Beton
Predavanje, 21.09.2012.
Betoni
⇒
⇒
Vještački
j
kameni materijal
j dobijen
j očvršćavanjem
j
mješavine
j
nekog vezivnog materijala i agregata (granulata)
Vezivni materijal: gips, kreč, cement, asfalt, epoksi smole i dr.
Vrste betona
• Gips-beton
Gips beton
• Kreč-beton
• Cement-beton
Cement beton
• Asfalt-beton
• Epoksi-beton
Epoksi beton
Vrste cementnog betona
z
z
z
Laki (γ=1900kg/m3)
Obič i (γ=1900kg/m3 - 2500kg/m3)
Obični
Teški (γ=2500kg/m3)
Komponente betona
z
z
z
z
Agregat (70-80% u ukupnoj masi betona)
Cement (10-20% u ukupnoj masi betona)
Voda
Aditivi
Podjela agregata
Šematski prikaz agregata
Prirodni agregat
●
Prirodno nevezane stijene
j
−
Drobina: raspadnuti stijenski materijal sa nezaobljenim i uglastim
zrnima homogenog sastava
−
Šljunak: nevezani sediment sa manje ili više zaobljenim
zrnima heterogenog sastava, krupnoće od 4 do125mm
−
−
Pijesak: stepen usitnjenosti znatno veći, zrna krupnoće do 4mm
Standardni pijesak:
pijesak 96% SiO2 i 00,5%
5% muljevitih
lj itih sastojaka
t j k
-fina frakcija 0,09/0,5mm 33%
-srednja frakcija 0,5-1,0mm 34%
-krupna frakcija 1,0-2,0mm 33%
Prirodni agregat
● Drobljen
ob je i mljeven
je e kamen:
a e
⇒ usitnjavanjem lomljenog kamena
-drobljenac od 4 do 125mm
-drobljeni pjesak ispod 4mm
-kameno brašno ispod 0,125mm
Tehnološka šema dobijanja
drobljenog i mljevenog kamena
Prirodni agregat
Separacija šljunka različitih frakcija
Vještački agregat
●
Otpadni materijali i industrijski nusproizvodi
−
Ložišna zgura (ostatak sagorijevanja uglja ili koksa):
⇒ materijal za nasipanje, za izradu šljako betona ili šljako blokova
za zidanje
−
L t ći ((elektrofiltarski)
Leteći
l kt filt ki) pepeo (ostatak na
elektofilterima, sagorijevanjem uglja u termoelektranama):
⇒ izrada različitih elementa za zidanje, slojeva stabilizacije na
putevima
t i
i sl.
l
−
Kristalna zgura visokih peći (sporim hlađenjem
rastopljene zgure visokih peći):
⇒ za spravljanje maltera i betona, nasipanje podloga na putevima,
izrada zastora kod željeznica i sl.
Vještački agregat
●
Otpadni materijali i industrijski nusproizvodi
−
Granulisana zgura (naglim hlađenjem potapanjem u vodu
troske visokih peći):
⇒ dodatak cementima, slična po sastavu klinker portland cementu
−
Pj
Pjenušava
š
zgura (naglim hlađenjem mlazovima vode
rastopljene zgure):
⇒ materijal za toplotnu i zvučnu izolaciju
Vještački agregat
●
Specijalni proizvodi za primjenu u
malterima i betonima
−
Ekspandirana glina – keramzit (posebnim postupkom
pečenja glinenog tijesta):
agregat za lake betone
−
Ekspandirani perlit (perlit-kamen silikatnog sastava
izložimo temperaturama
p
od 700 do 1200ºC):
)
agregat za maltere i lake betone
−
Ekspandirani vermikulit (vermikulit-stijena alumasilikat
magnezija izložimo kratkotrajno 3 do 5min temperaturama od 800
do 1000ºC):
malteri i betoni visokih termoizolacionih osobina
Materijali za izradu betona
z
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
b)
a)
Agregati
g g (70-80%):
prirodni šljunak i pijesak, drobljen kamen, razne vrste zgura, pucolana,
ekspandirana glina i sl.
