Posebne vrste betona
Izvođenje betonskih radova u
ekstremnim klimatskim
uslovima
Predavanje, 25.12.2012.
Pripremili:
Doc.dr. Merima Šahinagić-Isović
Asis. Marko Ćećez
Ć
SADRŽAJ
z
Posebne vrste betona:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
z
Hidrotehnički beton
Beton za kolovozne konstrukcije
Beton za prednapregnute konstrukcije
Prefabrikovani beton
Dekorativni ((vidljivi)
j ) beton
Izvođenje
j betonskih radova u ekstremnim
klimatskim uslovima:
⇒
⇒
Izvođenje radova na niskim temperaturama
Izvođenje radova na visokim temperaturama
Hidrotehnički beton
z
z
z
Niska cijena
Fizičko-mehaničke karakteristike i trajnost
Osnovni (bitni) uslovi:
⇒
⇒
⇒
⇒
z
Čvrstoća pri pritisku
Vodonepropustljivost
Otpornost na dejstvo mraza
Skupljanje
Ostali potreni uslovi:
Čvrstoća pri zatezanju
⇒ Toplina hidratacije
⇒ Hemijska (koroziona) otpornost
⇒ Otpornost prema abraziji i kavitaciji
⇒
Hidrotehnički beton
z
Gravitacione brane:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
“1”- beton
“1”
b t za uslove
l
eksploatacije
k l t ij u vodi
di
“2”- beton za uslove povremenog kontakta sa vodom
“3”- beton za uslove eksploatacije iznad nivoa vode
“4”- beton spoljašnji na nizvodnom licu brane
“5”- beton unutrašnji (min. uslovi kvaliteta)
“6”- beton na prelivnom organu (abrazija i kavitacija)
Zoniranje betonske brane
Hidrotehnički beton
z
Betoni nižih marki (od 10 pa nadalje), JUS U.E3.010 (B.II)
Cementi niske topline hidratacije
hidratacije, mc=150-300kg/m
150 300kg/m3
Dmax ≤ 125mm, najviše 6 frakcija
Primjena različitih dodataka
z
Gradijent hidrostatičkog pritiska:
z
z
z
Gn =
H
c
Gn
3
4
8
Marka vodonepropustljivosti
V-4
V-6
V-8
14
35
75
100
V-10 V-12 V-14 V-16
Hidrotehnički beton
z
Pomorske hidrotehničke konstrukcije:
z
Beton u zoni promjenljivog nivoa vode:
⇒ V-8 – za armiranobetonske konstrukcije
⇒ V-6 – za nearmirane i slabo armirane konstrukcije (μ=0,5%)
• Beton u zoni iznad nivoa mora:
⇒ V-6 – za armiranobetonske konstrukcije
⇒ V-4 – za nearmirane i slabo armirane konstrukcije
j (μ
(μ=0,5%)
, )
Starost od 90 dana:
•
⇒
⇒
⇒
z
z
čvrstoća pri pritisku (marka betona)
čvrstoća pri zatezanju
vodonepropustljivost betona
Izuzetno se navedena svojstva ispituju pri starostima od 28 dana
Izbacuju se zrna veća od 1/3 najmanje dimenzije betonskog tijela
Beton za kolovozne konstrukcije
j
z
Prema JUS U E3.020 za betonske kolovoze:
⇒
⇒
z
Jednoslojni betonski kolovozi (min 10cm)
Dvoslojni betonski kolovozi (min 14cm, gornji sloj min 5cm)
Prema JUS B. C1.011 i JUS B. C1.013 za cemente:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
klasa cementa 35 ili 45
dodatka max 15% (pucolana max 5%)
C3A do 10%
finoća mliva po Blenu do 3700 cm2/g (sa pucolanom do 3900
cm2/g)
voda za standardnu konzistenciju do 29%
početak vezivanja na T=20°C nakon 2h
početak vezivanja na T=30°C nakon 1h
čvrstoća pri savijanju nakon 28 dana min 6MPa
Beton za kolovozne konstrukcije
j
z
Agregat:
⇒
⇒
⇒
⇒
z
Dodaci:
⇒
z
otpornost na drobljenje i habanje prema metodi “Los Angeles”
