XVII OGÓLNOPOLSKA KONFERENCJA WARSZTAT PRACY PROJEKTANTA KONSTRUKCJI
Ustroń, 20 � 23 lutego 2002 r.
Zygmunt Jamroży
BETONY ZE ZBROJENIEM ROZPROSZONYM
/co projektant konstrukcji wiedzieć powinien/
1. Wprowadzenie
W poszukiwaniu materiałów budowlanych na spoiwie cementowym, które
wykazywałyby mniejszą kruchość (ft/fc) ustalono, że korzystnym jest dodatek krótkich
cienkich drucików nazwanych włóknami. Okazało się, że polepszać one mogą także inne
właściwości betonu. Efekty zachęciły do poszukiwania także innego rodzaju włókien, i prób
stosowania ich wszystkich do betonów na różnych spoiwach i z różniącymi się rodzajami
kruszyw. Poszukiwania ciągle trwają nastawiając się na uzyskanie optymalnych włókien dla
poszczególnych typów betonów, ich przeznaczenia, sposobu transportu i wykonywania z
nich elementów konstrukcji. Udowodniono w kraju i za granicą, że trafne zastosowanie
włókien prowadzi do obniżenia kosztów z reguły natychmiastowych, a zawsze w tak
zwanym rachunku ciągnionym tj. uwzględniającym trwałość i ograniczenie prac
konserwatorskich oraz naprawczych.
W opracowaniu wykorzystałem własne doświadczenia, moich współpracowników,
liczne publikacje, wieloletnie dyskusje w IPPT  PAN z zespołem kierowanym przez prof.
A.M. Brandta oraz zdobyte wiadomości podczas stażów zawodowych za granicą. Z góry
autor przestrzega przed  hurra optymizmem podsycanym przez niektórych autorów
publikacji reklamujących włókna zwrotami typu:
 w pełni odporny na pękanie
 doskonały na nawierzchnie
 kapitalny ze względu na wodoszczelność
 włókna najlepsze ze znanych na świecie
 imponujący pochłanianiem energii
 wprawdzie zastąpienie zbrojenia ciągłego nie jest ekonomiczne
 tworzy idealne płyty nośne posadzek itd.
2. Pojęcie betonu ze zbrojeniem rozproszonym
Zbrojeniem rozproszonym przyjęto nazywać to, które występuje w postaci krótkich
włókien (maks. do 80 mm) i zostało wymieszane ze składnikami mieszanki betonowej bez
specjalnego układania, ale w ilości która przynosi wymierny pozytywny efekt głównie
wytrzymałościowy, lub co najmniej określonych innych właściwości mechanicznych.
Włókna układają się dowolnie stosownie do stopnia wymieszania i zagęszczania. Zwykle
jest to układ równomiernie przestrzenny oznaczony symbolem 3D. Jeśli długość włókien
jest znaczna w stosunku do grubości elementu to włókna układają się w zdecydowanej
większości mniej więcej poziomo lecz równomiernie we wszystkich kierunkach. Oznacza
się taki układ jako dwukierunkowy symbolem 2D. Dla uzyskania układu
jednokierunkowego 1D trzeba specjalnie postępować, np. zagęszczać w polu
magnetycznym. (Nie jest stosowany w praktyce, gdyż ma wiele istotnych wad, a głównie
różne wytrzymałości na zginanie w zależności od miejsc podparcia wykonanego elementu).
Celem zbrojenia rozproszonego jest między innymi nadanie matrycy betonowej
jednakowych właściwości bez względu na kierunek obciążenia. Pewna nieścisłość nazwy
 zbrojenie wynika stąd, że w technice za zbrojenie betonu uważa się ten składnik, który
podnosi wytrzymałości na zginanie. Taki efekt mogą przynieść w zasadzie (do chwili
obecnej) tylko włókna stalowe (wyjątkowo propylenowe o wysokim module sprężystości).
Stąd też dla betonów z innymi włóknami odpowiadała by nazwa  fibrobetony (fibry a"
włókna).
Generalnie należy jednak przyjąć bez względu na typ włókien, że rolą ich jest
polepszenie betonu jako materiału budowlanego. Ten polepszony beton może znalez
ć
większy zakres zastosowania, a nawet wpłynąć na wymiary wykonywanych z nich
elementów. Stwierdzono, że przy rozciąganiu betonu współpracują włókna rozłożone w
zakresie pokazanym na rys.1, czyli odchylone od osi o co najwyżej 450.
Rys.1. Opis w tekście
Wynika stąd, że praca włókien rozłożonych przestrzennie (3D) dzieli się na trzy
kierunki, dla (2D) na dwa kierunki, a zatem  w drugim przypadku  są lepiej
wykorzystane.
Dodatek włókien pogarsza urabialność mieszanki betonowej głównie ze względu
na swój kształt a nie ze względu na dodatkową powierzchnię do otulania. Ziarna kruszywa
mają wtedy trudności najgęściejszego ułożenia się.
3. Rodzaje i właściwości włókien
Naśladując  niegdysiejszą sieczkę mieszaną z gliną i niedawny azbest mieszany z
cementem, podaję poniżej obecnie stosowane włókna do kompozytów betonowych.
Wymieniam je w kolejności efektywności stosowania.
Ocena efektywności jest nieco subiektywna, ale oparta na analizie wyników nie
tylko osobiście uzyskiwanych ale także w oparciu o obce publikacje, nie budzące
wątpliwości ich uczciwości (p.pkt.1).
Przez efektywność rozumie się krotność poprawy danej właściwości. Zasadniczo
krotności są różne dla różnych cech, dlatego przyjęto w normach krajów je posiadających
określone metody badań. Np. w Japonii, USA, czy Szwecji, efektywność na zginanie ocenia
się średnią energią dla wywołania ugięcia próbki normowej (15/15/60 cm) do 3 mm. W
naszej krajowej praktyce określa się naprężenie rysujące i niszczące.
Zasadniczo rozróżnia się włókna stalowe i organiczne.
A. Włókna stalowe, różniące się głównie kształtem a to:
1. Korytkowe, lekko skręcone z odkształconymi końcówkami.
2. O przekroju prostokątnym lub kołowym zakończone haczykami.
3. Strugane (frezowane) z bloków żeliwnych (przekrój mają korytkowy lecz różny na
długości wymiar przekroju i są dość chropowate i z zadziorami na obrzeżach).
4. Proste o przekroju prostokątnym lub kołowym obustronnie zakończone jakimś
odkształceniem  zwykle rozpłaszczeniem lub lekkim zafalowaniem, rzadziej
pogrubieniem.
5. Faliste.
6. Proste lecz powierzchniowo karbowane.
7. Proste o przekroju okrągłym.
8. Blaszkowate.
B. Włókna z tworzyw sztucznych
9. Polipropylenowe fibrylowane.
10. Polipropylenowe gładkie.
11. (Polialkoholowinylowe, poliestrowe, poliakrylonitrylowe  z reguły dopiero są
rozpoznawane).
C. Inne włókna
12. Szklane  wymagane specjalne szkło (np. metaliczne) lub niealkaliczne spoiwo.
13. Roślinne  nie stosowane w Europie.
14. Wełna mineralna  dość łamliwa.
15. Węglowe  o długości 2 mm zwiększają wytrzymałość dojrzałego zaczynu
cementowego, co nie znajduje odbicia w betonie. Włókna węglowe są bardzo drogie.
Możliwe, że odegrają one pozytywną rolę w rozwijanych betonach pyłowych.
Oprócz wyżej wymienionych zasadniczych odmian włókien występuje wiele
nieznacznie różniących się, co wynika często tylko ze względów handlowych. Każdy z
typów włókien musi posiadać  Aprobatę techniczną ITB dla dopuszczenia do stosowania.
Wymienione wyżej włókna grup A, B i C występują o różnej długości, różnej
wielkości powierzchni przekroju i różnej tekstury powierzchni wzdłuż włókien. Do
szczególnie charakterystycznych należą włókna:
 Stalowe druciki haczykowate połączone klejem tworząc rodzaj pasków czy blaszek
(rys.2). Włókna w takiej postaci można wprowadzać do betoniarki dużymi porcjami
(jak kruszywo). Klej rozpuszcza się w wodzie podczas mieszania, a włókna nie zbijają
się w jeże do czego mają tendencję inne włókna stalowe (rys.3).
 Stalowe niklowane wykazujące większą odporność na korozję i oddziaływania
temperatury ogniowej.
 Stalowe bardzo cienkie, o długości 6 do 12 mm, zwykle pofałdowane, noszące nazwę
wełny stalowej. Nie rozwinęło się ich stosowanie i w kraju są nie dostępne.
 Miedziane (odporne na korozję).
 Włókna z tworzyw sztucznych złożonych z bardzo licznych cienkich nitek. Mogą się
one podczas mieszania rozdzielać na poszczególne niteczki. Z reguły jednak zachodzi
co najwyżej pewne ich rozluz
nienie i dzięki temu następuje silniejsze skotwienie z
zaczynem (wiązki siatkowe).
 Odmianą włókien z tworzyw sztucznych są również włókna o postrzępionej
powierzchni (odstające wąsy), co również pozwoli do lepszego skotwienia z matrycą.
Rys.2. Przykłady kształtu włókien stalowych
Rys.3.
Można się spierać, czy opiłki stalowe można zaliczyć do włókien  poskręcane, różne
przekroje, długości do 6 mm. Nie mniej połączenie ich z włóknami stalowymi daje bardzo
dobre efekty. Można je dozować w ilości do 150 kg/m3 przy jednoczesnym obniżeniu ilości
rzeczywistych włókien. Podwyższa się w sposób synergiczny udarność, wytrzymałość na
ściskanie, zginanie i łupowanie oraz wodoszczelność, a obniża nasiąkliwość, pełzanie i
skurcz. Jednocześnie urabialność mieszanki betonowej jest korzystniejsza niż z samymi
włóknami. Autor stosował ten kompozyt jako podlewki pod maszyny drgające.
Istotnymi właściwościami włókien są:
wytrzymałość na rozciąganie, odporność na zginanie, wydłużalność do zerwania, moduł
sprężystości przy rozciąganiu i przy ściskaniu, zwilżalność wodą, sczepność z matrycą
(głównie chodzi o spoiwo).
W zależności od wymienionych cech kształtu, długości, smukłości, oraz właściwości
materiałowych, a głównie modułu sprężystości przy rozciąganiu (większy lub mniejszy niż
ma matryca betonowa). Moduł sprężystości włókien stalowych jest wielokrotnie wyższy niż
betonu, a z tworzyw sztucznych wybitnie niższy, (równy lub co najwyżej zbliżony tylko do
modułu zaczynu cementowego).
Włókna mogą:
a) współpracować z matrycą od samego początku dojrzewania
b) od chwili pęknięcia matrycy
c) tylko w początkowym okresie dojrzewania, kiedy to w mieszance matrycy zachodzą
pierwsze procesy chemiczne i strukturotwórcze.
Mimo pewnych sugestii autorów niektórych publikacji, należy przyjąć jako zasadę,
że:
10 Tylko włókna stalowe mogą w istotniejszym zakresie polepszać właściwości
wytrzymałościowe i mechaniczne betonu.
20 Włókna pozostałych grup (B i C) oddziałują tylko we wstępnym okresie dojrzewania
matrycy przez ograniczenie tworzenia się mikrospękań. Podkreślić trzeba jednak, że zabieg
ten może mieć wpływ także na pewne cechy betonu dojrzałego. Włókna te, podobnie jak i
stalowe mogą mieć i tę zaletę, że w niektórych przypadkach spękana matryca nie rozpada
się na oddzielne kawałki, co może mieć znaczenie i dla bezpieczeństwa użytkowników
konstrukcji. Włókna sztuczne są z reguły ciągliwe.
30 Przy doborze włókien, projektant elementów konstrukcji musi jasno określić efekty jakie
chce uzyskać. Zakres efektów (rys.4) będzie zależał od kształtu, wymiarów i ilości włókien.
40 Znów, mimo sugestii niektórych autorów publikacji, zdecydowanie należy przyjąć, że od
chwili pęknięcia matrycy nośność elementu wybitnie maleje.
Rys.4. Możliwe przypadki zachowania się fibrobetonów po pęknięciu matrycy
1  beton zwykły; od 2 do 6  w zależności od rodzaju i ilości włókien;
7  teoretyczne możliwości.
Rys.5 Skutki skotwienia włókien stalowych z matrycą
Podawany wzrost energii zniszczenia (pole C na rys.6) jest tylko techniczną fikcją i polega
na tym, że trzeba zużyć pewnej energii do wyciągnięcia włókien z betonu lub wyjątkowo do
ich rozerwania.
50 Pęknięte elementy nie mogą ulec powtórnemu zwarciu nawet po całkowitym odciążeniu.
Włókna w szczelinie (głównie stalowe)mogą ulegać korozji, a z tworzyw sztucznych
starzeniu.
60 Pęknięty beton z włóknami wymaga zatem analizy jak go naprawić, a nie jak będzie
postępował dalszy proces degradacji.
70 Projektant musi też wziąć pod uwagę, że istnieją włókna stalowe o podwyższonej
odporności na korozję i że niektóre włókna sztuczne (np. szklane) nie są odporne na
alkaliczne oddziaływanie jakie stwarza spoiwo cementowe.
80 A
ączenie włókien stalowych z propylenowymi (zwane czasem wspólnie hybrydowymi)
przynosi często określony pozytywny efekt.
