PL202841B1

PL202841B1 - Zastosowanie włókien organicznych w betonie ultrawysokowartościowym, ognioodporny beton ultrawysokowartościowy oraz sposób wytwarzania takiego betonu

Info

Publication number: PL202841B1
Application number: PL357442A
Authority: PL
Inventors: Gilles Orange; Evelyne Prat; Andre Casanova; Mouloud Behloul
Original assignee: Bouygues Travaux Publics; Lafarge Sa; Rhodia Chimie Sa
Priority date: 2000-02-11
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2009-07-31
Also published as: DK1263690T4; HU225006B1; DE60105269D1; SK11382002A3; EP1263690A1; CZ303809B6; DE60105269T2; DK1263690T3; FR2804952B1; CN1398242A; PT1263690E; EP1263690B2; BR0108266A; SK288156B6; BR0108266B1; DE60105269T3; RU2274618C2; PL357442A1; ZA200206194B; CN1226225C

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie włókien organicznych w betonie ultrawysokowartościowym, ognioodporny beton ultrawysokowartościowy oraz sposób wytwarzania takiego betonu. W szczególności przedmiotem wynalazku jest beton umożliwiający wytwarzanie elementów konstrukcyjnych, przeznaczonych do budowy budynków i konstrukcji budowlanych, o wysokiej odporności na ogień oraz kontrolowanych własnościach reologicznych i dobrych własnościach mechanicznych.

Plastyczne betony, zwane betonami „ultrawysokowartościowymi”, stosowane są zwłaszcza do budowy elementów betonowych sprężonych, jak i nie sprężonych, wymagających najlepszych własności mechanicznych, szczególnie wysokiej wytrzymałości na ściskanie. Betony te posiadają wysoką wytrzymałość na zginanie, zwykle przynajmniej 20 MPa, 28 dniową wytrzymałość na ściskanie, wynoszącą przynajmniej 120 MPa oraz 28 dniowy moduł sprężystości podłużnej o wartości większej niż 45 GPa, przy czym wartości te podane są dla betonu przechowywanego i utrzymywanego w temperaturze 20°C.

W celu poprawienia własnoś ci mechanicznych tego rodzaju betonów zalecane są rozmaite rozwiązania.

Dokument WO 95/01316 proponuje wprowadzenie metalowych włókien w kontrolowanej ilości i o wymiarach dobranych w odpowiedniej proporcji względem wielkości cząstek kruszywa, tworzących matrycę betonu.

Przedmiot zgłoszenia WO 99/28267 również dotyczy betonów ultrawysokowartościowych, zawierających włókna metalowe. W celu zwiększenia wytrzymałości mechanicznej tychże betonów, a zwł aszcza ich zachowania zarówno jeż eli chodzi o powstawanie mikropęknięć, jak i propagację makropęknięć, dokument ten proponuje wprowadzenie do matrycy cementowej pewnych zwiększających limfatyczność cząstek, wybranych spośród igiełko- lub płatkopodobnych cząstek o średniej wielkości najwyżej 1 mm.

Wymienionymi cząstkami iglastymi są włókna mineralne, na przykład wolastonit, boksyt, mulit, tytanian potasu, węglik krzemu, węglan wapnia oraz włókna hydroksyapatytu lub też włókna organiczne otrzymywane z celulozy, które to włókna mogą posiadać powłokę powierzchniową z pewnego organicznego związku polimerowego.

Przedmiot zgłoszenia WO 99/58468 dotyczy betonów ultrawysokowartościowych zawierających włókna organiczne, na przykład włókna wzmacniające, w celu zwiększenia plastyczności tychże betonów. W zgłoszeniu tym, przewiduje się również uzyskanie betonów ultrawysokowartościowych, w których włókna organiczne zastąpione są włóknami metalowymi. Opisano też, że włókna organiczne modyfikują zachowanie tego rodzaju betonu w warunkach ogniowych.

Opisane powyżej betony ultrawysokowartościowe, mimo ich właściwości mechanicznych, odznaczają się jednak niewystarczającą odpornością ogniową, co wyraża się wyraźnie przez wykruszanie się konstrukcji wystawionych na działanie ognia, a nawet możliwość wystąpienia eksplozji tych konstrukcji w wyniku ciśnienia pary wodnej, powstałej pod wpływem ciepła z wody, która jest chemicznie, bądź fizycznie związana ze składnikami matrycy.

Patent US 5 749 961 proponuje polepszenie odporności ogniowej kompozycji przeznaczonych do wyrobu betonów ultrawysokowartościowych nie zawierających włókien, odznaczających się wytrzymałością od około 90 do 105 MPa, poprzez dodanie do tych kompozycji pewnej kombinacji wytrąconej krzemionki i włókien, zdolnej do utworzenia, poprzez rozpuszczenie, zmiękczenie, rozkład, skurczenie lub stopienie, pewnej sieci kapilarnych porów o średnicy przynajmniej 10 μm i długości przynajmniej 5 mm. Jednakże jeden ze środków, wymienionych w tym patencie i szeroko stosowany w betonach ogniotrwałych, który polega na wprowadzeniu włókien organicznych do betonu, wpływa, po pierwsze, na poważne osłabienie wytrzymałości mechanicznej stwardniałego betonu, gdyż włókna te wprowadzają mniejszą objętość sprężystości niż matryca. Po drugie, własności reologiczne betonu w stanie świeżej zaprawy są poważnie pogorszone, w wyniku obecności włókien organicznych w tej kompozycji i charakteryzują się słabym rozpływem.

Staje się zatem trudne do wyobrażenia stosowanie takich rozwiązań do plastycznych betonów ultrawysokowartościowych, opisanych w zgłoszeniach WO 99/28267 oraz WO 99/58468, które zalecają już objętość włókien, wynoszącą około 2%.

Ważne jest, aby móc dysponować kompozycjami, przeznaczonymi do wyrobu betonów ultrawysokowartościowych o zakresie własności reologicznych, który może rozciągać się od zachowania plastycznego do płynnego. Betony takie odznaczają się zwykle wartością rozpływu, wynoszącą przyPL 202 841 B1 najmniej 150 mm, przy czym wartość ta mierzona jest techniką stołu udarowego, standardową techniką, stosowaną generalnie w przypadku zapraw.

Mimo tego, takie kompozycje betonowe wciąż mają wadę, polegającą na tym, że odznaczają się niedostateczną odpornością ogniową.

