Beton

Report
Technologia betonu
Projektowanie betonów zwykłych
oraz badanie ich właściwości
Kraków, 2012 r.
(wg PN-EN 206-1:2003 „Beton. Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność)
WPROWADZENIE
BETON – materiał powstały ze zmieszania cementu, kruszywa grubego i drobnego,
wody oraz ewentualnych domieszek i dodatków, który uzyskuje swoje właściwości w
wyniku hydratacji cementu.
WODA
CEMENT
BETON
ZBROJENIE
ROZPROSZ
ONE
KRUSZYWO
DODATKI
MINERALNE
DOMIESZKI
CHEMICZNE
CEMENT-ZACZYN-ZAPRAWA-BETON
woda
zaczyn
zaprawa
beton
cement
piasek (0 – 2 mm)
kruszywo grube
(2 – 16 mm, 2 – 64 mm)
MIESZANKA BETONOWA – całkowicie wymieszane składniki betonu,
które są jeszcze w stanie umożliwiającym zgęszczenie wybrana metodą.
CEMENT – (spoiwo hydrauliczne) – drobno zmielony materiał nieorganiczny, który
po zmieszaniu z wodą daje zaczyn, wiążący i twardniejący w wyniku hydratacji oraz
innych procesów, zachowujący po stwardnieniu wytrzymałość i trwałość także pod
wodą.
KRUSZYWO – ziarnisty materiał mineralny odpowiedni do stosowania do betonu.
Kruszywa mogą być:
- naturalne
- pochodzenia sztucznego lub
- pozyskane z materiału wcześniej użytego w obiekcie budowlanym
DOMIESZKA – składnik dodawany podczas mieszania betonu w małych ilościach
(max do 5%) w stosunku do masy cementu w celu modyfikacji właściwości mieszanki
betonowej lub betonu stwardniałego
DODATEK – drobnoziarnisty składnik stosowany do betonu w celu poprawy
pewnych właściwości. W normie EN 206-1 rozróżnia się 2 typu dodatków
nieorganicznych:
- prawie obojętne (typ I)
- o właściwościach pucolanowych lub utajonych właściwościach hydraulicznych (typ II)
WODA ZAROBOWA – służy do przygotowania mieszanki betonowej
CAŁKOWITA ZAWARTOŚĆ WODY – woda dodana oraz woda już zawarta
w kruszywie i znajdująca się na jego powierzchni a także woda w
domieszkach i dodatkach zastosowanych w postaci zawiesin, jak również
woda wynikająca z dodania lodu lub naparzania
EFEKTYWNA ZAWARTOŚĆ WODY – różnica między całkowitą ilością
wody w mieszance betonowej a ilością wody zaabsorbowaną przez
kruszywo
WSPÓŁCZYNNIK WODA/CEMENT: W/C – stosunek efektywnej zwartości
masy wody do zawartości masy cementu w mieszance betonowej.
KLASYFIKACJA BETONU
RODZAJE BETONU
BETON LEKKI
BETON ZWYKŁY
BETON CIĘŻKI
w stanie suchym
800 ≤ ρ ≤ 2000 kg/m3
2000 ≤ ρ ≤ 2600 kg/m3
ρ ≥ 2600 kg/m3
Istota projektowania
składu betonów
zwykłych
Inżynieria materiałowa
sposób otrzymywania
budowa wewnętrzna
właściwości
Beton
mikroskala
Beton – w/c a wytrzymałość
Obniżenie wskaźnika w/c pozwala
uzyskać wyższą wytrzymałość betonu
przy tej samej zawartości cementu.
Beton - przepuszczalność
Przepuszczalność
Szczelność
Trwałość
Zwiększenie ilości wody w betonie, przy niezmienionej ilości cementu, skutkuje
znacznym obniżeniem wytrzymałości betonu i obniżeniem jego wartości
użytkowych (wysoka nasiąkliwość, niska mrozoodporność, niska szczelność).