termička kompatibilnost
otpornost na dejstvo mraza
Dmax≤1/3 ab
kompatibilni sa cementom
Čvrstoća betona
prizmatični uzorci 10x10x40cm
⇒ MB i fzs za starost od 28 dana (10% fraktil)
⇒
Predviđeno saobraćajno
opterećenje
MB
(MPa)
fzs
(MPa)
Vrlo teško
40
5,0
Teško
35
4,5
Ostalo
30
4,0
Beton za kolovozne konstrukcije
j
z
z
z
z
Ostale karakteristike:
Vodonepropusnost min V-6 (pri starosti od 28 dana)
Otpornost na dejstvo mraza min M-200 (pri starosti od 28 dana)
Ot
Otpornost
t na habanje
h b j ((prii starosti
t
ti od
d 28 d
dana):
)
⇒
⇒
18cm3/50cm2 u suhom stanju
35cm3/50cm2 u vodom zasićenom stanju
z
B.II, max v/c=0,5
z
Proizvodnja
j u fabrikama betona p
prema JUS U.M1.050,, JUS
U.M1.051 i JUS U.M1.052
Transport: transportovani beton
Ugradnja: specijalnim finišerima
Završna obrada: vibracione gladilice
z
z
z
Beton za p
prednapregnute
p g
konstrukcije
j
z
z
Agregat: sve vrste da ispunjavaju uslove PBAB87
Cement na bazi PC definisani: JUS B
B.C1.009,
C1 009 JUS B
B.C1.011,
C1 011 JUS
B.C1.013 i JUS B.C1.014
⇒
⇒
z
Dodaci:
⇒
⇒
⇒
z
z
z
z
izbjegavati cemente sa dodatkom pucolana
al minatni cement
aluminatni
svi koji nisu agresivni prema čeliku
na bazi hlorida nisu dozvoljeni
Dozvoljeno
≤0,2% hlor-jona u odnosu na mc
≤0,4% mc uz dokaz na štetno dijelovanje na čelik
B.II, min MB30
Za p
prednaprezanje
p
j elemenata t< 28 dana,, čvrstoća pri
p p
pritisku ≥70%
čvrstoće predviđene za starost od 28 dana (min 30MPa)
Prefabrikovani beton
z
Prednosti u odnosu na klasičnu tehnologiju
betona:
⇒
Dobijamo betone ujednačenih kvaliteta,
kvaliteta odnosno betone
visokih fizičko-mehaničkih svojstava i visoke trajnosti
⇒
Omogućavamo očvršćavanje betona u kratkim rokovima
Omogućavamo odvijanje proizvodnog procesa tokom
cijele godine
Povećavamo ukupnu proizvodnost pogona i povećavamo
racionalnost produkcije
⇒
⇒
Prefabrikovani beton
z
Osnovne tehnološke operacije:
z
Priprema armature i kablova za prednaprezanje (eventualno) i
njihovo postavljanje u oplate-kalupe
⇒ Spravljanje i ugrađivanje betona uz primjenu odgovarajućih
uređaja za njegovo kompaktiranje (vibriranje, presovanje i dr.)
⇒ Primjena postupaka ubrzanog očvršćavanja betona
(hidrotermalna obrada)
⇒ Izvođenje prednaprezanja (ako postoji)
Osnovne tehnološke šeme:
⇒
⇒
Lančana
z
z
⇒
Lančano-agregatna
Konvejerska
Štandna
z
Kasetna
Prefabrikovani beton
z
Lančano-agregatna šema:
⇒
Kalupi i izbetonirani elementi sa kalupima se pomoću kranova
premještaju od punkta do punkta sa intervalom vremena koji
zavisi od trajanja operacije na datom punktu
1-oslobađanje elementa od kalupa
2-premazivanje kalupa
3-montaža armature i/ili kablova za
prednaprezanje
p
p
j
4-ugrađivanje betona
5-hidrotermalna obrada
A-dovoz
A
d
armature
t
B-dovoz svježeg betona
C-odnošenje elementa na deponiju
P1-prenošenje kalupa
P2-transport
p elementa do komore za hirotermalnu
obradu
P3- iznošenje elementa iz komore za
hidrotermalnu obradu
Prefabrikovani beton
z
Konvejerska šema:
⇒
Kalupi i izbetonirani elementi sa kalupima se pomoću tzv.