90 Ostrożnie należy traktować spotykane stwierdzenia jak podane przeze mnie w pkt. 1.
Rys.6 Energia niszczenia (opis w tekście)
Cechy wytrzymałościowe betonów wynikają z siły zakotwienia włókien w matrycy
betonowej. I tak, zakotwienie włókien gładkich wynika tylko z siły ich sczepności z
matrycą. Wystarczy przekroczyć tę siłę i wtedy włókno opiera się przy wyciąganiu tylko
tarciem o otaczającą powierzchnię matrycy, co jest wielkością nieznaczną (resztkowa siła).
Włókna  chropowate , a więc i nagniatane, oraz karbowane są zakotwione
znacznie silniej i dla ich wyciągnięcia z matrycy trzeba ściąć beton wzdłuż powierzchni
karbów.
Włókna z odkształconymi końcówkami (haczykowate, rozpłaszczone, pogrubione)
są zakotwione najsilniej. Włókno takie musi ulec zerwaniu lub ścięciu betonu wzdłuż
większej średnicy lub też w przypadku haczykowatych pokonać opór wynikający z
krzywizny dla wyciągnięcia z matrycy. Tym się kierując podano kolejność włókien w pkt.1.
Rys.5 obrazuje opisane wyżej zjawisko.
Uwaga:
W typie 2, beton zaczyna się szybko skruszać przy szczelinie, a w typie 4 daleko od niej, a
więc wymaga znacznie więcej siły.
4. Rodzaje betonów z włóknami
Rodzaje betonów wynikają z zastosowanych składników i tak:
Kruszywo: Spoiwo: Włókno:
 skalne  cementowe  stalowe
 sztuczne  mineralne bezcementowe  polimerowe
 odpady mineralne  polimerowe  szklane
 recykling  cementowo polimerowe  węglowe
 organiczne  gipsowe  roślinne
 mikrokruszywo
Uwagi technologiczne:
10 Każdy z wymienionych trzech grup zasadniczych składników może być w swojej grupie
ze sobą zmieszany. Zwykle istnieją optymalne proporcje w zależności od celu łączenia
(efekt techniczny czy ekonomiczny).
20 A
ączenie po kilka składników z trzech grup ze sobą dla uzyskania betonu jest
dopuszczalne, jeśli nie oddziałują na siebie szkodliwie. Wszystkie kombinacje dają
beton ze  zbrojeniem rozproszonym lub nazywanym  z mikrozbrojeniem lub też
 fibrobetonem .
W zależności od najważniejszego składnika a to włókna i z kolei spoiwa, każdy z
betonów posiada lub może posiadać oryginalną nazwę, np.:
kruszywo skalne + cement + włókna stalowe, to  drutobeton . Częściej stosuje się
określenie betonu opisowo, tak go rozwijając aby było jednoznaczne, np.:  fibrobeton
polimerowy z włóknem szklanym .
30 Każdy z betonów zwykle lub obowiązkowo uzupełniany jest domieszkami i/lub
dodatkami, aby uzyskać optymalny efekt i to zarówno technologiczny jak i techniczny.
Na przykład zawsze trzeba stosować superplastyfikator do drutobetonu. Bardzo
korzystnie jest dodawać do niego także pył krzemionkowy.
Największe zainteresowanie w Polsce jest drutobetonem i betonem z włóknami
propylenowymi i tym też betonom będzie poświęcona dalsza część opracowania.
5. Istota techniczna drutobetonu
Rozprowadzone wszechstronnie w betonie druciki ograniczają rozwój
mikroszczelin przejmując naprężenia i przekazując je w inne szczelne partie betonu.
Powstaje więc w betonie równomierniejszy rozkład naprężeń. Im większa gęstość
rozłożenia włókien tym wyższy efekt. Gęstość rozłożenia można rozumieć jako uśrednioną
(w rzeczywistości wirtualną), odległość między włóknami. Dlatego też korzystniej jest
stosować krótsze włókna ale w większej ilości  oczywiście zachowując opisany już
warunek minimalnej długości tj. 3 x średnica największych ziarn. Efekt dodania włókien
można określać wzrostem energii zniszczenia konkretnej właściwości (np. zginania,
zmęczenia, udarności, skurczu itd.). Na rys.6 przedstawiono uogólniony wykres X-Y, gdzie
X oznacza oddziaływanie, a Y skutek. I tak np. dla zginania:
X = � ściskające, a Y = � odkształcenie
X = siła zginająca, a Y = ugięcie
Pole A  dla betonu bez włókien
Pole B  dla betonu z włóknami
Według autora (przypominam) porównanie powinno się wprowadzać tylko w
granicach pęknięcia matrycy, lub wzrostu obciążenia, gdyby on zachodził mimo pęknięcia
matrycy (krzywa na rys.6b)  gdyż tu kończy się granica wymaganej nośności. Dalsze
niszczenie, to resztkowa energia (pole C), która może mieć pewne znaczenie technologiczne
ale nie konstrukcyjne.
Porównanie energii to:
B
- wzrost energii konstrukcyjnej
A
C  dodatkowa energia technologiczna
Dość często  zwykle dla podwyższenia wrażenia efektu, podawana jest wielkość
B + C
- jako wzrost energii zniszczeni a
A
6. Projektowanie składu drutobetonu
Postępowanie jest analogiczne do projektowania betonu zwykłego metodą
doświadczalną  znanego zaczynu .
I tak:
10 Ustalenie rodzaju składników, a głównie typu włókien.
20 Dobranie uziarnienia kruszywa: - maksymalną wielkość ziarn, - punkt piaskowy (zwykle
45-50% w kruszywie do 4 mm; 40-45 w kruszywie do 8 mm i 35-40 w kruszywie do 16
mm, - ilość pyłu (do 0,125) powinna mieścić w granicach 2-5% całego stosu. Im
drobniejsze kruszywo tym więcej pyłu, - zachować ciągłość uziarnienia, - kruszywo ma
być bez zanieczyszczeń organicznych i odpowiadać normie co do klasy.
30 Ustalenie wskaz
nika cementowo-wodnego stosownie do wymaganej klasy betonu.
40 Mieszanie odważonej ilości kruszywa (min. 10 kg) z zaczynem aż do uzyskania
wymaganej konsystencji, licząc się z tym, że po dodaniu włókien i superplastyfikatora
ciekłość obniży się o ok. 1/3 opadu stożka, a średnica rozpływu na stoliku
wstrząsającym zmaleje o ok. 6 cm.
50 Podczas mieszania składników podstawowych (w tym ewentualnego dodatku
mineralnego), dodawać równomiernie włókna rozluz
nione w przewidywanej ilości, z
kolei wlewać superplastyfikator.
60 Po 2 minutach mieszania skontrolować konsystencję, zawartość porów w mieszance po
zagęszczeniu (powinna być d" 3%) i ilość cementu, która powinna mieścić się w
granicach 420 do 500 kg/m3 przy kruszywie do 4 mm, 360 do 420 przy kruszywie do 8
mm i 320 do 400 przy kruszywie do 16 mm.
Gdy powyższe wymagania odpowiadają założeniu, to:
70 Wykonać próbki do badania cech wytrzymałościowych i wymaganych mechanicznych
oraz fizycznych.
80 Wykonać większy element, a nawet przewidywany do produkcji celem zweryfikowania
laboratoryjnego projektu składu betonu.
90 Gdy zaistnieją niedopuszczalne różnice, to wnieść poprawki do składu wg zasad
technologii zwykłego betonu.
Do betonów z włóknami można stosować te same cementy i kruszywa co do
betonów konstrukcyjnych. Korzystniejsze są cementy CEM II, III i IV z grupy cementów
powszechnego użytku, gdyż dają bardziej szczelną strukturę matrycy a więc i dojrzałego
drutobetonu. Maksymalna wielkość ziarn kruszywa nie powinna być większa niż 1/3
długości włókien stalowych prostych i nie większa niż � długości włókien haczykowatych.
Włókna są wtedy lepiej wykorzystane. W zasadzie, te elementy do których korzystnie jest
stosować włókno stalowe są zwykle cienkościenne i dlatego wielkość ziarn nie powinna
przekraczać 4 lub 8 mm. Kruszywo do 16 mm (wyjątkowo do 32 mm) stosuje się tylko w
masywniejszych konstrukcjach, np. hydrotechnicznych czy fundamentach pod młoty
udarowe i kuz
nicze, ale też wtedy stosuje się włókna o długości 50 do 60 mm ( a nawet 80
mm). Pamiętać trzeba, że włókna wnoszą ze sobą dodatkową powierzchnię do otulenia i
mają kształt bardzo utrudniający gęste ułożenie się ziarn. Stąd też ilość zaprawy w tych
betonach jest o około 10% wyższa niż wystarczyłoby do betonów bez włókien (tzw.
optymalna ilość). Stąd też wykres krzywej uziarnienia kruszywa zwykle znajduje się w
górnym polu granic dopuszczalnych.
Mimo wszystko, w każdym przypadku dodatek włókien stalowych obniża
szczelność matrycy betonowej i to zarówno w postaci mieszanki, jak i w postaci dojrzałej.
Wynika to nie tylko z zakłóceń budowy struktury betonu, ale także obniżonego skurczu
betonu z mikrozbrojeniem.
Wspomniano już, że w świetle powyższych informacji, do betonów z włóknami
koniecznie trzeba stosować superplastyfikatory i domieszki uszczelniające (najlepiej
mikrokrzemionkę).
Przy okazji warto dodać, ze w styku zaczynu z włóknem stalowym nie wytwarza
się strefa nieszczelności wypełniana częściowo portlandytem o ile W/C d" 0,5 lub W/(C+Mk)
d" 0,55. Dowodzi tego brak istotniejszej poprawy fzg drutobeton po dodaniu Mk. Spotykany
w publikacjach rysunek Bentury o przeciwnym stwierdzeniu, jest tylko wydumany lub brak
uzupełniającej informacji o stopniu W/C w drutobetonie.
Zjawisko nieszczelności strefy stykowej z grubymi ziarnami kruszywa dokładnie
opisane jest w literaturze i może się ono fragmentarycznie objawić tylko przy włóknach
blaszkowatych. Ze względu na warunki eksploatacji, dopuszcza się, a nawet zaleca
napowietrzanie mieszanek drutobetonowych. Zwykle, wprowadzenie domieszki
napowietrzającej powiększa ciekłość mieszanki drutobetonowej do stopnia ciekłości samej
matrycy. Bardzo korzystny efekt przynosi jednoczesne wprowadzanie upłynniacza i
domieszki napowietrzającej. W pewnym zakresie podobną rolę może spełnić domieszka
kompleksowa, ale nie pozwala ona na zoptymalizowanie oczekiwanego skutku. Stosuje się
te same domieszki co do betonu, ale trzeba kierować się doborem najskuteczniejszym.
Korzystniej jest regulować konsystencję domieszką upłynniającą a nie samymi składnikami.
Jeśli drutobeton byłby narażony na środowisko chemicznie agresywne, to zarówno cement
jak i kruszywo należy dobierać wg normy  Zabezpieczenie materiałowo-strukturalne .
Włókna stalowe nie mają tendencji do korozji, gdyż są zbyt krótkie aby wytworzyły się na
nich ogniwa, poza tym nie stykają się ze sobą i wykonane są z odporniejszej stali. Jeśli
zdarzą się pojedyncze przypadki korozji to objętość włókna po skorodowaniu jest tak
nieznacznie większa, że nie rozsadza betonu, a nawet podwyższa siłę skotwienia z matrycą.
Nie ma obawy niebezpieczeństwa od przypadkowo wystających (sterczących) drucików na
powierzchni betonu. W ciągu kilku dni ulegają one korozji i odłamaniu. Ze wszech miar
korzystne jest przy projektowaniu składu kierować się już innymi udanymi wdrożeniami.
Wynika to stąd, że trudno jest przewidzieć rzeczywiste efekty, czasem wydaje się pozornie,
że nie logiczne, np.:
- Im więcej włókien tym większa porowatość, nasiąkliwość i przesiąkliwość betonu.
- Im mniej zaczynu tym mniejszy pozytywny efekt wytrzymałościowy dodania włókien i
to zwłaszcza wraz z większą smukłością włókien.
- Im wyższa wytrzymałość matrycy, tym procentowo niższy efekt dodania włókien.
- Wraz z wiekiem znaczniej poprawiają się właściwości betonu z włóknami niż bez.
- Aby uzyskać taką samą porowatość mieszanki betonowej z włóknami jak bez nich,
należy zwiększyć ilość zaczynu o około 10%.
- Mimo lepszego kotwienia się w matrycy włókien o przekroju kwadratowym bądz

prostokątnym zwłaszcza skręconych, to w mikroskopie można zaobserwować więcej
fragmentów powierzchni słabo zetkniętej z zaczynem niż przy włóknach okrągłych.
Kanty utrudniają dobre otulenie.
7. Uwagi wykonawcze
Zasady betonowania zupełnie nie różnią się od zasad obowiązujących przy betonie
zwykłym. Należy jednak zwracać szczególną uwagę na dozowanie włókien. Za wyjątkiem
włókien sklejanych w paski, pozostałe muszą być tak wrzucane do bębna betoniarki aby
każde włókno było oddzielone od reszty (p. rys.7).
