Betoniteräksen vaihtoehtoja: Kuitukomposiitit

Matti Lanu

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Tutkimuksen ja kehityksen ansiosta komposiittimateriaaleja ja -rakenteita käytetään päivittäin monella kehittyneellä teollisuuden alalla. Rakennusalalla on vanhastaan ollut joitakin komposiittiajatukseen pohjautuvia tuotteita, kuten teräsbetoniset liittosillat. Nykyään on selvää kiinnostusta uusiin kuitumaisiin materiaaleihin, joita ovat hiili-, aramid-, polypropyleeni-, PAN- ja myös perinteinen lasikuitu. Kuituja käytetään irtokuituna betonissa tai muovimatriisin kanssa jännetankoina. Koska osamateriaalit ovat heikkoja ja hauraita, perusongelmana on osoittaa yhdistelmät riittävän sitkeiksi ja lujiksi. Uusille komposiitti-ideoille voidaan esittää perusteltuja käyttökohteita. Ruostumattomat jänteet ja kuidut soveltuvat kohteeseen, jossa säärasitukset tai kemialliset tekijät asettavat korotettuja vaatimuksia. Työmäärien vähentäminen ja valmistuksen yksinkertaistaminen motivoivat myös uusien materiaalien käyttöön. Tutkimuksessa on keskitytty irtokuituihin ja jännetankoihin hauraassa matriisissa. Tavoitteena on ollut kokeilla alustavaan mitoitukseen ja kehittelyyn sopivia menetelmiä. Komposiittijänteet toimivat kuten jänneteräkset, mutta ovat hauraita ja pehmeitä. Haurauden takia sitkeys on järjestettävä "yliraudoituksella". Komposiittijänteiden tartunta betoniin on määritettävä kokeellisesti. Kuitubetonin lujuuden alustava arviointi perustuu klassiseen seossääntöön. Kuidun lujuus on selvitettävissä valmistajien esitteistä. Komposiitin lujuuden hyödynnettävyys riippuu rakenteeseen syntyvästä rasitus- ja venymätilasta. Kuitubetonia voidaan käyttää leikkausraudoituksen tilalla sekä sellaisissa levymäisissä osissa, joissa ei ole muuta raudoitusta. Kuidun ja matriisin tartunnan selvittäminen on suurin pulma yksinkertaisten, käytäntöön soveltuvien mitoitusmenetelmien kehittämisessä. Toinen vaikeus on materiaaliyhdistelmien lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksien kokeellinen määrittäminen riittävän yksinkertaisesti. Kokeellisessa osassa on testattu mitoitusmenetelmiä. Koetulokset täyttävät mitoitusmenetelmien vaatimukset. Mitoitusmenetelmien avulla ei kuitenkaan voida osoittaa uusien materiaalien käytölle mitään erityistä laskennallista hyötyä lujuudessa tai kustannuksissa.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages56
ISBN (Print)951-38-4306-8
Publication statusPublished - 1992
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

SeriesVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
Number1412
ISSN1235-0605

Keywords

  • concrete construction
  • concrete structures
  • composite structures
  • composite materials
  • fibers
  • reinforcement (structures)
  • development
  • production methods
  • durability
  • corrosion resistance
  • brittleness
  • tendons
  • design
  • dimensioning
  • stresses
  • strength
  • calculations
  • prototypes
  • classifications
  • reinforcement

Cite this

Lanu, M. (1992). Betoniteräksen vaihtoehtoja: Kuitukomposiitit. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1412