Dotychczasowe wysiłki zmierzające do poprawy własności mechanicznych betonów ultrawysokowartościowych miały szkodliwy wpływ na ich odporność ogniową. Z drugiej strony, proponowane rozwiązania, mające na celu zwiększenie wytrzymałości na ogień powodowały w ogólności pogorszenie własności mechanicznych i/lub reologicznych betonów w stanie nie utwardzonym.

Dlatego też brak jest zadowalającego rozwiązania problemu odporności na ogień betonów ultrawysokowartościowych, zawierających włókna, przy zachowaniu pożądanych własności tych betonów, a mianowicie wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i zginanie, wysokiej wytrzymałości na ściskanie oraz własności reologicznych betonu w stanie nie utwardzonym, w zakresie od plastyczności do stanu płynnego.

Zastosowanie włókien organicznych w ultrawysokowartościowym betonie dla zwiększenia odporności ogniowej tego betonu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że do betonu dodaje się włókna organiczne o temperaturze topnienia niższej niż 300°C, średniej długości l większej niż 1 mm oraz średnicy φ najwyżej 200 μm, przy czym ilość włókien organicznych jest taka, że ich objętość wynosi pomiędzy 0,1 a 3% objętości betonu po stwardnieniu, a beton ten odznacza się charakterystyczną 28-dniową wytrzymałością na ściskanie o wartości przynajmniej 120 MPa, charakterystyczną wytrzymałością na zginanie po miesiącu o wartości 20 MPa a także wartością rozpływu w stanie nie stwardniałym, wynoszącą przynajmniej 150 mm, przy czym wartości te dane są dla betonu przechowywanego i utrzymywanego w temperaturze 20°C, przy czym beton składa się ze stwardniałej matrycy cementowej, w której rozproszone są włókna metalowe, otrzymanej przez wymieszanie z wodą kompozycji, która poza włóknami zawiera:

a) cement,

b) cząstki kruszywa o wielkości cząstek frakcji D90 co najwyżej 10 mm,

c) cząstki aktywne pucolanowo o jednostkowym wymiarze w zakresie pomiędzy 0,1 a 100 μm,

d) przynajmniej jeden środek dyspergujący i spełnia następujące warunki:

1) procentowa zawartość wody względem połączonej masy cementu (a) i cząstek (c) leży w zakresie 8-24%,

2) włókna metalowe mają średnią długość l₁ o wartości przynajmniej 2 mm oraz stosunek 1₁/φ₁przynajmniej 20, gdzie φ1 jest średnicą włókien,

3) stosunek V1/V objętości V1 włókien metalowych do objętości V włókien organicznych jest większy niż 1, jak również stosunek l1/l długości włókien metalowych do długości włókien organicznych jest większy niż 1,

4) stosunek R średniej długości l1 włókien metalowych do wielkości cząstek frakcji D90 kruszywa wynosi przynajmniej 3,

5) ilość włókien metalowych jest taka, że ich objętość jest mniejsza niż 4% objętości betonu po stwardnieniu.

Korzystnie, beton zawiera także cząstki wzmacniające, zdolne do zwiększenia wytrzymałości matrycy, wybrane spośród cząstek o kształcie igiełek lub płatków o średniej wielkości najwyżej 1 mm, obecnych w proporcji objętościowej mniejszej niż 35% połączonej objętości cząstek kruszywa (b) i cząstek aktywnych pucolanowo (c).

Stosunek l/φ włókien organicznych korzystnie wynosi między 20 a 500.

Włókna organiczne korzystnie mają długość 1 większą niż 1,5 mm i równą co najwyżej 12 mm.

Włókna organiczne korzystnie mają średnicę mniejszą niż 80 μm.

Stosunek V1/V objętości włókien metalowych do włókien organicznych korzystnie wynosi przynajmniej 2.

Ilość włókien organicznych korzystnie jest taka, iż ich objętość wynosi mniej niż 2% objętości betonu po stwardnieniu.

Ilość włókien organicznych korzystnie jest taka, iż ich objętość wynosi mniej niż 1% objętości betonu po stwardnieniu.

Włókna organiczne korzystnie składają się z homopolimeru lub kopolimeru wybranego spośród poliakryloamidu, polieterosulfonu, polichlorku winylu, polietylenu, polipropylenu, polistyrenu, grup polialkoholi amidu i winylu, jako takich lub w mieszaninie.

PL 202 841 B1

Włókna organiczne korzystnie są włóknami polipropylenu.

Włókna polipropylenowe korzystnie mają długość 6 mm i średnicę 18 μm.

Włókna metalowe korzystnie są włóknami stalowymi.

Długość włókien metalowych korzystnie wynosi w zakresie od 5 do 30 mm.

Wielkość cząstek frakcji D75 kruszywa (b) korzystnie wynosi co najwyżej 6 mm.

Włókna organiczne korzystnie mają temperaturę topnienia mniejszą niż lub równą 200°C.

Ognioodporny beton ultrawysokowartościowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że składa się ze stwardniałej matrycy cementowej, w której rozproszone są włókna metalowe, otrzymywanej poprzez wymieszanie z wodą kompozycji, która poza włóknami zawiera:

a) cement,

b) cząstki kruszywa o wielkości cząstek frakcji D90 co najwyżej 10 mm,

d) przynajmniej jeden środek dyspergujący,

e) włókna organiczne, spełnia następujące warunki:

3) włókna organiczne mają temperaturę topnienia niższą niż 200°C, średnią długość l większą niż 1 mm oraz średnicę φ co najwyżej 200 μm,

4) stosunek V1/V objętości V1 włókien metalowych do objętości V włókien organicznych jest większy niż 1 jak również stosunek l1/l długości włókien metalowych do długości włókien organicznych jest większy od 1,

5) stosunek R średniej długości l1 włókien metalowych do wielkości frakcji cząstek D90 kruszywa wynosi przynajmniej 3,

6) ilość włókien metalowych jest taka, że ich objętość jest mniejsza niż 4% objętości betonu po stwardnieniu,

7) ilość włókien organicznych jest taka, że ich objętość wynosi od 0,1 do 3% objętości betonu po stwardnieniu.

Korzystnie, włókna organiczne mają średnicę mniejszą niż 80 μm.

Korzystnie, stosunek l/φ włókien organicznych wynosi 20-500.

Korzystnie, stosunek objętości V1/V włókien metalowych do włókien organicznych wynosi przynajmniej 2.

Korzystnie, włókna organiczne mają długość najwyżej 12 mm.

Ilość włókien organicznych korzystnie jest taka, iż ich objętość jest mniejsza niż 1% objętości betonu po stwardnieniu.