Riječni agregat: jeftiniji, povoljnjiji u pogledu ugradljivosti i obradljivosti
Drobljen agregat: homogeniji u petrografskom pogledu, povećane
mehaničke karakteristike
Komponente štetne sa aspekta fizičko-mehaničkih svojstava betona:
i j j
izmjenjena
((slaba)
l b ) zrna, glinoviti
li
iti pješčari,
j šč i llaporii i llaporoviti
iti kkarbonati,
b
ti
argilošisti, mikašisti, filiti, škriljci, gips, glina i glinci, serpentin, liskun, ugalj
i dr.
Izbor granulometrijskog sastava najznačajnije pitanje tehnologije
betona:
postići povoljnu ugradljivost i obradljivost svježe betonske mješavine
postizanje odgovarajućih fizičko-mehaničkih
fizičko mehaničkih osobina očvrslog betona
Materijali za izradu betona
z
Agregati
g g (70-80%):
⇒
0/4, 4/8, 8/16 i 16/31,5mm
⇒
a)
b)
⇒
a)
b)
Osnovna podjela:
sitan agregat zrna prolaze kroz sita otvora od 4mm
⇒
prašinaste i glinovite čestice
⇒
veća količina može da smanji čvrstoću i otpornost na dejstvo mraza,
poveća upijanje vode, skupljanje i tečenje
krupan ne prolaze kroz to sito
⇒
nominalno najkrupnije zrno agregata (D)
⇒
stvarno najkrupnije zrno agregata (maksimalno zrno) (Dmax)
Referentne granulometrijske krive za beton i AB:
po starim propisima: Fuler i EMPA
po novim propisima: DIN 1048
Referentne granulometrijske krive
●
Fuler:
⇒
ukoliko se zahtjeva beton većih čvrstoća, imamo oblik zrna koji nije
povoljan, ako ne postoji primjena efikasnih sredstava za ugrađivanje
(koristimo sitniji agregat - bliže krivoj Fuler)
●
EMPA:
⇒
ukoliko se zahtjeva beton većih čvrstoća, imamo agregat sa zaobljenim
zrnima imamo efikasna sredstva za ugrađivanje (koristimo krupniji
zrnima,
agregat - bliže krivoj EMPA)
Referentne granulometrijske krive
●
Kontinualna granulometrijska kompozicija:
⇒
područje (3), povoljna granulometrijska kompozicija
⇒
područje (4), prihvatljiva granulometrijska kompozicija
⇒
područje (5), zahtjeva povećanu količinu vode
⇒
područje (1) i (2), nedovoljno ugradljivi
●
Diskontinualna granulometrijska kompozicija(U)
Referentne granulometrijske krive
●
Diskontinualna granulometrijska kompozicija:
⇒
Prednosti:
⇒
⇒
⇒
izvanredno velika kompaktnost betona
visoke fizičko-mehaničke osobine
Mane:
⇒
⇒
ekstrakcija i korištenje samo pojedinih kategorija zrna iz prirodne mješavine
agregata
vrlo teško ugradljivi, potrebene povećane količine vode, što uzrokuje
segregaciju
Komponente
o po e te betona
beto a
z
Agregat (70-80%):
⇒
Oblik i veličina zrna agregata:
⇒
⇒
⇒
za zrna krupnija od 4mm važi ne više od 20%
⇒
pljosnatih (δ : b ≤ 0.5)
⇒
i duguljastih zrna (l : b : δ ≥ 1.5)
zapreminski koeficijent po Foriju:
⇒
kf>0,15 za drobljen agregat
⇒
kf>0,18 za prirodni agregat
kF =
