Üvegszálak

A korábban nagy mennyiségben alkalmazott beton és habarcs erősítésére szolgáló üvegszálakról kiderült, hogy a cementkő alkalikus környezete a szálakat idővel tönkreteszi. A probléma megoldására fejlesztették ki az E-üveget. Ez az üvegszál eredeti tulajdonságának kb. 90%-át megtartja [2]. Az üvegszálak rugalmassági modulusa 70 000–80 000 N/mm2, szakítószilárdsága 1500–4000 N/mm2, át­mérője (a műanyag szálakéhoz hasonlóan) 8–30 µm [3]. Ennek következtében a nagy számban homogénen megoszló szálszerkezet ugyancsak alkalmas a zsugorodásból származó repedések kialakulásának meggátlására, ugyanakkor a nagy rugalmassági modulusa és szakítószilárdsága miatt fellépnek azok a hatások is, melyek az acélszálakra voltak jellemzőek. Így növelik a beton hajlító-húzószilárdságát és szívósságát.
Az üvegszálak előnye az acéllal szemben a könnyű bedolgozhatóság, hátránya a relatíve nagy előállítási költség és hajlításra való rideg viselkedés [2].

Szénszálak

A szénszálakat szálerősítésként először a 1970-es években használták. Ekkor az ún. PAN bázisú szálakat alkalmazták, melyeket poliakrilnitril szálból állítottak elő. Előnyös tulajdonságai közé tartozik a rendkívül nagy szakítószilárdság és a relatíve nagy rugalmassági modulus. Hátrányuk azonban, hogy ridegen viselkednek, és a kialakuló repedések okozta szögváltozást nem képesek elviselni.
Másik megoldást jelentett az 1980-as évektől alkalmazott „pitch” típusú szál, amely petróleumot és szenet tartalmaz. Rugalmassági modulusa 27 000–55 000 N/mm2, szakítószilárdsága 400–780 N/mm2. A szénszálak átmérője, az üveg és műszálakéhoz hasonlóan, 8–10 µm. A műszálakhoz hasonlóan a szénszálak is rontják a friss beton konzisztenciáját, így a bedolgozhatóság javítására folyósítószert, képlékenyítőszert alkalmaznak. A szénszál csökkenti a kivérzést, és növeli a beton tixotrópiáját. A szénszálas (PAN szál) növeli mind a beton nyomószilárdságát, mind pedig a húzószilárdságát [2].
A főbb száltípusok geometriai és mechanikai jellemzőit az 1. táblázat foglalja össze. A szálak tulajdonságait bemutató táblázat utolsó előtti oszlopa a lúgállósággal foglalkozik, ez kiemelten fontos szempont a beton erősen lúgos volta miatt [3].

Az 1. képen láthatjuk a főbb száltípusokat: műanyag szál, üvegszál, szénszál, valamint acélszál.

Szálerősítésű betonszerkezetek általános tulajdonságai 

A szálerősítésű betonokból készült szerkezeteknek számos előnyös tulajdonságuk van. Több területen megváltoztatják a beton viselkedését a normál betonhoz képest.
A beton és a szálerősítésű beton szilárdság-alakváltozási anyagmodellje különbözik egymástól. A beton szilárdságtani és alakváltozási szempontból rugalmas – kvázi – képlékeny anyag, amelyben a rugalmas fázist az adalékanyag, a kvázi képlékeny fázist a cementkő adja. Ha a betonba megfelelő minőségű és mennyiségű szálat keverünk, megváltozik a cementkő törési alakváltozása, a beton megrepedése után gyakorlatilag képlékenyen viselkedik. Elveszti ridegségét, szívóssá válik, és így alkalmazható rá az ideálisan rugalmas – képlékeny anyagmodell. A szívósság miatt a szálerősítésű beton a megrepedést követően is szívósan és képlékenyen viselkedik, szemben a szálerősítés nélküli betonnal, mely ridegen törik, képlékeny tartománnyal nem rendelkezik.