Włóknami organicznymi korzystnie są włókna polipropylenowe o długości mniejszej niż 10 mm.

Włókna polipropylenowe korzystnie mają długość około 6 mm i średnicę 18 μm.

Włókna metalowe korzystnie są włóknami stalowymi.

Włókna metalowe korzystnie mają długość od 5 do 30 mm.

Korzystnie, beton zawiera także cząstki wzmacniające, zdolne do zwiększenia wytrzymałości matrycy, które wybrane są spośród cząstek o kształcie igiełek lub płatków, odznaczających się średnią wielkością co najwyżej 1 mm i obecnych w proporcji objętościowej mniejszej niż 35% połączonych objętości cząstek kruszywa (b) i cząstek aktywnych pucolanowo (c).

Cząstki wzmacniające korzystnie mają średnią wielkość co najwyżej 500 μηι i obecne są w proporcji objętościowej, leżącej w zakresie od 5 do 25% połączonych objętości cząstek kruszywa (b) oraz cząstek aktywnych pucolanowo (c).

Korzystnie, cząstki wzmacniające są włóknami wolastonitu.

Korzystnie, cząstki wzmacniające są płatkami miki.

Wielkość cząstek frakcji D75 kruszywa b) korzystnie wynosi co najwyżej 6 mm.

Korzystnie, beton jest on sprężony poprzez naprężanie wstępne, ewentualnie jest on sprężony poprzez naprężanie po stwardnieniu.

Sposób wytwarzania betonu według wynalazku charakteryzuje się tym, że miesza się cement, kruszywo o wielkości cząstek frakcji D90 najwyżej 10 mm, cząstki aktywne pucolanowo o wielkości jednostkowej pomiędzy 0,1 a 100 μm, przynajmniej jeden środek dyspergujący, a także włókna orgaPL 202 841 B1 niczne z odpowiednią ilością wody, przy czym włókna wprowadza się do mieszaniny przed dodaniem wody, ponadto dodaje się włókna metalowe i całość miesza się.

Ultrawysokowartościowy beton według wynalazku, zawierający metalowe włókna wzmacniające, odznacza się właściwościami przynajmniej równorzędnymi w stosunku do podobnych betonów znanych w stanie techniki, przy czym własności reologiczne tego betonu w stanie nie utwardzonym mogą zmieniać się od plastyczności do stanu płynnego, a beton ten przejawia dobrą odporność ogniową.

Dzięki nowej koncepcji matrycy cementowej i jej powiązaniu z włóknami wzmacniającymi, niniejsze rozwiązanie pokonuje problem oparty na kompromisie między własnościami mechanicznymi, reologicznymi i odpornością ogniową.

Określenie „matryca cementowa” oznacza utwardzoną kompozycję cementową bez włókien metalowych.

Frakcja D90 oznacza, że 90% wagowych cząstek kruszywa odznacza się wielkością cząstki mniejszą niż lub równą 10 mm, przy czym wielkość cząstki mierzona jest za pośrednictwem rozmiaru oczek sit, których wymiar podsitowy odpowiada 90% całkowitej masy cząstek.

Frakcja D75 oznacza, że 75% wagowych cząstek kruszywa odznacza się wielkością cząstki mniejszą niż lub równą 10 mm, przy czym wielkość cząstki mierzona jest za pośrednictwem rozmiaru oczek sit, których wymiar podsitowy odpowiada 75% całkowitej masy cząstek.

Określenie „włókna organiczne” rozumiane jest jako dowolne włókna polimerowe spełniające powyższe warunki.

W kontekście wynalazku wyraż enie „średnica włókien” rozumiane jest jako równoważna średnica w przypadku, gdy włókna mają nie kołowy przekrój poprzeczny.

Określenie „wytrzymałość na zginanie” rozumiane jest jako 4 punktowa wytrzymałość na zginanie, mierzona na próbkach testowych o wymiarach 7 x 7 x 28 cm.

Jeżeli chodzi o włókna metalowe, to mogą być one włóknami metalowymi wybranymi spośród włókien stalowych, na przykład włókien stalowych o dużej wytrzymałości, włókien ze stali amorficznej lub włókien ze stali nierdzewnej. Ewentualnie włókna stalowe pokryte mogą być metalem nieżelaznym, na przykład miedzią, cynkiem, niklem (lub ich stopami).

Średnia długość włókien metalowych wynosi korzystnie od 5 do 30 mm. Stosunek 1₁/φ₁ wynosi korzystnie najwyżej 200.

Użyte mogą zostać włókna metalowe o zmiennej geometrii. Mogą być one zwieńczone krenelażem, pofałdowane lub haczykowate na końcach. Możliwa jest także zmienna szorstkość/nierówność włókien i/lub użycie włókien o zmiennym przekroju poprzecznym. Włókna mogą być otrzymane przy użyciu dowolnej, odpowiedniej techniki, włącznie z oplataniem lub skręcaniem kilku żył metalowych, tworzących pewien skręcony zespół.

Ilość włókien metalowych jest taka, iż ich objętość wynosi korzystnie poniżej 3,5% objętości stwardniałego betonu.

Korzystnie, średnie naprężenie wiązania włókien metalowych w stwardniałej matrycy cementowej musi wynosić przynajmniej 10 MPa, korzystnie przynajmniej 15 MPa. Naprężenie to wyznaczane jest przy użyciu testu obejmującego ekstrakcję pojedynczego włókna wbudowanego w blok betonu.

Odkryto, iż betony według wynalazku, posiadające dodatkowo zarówno takie naprężenie wiązania włókien jak i wysoką wytrzymałość matrycy (korzystnie przynajmniej 15 J/m²) dają w wyniku lepsze własności mechaniczne, dzięki synergii między tymi dwiema cechami.

Stopień związania włókien i matrycy może być kontrolowany przy użyciu kilku środków zastosowanych pojedynczo lub jednocześnie.

W przypadku jednego rodzaju środków związanie włókien w matrycy cementowej może być uzyskane dzięki obróbce powierzchni włókien. Obróbka włókien może być przeprowadzona w przynajmniej jednym z następujących sposobów:

- wytrawianie włókien,

- osadzanie związku mineralnego na włóknach, zwłaszcza osadzanie fosforanu metalu.

Wytrawianie może być prowadzone na przykład poprzez doprowadzenie włókien do styczności z kwasem oraz następującej po tym neutralizacji.