Vs
Vk
nominalno najkrupnije zrno u AB konstrukciji:
D ≤ a min / 3
D ≤ 1,255 ⋅ emin
Komponente
o po e te betona
beto a
z
Agregat (70-80%):
⇒
Efekat rešetke i efekat zida:
⇒
⇒
Er =
Efekat rešetke:
⇒
Er<1
Er
1,4
4 za prirodni agregat
⇒
Er<1,2 za drobljen agregat
⇒
Er≤ 2
ρ=
Dmax
ρ
površina
a ⋅b
=
obim
2( a + b )
b→∞
Efekat zida
Ez =
R=
maksima ln o zrno agregata Dmax
=
srednji
j radijus
j oplate
p
R
V zapre min a koja se ispunjava betonom
=
S
ukupna površina zidova i armature
0,8< Ez <1,0
Ez ≈ 0,9
ρ = 0,5e
Komponente
p
betona
z
Nastajanje klinker minerala (cementa):
(KRECNJAK) +
(supstance - nosioci
hidraulicnosti)
zagrijavanje
na 1450°C
klinker
minerali
trikalcijumsilikat
3CaO·SiO2 (C3S)
CaO (C)
SiO2 (S)
dikalcijumsilikat
2CaO·SiO2 (C2S)
Al2O3 (A)
trikalcijumaluminat
3CaO·Al2O3 (C3A)
Fe2O3 (F)
tetrakalcijumaluminat- ferit
4CaO·Al2O3·Fe2O3 (C4AF)
Cement
z
Mineralni sastav portland cementa:
-
C3S (alit)
C2S (belit)
C3A
C4AF
z
Hemijski sastav portland cementa:
-
-
CaO
C
O (vezana)
(
)
SiO2
Al2O3
Fe2O3
SO3
CaO (nevezan)
MgO
alkalije (Na2O i K2O)
45-60%
20-30%
4-12%
10-20%
62-67%
62
67%
19-25%
2-8%
1-5%
1
5%
najviše 3,5-4,5%
najviše 2%
najviše 5%
0,5-1,3%
Podjela cementa
z
Cementi na bazi portland cementnog klinkera:
−
Portland cement
Portland cement sa dodatkom zgure
Portland cement sa dodatkom pucolana
Portland cement sa mješanim dodatkom
Metalurški cement
Pucolanski cement
Metalurški cement sa dodatkom pucolana
Cementi niske toplotne hidratacije
Bijeli portland cement
Sulfatnootporni cement
z
Specijalne vrste cementa:
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
Aluminatni cement
Supersulfatni
Supe
su at ce
cement
e t
Ekspanzivni cement
Komponente
o po e te betona
beto a
z
Cement (10-20%) :
(3)
čvrstoća cementa
toplotna hidratacija
hemijska otpornost
⇒
Vrste cementa:
(1)
(2)
a)
b)
c)
Najveći broj objekata
⇒
portlant cementi sa dodacima (pucolana, zgure i pucolana)
Objekti velikih masa (brane, masivni zidovi i sl.)
⇒
cementi niske toplotne hidratacije
Objekti izloženi djelovanju agresivnih tečnosti ili gasova
⇒
cementi otporni na hemijske agense
⇒
Količine cementa:
a)
minimalno 250kg/m3 za AB konstrukcije
minimalno 300kg/m3 za AB konstrukcije izložene atmosferskim uticajima
minimalno 350kg/m3 za AB konstrukcije izložene djelovanju agresivne
sredine
b)
c)
Ce e t
Cement
⇒
⇒
Na izbor količine cementa utiču: zahtjevane fizičko-mehaničke
fizičko mehaničke
karakteristike betona, uslovi eksploatacije konstrukcije, veličina najkrupnijeg
zrna agregata, granulometrijski sastav agregata, sredstava za transport i
ugrađivanje betona, temperatura sredine pri ugrađivanju i pri njezi betona i
dr.