Rys.7. Przykłady metod wprowadzania włókien stalowych do betoniarki
a) włókna luz
ne; b) włókna sklejone
Przy próbkach laboratoryjnych włókna wsiewa się przez sito. W przeciwnym przypadku
tworzą się  jeże (zbitki włókien) lub nawet większe kule. Spotyka się dopuszczanie
mieszania najpierw suchych składników, a więc i włókien, a potem dolewanie wody i na
końcu plastyfikator. Z obserwacji autora wynika, że w opisanym przypadku włókna mogą
się mniej równomiernie rozmieszczać i opadać na dno bębna. A zatem korzystniej jest
wprowadzać włókna już do mieszanki z wodą.
Przy zbyt ciekłej konsystencji wywołanej ilością wody a nie plastyfikatora, również
włókna mogą opadać w mieszance. Wprowadzenie mieszanki do miejsca przeznaczenia
powinno być możliwie dużymi objętościami.
Podkreślić trzeba koniecznie, że bardzo korzystnym jest transport pompowy wg
tych samych zasad co mieszanek betonu zwykłego. Mieszankę powinno się rozprowadzać
na poziomych powierzchniach długimi łatami, a przy mniejszych drewnianymi packami.
Zagęszczenie powinno być krótkotrwałe i dlatego należy dobrać odpowiedni typ
wibratora  najlepiej dyle wibracyjne. Ubijaki i wibratory powierzchniowe nie są korzystne.
W przypadkach elementów o dużych masywach (fundamenty) trzeba stosować wibratory
wgłębne, mimo, że zakłócają one nieco równomierny rozkład włókien.
Literatura donosi, że istnieją już domieszki pozwalające na samorozlewność, a
nawet samozagęszczanie się mieszanek drutobetonowych analogicznie jak to ma miejsce w
mieszankach betonowych bez mikrozbrojenia. Do takich mieszanek daje się wprowadzać
więcej włókien z odpowiednim efektem technicznym. W zasadzie każda z odmian
fibrobetonów może być nanoszona metodą natryskiwania (w literaturze spotyka się
określenie  torkretowania ). Najpowszechniej stosuje się tę technikę do natryskiwania
betonu z włóknami stalowymi. Mogą być stosowane obie znane metody tj.  na sucho i  na
mokro . W Polsce stosowana jest metoda na mokro (np. p. pkt. 8.1) i ta też technika coraz
powszechniej stosowana jest w świecie.
Inne rodzaje włókien wymagają często istotnej zmiany techniki natryskiwania (np.
oddzielnie matrycy oddzielnie włókien  warstwami). Istnieją w Polsce przedsiębiorstwa
specjalistyczne np. firma TORKRET.
Najczęściej metoda natryskiwania stosowana jest do wykonywania obudowy tuneli,
budowy konstrukcji o skomplikowanych kształtach (torów saneczkowych), nakładania
warstw zewnętrznych na konstrukcje pionowe celem uzyskania efektów estetycznych,
zabezpieczających, uszczelniających, reprofilujących. Stosuje się także do wzmacniania
skarp wzdłuż dróg i obudowy szybów. Autor współuczestniczył przy natryskiwaniu
wyrobisk górniczych o długościach wielu kilometrów. Ostatnio rozwija się (także w Polsce)
wykonywanie obiektów użytkowych w kształcie kopuł powłokowych. Wymierne korzyści
przynosi wprowadzenie do natryskiwanych mikrozbrojonych mieszanek dodatków
mineralnych, polimerowych, domieszek przyspieszających wiązanie, pyłów
krzemionkowych (mikrokrzemionki) itp.
Zaleca się  ze względu na ograniczenie odbijanej masy  aby mieszanki
drutobetonowe natryskiwane posiadały W/C d" 0,45. Przez przewody o średnicy 40-50 mm
można przetłaczać drutobeton z włóknami o długości do 32 mm.
8. Przykłady zastosowania drutobetonu w Polsce
8.1. Osłona zewnętrzna żelbetowego płaszcza hiperboidalnej chłodni
kominowej
Prace remontowe betonowych obiektów inżynierskich typu płaszczy chłodni
kominowych polegają w dużej mierze na uzupełnianiu betonu. Jedną ze stosowanych
technik jest natrysk mieszanki betonowej. Technika ta stosowana jest zwłaszcza przy
wykonywaniu zewnętrznej warstwy, stanowiącej element zabezpieczająco-wykończeniowy.
W dotychczasowej praktyce warstwa ta wykonywana jest jako tradycyjny torkret zbrojony
siatkami z prętów stalowych. W opracowaniu przedstawiono, zrealizowaną podczas
remontu jednej z krajowych chłodni kominowej, koncepcję zastąpienia tego rozwiązania
natryskiem z betonu z uzbrojeniem rozproszonym w postaci włókien stalowych
(drutobetonu).
Potrzeba zastosowania betonu natryskowego w pracach remontowych żelbetowych
płaszczy chłodni kominowych istnieje w następujących przypadkach:
- W czasie eksploatacji powierzchniowemu wykruszeniu uległa zaprawa i odkryte
zostały grube ziarna kruszywa zewnętrznej warstwy betonu, co spowodowało
zmniejszenie grubości otulenia prętów zbrojnych i ułatwiło wnikanie wody w głąb
struktury betonu. Zadaniem torkretu jest w tym przypadku tylko przywrócenie
pierwotnego stopnia ochrony stali przed korozją (reprofilacja).
- Betonowa otulina zbrojenia uległa odspojeniu i odpadła, wskutek czego odkryte zostały
pręty zbrojeniowe, zwykle do połowy średnicy. Stanowi temu towarzyszy zwykle dość
poważnie zaawansowana korozja zbrojenia (wżery, a nawet złuszczenia). Grubość
warstwy betonu, która odpadła wynosi z reguły około 3 cm, co powoduje, iż grubość
płaszcza zmniejsza się w zależności od wartości wyjściowej wynoszącej zazwyczaj 12
do 16 cm o około 20 do 25%. Zadaniem torkretu jest w tym przypadku przywrócenie
założonej grubości płaszcza i odtworzenie otuliny chroniącej stal przed korozją.
- W wyniku różnych oddziaływań beton wykruszył się w takim stopniu, że pręty
zbrojeniowe zostały całkowicie odkryte, a ponadto osłabiła się warstwa zewnętrzna
pozostałego betonu. W takim przypadku grubość płaszcza uległa poważnemu
zmniejszeniu. Zadaniem torkretu jest wzmocnienie konstrukcji płaszcza, zaś grubość
nanoszonej warstwy sięga 8 cm.
Dotychczas stosowane, tradycyjne rozwiązanie polegało w takich przypadkach na
natryśnięciu betonu drobnoziarnistego na odpowiednio przygotowaną powierzchnię
remontowanego płaszcza, do którego przymocowano uprzednio zbrojenie siatkowe.
Zbrojenie to spełnia rolę zbrojenia przenoszącego naprężenia skurczowe naniesionej
warstwy betonu.
" Zachowanie się warstwy z torkretu tradycyjnego
Torkret układany jest na podłożu ze starego betonu, w którym praktycznie zakończone
zostały procesy skurczowe i proces pełzania. Skurcz betonu warstwy natryśniętej wywołuje
więc naprężenia ścinające w styku z podłożem, co obniża istotnie przyczepność między
tymi dwoma warstwami. Ponadto skurcz torkretu prowadzi często do jego spękania i
odpadania.
" Korzyści wynikające ze stosowania betonu zbrojonego włóknami (drutobetonu).
Mikrozbrojenie posiada bardzo korzystny wpływ na właściwości warstwy
natryskiwanej, a mianowicie:
- straty materiału w czasie nakładania są niemal do połowy zredukowane w stosunku do
strat betonu bez włókien,
- odkształcenia skurczowe maleją o co najmniej 30 do 50%,
- przy niewielkim wzroście wytrzymałości na ściskanie, zachodzi 50% wzrost
wytrzymałości na zginanie,
- beton wykazuje istotnie większą odkształcalność do chwili zarysowania,
- zabezpiecza odspojone fragmenty warstwy przed ich odpadnięciem.
" Przeprowadzone prace dotyczyły płaszcza jednej z czterech żelbetowych
hiperboloidalnych chłodni kominowych Elektrowni Siersza.
Wysokość chłodni wynosi 90,0 m, zaś powierzchnia zewnętrzna jej płaszcza 15000 m2.
Zakres przedmiotowych prac obejmował wykonanie na wyremontowanym płaszczu
chłodni, zewnętrznej warstwy zabezpieczająco-wykończeniowej, której założona grubość
wynosiła 4 cm + nierówności. Natrysk mieszanki drutobetonowej wykonywany był metodą
mokrą za pomocą agregatu POBET 250 z dyszą o średnicy 45 mm. Natrysk prowadzono z
ruchomych pomostów, pasmami pionowymi o szerokości około 3 m. Przed natryskiem
powierzchnia starego betonu poddana została starannemu czyszczeniu metodą hydro-
piaskowania.
" W wyniku przeprowadzonych badań laboratoryjnych oraz próbnego natrysku,
wykonanego na fragmencie płaszcza chłodni, do zrealizowania prac przyjęto mieszankę
drutobetonową, której podstawowymi składnikami były:
- cement portlandzki marki 32,5 bez dodatków w ilości 400 kg/m3,
- piasek rzeczny 0/2 mm w ilości 980 kg/m3,
- żwir rzeczny 2/8 mm w ilości 790 kg/m3,
- woda wodociągowa w ilości 190 kg/m3, (W/C = 0,47).
Ponadto, jako domieszki modyfikujące zastosowano superplastyfikator SK-1 w ilości 1,5%
masy cementu oraz pył krzemionkowy z Huty A
aziska, w ilości 2% masy cementu. Tak
niewielka ilość pyłu pozwala uzyskać mieszankę o wyraz
nie większej lepkości i znacznie
lepszych właściwościach tiksotropowych. Jako uzbrojenie włókniste stosowano włókna
haczykowate typu HSCF 25 w ilości 0,8% objętości mieszanki betonowej (60 kg/m3).
" Badania właściwości zastosowanego drutobetonu przeprowadzono na próbkach
odwierconych z płaszcza chłodni oraz wyciętych z płyt o wymiarach 50x50x4 cm,
wykonanych także metodą natrysku w specjalnie przygotowanych formach. Wszystkie
właściwości określano po 3 miesiącach od chwili wykonania betonu. Jedynie skurcz badano
od chwili jego natryśnięcia.
Wyniki badań przedstawiono w tabl.1.
Tablica 1 Właściwości drutobetonu i betonu stanowiącego jego matrycę
Właściwość Beton Drutobeton
Gęstość objętościowa [kg/dm3]2,180 2,228
Nasiąkliwość [%] 5,1 6,0
Przyczepność do starego betonu [MPa] 1,0 1,5
Wodoszczelność (głębokość penetracji wody
3,0 3,5
przy ciśnieniu 1 MPa)
fcm 39,4 47,8
fzg 7,7 10,6
Skurcz 0 0,6 0,35
" Na podstawie przeprowadzonych badań laboratoryjnych i prac związanych z realizacją
drutobetonowej warstwy zabezpieczająco wykończeniowej płaszcza chłodni kominowej, a
także obserwacji jej zachowania podczas kilkuletniego okresu eksploatacji sformułować
można podane niżej główne wnioski i spostrzeżenia.
- Wszystkie właściwości betonu uległy wyraz
nej poprawie po dodaniu włókien
stalowych,
- Szczególnej poprawie uległ skurcz betonu, którego redukcja w wyniku obecności
włókien wynosi około 50%,
- Przyczepność do podłoża ze starego betonu uległa zwiększeniu o 50% (z 1,0 do 1,5
MPa), co podwyższa istotnie trwałość wykonanej warstwy zabezpieczającej,
- Właściwości reologiczne natryskiwanej mieszanki betonowej (lepkość i
tiksotropowość) uległy poprawie, pozwalając na poważne zredukowanie strat mieszanki
przy natryskiwaniu (odpryski),
- Obecność włókien stalowych nie spowodowała istotnego pogorszenia wodoszczelności,
co pozwala na prognozowanie wysokiej trwałości wykonanej warstwy,
- Wzrost nasiąkliwości i obniżenie wodoszczelności w wyniku dodania włókien wynika z
obniżenia skurczu betonu. Można to zredukować dodaniem większej ilości pyłu
krzemionkowego (do 5%).
8.2. Warstwa ochronno-spadkowa w mostach kolejowych
Projekt oparto na znanych właściwościach drutobetonu, a zwłaszcza:
- dużej odporności na obciążenia dynamiczne (zmęczeniowe i uderzeniowe)
- dużej odkształcalności,
- niskim skurczu.
Znając również efektywność włókien struganych jak i haczykowatych, przyjęto do
wstępnych prób laboratoryjnych następujące składniki:
- włókna stalowe Harex SF01-32 oraz porównawczo  Dramix loose w ilości 0,5%, 1,0%
i 1,5% o długościach po 32 mm,
- piasek 0/2 mm 500 kg/m3
- grys granitowy 2/8 mm 1090 kg/m3
- cement portlandzki 32,5 400 kg/m3
- woda 200 l/m3
Rozpływ stożka mierzony na stoliku wstrząsowym wynosił 30�35 cm, (konsystencja
plastyczna). W przypadku maksymalnej zawartości włókien (1,5%) stwierdzono, że dla
włókien typu  Harex urabialność mieszanki jest bardzo dobra i w razie konieczności
istnieje możliwość zwiększenia ich ilości. Mieszanka z włóknami typu  Dramix loose
w ilości 1,5% była bardzo z
le urabialna i jest to praktycznie największa ilość włókien
możliwa do wprowadzenia.