Fosforan metalu osadzany jest w ogólności w trakcie fosforanowania, które obejmuje wprowadzenie wstępnie wytrawionych włókien metalowych do wodnego roztworu, zawierającego fosforan metalu, korzystnie fosforan manganu lub fosforan cynku a następnie przefiltrowanie tego roztworu do odzyskania włókien. Następnie włókna są płukane, neutralizowane i ponownie płukane. W przeciwieństwie do typowego fosforanowania, otrzymane włókna nie muszą przechodzić procesu tłuszczowej

PL 202 841 B1 obróbki końcowej. Mogą jednakże być one ewentualnie impregnowane pewnym dodatkiem albo w celu uzyskania ochrony antykorozyjnej, albo w celu ł atwiejszej obróbki w medium cementowym.

Fosforanowanie może być też prowadzone poprzez pokrycie lub natryskanie na włókna roztworu fosforanu metalu.

Zastosowany może być dowolny rodzaj fosforanowania, odesłać można tutaj do procesów opisanych w artykule G. Lorin, pod tytułem „Phosphatizing of Metals” („Fosforanowanie metali”), 1973.

W przypadku drugiego rodzaju ś rodków, napr ężenie wią zania wł ókien w matrycy cementowej można osiągnąć poprzez wprowadzenie do kompozycji przynajmniej jednego z następujących związków: związków krzemionkowych, zawierających głównie krzemionkę, wytrąconego węglanu wapnia, polialkoholu winylowego w roztworze wodnym, lateksu lub ich mieszaniny.

Wyrażenie „związek krzemionkowy, zawierający głównie krzemionkę” należy rozumieć tutaj jako pewien syntetyczny produkt, wybrany spośród wytrąconych krzemionek, zoli krzemionkowych, krzemionek pirogenicznych (typu Aerosil), glinokrzemianów, na przykład Tixosil 28 oferowany przez Rhone-Poulenc lub też produkty ilaste (naturalne lub otrzymywane), na przykład smektyty, krzemiany magnezu, sepiolity i montmorylonity.

Korzystne jest użycie przynajmniej jednej wytrąconej krzemionki.

Przez wytrąconą krzemionkę należy rozumieć tutaj krzemionkę otrzymaną przez wytrącenie w reakcji krzemianu metalu alkalicznego z kwasem, w ogólności z kwasem nieorganicznym, przy odpowiednim pH ośrodka wytrącania, w szczególności zasadowym, neutralnym lub lekko kwaśnym, przy czym do przygotowania krzemionki użyta może zostać dowolna metoda (dodatek kwasu do osadu krzemianu, całkowity lub częściowy jednoczesny dodatek kwasu lub krzemianu do wody lub osadu roztworu krzemianu i tym podobnie), a metoda ta dobrana jest zależnie od rodzaju krzemionki, jaki należy otrzymać. Po etapie wytrącania następuje zwykle etap wydzielania krzemionki z mieszaniny reakcyjnej przy użyciu dowolnych, znanych środków, na przykład prasy filtracyjnej lub filtra próżniowego, po czym zbierany jest placek filtracyjny, który, o ile jest to niezbędne, jest płukany. Placek ten może być ewentualnie suszony po rozdrobnieniu przy zastosowaniu dowolnych, znanych środków, zwłaszcza poprzez suszenie rozpryskowe a następnie mielony i/lub zbrylany.

Ilość wytrąconej krzemionki, która zostaje wprowadzona, wynosi w ogólności od 0,1% do 5% wagowych suchej masy względem całkowitej masy betonu. Powyżej 5% pojawiają się zwykle problemy reologiczne podczas przygotowywania zaprawy.

Wytrącona krzemionka wprowadzana jest korzystnie w postaci zawiesiny wodnej. Może to być w szczególności wodna zawiesina krzemionkowa zawierająca:

- cząstki stałe w ilości pomiędzy 10 a 40% wagowych,

- lepkość mniejszą niż 4 x 10-2 Pa · s przy szybkości ścinania wynoszącej 50 s-1,

- krzemionkę zawartą w supernatancie tej zawiesiny po odwirowaniu przy 7500 obrotach na minutę w ciągu 30 minut, w ilości ponad 50% masy krzemionki zawartej w tej zawiesinie.

Zawiesina ta opisana jest bardziej szczegółowo w zgłoszeniu patentowym WO-A-96/01787. Szczególnie odpowiednia dla tego rodzaju betonu jest zawiesina krzemionkowa CS 60 SL firmy Rhone Poulenc.

Cementem (a) betonu według wynalazku jest korzystnie cement portlandzki, na przykład cementy portlandzkie CPA PMES, HP, HPR, CEM I PMES, 52,5 lub 52,5 lub HTS (o wysokiej zawartości krzemionki).

Cząstkami kruszywa (b) są zasadniczo przesiane lub zmielone piaski drobnoziarniste lub mieszanki piasków drobnoziarnistych, w szczególności mąka kwarcowa.

Rozmiar frakcji D75 tych kruszyw wynosi korzystnie co najwyżej 6 mm.

Zawartość cząstek kruszywa wynosi w ogólności od 20 do 60% wagowych matrycy cementowej, a korzystnie od 25 do 50% wagowych względem tej matrycy.

Drobne, aktywne pucolanowo cząstki posiadają korzystnie rozmiar jednostkowy przynajmniej 0,1 μτπ a najwyżej 1 μm, korzystnie najwyżej 0,5 μm. Mogą być one wybrane spośród związków krzemionkowych, popiołu lotnego, żużla wielkopiecowego oraz iłopochodnych, takich jak kaolin. Krzemionka może być pyłem krzemionkowym, pochodzącym raczej z produkcji cyrkonu, aniżeli z przemysłu krzemowego.

Opisane powyżej betony według wynalazku zawierają ewentualnie cząstki wzmacniające. Cząstki wzmacniające dodawane są do kompozycji matrycy, zwiększając jej wytrzymałość.

Wytrzymałość wyrażana jest albo w odniesieniu do naprężenia (współczynnik wielkości naprężenia: Kc) albo względem energii (szybkość uwalniania energii przy odkształceniu krytycznym: Gc),

PL 202 841 B1 przy użyciu zasad mechaniki pęknięć liniowych. Wytrzymałość matrycy cementowej wynosi korzystnie przynajmniej 15 J/m², dogodnie przynajmniej 20 J/m². Sposób pomiaru wytrzymałości opisano w zgłoszeniu patentowym PCT WO 99/28267.

