Navodila za izdelavo diplomskega dela - core.ac.uk · Tehnologija brizganega betona Stran 7 Portlandskega cementa klinkerja, sestavljenega večinoma iz snovi, ki nastajajo pri sintranju

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO

Lojz Pečoler

Tehnologija brizganega betona

Diplomsko delo

Maribor, september 2013

I

FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO Smetanova ulica 17 2000 Maribor, Slovenija www.fg.um.si

Diplomsko delo visokošolskega študijskega programa

TEHONOLOGIJA BRIZGANEGA BETONA

Študent: Lojz Pečoler

Študijski program: visokošolski, gradbeništvo

Smer: prometno hidrotehnična

Mentor: izr. prof. dr. Štrukelj Andrej, univ. dipl. inž. grad.

Lektorica: Barbara Ternik, prof.slovenščine in teologije

Maribor, september 2013

II

III

IV

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju, dr. Andreju Štruklju,

za pomoč in vodenje pri izdelavi diplomskega

dela.

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi

omogočili študij.

V

TEHNOLOGIJA BRIZGANEGA BETONA

Ključne besede: gradbeništvo, tehnologija, brizgani beton, mikroarmirani beton

UDK: 691.327.3(043.2)

Povzetek

Diplomsko delo obravnava kratek zgodovinski pregled razvoja, sestave in lastnosti

brizganega betona. V nadaljevanju smo opisali tehnologijo mokrega in suhega

postopka, opremo klasičnega in robotskega nanašanja ter predhodne postopke brizganja

betona. Predstavili smo tudi mikrovlakna in njihovo uporabo v brizganem betonu.

Diplomsko delo smo zaključili z opisom praktičnih primerov uporabe brizganega

betona v tujini in v Sloveniji.

VI

SHOTCRETE TECHNOLOGY

Key words: civil engineering, technology, shotcrete, fibre reinforced concrete

UDK: 691.327.3(043.2)

Abstract

My graduation thesis deals with a brief historical overview of the development,

structure and properties of shotcrete. Further on we describe the technology of wet and

dry process, the classic and robotic equipment for the applications as well as the

preliminary operations for the shotcrete. We also presented the usage of microfibers in

shotcrete. The thesis was completed with the description of practical examples of its use

in Slovenia and abroad.

VII

VSEBINA

1 UVOD ...................................................................................................................... 1

1.1 ZGODOVINA ....................................................................................................... 2

2 SPLOŠNO O BRIZGANEM BETONU ............................................................... 3

2.1 SUHI POSTOPEK.................................................................................................. 3

2.2 MOKRI POSTOPEK .............................................................................................. 4

2.3 SESTAVA BRIZGANEGA BETONA ........................................................................ 6

2.3.1 Agregat ......................................................................................................... 6

2.3.2 Cement .......................................................................................................... 6

2.3.3 Voda ............................................................................................................ 11

2.3.4 Kemijski dodatki betonu ............................................................................. 11

3 OPREMA ZA UPORABO BRIZGANEGA BETONA ..................................... 13

3.1 PIŠTOLE ZA BRIZGANJE .................................................................................... 13

3.2 ZRAČNI KOMPRESORJI ..................................................................................... 17

3.3 STROJI ZA MEŠANJE IN BRIZGANJE − PIŠTOLA .................................................. 18

3.4 CEVI ................................................................................................................ 20

3.5 IZHODNE ŠOBE ................................................................................................. 21

3.6 POMOŽNA OPREMA .......................................................................................... 22

4 PREDHODNI POSTOPKI BRIZGANJA BETONA ........................................ 24

4.1 PRIPRAVA POVRŠINE ........................................................................................ 24

4.2 OPAŽEVANJE ................................................................................................... 24

4.3 ARMIRANJE ..................................................................................................... 24

4.3.1 Žice za uravnavanje .................................................................................... 25

4.4 ZAŠČITA POVRŠIN ............................................................................................ 26

4.5 POSTOPKI BRIZGANJA ...................................................................................... 26

4.5.1 Odboj materiala .......................................................................................... 30

4.6 ZAKLJUČNA DELA ............................................................................................ 31

5 PRIMER UPORABE ........................................................................................... 33

VIII

5.1 ZAVAROVANJE STENE GRADBENE JAME S TORKRET OBRIZGOM ....................... 33

5.2 TANKE LUPINASTE KONSTRUKCIJE .................................................................. 38

5.2.1 Primer uporabe lupinaste konstrukcije Temple Rose ................................. 39

5.3 PRIMER UPORABE PREDNAPETIH KABLOV ZA SIDRANJE IN OBRIZGANJE HRIBINE

43

5.4 PRIMER SANACIJE PLAZOV ............................................................................... 46

5.5 PRIMER − PREDOR TROJANE ............................................................................ 48

5.6 GRADNJA BAZENOV Z UPORABO BRIZGANEGA BETONA ................................... 50

5.7 ROBOTSKO NANAŠANJE BRIZGANEGA BETONA ................................................ 51

5.7.1 Povečana proizvodnja ................................................................................ 52

5.7.2 Zmanjšanje odbitega materiala in višja kakovost brizganega betona ....... 52

5.7.3 Izboljšana varnost za delavce ..................................................................... 52

5.7.4 Robotski stroj Meyco Pontenza .................................................................. 53

6 MIKROARMIRANI BRIZGANI BETON ........................................................ 54

6.1 NAMEN ............................................................................................................ 54

6.2 ZGODOVINSKI VIDIK RAZVOJA VLAKEN ........................................................... 54

6.3 LASTNOSTI VLAKEN ......................................................................................... 56

6.3.1 Steklena vlakna ........................................................................................... 56

6.3.2 Jeklena vlakna ............................................................................................ 58

6.3.3 Sintetična vlakna ........................................................................................ 58

6.3.4 Akrilna sintetična vlakna ............................................................................ 59

6.3.5 Aramidna sintetična vlakna ........................................................................ 59

6.3.6 Karbonska sintetična vlakna ...................................................................... 59

6.3.7 Najlonska sintetična vlakna ........................................................................ 59

6.3.8 Organska vlakna ......................................................................................... 60

6.4 MIKROARMIRANI BETON S STEKLENIMI VLAKNI .............................................. 60

6.5 MIKROARMIRANI BETON S SINTETIČNIMI VLAKNI ............................................ 64

6.6 MIKROARMIRANI BETON Z JEKLENIMI VLAKNI................................................. 65

6.7 MIKROARMIRANI BETON Z NARAVNIMI VLAKNI ............................................... 68

7 ZAKLJUČEK ....................................................................................................... 72

8 VIRI, LITERATURA ........................................................................................... 74

IX

9 PRILOGE .............................................................................................................. 77

9.1 SEZNAM SLIK ................................................................................................... 77

9.2 SEZNAM PREGLEDNIC ...................................................................................... 79

9.3 NASLOV ŠTUDENTA ......................................................................................... 79

9.4 KRATEK ŽIVLJENJEPIS...................................................................................... 80

X

UPORABLJENE KRATICE

E stekla − borosilikatna steklena vlakna

AR steklena vlakna − alkalno odporna steklena vlakna

pH − stopnja bazičnosti (power of hydrogen)

Tehnologija brizganega betona Stran 1

1 UVOD

Brizgani beton je beton, ki ga z visoko hitrostjo nanašamo na podlago. Transportiramo ga

po tlačnih ceveh, nanesemo pa z brizganjem. Brizgani beton lahko pripravimo po suhem

ali mokrem postopku. V začetku brizganja se groba zrna odbijajo od površine, iz cementa

in finih frakcij se tvori film, v katerega prodrejo nadaljnji nanosi. Na predhodno

pripravljeno površino ga v slojih od 2,5 cm do 5 cm, to je do želene debeline nanašamo od

spodaj navzgor. S pravilno tehniko in z dodatki lahko zmanjšamo odpad (odboj materiala).

Glavna področja, kjer uporabljamo brizgani beton, so: predori, sanacija in zavarovanje

brežin, zavarovanje gradbene jame, izdelava lupin, sanacija in zavarovanje vertikalnih

betonskih površin, rovi in bazeni.

Brizgani beton je sestavljen iz agregata, cementa, vode in po potrebi iz dodatkov.

Način vgradnje je lahko klasični, za katerega potrebujemo pištolo za mešanje in brizganje,

zračni kompresor, transportne cevi ter pomožno opremo. Pri večjih površinah, kot so

tuneli, je smotrna uporaba robotskega nanašanja, saj s tem zagotovimo višjo kakovost

brizganega betona, povečano proizvodnjo, zmanjšanje odbitega materiala in izboljšano

varnost delavcev.

Brizgani beton lahko armiramo ali mikroarmiramo. Ena izmed glavnih koristi uporabe

mikroarmiranih vlaken je izboljšanje trajnosti konstrukcije. S primešanjem vlaken

anorganskega ali organskega izvora v mešanico svežega betona ali malte lahko izboljšamo

njegove lastnosti, kot so: udarna žilavost, odpornost na utrujanje, upogibna trdnost,

zmanjšanje razpokanosti strukture. Vlakna preprečijo nastanek večjih širin razpok, ki so

na pogled bodisi neestetske ali pa dovolijo vstop onesnaževal v konstrukcijo. To povzroča

korozijo armature in poslabša kakovost betona. Danes najpogosteje uporabljena vlakna so:

jeklena, steklena, sintetična in naravna vlakna.


1.1 Zgodovina

Brizgani beton je v začetku 20. stoletja izumil Američan Carl E. Akely. Leta 1910 so v

gradbeni industriji prvič predstavili dvoprekatno napravo za črpanje vnaprej pripravljene

betonske mešanice pod visokim pritiskom. To je bil postopek mokrega brizganja.

Cementno-peskov produkt te naprave so poimenovali po različnih imenih, kot so Gunite,

Guncrete, Pneucrete, Blastcrete, Blocrete, Jetcrete. V letu 1920 je brizgani beton prišel iz

Amerike v Evropo, Indijo in južno Afriko. Leta 1950 je bil predstavljen suhi postopek

brizganja, ki je vseboval grobi agregat, opremo za suho brizganje, rotacijsko pištolo in

napravo za neprekinjeno dovajanje mešanice. Ta inovacija je povečala uporabnost,

prilagodljivost in splošno učinkovitost postopka. Leta 1951 je Ameriški inštitut za beton

sprejel izraz shotcrete za opis postopka brizganja s suho mešanico. Danes se ta izraz

uporablja tudi za mokro metodo brizganja. V 70. letih prejšnjega stoletja je tehnologija

betona napredovala. Napredek na področju materiala in tehnologije je zagotovil rast v

gradbeništvu. Vplival je tudi na brizgani beton, še posebej na mokro metodo brizganja, ki

je dosegla vrhunec z razvojem betonske črpalke z vrtljivo cevjo. Dandanes sta se obe

metodi tako izpopolnili, da je možno doseči podobne rezultate v vseh pogledih z mokro in

suho metodo (George D. Yoggy, The History of Shotcrete, 2002).


2 SPLOŠNO O BRIZGANEM BETONU

Brizgani beton je beton, ki ga na podlago nanašamo z visoko hitrostjo in s pomočjo

iztisnjenega zraka. Transportiramo ga po tlačnih ceveh in ga vgradimo z brizganjem.

Glavna področja uporabe so: v predorih, za utrjevanje brežin, v bazenih, za ojačitev in

sanacijo vertikalnih betonskih površin. Beton lahko proizvedemo v betonarni in ga

pripeljemo na gradbišče ali pa ga izdelamo na kraju uporabe. Brizgani beton lahko tudi

armiramo ali mikroarmiramo. Poznamo dva načina brizganja:

suhi postopek,

mokri postopek.

2.1 Suhi postopek

Suha mešanica se naredi iz cementa in agregata, ki se iztrese v stroj. S pomočjo zraka se

suho mešanico prenese do izhodne šobe. Na izhodni šobi je konusni element, ki omogoča

hitro brizganje betonske mešanice s hitrostjo 50−100 m/s na obdelovano površino. Z veliko

hitrostjo brizganja nastopi zelo velika sila (energija) gibanja, ki potisne brizgani beton v

obstoječe pore obdelovane površine. Na izhodni šobi se mešanici agregata in cementa

doda še voda in po potrebi dodatki. Vsebnost vlažnosti agregata in cementa je omejena in

mora biti med 3−6 %. Če je mešanica premalo vlažna, se praši, v nasprotnem primeru pa se

lahko zamaši dozirna cev. V začetku brizganja se velika frakcija agregata odbija od

površine. Iz finih frakcij in cementa se tvori film iz malte, v katerega prodre material,

katerega nanašamo. Nova zrna, ki priletijo na predhodna, prejšnja pritiskajo vse globlje in

s tem se masa vse bolj zgosti. Slika 2-1 prikazuje postopek priprave suhe mešanice za suhi

postopek brizganja.


Slika 2-1 Shema suhega brizganja betona

(vir: http://svn.sika.com/)

2.2 Mokri postopek

Mešanico za mokri postopek se naredi iz agregata, cementa in vode, ki jo doziramo v stroj

za brizganje. S pomočjo črpalke z redko komprimiranim zrakom jo transportiramo do

izhodne šobe. Na šobo se dovaja stisnjen zrak, ki poveča hitrost in boljšo razporeditev

materiala. Brizgani beton z veliko hitrostjo zapusti izhodno šobo in zavzame končno

pozicijo. Mokri postopek se uporablja predvsem za nanašanje na večje površine, kjer je

potrebna velika količina brizganega betona. Slika 2-2 prikazuje postopek priprave mokre

mešanice za mokri postopek brizganja (Štrukelj, Tehnologija gradbene proizvodnje in

mehanizacija, 382-387).

http://svn.sika.com/


Slika 2-2 Shema mokrega brizganja betona

(vir: http://svn.sika.com/)

V tabeli 2.1 smo opisali primerjavo med obema postopkoma (ACI Committee 506, Guide

to Shotcrete).

Tabela 2.1 Primerjava mokrega in suhega postopka

Mokri postopek Suhi postopek

Oprema Manj opreme na terenu, do 60 % manjša

potrošnja zraka.

Manjša investicija, relativno enostavno

vzdrževanje.

Betonska mešanica Meša se v betonarni, lahko se uporablja

vlažen agregat.

Izdeluje se na kraju uporabe ali v

betonarni. Ne moramo uporabljati vlažen

agregat.

Kapaciteta 2−10 m3 na uro ob uporabi ročnega

brizganja.

Približno 5m3 na uro.

Kvaliteta Težko se doseže visoka trdnost zaradi

visokega vodocementnega faktorja,

kvalitetna homogenost.

Visoka trdnost zaradi nizkega

vodocementnega faktorja, slabša

homogenost.

Hitrost brizganja Primerna za podzemna dela. Visoka, boljša adhezija.

Dodatki Običajno v tekočem stanju (pospeševalec

vezanja).

V suhem stanju, dodajajo se suhi

mešanici.