PROBLEM
Beton o w/c = 0,2 – 0,25 jest niemożliwy
do wykonania ze względu na problem
z uzyskaniem odpowiedniej konsystencji.
Każda ilość wody ponad ilość związaną
chemicznie prowadzi do wzrostu
porowatości
Beton - mrozoodporność
Projektowanie składu betonów zwykłych
Wstępne założenia do projektowania składu betonu obejmują wybór
składników mieszanki betonowej z uwzględnieniem wymagań
technologicznych i ekonomicznych.
Wstępne
założenia
projektowe
Minimalizacja
kosztów
Kontrola poprawności założonych cech
mieszanki i stwardniałego betonu na
podstawie zarobów próbnych
Klasa wytrzymałości betonu,
Urabialność mieszanki,
Warunki eksploatacji betonu
(klasa ekspozycji eg normy PN-EN 206-1),
Przeznaczenie elementu lub budowli,
Ilość i rozmieszczenie zbrojenia,
Sposób wbudowania mieszanki betonowej,
Sposób pielęgnacji świeżego betonu
Dobór
jakościowy
składników
Dobór
ilościowy
składników
Dobór:
Rodzaju i klasy cementu,
Rodzaju i uziarnienia kruszywa,
Punktu piaskowego kruszywa,
Domieszek i dodatków,
Konsystencji mieszanki
Projektowanie
betonów zwykłych
w zależności od
ich przeznaczenia
Dobór składników mieszanki
betonowej
1.
Dobór cementu
2. Woda zarobowa
≥
3. Kruszywo
b) Kształt ziaren
Rys. Gromadzenie się wody pod ziarnami płaskimi w trakcie
zagęszczania mieszanki betonowej.
c) Reaktywność alkaliczna kruszyw
d) Wytrzymałość mechaniczna kruszyw
e) Mrozoodporność kruszyw
Metody projektowania składu
betonów zwykłych
Ustalenie składu mieszanki betonowej może być przeprowadzone
różnymi doświadczalnymi lub obliczeniowo-doświadczalnymi
sposobami. W Polsce do najczęściej stosowanych metod
projektowania składu betonu należą:
•
•
•
•
•
metoda trzech równań,
metoda kolejnych przybliżeń (Kuczyńskiego)
metoda dwustopniowego otulania żwiru (Paszkowskiego)
metoda zaczynożądności (Kopycińskiego)
metoda przepełnienia jam (Eymana).
Metoda trzech równań
Zazwyczaj ustalenie składu betonu polega na
wyznaczeniu zawartości jego składników w 1m3
mieszanki betonowej, tj.:
c – cementu [kg]
w – wody [kg]
k – kruszywa [kg]
których użycie powinno spełniać 3 warunki:
1. Warunek wytrzymałości (zależność Bolomeya):
R = A.(c/w-0,5), w przypadku c/w < 2,5
R = A.(c/w+0,5), w przypadku c/w ≥ 2,5
gdzie:
R – średnia wytrzymałość na ściskanie betonu [MPa],
A – współczynnik zależny od rodzaju i marki kruszywa,
c – ilość cementu [kg],
w – Ilość wody [kg]
c/w – wskaźnik cementowo-wodny – stosunek ilości cementu do
ilości wody w mieszance, powszechniej stosowana jest jego
odwrotność w/c – wskaźnik wodno –cementowy, który w ujęciu
normy PN-EN 206-1 zastąpiony zostaje współczynnikiem wodnospoiwowym zdefiniowanym jako w/(c+k.dodatek)
2. Warunek konsystencji:
w = c.wc+d.wd+k.wk
gdzie:
c – ilość cementu [kg]
d – ilość dodatku [kg]
w – ilość wody [kg]
k – ilość kruszywa [kg]
wc – wodożądność cementu [dm3/kg]
wd – wodożądność dodatku [dm3/kg]
wk – wodożądność kruszywa [dm3/kg], ustalona metodami
np. wodożądności poszczególnych frakcji
3. Warunek szczelności:
c/ρc+d/ρd+k/ρk+w = 1000
gdzie:
c – ilość cementu [kg]
d – ilość dodatku [kg]
w – ilość wody [kg]
k – ilość kruszywa [kg]
ρc – gęstość cementu [kg/dm3]
ρd – gęstość dodatku [kg/dm3]
ρk – gęstość kruszywa [kg/dm3]
Metoda kolejnych przybliżeń
Ustalenie składu betonu metodą kolejnych przybliżeń polega
na oddzielnym przygotowaniu kruszywa i zaczynu o stosunku
C/W wyliczonym ze wzoru Bolomey’a.