Wytrzymałość matrycy cementowej uzyskiwana jest korzystnie poprzez dodanie do kompozycji cementowej cząstek wzmacniających o średniej wielkości wynoszącej najwyżej 1 mm, korzystnie najwyżej 500 μm, o kształcie igiełek lub płatków. Ich zawartość objętościowa wynosi generalnie mniej niż 35%, w szczególności w zakresie 5-25% łącznej objętości cząstek kruszywa (b) i cząstek aktywnych pucolanowo c).

Określenie „wielkość” cząstek wzmacniających winno być rozumiane jako wielkość ich największego wymiaru (zwłaszcza długości w przypadku kształtu igiełek).

Mogą być one produktami naturalnymi lub syntetycznymi.

Cząstki wzmacniające o kształcie igiełek dobiera się korzystnie spośród włókien o długości mniejszej niż 1 mm, na przykład włókien wolastonitu, włókien boksytu, włókien mulitu, włókien tytanianu potasu, włókien węglika krzemu, włókien celulozy lub pochodnych celulozy, na przykład octanu celulozy, włókien węglowych, węglanu wapnia, hydroksyapatytu i innych fosforanów wapnia lub też produktów otrzymywanych przez zmielenie takich włókien oraz ich mieszanin.

Stosowane są korzystnie cząstki wzmacniające, których igiełkowatość, wyrażona jako stosunek długości do średnicy, wynosi przynajmniej 3, a korzystnie przynajmniej 5.

Dobre rezultaty dają włókna wolastonitu.

Cząstki wzmacniające w postaci płatków mogą być wybrane spośród płatków miki, talku, mieszanych krzemianów (iły), wermikulitu, płatków aluminium oraz mieszanych płatków aluminium i krzemianów a także ich mieszanin.

Dobre rezultaty dają płatki miki.

Możliwe jest użycie kombinacji różnych form lub rodzajów cząstek wzmacniających w kompozycji betonu według wynalazku. Cząstki wzmacniające mogą mieć powłokę organiczną. Taki rodzaj obróbki jest szczególnie zalecany w przypadku cząstek wzmacniających, które są produktami naturalnymi. Tego rodzaju cząstki wzmacniające opisane są szczegółowo w zgłoszeniach patentowych WO 99/28267 oraz EP-A-372 804.

Stosunek wagowy wody i cementu, typowy dla technologii betonu, może ulec zmianie w przypadku stosowania substytutów cementu, zwłaszcza cząstek aktywnych pucolanowo. Dla potrzeb wynalazku zdefiniowano zatem stosunek wagowy wody E względem połączonej masy cementu i cząstek aktywnych pucolanowo. Tak zdefiniowany stosunek wynosi w przybliżeniu pomiędzy 8 a 24%, korzystnie pomiędzy 13 a 20%. Jednakże w opisie przykładów stosowany będzie stosunek zawartości wody do cementu W/C.

Kompozycja według wynalazku zawiera także przynajmniej jeden środek dyspergujący (d). Środek ten jest w ogólności plastyfikatorem. Może on zostać dobrany spośród lignosulfonianów, kazeiny, polinaftalenów, w szczególności polinaftalenosulfonianów metali alkalicznych, pochodnych formaldehydu, poliakryklanów metali alkalicznych oraz szczepionych tlenków polietylenowych. W ogólności, kompozycja według wynalazku zawiera od 0,5 do 2,5 części wagowych plastyfikatora na 100 części wagowych cementu.

Do kompozycji według wynalazku dodane mogą być inne składniki, na przykład środek przeciwdziałający pienieniu. Przykładowo, użyte mogą być środki przeciwpieniące na bazie glikolu propylenowego lub polidimetylsiloksanu.

Wśród środków tego rodzaju wymienić można zwłaszcza silikony w postaci roztworu lub w postaci stałej, lub korzystnie w postaci żywicy, oleju lub emulsji, korzystnie w wodzie. Najdogodniejsze są silikony zawierające zasadniczo M jednostek powtarzalnych (RSiO0,5) oraz D jednostek powtarzalnych (R2SiO). W wyrażeniach tych rodniki R, które mogą być identyczne bądź różne, obierane są w szczególności spośród rodników wodoru i alkilu, zawierających od 1 do 8 atomów węgla, przy czym rodnik metylu jest preferowany. Liczba jednostek powtarzalnych wynosi korzystnie od 30 do 120.

Zawartość tego rodzaju środka w kompozycji wynosi generalnie najwyżej 5 części wagowych na 100 części cementu.

O ile nie powiedziano inaczej, wymiary cząstek mierzone są techniką TEM (transmisyjna mikroskopia elektronowa) lub SEM (skaningowa mikroskopia elektronowa).

Matryca może zawierać również inne składniki, o ile nie pogarszają one oczekiwanej wytrzymałości betonu.

PL 202 841 B1

Beton może być otrzymany dowolnym sposobem znanym znawcom tej dziedziny techniki, zwłaszcza przez wymieszanie składników stałych z wodą, formowanie (formowanie, odlewanie, wtryskiwanie, pompowanie, wytłaczanie, kalandrowanie) a następnie utwardzanie.

Przykładowo w celu przygotowania betonu, składniki matrycy cementowej i włókna metalowe są mieszane z odpowiednią ilością wody.

Zachowany jest korzystnie następujący porządek mieszania:

- mieszanie składników matrycy o postaci proszku (na przykład przez 2 minuty),

- wprowadzenie wody i części domieszek, na przykład połowy,

- mieszanie (na przykład przez około 1 minutę),

- wprowadzenie pozostałej części domieszek,

- mieszanie (na przykład przez około 3 minuty),

- wprowadzenie włókien,

- mieszanie (na przykład przez około 2 minuty).

W korzystnej odmianie, włókna organiczne wprowadzane są przed dodaniem wody.

Beton przechodzi następnie etap dojrzewania w temperaturze między 20°C a 100°C przez czas niezbędny do uzyskania pożądanych własności mechanicznych.

Dojrzewanie w temperaturze bliskiej temperaturze otoczenia daje dobre własności mechaniczne, dzięki doborowi składników matrycy cementowej. W tym przypadku beton pozostawiany jest do dojrzenia, na przykład w temperaturze bliskiej 20°C.

Etap dojrzewania może obejmować również pewną obróbkę cieplną stwardniałego betonu w temperaturze pomiędzy 60 i 100°C pod normalnym ciśnieniem.

Otrzymany beton może zostać w szczególności poddany obróbce termicznej w temperaturze pomiędzy 60 a 100°C w czasie od 6 godzin do 4 dni, przy czym optymalny czas wynosi około 2 dni przy obróbce rozpoczętej po zakończeniu fazy twardnienia mieszanki lub przynajmniej jeden dzień po rozpoczęciu. W ogólności, wystarczające są czasy obróbki od 6 do 72 godzin w wymienionym zakresie temperatur.