Prašenje Nizka stopnja prašenja, dobra vidljivost. Veliko prašenja.

http://svn.sika.com/


2.3 Sestava brizganega betona

2.3.1 Agregat

Agregat lahko označimo kot čisto, trdo in kompaktno gradivo, ki ga vgrajujemo v betonske

mešanice. Pri izdelavi betona je agregat osnovna sestavina, poleg vode, veziva in zraka.

Masa agregata zajema okoli 75 % mase betona. Agregat po izvoru delimo na naravni in

umetni agregat. Naravni agregat delimo naprej še na naravni prod in drobljeni kamen.

Naravni prod pridobivamo iz nahajališč ob rekah, drobljeni kamen pa z lomljenjem ali

miniranjem v kamnolomih. Pogosto se uporablja tudi mešanica drobljenega kamna in

naravnega proda. Drobljeni kamen je zaradi tehnoloških postopkov dražji, zato pri

proizvodnji betona dajemo prednost naravnemu produ.

Vloga agregata v betonu:

znižuje ceno betona, saj je zaradi razširjenosti poceni material;

zmanjšuje temperaturo betona med hidratacijo cementa;

z izbiro primernih frakcij ustvarimo beton, ki ga lahko preprosto vgradimo in

obdelamo v svežem stanju;

zmanjšuje krčenje cementa;

zvišuje požarno varnost betona;

kontrolira gostoto betona;

z uporabo primernih agregatov uravnava površinsko trdoto betona.

Agregat za brizgani beton mora ustrezati standardu SIST EN 12620.

2.3.2 Cement

Cement je hidravlično vezivo, izdelano iz fino zmlete neorganske snovi. Z dodajanjem

vode se začne kemijski proces, pri katerem se cement strjuje. Ob tem iz cementne paste

nastane trd cementni kamen, ki prenaša visoke, tlačne obremenitve. Ta v betonu

predstavlja približno 25 % volumenske mase.

Cement je sestavljen iz spodaj naštetih vsebin.


Portlandskega cementa klinkerja, sestavljenega večinoma iz snovi, ki nastajajo pri

sintranju kalcijevega oksida, silicijevega oksida, aluminija in železa.

Dodatkov za uravnavanje vezanja in mletja. Dodatki so sadra, anhidrid ali njuna

mešanica. Dodatki za mletje so lahko organske ali anorganske snovi. V primeru, da

imajo ti dodatki tudi vpliv na boljšo kakovost cementa, jih je potrebno deklarirati.

Ne smemo uporabljati dodatkov, ki bi imeli slab vpliv na kakovost cementa.

Za proizvodnjo cementa uporabljamo žlindro iz visoko temperaturnih peči. Ta je na

hitro ohlajena in nastane pri proizvodnji železa v visoki peči.

Pucolanskih snovi, ki so lahko naravne, silikatne ali silikatno-aluminatne.

Žganega skrilavca, ki nastaja v pečeh pri temperaturi približno 800 °C.

Apnenca, ki mora vsebovati najmanjšo še dovoljeno vsebnost kalcijevega

karbonata in največjo še dovoljeno vsebnost gline ter organskega ogljika.

Mikrosilike – ta nastaja pri proizvodnji silicijevih in ferosilicijevih snovi v

elektropečeh, pri redukciji zelo čistega kremena iz premoga.

Kalcijevega sulfata − ta se med proizvodnjo cementa dodaja ostalim surovinam za

nadzor vezanja.

Manj pomembnih surovin − to so posebej izbrane neorganske naravne mineralne

snovi, dobljene pri proizvodnih procesih klinkerja ali zgoraj naštetih snovi, če v

cementu nismo zapisane kot glavne sestavine.

V gradbeništvu uporabljamo različne vrste cementov. Cement, ki se najpogosteje pojavlja

na tržišču in je namenjen široki potrošnji, je portlandski cement z dodatkom žlindre ali

pucolana. Portlandski cement je hidravlično vezivo, ki ga dobimo z mletjem portlandskega

cementovega klinkerja s 3-odstotnim dodatkom sadre. Zelo je uporabljan tudi metalurški in

aluminatni cement. Poleg teh se veliko uporabljajo tudi specialni cementi (cement, odporen

proti sulfatom, cement nizke toplotne hidratacije, beli cement in supersulfatni cement) in

drugi hidravlični cementi (naravni cement, obarvani cement, antibakterijski cement,

vodoneprepustni cement, ekspanzivni cement).

V tabeli 2.2 so prikazane glavne sestavine najbolj uporabljanih vrst cementov.


Tabela 2.2 Glavne sestavine najbolj uporabljanih vrst cementov

Glavne vrste Vrsta glavne

sestavine Oznaka proizvoda

Delež

klinkerja/mineralnega

dodatka (odstotek

mase) 1)

CEM I klinker Portlandski cement CEM I 95–100/0

CEM II Portlandski cement

z dodatkom:

CEM II/A -

mi 80–94/6−20

klinker in mineralni

dodatki: granulirana

plavžna žlindra (S),

- žlindre

pucolan (P, Q), - pucolana

EF – pepel (V, W), - EF- pepela

žgani skrilavec (T), - žganega

skrilavca

apnenec (L, LL), - apnenca

CEM II/B -

mi 65–79/21−35

mešani mineralni

dodatek (M)

- portlandskega

mešanega

cementa

mikrosilika (M) - mikrosilike

CEM II/A -

D 90–94/6−10

CEM III klinker, granulirana

plavžna žlindra (S) - Žlindrin cement

CEM III/A 35–64/36−65

CEM III/B 20–34/66−80

CEM III/C 5–19/81−95

CEM IV klinker, mikrosilika

(D)2)

, pucolan (P, Q),

EF – pepel (V, W)

- Pucolanski

cement3)

CEM IV/A 65–89/11−35

CEM IV/B 45–64/36−555)

CEM V klinker, granulirana

plavžna žlindra (S),

mikrosilika (D)2)

,

pucolan (P, Q), EF –

pepel (V, W)

- Mešani cement

CEM V/A 40–64/36−605)

CEM V/B

20–38/62−805)


Manj pomembnih sestavin je za vse proizvode od 0 do 5 %.

1) Vrednosti v preglednici se nanašajo na vsoto glavnih in manj pomembnih sestavin.

2) Delež mikrosilike je omejen na 10 %.

3) Pri portlandskih mešanih cementih CEM II/A-m in CEM II/B-m, pucolanskih cementih ter mešanih

cementih morajo biti glavne sestavine, razen klinkerja, navedene v oznaki cementa.

4) Oznaka mi je oznaka uporabljenega mineralnega dodatka (S, P, Q, V, W, T, L, LL ali D) ali M (v primeru

umešanega mineralnega dodatka).

5) Pri mešanem cementu je en del mineralnega dodatka granulirana plavžna žlindra (18 %−30 % za A in 31

%−50 % za B), en del pa so pucolanske snovi (18 %−30 % za A in 31 %−50 % za B).

(Tehniška založba Slovenije, Gradbeniški priročnik, 2012)

Tehnične zahteve za cement

Standardna trdnost cementa je tlačna trdnost po 28 dneh, preizkušena po SIST EN

196-1. Obstajajo trije trdnostni razredi: razred 32,5; razred 42,5; razred 52,5.

Zgodnja trdnost cementa je tlačna trdnost po 2 ali 7 dneh, preizkušena po SIST EN

196-1. Za vsak razred obstajata dva podrazreda: razred z običajno zgodnjo trdnostjo

(oznaka N) in razred z visoko zgodnjo trdnostjo (oznaka R).

Pri izbiri cementa je potrebno upoštevati ustrezne predpise za beton, ki veljajo na

kraju uporabe. Težki podnebni pogoji vplivajo na obstojnost betona (odpornost

proti učinkom mraza, odpornost proti kemičnim vplivom in za zaščito armature).

V tabeli 2.3 so prikazane tlačne trdnosti cementa.


Tabela 2.3 Tlačna trdnost cementa

Trdnostni razred

Tlačna trdnost (MPa)

Čas začetka

vezanja min

Prostorninska obstojnost

min Zgodnja trdnost Standardna trdnost

2 dneva 7 dni 28 dni

32,5 N - ≥16,0 ≥ 32,5 ≤ 52,5 ≥ 75

≤ 10,0

32,5 R ≥ 10,0 - ≥ 32,5 ≤ 52,5 ≥ 75

42,5 N ≥ 10,0 - ≥ 42,5 ≤ 62,5 ≥ 60

42,5 R ≥ 20,0 - ≥ 42,5 ≤ 62,5 ≥ 60

52,5 N ≥ 20,0 - ≥ 52,5 - ≥ 45

52,5 R ≥ 30,0 - ≥ 52,5 - ≥ 45

Standardno označevanje cementa

Cementi morajo biti označeni vsaj z navedbo oznake, ki označuje trdnostni razred. Za

označitev zgodnje trdnosti pa je potrebno še dodati črko N ali R.

Primer oznak:

Portlandski cement, skladen s SIST EN 197-1, trdnostnega razreda 42,5 z visoko

zgodnjo trdnostjo: SIST EN 197-1-CEM I 42,5.

Portlandski mešani cement, skladen s SIST EN 197-1-CEM II/A-M (S-V-L) 32,5

R.

Mešani cement SIST EN 197-1-CEM V/A (S-V) 32,5 N.

Cement za brizgani beton

Običajno se uporablja portlandski cement, skladen s SIST EN 197-1-CEM I 42,5 R in z

dodatkom žlindre 6−20 %, CEM II/A-S 32,5 R. Poleg portlandskega cementa pa se lahko

uporablja tudi kalcijev aluminatni cement. Uporablja se predvsem pri obremenjenih

objektih, ki morajo biti odporni na visoke temperature, na prekomerno obrabo in proti


koroziji. Primeren je za betoniranje pri nizkih temperaturah, saj se pri hidrataciji sprošča

veliko toplote.

2.3.3 Voda

Vodo uporabljamo pri izdelavi vseh vrst gradbenih gradiv. Poleg tega je voda eden od

najpomembnejših dejavnikov, ki vplivajo na korozijo gradiva. Za izdelavo betonske

mešanice je primerna voda iz javnega vodovoda. Za vse druge vode, za katere nimamo

dokazov o kakovosti, moramo njihovo kakovost preverjati vsake tri mesece. V tabeli 2.4

smo prikazali največjo dovoljeno vsebnost škodljivih snovi v vodi za izdelavo betona.

Tabela 2.4 Največja dovoljena vsebnost škodljivih snovi v vodi za izdelavo betona.

Vrednost pH 4,5−9,5

Vsebnost sulfatov (SO42-

), največ 2700 mg/l

Vsebnost kloridov (Cl-), za armiran beton največ 300 mg/l

Vsebnost kloridov (Cl-), za prednapeti beton največ 100 mg/l

Vsebnost organskih snovi (kalijev permanganat

KMnO4), največ 200 mg/l

Skupna količina soli, največ 5000 mg/l

2.3.4 Kemijski dodatki betonu

Kemijske dodatke dodajamo betonu za izboljšanje lastnosti med vgrajevanjem in po

strditvi betona. Skladni morajo biti s SIST EN 934-2. Glavni razlogi za uporabo so :

zmanjšanje stroškov za betonsko konstrukcijo;

za bolj učinkovito doseganje določene lastnosti v betonu kot z drugimi sredstvi;

za ohranjanje kakovosti betona v vseh fazah, mešanje, transport, vgrajevanje v

nezaželenih vremenskih pogojih;

pri premagovanju nekaterih ovir pri betoniranju.

Poznamo naslednje skupine dodatkov:


plastifikatorje,

aerante,

upočasnjevalce vezanja,

pospeševalce vezanja,

pospeševalce strjevanja,

zaviralce korozije,

dodatke za vodoneprepustnost.

(Steven H. Kosmatka, Beatrix Kerkhoff, William C. Panarese, Desigen and control

concrete mixtures, 2003), (Tehniška založba Slovenije, Gradbeniški priročnik, 2012).


3 OPREMA ZA UPORABO BRIZGANEGA BETONA

Za uspešno uporabo brizganega betona je potrebno pravilno uporabljati in vzdrževati

opremo. Opremo, s katero se bo izvajalo delo, izbere izvajalec po skrbnem pregledu terena

(gradbišča), pogojev dela, zmožnosti in kvalitete materiala in predvidenega časa gradnje.

Osnovna oprema za izvajanje brizganega betona je pištola ali črpalka, kompresor,

mešalnik, razne cevi in pomožna oprema.

3.1 Pištole za brizganje

Pri suhem mešanju lahko pištole razdelimo na dva tipa, to so pištole z enim ali dvojnim

prekatom in rotacijske pištole za neprekinjeno dovajanja materiala. Pri pištoli z enim

prekatom prihaja do prekinitev zaradi polnjenja materiala v prekat (komoro). Prekat se

zapre in ustvari pritisk, ki omogoča prenos materiala po ceveh. Ko se komora izprazni, jo

dekomprimiramo in ponovimo postopek. Na sliki 3-1 je vidna shema delovanja pištole z

enim prekatom pri suhem mešanju.


Slika 3-1 Shema enoprekatne pištole

(vir:https://www.bidx.com/nj/attachment?_id=503552c1c5e7371066000000)

Na sliki 3.2 je prikazano delovanje dvojne komore pri dvoprekatnih pištolah, ki omogoča

neprekinjeno delovanje. Zgornja komora služi kot zračna zapora med polnjenjem. Večina

dvoprekatnih pištol uporablja rotacijsko metodo polnjenja. Na sliki 3-3 pa sta vidni obe

fazi delovanja pištole, ki se izvajata pri suhem mešanju.

https://www.bidx.com/nj/attachment?_id=503552c1c5e7371066000000


Slika 3-2 Shema dvoprekatne pištole

(vir: https://www.bidx.com/nj/attachment?_id=503552c1c5e7371066000000)

Slika 3-3 Prikaz delovanja dvoprekatne pištole

(vir: https://www.bidx.com/nj/attachment?_id=503552c1c5e7371066000000)




Faza 1:

zaprt spodnji konusni ventil,

spodnji prekat pod tlakom,

zgornji prekat izpraznjen,

odprt zgornji konusni ventil.

Faza 2:

zgornji prekat je napolnjen z mešanico in je pod tlakom,

spodnji konusni ventil je odprt in pritisk se izenači,

mešanica pada v spodnji prekat.

Za mokro mešanico uporabljamo dva tipa pištol, pištole s pnevmatskim polnjenjem in

pištole s pozitivnim premikom. Slika 3-4 prikazuje shemo pištole s pnevmatskim

polnjenjem. Pri pnevmatskem polnjenju se cement, agregat, voda in primesi (razen v

pospeševalnikih) temeljito premešajo z mešalnimi vesli. Nato se mešanica s pomočjo zraka

transportira po ceveh. Na izhodni šobi se doda še dodatni zrak, ki poveča hitrost materiala,

ki izleti.