Količina cementa funkcija granulometrijskog sastava
agregata
⇒
za betone koji neće biti izloženi hemijskim agensima
min M c =
⇒
550
5
D
za betone
b t
koji
k ji ćće biti iizloženi
l ž ih
hemijskoj
ij k j agresiji
iji
min M c =
700
5
D
Komponente betona
z Voda (0,45-0,65):
⇒ Voda je podesna za spravljanje betona ako je:
•
vodonikov pokazatelj (pH) u granicama 4,5-9,5pH
•
sadržaj sulfatnih jona < 2700 mg/l vode
•
količina hloridnih jona do 300 mg/l
•
indeks organskih sastojaka do 200 mg/l
•
ukupna
p količina rastvorenih soli nije
j veća od 5000 mg/l
g
Komponente betona
z
Dodaci (Aditivi)
•
Plastifikatori:
⇒
poboljšavaju ugradljivost i obradljivost
smanjuju količinu vode od 10% do 15%
fino dispergovani materijali: bentonit, elektrofilterski pepeo, pucolani
i dr.
doziraju se u količini od 0,2 do 3% u odnosu na masu cementa
•
Superplastifikatori:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
smanjuju
j j kkoličinu
liči vode
d preko
k 30%
vodeni rastvori sulfonovanog melamin formaldehida,sulfonovanog
naftalin formaldehida ili modifikovanog lignosulfonata
specifične mase od 1100
1100-1200kg/m
1200kg/m3
Komponente betona
z
Dodaci (Aditivi)
•
Aeranti (uvlačivači vazduha):
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
povećava se otpornost na dejstvo mraza
formiraju mjehuriće vazduha od 0
0,01
01 do 0
0,3mm,
3mm koje smanjuju
kapilarno upijanje vode, dobija se prostor za širenje leda
doziraju se u količini od 0,5-1%u odnosu na masu cementa
koriste se kod betonskih kolovoza,, aerodromskih pista,
p
, kanala i sl.
kombinovano dejstvo mraza i soli:
Komponente betona
z
Dodaci (Aditivi)
•
Akceleratori (ubrzivači):
⇒
⇒
•
⇒
⇒
⇒
betoniranje po hladnom vremenu, brzi prirast čvrstoće, hitne
intervencije i sl
sl.
alkalni silikati i aluminati (od 0,1%), kalcijum hlorid CaCl2(od 0,2 do
2%), natrijum hlorid, natrijum sulfat, natrijum nitrat (od 2-5%)
Retarderi (usporivači):
betoniranje na visokim temperaturama, transportovanje na veće
udaljenosti,
j
, betoniranje
j bez p
prekida i sl.
sadra CaSO4⋅H2O, dekstrin, razne vrste šećera(glukoza, saharoza),
glicerin, oksidi cinka i olova
dodaju se u količini od 0,1%
Komponente betona
z
Dodaci (Aditivi)
•
Antifrizi:
⇒
⇒
⇒
⇒
snižavaju tačku smrzavanja vode
betoniranje na niskim temperaturama (<0ºC)
kalcijum hlorid, natrijum nitrat, natrijum hlorid (kuhinjska so) i dr.
kod nearmiranih konstrukcija dodaju se i do 10%, a kod armiranih je
strogo
t
ograničeno
ič
•
Zaptivači:
⇒
⇒
⇒
zaptivaju
ti j kapilarne
k il
pore u cementnom
t
kkamenu
povećaju stepen vodonepropustljivosti očvrslog betona
masne kiseline (kaprinska, sterainska, oleinska)
Osobine svježeg betona
z
Homogenost mješavine
⇒
⇒
isti sastav u cijeloj mješavini (jednakost konzistencije)
ra like naj
razlike
najviše
iše do 5%
z
Segregacija betona:
⇒
izdvajanje krupnijih zrna agregata (transport, ugrađivanje, vibriranje)
izdvajanje vode (nakon ugrađivanja)