Obróbka cieplna prowadzona jest w środowisku suchym lub mokrym lub też w cyklach, zmieniających się na przemian między tymi dwoma rodzajami środowiska, na przykład 24 godziny w środowisku mokrym a następnie w środowisku suchym.

Obróbce tej poddawane są betony, które zakończyły fazę twardnienia, będące korzystnie w wieku przynajmniej 1 dnia, a jeszcze lepiej w wieku około 7 dni.

W przypadku poddawania betonu powyższej obróbce termicznej przydatny może być dodatek proszku kwarcowego.

Beton może być wstępnie naprężony przez związane struny lub ścięgna lub też naprężony po stwardnieniu przez pojedyncze niezwiązane ścięgna lub kable lub też przez osłonięte pręty, przy czym kable składają się z drutów lub ścięgien.

Sprężanie w postaci naprężania wstępnego albo po stwardnieniu jest szczególnie odpowiednie dla produktów wykonanych z betonu według wynalazku.

Jest tak, ponieważ metalowe kable naprężające zawsze posiadają bardzo dużą wytrzymałość na rozciąganie, ale jest to niedostatecznie wykorzystywane, gdyż słabość matrycy, która je zawiera nie pozwala na zoptymalizowanie wymiarów betonowych elementów budowlanych.

Betony otrzymywane według wynalazku mają w ogólności wytrzymałość na rozciąganie kierunkowe Rt o wartości przynajmniej 8 MPa.

Według korzystnego przykładu wykonania, betony użyteczne dla wynalazku odznaczają się charakterystyczną wytrzymałością na ściskanie o wartości przynajmniej 150 MPa oraz charakterystyczną 4 punktową wytrzymałością na zginanie Rf przynajmniej 25 MPa.

Betony otrzymane według wynalazku przejawiają dobrą odporność ogniową, co zilustrowano w następujących przykładach, a jednocześnie zachowują dobre własności mechaniczne, zarówno w stanie przed stwardnieniem, jak i po utwardzeniu.

Poniżej podano ilustracyjne przykłady betonów według wynalazku oraz otrzymane dla nich wyniki badania odporno ś ci ogniowej.

Przygotowanie próbek

Beton ultrawysokowartościowy, wykorzystywany w poniższych przykładach otrzymano z następujących składników:

i) cement portlandzki: typu HTS (o wysokiej zawartości krzemionki) firmy Lafarge (Francja), ii) piasek: piasek kwarcowy BE31 firmy Sifraco (Francja) o wielkości frakcji D₇₅, wynoszącej 350 μm,

PL 202 841 B1 iii) mąka kwarcowa: klasy C400 z 50% zawartością cząstek mniejszych niż 10 mikronów, firma Sifraco (Francja), iv) pył krzemionkowy: bezpostaciowa mikrokrzemionka, pochodząca z produkcji cyrkonu, typu MST z polem powierzchni właściwej BET o wartości 12 m²/g, firmy SEPR (Francja),

v) domieszka: ciekły plastyfikator OPTIMA 100 firmy Chryso (Francja), vi) włókna metalowe: włókna stalowe o długości 13 mm, średnicy 200 mikronów oraz wytrzymałości na rozciąganie, wynoszącej 2800 MPa, firmy Bekaert (Belgia). Zastosowane ilości wyszczególniono w tabeli poni ż ej, vii) włókna organiczne: włókna z polialkoholu propylenowego lub poliwinylowego, o geometrii i ilościach, tak jak podano w tabeli poniżej.

Opisany poniżej beton otrzymano poprzez wymieszanie składników w proszku, dodanie wody oraz części domieszki, wymieszanie, dodanie pozostałej części domieszki, wymieszanie, dodanie włókien metalu oraz wymieszanie a także dodanie do tej mieszanki włókien organicznych przed dodaniem wody. W badaniach wykorzystywano mikser typu EIRICH RV02 o dużej turbulencji i obrotach naczynia.

Kompozycję włożono do form i poddano wibracji, wykorzystując standardową procedurę. Próbki testowe wyciągnięto z form po 48 godzinach od momentu odlania. Przeszły one następnie obróbkę termiczną, polegającą na przechowywaniu ich w piecu o temperaturze 90°C przez 48 godzin przy 100% wilgotności.

Poniżej podano skład betonu:

cement HTS	pył krzemionkowy MST	mąka kwarcowa C400	piasek BE31	włókna stalowe	włókna organiczne	plastyfikator OPTIMA 100	woda W/C
1	0, 325	0,3	1,43	X	Y	0, 054	0, 22

X i Y oznaczają zawartości włókien metalowych i organicznych, wskazane w tabeli 1.

Pierwsza seria testów

Betony badano przy wykorzystaniu następujących metod analitycznych.

- Wytrzymałość na ściskanie Rc otrzymano przy kierunkowym ściskaniu cylindrycznej próbki testowej (70 mm średnicy oraz 140 mm wysokości) w temperaturze 20°C:

R_c = 4F / nd², gdzie F jest siłą w momencie pęknięcia, wyrażoną w niutonach [N], a d oznacza średnicę próbek.

- 4 punktowa wytrzymałość na zginanie mierzona na próbce o wymiarach 70 x 70 x 280 mm, zamontowanej na podporach rolkowych, zgodnie z normami NFP 18-411, NFP 18-409 oraz ASTM C 1018, stosownie do wzoru:

Rf = 3Fmax ( l -l') / 2dw², gdzie Fmax jest maksymalną siłą (siłą szczytową) w niutonach [N], l = 210 mm, l' = l/3, a d = w = 70 mm.

- Wartość rozpływu mierzono z wykorzystaniem techniki stołu udarowego (20 uderzeń) zgodnie z normami ASTM C320, ISO 2768-1 oraz EN 459-2.

- Odporność ogniową oznaczono poprzez pomiar:

1) resztkowej charakterystycznej 4 punktowej wytrzymałości na zginanie po wystawieniu betonowych próbek testowych, w postaci graniastosłupów o wymiarach 70 x 70 x 250 mm, na działanie wysokiej temperatury. Próbki testowe izolowane były na dwóch powierzchniach, a dwie nie izolowane powierzchnie wystawiono na działanie ognia w rozgrzanym wstępnie piecu (od 400 do 500°C), którego temperaturę podniesiono w ciągu 20 minut do 800°C, a następnie utrzymywano przez 1 godzinę w temperaturze 800°C;

2) resztkowej charakterystycznej wytrzymałości na ściskanie po wystawieniu na działanie wysokiej temperatury sześciennych próbek testowych, o grubości 70 mm;

3) momentu pojawienia się wybuchowego wykruszania dla każdej próbki.

