Pobierz

Report
Konferencja Koła Naukowego Konstrukcji Sprężonych – Politechnika Krakowska
Sromowce Niżne, 26-28 października 2012r..
Betony na proszkach reaktywnych –
przyszłość konstrukcji betonowych
Autor: Mariusz Wiecheć
Plan prezentacji
1. Definicje, podstawowe składniki oraz właściwości RPC.
2. Założenia leżące u podstaw teorii betonów na
proszkach reaktywnych.
3. Technologia DUCTAL i jej zastosowanie.
4. Program badań własnych.
Definicje, podstawowe składniki oraz
właściwości RPC.
Beton na proszkach reaktywnych BPR (fran. Béton de Poudres Réactives)
lub RPC (ang. Reactive Powder Concrete) jest to materiał zbrojony
włóknami, z zawartością superplastyfikatora, pyłu krzemionkowego, o
bardzo niskim współczynniku w/c, gdzie rolę kruszywa pełni piasek
kwarcowy o max. średnicy kruszywa 0.15 – 0.40mm. De facto beton na
proszkach reaktywnych nie jest betonem, gdyż nie posiada kruszywa
grubego.
Składniki RPC (wartości masowe na 1m3 podane dla tworzywa DUCTAL) :
 Cement (710kg)
 Pył krzemionkowy (203kg)
 Piasek kwarcowy (1020kg)
 Mączka kwarcowa (210kg)
 Włókna stalowe (160kg) - lub węglowe
 Woda (140l)
 Superplastyfikatory (10kg)
Definicje, podstawowe składniki oraz
właściwości RPC.
1. Cement:
 duża zawartość (2.5-3 razy większa niż w zwykłych betonach),
 zawartość C3A (celit) nie większa niż 4% ze względu na osłabienie
działania superplastyfikatora,
 powierzchnia właściwa cementu (ok. 3400cm2/kg) – ograniczenie ze
względu na wodożądność.
2. Pył krzemionkowy:
 20-30% masy cementu; większa masa powoduje wzrost
wodożądności,
 ziarna są dużo mniejsze niż cementu i piasku, więc zwiększa się
upakowanie materii,
 możliwa reakcja z Ca(OH)2, dzięki czemu powstaje dodatkowa ilość
fazy C-S-H.
Definicje, podstawowe składniki oraz
właściwości RPC.
3. Piasek kwarcowy i mączka kwarcowa:
 pełnią rolę kruszywa (D=0.40mm), wymagane ciągłe uziarnienie,
 tworzą płynne przejście między kruszywem, a fazą C-S-H.
4. Włókna stalowe:
 średnica ok. 0.15mm,
 długość ok. 13mm,
 poprawiają wytrzymałość na ściskanie o 60%,
 umożliwiają obróbkę w wyższej temperaturze.
Fot. 1. Kwarc mleczny. Autor: Piotr Sosnowski
Fot. 2. Beton z włóknami stalowymi. Źródło: www.tecservices.com
Definicje, podstawowe składniki oraz
właściwości RPC.
Rozwój betonu.
Definicje, podstawowe składniki oraz
właściwości RPC.
Porównanie właściwości betonów zwykłych z betonami RPC.
Cecha
Beton zwykły
Beton DUCTAL®
Gęstość
2,2 – 2,5 kg/dm3
2,45 – 2,55 kg/dm3
Wytrzymałość na
ściskanie
Wytrzymałość na
zginanie
Wytrzymałość na
rozciąganie
Moduł sprężystości
15 – 60 MPa
180 – 220 MPa
2 – 8 MPa
36 – 40 MPa
1 – 4 MPa
8 – 10 MPa
20 – 40 GPa
55 – 60 GPa
Moduł sprężystości
stali
190 – 210 GPa
Pozostałe istotne właściwości Betonu DUCTAL:
 szczelna mikrostruktura (wysoka mrozoodporność i odporność na agresję chemiczną)
 wysoka odporność ogniowa i na obciążenia będące efektem eksplozji
 niski skurcz - poniżej 0,01 mm/m
Założenia leżące u podstaw teorii betonów na
proszkach reaktywnych.
1. Minimalizowanie porowatości kompozytu.
Dzięki minimalizowaniu ilości wody (w/c=0.2) i zastosowaniu superplastyfikatorów
doprowadza się do sytuacji, w której w betonie ciągle istnieją ziarna cementu, które
mogą ulegać hydratacji w późniejszym etapie.
2. Obróbka cieplna dla modyfikacji mikrostruktury matrycy.
Stosowana, by przyspieszyć proces hydratacji oraz zwiększyć aktywność
pucolanową składników - powstawanie C-S-H.
Stosuje się:
 niskoprężną obróbkę termiczną (90st. C) – efekty jw.
 wysokoprężną obróbkę termiczną (250 st. C) – dodatkowo powstają
krystaliczne formy krzemianów wapniowych, co ma prowadzić do zwiększenia
wytrzymałości.
Założenia leżące u podstaw teorii betonów na
proszkach reaktywnych.
3. Zwiększenie jednorodności materiału poprzez zastosowania bardzo
drobnego kruszywa.
Dowiedziono, że naprężenia w stwardniałym zaczynie cementowym są odwrotnie
proporcjonalne do odległości ziaren kruszywa.
Beton zwykły ma duże różnice w odkształcalności zaczynu i kruszywa. W RPC, piasek
kwarcowy ma E=70-90GPa, więc odkształcalności te są zbliżone, co umożliwia
równomierny rozkład naprężeń w materiale.
4. Gęstość upakowania suchych składników ziarnistych.
Ogranicza się porowatość, zmniejsza odległości.
Rys. 2. Komputerowe próby opisu idealnego upakowania.
Technologia DUCTAL i jej zastosowanie.
Przekroje belek o tej samej nośności wykonane z
różnych materiałów.
Technologia DUCTAL i jej zastosowanie.
Poziome dźwigary powłoki chłodni
kominowej ( wysoka odporność na
sole oraz mrozoodporność)
Elektrownia atomowa Cattenon,
Francja
Technologia DUCTAL i jej zastosowanie.
Kładka dla pieszych
w Sherbrooke (Kanada)
 RPC 200 MPa – pas dolny,
podłużnice, żeberka
poprzeczne i płyta pomostu
 RPC 300 MPa - krzyżulce
Fragment konstrukcji:
Rozpiętość: 60 m
Szerokość płyty pomostu: 4,2 m
Grubość płyty pomostu: 3,0 cm !!
Technologia DUCTAL i jej zastosowanie.
Ściany szczelne nabrzeża
Reunion
Program badań własnych.
1. Trzy drogi dojrzewania betonu:



w kąpieli wodnej,
niskoprężna obróbka cieplna,
autoklawizacja.
2. Wstępne zniszczenie (zarysowanie) próbki.
3. Umożliwienie samozaleczenia próbki poprzez wprowadzenie siły
ściskającej do próbki oraz powtórne dojrzewanie próbki.
4. Pomiar, po ustalonym czasie, wytrzymałości zaleczonych próbek oraz
energii pękania próbek.
Bibliografia
1. J. Śliwiński, T. Zdeb Beton z proszków reaktywnych jako
kompozyt cementowy o ultra wysokiej wytrzymałości;
2. S. Collepardi, L. Coppola, R. Troli, M. Collepardi Mechanical
Properties of Modified Reactive Powder Concrete;
3. G. Adamczewski, P. Łukowski Wstępna ocena samonaprawy
kompozytu epoksydowo-cementowego;

similar documents