pulzirajuće trake premještaju od punkta do punkta u tačno
određenim vremenima
1-uređaj za podizanje
2 uređaj za horizontalni transport
2-uređaj
3-pogon lifta
4-transporter svježeg betona
5-vibrouređaj
6 uređaj za zaglađivanje površine
6-uređaj
7-zona odležavanja
8 komora za prethodnu termičku obradu
8-komora
9-pogon uređaja za spuštanje
10-uređaj za spuštanje
11-kalup
12 komora za konačnu termičku obradu
12-komora
Prefabrikovani beton
z
z
Štandni način proizvodnje:
⇒
Elementi ostaju na jednom mjestu a mašine i potrebna oprema
se premještaju od jednog do drugog kalupa
⇒
npr. izrada prefabrikata na stazama za prednaprezanje
Kasetni način proizvodnje:
⇒
⇒
z
elementi u vertikalnim kalupima-kasetama
npr ravni tankozidni elementi (unutrašnji i spoljni betonski
npr.
paneli)
Prema JUS U.E3.050:
⇒
⇒
⇒
≥MB20
MB20 za armirani
i ib
beton
t
≥MB30 za prednapregnuti beton
čvrstoća neophodna za dalje operacije, ali ≥15MPa
Dekorativni ((vidljivi)
j ) beton
z
z
Dva osnovna načina obrade:
⇒
Primjenom izvjesnih postupaka koji će se sprovoditi tokom
izrade samog elementa (konstrukcije)
⇒
Primjenom određenih postupaka koji će biti primjenjeni tek po završetku
i d elementa
izrade
l
t (k
(konstrukcije),
t k ij ) tek
t k pošto
št beton
b t dostigne
d ti
predviđenu
d iđ
čvrstoću
Karakteristike komponenti:
⇒
⇒
⇒
Obojeni cementi
Agregat čist i homogenog sastava
Količina cementa zajedno
j
sa količinom sitnih čestica agregata
g g
(<0,25mm):
Najveća frakcija agregata (mm)
Najmanja ukupna količina cementa i
čestica manjih od 0,25 mm (kg/m3)
4-8
500-575
8-16
425-500
16-32
350-425
Dekorativni ((vidljivi)
j ) beton
z
Način a:
⇒
⇒
z
Horizontalni
H
i
t l i panelili sa lilicem prema d
dole:
l odgovarajuće
d
j ć matrice
t i od
d
gume, drveta ili plastičnih masa
Horizontalni paneli sa licem prema gore: valjci sa određenim
udubljenima i ispupčenjima
Način b:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Dodatno glačanje (ručno ili mašinski) očvrslog betona
Postupci brušenja, pjeskarenja, pikovanja i dr.
