Spis treści:

1.      Wstęp

2.      Przyczyny powstawania spękań w betonie

3.      Charakterystyka ogólna kompozytów cementowych z dodatkiem włókien

3.1  Wprowadzenie

3.2  Urabialność zapraw z dodatkiem włókien

3.3  Właściwości i zastosowanie włókien

3.3.1        Włókna stalowe

3.3.2        Włókna szklane

3.3.3        Włókna celulozowe

3.3.4        Włókna polialkoholowinylowe i poliakrylonitrylowe

3.3.5        Włókna węglowe

3.3.6        Azbest

3.3.7        Włókna polietylenowe

4.      Charakterystyka włókien polipropylenowych

4.1  Czym jest polipropylen ?

4.2  Ogólne wiadomości o włóknach polipropylenowych

4.3  Przykłady włókien polipropylenowych stosowanych w budownictwie

4.3.1        włókna BAUCON

4.3.2        włókna FIBERMESH

4.3.3        włókna TECHNOFIBER

4.3.4        włókna FIBERMIX

5.      Program pracy

6.      Program badań

6.1  Charakterystyka użytych materiałów

6.1.1        Cement

6.1.1.1  Wyznaczanie czasu początku i końca wiązania

6.1.1.2  Wyznaczenie konsystencji normowej

6.1.1.3  Oznaczenie wytrzymałości na zginanie

6.1.1.4  Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie

6.1.2        Woda

6.1.3        Kruszywo

6.2  Składy zapraw z różną zawartością włókien polipropylenowych

6.3  Wykonanie badań

7.      Wyniki badań

WSTĘP[ konferencja]

Przedmiotem opracowania jest wpływ dodatku w postaci włókien polipropylenowych na cechy kompozytów włóknisto-cementowych. Modyfikacja właściwości betonów przez dodawanie do mieszanki betonowej niewielkiej ilości włókien ma przeszło 20-letnią tradycję. Cechą, która wyróżnia kompozyty włókniste od innych materiałów, jak również w dużej mierze kształtuje ich właściwości jest dodatek włókien. Składnik ten bezpośrednio wpływa na wytrzymałość na rozciąganie materiału, ale jednocześnie wskutek zmian w strukturze wewnętrznej spowodowanych obecnością włókien inne parametry również mogą ulec zmianie. Wszechstronne badania kompozytów cementowych zbrojonych rozproszonymi włóknami ukazują możliwości modyfikacji różnorodnych cech zapraw i betonów. Literatura krajowa i światowa dotycząca tego tematu jest bardzo obszerna. Preferuje się stosowanie włókien stalowych przede wszystkim dla uzyskania wysokich wytrzymałości betonu oraz włókien węglowych zwiększających odporność na pękanie, zmniejszających skurcz. Badania jakie dotychczas przeprowadzono pozwalają na optymalny dobór składników mieszanki betonowej, wybór ilości i rodzaju włókien w celu uzyskania zamierzonych właściwości zaprawy lub betonu. Badania kompozytów przeprowadzane są zazwyczaj na małogabarytowych elementach i w głównej mierze dotyczą zapraw i zaczynów, rzadziej betonów. Do rzadkości należą badania właściwości kompozytów w elementach konstrukcyjnych. W kraju najczęściej stosowane są włókna polipropylenowe, których niewątpliwie największą zaletą jest redukcja spękań w stwardniałych betonach i zaprawach, które powstają na skutek przekroczenia przez naprężenia skurczowe chwilowej wytrzymałości twardniejącego betonu. W niniejszej pracy będziemy chcieli porównać właściwości poszczególnych zapraw z różną ilością różnych rodzajów włókien polipropylenowych, a także zaprawy niemodyfikowane dodatkiem włókien.