" Badania trwałej wytrzymałości zmęczeniowej przeprowadzono na próbkach 5/5/5
(ściskanie) i 5/5/16 (zginanie). Wszystkie próbki uzyskano poprzez wycinanie z płyt.
Badania zmęczeniowe przeprowadzono metodą schodkową Dixon a i Mood a, przyjętą jako
standardową przez RILEM.
Wyniki badań przedstawiono w tabl.2.
Tablica 2 Wyniki badań wytrzymałości zmęczeniowej
Rodzaj Trwała wytrzymałość zmęczeniowa Wytrzymałość
betonu ściskanie zginanie statyczna
fcf fcf S fbf fbf S fc fb
MPa fc MPa MPa fb MPa MPa MPa
Beton 18,4 0,58 1,8 2,95 0,59 0,26 31,8 5,0
zwykły
Włókno 24,2 0,62 3,8 6,00 0,69 0,61 39,0 8,7
Harex 1,5%
Włókno 28,6 0,70 3,1 7,66 0,73 0,52 40,8 10,5
Dramix 1,5%
fzg , fc - wytrzymałość statyczna na zginanie i ściskanie
f
fzg, f - trwała wytrzymałość zmęczeniowa przy zginaniu i ściskaniu
c
S - odchylenie standardowe
Wyniki pokazane w tablicy wskazują na wybitnie korzystny wpływ dodatku
przyjętych włókien stalowych, przy czym nieco lepsze rezultaty uzyskano dla włókien typu
 Dramix .
" Wytrzymałość udarową oceniono metodą zaleconą przez ACT w aparacie rys.8.
Rys.8. Aparat udarowy.
W wyniku badań przeprowadzonych na próbkach z zawartością włókien 1,5%,
dojrzewających 90 dni w temp. 200C i wilgotności ok. 95% uzyskano rezultaty
przedstawione w tabl.3.
Poszczególne wyniki podane w tablicy stanowią średnie z badania 15 próbek. Jako
dodatkowe parametry pomierzono wymiary wgniotu kuli w próbkę. Można na ich podstawie
wnioskować o odkształcalności i twardości materiału a także ustalać związki tych
parametrów z energią potrzebną do zniszczenia.
Tablica 3 Wyniki badania wytrzymałości na uderzenia
Rodzaj Ciężar Wysokość Powstanie pierwszej rysy Zniszczenie
betonu bijaka spadania ilość energia ilość energia
G(N) bijaka uderzeń S uderzeń S
h(cm) n n (J) n n (J)
Beton 10 6,8 247 11 6,7 280
zwykły
49 50
Włókno 12 3,5 297 46 18,1 1140
Harex
Włókno 14 5,8 346 61 26,5 1507
Dramix
W tabl.4 opisano parametry wgniotu kuli dla momentu powstania pierwszej rysy.
Tablica 4 Deformacja próbek w badaniu udarności
Rodzaj betonu Wymiary wgniotu kuli
Energia Średnica Głębokość Objętość Powierzchnia
zarysowania wgniotu wgniotu wgniotu (mm2)
(J) (mm) (mm) (mm3)
Beton zwykły 247 19 1,55 222 574
S Włókno 297 25 2,70 666 1004
F Harex
R Włókno 346 30 4,102150 1875
C Dramix
" Przeprowadzono ponadto badanie odkształceń przy zginaniu na belkach 15x15x60 cm,
zalecanych w normach za granicą.
" Wnioski  na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono istotny korzystny wpływ
dodatku na podstawowe cechy betonu przeznaczonego do wykonania warstwy ochronnej.
Zarówno wytrzymałość zmęczeniowa jak i odporność na uderzenia wzrasta wielokrotnie,
istotnej poprawie ulega odkształcalność. Chociaż lepsze wyniki uzyskano dla betonu z
dodatkiem włókien  Dramix to jednak bardzo dobra urabialność i jednorodność mieszanki
z włóknami Harex (dodatkowo niższa cena) stały się podstawą decyzji o zastosowaniu w
konstrukcji włókien typu Harex SF01-32 w ilości 1,5% objętości betonu o składzie
podanym na wstępie.
Rys.9. Przekrój przez pojedynczą nitkę mostu
Warstwa ochronno-spadkowa (rys.9) na dwóch  nitkach mostu o wymiarach L=6x37,
3x2 = 223,8 m x 2 posiadała łączną powierzchnię ok. 2000 m2, grubość płyty zmienną od 4
�8 cm i objętość ok. 120m3.
Wykonanie pracy nie stanowiło trudnego problemu i było autorsko nadzorowane przez
dr S. Sąsiadka
8.3. Nawierzchnie przemysłowe
8.3.1. Wprowadzenie
Przez nawierzchnię  zgodnie z przepisami  rozumiano warstwę betonu
bezpośrednio obciążonego w eksploatacji. Nawierzchnie są bezpośrednio narażone na
oddziaływanie środowiska, które może być bardzo różne, a co wynika z warunków
eksploatacji, np. lotniska (pasy startowe i postoju), jezdnie drogowe (różnego stopnia
obciążenia), parkingi (różnice w obciążeniu), hale przemysłowe (zróżnicowane warunki
eksploatacji), tory sportowe  łyżwiarskie, saneczkarskie, bobslejowe. Bez względu na typ
podłoża i warunki eksploatacji, nawierzchnia może być jedno lub dwuwarstwowa. W
przypadku nawierzchni dwuwarstwowych, połączenie z dolną warstwą może być oparte na
założonej przyczepności, skotwieniu, rozdzieleniu folią dla niezależnej pracy lub
rozwiązaniu pośrednim w przypadku ułożenia na masie sczepnej, zapewniającej
ograniczony poślizg i zarazem zapewniającej szczelne i o określonej sile połączenie. Do
każdego z wymienionych przypadków musi być dostosowany, możliwie optymalny skład
betonu zarówno ze względów technicznych jak i ekonomicznych. Dotyczy to również
nawierzchni z mikrozbrojeniem włóknami stalowymi. W przedstawionej pracy skupiono się
głównie nad betonem do warstwy górnej nawierzchni jako ważniejszej mimo, że wyniki
mogą być odpowiednio wykorzystane także w nawierzchniach jednowarstwowych
układanych tradycyjnie jak i natryskowo oraz w nawierzchniach zagęszczanych metodą
próżniowania. Autor stwierdził jednak, że pod każdym względem korzystniej jest wykonać
tylko górną warstwę z drutobetonu z większą ilością włókien, niż z taką samą lecz
wprowadzoną do całej warstwy betonu. Zalecenia przez niektórych autorów lub instytucje
stosowania włókien w ilości mniejszej niż 40kg/m3 jest nieporozumieniem. Nawet gdy są to
włókienka oznaczone liczbami 1 do 5 we wstępie. Potwierdzeniem mogą być załączone
wyniki badań (uśrednione z wielu).
" Badania własne
- Zestaw stosowanych w badaniu składników betonu podano w tabl.5.
Ad 9  FM 6, to superplastyfikator na bazie sulfanowanej żywicy naftalenowo-
melaminowej,
Ad 10  FM 95, oparty na bazie sulfonowanej żywicy naftalenowej,
Ad 11  Włókna haczykowate, o przekroju kołowym, długość 50 mm i średnicy 1 mm
Ad 12  Włókna w postaci haczykowato zakończonych blaszek długości 25 mm, szerokości
2 mm i grubości 0,5 mm.
- Metody badań
Próbki kostkowe wykonywano w formach 10/10/10 cm.
Próbki beleczkowe i płytki uzyskiwano z cięcia większych płyt o grubości 4 cm
Badania wykonano zgodnie z obowiązującymi normami lub w szczególnych przypadkach
instrukcjami. Próbki do 7 dni przebywały stale w pełnej wilgoci, a potem do dnia badania w
pomieszczeniach o wilgotności względnej powietrza ok. 80%. Istotą założenia badań nie
były szczegóły typu wykonywanego czy warunków połączeń betonów, lecz sam beton i
możliwości modyfikacji jego właściwości, które pozwolą na wybór badań.
Tablica 5
SKA
ADNIK
Nr określenie
1 Cement CEM I 42,5
2 Cement CEM III/A
3 Piasek rzeczny 0/2
4 Granit 2/4
5 Granit 2/8
6 Bazalt 2/8
7 Bazalt 8/16
8 Żwir 2/16
9 Superplastyfikator FM 6
10 Superplastyfikator FM 95
11 Drut ME 50/1 (D1) l = 50 mm
12 Drut ME KEF (D2) l = 25 blaszki
13 Mikrokrzemionka Silicoll P (MkA)
14 Mikrokrzemionka krajowa (MkK)
15 Woda wodociągowa
- Wyniki badań
a) Beton z kruszywem otoczakowym do 16 mm
Składy wg tablicy 5
I = 1+3+8+9+15 a" CEM I 42,5 P 0/2 Ż 2/16 FM6 W
340 700 1300 7 130 kg/m3
II = I + 20 kg ME 50/1
III = I + 30 kg ME 50/1
IV = I + 40 kg ME 50/1
Wyniki badań zawiera tabl.6.
Tablica 6 Wyniki badań
Nr betonu I II III IV
�zg rysujące MPa 6,2 6,5 6,7 7,1
�zg niszczące MPa 6,2 6,5 6,7 7,1
43 41 42 46
R na ściskanie MPa
Nasiąkliwość % 5,2 5,0 5,3 5,2
Ilość włókien w przekroju na 100 cm2 07 11 14
Er energia resztkowa wynikła z wyciągania 0 1 1,3 1,6
włókien do rozwartości rysy = 3 mm
Ilość uderzeń do zarysowania 2 2 4 7
Wnioski z tabl.6
10  nikły efekt dodania włókien w ilości do 30 kg/m3, mimo zastosowania plastyfikatora
(ułatwił tylko zagęszczanie)
20  beton IV (40 kg włókien) uzyskał o 15% większą wytrzymałość na zginanie oraz 3,5
krotną odporność na uderzenia
Tablica 7 Składy betonów
Nr SKA
ADNIKI w kg/m3
betonu Cement Kruszywo Włókna Woda Superplastyfikator Mk
CEM III CEM I P 2/4 4/8 8/16 D1 D2 W FM 6 FM 95 Solicoll
1 400 820 410 410- - 195 - -
2 400 820 410 410- - 195 100 cm3
3 400 820 410 41040195 100 cm3
4 400 820 410 41080195 100 cm3
5 400 820 410 41080195 100 cm3 35
6 400 820 410 41040195 100 35
7 400 820 410 410- - 195 100 35
8 - 400 820 410 410- 40 195 - - -
9 - 400 820 410 410- 40 195 100 35
10 400 - 600 300 375 375 30 - 195 100 -
11 - 400 600 300 375 375 30 - 195 100 35
12 - 400 600 300 375 375 - 30 195 100 35
13 - 400 600 300 375 375 - - 195 - - -
Tablica 8 Wyniki badań
Nr betonu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Cecha CEM III III III III III III III I I III I I I
charakte- FM - 6 6 6 95 6 6 - 6 6 6 6 -
rystyczna
Drut - - D1 D1 D1 D1 - D2 D2 D1 D1 D2 -
betonu
40 80 80 40 40 40 30 30 30
Opad stożka, cm 16 24 20 10 21 13 18 12 16 26 21 23 27
Ilość powietrza,% 1,9 1,0 2,5 2,8 2,2 2,3 0,8 2,8 2,1 2,4 1,8 2,2 1,5
Skurcz, 0 0,20 0,12 0,23 0,21 0,25 0,25 0,19 0,18 0,12 - - - -
Kostki Siła ściskająca 53 56 55 62 68 63 59 58 68 42 56 52 48
103 kN
Siła łamiąca 445 460 415 443 482 500 460 480 520 600 680 640 570
kN
Nasiąkliwość, cm3 95 90 55 81 76 76 45 49 40 52 47 35 48
32 43 50 44 44 60 40 38 33 - - - -
"W po ciśnieniu 0,1 MPa
przez 24h, cm3
U ilość do I rysy 2 4 20 12 11 11 3 16 16 16 19 24 3
uderzeń do zniszczenia 3 5 25 28 28 28 5 33 36 28 35 62 5
P siła niszcząca 18 18 21 24 26 20 24 29 - - - -
kN
obraz
zarysowań
Beleczki A
amiąca 3 3 5,4 6,8 6,4 6,6 5,2 6,6 7,4
4/8/15 siła Ściskająca 80 93 108 70 73 61 90 118 105
niszcząca
Lokalnie 28 32 32 34 36 32 30 38 38
dociskowa
Ilość drucików w przełomie - - 13 19 22 14 - 21 20
32 cm2
Uwaga: Betony 5,6,7,9,11i 12 zawierają Mk  Tabl. 5
b) Beton drobnoziarnisty z ilością włókien 40 i 80 kg/m3
Składy badanych betonów podano w tabl.7, a wyniki badań w tabl.8.
(nr 1 do 9) z kruszywem do 8 mm
(nr 10 do 13) z kruszywem do 16 mm
(nr 10 do 12) ilością włókien 35 kg/m3
Zasadnicze wnioski z tabl.8, to:
10 Zarówno włókna stalowe obu typów jak i superplastyfikatory również obu typów okazały
się skuteczne, przy czym mieszanka betonowa była znacznie lepiej urabialna z włóknami
krótszymi (ME KEF).
20 Mimo, że włókna ME KEF były o połowę krótsze od ME 50/1, to  mimo cienkich
próbek (grubość 4 cm)  okazały się niemal równie skuteczne i to zarówno w grupie
betonów zawierających 40 kg/m3 i w grupie betonów zawierających 80 kg/m3. Podobny
wniosek dotyczy betonów z kruszywem do 16 mm zawierających po 35 kg/m3 włókien.