“Otkrivanje” zrna agregata primjenom mehaničkih (metalnih) četki
(1,5MPa) ili mlaza vode (cca 0,4MPa)
P t
Postupak
k nanošenja
š j kkrupnih
ih zrna agregata
t ((cca 20
20mm)) preko
k sloja
l j
cementnog maltera 10-20mm, lakim valjcima ili vibriranjem
Razastiranje sloja pjeska (1-2cm), sloja krupnog agregata, pa se preko
toga ugrađuje beton
beton, te slijedi “otkrivanje”
otkrivanje zrna agregata i uklanjanje
pjeska
Izvođenje
j betonskih radova u
ekstremnim klimatskim uslovima
z
z
Prema PBAB87 to su spoljne temperature <5°C
<5 C i >30°C
>30 C
Posebni uslovi su iz sljedećih razloga:
⇒
Ako je temperatura svježeg betona <5°C (ispod 0°C), dolazi do
smrzavanja betona, degradacije njegove strukture i drastičnog pada
fizičko-mehaničkih osobina
⇒
⇒
Ako je temperatura >30°C
>30 C, dolazi do brzog procesa hidratacije
hidratacije, produkti
hidratacije imaju slabija mehanička svojstva, pojava značajnijih
termičkih napona i povećan broj mikroprslina
Ako je temperatura >30°C, povećava se potreba za vodom (zahtjevana
konzistencija), smanjivanje čvrstoće i trajnosti betona
Izvođenje radova na niskim temperaturama
z
Na temperaturama <5°C:
⇒
⇒
⇒
⇒
Koristiti
K
i titi cemente
t viših
iših klasa
kl
i manjih
jih procenata
t d
dodatka
d tk zgure ((cemente
t
viših toplota hidratacije)
Izbjegavati cemente sa dodatkom pucolana i pucolanske cemente
Koristiti veće količine cementa
Koristiti dodatke tipa palstifikatora i superplastifikatora (smanjenje
vodocementnog faktora), te : akceleratore i antifrize
Temperatura
očvršćavanja betona
(°C)
Količina dodataka (%) u odnosu na masu cementa
NaCl+CaCl2
NaNO3
K2CO3 (potaša)
-5
3,0+0
4-6
5-6
-10
3,5+1,5
6-8
6-8
-15
3,0+4,5
8-10
8-10
-20
-
-
10-12
-25
-
-
12-15
Optimalne količine protivmraznih dodataka betonu
Izvođenje radova na niskim temperaturama
z
Na mjestu ugrađivanja:
Karakteristike presjeka – minimalne dimenzije (cm)
Temperatura (°C)
Vrlo tanki presjeci (<30 cm)
10-13
Tanki presjeci (30-90 cm)
7-10
Normalni presjeci (90-180 cm)
5-7
Masivni presjeci (>180 cm)
3-5
Minimalne temperature betona na mjestu ugrađivanja Tbu
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
za transport pomoću automiksera:
za transport pomoću otvorenih dampera:
za transport
t
t pomoću
ć pokrivenih
ki
ih d
dampera:
ΔT=2°C
ΔT=5°C
T
C
ΔT=8°C
ΔT=0,25(Tbu-Tv)
ΔT=0,20(Tbu-Tv)
ΔT 0 10(Tbu-T
ΔT=0,10(T
Tv)
⇒ ako je spoljna temperatura iznad -1°C
⇒ ako
k jje spoljna
lj temperatura iizmeđu
đ -1
1 i -15°C
1 C
⇒ ako je spoljna temperatura ispod -15°C
Izvođenje radova na niskim temperaturama
z
Na mjestu spravljanja:
Temperatura spoljašnje
sredine (°C)
Karakteristike presjeka – minimalne dimenzije (cm)
<30
30-90
90-180
>180
> -1
12-15
9-12
7-9
5-7
-15 do -1
15-18
12-15
10-12
8-10
< -15
18-21
15-18
13-15
11-13
Minimalne temperature betona na mjestu spravljanja Tbo
S ⋅ T ⋅ m + Sc ⋅ Tc ⋅ mc + Sv ⋅ Tv ⋅ mv
Tbo = a a a
( °C )
S a ⋅ ma + Sc ⋅ mc + Sv ⋅ mv
z
Sa,Sc,Sv – specifični toplotni kapaciteti
Ta,Tc,Tv – početne temperature
ma,mc,mv – mase agregata, cementa i vode
u 1m3
Za povećanje temperature betona za 1°C
⇒
⇒
⇒
temperaturu agregata za cca 1,5°C ili
temperaturu cementa za cca 10°C
10 C ili
temperaturu vode za cca 3,5°C
agregat (max.65°C)
cement (max.50°C)
(
0 C)
voda (max.100°C)
Izvođenje radova na niskim temperaturama
z
Osnovni principi tehnologije zimskog betoniranja:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
zagrijavati vodu na 40-70°C (Tv≥-1°C)
zagrijavanje agregata: sistemi za zagrijavanje putem vodene
pare (perforirane cijevi)
termička zaštita bunkera za agregat i silosa za cement
transportna sredstva sa određenim sistemima termičke zaštite
pri ug
p
ugrađivanju
ađ a ju beto
betona:
a
z prekrivanje otvorenih površina betona (elementa i konstrukcija)
prikaladnim izolacionim materijalima
z izrada oplata sa dodatnim izolacionim slojevima
z postavljanje izbetoniranih elemenata i konstrukcija u zatvorene
prostore
z direktno zagrijavanje elemenata i konstrukcija putem vodene
pare, otvorene vatre, električne struje i dr.
