Fiberarmert betong

Abstract

Denne oppgaven er en litteraturstudie om fiberarmert betong. Dette innebærer historie, typer, bruksområder, egenskaper, prøvingsmetoder og regelverk. Det blir også diskutert hvilke bruksområder som kan være aktuell i fremtiden.

Forskning på fiberarmering, og hvilke egenskaper den gir betongen, viser at denne type armering er veldig aktuell i byggenæringen i dag. I denne oppgaven presenteres de positive egenskapene fiberen gir til betongen i forskjellige konstruksjoner, og videre sammenlignet med den tradisjonelle slakkarmeringen. Problemstillingen setter spørsmål om hvorvidt fiberarmering kan måle seg opp mot slakkarmering med tanke på tid, kostnad, HMS, miljø og kvalitet.

Det viser seg at fiberarmering presterer veldig godt sammenlignet med tradisjonell armering. Tiden som går med til armering vil kunne reduseres betraktelig. Siden montering av armeringsjern er veldig tidkrevende, og fiberarmering tilsettes betongen under blandingsprosessen, avhenger dette kun av hvor mye vanlig slakkarmering som kan erstattes med fiber. Det viser seg også at HMS på byggeplassen kan forbedres og bli lettere å opprettholde, med fiber som armering. Selv om innkjøpskostnadene til fiberarmering per dags dato er høyere enn slakkarmering, er det potensiale for kostnadsbesparelse. Dette skyldes tidsbesparelsene og reduksjonen av arbeidsmengde som kan komme med bruken av fiber.

Egenskapene fiberarmering tilfører betongen har mange positive effekter på kvaliteten. Bruk av fiberarmering har blant annet gjennom lengre tid vist at den er effektiv på å minske rissvidder i betongoverflaten, og å hjelpe betongen å bli mer duktil. Reduksjonen av rissviddene gjør betongen mer motstandsdyktig mot vannlekkasjer og inntrengning av andre stoffer. Dette gjør betongen mindre utsatt for korrosjon. Fiberens evne til å ta opp strekkspenninger i konstruksjonen (reststrekkfastheten), samt gode egenskaper til å ta opp skjærkrefter, er grunnen til at fiberarmering nå blir mer og mer vanlig.

Når det kommer til forurensing av miljøet, vil selve produksjonen av fiberarmering føre til høyere utslipp enn slakkarmeringen. Grunnen til det er den store mengden fiber som trengs for å oppnå tilstrekkelig bæreevne. Når det gjelder andre faktorer som påvirker miljøet, som for eksempel levetiden på konstruksjonen, er det enda lite dokumentasjon. Muligens kan fiberarmeringens forbedring av betongkvaliteten føre til at konstruksjoner har lengre levetid, og derfor utgjøre en miljøfordel.

I Norge er begrenset tilgang på regelverk og dimensjoneringsveiledning grunnen til at fiberarmering er lite brukt. Med den nye publikasjonen fra Norsk betongforening, NB38 fiberarmert betong i bærende konstruksjoner, kan dette endre seg. Publikasjonen tar for seg dimensjoneringsprinsipper og egenskaper til fiberarmering i bærende konstruksjoner. I tillegg skal den nye versjonen av Eurokode 2, som er antatt å komme i 2023, inneholde regler og retningslinjer for bruken av fiberarmering i betong. Dette er en positiv utvikling for fiberarmeringens fremtid.

This thesis is a literature study on fiber reinforced concrete. The study includes history, fiber types, usages, material properties, test methods and regulations. The thesis also discusses which applications that may be relevant in the future.

Research on the usage of fiber reinforcement and what properties it gives the concrete, has shown that fiber as a type of reinforcement is highly applicable in today’s construction industry. This thesis presents the different qualities of both traditional reinforcement and fiber reinforcement, and how they affect concrete builds and structures. The principal aim of this study is to determine if one can benefit from using the fiber reinforcement, in comparison to traditional reinforcement. The factors we have taken encounter in this comparison is construction time, cost, HSE, environment impact and quality.

It turns out that fiber reinforcement performs well compared to traditional reinforcement. The assembly of the traditional reinforcement is time consuming compared to fiber reinforcement. Because of its lesser size, fiber reinforcement can be mixed in during the concrete mixing and therefore reducing time spent in this process. Although, one will still be dependent on how much traditional reinforcement can be replaced by fibers to see timesaving effect. It also turns out that HSE on the construction site can be improved and easier to maintain with fiber as reinforcement. Although the purchase cost of fiber reinforcement is higher than that of traditional reinforcement, the overall benefits of using fibers can potentially result in cost savings. The saving inn construction time and the reduction in workload can make fiber reinforcement a cheaper alternative.

The qualities that fiber reinforcement add to the concrete has many positive effects on the quality of the constructions. The use of fiber reinforcement has, among other things, for a long time shown that it is effective in reducing crack widths in the concrete surface, and in helping the concrete become more ductile. The reduction of crack widths helps make the concrete more resistant against water and other potentially harmful substances getting into the traditional reinforcement causing corrosion. The fibers ability to absorb tensile stresses in the concrete structure (residual tensile strength), as well as the ability to absorb shear forces, is why fiber reinforcement is becoming more and more common.

When it comes environment emissions, the actual production of fiber reinforcement will lead to higher emissions than the traditional reinforcement. The reason behind this is the large amounts of fiber needed to achieve sufficient load capacity. Regarding other factors affecting the environment, such as the life of the construction, there is still little documentation. Possibly, the use of fiber reinforcement can lead to longer lifespan of constructions and therefore constitute as an environmental advantage.

In Norway, limited access to regulations and design guidance is why fiber reinforcement usage is limited. With the new publication from the Norwegian Concrete Association, NB38: fiber reinforced concrete in load-bearing structures, this might eventually change. The publication deals with the design principles and properties of the fiber reinforcement. In addition, the new version of Eurocode 2 will contain rules and guidelines for the use of fiber reinforcement in concrete. This is a positive development for the future of fiber reinforcement.