manjak nekih frakcija u agregatu, manja količina cementa od
potrebne, korištenje veće količine vode
⇒
⇒
z
Konzistencija, ugradljivost i obradljivost betona:
⇒
kkruta
t
slabo plastična
plastična
tečna
⇒
⇒
⇒
z
z
z
z
Zapreminska masa
Mehanička otpornost
Procenat uvučenog vazduha
Vertikalni i horizontalni pritisak na oplatu
Konzistencija
•
Metoda slijeganja
⇒
3 sloja po 25 udaraca (metalne letvice)
ocjena konzistencije Δh
plastičnije betonske smjese
•
Metoda rasprostiranja
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
2 sloja (drvene letvice 4x4cm)
ocjena konzistencije r1 i r2 (3 ispitivanja)
plastične i tečne betonske smjese
Abramsov konus
Konzistencija
o ste c ja
•
⇒
⇒
⇒
VEBE metoda
Abramsov konus
konus, 3 sloja po 25 udaraca
ocjena konzistencije Vebe stepeni (N)
kruće betonske smjese
V0
V1
t
- zapremina betona prije vibriranja (V0=5.5
5.5 dm3)
- zapremina betona poslije vibriranja
- vrijeme vibriranja u sekundama
Konzistencija
o ste c ja
•
⇒
⇒
⇒
Metoda slijeganja vibriranjem (metoda zbijanja)
visina
i i pada
d prii sipanju
i
j mistrijom
i ij
10
10cm
ocjena konzistencije z
vibrirane betonske smjese
Konzistencija
o ste c ja
Mjere slijeganja svježeg betona u zavisnosti od količine vode i
krupnoće agregata
Osobine
Osob
e svježeg
s je eg betona
beto a
z
⇒
⇒
⇒
Zapreminska masa betona
kalupi za ispitivanje mehaničkih karakteristika očvrslog betona (kocke 20cm)
ugradnja indentična ulovima ugradnje u datu konstrukciju
kod pervibratora se koristi kalup sa nastavkom, sloj pjeska 10-15cm
mb,sv
Vb,sv
- masa svježeg betona u kalupu
- zapremina kalupa
Osobine
Osob
e svježeg
s je eg betona
beto a
z
⇒
⇒
Mehanička otpornost svježeg betona
betonske konstrukcije opterećene u kratkom roku nakon ugrađivanja
zavisi od vodocementnog faktora (mv/mc)
⇒
agregat sa granulometrijskim sastavom koji obezbjeđuje dobru
“upakovanost” zrna i snažno zbijanje tokom ugrađivanja
⇒
čvrstoća pri pritisku od 0,1- 0,3MPa i čvrstoća pri zatezanju oko 100 puta
manja
Osobine
Osob
e svježeg
s je eg betona
beto a
z
⇒
⇒
⇒
Procenat uvučenog vazduha u svježi beton
Bojl Mariotov zakon (tzv
Bojl-Mariotov
(tzv. metod pritiska)
smanjenje zapremine uzorka betona izloženog pritisku iznad atmosferskog
snižavanje nivo vode u cijevi odgovara smanjenju zapremine vazduha u
betonu (izraženo u procentima)
Osobine
Osob
e svježeg
s je eg betona
beto a
z
Vertikalni i horizontalni pritisak svježeg betona na
oplatu
gb,sv - zapreminska masa svježeg betona (t/m3)
h
- visina betona u m
⇒ zona visine h1 (beton svjež i osjećaju se
uticaji sredstava za ugradnju)
⇒ zona visine h2 (beton svjež, na početku
vezivanja i ne osjećaju se uticaji sredstava za
ugradnju)
⇒ zona visine h3 (otpočeo proces vezivanja i
očvršćavanja betona)
ρ ≅ 17,5°
ρ →0
y = h1 = 1,0m
y = h1 = 1,0m
p h M ≅ 13kN / m 2
p hV ≅ 24kN / m 2
Fizičko-mehaničke
Fizičko
mehaničke osobine očvrslog betona
z
Čvrstoća betona
⇒
područje
d čj ““a”” nedovoljno
d
lj kkompaktiran
kti
beton
b t (kruta