Izvođenje radova na niskim temperaturama
z
Osnovni principi tehnologije zimskog betoniranja:
⇒
⇒
⇒
ne smije se dozvoliti naglo hlađenje betona u prvih 24h po
završetku betoniranja
max. dopušteni padovi temperature na površinama betona
elemenata u prvih 24h po ugrađivanju betona:
Karakteristike presjeka – minimalne dimenzije (cm)
Temperatura (°C)
Vrlo tanki presjeci (<30 cm)
28
Tanki presjeci (30
(30-90
90 cm)
22
Normalni presjeci (90-180 cm)
17
Masivni presjeci (>180 cm)
11
spasavanje “smrznutog”
smrznutog betona:
z neposredno po završetku procesa ugrađivanja (etapa I),
zagrijavanjem, kompaktiranjem i zaštitom od daljeg dejstva
mraza
z polijevanje “cementnim mlijekom”
Izvođenje radova na niskim temperaturama
z
Termos metoda:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
pogodna kod masivnih konstrukcija, tj. konstrukcija koje su sa
malim površinama kontakta sa spoljašnom sredinom
F
stepen masivnosti je određen tzv. modulom površine: M p =
V
naročito uspješna kod konstrukcija kod kojih je Mp≤6
kod većih modula površine koristi se u kombinaciji sa
protivmraznim dodacima
ukupna količina toplote u betonu treba da bude jednaka
gubicima toplote koje će konstrukcija imati pri hlađenju do 0°C,
za neko vrijeme hlađenja th:
γ b , sv SbTbu + mc Qcth Rop
⋅
th =
3, 6 M p (Tbs − Tv ) α
Izvođenje radova na visokim temperaturama
z
Osim visoke temeperature, nepovoljni faktori su:
⇒
⇒
z
Nepovoljni faktori uslovljavaju:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
z
Niska relativna vlažnost (RH)
Povećana brzina vjetra
potrebu
t b za većom
ć
količinom
k liči
vode
d
brzu promjenu konzistencije
skraćivanje vremena početka vezivanja svježeg betona
brzo isparavanje vode
vode, nastanak prslina i pukotina (veliko plastično
skupljanje)
povećanje skupljanja: hidratacionog i hidrauličnog
smanjenje čvrstoće i trajnosti
Na temperaturama >30°C:
⇒
⇒
koristiti manje količine cementa i cemente sa malom toplinom
hidratacije
upotreba veće količine vode i aditiva
Izvođenje radova na visokim temperaturama
z
Osnovni principi tehnologije ljetnjeg betoniranja:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
lagerovanjem vode za spravljanje betona u cisternama ukopanim u zemlju
(
(20-22°C)
)
izvođenje termičke zaštite silosa za cement ili bar bojenjem ovih silosa
bijelom bojom
zaštita agregata od direktnog dijelovanja sunca putem nastrešica,
povremeno kvašenje krupnih čestica agregata ueđajima za fino
f
raspršivanje
hlađenje vode u hladnjacima tzv.kulerima (6°C)
ubacivanjem drobljenog leda u cisterne za lagerovanje vode ili u mješalicu
transportna sredstva izolovana od djelovanja visokih spoljašnjih temperatura
i što manjeg kapaciteta, transportni put što kraći
mjesto ugrađivanja zaštiti od sunca i vjetra, a u prvih nekoliko sati
obezbjediti
j
p
povremeno hlađenje
j oplate
p
izbjegavati ugradnju betona po danu (noćno betoniranje)
njegovanje najmanje 7-10 dana, neprekidnim kvašenjem (perforirane cijevi,
sistem raspršivanja), pokrivačima od jute, filca i sl.
Slijedeće predavanje:
KONTROLA KVALITETE BETONA
I PROJEKAT BETONA
Download

Posebne vrste betona Izvođenje betonskih radova u