Następnie sukcesywnie należy dodawać przygotowany
zaczyn do kruszywa tak, aby uzyskać założoną konsystencję.
W miarę zwiększania ilości zaczynu dodawanego do
kruszywa mieszanka betonowa staje się bardziej ciekła.
Znając masę użytych składników w wykonanej próbie oraz
objętości próbnej mieszanki można obliczyć ilości
poszczególnych składników w 1m3 betonu.
Sprawdzenie wyników projektowania –
wprowadzenie odpowiednich korekt
i weryfikacja uzyskanych rezultatów
Niezależnie od przyjętej metody projektowania betonu, rezultat tego
typu działań powinien zostać sprawdzony i poddany ewentualnym
korektom. Pewne zmiany i korekty mogą być wprowadzone już na
etapie projektowania, jednak weryfikacja końcowa powinna mieć
zawsze miejsce, aby wyeliminować wszystkie pomyłki i niezgodności.
Szczególnie należy zwrócić uwagę na zgodność klasy wytrzymałości
betonu wynikającą z ustaleń konstruktorskich i wymagań
trwałościowych, wskazanych w normie PN-EN 206-1.
• Korekta zawartości cementu
• Korekta wskaźnika w/c
• Korekta ilości zaprawy i cząstek poniżej 0,125 mm
Doświadczalna weryfikacja składu betonu
Proces projektowania betonu powinien zostać zakończony
wykonaniem zarobu próbnego, podczas którego sprawdzeniu
poddaje się konsystencję mieszanki betonowej oraz zawartość
powietrza w mieszance zagęszczonej.
Beton można uznać za dobrze zaprojektowany, jeżeli wszystkie
wymagania dotyczące jego składu i właściwości w stanie plastycznym
oraz stwardniałym są zgodne z założeniami projektowymi
oraz wymaganiami obowiązującej normy.
Poniżej przedstawiono ogólny schemat wnioskowania
prowadzącego do wyspecyfikowania betonu projektowanego lub recepturowego.
Składniki betonu projektowanego dobierane są tak, aby zostały spełnione określone
wymagania dla mieszanki betonowej i betonu łącznie z konsystencją, gęstością ,
wytrzymałością, trwałością, ochrona przed korozją stali w betonie z uwzględnieniem procesu
produkcyjnego i planowanych metod realizacji prac betonowych
Właściwości mieszanki betonowej
i stwardniałego betonu
Właściwości mieszanki betonowej
• Konsystencja mieszanki betonowej
≥
≤
≤
≥
≤
• Urabialność mieszanki betonowej
Właściwości stwardniałego betonu
• Wytrzymałość na ściskanie
• Mrozoodporność
1. Wiesław Kurdowski – Chemia cementu i betonu, Wyd.
Naukowe PWN, Warszawa 2010
2. Beton według normy PN – EN 206-1 – komentarz-,
praca zbiorowa pod kierunkiem prof. Lecha
Czarneckiego, Wyd. Polski Cement, Kraków 2004
3. A.Bobrowski, M.Gawlicki, A.Łagosz, W.Nocuń-Wczelik
– „Cement. Metody badań. Wybrane kierunki
stosowania”, Wyd. AGH, Kraków 2010
DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ

similar documents