie ze sobą szereg korzyści. Wśród tych szczególnie istotnych wymienić można m.in. takie parametry jak:

- Znacząca poprawa parametrów technicznych betonu. Odpowiednio wykonane zbrojenie rozproszone wyraźnie zmniejsza ryzyko wystąpienia rys i mikropęknięć.

- Zwiększona odporność na uszkodzenia mechaniczne. Równomiernie rozprowadzone włókna zbrojeniowe pozwalają na wyraźną poprawę trwałości i odporności betonu, sprawiając, że ten jest bardziej wytrzymały na nadmierne ścieranie i wykruszanie się.

- Podwyższenie odporności na rozciąganie. Dobrze wykonana wylewka z betonu zbrojonego włóknami rozproszonymi sprawia, że materiał nie ulega spękaniu i tym samym jest znacznie odporniejszy na nadmierne rozciąganie.

- Poprawa parametrów dotyczących szczelności betonu. Zastosowanie dodatkowych włókien zbrojeniowych, równomiernie rozprowadzonych w masie betonowej sprawia, że materiał również po całkowitym zastygnięciu jest wyraźnie bardziej szczelny.

- Poprawa parametrów dotyczących mrozoodporności. Zastosowanie równomiernego zbrojenia rozproszonego sprawia, że beton jest znacznie bardziej wytrzymały na działanie czynników atmosferycznych, w tym nawet bardzo niskich temperatur, długotrwałej ekspozycji na wilgoć, a także na obecność soli, kwasów i zasad.

- Poprawa urabialności betonu. Zastosowanie włókien do zbrojenia rozproszonego pozwala na dokładne wypełnienie form, przy równoczesnym zachowaniu maksymalnego poziomu szczelności i utrzymaniu jednorodnej struktury betonu zbrojonego.

- Niższy ciężar własny, pozwalający na zredukowanie wagi już gotowych materiałów budowlanych.

Wady zbrojenia rozproszonego

Warto pamiętać, że mimo imponującej listy zalet, wyróżniających odpowiednio wykonane zbrojenie rozproszone, technologia ta nie jest w pełni wolna od wad. Wśród tych szczególnie istotnych wymienić można m.in. takie wady, jak:

- Trudność, a niekiedy brak możliwości samodzielnego przygotowania fibrobetonu. Z uwagi na konieczność starannego rozmieszania włókien w masie betonowej zaleca się, by proces ten był w pełni zautomatyzowany, co może znacząco zwiększyć koszty planowanej inwestycji,

- Konieczność stosowania kruszywa o małych ziarnach.

- Konieczność stosowania dodatkowych preparatów pozwalających na uplastycznienie betonu podczas jego mieszania.

- Znacznie wyższy koszt zbrojenia betonu, na który wpływa ogólny koszt włókien stosowanych w zbrojeniu rozproszonym.

Kiedy warto stosować zbrojenie rozproszone?

Szereg zalet związanych ze stosowaniem zbrojenia rozproszonego świadczy o tym, że rozwiązanie to wyróżnia się wysoką skutecznością i może być z powodzeniem stosowane jako alternatywa dla tradycyjnych metod zbrojenia betonu.

Choć jeszcze do niedawna technologia ta, z uwagi na wyraźnie wyższą cenę, stosowana była głównie w przypadku zaawansowanych inwestycji, to obecnie równie często wykorzystywana jest podczas budowy domów prywatnych. Co więcej, powoli tę technologię można uznać za standard w dziedzinie zbrojenia betonu, który stopniowo wypiera dotychczas stosowane metody z wykorzystaniem prętów i siatek.

Beton zbrojony metodą rozproszoną warto stosować wszędzie tam, gdzie istotne są wyraźne oszczędności środków (w ujęciu długoterminowym, poprzez zmniejszenie ryzyka późniejszych napraw) i czasu. Dodatkowo zbrojenie rozproszone znajdzie zastosowanie w inwestycjach, wymagających połączenia najwyższej odporności materiału, przy równoczesnym utrzymaniu jego lekkości.

Właśnie z uwagi na tę lekkość, zbrojenie rozproszone jest szczególnie polecane do stosowania podczas budowy obiektów wielkopowierzchniowych, szczególnie takich, w których posadzki narażone są na występowanie znaczących obciążeń. Ta technologia sprawdzi się podczas wzmacniania konstrukcji obiektów przemysłowych i hal produkcyjnych, a także magazynów do wysokiego składowania.