PRZYCZYNY POWSTAWANIA SPĘKAŃ W BETONIE

W każdym nawet najlepiej zaprojektowanym i wykonanym betonie są ziarna różniące się kształtem i wielkością (kruszywo, nieprzereagowane rdzenie ziaren cementowych, krystaliczne i semikrystaliczne formy produktów reakcji cementu z wodą). Obserwuje się wyraźne granice międzyziarnowe i międzyfazowe mające złożoną budowę i różną dla poszczególnych rodzajów kruszywa wytrzymałość, pory różniące się kształtem i wielkością (powietrzne, żelowe, kapilarne) oraz mikrospękania. Wszelkie te formy nieciągłości materii w pewnych warunkach obciążeń występujących podczas użytkowania wyrobów betonowych mogą doprowadzić do zniszczenia materiału. Szczególnie niebezpieczne są mikrospękania wewnętrzne i powierzchniowe znajdujące się przeważnie na powierzchni betonu lub na granicy kruszywo – stwardniały zaczyn cementowy. Przyczyny ich powstawania to:

-        Wydzielanie się mleczka cementowego tzw. bleeding na powierzchni dojrzewającego betonu

-        Nierównomierne odprowadzanie ciepła i wilgoci

-        Wadliwa pielęgnacja lub jej brak

-        Segregacja

-        Skurcz plastyczny

-        Skurcz wysychania

-        Skurcz karbonatyzacji

Podstawową przyczyną powstawania spękań w świeżym betonie (kilka godzin po wylaniu) jest skurcz plastyczny. Jest to spowodowane tym, że produkty reakcji cementu z wodą mają mniejszą objętość od substratów. Wielkość skurczu określa się zazwyczaj na 1% objętościowy użytego cementu. Inną przyczyną powstawania niejednorodności, zwłaszcza w betonach o konsystencji półciekłej i ciekłej, jest osiadanie ciężkich składników mineralnych, przede wszystkim dotyczy to kruszywa, w dolnej warstwie wylewanej płyty jednoczesne wydzielanie się na powierzchni mleczka cementowego. Oba te zjawiska są przyczyną powstawania naprężeń wewnętrznych powodujących przemieszczenie się tężejącej materii i powstawania rys oraz spękań. Aby zaradzić kruszeniu się i pękaniu betonowych płyt najprościej ograniczyć ich powierzchnię stosując podział na mniejsze obszary, czyli wykonując dylatacje. Pozwala to na przemieszczanie się materii w pewnym obszarze, nie powodując przy tym powstawania spękań. Inną metodą jest stosowanie odpowiednio dobranych (pod względem grubości i gęstości rozmieszczenia stalowych prętów) stalowych siatek przeciwskurczowych, które pozwalają na wykonywanie elementów o znacznie większej powierzchni, aczkolwiek również podzielonych szczelinami dylatacyjnymi. W tego rodzaju konstrukcjach część naprężeń skurczowych przenoszonych jest przez zbrojenie stalowe. W betonie spękania są znacznie mniejsze (często niewidoczne gołym okiem), ale jest ich więcej. Stosowanie siatek przeciwskurczowych jest w praktyce dość uciążliwe. Muszą być umieszczone na odpowiedniej wysokości formowanej płyty, aby można było wykonać otulinę zabezpieczającą stal przed korozją. Ponadto siatki muszą być przycinane do odpowiednich wymiarów. Dużo lepszym rozwiązaniem jest koncepcja nawierzchni ciągłej zbrojonej, opracowana w 1936 w USA na potrzeby budowy autostrad, stosowana tam oraz w Europie do chwili obecnej. Technologia ta umożliwia formowanie ciągłego pasma płyty betonowej szerokości 6 m, dzielonego jedynie tzw. fałszywą dylatacją. Dylatacje pełne poprzeczne stosuje się jedynie jako szczeliny robocze, np. w wypadku przerw w dostawie betonu lub zakończenia dnia pracy. W technologii tej wymagane jest jednak zużycie bardzo dużej ilości stali zbrojeniowej w przeliczeniu na 1m2 płyty.                                            

