Добавление микрокремнезема к бетону повышает его пористость и водопроницаемость, уменьшает разбухание и увеличивает прочность. Рассеянные волокна предотвращают усадочные трещины и микротрещины.
Кремнеземная пыль
Кремнеземная пыль является побочным продуктом восстановления кварца в электрической дуге. Состоит из очень мелких частиц - средняя удельная площадь поверхности микрокремнезема составляет около 20 м2/г. Анализ показывает, что большинство зерен имеют размер менее 1 микрометра, а средний размер частиц составляет около 0,1 микрометра и в 100 раз меньше среднего размера частиц цемента. Мелкий размер зерна и высокоразвитая поверхность зерен кремнезема оказывают положительное влияние на пористость и водопроницаемость бетонов, уменьшают набухание и способствуют увеличению их прочности. Микрокремнезем легко реагирует с гидроксидом кальция, выделяющимся в процессе гидратации цемента, и увеличивает количество высвобождаемых силикатов кальция. В результате бетонная конструкция становится более герметичной, и ее прочность также увеличивается. Кремнеземная пыль уменьшает количество растворимого гидроксида кальция и создает соединения, придающие затвердевающей бетонной смеси высокую механическую прочность. Добавление микрокремнезема в смесь в количестве до 20% в расчете на массу цемента приводит к значительному снижению содержания гидроксида кальция после трех дней отверждения. Если мы добавим 30% - эффект будет виден через один день. Используемая кремнеземная пыль восстанавливает микроструктуру на границе раздела между цементной пастой и заполнителем, что положительно влияет на прочность бетона. Это особенно важно в случае высокопрочных бетонов, поскольку снижение проницаемости воды и других жидкостей и газов явно повышает долговечность бетона.
Распределенная арматура
Обычный бетон неэластичен и неоднороден из-за микротрещин и усадочных трещин. Эти явления будут ограничены использованием распределенного армирования. Эта группа добавок включает, среди прочего, стальные и пластиковые волокна (полипропилен, нейлон), реже используемые углеродные волокна и органические волокна (хлопок, бамбук). Волокна, диспергированные в бетоне, несут нагрузки в местах разрывов конструкций. В свежей смеси волокна ограничивают сегрегацию его компонентов (погружение более тяжелых компонентов и отток воды в виде цементного молока на поверхность бетонированного элемента).
Стальные волокна создают новую структуру для соединения бетонных компонентов. После связывания стальные волокна выдерживают растягивающие нагрузки и образование трещин под нагрузкой. Добавление такого волокна отрицательно влияет на обрабатываемость бетонной смеси, поэтому рекомендуется использовать его вместе с суперпластификаторами и правильно подобранным заполнителем. Из-за скопления волокон могут возникнуть проблемы с получением однородной бетонной смеси и ее перекачкой. Это может быть предотвращено путем использования, в зависимости от предполагаемого использования смеси, волокон определенной длины, выбранных для желаемой консистенции смеси на основе методов статистической оптимизации.
Высокая ударопрочность является основным преимуществом бетона со стальными волокнами. Такой модифицированный бетон используется в элементах, работающих на истирание и сжатие, в элементах, подверженных динамическим нагрузкам, внезапным изменениям температуры, морозу и разрушительному воздействию факторов окружающей среды. В основном используется в транспортном, промышленном и гражданском строительстве.
Полипропиленовые волокна снижают впитываемость и водопроницаемость бетона. Благодаря этому они уменьшают коррозию арматурной стали и самого бетона. Они повышают морозостойкость, прочность на сжатие и предел прочности при изгибе и обрабатываемость смеси. Волокна создают трехмерное армирование, что устраняет необходимость в стальной термоусадочной сетке. Они также уменьшают усадочные царапины и микротрещины, возникающие в результате оседания пластика, чаще всего встречающиеся в фундаментах. Рекомендуется дозировать эти волокна в количестве 0,9 кг/м3 бетонной смеси. Синтетические волокна очень хорошо диспергируются в смеси. Когда они добавляются, силы, возникающие во время смешивания, заставляют волокна равномерно распределяться во всех направлениях.
Полипропиленовые волокна имеют длину от 6 до 19 мм. и диаметр около 30,5 мкм. Их размер более точно описывается единицей денье, которая определяет количество граммов волокон на 9 км их длины. Такие модифицированные бетоны в основном используются в дорожном, гидротехническом и промышленном строительстве, а также для отделочных работ, например, для торкретирования.