Polymeerikuitujen käyttäminen betonirakenteissa on lisääntymässä. Merkittävä syy on teräksen voimakas hinnannousu yhdistettynä teräskuitujen hankalaan saatavuuteen. Öljyn hinta on toki vaikuttanut myös polymeerikuitujen hintaan mutta siitä huolimatta niiden kilpailukyky on parantunut viime kuukausina. Polymeerikuitujen käytössä on kuitenkin muutama asia, jotka pitää huomioida ja niistä kerron tässä postauksessa.
DI Martti Matsinen, PiiMat Oy
Muovikuidut
Yleisesti puhutaan muovikuiduista, kun tarkoitetaan polymeerikuituja. Olen useissa artikkeleissa ja esitelmissä yrittänyt kertoa, että muovikuitu-nimikkeestä olisi syytä luopua. Syynä siihen on, että polymeerikuituja on kaksi päätyyppiä – mikro(polymeeri)kuidut ja makro(polymeeri)kuidut – ja näiden käyttökohteilla ja toimivuudella on merkittäviä eroja. BLY:n puheenjohtajana ollessani tuli eteeni muutaman kerran lausuntopyyntö, joissa ongelmana oli väärän kuitutyypin käyttäminen. Kun tarkoituksena oli käyttää rakenteellista makrokuitua ja betonitehtaalta tilattiin muovikuitubetonia, niin saatettiinkin saada betonia, jossa oli käytetty mikrokuituja.
Sovitaan siis nyt, että jatkossa käytetään vain termejä mikrokuidut ja makrokuidut!
Mikropolymeerikuidut
Mikropolymeerikuidut ovat lyhyitä, ohuita polymeerikuituja. Standardin SFS-EN 14889-2 mukaan mikrokuitujan halkaisija on maksimissaan 0,3 mm. Mikrokuitujen pääkäyttötarkoituksia ovat lattiabetonimassan ominaisuuksien parantaminen sekä ruiskubetonimassan paloturvallisuuden parantaminen.
Lattiabetoneissa mikrokuiduilla parannetaan betonimassan koossapysyvyyttä sekä vähennetään veden erottumista. Lisäksi mikrokuitujen käyttäminen vähentää plastisen painuman ja plastisen kutistumahalkeilun riskiä. Näiden ominaisuuksien ansiosta myös jotkut kovettuneen betonin ominaisuudet paranevat. Tällaisia ominaisuuksia ovat mm. tiiveys, iskunkestävyys ja kulutuskestävyys. Paraneminen on pientä muttei kuitenkaan vähäarvoista. Betonilattian kantokykyyn niillä ei kuitenkaan ole vaikutusta, mikä tulee pitää mielessä polymeerikuitubetonia suunniteltaessa ja tilattaessa.
Makropolymeerikuidut
Makropolymeerikuidut ovat ns. rakenteellisia polymeerikuituja, joilla voidaan korvata betonirakenteen verkko-, tanko- tai teräskuituraudoitusta. Standardin SFS-EN 14889-2 mukaan makrokuitujen halkaisija on vähintään 0,3 mm. On huomattava, että myös makrokuitua käytettäessä lattia tulee mitoittaa normaalisti joko kantamaan kuormituksia tai halkeilun hallintaan.
Makrokuiduilla on useita etuja teräspohjaisiin raudoituksiin verrattuna. Tanko- ja verkkoraudoitukseen verrattuna korroosioriski poistuu, koska makrokuidut eivät ruostu. Näin betonilaattaa voidaan ohentaa (ei tarvita suojabetonikerrosta) ja varsinkin ulkorakenteissa korroosioriskin poistumisella saavutetaan merkittäviä etuja. Teräskuituihin verrattuna säästöä tulee työtekniikassa ja työturvallisuudessa (ja myös kustannuksissa). Makrokuitujen keveyden ansiosta annostelumäärät ovat merkittävästi pienemmät, jolloin kuitujen “roudaaminen” ja annostelu on työmäärää säästävää ja lisäksi riski kuitujen aiheuttamiin ihovaurioihin jää pois verrattuna teräviin teräskuituihin.