Charakterystyka ogólna kompozytów cementowych z dodatkiem włókien

Pod pojęciem kompozytów cementowych zbrojonych włóknami kryje się szeroka grupa kompozytów betonowych i betonopodobnych, w których rozmieszczono zbrojenie rozproszone w postaci włókien. W zależności od rodzaju matrycy cementowej wyróżniamy kompozyt włóknisto-cementowe, gdy matrycę stanowi zaprawa cementowa oraz kompozyty fibrobetonowe, gdy matrycę stanowi beton.  Modyfikacja właściwości betonów przez dodawanie do mieszanki betonowej niewielkiej ilości włókien ma przeszło 20-letnią tradycję. Dodatek krótkich, przestrzennie zorientowanych włókien do betonów, zapraw i zaczynów cementowych     poprawia ich właściwości użytkowe a niekiedy również właściwości mechaniczne. Podstawową cechą jaką muszą odznaczać się wszystkie włókna jest odporność na alkalia ze względu na silnie alkaliczny charakter zapraw, betonów i zaczynów w początkowym okresie ich dojrzewania. Ponadto aby mogły spełniać rolę elementu zbrojącego muszą się wykazywać dobrymi właściwościami mechanicznymi. Dodatkową zaletą włókien jest ich smukłość, czyli stosunek długości do średnicy włókna. Im większa smukłość włókna tym efektywniej może ono spełnić rolę czynnika zbrojącego. Termin „beton wzmocniony włóknem” FRC (Fiber-Reinforced Concrete) został zdefiniowany przez ACI 116 R, Cement and Concrete Terminology, jako beton zawierający zdyspergowane, losowo zmieszczone włókna. Zgodnie z terminologią przyjętą przez ACI, a ściślej przez jego odrębną komisję: Committee 544, Fiber Reinforced Concrete, istnieją cztery kategorie FRC w zależności od użytych do zbrojenia włókien:

-        SFRC – z włóknami stalowymi

-        GFEC – z włóknami szklanymi

-        SNFRC – z włóknami syntetycznymi, w tym węglowymi

-        NFRC – z włóknami naturalnymi

Charakter i właściwości kompozytów na bazie cementu, wzmacnianych włóknami, zmieniają się w zależności od: receptury spoiwa, typu materiału włókna, geometrii włókien, orientacji włókien oraz ich stężenia w kompozycie. W wyniku dążenia do otrzymywania doskonalszych materiałów budowlanych powstały fibrobetony , w których zastosowany został hybrydowy układ zbrojenia, gdzie połączono różne rodzaje włókien zbrojących, różniących się właściwościami mechanicznymi i rozmiarami. Przykładem są: połączenie włókien węglowych i stalowych, szklanych i polipropylenowych. Istnieje wiele zastosowań włókien w fibrobetonach, w których jest wymagane, aby włókna działały jako podstawowy składnik przenoszący obciążenia i zapewniały integralność strukturalną. Jednak istnieje wiele aplikacji, w których włókna są wprowadzane głównie w celu zwiększenia integralności materiału matrycy, a tym samym zwiększenia integralności całej struktury układu. W aplikacjach z małą zawartością włókien (poniżej 0,5% objętości) wpływ włókien polega w większym stopniu na absorpcji energii i kontroli pękania niż na zdolności do przenoszenia zwiększonych obciążeń. Chociaż objętość włókien jest w tym przypadku stosunkowo mała, to jednak dzięki ich dobremu rozproszeniu w matrycy cementowej, mają one określony wpływ na propagację rys.

Projektowanie kompozytów cementowych wzmacnianych włóknami polega na określeniu składu matrycy cementowej (betonu lub zaprawy), ilości, rodzaju i sposobu rozmieszczenia włókien oraz jakości warstwy przejściowej warunkującej przekazywanie oddziaływań odkształceń z matrycy na włókna. Kształtowanie się warstwy przejściowej włókno – matryca cementowa zależy w dużym stopniu od rozmiaru włókien oraz rodzaju matrycy cementowej. Stwierdzono, że w przypadku włókien, których średnice są porównywalne lub mniejsze od wymiarów ziaren cementu, nie występuje zjawisko lokalnie zwiększonego współczynnika w/c przy włóknach, a tym samym nie jest zaburzona ciągłość struktury ośrodka przez tworzenie się dużych kryształów hydratów. Budowę warstwy przejściowej oraz przyczepność włókien do matrycy cementowej można poprawić przez dodanie mikrowypełniaczy o dużym rozdrobnieniu, takich jak mikrokrzemionka, rozdrobniony węglan wapnia, piasek kwarcowy, żużel wielkopiecowy czy popioły lotne. Ponieważ urabialność mieszanki pogarsza się wraz ze wzrostem ilości włókien, jest niezbędne stosowanie domieszek zwiększających płynność oraz ułatwiających rozproszenie włókien w mieszance.