30 Sposób pękania płyt obciążonych siłą osiową w płaszczyz
nie wykazał korzystną
skuteczność włókien, ale nie w spodziewanym zakresie, jeśli chodzi o nośność.
40 Z całości badań wynika, że mikrokrzemionka była skuteczna, przy czym istotnie więcej
w przypadku cementu CEM I niż CEM III. Wynika to stąd, że CEM I nie zawierający
żużla skuteczniej reaguje z Mk. Wiadomo już powszechnie z literatury, że reagująca Mk
z Ca(OH)2 i Ca2+ tworzy żel CSH, który jest głównym tworem decydującym o
wytrzymałości betonu. CEM III natomiast daje mniej porowatą strukturę zaczynu w
betonie. Oba przypadki tj. CEM I + Mk i CEM III ujawniają pełne właściwości dopiero
po ok. 90 dniach. Wynika stąd, że wyniki podane w tabl.8, uzyskane po 28 dniach,
stałyby się jeszcze korzystniejsze w póz
niejszym okresie.
c) Beton z kruszywem do 4 mm
Do betonu zastosowano składniki podane w tabl.1 w ilościach:
CEM I 42.5  390 kg; Piasek 0/2  820 kg; Grys granitowy 2/4  820 kg; woda  220 dm3.
Dodatek włókien stalowych zawsze po 60 kg, Mk po 40 kg a FM6 po 2,5 dm3. Wyjątkowo 
dla porównania  do betonów V i VI zastosowano mikrokrzemionkę krajową (MkK).
Uzyskane wyniki badań zestawiono w tabl.9.
Z analizy wyników można wyciągnąć następujące zasadnicze stwierdzenia:
10 Dodatek 60 kg włókien obniżył wszystkie zasadnicze właściwości mieszanki betonowej
i właściwości fizyczne betonu. Wynika to z porównania betonu I i II. Poprawie uległy
wytrzymałość na zginanie, rozłupywanie i udarność.
20 Po dodaniu do drutobetonu superplastyfikatora (beton III) polepszyły się wszystkie
właściwości zarówno w porównaniu do betonu bez jak i z włóknami (betony I i II).
30 Dodatek mikrokrzemionki w ilości 10% masy cementu istotnie podwyższył cechy:
wytrzymałościowe (w tym udarność) o 40 do 60%, fizyczne o 20 do 60%.
40 Betony z drucikami ME 50/1 uzyskiwały wszystkie cechy wytrzymałościowe do ok.
10% wyższe, cechy fizyczne (nasiąkliwość, wodoszczelność, skurcz) były zbliżone do
betonów z włóknami płytkowymi ME KEF, a cechy mieszanki betonowej pogarszały
się.
50 Wymaganą od betonów wodoszczelność (co ściśle wiąże się z trwałością) uzyskiwały
tylko drutobetony z mikrokrzemionką.
60 Sądząc po nasiąkliwości i wodoszczelności, można przyjąć, że wszystkie badane betony
uzyskały końcową ukształtowaną strukturę już w ciągu 28 dni.
70 Istotny wzrost (o 40 do 60%) wytrzymałości drutobetonu po dodaniu mikrokrzemionki
jednoznacznie wskazuje na to, że polepszyła ona sczepność zaczynu nie tylko z
kruszywem, ale przede wszystkim z włóknami stalowymi dzięki dostatecznej ilości
dobrego spoiwa.
Tablica 9 Wyniki badań betonów z grupy c)
Lp Właściwość I II III IV V VI VII VIII
Zwykły D1 D1+Sp D2+Sp D1+Mk/k D2+Mk/k D1+Mk/z D2+Mk/z
1 Mieszanka, opad [cm] 16,5 10 15 18 12 13 11,5 14,0
2 Mieszanka, rozpływ [cm] 46 30 42 50 40 41 39 42
3 Porowatość po zagęszczeniu [%] 1,0 5,1 3,4 3,4 4,2 3,6 4,4 4,2
4 Wytrzymałość na ściskanie [MPa] 2220252435333934
5 Wytrzymałość na zginanie [MPa] 2,9 3,4 4,8 4,2 5,4 4,5 5,5 4,5
6 Siła łupiąca [kN] 34 39 50 46 62 57 61 58
7 Udarność (ilość uderzeń) 2578 11 12 11 11
8 Udarność (energia zniszczeń)70 175 240 275 380 410 380 380
9 Skurcz po 28 dniach 0 1,0 0,9 0,8 0,8 1,0 0,9 1,0 0,9
10 Nasiąkliwość po 28 dniach [%] 5,5 7,2 6,6 6,6 5,1 5,5 4,7 5,2
11 Nasiąkliwość po 90 dniach [%] 5,6 7,1 6,3 6,4 4,9 5,3 4,5 5,1
12 Wodoszczelność po 28 dniach przy +
--+++++
0,1MPa
13 Wodoszczelność po 28 dniach przy ----++++
0,4 MPa
14 Wodoszczelność po 90 dniach przy ----
2 cm 2,1 cm 2,2 cm 2,1 cm
0,4 MPa
d) Próba uzyskania betonu wysokiej wytrzymałości BWW
Spośród zbadanych zestawów za najekonomiczniejsze uznano:
I  CEM I 42.5 w ilości 450 kg, FM95 w maksymalnej dopuszczalnej ilości, 45 kg Mk
Silicoll P, W/C = 0,32, piasek rzeczny 0,25/2, żwirek 2/4, grys granitowy 4/8 i grys
bazaltowy 8/16 w proporcji mas 3 : 1 : 2,5 : 3.
Beton ten wykazał R = 90 MPa, a R = 120 MPa (wnikanie wody pod ciśnieniem 0,8
28 90
MPa do głębokości 10 mm).
Przy zastosowaniu FM6, wytrzymałości betonu na ściskanie były niższe o ok. 15%. Nie
wpłynęło to na obniżenie wodoszczelności.
Podkreślić należy, że mieszanki wyżej wymienionych betonów wykazywały opad stożka
odpowiednio 25 i 22 cm.
" Wnioski końcowe
10 Dla oszczędnego i poprawnego technicznie stosowania drutobetonu do nawierzchni,
wystarczy z tego betonu wykonać tylko górną warstwę betonu o grubości 4 cm, układaną
na niezwiązaną część dolną warstwy betonu. (Ten wniosek wynika z doświadczeń
praktycznych autora publikacji).
20 Dla uzyskania wysokiej jakości drutobetonu koniecznie trzeba stosować
mikrokrzemionkę i superplastyfikator.
30 Dogłębna analiza przedstawionych wyników wskazuje, że nie są one czasem logiczne
wobec zastosowanej ilości i kształtu włókien. Wniosek stąd, że stosując włókna należy
każdorazowo wykonać weryfikujące doświadczenia, w tym na projektowanych
elementach przed wdrożeniem zaprojektowanego betonu.
40 Można przyjąć jednak, że minimalną efektywną ilością włókien stalowych jest 40 kg/m3
w betonie z kruszywem do 16 mm, i 80 kg/m3 z kruszywem do 8 mm.
50 W betonach z kruszywem do 8 mm, lepszy efekt przynoszą włókienka krótsze, czyli
automatycznie w większej liczbowo ilości.
60 W uzupełnieniu warto podkreślić, że liczne (w tym autora) badania wykazały pełną
przydatność dodawania do betonów z mikrozbrojeniem stalowym domieszek i dodatków
pochodzenia krajowego jak i wielu firm zagranicznych mających placówki także w
Polsce. Trudno porównywać stopnie skuteczności, bo to wymagałoby prowadzenia
badań według zupełnie innego programu. Również podane powyżej minimalne ilości
włókien odnoszą się do wszystkich przypadków stosowania domieszek różnego
pochodzenia. Zwykle dodatek włókien w ilości d" 20 kg/m3 betonu pogarszał jego
właściwości, a każda ilość włókien stalowych obniża szczelność matrycy betonowej, co
objawia się także wzrostem nasiąkliwości. Aby tego uniknąć, do betonu z
mikrozbrojeniem trzeba dodawać domieszek uszczelniających.
8.4. Nawierzchnie drogowe i lotniskowe
" Przedmiotowy typ nawierzchni nie był stosowany w Polsce. Doświadczenia
zagraniczne wskazują na to, że celowym technicznie i ekonomicznie jest wykonywanie
tylko wybranych elementów nawierzchni, a to:
- pasów stykowych przy poprzecznych dylatacjach
- parkingów postojowych w całości
- nawierzchni mostowych
- pasów startowych na lotniskach, a zwłaszcza kilkunastometrowego ich zakończenia, co
stosowane jest za granicą w licznych przypadkach chociaż nie jest to wymogiem.
" Analiza wskazuje, że są to miejsca, w których najczęściej występują spękania w wyniku
 klawiszowania i nadmiernego uginania się fragmentów.
- W przedmiotowych nawierzchniach stosuje się głównie kruszywo do 16 mm.
Autor miał możliwość zaprojektowania i nadzorowania napraw drutobetonem
nawierzchni drogowych betonowych spękanych po obu stronach dylatacji oraz
złuszczonych na dużych powierzchniach pomiędzy dylatacjami. Stosowany był drutobeton z
kruszywem do 4 lub 8 mm, co wynikało z grubości nakładanych warstw (2 do 6 cm) z
włóknami prostych drucików (takie były wówczas tylko dostępne) w ilości 120 kg/m3. Od
18 lat naprawy zachowują się dobrze.
" Projektowanie nawierzchni, a zwłaszcza jej grubość nie ulega zmianie, ale
uwzględniając podwyższoną odporność na zmęczenie (rys.10), grubości uzyskuje się
znacznie cieńsze, co wynika ze zmiany współczynnika bezpieczeństwa (rys.11).
Rys.10 Wykres wytrzymałości zmęczeniowej w zależności od �/fzg i N
N  liczba cykli zginania min
�/fzg  stosunek rzeczywistego naprężenia
do wytrzymałości na zginanie matrycy
1 i 2  drutobeton z granitu (1), z dolomitu (2)
3 i 4 betonowa matryca (3) z granitu, (4) z dolomitu
Rys.11. Wymagany współczynnik bezpieczeństwa dla nawierzchni
1  betonowej; 2  drutobetonowej
N  liczba spodziewanych ugięć (obrazująca zmęczenie betonu)
S  współczynnik bezpieczeństwa
Powyższe postępowanie zweryfikowane metodą Westergarda odpowiada stosowanym w
USA grubościom nawierzchni z drutobetonu. Pomniejszają je nawet o 30%. Stosowne
badania wykonano w Politechnice Krakowskiej w porozumieniu z Inst. Technicznym Wojsk
Lotniczych.
70 Nawierzchnie drutobetonowe są wybitnie więcej odporne na szkodliwe oddziaływanie
rozladzania. Wynika to z wysokiej jego mrozoodporności. Rozladzaniu towarzyszy
ochłodzenie powierzchni betonu do około  150C. Ten szok termiczny może prowadzić
w betonie zwykłym do mikrospękań, przez które rozladzające preparaty chlorkowe
przedostają się do wnętrza betonu potęgując w miarę kolejnych zamrażań degradację i
wprost skruszenia. Temu przeciwstawia się skutecznie drutobeton.
" Każdy typ nawierzchni drutobetonowej może być tak samo zagęszczany i
powierzchniowo obrabiany (uszczelnianie, wzmocnienie na ścieranie, ryflowanie,
zacieranie) jak z betonu zwykłego.
8.5. Elementy zagęszczane metodą wirowania
Bardzo dobre efekty techniczne i ekonomiczne wykazały produkowane rury o
średnicy ok. 30 cm, (autor J. Śliwiński  patent) rys.12 pokazuje wyprodukowaną
doświadczalnie rurę o średnicy 140 cm i grubości ścianki 8 cm. Usytuowanie włókien w
wyniku wirowania okazało się bardzo korzystne bo głównie w strefie występujących
naprężeń rozciągających i równolegle do nich  rys.13. Nie doszło do produkcji
przemysłowej z powodu likwidacji urządzeń.
Rys.12. Rura z wirowego drutobetonu (aut. J. Śliwiński)
Rys.13. Zdjęcie Rtg przekroju rury wirowanej z drutobetonu
8.6. Drutobeton zagęszczany przez próżnio-prasowanie
W zakładzie prefabrykacji wykonano kilkanaście rur metodą Mc Cracena
(wibroprasowanie). Mimo pozytywnych efektów technicznych, ekonomiczne nie były
zachęcające.
" Znany korzystny zabieg zagęszczania mieszanek betonowych przez prasowanie
połączone z próżniowaniem, polegający między innymi na zwiększeniu przyczepności
zaczynu (jako spoiwa) do powierzchni ziarn kruszywa z korzyścią może być stosowany w
fibrobetonach, w tym w drutobetonie mimo, że włókna stalowe są sztywne. Zabieg
prasowania wpływa także na zwiększenie przyczepności zaczynu do włókien stalowych no i
generalnie ich zakotwienia. Objawiają to większym przyrostem cech mechanicznych betonu
prasowanego niż wibrowanego po dodaniu włókien stalowych.
W tabl.10 przytoczono wyniki z obszernych badań, w których efektem miało być wdrożenie
techniki w zakładzie prefabrykacji, ale do tego nie doszło.