Slika 3-4 Shema pnevmatskega polnjenja

(vir: http://publications.usace.army.mil/publications/eng-manuals/EM_1110-2-

2005_sec/EM_1110-2-2005.pdf)

3.2 Zračni kompresorji

Pravilno delovanje zračnega kompresorja dovolj velike zmogljivosti je bistvenega pomena

za zadovoljivo izvajanje brizganega betona. Na sliki 3-5 je prikazan tip kompresorja.

Kompresor mora dovajati čisti, suhi zrak in ne sme vsebovati olja. Tabela 3.1 prikazuje

kapaciteto kompresorja in prereze cevi. Zrak mora zagotavljati primerno hitrost za izhodno

šobo in prav tako delovanje ostalih delov opreme. Delovanje kompresorjev v višjih legah

zahteva povečan obseg zraka. Zmogljivosti kompresorja se razlikujejo glede vrste opreme,

stanja in načina delovanja. Dejavniki, ki zmanjšujejo zmogljivost, so starost kompresorja,

višina, pištole, cevi, teža materiala. Pritisk se neposredno spreminja z dolžino cevi in s

številnimi cevnimi koleni ter z višino izhodne šobe nad pištolo. Pri mokrem procesu

brizganja potrebujemo manj zraka kot pri suhem postopku.

http://publications.usace.army.mil/publications/eng-manuals/EM_1110-2-2005_sec/EM_1110-2-2005.pdf



Slika 3-5 Zračni kompresor Atlas Copco QAX24

(vir: http://www.powerequipco.com/content.asp?page_id=47&siteid=1)

Tabela 3.1 Kapaciteta kompresorja in prerez cevi.

Notranji prerez cevi (mm) Kapaciteta kompresorja (m3/min pri 700 kPa)

25 10,0

32 12,5

38 17,0

51 21,0

64 28,0

3.3 Stroji za mešanje in brizganje − pištola

Poznamo različne tipe strojev za mešanje. Ločimo jih glede na vrsto in način uporabe.

Razdelimo jih na stroje za suho ali mokro mešanje, nekateri novi sodobni stroji omogočajo

oboje. Stroji morajo biti dovolj usposobljeni za mešanje in doziranje dosledne homogene

mešanice. Prav tako mora biti mešalnik sposoben samočiščenja, s čimer se prepreči

kopičenje oziroma izluževanje materiala. Slika 3-6 prikazuje mešalnik in pištolo 634D

Mix-Elvator za suho brizganje.

http://www.powerequipco.com/content.asp?page_id=47&siteid=1


Slika 3-6 634D Mix-Elvator

(vir: http://www.gunitesupply.com/gunitemix-elvator-634.html)

V tabeli so podani osnovni podatki o mešalni pištoli.

Tabela 3.2: Mix-Elvator

Maksimalna mešalna kapaciteta: 9,9 m3

Kapaciteta peska: 0,56 m3 (566 L)

Kapaciteta cementa: 0,12 m3 (112 L)

Dozirni sistem: hidravlično razmerje

Moč motorja: 23 kW

Shramba cevi: za material/vodo 76 m

Prikolica: enoosna, masivna, zložljive noge, luči,

zavore

Pogonski sklop: hidravlična prestava, črpalka, motor

Hidravlično olje: izmenjevalnik toplote olja

Teža: 1951 kg

Dimenzije: 4,7 m d, 2,13 m š, 2,13 m v

http://www.gunitesupply.com/gunitemix-elvator-634.html


3.4 Cevi

Cevi za zrak se uporabljajo za dovajanje zraka od kompresorja do mešalnika in izhodne

šobe. Premer cevi mora biti primerno velik, da za nemoteno obratovanje zagotovi zadostno

količino zraka. Cevi morajo biti izdelane tako, da vzdržijo vsaj dvakratni delovni tlak.

Morajo biti lahke, upogljive, zagotoviti morajo odpornost proti olju, odpornost proti

vozlanju in obrabi.

Cevi za vodo se uporabljajo za oskrbo mešalnika in izhodne šobe z vodo. Cev mora biti po

velikosti in moči takšna, da zadosti pogojem pretoka in tlaka. Notranji premer cevi je

priporočljiv in naj bi bil enak 20 mm.

Poznamo več različnih tipov cevi glede na to, kakšen material prenašamo. Razlikujejo se

po načinu izdelave in po namenu uporabe (suha ali mokra mešanica). Notranji premer cevi

mora biti trikrat večji od največjega agregatnega delca v mešanici. Pri mikroarmirani

mešanici pa je priporočljivo, da jeklena vlakna niso večja od polovice premera cevi. Na

sliki 3-7 je prikazana cev, ki se uporablja za prenos betonske mešanice.

Slika 3-7 Cev za material

(vir: http://www.gunite.us/servlet/the-77/SHOTCRETE-HOSE,-2%22-X/Detail)

Uporabljati je potrebno cevi, ki so zelo odporne na delovni tlak in imajo visoki varnostni

faktor, da se zmanjša izpostavljenost njihovega pretrga. Pretrganje materiala cevi je

posledica neenakomerne obrabe stene cevi, predvsem na zunanji strani upognjene cevi ali

kjer se ustvari zanka. Zato je priporočeno, da so cevi v ravni liniji po celotni dolžini.

http://www.gunite.us/servlet/the-77/SHOTCRETE-HOSE,-2%22-X/Detail


Zaradi prevelikih delcev materiala lahko pride do zamašitve cevi. Zamašitev cevi lahko

preprečimo z uporabo primerne velikosti agregata in vode ter s pravilnim doziranjem.

3.5 Izhodne šobe

Izhodna šoba je pritrjena na koncu cevi, po kateri potuje betonska mešanica. Šoba injektira

vodo ali zrak v gibljivi tok materiala in s tem zagotovi enakomerno porazdelitev mešanice.

Idealno bi bilo, če bi v notranjem delu konusa bila kompaktna mešanica materiala, na

zunanji strani konusa pa bi bil material, obdan z vodnim curkom (razpršena voda).

Velikost šobe ne sme presegati premer cevi, po navadi je šoba manjša. Slika 3-8 prikazuje

shemo sestave izhodne šobe za suho mešanje.

Izhodna šoba za suho mešanje sestoji iz ustnika, vodnega prstana, regulacijskega ventila in

vodnega dela. Lahko je narejena iz kovine, plastike ali kombinacije materialov. Šobe so

različnih dolžin in oblik (ravne, stožčaste, enojne ali dvojne, pod kotom 90 stopinj). Slika

3.9 prikazuje shemo sestave izhodne šobe za mokro mešanje.

Slika 3-8 Tipična izhodna šoba pri suhem mešanju


2005_sec/EM_1110-2-2005.pdf)

Slika 3-9 prikazuje tipično šobo za mokro mešanje, ki sestoji iz gumijastega ustnika,

obroča za vpihavanje zraka, regulacijskega ventila in ohišja.




Slika 3-9 Tipična izhodna šoba pri mokrem mešanju


2005_sec/EM_1110-2-2005.pdf)

3.6 Pomožna oprema

Osnovna pomožna oprema je nujno potrebna za kakovostno in ekonomično izvajanje

brizganega betona. To so naprave, ki olajšajo postopke umestitve in zagotovijo varno

delovno okolje. To so:

delovni odri; lahko so leseni ali cevni odri, morajo biti stabilni in izpolnjevati

morajo vse veljavne varnostne standarde in morajo omogočiti delavcem nemoteno

brizganje betona;

grelniki vode, v primeru hladnega vremena je potrebno urediti ogrevanje vode;

idealna temperatura za mešanico je 15 °C; zagotoviti moramo dovolj zmogljivosti

za ogrevanje potrebnega pretoka vode;

grelniki prostorov − postavimo jih takrat, da bi zagotovili primerno in popolno

hidratacijo pri nizkih temperaturah sveže postavljene betonske mešanice;

vodne črpalke − potrebne so pri suhem mešanju;

ventilatorji; v zaprtih območjih, prostorih, zlasti pri suhi mešanici, prihaja do

velikega prašenja; prostor se lahko v nekaj minutah zamegli in s tem onemogoči

delo − zato je potrebno poskrbeti za primerno prezračevanje;




komunikacijske naprave, potrebno je zagotoviti, da je operater izhodne šobe v

stalnem stiku z upravljavcem mešalnega stroja;

sušilniki za agregat, občasno je potrebno, da se agregat posuši ali segreje za

mešanico brizganega betona;

razsvetljava, prah in megla vplivajo na vidljivost, zato je v zaprtih prostorih

potrebno uporabiti luči;

dozator vlaken, ki ga uporabljajmo pri mikroarmiranem betonu, da enakomerno

porazdelimo vlakna;

cevi za zbiranje odbitega materiala.

(Guide to the shotcrete, reported by ACI committee 506), (Standard practice of shotcrete).


4 PREDHODNI POSTOPKI BRIZGANJA BETONA

4.1 Priprava površine

Priprava površine je odvisna od vrste in stanja površine, na katero nanašamo brizgani

beton. Najpogosteje ga nanašamo na zemeljsko površino in beton. Lahko pa ga tudi na

jeklo, opeko, skalnate in lesene površine. Zelo pomembna je odstranitev vseh drobnih

delcev materiala in praha. Prav tako je potrebno očistiti material, ki je onesnažen z oljem, s

kemikalijami, z barvami, z rjo. Umazanija se lahko odstraniti s peskanjem, z izpihovanjem

materiala, z visokotlačnim čiščenjem z vodo. Če se uporablja čiščenje z vodo, je potrebo

osušiti površino pred nanosom brizganega betona. Pri peskanju pa je pomembno, da se

okrušeni material očisti, zlasti iz armature in sider. Če površina ni dobro očiščena, pride do

slabega sprijema med površino in brizganim betonom.

4.2 Opaževanje

Opaži so lahko iz kakršnegakoli togega materiala, kot je les in jeklo. Izdelani morajo biti

tako, da preprečijo deformacijo med potekom dela in uhajanjem brizganega betona.

4.3 Armiranje

Armatura je zasnovana enako kot pri navadnem betonu. Dimenzionirana in nameščena

mora biti tako, da zmanjšuje motnje pri brizganju betona. Za vertikalno armaturo se

običajno uporablja manjša od 16 mm. Večje velikosti se lahko uporabljajo, ampak je

potrebno nameniti večjo pozornost pri nanašanju brizganega betona. Če je le mogoče,

morajo biti vertikalne palice ločene z vsaj za tri premere največje debeline armaturne

palice. Slika 4.1 prikazuje stensko vertikalno armaturo.


Tkanina iz žic se lahko uporablja za nenosilne konstrukcije. Ima funkcijo, da preprečuje

krčenje in temperaturno pokanje.

Slika 4-1 Predhodna namestitev armaturnih palic


2005_sec/EM_1110-2-2005.pdf)

4.3.1 Žice za uravnavanje

Žice za uravnavanje namestimo na površino, saj s tem poskrbimo, da je površina ravna in

debelina nanosa ustrezna. Pritrjene so v kotih in zelo napete, da se med delom ne

premaknejo. Slika 4-2 prikazuje žice za uravnavanje.

Slika 4-2 Žice za uravnavanje


2005_sec/EM_1110-2-2005.pdf)






4.4 Zaščita površin

Odbiti material in prekomerno prašenje, ki nastaja pri brizganju betona, lahko poškodujeta

sosednje objekte in opremo. Ta problem se še poveča v vetrovnih dnevih. Zato je

pomembno, da se pri nanašanju brizganega betona ocenijo stranski učinki, ki bi negativno

vplivali na sosednje obstoječe objekte. Za zaščito se najpogosteje uporablja folija, tako da

območje, ki bi ga lahko poškodovalo, prekrijemo z zaščitno folijo. V primerih, kadar ne

moremo uporabiti folije, pa se uporabi zaščitni premaz, ki preprečuje sprijem odpadlega

betona s površino.

4.5 Postopki brizganja

Tehnika in postopek brizganja sta zelo pomembna, saj je v veliki meri od tega odvisna

kakovost izvedenega dela in količina odbitega materiala.

Prav tako je pomembno, pod katerim kotom je nastavljena izhodna šoba, ko nanašamo

brizgani beton. Pri ravnih površinah praviloma nanašamo material pod kotom 90 stopinj. V

primeru, da ni pod takšnim kotom, sledi prekomerni odboj materiala in premajhna zbitost

nanesenega brizganega betona. Obstajata pa dve izjemi pri nanosu. Pri notranjem kotu je

potrebno nanašati naravnost v presečišče, saj s tem zmanjšujemo količino odbitega

materiala. Kadar pa je površina ojačena z armaturo, mora izhodna šoba biti nastavljena pod

rahlim kotom in malenkost navpično. Če bi nanašali brizgani beton pod kotom 90 stopinj,

bi za armaturo ostajali prazni prostori. Pravilna vgradnja armaturnih palic in mrež lahko

zmanjša težave in možnosti za nastanek praznin. Vse ovire za pretok brizganega betona je

potrebno čim bolj zmanjšati. Mešanica naj bo tudi malenkost bolj mokra kot običajno.

Slika 4.3 prikazuje, kako nanašati brizgani beton v kotih.


Slika 4-3 Leva stran prikazuje pravilno tehniko nanašanja brizganega betona, desna napačno.


2005_sec/EM_1110-2-2005.pdf)

Na levi strani slike 4-4 je prikazan pravilen nanos brizganega betona, kadar nam je ovira

armaturna palica, desna stran pa prikazuje napačno nanašanje in posledica tega je, da za

armaturno palico ostane praznina.




Slika 4-4 Pravilen nanos brizganega betona v predelih armature


2005_sec/EM_1110-2-2005.pdf)

Optimalna razdalja med površino in izhodno šobo je okoli 1 m. Če je šoba preblizu, se

poveča odbiti material in zmanjša trdnost. Prav tako če je šoba preblizu je delavec bolj

izpostavljen odbitemu materialu.

Izhodno šobo je potrebno gibati. Giblje se lahko krožno ali eliptično. Šoba ne sme biti

usmerjena proti enem mestu za dalj časa, saj s tem povzroči povečani odboj in težave pri

nadzoru debeline sloja. Če s šobo konstantno ne krožimo, prihaja do območij, ki so dobro

zbita in do območjih, ki so slabo zbita. Slika 4 6 prikazuje kroženje izhodne šobe.




Slika 4-5 Kroženje izhodne šobe


2005_sec/EM_1110-2-2005.pdf)

Z nanosom brizganega betona je potrebno začeti pri horizontalnih in vertikalnih robovih.

Potem se zapolni ostala površina do želene debeline. Pri vertikalnih stenah je potrebno

začeti od spodaj in navzgor. Pomembno je, da se površina ohrani čista, brez odbitega

materiala in drugih primesi, zato se z zračnim kompresorjem izpiha nesnaga pred

brizganjem betona.

Brizgani beton se lahko nanese v eni plasti ali v več plasteh. Odvisno, glede na zahtevano

debelino. Sloj je običajno debel od 25−50 mm. Med vgradnjo slojev je potrebno počakati 2

uri, v tem času že vgrajeni material doseže ustrezno trdnost in ne odpada pri nanosu novih

slojev ali pa je potrebno v betonsko mešanico pred obrizgom dodajati dodatke za

pospešitev strditve betona.