URABIALNOŚĆ ZAPRAW Z DODATKIEM WŁÓKIEN:[konferencja]

Jednym z głównych problemów jakie pojawiają się przy użyciu włókien w zaprawach jest pogorszenie ich urabialności. Wiadomo, że wraz ze wzrostem granicy płynięcia maleje urabialność (odkształcalność) zaprawy, natomiast zmiana lepkości plastycznej określa prędkość rozpływu zaprawy. Im lepkość mniejsza tym prędkość rozpływu większa. Na Politechnice Śląskiej w Gliwicach przeprowadzono badania wpływu rodzaju włókien i ich udziału objętościowego na właściwości reologiczne zapraw. Do pomiarów zastosowano test reometryczny.  W badaniach uwzględniono włókna polipropylenowe, szklane, węglowe oraz stalowe. Z rezultatów badań wynika jednoznacznie, że właściwości poszczególnych zapraw różnią się istotnie, zależnie od rodzaju zastosowanych włókien jak też ich objętościowego udziału w zaprawie. Dla zapraw bez włókien zaobserwowano niewielki  wzrost wartości g (parametr określający urabialność, im parametr g większy tym urabialność gorsza) wraz ze spadkiem zawartości wody w mieszance.  Najwyższe wartości granicy płynięcia g, czyli najgorszą urabialność uzyskano dla zapraw z dodatkiem włókien polipropylenowych elementarnych, szklanych oraz węglowych. Wartość granicy płynięcia dla tych rodzajów włókien wzrasta ze wzrostem udziału objętościowego włókien w zaprawie, szczególnie od wartości 0,3%. Najniższe wartości granicy płynięcia czyli najlepszą urabialność uzyskano dla zapraw z dodatkiem włókien polipropylenowych fibrylowanych oraz włókien stalowych. Wyniki badań dla lepkości plastycznej h włókno-zapraw nie są tak jednoznaczne jak w przypadku granicy płynięcia. Dla zapraw bez włókien obserwujemy niewielki wzrost lepkości h wraz ze spadkiem zawartości wody w mieszance. Podobną tendencję obserwujemy dla zapraw z dodatkiem 0,1% wszystkich rodzajów włókien. Dodanie 0,3% włókien powoduje najwyższy wzrost lepkości plastycznej dla zaprawy z dodatkiem włókien polipropylenowych elementarnych długości 12 mm. Niska wartość lepkości plastycznej występuje w zaprawach z włóknami węglowymi dla 0,5% ich udziału objętościowego. Na podstawie analizy wyników badań można zatem stwierdzić, że granica płynięcia badanych zapraw z dodatkiem włókien zależy przede wszystkim od rodzaju włókien i ich udziału objętościowego w zaprawie. W przypadku lepkości plastycznej badanych zapraw zasadniczy wpływ na jej zmianę ma  wskaźnik w/c oraz długość włókien. 

Właściwości i zastosowanie włókien

Podstawowym celem tworzenia fibrobetonów jest zwiększenie odporności materiałów na pękanie. W celu zatrzymania propagacji rys wprowadza się uzbrojenia w postaci krótkich włókien, siatek oraz mat. Fibrobeton po zarysowaniu matrycy może przenieść jeszcze znaczne obciążenia rozciągające. Rysy nie propagują się swobodnie, są zatrzymywane przez włókna. Długie mikrowłókna, rozproszone w kompozycie istotnie zwiększają wytrzymałość na rozciąganie. Stosując włókna można w znacznej mierze kształtować zachowanie materiału i uzyskiwać rozmaite wykresy obciążenie – ugięcie, stosownie do potrzeby. Kompozyty o matrycach betonopodobnych są zbrojone przeważnie włóknami krótkimi: stalowymi, szklanymi, polipropylenowymi, a także pochodzenia organicznego. Matryca betonowa, zaprawa lub zaczyn cementowy może być zbrojony włóknami ciągłymi. Najbardziej rozpowszechniony jest siatkobeton, zawierający uzbrojenie siatkami   z miękkiego drutu stalowego. Najczęściej w praktyce stosowane są siatki tkane, plecione, zgrzewane i skręcane.