Tablica 10
Zawartość drutu % obj. Oznaczenia Wytrzymałość na ściskanie MPa
fFc0 fc7 fc28
W- 14,2 20,0
0 PP 0,9 30,5 38,4
PP/W - 2,15 1,92
W- 16,0 23,6
0,9 PP 5,5 56,1 62,2
PP/W - 3,50 2,53
W- 18,0 25,6
1,5 PP 5,0 56,9 66,1
PP/W - 3,182,58
Uzyskano po 28 dniach dojrzewania wytrzymałości betonów próżnio-prasowanych są, w
porównaniu z zagęszczanymi przez wibrowanie, ok. 1,9 razy wyższe (o 90%) w przypadku
betonu nie zbrojonego i ponad 2,5 razy wyższe (o 150%) w przypadku drutobetonu. Po 7
dniach dojrzewania efekty te są odpowiednio wyższe. Zwiększenie ilości włókien stalowych
z 0,9% do 1,5% objętości betonu przyniosło nieznaczne efekty w procesie próżnio-
prasowania, przy równoczesnym pogorszeniu urabialności mieszanki. Badania płytek
(tabl.11) wykazały, że w przypadku betonu niezbrojonego jego wytrzymałość nie zależy od
grubości płytek. Zaznaczyła się natomiast wyraz
nie zależność efektu wpływu zbrojenia
ciętym drutem stalowym od grubości płytek. Zwłaszcza dla płytek o grubości 1 cm, gdzie
układ włókien jest wybitnie 2-kierunkowy (D-2).
Tablica 11 Wyniki badania na zginanie
Zawartość drutu Grubość płytki Naprężenia przy Naprężenia niszczące
% obj. cm zginaniu pasków o szer. przy zginaniu płytek
4 cm wyciętych z płytek MPa
1 7,4 6,5
0 26,9 5,1
36,3 6,0
1 7,8 12,5
0,9 27,6 5,4
36,6 6,9
112,7 16,3
1,5 2 10,2 7,9
39,8 7,7
Wyniki badania efektu próżnio-prasowania potwierdziły wysoką efektywność zabiegu w
produkcji elementów płytowych także o grubościach do 4 cm. Tabl.12 przytacza wyniki
badania wyciętych z płytek beleczek.
Tablica 12 Wytrzymałości średnie na rozciąganie przy zginaniu, określane na
beleczkach 4x4x16 cm, po 28 dniach.
Zawartość drutu Beton wibrowany Beton Efekt
% obj. MPa próżnio-prasowany próżnio-prasowania
MPa przyrost , MPa
05,3 9,7 83
0,9 6,17 10,7 64
1,5 8,57 13,5 48
Wytrzymałość na docisk miejscowy wybitnie wzrasta wraz z ilością dodatku włókna
stalowego i to bez względu na grubość płytki. Oczywiście, im grubsza płytka, tym większa
bezwzględna wytrzymałość na docisk miejscowy niezależnie od ilości włókien  tabl.13.
Tablica 13
Zawartość Grubość płytki Naprężenia niszczące
włókien stalowych przy docisku MPA
% obj.
1 85
0 284
3 117
c.d. tablicy 13
1118
0,9 2 124
3 183
1158
1,5 2 165
3218
Przyrost wytrzymałości na docisk miejscowy płytek drutobetonowych zależy tylko
od ilości włókien a nie od grubości tych płytek i wynosi:
ok. 45% przy zawartości włókien 0,9%
ok. 80% przy zawartości włókien 1,5%.
Powyższe dane dowodzą o wybitnie wyższej efektywności stosowania dodatku drutu, gdy
drutobeton zagęszczany jest metodą próżnio-prasowania a nie wibrowania. Potwierdza się to
także w tym, że pewien wzrost wytrzymałości na ściskanie i zginanie występuje już przy
zawartości włókien prostych 0,9% objętościowo, gdy w przypadku drutobetonu
wibrowanego z reguły dopiero przy 1,5%. Wyżej podane wnioski zakłócają nieco wyniki
podane w tabl.12, ale w tej tablicy beleczki próżnio-prasowane pochodzą z cięcia płyt, a
beleczki wibrowane z form 4x4x16 cm, gdzie zachodzi wpływ efektu ścian na
ukierunkowanie włókien.
Pewna odmiana postępowania, a mianowicie zagęszczania przez wibroprasowanie również
przynosiło wymierne efekty. W zakładzie prefabrykacji wykonano kilkanaście rur Mc
Crocena (wibroprasowanie). Mimo pozytywnych efektów technicznych, ekonomiczne nie
były zachęcające.
8.7. Stosowanie włókien do elementów żelbetowych
Spotyka się badania wprowadzania włókien do określonych stref elementów
żelbetowych, a mianowicie:
- dolnej okładzinowej warstwy zbrojenia ciągłego, dzięki czemu belki mogą uginać się
nieco więcej bez pęknięć matrycy,
- wykonywanie całych belek dwuteowych ze zbrojeniem ciągłym w dolnej półce
(rozciąganej),
- przesycenia siatek zbrojenia ciągłego mieszanką betonową lub zaprawą z włóknami
przy wykonywaniu płyt.
Wszystkie wymienione przypadki oceniali autorzy jako pozytywne. Autor
niniejszego opracowania nie popiera takiego postępowania jako zbyt kłopotliwego, choć
osobiście stwierdził wybitną poprawę nośności strefy ścinanej w belkach żelbetowych.
Odkształcenie betonu do chwili zarysowania wzrosło o 60%, a nośność o ok. 20%.
Wielkości te mogą ulegać podwyższeniu przy włóknach haczykowatych wobec użytych
prostych, gładkich o długości 25 mm. Warstwę otulinową w belkach żelbetowych można
pokryć elastyczną powłoką z tworzyw sztucznych uzyskując jeszcze lepsze efekty, gdyż
pęknięty beton nie powodował zarysowania powłoki.
Znane są zastosowania drutobetonu do produkcji elementów skrzyniowych i
drobnych wyrobów tzw. małej architektury. Odsyłam do z
ródła informacji, a mianowicie:
książka konferencyjna Jadwisin 2000   Prefabrykaty z betonów z włóknami stalowymi
autorzy : J. Gradowski i J. Karwacki. Osobiście nie oglądałem i nie mam wyrobionego sądu
o słuszności produkcji elementów skrzyniowych (kabin różnego typu). Niegdyś były takie
produkowane z siatkobetonu i je zaniechano.
Świetnie zachowują się zbiorniki żelbetowe z drutobetonem w warunkach
kriogenicznych (temp. ok.  1600C). Stopień poprawy drutobetonu jest proporcjonalny do
nasycenia betonu wodą. Drutobeton uzyskuje fc o 50% wyższe, a fzg o 250%, gdy matryca
betonowa odpowiednio tylko fc o 5 MPa, a fzg prawie w ogóle nie.
9. Drutobeton w krajach o rozwiniętej technice
Stosowany jest także w budownictwie hydrotechnicznym szczególnie do
elementów podlegających uderzeniom i ścieraniu, a to falochronów, bloków do rozbijania
fal, niecek wypadowych, prawdopodobnie i do platform wiertniczych.
Ponadto w obudowach pieców wypałowych, gdzie pracuje w wysokiej
temperaturze (>6000C). Własne próby autora wykazały, że elementy drutobetonowe są
bardzo odporne na temperaturę ogniową. Nawet zaproponowano stosowanie tego betonu do
obudowy słupów stalowych. Za granicą głownie jednak stosuje się drutobeton do obudowy
tuneli i wybranych nawierzchni jezdnych, w tym lotniczych nawet w przypadku gdy są one
sprężone.
Warto tu podkreślić, że w wielu krajach wydano związane z betonem
mikrozbrojonym normy, ale dotyczą one w zasadzie tylko wymogów kontroli włókien i
badania właściwości próbek laboratoryjnych, a nie technik obliczeniowych czy warunków
stosowania. Słusznie, bo też nie ma tu istotniejszych różnic. Używa się taki sam sprzęt
wykonawczy jak i kontrolny oraz transportuje się, układa, zagęszcza i pielęgnuje również
tak samo. Jedynym istotniejszym problemem wspomnianych norm jest określenie
dopuszczania przedmiotowych betonów do określonych konstrukcji.
Stosowanie betonów z rozproszonym zbrojeniem do obiektów militarnych czy typu
skarbców i sejfów, to były tylko fantazyjne pomysły, gdyż zwykłą lancą tlenową przecina
się je z identyczną łatwością jak beton tradycyjny, w tym beton wysokich wytrzymałości.
Jednakowo szybko topią się w płomieniu palnika.
Znane są zastosowania za granicą w większej lub mniejszej skali jako:
rury, bunkry, fasady, schody prefabrykowane, obudowy szybów i sztolni, zbiorniki na
materiały sypkie, dz
wigary sprężone i łupinowe, deskowanie tracone, statki towarowe,
ochrony przed lawinami śniegu i kamieni, tubingi, falochrony, rozbijacze fal, pale wbijane,
lotniska fundamenty, nawierzchnie jezdne i przemysłowe, ekranowanie od pola
magnetycznego, prefabrykowane płyty jezdne i elementy przydrożne.
10. Własne próby stosowania włókien do betonów wysokiej wytrzymałości 
BWW
" Znane z wybitnej jakości cementy grupy MPz stosowane są dość wszechstronnie,
zwłaszcza w szczególnie trudnych i nietypowych przypadkach. Do takich przypadków
należy wiele typów nawierzchni dróg oraz budownictwa przemysłowego i komunalnego.
Autor postanowił zweryfikować celowość stosowania mikrozbrojenia stalowego do BWW z
cementu MPz-40. (Problem przedstawiono dość obszernie, aby podkreślić jak dużo badań
wymaga ustalenie efektów).
Dla uzyskania jednoznacznych odpowiedzi i poprawności wyciągnięcia wniosków,
jednocześnie prowadzono badania na betonie z cementem grupy powszechnego użytku. Do
betonu z cementu MPz stosowano dwa rodzaje włókien stalowych.
" Opis badań
- Przyjęte materiały do badań
1. Cement MPz-40
2. Cement CEM III/A 32.5
3. Piasek rzeczny 0/2
4. Kruszywo bazaltowe 2/4
5. Kruszywo bazaltowe 4/8
6. Woda wodociągowa
7. Mikrokrzemionka Silicoll P
8. Włókna stalowe krótkie  0.4/12.5 mm [symbol - k]
9. Włókna stalowe długie  ME 50/1 (haczykowate) [ME]
- Metody badań
- próbki kostkowe wykonywano w formach
- próbki beleczkowe i płytki wycinano z płyt większych o grubości 4 cm
- badania prowadzono wg norm bądz
instrukcji
- Składy betonów:
" z cementem CEM III/A wg tabl.14
" z cementem MPz wg tabl.15
Podstawowe składy betonów ustalono na podstawie dotychczasowych własnych
doświadczeń.
Dla wykonywania próbek urabiano po 20 dm3 mieszanek betonowych.
Tablica 14Składy betonów z cementu CEM III/A-32,5 [kg/m3]
Nr Cement Kruszywo [kg] Włókna Woda Sp. FM6 Mk
betonu kg 0/2 2/4 4/8 ME, kg dm3 cm3 Solicoll
kg
1 400 820 410 410 - 200 - -
2 400 820 410 410 - 200 100 -
3 400 820 410 410 40 200 100 -
4 400 820 410 410 80 200 100 -
5 400 820 410 410 80 200 - 35
6 400 820 410 410 40 200 100 35
7 400 820 410 410 - 200 100 35
Tablica 15Składy betonów z cementu MPz-40 [kg/m3]
Nr betonu Cement Kruszywo [kg] Włókna Woda
kg 0/2 2/4 4/8 kg dm3
8 480 590 580 580 - 150
9 480 580 575 575 K-70 150
10 480 580 575 575 ME-50 150
11 480 580 575 575 ME-80 150
12 480 580 575 575 ME-30 150
13 480 580 575 575 K-90 150
14 480 580 575 575 K-40 150
- Wyniki badań zestawiono w tabl.16, wprowadzając następujące oznaczenia, wg
kolejnych punktów
Ad 1. Sp = superplastyfikator z rozróżnieniem na typ. FM 6 i FM 95 (bardziej skuteczny),
Dr = włókna stalowe z rozróżnieniem ME 50/1 długie (50 mm) z haczykami oraz
 K krótkie (l d" 12.5 mm)
Ad 2. Opad stożka w metodzie oceny konsystencji mieszanki betonowej [cm]
Ad 3. Zawartość powietrza w mieszance betonowej po zagęszczeniu [%]
Ad 4. Skurcz, oceniony jako średni z dwóch baz pomiarowych o długości 300 mm,
założonych wzdłuż płyty o wymiarach 120/15/4 cm [0 ]
Ad 5. S�  siła niszcząca przy rozpłupywaniu kostek 10/10/10 cm
Ad 6. fcm - średnia wytrzymałość betonu na ściskanie określana na kostkach 10/10/10 (po
6 sztuk)
Ad 7. n, nasiąkliwość objętościowa określona ilością wody, która wsiąkła w kostki
10/10/10 cm w czasie próby [cm3]
Ad 8. " W, objętość wody, która wniknęła w próbkę przy badaniu wodoszczelności przez
24 godz., przy ciśnieniu 0.1 MPa
Ad 9. U, udarność określana ilością uderzeń do:
I r, czyli pierwszej rysy
zn, do zniszczenia (pęknięcie na całej wysokości)
Do badania użyto aparat zbudowany według wymagań ACI
Ad 10. Pn, siła osiowa wg szkicu, która wywołała maksymalne obciążenie wywołujące
pęknięcie [kN]
Ad 11. Na rysunkach pokazany jest układ powstałych zarysowań siłą Pn.