(k t konzistencija)
k
i t
ij )
⇒
područje “b” najbolje kompaktiranje (plastična konzistencija)
područje “c” čvrstoća opada (tečna konzistencija)
područje “d” segregacija betona
⇒
⇒
Fizičko-mehaničke
Fizičko
mehaničke osobine očvrslog betona
z
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Čvrstoća betona pri pritisku
cilindar, prizma
cilindar
prizma, odnosi dimenzija (h/a=3)
kocka 20x20x20cm
brzina nanošenja opterećenja (0,2-0,8MPa/s)
postupak ugrađivanja betona
režim njege uzorka
nominalno najkrupnije zrno agregata
Koeficijenti konverzije
Fizičko-mehaničke
Fizičko
mehaničke osobine očvrslog betona
z
Čvrstoća betona pri pritisku ⇒ Marka betona
⇒
normirana
i
((uslovna)
l
) ččvrstoća,
t ć 20
20x20x20cm,
20 20
28 d
dana
⇒
20±4h u kalupima, temperature 20°C
do ispitivanja u vodi ili u prostoriji sa 95% vlažnosti i 20°C temperaturom
prirast napona od 0,2-0,8MPa/s
MB10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60
Tri kriterijuma:
m 3 ≥ MB + k1
⇒ Kriterijum 1 (3,6,9,12 ili 15 uzoraka)
x ≥ MB − k
⇒
⇒
⇒
⇒
1
⇒
Kriterijum 2 (10≤n≤30)
⇒
⇒
2
poznata vrijednost standardne devijacije
no
S no =
∑ (m
i =1
Kriterijum 3 (15≤n≤30)
⇒
procjenjena vrijednost standardne devijacije
− xi ) 2
no
x1 ≥ MB − 4( MPa )
no
n
Sn =
∑ (m
m no ≥ MB + 1,25S no
n
− xi ) 2
i =1
n −1
m n ≥ MB + 1,3S n
x1 ≥ MB − 4( MPa )
Fizičko-mehaničke
Fizičko
mehaničke osobine očvrslog betona
z
Čvrstoća betona pri pritisku
Ispitivanje cilindra
Ispitivanje kocke
Fizičko-mehaničke
Fizičko
mehaničke osobine očvrslog betona
z
Čvrstoća betona pri pritisku
Fizičko-mehaničke
Fizičko
mehaničke osobine očvrslog betona
z
⇒
⇒
Čvrstoća betona pri zatezanju:
zavisi od niza faktora: vrste agregata,
agregata sadržaja cementa
cementa, vodocementnog
faktora, postupka spravljanja, ugrađivanja i njege
direktno aksijalno zatezanje
κ = 0,12 za f p = 20MPa
κ = 0,10 za f p = 30MPa
κ = f p / fz
κ = 0,07 za f p = 50MPa
⇒
cjepanjem po izvodnici cilindra
⇒
savijanjem
f zs =
66M
M gr
b⋅h
2
f z / f zs ≅ 0,60
f zs / f z = 1 − 1,25
f zc =
2 Pgr
πdl
f z / f zc = 0,85
Fizičko-mehaničke
Fizičko
mehaničke osobine očvrslog betona
z
⇒
⇒
Čvrstoća betona pri čistom smicanju:
zavisi
a s od
od: otpo
otpornosti
ost na
a ssmicanje
ca je krupnog
up og ag
agregata,
egata, čvrstoća
č stoća spoja
(adhezije između agregata i cementnog kamena)
pretpostavka je da su naponi smicanja pri lomu ravnomjerno raspoređeni
po površini presjeka po kojoj se vrši smicanje
fτs =
Pgr
f τs = (0,07 − 0,08) f p ⋅ f z
2 Fτ
f τs ≅ 2 f z
Fizičko-mehaničke
Fizičko
mehaničke osobine očvrslog betona
z
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Vodonepropustljivost betona
zavisi od: vodocementnog faktora
faktora, stepena hidratacije cementa
cementa, od
poroznosti cementnog kamena, strukture pora (otvorene i zatvorene
pore), svojstva cementa i agregata, načina ugrađivanja, njege
mikrokapilari
p
do 10-7mm,, makrokapilari
p
p
preko 10-7mm
150/150mm (ili na 200x200x150mm)