Włókna stalowe w porównaniu do innych rodzajów włókien charakteryzują się dosyć niewielką smukłością. Posiadają jednak szereg innych zalet dzięki którym są bardzo przydatne jako modyfikujący dodatek do betonów. Często nie tylko eliminują spękania plastyczne, lecz również w wypadku ich stosowania wyroby wykazują dużą tzw. wytrzymałość resztkową, tzn. zdolność do przenoszenia obciążeń, gdy zniszczeniu uległa już betonowa matryca, a obciążenie przenoszone jest jedynie przez włókna. Jako minus stosowania włókien stalowych można zaliczyć powstawanie rdzawych wykwitów na powierzchni betonów na skutek korozji włókien stalowych zlokalizowanych w warstwie powierzchniowej. Obserwuje się również znaczne trudności uzyskiwania jednorodnej betonowej mieszanki, zwiększające się proporcjonalnie do ilości dodawanych włókien. Dodatek stalowych włókien często stosuje się przy wzmacnianiu fundamentów, przy stanowiskach pod ciężkie maszyny i płyty poddawane dużym obciążeniom. Stosuje się głównie włókna wykonane ze stali o dużej wytrzymałości od 1100 do 1200 MPa na rozciąganie. Są one zaopatrzone w specjalnie profilowane końcówki w formie haka, podwójnego gwoździa, karbowane na powierzchni itp. Zmiany kształtu powodują dodatkowe zakotwienie stalowych włókien w stwardniałej masie betonowej. Podwyższają więc ich przyczepność do matrycy. Przyczepność do betonu włókien nieprofilowanych, gładkich, wynosi od 1 do 2 MPa, znacznie mniej niż włókna profilowane. Ma to bardzo istotne znaczenie przy badaniu zachowania się betonowych konstrukcji, gdy następuje zarysowanie (pęknięcie) betonowej matrycy i siły przenoszone są jedynie przez włókna zbrojące. Aby włókna mogły stać się zamiennikiem stali zbrojeniowej musiały by znaleźć się w betonie w znacznej ilości, powyżej 2% objętościowych. Dawka ta wynosi ponad 150 kg na 1m3 betonu Ze względów zarówno ekonomicznych jak i technicznych jest to niewykonalne Zbyt duża ilość włókien dodana do mieszanki betonowej powoduje jej całkowitą nieurabialność, natomiast koszty takiego dodatku przekroczyłyby koszty samej mieszanki. Z tego powodu stosuje się mniejsze ilości tego dodatku które poprawiają właściwości użytkowe betonu, a także przenoszą obciążenia po pęknięciu betonowej matrycy.[inż. I bud. kwiecień 2000]. Przykładem włókien stalowych są włókna BAUMIX. Beton zbrojony tym produktem (BZWS) jest materiałem o bardzo wysokich właściwościach wytrzymałościowych, niekruchym oraz odpornym na udary. Cechy te są niezmiernie istotne przy posadzkach betonowych, natomiast posadzki zbrojone siatkami stalowymi nie posiadają tych cech. Włókna BAUMIX stosuje się do zbrojenia posadzek przemysłowych, silnie obciążonych nawierzchni komunikacyjnych a także wszelkiego