Ad 12. Wyniki badań na beleczkach 15/8/4 cm wyciętych z dużej płyty
Sz, siła niszcząca na złamanie
Sc, siła niszcząca na ściskanie, obciążeniem przyłożonym do połówki beleczki na
powierzchnię 4/8 cm (32 cm2), [kN]
Sd, siła niszcząca dociskowa wg szkicu
7/8 cm
1,5/1,5 cm
Ad 13. Suma ilości drucików w przełomie zliczona z obu połówek beleczki razem
- Analiza wyników badań, podanych w tabl.16
Tablica 16 Wyniki badań
Lp. Nr betonu 1 2 3 4 5 6 7 -
1 Cement III III III III III III III ozn.
Sp. FM - 6 6 6 95 6 6 ozn,
Mk - - - - 35 35 35 kg
Dr ME - 30 40 80 80 40 - kg
Dr K - - - - - - - kg
2 Opad 16 24 20 10 21 13 18 cm
3 Il. pow. 1,9 1,0 2,5 2,8 2,2 2,3 0,8 %
4 Skurcz 0,9 0,4 0,8 0,8 0,9 0,9 0,8 0
5 S� 53 56 55 62 68 63 59 kN
6 45 46 42 44 48 50 46 MPa
R
7 n 95 90 55 81 76 76 45 m3
8 " W 32 43 50 44 44 60 40 cm3
9 Ir 2 4 5 12 11 11 3 Liczba
U
uderzeń
zn 3 5 8 28 28 28 5
10Pn 18 18 21 24 26 20 kN
11 rysy
12 bele- Sz 7 8 5,4 3,8 4,4 7,6 9,2 kN
czki Sc 80 93 108 70 73 61 90 kN
Sd 28 22 23 31 32 22 30 kN
13 Liczba dr - - 13 19 22 14 - sztuk
14 Uwagi: Betony 5,6 i 7 zawierają Mk
Lp. Nr betonu 8 9 10 11 12 13 14 -
1 Cement MPz MPz MPz MPz MPz MPz MPz ozn.
Sp. FM - - - - - - - ozn,
Mk - - - - - - - kg
Dr ME - 50 80 30 - - kg
Dr K - 70 - - - 90 40 kg
2 Opad 16 10 11 9 13 10 13 cm
3 Il. pow. 2,0 2,2 2,4 2,8 2,6 2,1 2,2 %
4 Skurcz 1,2 1,0 0,9 1,0 1,0 0,9 1,1 0
5 S� 96 102 113 132 90 120 90 kN
6 97 107 99 100 96 114 105 MPa
R
7 n 66 70 60 60 60 50 70 m3
8 " W2 1 1 2 3 1 1 cm3
9 U Ir 4 3 3 6 4 4 3 Liczba
zn 4 12 10 50 4 19 5 uderzeń
10 Pn 80 75 84 97 76 85 80 kN
11 rysy
12 bele- Sz 12 10 9,5 14 9 15 12 kN
czki
Sc 210 290 280 310 200 290 220 kN
Sd 60 70 80 90 55 90 55 kN
13 Liczba dr - 103 17 28 9 130 58 sztuk
14 Betony z MPz (8 do 14) nie przesiąkły
10 Badania wykazały, że cement MPz-40 odpowiada klasie co najmniej 2,5-krotnie wyższej
niż użytego cementu porównawczego CEM III/A 32,5.
20 Mimo, że mieszanki betonowe z obu cementów zawierały zbliżoną sumaryczną objętość
porów, to jednak dojrzałe betony z MPz posiadały nieporównywalnie wyższą
wodoszczelność. Jest to na pewno skutkiem szczególnych procesów strukturotwórczych
MPz przy wiązaniu. Czterocentymetrowe (grubość) płytki betonowe z CEM III
wszystkie przesiąkły wodą po 24 godzinach przy ciśnieniu 0,1 MPa, natomiast żadna
próbka betonowa z cementu MPz (w próbki te wniknęła woda zaledwie o objętości 1
cm3, a z drutem 2 do 3 cm3), wobec 32 do 60 cm3 analogicznych betonów z cementów Z
CEM III.
30 W betonach z obu cementami dodatek włókien stalowych typu ME 50/1 dał zauważalny
efekt po zastosowaniu go w ilości 40 kg/m3, ale dopiero przy 80 kg/m3 efekt ten może
mieć znaczenie techniczne, a to:
- udarność wzrosła kilkakrotnie
- siła Pn na rozłupanie płytki (poz. 10 w tabl.16) o 50% (CEM III) oraz o 28% (MPz)
- docisk lokalny również uległ istotnemu podwyższeniu
Nieco inaczej zachował się beton nr 5, co należy przypisać zastosowaniu specjalnie
skutecznemu superplastyfikatorowi (FM 95).
- Poczynione oryginalne spostrzeżenia podczas badań
10 Cement MPz 40 dawał mieszanki wyraz
nie lepiej urabialne niż cement CEM III, choć
opady stożka były zbliżone
20 Generalnie wpływ włókien stalowych o tej samej ilości był mniejszy w betonach z MPz,
co wynika z bardzo wysokiej jakości (wytrzymałości) betonu. Jest to zjawisko od dawna
znane, ze im wyższa wytrzymałość betonu, tym niższy jest procentowy przyrost efektu
stosowania włókien.
30 Niespodziewany był taki sam skurcz betonów z obu cementów i bez względu na
zawartość włókien. Chyba trzeba to przyjąć za przypadek, lub jednak zbyt małą ilość
włókien, aby przeciwstawiły się dostatecznie skurczowi matrycy.
" Wnioski z badań
10 Cement MPz tak dalece różni się właściwościami od cementów powszechnego użytku,
że praktycznie jest nieporównywalnym z nimi. W przypadku przedstawionych badań z
cementem CEM III/A  32.5
20 Z dotychczasowych badań wiadomo już, że do betonu z cementu MPz nie można
dodawać żadnych domieszek i dodatków chemicznie reagujących. W badaniu dodawano
więc tylko włókna stalowe.
30 Z cementu MPz uzyskano betony, których właściwości wytrzymałościowe były 2 do 2,5
krotnie wyższe niż z cementu CEM III.
40 Nie różniły się natomiast istotniej cechy fizyczne (skurcz, nasiąkliwość, sposób
zarysowań  poz. 11 w tabl.16).
50 Mimo wybitnie lepszej urabialności mieszanek betonowych z cementem MPz, ilość
powietrza w zagęszczonych mieszankach była właściwie taka sama jak w mieszankach z
cementem CEM III.
60 Dodatek włókien stalowych dłuższych ME 50/1 (l = 50 mm) haczykowatych okazał się
znacznie skuteczniejszy niż włókien krótkich (l= do 12,5 mm) prostych.
70 Zbyt mała ilość włókien ME 50/1 (np. 30 kg/m3) w zasadzie nie wpływała na
właściwości betonu, a nawet obniżała je w granicach do 5%.
80 Za minimalną efektywną ilość włókien w betonie z cementem MPz-40 należy uznać 80
kg/m3 włókien długich (l e" 50 mm) lub według intuicyjnej interpolacji 100 kg/m3
włókien krótkich (l = min 12.5 mm). Z analogii do badanych uprzednio betonów,
najkorzystniejsze byłyby włókna haczykowate o długości ok. 30 mm w ilości 80 kg/m3
przy kruszywie do 8 mm lub 120 kg/m3 przy kruszywie do 4 mm.
90 Biorąc pod uwagę wysoką jakość cementu MPz oraz, wysoką cenę włókien stalowych,
przy tym niezbyt istotny przyrost właściwości wynikających z ich połączenia, należy
poważnie rozważyć celowość takiego zabiegu. Rzeczywiście efektywnym okaże się
tylko w przypadkach wykonywania elementów cienkościennych, a to osłonowego
betonu natryskowego, betonu reprofilacyjnego przy naprawach konstrukcji betonowych i
żelbetowych, pokrywania jezdni warstwą o grubości 2 do 3 cm (wyjątkowo 4 cm) oraz
wykonywania drobnych cienkościennych wyrobów. Włókienka układają się wówczas
poziomo i stają się lepiej wykorzystywane.
11. Analiza ważniejszych właściwości drutobetonu
11.1. Korozja drutobetonu
Mimo, że często stwierdza się większą porowatość betonu z włóknami stalowymi,
to nie stwierdzono (liczne opisy badań w literaturze technicznej) aby postęp karbonizacji był
większy. W strefie skarbonizowanej tylko nieznaczna część włókien ulega korozji
powierzchniowej w przeważnie istniejących warunkach atmosferycznych (obserwacje po
okresie 30 lat). W miejscach wywołanych zarysowań o rozwarciu do 0,3 mm stwierdzono
po 5 latach tylko nalot korozji na włóknach w szczelinach ale bez obniżania nośności.
Boczne ścianki betonu w szczelinach uległy karbonizacji ale bez ujemnego wpływu na
włókna (w naturalnej atmosferze).
Silniejszy negatywny wpływ ma oddziaływanie chlorków, ale po 15 latach nie
stwierdzono obniżonych właściwości wytrzymałościowych. Dodany do drutobetonu chlorek
wapnia (2%) nie wpłynął (obserwacje po kilku latach) na właściwości drutobetonu
przetrzymywanych w warunkach o zmiennej wilgotności. Analiza chemiczno-fizyczna
wskazuje na ok. 200 krotną mniejszą szansę do korozji włókien stalowych niż pręta
zbrojeniowego.
11.2. Szczelność wewnętrzna
W większości przypadków stwierdzono obniżanie się z czasem nasiąkliwości
drutobetonów wodą, a zatem podwyższania szczelności. Przypuszczać należy, że jest to
efektem samouszczelniania wewnętrznego (zarastanie żelem i innymi hydratami pustek 
znane zjawisko). Nasiąkliwość nie jest tak duża niż wynikałoby to z objętości porów w
drutobetonie. Należy przyjąć , że duża ich część to pory zamknięte tzw. strukturalne, czyli
nie wywołane nadmiarem wody zarobowej.
11.3. Pełzanie
W zasadzie nie ulega zmianie przy średniej ilości włókien, a maleje przy wyższych
ilościach (zbliżonych do maksymalnych). Wynika to z powiększenia porowatości, obniżenia
modułu sprężystości i ogólnie niższego efektu wytrzymałościowego.
11.4. Wytrzymałość zmęczeniowa drutobetonu
Znajomość ograniczonej i końcowej wytrzymałości zmęczeniowej drutobetonu jest
konieczna aby właściwie zaprojektować beton na fundamenty pod maszyny, konstrukcje na
terenach sejsmicznych, cienkościenne okładziny, nawierzchnie jezdni mostowych itp.
Istota polega na ustaleniu wielkości dopuszczalnego naprężenia  przy drganiach
konstrukcji, aby drutobeton nie uległ zniszczeniu. Z doświadczeń światowych wynika, że
jeśli beton zniesie 2�106 drgań (N) to znaczy, że jest stale wytrzymały na takie obciążenie 
jest to tzw.  wytrzymałość zmęczeniowa końcowa :
� dla N = 2�"106
max
k
= f zmęczeniowe
fzg statyczne
Można też zadać sobie pytanie jakie może być dopuszczone naprężenie tylko dla
ograniczonej liczby drgań  jest to  wytrzymałość ograniczona zmęczeniowa  p. rys.10.
Optymalnie zaprojektowany drutobeton (w tym właściwe włókna  o wysokim
stopniu zakotwienia) uzyskuje liczbowo 3x wyższą końcową wytrzymałość zmęczeniową, a
wyrażoną stosunkiem naprężeń � / fzg.stat E" 0,75 , gdy dla samej matrycy tylko 0,45.
zg
(Beton zwykły posiada fzm= 0,35 do 0,4 fzg stat.).
Wytrzymałość zmęczeniowa na ściskanie rośnie tylko o ok. 40%.
11.5. Udarność
Obciążenie nagłe i krótkotrwałe nie pozwala na redystrybucję naprężeń. Siła
uderzenia jest znacznie wyższa niż wynika to z masy ciała uderzającego. Wywołany
 wstrząs łatwiej jest znoszony przez beton ze zbrojeniem włóknami, i przez beton o
mniejszym module sprężystości, a takim jest drutobeton. Uderzenie wywołuje tez wtórne
drgania, które również łatwiej znosi przedmiotowy beton. Stąd też, w wielu przypadkach ta
cecha decyduje o zastosowaniu drutobetonu (nawierzchnie, elementy transportowane,
krawężniki i koryta drogowe, zbiorniki na materiały okruchowe, fundamenty pod młoty
udarowe a nawet wbijane pale). Najwyższą odporność na uderzenia uzyskuje drutobeton na
kruszywie granitowym i włóknie haczykowatym a to ze względu na duża siłę sczepności
ziarn z zaczynem (ftstyku/ftzaczynu=0,6 do 0,65, a wapieni ok. 0,45 i otoczaków 0,2) i dużą
siłę zakotwienia drucików. Udarność drutobetonu z optymalną ilością włókien jest
wielokrotnie (do 15-krotnie) wyższa niż matrycy bez włókien. Bardzo korzystne w tym
przypadku są włókna faliste  możliwe, że nieco z korzyścią sprężynują. Najniższą udarność
posiadają betony na kruszywie wapiennym i dodatek włókien nie wiele tę właściwość
poprawia, przy czym nigdy nie uzyskuje się udarności większej niż na kruszywie
granitowym bez włókien. Pozornie wydawałoby się, że chemiczny charakter połączenia
zaczynu z kruszywem wapiennym powinno właściwość poprawić. Ale też przyczyna leży w
łatwej łupliwości wapienia.
