Ινοπλισμένο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα

Abstract

Το ινοπλισμένο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα έκανε τα πρώτα του βήματα την δεκαετία του ΄70. Η χρήση του από τότε όλο και διευρύνεται λόγω των πλεονεκτημάτων του έναντι του συμβατικού οπλισμού. Οι εφαρμογές του δεν περιορίζονται μόνο στα υπόγεια έργα αλλά σε κάθε είδους έργο στήριξης μιας επιφάνειας. Τα είδη που πλέον διατίθενται στην αγορά είναι πολλά με τις χαλύβδινες όμως να αποτελούν την πιο συνηθισμένη και αξιόπιστη επιλογή τις περισσότερες φορές. Το βασικότερο στοιχείο των ινών είναι ο λόγος μορφής τους, δηλαδή ο λόγος του μήκους προς τη διάμετρο. Ίνες με μεγάλο λόγο μορφής αναμιγνύονται και εκτοξεύονται δυσκολότερα, ωστόσο είναι πιο αποτελεσματικές. Τα μίγματα καθώς και ο μηχανικός εξοπλισμός που χρησιμοποιούνται στο ινοπλισμένο σκυρόδεμα είναι σε γενικές γραμμές τα ίδια με το συμβατικό εκτοξευόμενο σκυρόδεμα. Αυτό που πρέπει όμως να διασφαλίζεται είναι η επάρκεια του εξοπλισμού ως προς τη διάμετρο των σωληνώσεων ούτως ώστε οι ίνες να μην μπλοκάρουν μέσα σε αυτές. Έτσι το μήκος τους πρέπει να είναι ίσο ή μικρότερο με τα 2/3 της διαμέτρου των σωληνώσεων. Από τα μηχανικά χαρακτηριστικά του ινοπλισμένου σκυροδέματος αυτό που συχνότερα αναφέρεται είναι συμπεριφορά του σε κάμψη. Μέσω δοκιμών σε δοκούς και πλάκες μετράται το βέλος κάμψης και η απορροφούμενη ενέργεια, στοιχεία που εξαρτώνται κυρίως από την ποσότητα και το είδος των ινών. Βασική παράμετρος όλων των δοκιμών είναι η παρασκευή των δοκιμίων. Αυτά πρέπει να είναι σύμφωνα με τις προδιαγραφές αλλιώς τα αποτελέσματα που θα προκύπτουν δε θα είναι ούτε αντιπροσωπευτικά ούτε συγκρίσιμα. Ο σχεδιασμός με ινοπλισμένο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα με την εμπειρική μέθοδο, που βασίζεται στην ταξινόμηση σύμφωνα με το Q (Barton), μπορεί μεν να δίνει μια εύκολη και γρήγορη εκτίμηση για την υποστήριξη αλλά δεν σχολιάζει ούτε το είδος ούτε τη δοσολογία των ινών ενώ δεν είναι αποτελεσματική εκεί όπου αναμένονται μεγάλες παραμορφώσεις. Έτσι πιο εξελιγμένοι μέθοδοι σχεδιασμού έχουν αναπτυχθεί, οι οποίες προσομοιώνουν πολύ καλύτερα τις πραγματικές συνθήκες. Με τη χρήση του ινοπλισμένου εκτοξευόμενου σκυροδέματος αντιμετωπίζονται πλέον οι δύσκολες γεωλογικές συνθήκες (συνθλίβοντα εδάφη) καθώς και φαινόμενα εκτινάξεων βράχων.

The use of Fiber Reinforced Shotcrete, that took it’ s first steps during the 1970s, has began to be more and more popular in modern construction technology thanks to the variety of the advantages offered in comparison with the conventional reinforcement. Its applications are not only limited in underground works but it can also be used to support almost every structure on the surface. There is a wide range of fibers available on the market with the steel fibers being the most common and reliable choice. The most important parameter of fibers is the aspect ratio, that is measured by the fraction of the length to the diameter of the fiber. Fibers with high aspect ratio are more difficult to mix but tend to be much more efficient. The technology used for the conventional shotcrete is also convenient for the fiber reinforced shotcrete although extra care should be taken concerning the equipment, in order to avoid fiber blockages. This is achieved when fiber’ s length is not greater than 2/3 the times of the diameter of the pipe. One of the truly important mechanical characteristics of the fiber reinforced shotcrete is what we call “flexural strength”. Tests in plates and prismatic beams are conducted in order to measure the deflection and the absorbed energy, factors that strongly depend on the type and the fiber dosage. The production of the test items is of a significant importance when it comes to obtain some representative results, so the appropriate standards must be followed. Designing with fiber reinforced shotcrete using the empirical method, which is based on the rock mass classification with the Q system (Barton), can be quite convenient but doesn’t give us any information concerning the fiber type or the proper fiber dosage. As a result, a lot of sophisticated design methods based on the realistic simulation of the material performance, have been developed. Concluding with the benefits of the fiber reinforced shotcrete, it should be mentioned that this kind of support could be used in squeezing rock or in order to avoid rockbustrs in high depths.