PL 202 841 B1

T a b e l a 1

Przykłady	1	2	3	4	5	6	7
W/C	0,22	0,22	0,22	0,22	0,22	0,22	0,22
włókna metalowe (% obj.) X	1,8	2	2	2	2	0	0
włókna organiczne (% obj.) X	1,4	2	0,7	0,5	1	2,8	4,4
charakter włókien organicznych	PP	PP	PVA	PP	PP	PVA	PVA
włókna organiczne długość (mm)	19	19	6	6	6	12	12
wymiar poprzeczny (mm) lub średnica (μιτι)	50 x 500	50 x 500	15	20	20	200	200
rozpływ, 20 uderzeń (mm)	160	140	160	200	160	225	190
wytrzymałość na rozciąganie przed wystawieniem na działanie ognia (MPa)	165	175,5	204,5	181,3	173,3	165,9	148,4
wytrzymałość na zginanie przed wystawieniem na działanie ognia (MPa)	32,5	25,8	30,9	26,9	23,9	15,5	22,5
resztkowa wytrzymałość na rozciąganie po wystawieniu na działanie ognia (MPa)	9,3	11,5	9,4	11,4	8,7	0,2	0,3
wygląd próbek po wystawie-	duże pęk-	pęknię-	pęknię-	pęknię-	pęknię-	duże	duże
niu na działanie ognia	nięcia	cia	cia	cia	cia	pęknięcia	pęknięcia
	i odpryski					i odpryski	i odpryski
wytrzymałość na ściskanie po wystawieniu na działanie ognia (MPa)	82,3	99,5	106,4	117,4	89,5	34,1	27,9

W przykładach 1 i 2 włóknami polipropylenowymi (PP) były włókna FIBERMESH 6130 o temperaturze topnienia 170°C.

W przykładzie 3 włóknami polialkoholu winylowego (PV7A) były włókna KURARAY RMS 182 o temperaturze topnienia 220°C.

W przykładach 4 i 5 włókna polipropylenowe były włóknami FIBRIN 623 dystrybuowane we Francji przez firmę Chryso SA.

W przykładach 6 i 7 włóknami były włókna KURARAY RF 350.

Otrzymane wyniki pokazują, że włókna z przykładu 1 (polipropylen: 1 = 19 mm) pozwalają na uzyskanie odpowiedniej odporno ś ci ogniowej dla dawki 2%.

Bardzo słabe są jednak własności reologiczne (rozpływ/20 uderzeń: 140 mm).

Dla dawki zmniejszonej (1,4%) reologia uległa znaczącej poprawie (rozpływ: 160 mm), ale ognioodporność staje się bardzo słaba: obecność dużych pęknięć i odprysków.

Dla włókien organicznych z przykładu 3 (polialkohol winylowy: 1 = 6 mm) oraz dla dawki 0,7% własności reologiczne pozostają na zadowalającym poziomie (rozpływ: 160 mm), a ognioodporność jest do zaakceptowania (brak odprysków).

Najlepsze wyniki otrzymano w przypadku włókien z przykładów 4 i 5 (polipropylen: długość = 6 mm). Dla zmniejszonej dawki (0,5%) własności reologiczne są doskonałe (rozpływ: 200 mm), a odporność ogniowa jest dobra.

Wartości wytrzymałości mechanicznej (na ściskanie oraz na zginanie) są wysokie.

Dla betonów z przykładów 6 i 7, które zawierają tylko włókna organiczne, otrzymano dobrą wartość rozpływu betonu, ale betony te, mimo tego, iż nie eksplodują, mają własności mechaniczne, które ulegają znacznemu pogorszeniu po wystawieniu na działanie ognia.

PL 202 841 B1

Druga seria testów

- Beton przygotowany zgodnie z przykładem 4 odlany został w postaci róż nych, niewypełnionych elementów. Elementami tymi były:

- płyty o wymiarach 400 x 300 x 25 mm;

- kolumny o wymiarach 300 x 300 x 700 mm lub 200 x 200 x 900 mm;

- belki dwuteowe o wymiarach 2100 x 150 x 240 mm, posiadające (web) środnik o grubości 50 mm.

Niektóre z tych elementów przechodziły obróbkę cieplną, identyczną do tej, jaka była w pierwszej serii testów (48 godzin w temperaturze 90°C oraz wilgotności 100%). Wszystkie elementy, zarówno te poddane jak i nie poddane obróbce, wystawiono następnie na działanie ognia, zgodnie z normą EN 1365-2 z 18 02 1999 przez 2 godziny (to znaczy temperatura ognia osiągała około 1050°C).

Wyniki testów są następujące:

- pł yty, z obróbką cieplną lub bez niej, ogrzewane po spodniej stronie i obciążone poprzecznie siłą 42 daN (dekaniutonów) pośrodku długości, nie uległy uszkodzeniu;

- kolumny, ogrzewane jednorodnie, nie przejawiały odprysków po teście ogniowym;

- belka, która przeszł a obróbkę cieplną był a ogrzewana jednorodnie i nie przejawiał a po teś cie żadnych odprysków.

Beton z przykładu 4 odlany został również do postaci kolumny o przekroju poprzecznym 20 x 20 cm i wysokości 90 cm. Po dokonaniu obróbki cieplnej (48 godzin w temperaturze 90°C i wilgotności 100%) dwie kolumny poddano obciążeniu ściskającemu o wartości 2000 kN (to jest 43,6% tego, co element ten wytrzymywał) z mimośrodowością o wielkości 14 mm.

Próbki te poddano działaniu ognia zgodnie z normą EN 1365-2 z 18 02 1999. Jedna z kolumn wytrzymywała obciążenie przez 89 minut, a druga przez 82 minuty (co reprezentuje temperaturę ognia około 1000°C). Przejawiały one przed pęknięciem niewielkie odpryski.