Zaščita − brizgani beton običajno ni mogoče nanašati v vremenski pogojih, kot so dež,

sneg in močan veter. Dež povzroči izpiranje cementa iz mešanice. Veter zmanjšuje hitrost




in moč brizganega beton, ko izleti iz izhodne šobe. V primeru, da ne moremo zmanjšati

vpliv vetra, moramo delo prekiniti.

Pravilno strjevanje brizganega betona je zelo pomembno, zagotoviti je potrebno ustrezno

hidratacijo, da med sušenjem ne prihaja do razpokanja. Upoštevati je potrebno, da se

trdnost vezave razvije počasneje kot tlačna in natezna trdnost. Predeli, kjer je tanka plast

brizganega betona, so še posebej občutljivi glede razpokanja. Površino je potrebno vlažiti

vsaj 7 dni po nanosu. Po tem času je brizgani beton razvil dovolj zadostno natezno trdnost

in je odporen proti razpokanju in krčenju.

4.5.1 Odboj materiala

Ko mešanica agregata in cementne paste trči s trdo površino, armature ali delci materiala,

pride med seboj do odboja. Količina odbitega materiala je odvisna od položaja nanašanja,

zračnega pritiska, cementa, vode, granulacije agregata, armature in debeline sloja, ki ga

nanašamo. Odstotek odbitega materiala pri klasični mešanici agregata in cementa je

prikazan v spodnji tabeli.

Tabela 4.1 Odstotek odbitega materiala

Površina Suha mešanica Mokra mešanica

Plošče 5–15 % 0–5 %

Vertikalne stene 5–25 % 5–10 %

Oboki 25–50 % 10–20 %

Pri mešanici z manjšo granulacijo bo manj odboja kot pri večji granulaciji. Z uporabo

cementa z večjo vsebnostjo mikrosilke je do 50 % manj odboja kot v drugih mešanicah,

zaradi zelo veliko kohezivnosti kremena. Sprva, ko začnemo nanašati brizgani beton, je

odboj velik, kasneje, ko se ustvari prva plast nanesenega betona, se zmanjša odboj. Odbiti

material so večinoma velika zrna agregata, zato je vsebnost cementa višja zaradi izgube

materiala. S tem se poveča moč, trdnost nanesenega betona in možnost pokanja in krčenja.

Odbiti material je potrebno odstraniti in se ne sme uporabiti v kasnejših serijah.


Popravilo površinskih napak. Poškodbe površinskih napak je potrebno popraviti takoj, ko

je mogoče. Vsi predeli, ki niso homogeni, vsebujejo praznine, peščene žepke, primesi je

potrebno odstraniti in nadomestiti z novo svežo mešanico. V primeru razpok je potrebno

oceniti, kakšne posledice imajo na celotno obdelovano površino. Če so samo površinske,

lahko ostanejo. Če so malo večje, se lahko zapolnijo s polimerom.

4.6 Zaključna dela

S stališča trajnosti in trdnosti ima prednost zaključek brez izvedbe izravnave. Pri izvedbi

izravnave lahko pride do poškodb vezi med brizganim betonom in armaturo ali pa med

brizganim betonom in površino. Ustvarijo se lahko tudi razpoke. Izravnava brizganega

betona je lahko včasih tudi težavna, zlasti pri suhem nanašanju. Vendar pa je zaključek

brez izvedbe izravnave nesprejemljiv za nekatere objekte zaradi svoje hrapavosti. Kjer je

potrebna večja gladkost površin ali boljši zgled, je potrebna izravnava, ki se mora izdelati,

kot je zahtevano.

Ko zaključimo z nanašanjem, odvečen material, ki visi prek žic za uravnavanje,

odstranimo. Odstranimo ga z zidarsko lato, od spodaj navzgor. Nato umaknemo tudi žice

za uravnavanje. Če želimo še lepši zaključek ali boljši videz, lahko uporabimo fino

mešanico, ki med nanašanjem brizganega betona odteka nazaj proti izhodni šobi. Uporabiti

jo je potrebno takoj po izravnavi, zgladimo jo z jekleno gladilko, kot je prikazano na sliki

4-7.


Slika 4-6 Izravnava brizganega betona

(vir:https://www.google.si/#bav=on.2,or.r_qf.&fp=95bdc6374a9dfa33&q=guide+to+the+s

hotcrete)

https://www.google.si/#bav=on.2,or.r_qf.&fp=95bdc6374a9dfa33&q=guide+to+the+shotcrete



5 PRIMER UPORABE

5.1 Zavarovanje stene gradbene jame s torkret obrizgom

V podjetju Geoinvest d. o. o. torkret obrizg izvajajo po spodaj opisanem postopku.

Po izvedenih izkopih za preprečevanje erozije brežine od padavin in za preprečitev

porušitve brežine zaradi nestabilnosti se brežina stabilizira s torkret obrizgom. Pred

nanosom brizganega betona se po brežini položi armaturna mreža tipa Q s celicami do 10

cm, ki se z majhnimi sidri pritrdi na brežino. Na sliki 5-1 je prikazan izkop brežine, ki je

opaževan. Vidna je tudi armaturna mreža. Po potrebi se v odvisnosti globine izkopa lahko

brežina dodatno sidra z geotehničnimi sidri.

Slika 5-1 Armiranje in priprava za nanašanje brizganega betona

(vir: http://www.geoinvest.si/default.aspx?ID=112)

http://www.geoinvest.si/default.aspx?ID=112


V mestnih jedrih ali zaradi pomanjkanja prostora po vertikalno izvedenih zagatnih stenah

zaščitimo gradbeno jamo z mikro piloti, mini piloti, jet grouting piloti ali s klasičnimi

betonskimi piloti. Ko končamo z vgrajevanjem pilotov, površino dodatno izravnamo z

brizganim betonom. Površina iz brizganega betona služi kot osnova za nanos hidroizolacije

in kot enostranski opaž kletnih sten objekta. Izvedba del poteka sprotno z izkopom

gradbene jame v slojih do višine 2,5 m. Na sliki 5-2 je prikazan enostranski opaž kletne

stene, ki je obrizgana z betonom.

Slika 5-2 Enostranski opaž kletne stene


Brizgani beton se nanaša na armaturne mreže, ki smo jih predhodno fiksirali. Armaturne

mreža, ki se uporabijo za armiranje, so tipa Q196 ali podobne. Za fiksiranje pa po potrebi

uporabljamo kratka palična sidra iz armature, kot je primer RA Φ 10 mm, l = 0,50 m.

S torkret postopkom lahko izdelujemo celo vezne sidrne grede, podobno kot pri nanašanju

na brežine. Za sistem se moramo predhodno pripraviti in očistiti ležišča za gredo v izdelani

pilotni steni, montiranje armature in nanašanje betona pa potekata v odmikih in na način, ki

je določen s projektom, saj je pri vgradnji betona potrebno zagotoviti zadostno pokrivanje

položene armature; cca 2,5 do 3,0 cm prekrivanja. Način nanašanja in zapolnjevanja grede



s torkretiranim betonom naj bi izpolnila vse zahteve glede kvalitete vgrajenega betona, ki

so predpisane oz. predvidene s projektom.

Potrebni so atesti proizvajalcev oziroma dobaviteljev materiala, če želimo dokazovati

kvaliteto vhodnih materialov. Izvajalec sprotno, sam ali pa jih naroča pri drugih

organizacijah, izvaja tekoče preiskave, ki obsegajo kontrolo materialov pred vgradnjo. To

pomeni, da se odvzamejo vzorci betonske mešanice in določijo enoosne tlačne trdnosti

injekcijske mase ter odvzamejo in preiskujejo kvaliteto vgradne armature.

Na zahtevo nadzora in po posebnem naročilu, ki se najavi predhodno, se lahko izvede

končna kontrola kvalitete izdelane torkretirane grede. Kontrola vsebuje diamantno vrtanje

in odvzem valja izdelane grede, ki se preišče v laboratoriju pooblaščene organizacije ali

inštituta. Rezultati, ki jih dobimo z meritvami, se navedejo v posebnem poročilu.

Standardna receptura za pripravo 0,50 m3 torkret betona:

780.00 kg frakcije do 4 mm;

90.00 kg frakcije od 0 do 1 mm;

cement PC S, 210.00 kg;

zeta cementol: 4,20 litra;

voda: 90,00 do 100,00 litrov.

Tehnologija nanašanja torkreta vsebuje:

pripravljalna dela – v tej fazi pripravimo brežine/površine zagatne stene (če želimo

položiti mreže ali armature vezne grede);

armiranje, to je polaganje mrež za izravnavo ali obrizg po zagatni steni;

obrizg oziroma torkretiranje, kar pomeni vgradnja betona po mokrem postopku s

črpalko za brizgane betone;


zagotavljanje kakovosti;

tehnično dokumentacijo.

.Pripravljalna dela

Ko končamo izvedbo vertikalne zagatne stene, ki je izdelana iz iz jet grouting slopov ali

pilotov, sledi izkopavanje in znižanje delovnega platoja na nivo izvedbe prvega nivoja

obrizga. Ko izkopavamo s stroji, ki so manjših dimenzij, je potrebno fino očistiti izdelano

zagatno steno (izkop do trdne strukture slopov, odstranjevanje delčkov stene, ki segajo v

profil gradbene jame). Za tovrstna dela so večji delovni stroji neprimerni, saj lahko

poškodujejo izdelano zagatno steno. V primeru, da so med jet grouting slopi ali med piloti

obrušeni prazni prostori ali da se material izza njih ruši, jih moramo takoj dodatno zaščititi,

in sicer z montažo dodatnih armaturnih mrež in takojšnjim obrizgom.

Montaža armature

Preden začnemo gradnjo, naj se po delovišču pri skladiščenju, prenosih in premikih

armaturnih mrež in armature upoštevajo osnovna navodila za delo in polaganje armature

(zaščita pred vlago in umazanijo …). Nadzor mora pred zapolnjevanjem izdelano in

položeno armaturo pregledati in prevzeti.

Vertikalni izkop, tj. torkretirana izravnava zagatne stene: najprej odkopljemo gradbeno

jamo in počistimo površine izdelane zagatne stene, nato sledi montaža armaturnih mrež. Te

fiksiramo s kratkimi pritrdilnimi sidri, uvrtanimi v zagatno steno. Pri tem je potrebno biti

previden na prekrivanje mrež in zadosten odmik od kletnih sten objekta (natančnost

izvedbe je ± 3 do 5 cm). Večje odprtine in neravnine je potrebno sanirati sproti, lahko tudi

s takojšnjim pokrivanjem in montažo dodatnih armaturnih mrež, z zalaganjem in nanosom

dodatnih slojev torkreta.

Zapolnjevanje z brizganim betonom (torkretiranje)

Ko zapolnjujemo z brizganim betonom (v nadaljevanju: torkretiranjem), se na pripravljeno

brežino oziroma v armaturo grede ali na vertikalni izkop nanaša betonska mešanica. Ta


zaradi svoje sestave omogoča črpanje preko vijačne črpalke in dovolj hitro sprijemanje na

mestu vgradnje. Prej naštete lastnosti, če so v kombinaciji z dovolj gosto armaturo in

pravilnim nanašanjem, zagotovijo zaželeno obliko nanošenega betona. Na sliki 5-3 lahko

vidimo končno stanje po tokretiranju.

Slika 5-3 Prikaz končnega stanja, ko končamo nanos in zgladitev brizganega betona


Kakovost izvedbe in kontrola kakovosti

Ko vgrajujemo beton (torkretiramo), je potrebno zagotoviti zadostno pokrivanje položene

armature (cca 2,5 do 3,0 cm prekrivanja). Z enakomernim nanašanjem zapolnimo vse

odprtine na torkretirani izravnavi. Način, kako nanašamo in zapolnjujemo s torkret

betonom, mora izpolniti zahteve po ustrezni kvaliteti vgrajenega betona, ki je predpisana

oz. predvidena s projektom.

Če želimo dokazati kvaliteto vhodnih materialov, so potrebni atesti proizvajalcev oziroma

dobaviteljev materiala. Izvajalec izvaja tekoče preiskave sprotno, sam ali pa jih naroča pri

drugih organizacijah. Tekoče preiskave obsegajo kontrolo materialov pred vgradnjo, to

pomeni odvzem vzorcev betonske mešanice in določanje enoosne tlačne trdnosti ter

odvzem in preiskavo kvalitete vgradne armature.



Končna kontrola kvalitete izdelanih obrizgov se lahko izvede, če to zahteva nadzor in po

predhodnem posebnem naročilu. Kontrola zajema diamantno vrtanje in odvzem valja

izdelanega obrizga. Slednje se preišče v laboratoriju pooblaščene organizacije ali inštituta.

Rezultati, ki jih pokažejo meritve (trdnost betona, sprejemljivost betona in armature), se

napišejo v posebnem poročilu.

Tehnična dokumentacija

Izvajalec del bo, poleg z Zakonom o varstvu pri delu predvideno dokumentacijo, na

gradbišču vodil tudi dokumentacijo, ki je vezana na izvedbo obrizga (kvaliteta

pripravljalnih del, čas in način polaganja armature, količine vgrajenih materialov in glavni

parametri obrizga – poraba betona, faznost izvedbe, količina odpada, jemanje vzorcev

betona ...).

Pooblaščena predstavnika izvajalca in naročnika dnevno podpisujeta vrtalno-gradbeni

dnevnik. Ko se dela končajo, se pripravi in podpiše končni izvleček količin, kar je osnova

za obračun del (Geoinvest).

5.2 Tanke lupinaste konstrukcije

Tanke lupinaste konstrukcije so zelo lahke konstrukcije, ki so sestavljene iz elementov

ovoja. Ti elementi so navadno ukrivljeni in združeni v velike strukture. V gradbeništvu se

največ uporabljajo za strešne konstrukcije v nekaterih stavbah.

Tanka plošča je opredeljena kot lupina z majhno debelino v primerjavi s svojimi drugimi

dimenzijami, in deformacije v primerjavi z debelino niso velike. Osnovna razlika med

tanko lupinasto konstrukcijo in ploskovno konstrukcijo je ta, da je tudi v neobremenjenem

stanju lupinasta konstrukcija lahko ukrivljena. V taki lupinasti konstrukciji se pojavljajo

ravninske napetosti in zaradi upogibne deformacije se lahko pojavijo sekundarne sile.

Medtem ko debele plošče prenašajo upogibne in strižne napetosti podobno kot nosilec, se

lupinaste konstrukcije obnašajo kot kabli, ki prenašajo natezne napetosti. Idealna tanka

lupinasta konstrukcija bi mogla biti sposobna prenašati natezne in tlačne napetosti

(Wikipedia.org).