Erinomainen käyttökohde makrokuitubetonille on pysäköintihallien maanvaraiset lattiat, jotka toteutetaan sahasaumaratkaisuna tai kohtuullisen mittaisin liikuntasaumavälein ilman sahasaumoja. Kuormitus tule näissä kohteissa harvoin määrääväksi ja keskeisen raudoitusverkon ongelmat tiedetään – ne ovat harvoin oikeasti keskeisiä!
Makrokuituja on viime aikoina käytetty myös ruiskubetonissa. Ruiskubetonikohteissa kuitumäärän määrittely perustuu EFNARC-kokeisiin eli varsinaista mitoitusta ei tehdä.
Elementtirakentaminen on uudempi käyttökohde makrokuiduille. Elementtirakenteissa mitoitus toteutetaan yleensä niin, että rakennesuunnittelija määrittelee elementin kohdistuvat rasitukset (FEM-ohjelmistolla), jonka jälkeen kuitutoimittaja määrittelee rasitusten vaatiman kuitumäärän. Näin on Suomessakin toteutettu pari hienoa julkisivua käyttäen ulkokuoressa makrokuitua – toinen niistä jopa vuoden betonirakenteeksi valittu.
Makropolymeerikuitujen käyttämisessä on siis paljon etuja – mutta on myös kohteita, joihin en niitä suosittele, siitä jäljempänä.
Älä käytä makropolymeerikuituja, jos…
- Halkeilurajavaatimus on tiukka. Makrokuitubetonin murtotapana on kuidun venyminen ja katkeaminen toisin kuin teräskuitubetonin, jonka murtotapana on teräskuidun “liukuminen” ulos betonista. Kuidun venymisestä johtuen makrokuitubetonia ei suositella rakenteisiin, joissa halkeilurajavaatimus on Betonilattiaohjeen 2018 (by45/BLY7) luokka I. Tämä raja määriteltiin vuoden 2012 Polymeerikuitubetoniohjeessa (BLY13) ja on mielestäni edelleen pätevä. Olen saanut antaa lausunnon kohteesta, jossa vesitiiviiseen valuma-altaan pohjaan oli määritelty makrokuitubetoni ja ongelmia tuli!
- Lattia suunnitellaan kutistumissaumattomana. Kutistumissaumattomat betonilattiat suunnitellaan niin, että liikuntasaumaväli ja pitkä ja saumojen välisellä alueella on vain ohutta hiushalkeilua, jotka pidetään kurissa raudoituksella (joko tanko- tai teräskuitu). Edellisen kohdan mukaan tiukan halkeilurajavaatimuksen kohteissa ei suositella käytettäväksi makrokuitua, joten ne eivät sovellu myöskää kutistumissaumattomiin kohteisiin (BLY13).
- Erittäin kuumat kohteet. Polymeerikuitujen sulamispiste on yleensä suuruusluokkaa 165oC, mistä on hyötyä ruiskubetonin paloturvallisuussuunnittelussa. Joidenkin arvioiden mukaan siitä voisi olla haittaa betonilattioissa mutta erittäin harvoin tila on niin kuuma, että betonin lämpötila nousee korkeammaksi kuin kuidun sulamispiste. Itsellä tällaisia kohteita ei ole vielä kertaakaan tullut eteen.
- Kantavat rakenteet. Kantaviin rakenteisiin ei makrokuituraudoitusta suunnitella, sillä niiden virumiskäyttäytymistä ei vielä ole riittävästi selvitetty.
PiiMatin kuitubetonituotteet
Vaikka tässä artikkelissa korostan polymeerikuitujen etuja, kuuluu tuotevalikoimaamme myös teräskuituja, jopa todella tehokkaita kuituja esim. paalulaattoihin ja korkeiden rasitusten maanvaraisiin laattoihin. Lue lisää PiiMat kuiduista kotisivumme Kuitubetoni-osiosta.