Claims

1. Zastosowanie włókien organicznych w ultrawysokowartościowym betonie dla zwiększenia odporności ogniowej tego betonu, znamienne tym, że do betonu dodaje się włókna organiczne o temperaturze topnienia niższej niż 300°C, średniej długości l większej niż 1 mm oraz średnicy φ najwyżej

200 μm, przy czym ilość włókien organicznych jest taka, że ich objętość wynosi pomiędzy 0,1 a 3% objętości betonu po stwardnieniu a beton ten odznacza się charakterystyczną 28-dniową wytrzymałością na ściskanie o wartości przynajmniej 120 MPa, charakterystyczną wytrzymałością na zginanie po miesiącu o wartości 20 MPa, a także wartością rozpływu w stanie nie stwardniałym, wynoszącą przynajmniej 150 mm, przy czym wartości te dane są dla betonu przechowywanego i utrzymywanego w temperaturze 20°C, przy czym beton składa się ze stwardniałej matrycy cementowej, w której rozproszone są włókna metalowe, otrzymanej przez wymieszanie z wodą kompozycji, która poza włóknami zawiera:

a) cement,

b) cząstki kruszywa o wielkości cząstek frakcji D90 co najwyżej 10 mm,

d) przynajmniej jeden środek dyspergujący, i spełnia następujące warunki:

2) włókna metalowe mają średnią długość l1 o wartości przynajmniej 2 mm oraz stosunek przynajmniej 20, gdzie φ1 jest średnicą włókien,

3) stosunek V1/V objętości V1 włókien metalowych do objętości V włókien organicznych jest większy niż 1 jak również stosunek l1/l długości włókien metalowych do długości włókien organicznych jest większy niż 1,

PL 202 841 B1

2. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że beton zawiera także cząstki wzmacniające, zdolne do zwiększenia wytrzymałości matrycy, wybrane spośród cząstek o kształcie igiełek lub płatków o średniej wielkości najwyżej 1 mm, obecnych w proporcji objętościowej mniejszej niż 35% połączonej objętości cząstek kruszywa (b) i cząstek aktywnych pucolanowo (c).

3. Zastosowanie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że stosunek l/φ włókien organicznych wynosi między 20 a 500.

4. Zastosowanie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że włókna organiczne mają długość l większą niż 1,5 mm i równą co najwyżej 12 mm.

5. Zastosowanie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że włókna organiczne mają średnicę mniejszą niż 80 μm.

6. Zastosowanie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że stosunek V1/V objętości włókien metalowych do włókien organicznych wynosi przynajmniej 2.

7. Zastosowanie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że ilość włókien organicznych jest taka, iż ich objętość wynosi mniej niż 2% objętości betonu po stwardnieniu.

8. Zastosowanie według zastrz. 7, znamienne tym, że ilość włókien organicznych jest taka, iż ich objętość wynosi mniej niż 1% objętości betonu po stwardnieniu.

9. Zastosowanie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że włókna organiczne składają się z homopolimeru lub kopolimeru wybranego spośród poliakryloamidu, polieterosulfonu, polichlorku winylu, polietylenu, polipropylenu, polistyrenu, grup polialkoholi amidu i winylu, jako takich lub w mieszaninie.

10. Zastosowanie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że włókna organiczne są włóknami polipropylenu.

11. Zastosowanie według zastrz. 10, znamienne tym, że włókna polipropylenowe mają długość 6 mm i średnicę 18 μ^ι.

12. Zastosowanie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że włókna metalowe są włóknami stalowymi.

13. Zastosowanie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że długość włókien metalowych leży w zakresie od 5 do 30 mm.

14. Zastosowanie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że wielkość cząstek frakcji D75 kruszywa (b) wynosi co najwyżej 6 mm.

15. Zastosowanie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że włókna organiczne mają temperaturę topnienia mniejszą niż lub równą 200°C.

16. Ognioodporny beton ultrawysokowartościowy, znamienny tym, że składa się ze stwardniałej matrycy cementowej, w której rozproszone są włókna metalowe, otrzymywanej poprzez wymieszanie z wodą kompozycji, która poza włóknami zawiera:

a) cement,

b) cząstki kruszywa o wielkości cząstek frakcji D90 co najwyżej 10 mm,

d) przynajmniej jeden środek dyspergujący,

e) włókna organiczne, i spełnia następujące warunki:

3) włókna organiczne mają temperaturę topnienia niższą niż 200°C, średnią długość l większą niż 1 mm oraz średnicę φ co najwyżej 200 μ^ι,

PL 202 841 B1

17. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że włókna organiczne mają średnicę mniejszą niż 80 μm.

18. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że stosunek l/φ włókien organicznych wynosi 20-500.

19. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że stosunek objętości V1/V włókien metalowych do włókien organicznych wynosi przynajmniej 2.

20. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że włókna organiczne mają długość najwyżej 12 mm.

21. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że ilość włókien organicznych jest taka, iż ich objętość jest mniejsza niż 1% objętości betonu po stwardnieniu.

22. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że włóknami organicznymi są włókna polipropylenowe o długości mniejszej niż 10 mm.

23. Beton według zastrz. 22, znamienny tym, że włókna polipropylenowe mają długość około 6 mm i średnicę 18 μm.

24. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że włókna metalowe są włóknami stalowymi.

25. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że włókna metalowe mają długość od 5 do 30 mm.

26. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że zawiera także cząstki wzmacniające, zdolne do zwiększenia wytrzymałości matrycy, które wybrane są spośród cząstek o kształcie igiełek lub płatków, odznaczających się średnią wielkością co najwyżej 1 mm i obecnych w proporcji objętościowej mniejszej niż 35% połączonych objętości cząstek kruszywa (b) i cząstek aktywnych pucolanowo (c).

27. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że cząstki wzmacniające mają średnią wielkość co najwyżej 500 μm i obecne są w proporcji objętościowej, leżącej w zakresie od 5 do 25% połączonych objętości cząstek kruszywa (b) oraz cząstek aktywnych pucolanowo (c).

28. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że cząstki wzmacniające są włóknami wolastonitu.

29. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że cząstki wzmacniające są płatkami miki.

30. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że wielkość cząstek frakcji D75 kruszywa b) wynosi co najwyżej 6 mm.

31. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że jest on sprężony poprzez naprężanie wstępne.

32. Beton według zastrz. 16, znamienny tym, że jest on sprężony poprzez naprężanie po stwardnieniu.

33. Sposób wytwarzania betonu według dowolnego z zastrzeżeń od 16 do 32, znamienny tym, że miesza się cement, kruszywo o wielkości cząstek frakcji D90 najwyżej 10 mm, cząstki aktywne pucolanowo o wielkości jednostkowej pomiędzy 0,1 a 100 μm, przynajmniej jeden środek dyspergujący, a także włókna organiczne z odpowiednią ilością wody, przy czym włókna wprowadza się do mieszaniny przed dodaniem wody, ponadto dodaje się włókna metalowe i całość miesza się.