5.2.1 Primer uporabe lupinaste konstrukcije Temple Rose

Tempelj je zgrajen na hribu Cerro Sonsonate, ki je eden od najvišjih vrhov v Panami −

224,6 metrov nad mestom Panama. Struktura ima skupni premer 61 metrov in 28 metrov

višine. Avditorij ima sedežev za 550 ljudi. Gradnja je bila končana v decembru 1971. Iz

templja Rose je širok razgled čez Tihi ocean in mesto Panama. Nad stebri okoli kupole je

urejena pokrita sprehajalna promenada. Vhod na promenado je z vsake strani templja. Na

sliki 5-4 je prikazan tempelj v Panami.

Slika 5-4 Tempelj Rose

(vir: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bah%C3%A1%27%C3%AD_Temple-

_Panama_City.JPG )

Na sliki 5-5 je vidna shema osnove konstrukcije, ki sestavljena iz devetih masivnih

betonskih opornikov, ki tvorijo zvezdo in so povezani z nosilnim obročem, ki tvori

sprehajalno promenado.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bah%C3%A1%27%C3%AD_Temple-_Panama_City.JPG

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bah%C3%A1%27%C3%AD_Temple-_Panama_City.JPG


Slika 5-5 Shema konstrukcije

(vir:http://www.concreteconstruction.net/images/How%20the%20Temple%20Rose%20on

%20the%20Mountain_tcm45-345475.pdf)

Na sliki 5-6 postavitev jeklene armature razkriva zvezdasto obliko opornika.

Slika 5-6 Postavitev armature


%20the%20Mountain_tcm45-345475.pdf )

http://www.concreteconstruction.net/images/How%20the%20Temple%20Rose%20on%20the%20Mountain_tcm45-345475.pdf





Na sliki 5-7 model prikazuje razmerje osemnajstih reber, ki sestavljajo loke in preko

vzmeti povezujejo devet masivnih betonskih opornikov. Povezani rebri tvorita obliko

parabole. Stavba je zasnovana na obtežbo vetra 0,95 2m

kN vertikalne projekcije

izpostavljene površine in na potres, ki znaša 10 % vsote lastne in koristne obtežbe.

Slika 5-7 Model konstrukcije



Zaradi prostega pretoka zraka so odprtine med oboki nezastekljene. Na opaž, ki tvori

kupolo, so nanesli brizgani beton.

Montažna armirana rebra, ki so vidna na sliki 5-8, so bila postavljena na mestu gradnje za

podpiranje kupole. Po celotni dolžini znaša debelina reber 41 centimetrov, na stiku z

drugimi rebri pa je ojačana debelina na 61 centimetrov.




Slika 5-8 Montažna armirana rebra



Opaž za lupino je bil zgrajen v prostoru med rebri, ki je definiral obliko lupine. Na sliki 5-

9 je viden gradbeni oder za opaženje, na sliki 5.10 pa delavci med obrizgovanjem. Na opaž

so vgradili armaturo, ki so jo obrizgali z brizganim betonom z dodatki pospeševalcev v

debelini 7,5 centimetra. V območju premera pa so ga odebelili na 14 centimetrov. To je

bila prva zgradba v Panami, na kateri so uporabili brizgani beton.

Slika 5-9 Opaž za lupinasto konstrukcijo


%20the%20Mountain_tcm45-345475.pdf)






Na sliki 5-10 vidimo nanos brizganega betona.

Slika 5-10 Nanos brizganega betona



(pdf How the temple rose on muntanion).

5.3 Primer uporabe prednapetih kablov za sidranje in obrizganje hribine

Prednapeti kabli za sidranje v brežino so kot natezni element za sidranje objekta.

Uporabljajo se predvsem:

pri sidranju zunanjih nateznih sil,

za prevzem sile vzgona,

za sidranje podpornih zidov,

za sidranje zagatnih sten za zavarovanje gradbenih jam,

za sidranje pobočij, vsekov, skalnatih sten kot zavarovanje pred drsenjem.

Poznamo začasne in stalne kable. Začasne kable uporabljamo pri začasnih objektih, kot so

gradbene jame, stalne kable pa za doseganje stabilnosti objekta.




Kable lahko sidramo v zemljino ali pa v skalo. Kabel sestavljajo trije osnovni deli (kar

prikazuje slika 5-11):

sidrna dolžina kabla,

prosta dolžina kabla,

sidrna glava kot podpora za sidrni element na konstrukcijskem elementu.

Slika 5-11 Prikaz kabelskega sidra

(vir: http://www.fgg.uni-lj.si/kmtal-gradiva/GR-UNI/F1/sidranje%20konstrukcij.pdf)

Kabel mora zadostiti projektnim pogojem, za katere je predviden. Pomembna je vrsta

zemljine, velikost sile sidranje in doba trajanja kablov. Navedeni faktorji vplivajo na

konstrukcijo, dimenzijo in določitev globine kabla. Poznamo različne sisteme

prednapenjanja kablov v zemljino. Dopustna sila kabla (sila sidranja) je odvisna od

sestavine kabla (Štrukelj, Tehnologija gradbene proizvodnje in mehanizacija).

http://www.fgg.uni-lj.si/kmtal-gradiva/GR-UNI/F1/sidranje%20konstrukcij.pdf


Na sliki 5-12 lahko vidimo zaščito izkopa brežine pod cesto z IBO-sidri, različnih dolžin,

ter torkretiranjem. IBO-sidro ima lastno vrtalno krono in je votlo, tako da je možno

naknadno injektiranje. Slika 5.13 prikazuje nadaljnje stanje brežine po obrizganju.

Slika 5-12 Sidranje v hribino

(vir:http://www.geoinvest.si/db/geoinvest/image/Slike_V_Modulih/CatalogueItem/346_file

.jpg)

Slika 5-13 Sanacija brežine

(vir: http://www.geoinvest.si/default.aspx?ID=119&category_groupid=28)

http://www.geoinvest.si/db/geoinvest/image/Slike_V_Modulih/CatalogueItem/346_file.jpg

http://www.geoinvest.si/db/geoinvest/image/Slike_V_Modulih/CatalogueItem/346_file.jpg

http://www.geoinvest.si/default.aspx?ID=119&category_groupid=28


5.4 Primer sanacije plazov

Sliki 5-14 in 5-15 prikazujeta sanacijo zaščite brežine zaradi velikih količin padavin, ki so

povzročile lokalno plazenje in krušenje razrahljane zemljine.

Slika 5-14 Pripravljalna dela pred sanacijo brežine

Slika 5-15 Na sliki je viden nanos prvega sloja brizganega betona in armirani vertikalni podporniki


Slika 5-16 Dodatno armiranje brežine

Slika 5-17 Sidranje v brežino

(Vir:http://www.geoinvest.si/default.aspx?ID=119&category_groupid=11&catalogue_item

id=192)

http://www.geoinvest.si/default.aspx?ID=119&category_groupid=11&catalogue_itemid=192

http://www.geoinvest.si/default.aspx?ID=119&category_groupid=11&catalogue_itemid=192


5.5 Primer − predor Trojane

Predor Trojane je največji dvocevni dvopasovni cestni predor v Sloveniji in je ocenjen kot

eden izmed najzahtevnejših predorov za gradnjo v širšem območju. Območje je sestavljeno

iz plasti skrilavca, to je glinavca in meljevca, peščenjaka v različnih oblikah z nizkimi

nosilnostmi lastnosti. Lastnosti kamnin in zemljin na območju Trojan so neugodne za

gradnjo, saj so tektonsko zelo poškodovane in zasičene s hribinsko vodo. Te lastnosti so

vplivale na izbor mehanizacije in opreme za gradnjo. Zaradi nizkih trdnostnih lastnosti

hribin je bilo potrebno vgraditi debelejšo oblogo iz brizganega betona in povečati gostoto

ter dolžino hribinskih sider. Na sliki 5-18 je viden tlorisni potek predora Trojane in pogled

na zahodna portala v začetni in končni fazi izgradnje.

Slika 5-18 Tlorisni potek predora Trojane in pogled na zahodna portala v končni in začetni fazi

izgradnje

(vir: http://www.drc.si/Portals/1/Referati/T6-Likar.pdf)

Med gradnjo predora so bili uporabljeni standardni podporni elementi, kot so jekleni loki

in segmenti (TH2 1, K24, IPE), armaturne mreže (Q189, Q283), brizgani beton MB25,

pasivna hribinska sidra (SN, IBO), z nosilnostjo 250 kN in 350 kN. Poleg omenjenih so

bili uporabljeni tudi pomožni podporni elementi, jeklene sulice, jekleni cevni ščit, začasni

talni obok, mikro piloti, sidra iz steklenih vlaken. Na slikah 5-19 in 5-20 so vidni podporni

ukrepi in vgradnja talnega oboka iz brizganega betona. Na osnovi geološko geotehničnih

meritev pomikov je bil način izkopa prilagojen dejanskim razmeram. Na območju

vzhodnih Trojan so se pred izkopnim čelom razvili posedki, ki so znašali 40 % do 50 %

skupnih posedkov na površini. Zaradi tega je bila potrebna dopolnitev tehnologije gradnje

http://www.drc.si/Portals/1/Referati/T6-Likar.pdf


z uvedbo največje možne togosti primarnega podporja in varovanje izkopnega čela z

injekcijskimi hribinskimi sidri tudi do dolžine 15 metrov ter z oblogo brizganega betona.

Vsi ti faktorji so zahtevali načrtovanje in izvedbo ukrepov, ki so se razlikovali od

standardnih faz klasične gradnje predorov (Likar J., Čadež J., Huis M.: Nekatere

posebnosti gradnje novih cestnih predorov v Republiki Sloveniji).

Slika 5-19 Podporni ukrepi pri gradnji predora Trojane na območju nizkega nadkritja


Slika 5-20 Vgradnja talnega oboka iz brizganega cementnega betona in mikro pilotov v peto kalote





5.6 Gradnja bazenov z uporabo brizganega betona

Eden izmed velikih prednosti brizganega betona je ta, da za umestitev le-tega potrebujemo

le enostranski opaž. Eden od glavnih razlogov za razširitev brizganega betona pri gradnji

bazenov je ta, da ga lahko po opravljenem izkopu nanašamo direktno na zemljino.

Zemeljska površina mora biti čvrsta, mehki deli in ostale primesi morajo biti primerno

odstranjeni. Pomembno je, da je debelina nanosa brizganega betona enakomerna. Če so

prevelike razlike, se poveča možnost nastanka razpok. Pred nanosom brizganega betona

mora biti zemeljska površina vlažna. Kadar pa ga ni mogoče nanašati direktno na zemljino

(razne oblike sten, predelne stene bazena, stopnišča), je potrebno postaviti opaž. Opaž

mora biti dovolj tog in preprečiti mora vibracije armature med nanašanjem. Na sliki 5-21 je

nanašanje brizganega betona na predhodno položeno armaturo (Formwork in Swimming

Pool Construction by Ron Lacher).

Slika 5-21 Gradnja bazena

(vir: http://www.troublefreepool.com/david-and-kristy-s-pool-build-t8676.html)

http://www.troublefreepool.com/david-and-kristy-s-pool-build-t8676.html


5.7 Robotsko nanašanje brizganega betona

Z vedno večjo uporabo brizganega betona, zlasti pri gradnji tunelov in v rudnikih, se je

razvila tehnologija robotskega nanašanja brizganega betona. Delo v velikih predorih si

dandanes brez uporabe robotov za nanašanje težko zamislimo. Na sliki 5-22 je viden tip

robotske tehnologije brizganja betona. Kljub veliki investiciji za nakup opreme so velike

prednosti, ki se povrnejo:

s povečano proizvodnjo,

z zmanjšanjem odbitega materiala,

z višjo kakovostjo brizganega betona,

z izboljšano varnostjo za delavce.

Slika 5-22 Nanašanje brizganega betona z robotsko tehnologijo

(vir: http://stanilov.bg/?p=49&id=38&ord=0,1,0,0&l=2)

http://stanilov.bg/?p=49&id=38&ord=0,1,0,0&l=2


5.7.1 Povečana proizvodnja

Z uporabo robotske tehnologije odpravimo človeški faktor utrujenosti. Prevladujoči razlogi

za povečano proizvodnjo so našteti spodaj.

Nekateri roboti za nanašanje imajo izhodno cev, ki je lahko do 102 mm, pri ročnem

nanašanju pa do 52 mm. Teža betonske mešanice pri premeru cevi 102 mm je

približno 18,3 kg/m. Ko to vrednost pomnožimo z dolžino cevi in še dodamo

iztisnjen zrak, vsaka oseba, ki opravlja izhodno šobo postane hitro utrujena.

Z odstranitvijo človeškega faktorja izjemno povečamo volumen, ki ga lahko

nanesemo. Pri ročnem nanašanju je volumen od 7 do 9 m3/uro, pri robotskem pa

čez 20 m3/uro.

5.7.2 Zmanjšanje odbitega materiala in višja kakovost brizganega betona

Dodana je največja možna količina zraka za optimalno stiskanje.

Novi robotski stroji omogočajo tudi avtomatsko prilagoditev izhodne šobe,

ohranjajo ustrezno razdaljo in primerni kot, pod katerim se nanaša.

5.7.3 Izboljšana varnost za delavce

Robotski stroji se lahko upravljajo z daljinskim upravljalnikom in delavci lahko ostanejo

na varni razdalji oziroma v podprtih območjih pri gradnji v tunelu. Na skalnatem področju

pri prvem nanosu odpade kakšen kos skale, z uporabo robota pa se lahko temu izognejo. In

delavci prav tako niso izpostavljeni odbitemu materialu.


5.7.4 Robotski stroj Meyco Pontenza

Meyco Potenza je eden izmed boljših primerov popolne mobilne enote za pršenje

brizganega betona. Ta vrsta robotov postavlja standard za brizgani beton v predorih in na

drugih področjih uporabe z uporabo mokre metode brizganja. Uporabljajo jih na številnih

najpomembnejših svetovnih mestih, kjer je potrebno brizgani beton nanesti v velikih

količinah, ne da bi pri tem trpela kakovost. Na sliki 5-23 je prikazan stroj Meyco Pontenza

(Rispin, Robotic shotcrete applicationsfor mining and tunneling).

Slika 5-23 Stroj Meyco Pontenza

(vir: http://www.tunneltalk.com/images/CompanyNewsPB/Potenza-mobile-shotcreting-

robot.jpg)

http://www.tunneltalk.com/images/CompanyNewsPB/Potenza-mobile-shotcreting-robot.jpg

http://www.tunneltalk.com/images/CompanyNewsPB/Potenza-mobile-shotcreting-robot.jpg


6 MIKROARMIRANI BRIZGANI BETON

6.1 Namen

Ena izmed glavnih koristi uporabe mikroarmiranih vlaken je izboljšati dolgoročno

uporabnost konstrukcije oziroma produkta. S primešanjem vlaken anorganskega ali

organskega izvora v mešanico svežega betona ali malte izboljšamo njegove lastnosti, kot

so: udarna žilavost, odpornost na utrujanje, upogibna trdnost, zmanjšanje razpokanosti

strukture. Vlakna preprečijo nastanek večjih širin razpok, ki so na pogled bodisi neestetske

ali pa dovolijo vstop onesnaževal v konstrukcijo, ki povzroča korozijo armature in

poslabša kakovost betona.