rodzaju prefabrykatów betonowych, począwszy od form małej architektury ogrodowej, aż do najcięższych, takich jak segmenty obudowy tuneli, zbiorniki na oleje, szamba, kręgi studni itp. Włókna BAUMIX wytwarzane są z wysokiej jakości drutu stalowego ciągniętego na zimno. Zapewnia to ich wysoką wytrzymałość i właściwe odkształcenia krytyczne. Końcówki włókien zakończone są haczykowato aby zapewnić im jak najlepszą przyczepność do betonowej matrycy. Efektywność działania włókien stalowych zależy w głównej mierze od dozowania na m3 betonu oraz od ich cech fizycznych takich jak wytrzymałość, odkształcenie przy zerwaniu, średnica, długość, zakotwienie. Główne zalety stosowania włókien BAUMIX to: efektywna eliminacja rys i spękań, zwiększenie parametrów wytrzymałościowych betonu, wysoka odporność na zmęczenie, proste i szybkie dozowanie, redukcja grubości płyty betonowej przy jednoczesnym zachowaniu wszystkich parametrów technicznych, eliminacja tradycyjnego zbrojenia siatką i problemów związanych z utrzymaniem jej na właściwej wysokości w przekroju płyty. Posadzki przemysłowe zbrojone włóknami stalowymi są w porównaniu do zbrojonych siatkami: bardziej wytrzymałe, odporne na pękanie przy zginaniu, pozbawione rys skurczowych, łatwiejsze i szybsze w wykonaniu, znacznie tańsze. Włókna BAUMIX produkowane są w dwóch rodzajach różniących się długością: BAUMIX30 o długości 36mm i BAUMIX60 o długości 64mm. W nawierzchniach komunikacyjnych i posadzkach przemysłowych najczęściej stosuje się BAUMIX60 w ilości 15 kg/m3 mieszanki betonowej, a BAUMIX30 w ilości 20 kg/m3. Przy dozowaniach niższych niż 15 kg/m3 (BAUMIX60) i 20kg/m3 (BAUMIX30), tzn. kiedy sumaryczna powierzchnia włókien stalowych BAUMIX jest w m3 betonu jest mniejsza niż 10 m2, zalecane jest stosowanie dodatkowo włókien polipropylenowych BAUCON w ilości 600 g/m3 betonu. Jest to zbrojenie hybrydowe. Zapewnia ono, przy równoczesnym przestrzeganiu właściwej receptury betonu, pełną eliminację rys skurczowych również w nawierzchniach z BZWS o niskim dozowaniu włókien stalowych co jest niezmiernie ważne dla nawierzchni monolitycznych wykańczanych warstwą trudnościeralną w technice suchej posypki. Włókna pakowane są w worki papierowe po 20 kg. Włókna BAUMIX można mieszać w zasobniku na kruszywo i dozować wagowo. W przypadku braku wolnego zasobnika włókna można dodać bezpośrednio do betoniarki wysypując je z worka. Włókna stalowe dodaje się zawsze po ostatniej frakcji kruszywa, przed cementem wodą i (super)plastyfikatorem. W przypadku wykonywania zbrojenia hybrydowego włókna polipropylenowe dodaje się po włóknach stalowych. Posadzki wykonane na bazie włókien BAUMIX charakteryzują się następującymi parametrami technicznymi:

-        Wytrzymałość na ściskanie > 70 MPa

-        Wytrzymałość na zginanie > 14 MPa

-        Twardość wg skali Mohsa – 8

-        Ścieralność na tarczy Boehmego – 2,3 cm3/50 cm2

-        Przesiąkliwość oleju – 0 mm

-        Przyczepność do podłoża betonowego – 3 MPa

[internet]

W latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku pojawiła się nowa grupa fibrobetonów wysokowartościowych zbrojonych o matrycy cementowej (HPFRCC – high performance fiber reinforced cementitous composites). Kompozyty te zawierają znacznie większą ilość włókien niż klasyczny fibrobeton i charakteryzują się znacznie lepszymi właściwościami mechanicznymi. Do tej grupy zaliczyć można: SIFCON, SIMCON, RPC, UHPFRC. W kompozytach SIFCON włókna stalowe , których objętość może dochodzić do 20%, są układane w formach, następnie zalewane zaczynem cementowym o dużej płynności. W kompozytach SIMCON stosuje się włókna w postaci mat. Na szczególną uwagę zasługują kompozyty RPC. Bardzo dużą wytrzymałość tych materiałów uzyskuje się poprzez zastąpienie gruboziarnistego kruszywa drobno zmielonym kwarcem o ziarnach od 1 do 4 μm i piaskiem o ziarnach od 200 do 400 μm. Kompozyt ten zawiera również  pyły krzemionkowe. Dodatek mikrowłókien stalowych w ilości do 600 kg/m3                     zdecydowanie zwiększa jego wytrzymałość na rozciąganie. Kompozyty RPC osiągają wytrzymałość na ściskanie do 230 MPa podczas obróbki w temperaturze 90oC. W przypadku zastąpienia włókien stalowych włóknami ze stali wysokowytrzymałościowej, a kwarcu proszkiem stalowym, po obróbce pod ciśnieniem w temperaturze 250oC, uzyskuje się materiał o wytrzymałości na ściskanie około 800 MPa. Taki kompozyt zachowuje się w sposób zbliżony do metali. Na uwagę zasługuje kompozyt bazujący na technologii RPC o nazwie DUCTAL , będący wynikiem prac trzech firm: Bouygues, Lafarge, Rhodie. Biorąc pod uwagę właściwości, Ductal obejmuje swoim zakresem całą gamę znanych dotąd kompozytów Ultra High Performance Concrete (UHPC). Ta nowa rodzina kompozytów charakteryzuje się doskonałymi właściwościami. Przy wytrzymałości na ściskanie od 180 do 230 MPa wytrzymałość na rozciąganie osiąga od 30 do 50 MPa, w zależności od rodzaju włókien metalowych lub organicznych. Całkowita energia pękania przyjmuje wartości od 20 000 do 30 000 J/m2. Kompozyty te pozwalają na budowę wysokich, lekkich, smukłych konstrukcji o znacznych rozpiętościach elementów konstrukcyjnych, jednocześnie trwałych i odpornych na korozję. Jednym z przykładów zastosowania kompozytu typu RPC o wytrzymałości około 200 MPa jest bardzo smukła konstrukcja sprężonego mostu o rozpiętości przęsła 60 m w Sherbrooke w Kanadzie. Zwraca uwagę fakt, że w tej konstrukcji przy zastosowaniu RPC nie użyto tradycyjnego zbrojenia prętami. Pomimo dużej ilości cementu w kompozycie (705 kg/m3) zużycie cementu jest o 50% mniejsze niż gdyby konstrukcję wykonano z betonu tradycyjnego. Imponujący jest także czas wznoszenia budowli – 3 dni.