11.6. Odporność ogniowa
Właściwość należy do istotnych wykorzystywanych praktycznie. Produkuje się
mianowicie różne drzwi i zawory komór z ogniem oraz konstrukcje pracujące w pobliżu
pieców wytapialniczych. Badania autora wykazały, że płyty 2-centymetrowej grubości nie
pękają rozpalone miejscowo palnikiem aż do czerwoności. Płyty bez włókien pękały zaraz
na wstępie podgrzewania. Wybitnie lepiej zachowywały się płyty o jednakowej grubości niż
z żeberkami (kwestia nierównomierności rozgrzewania i rozszerzania się. Rys.14 A i B.
Rys.14 Po badaniu w szoku termicznym (5-krotnie w 800�C)
a) z drutobetonu; b) z włókien polipropylenowych; c) bez włókien
Badania na beleczkach w temperaturach od 100 do 8000C (bez ognia) również
generalnie się różniły. Bez włókien pękały po 5-krotnym włożeniu do pieca o 4500C, a z
drutem nie pękały nawet w 8000C  rys.14 C. Jeszcze lepsze wyniki uzyskiwał autor na
betonach z kruszywem lekkim (popiołoporytem) do 12000C. Istotnym w badaniu był  szok
termiczny , czyli zadziałanie bez okresu łagodnego podgrzewania. Rozgrzane płyty
drutobetonowe polewano zimną wodą, co też nie wywoływało zniszczenia a co najwyżej
miejscowe zarysowanie.
12. Beton z włóknami ciętymi polipropylenowymi
Spośród włókien syntetycznych największe zaufanie budzi polipropylen i on też
jest najczęściej stosowany, z założeniem, że służy głównie do ograniczenia wielkości, ilości
i propagacji mikrospękań wewnątrz mieszanki betonowej w okresie wiązania i w
początkowym okresie twardnienia betonu młodego. Ponadto stwierdza się, że mieszanka
betonowa z tymi włóknami tworzy po zagęszczeniu bardziej jednorodną strukturę. Nie
zachodzi problem korozji ani tym samym rdzawych plam na powierzchni betonu. Z
powodzeniem zastępują zbrojenie siatkami metalowymi, których zadaniem ma być
ograniczenie wewnętrznego skurczu betonu, a więc i mikrorys. Na pewno nie mają wpływu
na powstawanie skurczu betonu dojrzałego. W pewnym zakresie mogą w szczególnym
przypadku poprawić niektóre właściwości betonu dojrzałego, np. zwiększyć odkształcalność
przy zginaniu i obniżyć porowatość a więc i nasiąkliwość oraz obniżyć powierzchniowe
mikropęknięcia na elementach z betonu. Przypadek (katastrofa) wykazał, że beton taki nie
pęka w ogniu, gdyż włókna polipropylenu topią się w 160 do 1700C i powstałe w ten sposób
pory ułatwiają odkształcalność matrycy i szybkie odparowanie wody oraz powietrza, które
w betonie pęczniałoby i wywoływało ciśnienia rozpierające i pękania. Niektórzy producenci
włókien propylenowych powlekają je preparatem hydrofilnym dla ułatwienia zwilżalności
wodą. W efekcie końcowym prowadzi to do zwiększenia sczepności włókien z zaczynem
oraz równomierniejszą dyspersją włókien. Włókna dodaje się w ilości do około 0,9 kg/m3.
Im większe ziarna kruszywa (dopuszcza się do 16 mm) tym mniej włókien. Do betoniarki
wprowadza się je tak samo jak stalowe w postaci rozproszonej (producent włókien podaje z
reguły odpowiednie zalecenia). Korzystniejsze są włókna fibrylowane o długości 20 mm
(średnica 0,1 mm), niż gładkie o średnicy 20�m i długości 16 mm. Głównie występują te
dwa typy włókien. Mieszanka betonowa z włóknami nie zmienia czasu wiązania. Przy
konsystencji o opadzie stożka 2 do 4 cm zawiera nie więcej niż 2% powietrza w postaci
porów kulistych, a beton dojrzały nasiąkliwość d" 4%, mrozoodporność ok. F 150, a
wodoszczelność e" W6. Skurcz wilgotnościowy z reguły nie ulega zmianie w stosunku do
skurczu matrycy. Włókna dostarczane są w paczkach, często porcjowanych w ilości
koniecznej do 1m3 mieszanki betonowej. Znane jest stosowanie tych włókien w
budownictwie mostowym i drogowym do nawierzchni. Można dodawać plastyfikatory oraz
inne stosowane w betoniarstwie domieszki i używać dowolne cementy oraz rodzaje
kruszyw. Transport i zagęszczanie  jak betonów tradycyjnych. Od chwili wprowadzenia
włókien do wymieszanych wszystkich składników matrycy (a więc i wody) należy mieszać
całość jeszcze 5 minut. Plastyfikator można wprowadzać pod koniec mieszania. Zdaniem
autora niniejszego opracowania, przedmiotowy beton jest szczególnie korzystny jako beton
architektoniczny (elewacyjny), w tym do tzw. małej architektury. (rys.15). Można stosować
każdy ze sposobów produkcji elementów z tego betonu z wyjątkiem autoklawizacji ze
względu na jej zbyt wysoką temperaturę. Może być stosowany bezpośrednio na placu
budowy ale szczególnie w zakładzie prefabrykacji, gdzie łatwiej przestrzega się
dokładności. Elementy z powierzchnią ryflowaną są bardziej odporne na oddziaływanie
środowiska i nie występują na ich powierzchniach cętki brązowych plamek z korozji 
typowych dla drutobetonu. Znane są autorowi pomniki budowane z tego betonu, jeśli tylko
mieszanka jest dostatecznie rozlewna. Fibrobeton może być wskrośnie barwiony
pigmentami z proszków metalicznych (p. Barwne faktury betonowe  św. dopuszczenia ITB
442/82)  np. czerwień żelazowa, zielony tlenek chromowy, żółcień żelazowa. Dodatek
włókien polipropylenowych nie zmienia technologii urabiania, transportu i zagęszczania
mieszanki betonowej. Jeśli stosuje się (z jakiegoś powodu) dodatek tych włókien do
elementów żelbetowych, to nie uwzględnia się ewentualnych korzystnych efektów
wytrzymałościowych, których zresztą nie zakłada się. Mają one w betonie dojrzałym co
najwyżej podwyższyć odporność na zmęczenie i uderzenia. Stosującym chodzi jednak tylko
o opisany już efekt przeciw skurczowi wewnętrznemu w początkowej fazie wiązania
cementu. Długości włókien ponad 20 mm nie są efektywne lub nawet zwijają się i owijając
ziarna kruszywa mogą być negatywne. Niektórzy uważają, że długie włókna przynoszą
korzyść, bo dłużej trzeba je wyciągać z matrycy (resztkowa wytrzymałość).
Rys.15. Przykład fibrobetonu architektonicznego
13. Problem kosztów
Koszt wynika przede wszystkim z uzyskanych efektów technicznych (właściwości
i trwałości). Niemniej bezpośredni koszt wynika z oceny włókien, utrudnienia procesu,
betonowania i z wymiarów elementów.
Pewne przybliżone informacje zawierają tabl.17 i 18.
Tablica 17 Cena włókien: 1 kg; 1 dm3; 1% objętości betonu
Włókno 1 kg 1 dm3 1% objętości
Stalowe 3 24 240
Polipropylenowe 30 40 400
Szklane 15 27 270
Węglowe 75 125 1250
Azbestowe 2,5 6 60
Tablica 18 Koszt robocizny nawierzchni przemysłowej
Składnik Betonowa 20 cm Drutobetonowa 15 cm
Beton 36 zł 30 zł
Pompowanie 6 zł 6 zł
Zbrojenie 12 zł -
Włókno stalowe 0,8% objętości - 30 zł
Suma 54 zł 66 zł
Z polskich doświadczeń wynika, że koszt włókien stalowych z haczykami wynosi około 10
do 15% kosztu ułożonej warstwy nawierzchni betonu. Ten wzrost kosztu nawierzchni
drutobetonowej zależy od ilości włókien. Podane wartości dotyczą najczęściej stosowanych
ilości, a to 60 do 80 kg włókien na 1 m3 betonu, co przy nawierzchni grubości 15 cm daje
około 8,5 do 11,4 kg/m2, a przy zaleconej przeze mnie grubości 4 cm (posadzka)
wyniosłoby ok. 2,5 do 3,3 kg/m2, co bardzo znacznie obniżyłoby koszt zastosowania
drutobetonu w nawierzchni i wynosiłoby około 15 do 20% kosztu 4-centymetrowej warstwy
betonu. Jeśli dodatek włókien zastąpi przewidywane zbrojenie ze stali zbrojeniowej (pręty
lub siatki) to koszt wykonania nawierzchni z drutobetonu będzie niższy niż zbrojony
tradycyjnie.
14. Wnioski generalne
10 Już sam fakt, że stosowanie włókien do betonu miało swój początek przed około 50
latami i ciągle jest w stadium nieco kontrowersyjnym, trzeba mieć to na uwadze podejmując
decyzję zastosowania.
20 Zdaniem autora fibrobetony i wyróżniony drutobeton powinny być stosowane do takich
elementów, które z samego betonu czy żelbetu nie dadzą się wykonać lub wykonanie
byłoby nieekonomiczne.
30 Na pewno pełne uzasadnienie techniczne i ekonomiczne znajduje stosowanie tego
betonu metodą natryskiwania na konstrukcje pionowe czy ukośne, próżniowanie
powierzchni poziomych i wibro-próżniowanie oraz wibro-prasowanie elementów
produkowanych w zakładach prefabrykacji.
40 Korzystnymi elementami z drutobetonu mogą być wyroby cienkościenne, podlewki pod
maszyny, pocienione nawierzchnie jezdne, płyty trójwarstwowe z wkładką wewnętrzną o
wartościach izolacji termicznej (rys.16), rury wirowane.
Rys.16. Płyta trójwarstwowa
1  drutobeton
2  izolacja termiczna
50 Polipropylenowe włókna lub inne organiczne nadają się natomiast szczególnie do
betonów architektonicznych i małej architektury, ale także do odlewania pomników (rys.
17).
Rys.17. Statua Buddy w Japoni  1928 r
(włókna organiczne  włosy 50000 wiernych)
60 Należy przypuszczać, że katalog typowych nawierzchni sztywnych ustosunkuje się do
drutobetonu w nawierzchniach.
15. Wykaz opracowań pomocniczych dl a projektanta elementów betonowych
z włóknami.
[1]  Podstawy stosowania fibrobetonów z włóknami stalowymi  opr. PAN, aut. Brandt
A.M.; Kasperkiewicz J.; Glinicki M. 
[2]  Drutobeton  Politechnika Krakowska, aut. Jamroży Z, 1985r
[3]  Beton i jego technologie  PWN, aut. Jamroży Z, 2000r.
[4]  Mechanizm kruchości kompozytów cementowych z włóknami szklanymi  IPPT PAN
aut. Glinicki M.A.
[5]  AGH aut. Pichór W.  Praca Doktorska.
W wymienionych pozycjach podane są liczne publikacje, z których można
poszerzyć wiedzę teoretyczną o betonach z różnymi włóknami.
Publikacji w świecie ukazało się tysiące, gdyż jest to dziedzina ze z
ródłem tematów
do prac badawczych dyplomowych, doktorskich a nawet habilitacyjnych. A Neville nie
pisze w swoim dziele  Właściwości betonu o fibrobetonach.
Spis treści
1. Wprowadzenie
2. Pojęcie betonu ze zbrojeniem rozproszonym
3. Rodzaje i właściwości włókien
4. Rodzaje betonów z włóknami
5. Istota techniczna drutobetonu
6. Projektowanie składu drutobetonu
7. Uwagi wykonawcze
8. Przykłady zastosowania drutobetonu w Polsce
8.1. Osłona zewnętrzna żelbetowego płaszcza hiperboloidalnej chłodni kominowej
8.2. Warstwa ochronno-spadkowa w mostach kolejowych
8.3. Nawierzchnie przemysłowe
8.4. Nawierzchnie drogowe i lotniskowe
8.5. Elementy zagęszczane metodą wirowania
8.6. Drutobeton zagęszczony przez próżnio-prasowanie
8.7. Stosowanie włókien do elementów żelbetowych
8.8. Zastosowania za granicą
9. Drutobeton w krajach o rozwiniętej technice
10. Stosowanie włókien do betonów wysokich wytrzymałości
11. Analiza ważniejszych właściwości drutobetonu
12. Beton z włóknami polipropylenowymi
13. Problem kosztów
14. Wnioski generalne


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Badania zespolonego węzła płyty ze słupem z betonu ze zbrojeniem rozproszonym
Znaczenie zbrojenia rozproszonego na oddziaływania pośrednie w betonowych elementach masywnych
Betony pytania
canelloni ze szpinakiem i marchewka
O zbudz sie wreszcie i ze snu powstan
MÓJ PLAYEREK ZE STRONY GŁÓWNEJ
Wymowa ideowa Pana Tadeusza A Mickiewicza ze szczególnym~294
Hofman młodzież nie daje sobie wmówić, że Kaczyński to potwór

więcej podobnych podstron