6.2 Zgodovinski vidik razvoja vlaken

Že v antičnih časih so vlakna uporabljali za ojačitev krhkih materialov. Primer takšnih

vlaken je slama, ki je ojačala na soncu sušeno opeko, ali pa konjski lasje, ki so bili pri

zidanju uporabljeni za armiranje malte in ometa. V novejšem času so se z izumom

»Hatschek« postopka (leta 1898) začela v cementno pasto mešati azbestna vlakna.

Zaradi zdravstvene oporečnosti azbesta so bile v obdobju 1960 in 1970 uvedene

alternativne vrste vlaken.

V sodobnem času se je razvilo veliko inženirskih materialov (keramika, plastika, cement,

mavčni izdelki), ki so izboljšali lastnosti betonskih kompozitov. Te so: natezna trdnost,

tlačna trdnost, modul elastičnosti, širina razpok, vzdržljivost, odpornost na utrujanje in

udarce, krčenje, lezenje, termične karakteristike in požarna odpornost.

Od leta 1910 se je veliko raziskovalo in patentiralo na področju jeklenih armaturnih

elementov, kot so žični in kovinski segmenti.


V začetku 1960. let so Združene države Amerike prve izvedle večjo preiskavo o

vrednotenju potenciala jeklenih vlaken za ojačitev betona. Od takrat se je uporaba jeklenih

vlaken v industriji zelo povečala.

Danes za mikroarmiranje uporabljamo vlakna, ki so obstojna v alkalni cementni osnovi.

Najpogosteje uporabljena vlakna so:

steklena vlakna,

sintetična (plastična) vlakna, ki so iz polipropilena, akrila, aramida, ogljika,

jeklena (kovinska) vlakna,

naravna (mineralna) vlakna, ki so predvsem iz lesa ali celuloze.

Uporaba steklenih vlaken v betonu se je začela v zgodnjih 1950. letih. Ugotovili so, da

uporaba navadnih steklenih vlaken, kot so borosilikatna E-vlakna ni učinkovita, saj se le-ta

uničijo v alkalnem okolju cementne paste. Razvojno delo je privedlo do proizvodnje

alkalno odpornih steklenih vlaken, ki vsebujejo cirkonij.

Začetni poskusi uporabe sintetičnih vlaken (najlon, polipropilen) niso bili tako uspešni kot

uporaba steklenih ali jeklenih vlaken. Z boljšim razumevanjem metod in konceptov

izdelave mineralnih vlaken je razvoj privedel do obsežne uporabe naravnih vlaken.

Odkrili so, da se z uporabo dolžin od 13 do 25 mm in razmerjem stranic vlaken med 50 in

100 betonu že v manjših količinah (0,5 % volumna kompozita) poveča udarna odpornost in

razteznost. S pojavom novih načinov uporabe sintetičnih vlaken je raziskovalni interes

prišel do ugotovitve, da je potrebno veliko pozornost posvetiti indeksu žilavosti. Indeks

žilavosti je lastnost materiala, ki pove, kakšna je nosilnost vlaken v betonski mešanici po

pojavu prve razpoke.

Sedanji razvoj je koncentriran okoli dveh tipov mikroarmiranja.

Uporaba vlaken z majhnim premerom, kratkimi dolžinami ali naključno

razporejenimi nepovezanimi vlakni. Takemu betonu se reče beton, armiran z

vlakni.

Uporaba sintetičnih vlaken v obliki večplastnih mrež, podoben konceptu sistema,

znan kot ferrocement.


6.3 Lastnosti vlaken

Azbestna vlakna

Azbest je naravni material. Odlično se kombinira s portland cementno pasto in je v

preteklosti bil najbolj uporabljen material za armiranje betonskih kompozitov. Razlogov za

to je veliko:

lahko dostopen material (narava),

poceni material,

dobre toplotne, mehanske in kemične karakteristike.

Azbestni cementni produkti vsebujejo od 8 do 16 % azbestnih vlaken. Upogibna trdnost

takega kompozita je 2- do 4-krat večja kot upogibna trdnost nearmiranega betona. Zaradi

relativnih kratkih dolžin vlaken ima takšen kompozit krhko obnašanje pri udarni obtežbi. V

sedanjem času se azbest prepoveduje pri uporabi, saj povzroča raka, ki ogroža človeška

življenja.

6.3.1 Steklena vlakna

Steklena vlakna so sestavljena iz 200 do 400 posameznih vlaken, ki so med seboj rahlo

zvezana, in sestavljajo en pramen. Ti prameni so lahko narezani na različne dolžine ali

kombinirani v trakove. Steklena vlakna se dodajajo kompozitom z običajnim postopkom

mešanja ali s postopkom razprševanja. S postopkom mešanja ni dovoljeno dodati več kot 2

% vlaken, dolžine do 2,54 cm. S takšno količino vlaken se podvoji upogibna trdnost, ter

10-krat poveča duktilnost ter udarna trdnost.

S postopkom razprševanja je možno vgraditi 6 % vlaken, dolžine 5 cm v kompozit betona

z nizkim vodocementnim razmerjem (0,4). V tem procesu so vlakna in cementna pasta pod

velikim pritiskom brizgana na površino.

Betoni, armirani s steklenimi vlakni, se uporabljajo za različne montažne produkte,

zavesne stene. Na sliki 6-1 je vidna uporaba armiranja s steklenimi vlakni.


Primer uporabe steklenih vlaken:

Slika 6-1 Umetno narejeni kamni, armirani s steklenimi vlakni

(vir: http://www.concreteconstruction.net/images/Fiber-Reinforced%20Concretes_tcm45-

340843.pdf)

Na sliki so vidni umetno narejeni kamni, ki reproducirajo naravni kamen. Kamni so

armirani s steklenimi vlakni. Naravne, obstoječe kamne so poškropili z elastomernimi

oziroma plastičnimi masami, ki so zapolnili vrzeli in razpoke v kamnih. Nato so kamne

škropili s poliuretansko peno, ki je zagotovila kalup in obliko. Pred odstranitvijo kalupa so

notranjo površino razpršili s trdilcem za izboljšanje trajnosti. Pred armiranjem s steklenimi

vlakni dodajo kalupu sredstvo za sproščanje pene. Mešanica steklenih vlaken je brizgana v

kalup in utrjena v debelini od 1 do 2 cm. Takšni kamni so dovolj lahki za sestavljanje na

licu mesta z 18-tonskim dvigalom. Montažni kamni se lahko poljubno režejo in oblikujejo

tako, da se prilagajajo prostoru. Zanimivost te estetske oblike ne služi le spomeniškemu

namenu, temveč je notranjost uporabljena kot skladišče hotela Hyatt-Regency, Maui,

Hawaii.

http://www.concreteconstruction.net/images/Fiber-Reinforced%20Concretes_tcm45-340843.pdf



6.3.2 Jeklena vlakna

Jeklena vlakna so proizvedena serijsko po vroče valjanih ali hladno valjanih metodah.

Okrogla vlakna se izdelajo z rezanjem jeklenih žic, premera v območju od 0,25 do 0,8 mm.

Ploščata vlakna imajo tipične prereze v območju od 0,15 mm do 0,4 mm in debeline od

0,25 mm do 0,9 mm. Izdelana so z rezanjem tankih pločevin.

Dolga individualna vlakna so včasih lahko z neprevidnim dodajanjem v mešanico

povzročala skupke. Ta problem je danes rešen z uporabo nizkega razmerja dolžine glede na

premer vlakna. Lahko se uporabljajo tudi deformirana vlakna, ki so ohlapno vezana z

vodotopnim lepilom, da se tvorijo snopi. Takšna vlakna zelo izboljšajo mehanske lastnosti

kompozita.

Normalni delež vlaken, dolžine od 2−2,5 cm v betonu, se giblje od 1 do 2 odstotka, glede

na volumen vlaken pa do dolžine 2,5 cm. Uporaba daljših vlaken, če so enakomerno

porazdeljena, sicer izboljša mehanske lastnosti betona, vendar se s tem povečajo tudi

problemi pri vgradnji.

Z uporabo jeklenih vlaken se upogibna trdnost poveča od dva do tri krat. Še pomembneje

pa je, da se odpornost na pojav razpok poveča celo do 12-krat. Učinkovitost teh vlaken se

lahko poveča z uporabo polimerne impregnacije.

Betoni, armirani z jeklenimi vlakni, se uporabljajo za gradnjo pločnikov ob avtocestah, za

letalske steze in brizganje betona v tunelih.

6.3.3 Sintetična vlakna

Poznamo več vrst sintetičnih vlaken:

akrilna vlakna,

aramidna vlakna,

karbonska vlakna,

najlonska vlakna,

poliesterska, polietilenska, polipropilenska vlakna.


6.3.4 Akrilna sintetična vlakna

Akrilna vlakna vsebujejo vsaj 85 % akrilonitrila. Vlakna, ki se uporabljajo v tekstilni

industriji, imajo natezno trdnost od 207 do 345 MPa. Posebno visoke natezne trdnosti

akrilnih vlaken (1000 MPa) so se razvile z namenom zamenjave azbestnih vlaken.

6.3.5 Aramidna sintetična vlakna

Aramidna vlakna imajo relativno visoko natezno trdnost in visok modul elastičnosti.

Aramidna vlakna so na enoto teže dva in pol krat močnejša kot E-steklena vlakna ter

petkrat močnejša kot jeklena vlakna.

6.3.6 Karbonska sintetična vlakna

Karbonska sintetična vlakna imajo visoko natezno trdnost in modul elastičnosti. Prav tako

so inertna na večino kemikalij. Karbonska vlakna se proizvajajo s postopkom »vročega

raztezanja«. Material poliakrilnitril se pri visokih temperaturah karbonizira, tako da se

posledično grafitni kristali poravnajo v ustrezne oblike. Ogljikova vlakna se lahko

proizvajajo tudi iz nafte in premoga, ki sta tudi cenejša kot poliakrilnitril. Vlakna, ki so na

osnovi smole, se izdelujejo v dveh tipih. Osnovna vlakna, ki so iz izotropnega materiala,

imajo nizke natezne trdnosti in modul elastičnosti. Ter visoko zmogljiva vlakna, ki so

mezofazna (zelo usmerjena vlakna) in imajo visoko natezno trdnost in visok modul

elastičnosti. Karbonska vlakna so proizvedena v obliki niti, ki lahko vsebujejo do 12 000

posameznih vlaken.

6.3.7 Najlonska sintetična vlakna

Najlon je generično ime, ki označuje družino polimerov s prisotnostjo funkcionalne

skupine CONH. Trenutno se tržita samo dve vrsti najlonskih vlaken. To je najlon 6 in

najlon 66.

Najlonska vlakna so proizvedena iz polimerov. Polimeri se z ekstrudiranjem, raztezanjem

in segrevanjem usmerijo v kristalno strukturo. Za armiranje betona je potrebno najlon

dodatno obdelati s toploto, da dobimo visoke trdnosti. Nato ga razrežemo na krajše

segmente. Najlon je hidrofilni material. Na sebe lahko ponovno veže do 4,5 % vlage, kar v

betonu preprečuje hidratacijo.


6.3.8 Organska vlakna

Organska vlakna vsebujejo sintetiko, kot je poliuretan ali naravna vlakna, kot je sisal.

Vlakna so lažja in so bolj kemično inertna kot jeklena ali steklena vlakna. Prav tako so bolj

ekonomična, saj so naravna. Če uporabljamo samo naravna vlakna, se mehanske lastnosti

ne izboljšajo dosti, saj imajo nižji modul elastičnosti kot ostala vlakna. Organska vlakna še

niso dovolj raziskana, vendar dosedanje raziskave na univerzi Illinois Chicago Circle

kažejo, da bi lahko bila v aplikaciji organskih vlaken nadomestilo kovinskim ali

mineralnim vlaknom (Fiber Reinforced Concrete, Construction Competence and

Consulting).

6.4 Mikroarmirani beton s steklenimi vlakni

Prvotne raziskave armiranja betona s steklenimi vlakni so potekale v letih 1960.

Preiskovali so borosilikatna steklena vlakna (E-stekla) in sodoapnena silikatna steklena

vlakna (steklena).

Vendar je bilo ugotovljeno, da steklena vlakna v visokem alkalnem okolju (pH 12,5) hitro

izgubijo trdnost. Zato so bila ta stekla neprimerna za dolgotrajno uporabo.

Nadaljnje raziskave so pokazale razvoj novih alkalno odpornih vlaken (AR-steklena

vlakna), ki so imela izboljšano dolgoročno trajnost. Ta sistem je bil imenovan v alkalno

odporen mikroarmiran beton. AR-steklena vlakna so sestavljena iz 16 % cirkonija, ki je

pokazal visoko odpornost proti alkalnim snovem. Na sliki 6-2 je prikazan vzorec AR-

steklenih vlaken.


Slika 6-2 AR-steklena vlakna

(vir: http://www.lorencic.si/vlakna-dodatki-estrihu-spojniki-izravnalna-malta-

pospesevalec-susenja_09-6_3.htm)

Proizvodnja betona, armiranega s steklenimi vlakni

V osnovi obstajata dva procesa, to sta:

proces razprševanja,

proces predmešanja.

Proces razprševanja

Ker je beton, armiran s steklenimi vlakni, uporabljen v tankih slojih, je zelo pomembno, da

ima kompozit enake lastnosti v vseh smereh. Proces razprševanja to omogoča. Cement,

malta in razrezana vlakna so premešani in na površino naneseni z razpršilno pištolo.

Razprševanje je lahko ročno ali avtomatsko v plasteh. Po vsaki plasti se površina

kompaktizira, da se odstrani nezaželen zrak. Nato se uporabi postopek odvajanja vode, da

odstrani presežek vode. Odvodnjavanje znižuje vodocementno razmerje in zviša stopnjo

kompaktnosti. Proces je najbolj primeren z avtomatizacijo, kjer se kompozit v

vakuumskem sistemu prevaža s transporterji. Beton doseže večino svoje projektne trdnosti

en dan po procesu. Veliko pozornosti je potrebno dati na hitro izgubljanje vsebnosti vlage.

http://www.lorencic.si/vlakna-dodatki-estrihu-spojniki-izravnalna-malta-pospesevalec-susenja_09-6_3.htm

http://www.lorencic.si/vlakna-dodatki-estrihu-spojniki-izravnalna-malta-pospesevalec-susenja_09-6_3.htm


Priporočeno je 7-dnevno sušenje. Po drugi strani pa lahko to vodi v prehitro sušenje, ki

povzroči upogibanje ali izkrivljanje oblike kompozita.