Włókna szklane są wykonywane o przekroju kołowym. Ich zaletą są bardzo dobre własności fizyczne. Do wad należy ograniczona odporność na oddziaływanie środowiska korozyjnego i alkalicznego. Pomimo dobrych opinii producentów oraz niezależnych badaczy obserwuje się dużą nieufność potencjalnych użytkowników co do trwałości tych włókien przez dłuższy czas. Duże nadzieje na rozpowszechnienie włókien szklanych w technologiach produkcji betonów rokują próby otrzymywania włókien ze stopów alkalioodpornych lub powierzchniowa ich impregnacja. W latach siedemdziesiątych zaczęto wykorzystywać w kompozytach cementowych włókna szklane alkalioodporne. Występują one w postaci ciągłej tzw. rowingu, lub w postaci włókien krótkich ciętych o długości od 6 do 40 mm i średnicy od 13 do 20 μm. Wytrzymałość na rozciąganie pasm włókien (kilkaset pojedynczych włókien ciągłych ułożonych równolegle) przewyższa wytrzymałość zaprawy cementowej o trzy rzędy wielkości, a moduł sprężystości jest około 3-4 razy większy niż moduł sprężystości zaprawy. W kompozytach o matrycach cementowych są używane przede wszystkim włókna krótkie, cięte rozmieszczone przypadkowo. W ostatnich latach zaczęto stosować włókna szklane alkalioodporne cięte, dłuższe (50 mm), w postaci płaskich mat, jak również włókien ciągłych. Włókna ciągle są stosowane w postaci siatek oraz w postaci równoległych jednokierunkowych pasm utrzymywanych poprzecznie przez cienkie siatki oraz w postaci prętów utworzonych ze skręconych pasm włókien, które stanowią konkurencję dla prętów stalowych i kabli sprężających. Jak dotychczas włókna szklane najbardziej rozpowszechniły się jako materiał do wykonywania izolacji cieplnych i akustycznych, ale nie tylko. Najnowszym osiągnięciem w dziedzinie produkcji geosiatek do wzmacniania nawierzchni bitumicznych są geosiatki szklane. Geosiatka ST 2799/II-150/26 wykonana jest z włókien szklanych impregnowanych odpowiednimi środkami odpornymi na wilgoć, wodę, a ponadto stabilizującymi strukturę siatki. Włókna szklane chemicznie stanowią krzemiany, podobnie jak kruszywa mineralne, wchodzące w  skład mieszanek bitumicznych do warstw nawierzchniowych. Recycling tych warstw jest więc możliwy bez szkodliwych efektów. Włókna szklane są formowane z płynnej masy w temperaturze 1600oC. Odporność ich na podniesione temperatury rozkładanych mieszanek asfaltowych jest zatem dobra. Odporność włókien na rozciąganie również jest wysoka. Wynosi ona przy zerwaniu ok. 3%. Oznacza to ograniczenie ruchów poziomych warstwy bitumicznej. Geosiatka przeznaczona jest do wykorzystania w budownictwie drogowym, głównie jako zbrojenie w bitumicznych warstwach wzmacniających, przedłużających trwałość nawierzchni drogowych. Skuteczność działania geosyntetyków jako zbrojenia jest uwarunkowana wysoką sztywnością połączenia na powierzchni kontaktu, a ponadto niewysoką sztywnością wzmacnianych warstw konstrukcyjnych. Skuteczność zbrojenia maleje wraz ze wzrostem ich sztywności. Geosiatki szklane w porównaniu z siatkami polimerowymi charakteryzują się dobrą sztywnością struktury, dzięki dość wysokiej wytrzymałości przy niewielkim wydłużeniu granicznym. Do głównych zalet geosiatek szklanych zaliczyć można: znacznie lepsze parametry wytrzymałościowe od parametrów siatki poliestrowej (wyższa wytrzymałość, niewielkie wydłużenia przy zerwaniu), odporność na zmiany struktury przy naciąganiu geosiatki, dobra przyczepność do powierzchni skropionej asfaltem, niemodyfikowanym i modyfikowanym polimerem, optymalny wymiar oczka siatki, zapewniający dobre związanie nowej warstwy wzmacniającej ze starą warstwą ścieralną, duża odporność termiczna i chemiczna, wymiar oczka siatki umożliwia stosowanie jej w warstwach bitumicznych gruboziarnistych, ponieważ również w tym przypadku bezpośredni kontakt pomiędzy warstwami będzie zapewniony. Warstwa z geosiatką może spełniać w nawierzchni następujące funkcje: warstwy separacyjnej (w ograniczonym zakresie), warstwy zapobiegającej lub opóźniającej propagację spękań odbitych, warstwy zmniejszającej głębokość kolein w nawierzchniach nie ulepszonych i nawierzchniach bitumicznych, warstwy wzmacniającej konstrukcję nawierzchni, dzięki czemu grubość warstw konstrukcyjnych może być mniejsza. Geosiatki z włókien szklanych charakteryzują następujące parametry techniczne:

-        Siła zrywająca w kierunku osnowy – min. 80 kN/m

-        Siła zrywająca w kierunku wątku – min. 70 kN/m

-        Wydłużenie przy zerwaniu – max. 3,7 %

-        Wielkość oczka – 20x30 mm

-        Odporność termiczna - >200oC

Celuloza, najczęściej występująca substancja organiczna, to polisacharyd o strukturze włóknistej. Jest materiałem uzyskiwanym zarówno z przeróbki drewna, jak i roślin jednorocznych. Jest to tani, ekologicznie bezpieczny i skuteczny środek mogący pozytywnie modyfikować właściwości betonów. Obecnie jest stosowana po odpowiedniej obróbce jako tzw. „włókna procesowe”, stanowiące jeden z zamienników azbestu przy produkcji płyt elewacyjnych i dekarskich. Wadą, która ogranicza powszechne zastosowanie jest silna reakcja na zmianę warunków termiczno-wilgotnościowych, gdyż w...