Z uwagi na wysoką odporność betonu na działanie czynników zewnętrznych, w tym promieniowania UV, a także wysokich i niskich temperatur, ta technologia może być stosowana do budowy domów w różnych strefach klimatycznych, bez ryzyka wpływu pogody panującej a danym obszarze, na trwałość konstrukcji.

Zastosowanie zbrojenia rozproszonego z wykorzystaniem włókien szklanych, węglowych lub tych z tworzyw sztucznych, pozwala na znaczącą poprawę odporności gotowego surowca na działanie wody i długotrwałej ekspozycji na wilgoć. To sprawia, że może on być z powodzeniem stosowany podczas budowy obiektów budowlanych, szczególnie narażonych na działanie ww. czynników. Odpowiednio przygotowany beton z właściwie dobranym zbrojeniem rozproszonym sprawdzi się podczas budowy mostów i kanalizacji, a także oczyszczalni ścieków, szamb, elektrowni wodnych oraz obiektów rekreacyjnych, takich jak baseny czy infrastruktura na torach wioślarskich i kajakarskich.

Ile kosztuje zbrojenie rozproszone?

Nie da się w pełni jednoznacznie odpowiedzieć na pytanie, jaki będzie ostateczny koszt wykonania zbrojenia rozproszonego. Ten zależy od szeregu różnych czynników, w tym przede wszystkim rodzaju włókien zastosowanych do wzmocnienia struktury betonu.

Dodatkowo inwestor planujący budowę z wykorzystaniem zbrojenia rozproszonego może zdecydować się na wykonanie betonu z wcześniej zakupionych komponentów lub gotowej już mieszanki, która przyjedzie bezpośrednio na plac budowy. Czynniki te, podobnie jak rodzaj zastosowanych włókien do zbrojenia rozproszonego wpłyną na ostateczną cenę tego rozwiązania.

Aby oszacować przybliżony koszt wykonania zbrojenia rozproszonego, poniżej przedstawiamy średnie ceny włókien stosowanych do przygotowania fibrobetonu:

- włókna stalowe – od 8 do nawet kilkunastu zł za 1 kg,

- włókna polimerowe – ok. 25 zł za 1 kg,

- włókna polipropylenowe – od około 17 do 30 zł za 1 kg;

- włókna szklane – powyżej 40 zł /1 kg; średnio ok. 45 zł;

- włókna bazaltowe – około 40 zł/1 kg;

- włókna węglowe – ceny tkanin z włókna węglowego zależą od grubości i struktury; zazwyczaj jest to powyżej 100 – 120 zł za 1 m2 tkaniny.

Czy warto stosować zbrojenie rozproszone?

Nie da się ukryć, że zastosowanie technologii zbrojenia rozproszonego może znacząco zwiększyć ogólne koszty budowy. Jednak nie ulega również wątpliwości, że rozwiązanie to przyczynia się do znaczącej poprawy jego parametrów technicznych. Czynniki te mogą sprawić, że już za kilka lat rozwiązanie to stanie się główną technologią, wykorzystywaną w procesie budowy, wypierając tym samym dotychczas stosowany beton konwencjonalny oraz ten zbrojony z wykorzystaniem prętów i siatek zbrojeniowych.

Fibrobeton już teraz stanowi wiodące rozwiązanie stosowane podczas budowy elementów infrastruktury, w tym dróg i autostrad oraz obiektów użyteczności publicznej, w tym lotnisk czy elektrowni i innych obiektów przemysłowych. Jednak w przypadku budowy domów jednorodzinnych dalej stanowi swego rodzaju nowość.

Warto jednak rozważyć możliwość zastosowania technologii zbrojenia rozproszonego również podczas realizacji inwestycji prywatnych. Odpowiednio wykonane zbrojenie rozproszone, z wykorzystaniem dobrze dobranych włókien zbrojeniowych pozwala na znaczącą poprawę parametrów betonu, znacząco przedłużając jego żywotność. To rozwiązanie szczególnie dedykowane podczas budowy przydomowego szamba, a także wylewek na gruncie i stropów. Wylewka z betonu zbrojonego włóknami rozproszonymi sprawdzi się również podczas budowy przydomowego basenu. A dostępność gotowych mieszanek sprawia, że rozwiązanie to przestaje być ograniczone wyłącznie dla wysokobudżetowych inwestycji.