Proces predmešanja

Proces predmešanja vsebuje mešanje cementa, peska, vlaken, vode in dodatkov skupaj z

malto. Vsebina se meša s standardnimi mešalci. Nato sledi vibriranje, stiskanje in

oblikovanje.

Če je vsebnost AR-vlaken do 5 %, ni potrebno paziti na pojav grud. Pri višjih

koncentracijah vlaken je potrebno pri mešanju z malto uporabiti valovite mešalnike.

Mešanje mora biti dobro kontrolirano, da se zmanjšajo poškodbe vlaken. Ker imajo

kompoziti, nastali s predmešanjem le 2 do 3 % vsebnosti vlaken, imajo nižjo trdnost kot

kompoziti, nastali z razprševanjem. Betoni, ki so proizvedeni s postopkom predmešanja, se

uporabljajo za manj kompleksne oblike elementov, npr. za fasadne panele.

Uporaba mikroarmiranega betona s steklenimi vlakni

Do sedaj je bila ena največjih uporab mikroarmiranega betona s steklenimi vlakni

proizvodnja zunanjih gradbenih fasadnih panelov.

Druga največja uporaba je površinsko lepljenje. To je nova metoda, ki se široko uporablja

za manjše poslovne stavbe za zapiranje sten. Prav tako se v veliki meri uporablja v

rudarstvu.

Bistvo koncepta površinskega lepljenja je, da se betonskim blokom, ki sestavljajo steno,

zagotavlja upogibne in natezne lastnosti. Postopek je opisan v nadaljevanju.

Betonski bloki se zložijo brez uporabe vmesne malte kot vezivo. Uporabi se le majhna

količina malte na selektivni osnovi, da se zagotovi navpičnost blokov do določene višine

stene. Po zlaganju se uporabi plast lepilnega materiala, sestavljenega iz cementa, peska in

alkalno odpornih steklenih vlaken, ki se nanese na notranje in zunanje površine v debelini

približno 5 mm. Običajno se material uporablja v dveh delih z lopatico ali z razprševanjem.

Takšna uporaba tvori obliko sendviča, ki zagotavlja zelo odporno steno in je praktično


neprezračevana (neprodušna). Tak postopek zagotavlja zidani steni izboljšane termalne

lastnosti (brez toplotnih mostov).

V višjih stenah se v vertikalne smeri v betonska jedra vstavi armaturo. Ta jedra se

zapolnijo z betonom.

Prednosti uporabe steklenih vlaken za mikroarmiranje betona

Manjša teža: beton se lahko izdela v tanjših prerezih in je zato kar 75 % lažji od

podobnih prerezov iz tradicionalnega betona. Betonski krovni sloj je lahko z

uporabo steklenih vlaken debel 25 mm namesto 50 mm, ko se armira s klasičnimi

armaturnimi palicami.

Višja trdnost: z uporabo steklenih vlaken ima lahko beton upogibno trdnost višjo

kot 28 MPa. Ima visoko razmerje med trdnostjo in težo.

Armatura: ker je mikroarmiran beton armiran s steklenimi vlakni, ni potrebe po

drugi vrste armature. Prednost vlaken je možno armiranje v kompleksnih oblikah.

Konsolidacija: za brizgani beton, vibriranje za posedanje ni potrebno.

Žilavost: taki beton se poka enostavno.

Površinska zaščita: ker se razprši na površino, površina nima praznin ali lukenj.

Prilagodljivost: ker se vbrizga ali vlije v kalup, lahko z njim proizvedemo skoraj

vse kompleksne oblike.

Trajnost: zelo vzdržljiv material, ker ni nobenih razpok, voda ne more priti v

notranjost materiala. Trajnost se je povečala z uporabo nizkih alkalnih cementov.

Trajnostni koncept: uporablja se manj cementa kot pri navadnem betonu ter velike

količine recikliranega materiala. Beton, armiran s steklenimi vlakni, se šteje kot

trajnostni kompozit.

Cena: beton, armiran s steklenimi vlakni, je veliko dražji od običajnih betonov.

Vendar so lahko preseki veliko tanjši. Betonerji imajo velikokrat težave pri

vgradnji. Ključnega pomena je dobro usposabljanje.


6.5 Mikroarmirani beton s sintetičnimi vlakni

Tehnologija proizvodnje kompozitov s sintetičnimi vlakni

Za proizvodnjo kompozitov s sintetičnimi vlakni se uporablja serijsko mešanje. Vlakna se

v mokro mešanico dodajo neposredno iz vrečke. Med mešanjem je zahtevano preverjanje

njihove razpršenosti. Po mešanju sledijo standardne metode, kot so serije vlivanja, črpanja,

mokrega brizganja in ometavanja. Na sliki 6-3 je prikazan vzorec sintetičnih vlaken.

Slika 6-3 Sintetična vlakna

(vir: http://www.archiproducts.com/en/products/1465/textile-fibre-and-structural-

reinforcement-bar-strux-90-40-grace-construction-products-w-r-grace-italiana.html)

Akrilna vlakna najprej razpršimo v zmesi vode in cementa. Sledi oblikovanje pod

pritiskom z vakuumskim odstranjevanjem vode. Končni kompozit je zgrajen v plasteh in

ima nizko vodocementno razmerje, kar omogoča takojšno uporabo. Pri tej metodi se

dodajo še druga vlakna, imenovana procesna vlakna, da se ohrani homogenost mešanice.

Aramidna vlakna vgrajujejo s klasičnimi tehnikami mešanja in oblikovanja ali pa s tehniko

sesalnega razprševanja. Aramidna vlakna se naključno porazdelijo po površini. Presežek

vode odstranimo z odsesavanjem od spodaj, tako da zgornja površina ostane ravna.

http://www.archiproducts.com/en/products/1465/textile-fibre-and-structural-reinforcement-bar-strux-90-40-grace-construction-products-w-r-grace-italiana.html

http://www.archiproducts.com/en/products/1465/textile-fibre-and-structural-reinforcement-bar-strux-90-40-grace-construction-products-w-r-grace-italiana.html


Uporaba mikroarmiranega betona s sintetičnimi vlakni

Uporablja se predvsem v vgradnjah na mestu, predvsem za talne plošče, obloge predorov.

Uporablja se za nadzor plastičnega krčenja pojava razpok.

Zaradi trenutnih visokih stroškov ogljikovih vlaken je uporaba te vrste vlaken omejena. Ti

stroški se lahko zmanjšajo s kombinacijo drugih vlaken.

Najlonska vlakna se uporabljajo predvsem pri elementih z večjimi obremenitvami, kot so

stanovanjske, poslovne, industrijske plošče, talni nanosi, gradnja bazena.

6.6 Mikroarmirani beton z jeklenimi vlakni

Znano je, da z uporabo vlaken izboljšamo lastnosti betona. Te pa lahko z neustrezno

uporabo vlaken tudi poslabšamo. Analitični modeli za določitev vrste in geometrije vlaken

so nastavljeni na osnovi mehanizmov okvar kompozitov. Zato je pomembno, da se jih

nekaj opiše.

Lomi kompozita takoj po prvih razpokah. To je posledica neustrezne vsebnosti in

prerazporeditve vlaken ali nezadostnih dolžin vlaken za prenos napetosti. Zavedati

se je potrebno, da povečanje obsega vlaken v kompozitu ne izboljšajo njegove

lastnosti.

Po prvih razpokah se jeklena vlakna izpostavijo zunanjemu vlažnemu okolju.

Poveča se žilavost kompozita, ki omogoča, da razpoke v nedoločeni konstrukciji

delujejo kot členki, ki prerazporedijo nosilnost obtežbe. S takim mehanizmom se

zrušitev konstrukcije pojavi še prej v primerjavi z nearmiranim betonom. Če je

razpoka manjša od 0,1 mm, potem ne pride do korozije vlaken. Za zmanjšanje

korozije se uporabljajo vlakna, ki so elgirana z ogljikom ali pocinkana vlakna.

Na sliki 6-4 je prikazan vzorec sintetičnih vlaken.


Slika 6-4 Jeklena vlakna

(vir: http://www.alpcolor.si/?c=product.list&category=steklene_tkanine/jeklena_vlakna)

Uporaba mikroarmiranega betona z jeklenimi vlakni

Vgradnja na mestu

Popravila in novogradnje hidravličnih struktur na velikih jezih, za zagotavljanje

odpornosti na kavitacijo in velike erozije.

Popravila in sanacije morskih struktur, kot so piloti in kesoni.

Obloge predorov.

Tlakovanje letaliških stez, avtocest, industrijskih tlakov, talnih plošč, krovnih

slojev mostov.

Montažni mikroarmirani beton z jeklenimi vlakni

Montažne garaže.

Podporne strukture v rudnikih premoga. Jeklena vlakna povečajo tlačno žilavost

betona, ki preprečijo razpoke.

Izdelava nagibnih plošč, ojačenih z jeklenimi vlakni.

http://www.alpcolor.si/?c=product.list&category=steklene_tkanine/jeklena_vlakna


Brizgani beton

Mikroarmiran brizgani beton z jeklenimi vlakni se je prvič uporabil pri zemeljskih

delih, kot so podporne konstrukcije.

Stabilizacija nasipov.

Podporne konstrukcije, grajene od zgoraj navzdol.

Umetne skale krajin.

Popravila svetilnikov, pomolov, opornikov, lupin čolnov.

Tehnologija priprave

Za mešanje mikroarmiranega betona z jeklenimi vlakni obstaja več načinov, ki so odvisni

od zahtev delovnega mesta in razpoložljivih sredstev. Pomembna je preprečitev grud

vlaken z zagotavljanjem enakomerne disperzije vlaken. Na sliki 6-5 je prikazan beton, v

katerega so vmešane jeklena vlakna.

Slika 6-5 Mokra mešanica betona, armiranega z jeklenimi vlakni

(vir: http://www.lespatex.si/dodatki-betonom/tlaki

http://www.lespatex.si/dodatki-betonom/tlaki


V primerjavi z običajnim betonom ima tak beton višjo vsebnost cementa in finega

agregata. Poleg jeklenih vlaken se uporablja vrsta dodatkov, ki omogočijo vstopanje večjih

količin zraka, zmanjšanje količin uporabljene vode, bolšjo uporabnost ter nadzor krčenja.

V mešalnik dodamo vse suhe sestavine ter vodo. Jeklena vlakna je v mešalnik potrebno

dodajati s hitrostjo 45 kg na minuto, pri čemer se mora mešalnik vrteti pri polni hitrosti.

Vlakna je potrebno dodajati razpršeno s pomočjo lijaka, da se ne tvorijo šopi.

Lahko jih dodamo ročno ali s pomočjo transportnega traku na vrh agregatov, ki omogočijo

njihovo porazdelitev.

6.7 Mikroarmirani beton z naravnimi vlakni

Naravna vlakna se proizvajajo s pridobivanjem celuloze. Mehansko se pridobiva z mletjem

lesa, kemično pa s kuhanjem lesa v alkalijah, ki raztaplja material. Po kuhanju sledi

mehanska obdelava za ločevanje vlaken.

Slika 6-6 prikazuje strukturo lesa. Kos lesa lahko doseže okoli 69 MPa natezne trdnosti.

Posamezna vlakna, ki se uporabljajo kot armatura, pa do 690 MPa. Celuloza, primarna

kemična sestavina iz naravnih vlaken, lahko doseže natezno trdnost okoli 6400 MPa.

Slika 6-6 Kemijska struktura lesa

(vir: http://www.3-co.com/Pro/Principles/Special%20Concrete/Pictures/frc/nfrc001.gif)

http://www.3-co.com/Pro/Principles/Special%20Concrete/Pictures/frc/nfrc001.gif


Procesi izdelave mikroarmiranega betona z naravnimi vlakni

Deleži mešanic ne morejo biti posplošeni za vse naravne materiale, saj obstaja več vrst

naravnih vlaken z različnimi lastnostmi. Naštejmo nekaj smernic za posamezne

komponente.

Cement tipa I in tipa III, ki zmanjšuje strjevanje, ki ga povzroča glukoza, prisotna v

večini naravnih vlaknih.

Voda mora biti čista, z dodatki za preprečevanje razvoja bakterij na naravnih

vlaknih.

Dolžina vlaken se giblje od 25 do 500 mm. Tipične vrednosti premera za

nepredelana naravna vlakna so velikosti od 0,1 do 0,75 mm.

Za proizvodnjo mikroarmiranega betona in cementa z naravnimi vlakni se najpogosteje

uporablja proces odstranjevanja vode iz razredčene suspenzije. Iz razredčene suspenzije

nastane vlaknat cementni izdelek, ki zajema približno 20 % trdne snovi. Odvečna voda se

iz zmesi odstrani z uporabo vakuumske naprave s pomočjo pritiska. Produkt se nato posuši

na zraku ali avtoklavu, da pridobi svojo trdnost in druge mehanske lastnosti.

Ročne metode za proizvodnjo mikroarmiranega betona ali cementa z naravnimi vlakni so

podobne pridelavi mavčnih kompozitov. V tem procesu se vlakna ročno zvijejo v zmes

cementa in finega peska. Nato se z zobatim valjem stisnejo. Ta metoda je počasna in se ne

uporablja pogosto.

Načini, kako se vlakna dodajajo v beton, so odvisni od načina mešanja (mokro ali suho

mešanje). Pri mokrem mešanju se uporablja konvencionalna oprema (notranji ali zunanji

vibratorji).

Pri dodajanju vlaken v suho, stisnjeno mešanico je potrebno postaviti opaž. Mešanico dajo

v opaž, kjer ga stisnejo pod tlakom okoli 0,2 do 0,5 MPa. Tak pritisk se izvaja 24 ur. Pri

tem postopku je potrebno paziti, da se pritisk ne prekorači, saj bi lahko prišlo do

neželenega iztiskanja vode. Na sliki 6-7 je prikazan vzorec betona, ki je armiran z

naravnimi vlakni.


Slika 6-7 Segment betona, armiranega z naravnimi vlakni

(vir: http://bachkhoatesting.com.vn/product.php?pid=30)

Tehnične lastnosti mikroarmiranega betona z uporabo nepredelanih naravnih vlaken

Na lastnosti tako armiranega betona vpliva, kot pri drugih armiranih betonih, veliko

dejavnikov. Jasno je, da so najpomembnejši dejavniki vrsta, dolžina in volumski deli

vlaken. Rezultati testov so pokazali, da je najboljša učinkovitost vlaken v betonu, če je

njihov volumski delež okoli 3 %.

Udarna odpornost betona se poveča neodvisno od volumske frakcije vlaken. Druge

lastnosti se ne izboljšajo bistveno in ostanejo podobne kot pri običajnem betonu.

Vlakna, vgrajena v svež beton

Dodajanje nepredelanih vlaken v beton zmanjša možnost izvedljivosti, saj se poveča

njegova površina in vpojnost vode s strani vlaken. Mešanica, ki je preveč trda ali preveč

suha, lahko privede do neustrezno zgoščenega končnega izdelka, ki vsebuje praznine.

