Polymeerien ja kuitujen vaikutus kevytsorabetonin ja tavallisen betonin ominaisuuksiin

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli kirjallisuuden ja kokeiden avulla tutkia polymeerien ja kuitujen vaikutusta kevytsorabetonin ominaisuuksiin. Koska kirjallisuudessa esiintyy hyvin vähän tietoja polymeerien ja kuitujen käytöstä kevytsorabetonissa, kirjallisuustutkimuksessa käsitellään pääasiassa tavallista betonia. Kokeellisen tutkimuksen yhtenä tavoitteena oli tästä syystä myös tutkia kevytsorabetonin ja tavallisen betonin eroja polymeereja ja kuituja käytettäessä. Polymeereja voidaan käyttää betonissa joko sekoitettuna aineena tai huokostäyttöaineena. Polymeeria sekoitettuna aineena sisältävän betonin ominaisuudet eivät merkittävästi poikkea tavallisen betonin ominaisuuksista. Polymeeria huokostäyttöaineena sisältävän betonin ominaisuudet ovat sen sijaan huomattavasti tavallisen betonin ominaisuuksia paremmat, esimerkiksi puristuslujuus 1500 kp/cm halkaisulujuus 120 kp/cm erinomainen pakkasenkestävyys ja kemiallinen kestävyys. Kuitujen vaikutuksesta on kehitetty useita teorioita, mutta tyydyttävää teoriaa ei vielä ole pystytty luomaan. Kuitujen on todettu parantavan pääasiassa betonin iskunkestävyyttä ja vetolujuutta. Betonissa käytetyistä kuiduista on kirjallisuustutkimuksessa esitetty teräskuidut, lasikuidut sekä lyhyesti asbesti-, hiili- ja muovikuidut. Teräskuiduilla ja eräillä muovikuiduilla vahvistettua betonia on jo käytetty teollisuudessa, muiden kuitujen käyttö on vielä kokeiluasteella. Suoritetuissa kokeissa saatiin imeyttämällä ja polymeroimalla erilaisia kevytsorabetoneja parhaimmaksi lujuusarvoksi puristuslujuus n. 1200 kp/cm2 ja halkaisulujuus n. 90 kp/cm2 (kevytsorabetonin runkoaineena "raskas" kevytsora). Kevytsorabetonilla päästiin siis lähes yhtä suuriin lujuuksiin kuin tavallisella imeytetyllä betonilla kirjallisuuden mukaan on päästy ja suunnilleen yhtä suuriin lujuuksiin kuin kokeissa päästiin käyttämällä tavallista betonia (puristuslujuus n. 1300 kp/cm2 ja halkaisulujuus n. 90 kp/cm2 ). Lisäksi kokeissa tutkittiin imeytetyn ja polymeroidun kevytsorabetonin taivutusvetolujuutta, iskulujuutta, kutistumaa ja kimmomoduulia. Suurin poikkeama tavallisen betonin ja kevytsorabetonin välillä havaittiin kimmomoduulissa (tavallinen imeytetty ja polymeroitu betoni n. 4.9 x 10 potenssiin 5 kp/cm2, kevytsorabetoni n. 2.3 x 10 potenssiin 5 kp/cm2). Teräskuiduilla ei kokeissa todettu olevan vaikutusta kevytsorabetonin puristuslujuuteen. Halkaisulujuus ja taivutusvetolujuus sen sijaan kasvoivat 40... 100 % teräskuitujen ansiosta. Iskulujuuden mittaamista varten kehitetyllä laitteella saatiin teräskuituja sisältävän kevytsorabetonin iskulujuudeksi 100... 250 % vertailuarvoa suurempi arvo. Kirjallisuuden mukaan kuitubetonin iskulujuus saattaa olla 20-kertainen tavalliseen betoniin verrattuna. Ero koetulosten ja kirjallisuustietojen välillä johtuu olennaisesti erilaisesta mittausmenetelmästä. Teräskuituja sisältävän kevytsorabetonin ominaisuuksista tutkittiin lisäksi kutistumaa ja kimmomoduulia. Molempien todettiin olevan kuitubetonilla hieman pienempiä kuin tavallisella betonilla.