Dodatki do modyfikowania betonów

Dodanie do betonu mikrokrzemionki zwiększa jego porowatość oraz wodoprzepuszczalność, redukuje pęcznienie i podnosi wyrzymałość. Włókna rozproszone zapobiegają powstawaniu rys skurczowych i mikropęknięć. 

Pyły krzemionkowe

Pyły krzemionkowe są produktem ubocznym powstającym przy redukcji kwarcu w łuku elektrycznym. Składają się z bardzo drobnych cząsteczek - przeciętna powierzchnia właściwa mikrokrzemionki wynosi około 20 m²/g. Analiza wskazuje, że większość ziaren jest mniejsza niż 1 mikrometr, a średnia wielkość cząsteczki ma około 0,1 mikrometra i jest 100 razy mniejsza od średniej wielkości cząsteczki cementu. Drobne uziarnienie i mocno rozwinięta powierzchnia ziaren krzemionki wpływa pozytywnie na porowatość i wodoprzepuszczalność betonów oraz redukuje pęcznienie i przyczynia się do wzrostu ich wytrzymałości. Mikrokrzemionka łatwo wchodzi w reakcję z wodorotlenkiem wapniowym, uwalnianym w procesie hydratacji cementu i zwiększa ilość uwolnionych krzemianów wapniowych typu CSH. Dzięki temu struktura betonu jest bardziej szczelna, wzrasta również jego wytrzymałość. Pyły krzemionkowe zmniejszają ilość rozpuszczalnego Ca(OH)₂ i tworzą połączenia nadające twardniejącej mieszance betonowej dużą wytrzymałość mechaniczną. Dodanie do mieszanki mikrokrzemionki, w ilości do 20% w stosunku do masy cementu, powoduje wyraźną redukcję wodorotlenku wapniowego po trzech dniach twardnienia. Jeśli dodamy 30% - efekt będzie widoczny już po jednym dniu. Zastosowane pyły krzemionkowe przebudowują mikrostrukturę na styku warstwy kontaktowej zaczyn cementowy-kruszywo, co korzystnie wpływa na szczelność i wytrzymałość betonu. Ma to szczególne znaczenie w wypadku betonów wysokowartościowych, gdyż zmniejszenie przepuszczalności wody oraz innych cieczy i gazów w wyraźny sposób poprawia trwałość betonu.

Zbrojenie rozproszone

Konwencjonalny beton jest materiałem nieelastycznym i niejednorodnym z powodu występujących w nim mikropęknięć i rys skurczowych. Zjawiska te zostaną ograniczone dzięki zastosowaniu zbrojenia rozproszonego. Do tej grupy dodatków zalicza się między innymi włókna stalowe, z tworzyw sztucznych (polipropylenu, nylonu), rzadziej stosowane włókna węglowe oraz włókna pochodzenia organicznego (bawełny, sizalu, bambusa). Włókna rozproszone w betonie przenoszą obciążenia w miejscach nieciągłości struktury. W świeżej mieszance włókna ograniczają segregację jej składników (opadanie cięższych składników i wypływanie wody w postaci mleczka cementowego na powierzchnię betonowanego elementu).
Włókna stalowe tworzą nową strukturę połączeń składników betonu. Po związaniu włókna stalowe przeciwstawiają się naprężeniom rozciągającym i powstawaniu pęknięć pod obciążeniami. Dodatek takiego włókna ujemnie wpływa na urabialność mieszanki betonowej, dlatego też zaleca się stosowanie go łącznie z superplastyfikatorami i odpowiednio dobranym stosem kruszywowym. Z powodu zbijania się włókien mogą powstać problemy z uzyskaniem jednorodnej mieszanki betonowej i transportem pompowym mieszanki. Można temu zapobiec stosując, w zależności od przeznaczenia mieszanki, włókna określonej długości, dobieranej dla żądanej konsystencji mieszanki na podstawie statystycznych metod optymalizacji.
Duża odporność na uderzanie to główna zaleta betonów z włóknami stalowymi. Tak zmodyfikowany beton wykorzystywany jest w elementach pracujących na ścieranie, ściskanie, w elementach poddawanych obciążeniom dynamicznym, nagłym zmianom temperatury, działaniu mrozu i destrukcyjnym oddziaływaniom czynników środowiska. Stosuje się go głównie w budownictwie komunikacyjnym, przemysłowym i lądowym.
Włókna polipropylenowe zmniejszają nasiąkliwość i wodoprzepuszczalność betonu oraz penetrację materiału przez chemikalia. Dzięki temu ograniczają korozję stali zbrojeniowej oraz samego betonu. Zwiększają mrozoodporność, odporność na ściskanie i na rozciąganie przy zginaniu oraz urabialność mieszanki. Włókna tworzą trójwymiarowe zbrojenie eliminując w ten sposób konieczność stosowania przeciwskurczowych siatek stalowych. Redukują także rysy skurczowe i mikropęknięcia powstające na skutek osiadania plastycznego, występującego najczęściej w fundamentach. Zaleca się dozowanie tych włókien w ilości 0,9 kg/m³ mieszanki betonowej. Włókna syntetyczne bardzo dobrze rozpraszają się w mieszance. Podczas ich dodawania siły występujące w trakcie mieszania powodują równomierne rozkładanie się włókien we wszystkich kierunkach.
Włókna polipropylenowe mają długość od 6 do 19 mm i średnicę około 30,5 mikrometra. Ich wielkość trafniej opisuje jednostka - denier, która określa ilość gramów włókien przypadającą na 9 km ich długości. Tak zmodyfikowane betony stosuje się głównie w budownictwie drogowym, hydrotechnicznym, przemysłowym oraz do prac wykończeniowych na przykład do betonu natryskowego.