Mešanica, ki je preveč mokra, pa privede do zmanjšanja trdnosti končnega izdelka.

Drugi pomemben vidik je, ko se vlakna v izdelku povežejo v grude. Temu se izognemo s

postopnim dodajanjem vlaken na koncu mešalnega procesa, ko so ostale sestavine že

zmešane. Glede na količino vlaken in načine mešanja (šarže suhega ali mokrega mešanja)

lahko zmanjšamo težo betona do 1500 kg/m3 (teža normalnega betona je 2300 do 2500

kg/m3).

http://bachkhoatesting.com.vn/product.php?pid=30


Vlakna, vgrajena v strjen beton

Ena izmed pomembnih lastnosti strjenega kompozita je njegova trdnost. Slabost

nearmiranega betona je njegova krhkost. Z racionalno ocenitvijo lomne žilavosti vlaken,

lahko izboljšamo razteznost, toplotne lastnosti, nadzor razpok, trajnost betona.

V primerjavi z betoni, ki so ojačeni z drugimi vrstami vlaken, je trajnost betonov,

armiranih z naravnimi vlakni, slabša, saj alkalno okolje vode poslabša kakovost

naravnih vlaken.

Trajnost je mogoče bistveno izboljšati, če se 40 do 50 % cementa nadomesti z

mikrosiliko. Mikrosilika reagira z apnom, ki močno zmanjša alkalnost vode.

Večjo vzdržljivost betona je mogoče doseči s prevleko naravnih vlaken z

ustreznimi kemikalijami, kot so mravljinčna in stearinska kislina.

(ACI Committee 544, 2002`State -of -the -Art Report on Fiber Reinforced Concrete`,

Manual of Concrete Practice).


7 ZAKLJUČEK

Skozi pisanje diplomskega dela smo ugotovili veliko prednosti uporabe brizganega betona.

Ena izmed velikih prednosti brizganega betona je ta, da za umestitev tega potrebujemo le

enostranski opaž.

V večini primerov se brizgani beton uporablja namesto običajnega betona, kadar običajne

tehnike litja ni mogoče uporabiti, pri zahtevnejših oblik betoniranja (spremenljive debeline

nanosov), omejenega dostopa na delovnem območju ali zaradi prevelikih stroškov opaža.

S pravilnimi tehnikami nanašanja brizganega betona ostane ta trdni in trajni gradbeni

material, ki izkazuje odlične lastnosti vezanja na obstoječi beton, kamnine, jeklo in mnoge

druge materiale. Brizgani beton ima lahko visoko trdnost, nizko absorptivnost, dobro

odpornost proti vremenskim vplivom in kemičnim vplivom. Mnoge njegove fizikalne

lastnosti so primerljive ali boljše od konvencionalnega betona ali malte z enako sestavo.

Lastnosti se lahko izboljšajo z mikroarmiranjem, ki smo ga v delu tudi podrobno opisali.

Nepravilna uporaba brizganja lahko ustvari precej slabše stanje od predhodnega stanja.

Zato je pomembno, da so delavci strokovno usposobljeni in seznanjeni s tehnologijo

brizganega betona. Predvsem bi izpostavili tehnologijo robotskega nanašanja brizganega

betona, brez katere si dela v velikih predorih dandanes težko zamislimo.

Slovenija se lahko pohvali z največjim dvocevnim pasovnim cestnim predorom Trojane.

Ocenjen je kot eden izmed najzahtevnejših predorov za gradnjo v širšem območju z

uporabo tehnologije robotskega nanašanja. Prav tako je bila pri gradnji predora Dekani

uspešno uporabljena tehnologija gradnje z uporabo mikroarmiranega brizganega betona,

kar je omogočilo hitrejše napredovanje izkopa in obenem podpiranja. Tehnično dobro

usposobljen izvajalec, z izkušeno delovno ekipo, je dosegel skrajšanje predvidenega roka

dokončanja del za štiri mesece, kar je bil lep uspeh in zadovoljstvo vseh partnerjev.

Potrebno bi bilo izpopolnjevati to tehnologijo, z namenom povečanja hitrosti gradnje

podzemnih prostorov, ob zagotavljanju predpisanih varnostnih razmerah.


Skozi deskriptivni pristop pisanja diplomskega dela smo spoznali, da je področje

brizganega betona v Sloveniji premalo raziskano. Diplomsko delo zaključujemo s tem, da

bodo opisana poglavja koristna vsem, ki se bodo kdaj srečali s tehnologijo brizganega

betona.


8 VIRI, LITERATURA

[1]

Gradbeniški priročnik, 2012, 5. izdaja, Tehniška založba Slovenije, Ljubljana.

[2] Štrukelj, A., 2010, Študijsko gradivo: Tehnologija gradbene proizvodnje in

mehanizacija, Fakulteta za gradbeništvo, Maribor.

[3]

ACI Committee 544, 2002, `State -of -the -Art Report on Fiber Reinforced Concrete`,

Manual of Concrete Practice, Dostopno na Scribd. Dostopno na:

<http://www.scribd.com/doc/95190736/05-ACI-5441r-96> [02.08.2013]

[4]

Fiber Reinforced Concrete, Construction Competence and Consulting. Dostopno na:

<http://www.3-co.com/Pro/Principles/Special%20Concrete/sfrc.htm#Steel

FiberReinforcedConcrete (SFRC)> [22. 08. 2013]

[5]

How the Temple rose on the mountain, 1973, The Aberdeen Group. Dostopno na:

<http://www.concreteconstruction.net/images/How%20the%20Temple%20Rose%20on%2

0the%20Mountain_tcm45-345475.pdf> [22. 08. 2013]

[6]

Kosmatka S. H., Kerkhoff B., Panarese W. C., 2003, 14. Edition, Design and control

of concrete mixtures, Engineering Bulletin 001, USA. Dostopno na:

<http://learn.roguecc.edu/construction/rhenderson/documents/DesignAndControlConcrete.

pdf> [10. 08. 2013].

[7]

Lacher R., 2008, `Formwork in Swimming Pool Construction`, Shotcrete, Summer

2008, Pool and Spa Corner. Dostopno na:

http://www.scribd.com/doc/95190736/05-ACI-5441r-96

http://www.3-co.com/Pro/Principles/Special%20Concrete/sfrc.htm#Steel Fiber Reinforced Concrete (SFRC)

http://www.3-co.com/Pro/Principles/Special%20Concrete/sfrc.htm#Steel Fiber Reinforced Concrete (SFRC)



http://learn.roguecc.edu/construction/rhenderson/documents/DesignAndControlConcrete.pdf

http://learn.roguecc.edu/construction/rhenderson/documents/DesignAndControlConcrete.pdf


<http://www.google.si/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CDQQFjA

A&url=http%3A%2F%2Fwww.pooleng.com%2Ffv-

90.aspx&ei=uuMLUrKkHofcsga004D4Ag&usg=AFQjCNGhTd71xS0nieBTmxg3F-

r_3V_JFw> [12. 08. 2013]

[8]

Likar J., Čadež J., Huis M., 2006, `Nekatere posebnosti gradnje novih cestnih

predorov v Republiki Sloveniji`. Dostopno na: <http://www.drc.si/Portals/1/Referati/T6-

Likar.pdf> [17. 08. 2013]

[9] The History of Shotcrete, George D. Yoggy, Summer 2005. Dostopno na:

<http://shotcrete.co.za/pdf/The_History_of_Shotcrete_1.pdf> [22. 08. 2013]

[10] Pye John H et al., ACI Committee 506, 1995, `Guide to Shotcrete` ,

AmericanConcrete Institute, str. 506R-2. Dostopno na:

<https://www.google.si/#bav=on.2,or.r_qf.&fp=95bdc6374a9dfa33&q=guide+to+the+shot

crete>[21. 08. 2013]

[11]

Rispin M., P. Eng, Gause C., Kurth T., `Robotic Shotcrete Applications for Mining

and Tunneling`. Dostopno na:

<http://www.meyco.basf.com/SiteCollectionDocuments/Reports/Mining/Robotic_Shotcret

e_Applications_for_Mining_and_Tunnelling.pdf> [14. 08. 2013]

[12] Shah, S. P., 1981, `Fiber reinforced concretes`, The Aberdeen Group. Dostopno na:

<http://www.concreteconstruction.net/images/Fiber-Reinforced%20Concretes_tcm45-

340843.pdf> [08. 08. 2013]

[13]

The Mix-Elvator Model 634D, Dry- Mix Gunite Batch Plant. Gunite, Supply and

Equipement. Dostopno na:

<http://www.gunitesupply.com/gunitemix-elvator-634.html> [20. 08. 2013]

[14] Thin-shell structure, Wikipedia. Dostopno na:

<http://en.wikipedia.org/wiki/Thin-shell_structure> [18. 08. 2013]

http://www.google.si/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CDQQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.pooleng.com%2Ffv-90.aspx&ei=uuMLUrKkHofcsga004D4Ag&usg=AFQjCNGhTd71xS0nieBTmxg3F-r_3V_JFw






http://shotcrete.co.za/pdf/The_History_of_Shotcrete_1.pdf



http://www.meyco.basf.com/SiteCollectionDocuments/Reports/Mining/Robotic_Shotcrete_Applications_for_Mining_and_Tunnelling.pdf

http://www.meyco.basf.com/SiteCollectionDocuments/Reports/Mining/Robotic_Shotcrete_Applications_for_Mining_and_Tunnelling.pdf



http://www.gunitesupply.com/gunitemix-elvator-634.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Thin-shell_structure


[15] Tehnologija torkret obrizga, Geoinvest d. o. o. Dostopno na:

<http://www.geoinvest.si/default.aspx?ID=112> [16. 08. 2013]

[16]

US Army Corps of Engineers, 1993, Standard Practice for Shotcrete, Engineer

Manual, Engineering and Design, Washington. Dostopno na:

<http://publications.usace.army.mil/publications/eng-manuals/EM_1110-2-

2005_sec/EM_1110-2-2005.pdf> [12. 08. 2013].





9 PRILOGE

9.1 Seznam slik

Slika 2-1 Shema suhega brizganja betona ............................................................................. 4

Slika 2-2 Shema mokrega brizganja betona .......................................................................... 5

Slika 3-1 Shema enoprekatne pištole................................................................................... 14

Slika 3-2 Shema dvoprekatne pištole .................................................................................. 15

Slika 3-3 Prikaz delovanja dvoprekatne pištole .................................................................. 15

Slika 3-4 Shema pnevmatskega polnjenja ........................................................................... 17

Slika 3-5 Zračni kompresor Atlas Copco QAX24............................................................... 18

Slika 3-6 634D Mix-Elvator ................................................................................................ 19

Slika 3-7 Cev za material..................................................................................................... 20

Slika 3-8 Tipična izhodna šoba pri suhem mešanju ............................................................ 21

Slika 3-9 Tipična izhodna šoba pri mokrem mešanju ......................................................... 22

Slika 4-1 Predhodna namestitev armaturnih palic ............................................................... 25

Slika 4-2 Žice za uravnavanje ............................................................................................. 25

Slika 4-3 Leva stran prikazuje pravilno tehniko nanašanja brizganega betona, desna

napačno. ....................................................................................................................... 27

Slika 4-4 Pravilen nanos brizganega betona v predelih armature ...................................... 28

Slika 4-5 Kroženje izhodne šobe ......................................................................................... 29

Slika 4-6 Izravnava brizganega betona ................................................................................ 32

Slika 5-1 Armiranje in priprava za nanašanje brizganega betona ....................................... 33


Slika 5-2 Enostranski opaž kletne stene .............................................................................. 34

Slika 5-3 Prikaz končnega stanja, ko končamo nanos in zgladitev brizganega betona ...... 37

Slika 5-4 Tempelj Rose ....................................................................................................... 39

Slika 5-5 Shema konstrukcije .............................................................................................. 40

Slika 5-6 Postavitev armature ............................................................................................. 40

Slika 5-7 Model konstrukcije .............................................................................................. 41

Slika 5-8 Montažna armirana rebra ..................................................................................... 42

Slika 5-9 Opaž za lupinasto konstrukcijo ............................................................................ 42

Slika 5-10 Nanos brizganega betona ................................................................................... 43

Slika 5-11 Prikaz kabelskega sidra ...................................................................................... 44

Slika 5-12 Sidranje v hribino .............................................................................................. 45

Slika 5-13 Sanacija brežine ................................................................................................. 45

Slika 5-14 Pripravljalna dela pred sanacijo brežine ............................................................ 46

Slika 5-15 Na sliki je viden nanos prvega sloja brizganega betona in armirani vertikalni

podporniki ................................................................................................................... 46

Slika 5-16 Dodatno armiranje brežine ................................................................................ 47

Slika 5-17 Sidranje v brežino .............................................................................................. 47

Slika 5-18 Tlorisni potek predora Trojane in pogled na zahodna portala v končni in začetni

fazi izgradnje ............................................................................................................... 48

Slika 5-19 Podporni ukrepi pri gradnji predora Trojane na območju nizkega nadkritja ..... 49

Slika 5-20 Vgradnja talnega oboka iz brizganega cementnega betona in mikro pilotov v

peto kalote ................................................................................................................... 49

Slika 5-21 Gradnja bazena .................................................................................................. 50

Slika 5-22 Nanašanje brizganega betona z robotsko tehnologijo ....................................... 51

Slika 5-23 Stroj Meyco Pontenza ........................................................................................ 53

Slika 6-1 Umetno narejeni kamni, armirani s steklenimi vlakni ......................................... 57


Slika 6-2 AR-steklena vlakna .............................................................................................. 61

Slika 6-3 Sintetična vlakna .................................................................................................. 64

Slika 6-4 Jeklena vlakna ...................................................................................................... 66

Slika 6-5 Mokra mešanica betona, armiranega z jeklenimi vlakni...................................... 67

Slika 6-6 Kemijska struktura lesa ........................................................................................ 68

Slika 6-7 Segment betona, armiranega z naravnimi vlakni ................................................. 70

9.2 Seznam preglednic

Tabela 2.1 Primerjava mokrega in suhega postopka ............................................................. 5

Tabela 2.2 Glavne sestavine najbolj uporabljanih vrst cementov ......................................... 8

Tabela 2.3 Tlačna trdnost cementa ...................................................................................... 10

Tabela 2.4 Največja dovoljena vsebnost škodljivih snovi v vodi za izdelavo betona. ....... 11

Tabela 3.1 Kapaciteta kompresorja in prerez cevi. ............................................................. 18

Tabela 3.2: Mix-Elvator ...................................................................................................... 19

Tabela 4.1 Odstotek odbitega materiala .............................................................................. 30

9.3 Naslov študenta

Lojz Pečoler

Vuhred 29

2365 Vuhred


9.4 Kratek življenjepis

Rojen: 11. 8. 1988

Šolanje: 1995–2003 Osnovna šola Radlje ob Dravi

2003–2007 Srednja gradbena šola Maribor

2007–2013 Fakulteta za gradbeništvo Maribor