donja površina prečnika 100mm ohrapavi se i izlaže pritisku
uzorci
u
o c sstari
a 28
8 da
dana,
a, 7 da
dana
ap
prije
je poče
početka
a ispitivanja
sp a ja u p
prostoriju
os o ju sa 65%
vlažnosti i temperaturom od 20°C
marka vodonepropusnosti: V-2(3 uzorka),V-4, V-6, V-8 i V-12 (6 uzoraka)
Fizičko-mehaničke
Fizičko
mehaničke osobine očvrslog betona
z
⇒
⇒
⇒
Otpornost prema dejstvu mraza
zavisi od: kompaktnosti betona (kapilarne pore preko10-77mm)
dvije metode
⇒
destruktivna (ispitivanje čvrstoće pri pritisku, min 75%)
⇒
nedestruktivna
marke otpornosti na mraz: M-50,M-100,M-150,M-200,M-250,M-300
•
D t kti
Destruktivna
i iti
ispitivanja:
j
⇒
15 uzoraka kocke od 15cm ili 20cm, ili kernovi (9 etalona, 6 za ispitivanje)
za M-50, 6 uzoraka (3 etalona, 3 za ispitivanje)
smrzavanje -20°C (4h) – odmrzavanje 20±3°C (4h)
•
Nedestruktivna ispitivanja:
⇒
3 uzorka prizme 10x10x40cm
⇒
⇒
⇒
(ispitivanje dinamičkog modula elastičnosti, min 75%)
istovremeno dijelovanje mraza i soli (NaCl)
Fizičko-mehaničke
Fizičko
mehaničke osobine očvrslog betona
z
Otpornost na habanje
⇒
zavisi od čvrstoće i tvrdoće p
površinskog
g sloja
j
cementi visokih klasa
niski vodocemnetni faktori
drobljeni
j
agregat
g g ((krupne
p frakcije,
j , min sitnih frakcija)
j )
z
Otpornost na hemijske agense
⇒
⇒
⇒
⇒
zavisi od hemijske otpornosti cementa i kompaktnost betona
niski vodocemnetni faktori
efikasno ugrađivanje (kompaktiranje)
njega betona
z
D f
Deformacije
ij pod
d uticajem
ti j
kkratkotrajnih
tk t j ih opterećenja
t ć j
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
radni dijagram
modul elastičnosti
Poasonov koeficijent
Fizičko-mehaničke
Fizičko
mehaničke osobine očvrslog betona
z
Deformacije pod uticajem kratkotrajnih opterećenja
⇒
radni
d i dij
dijagram ((σ-ε))
⇒
⇒
“1”(betoni većih čvrstoća), “2” (betoni manjih čvrstoća)
režim diktiranog povećanja napona 0,6±0,4MP/s
tangnetni modul elastičnosti tgαtg
sekantni modul elastičnosti tg α
σ = E ⋅ ε = tgα ⋅ ε
⇒
modul elastičnosti
⇒
odnos poprečnih i podužnih dimenzija uzorka >2
(0,3-0,5) fp u područje radnih napona
⇒
⇒
⇒
E=
Δσ
Δε
E = 9,25 ⋅ 3 f k + 10
⇒
Poasonov koeficijent (μ)
⇒
odnos poprečnih i podužnih dilatacija uzorka
μ=0,15-0,25
=0 15 0 25 (u području radnih napona)
μ=0,4-0,5 neposredno pred lom (pop.deformacije 0,8-1,0mm/m1)
⇒
⇒
Reološke osobine očvrslog betona
z
⇒
⇒
a)
b))
c)
⇒
⇒
⇒
Skupljanje betona
zavisi
i i od:
d vrste
t i kkoličine
liči cementa,
t granulometrijskog
l
t ij k sastava
t
agregata,
t
količine vode, finoće mliva, temperature i vlažnosti sredine, načina
ugrađivanja i njege, starosti, dimenzija uzorka i dr.
Tri komponente skupljanja su:
skupljanje usljed kontrakcije produkata hidratacije (hidrataciono
skupljanje)
skupljanje
p j j usljed
j isparavanja
p
j vode (p
(plastično skupljanje)
pj j )
skupljanje nakon završetka procesa vezivanja (hidraulično skupljanje)
komparateri, deformetri, ekstenzometri
kriva “1” kondicionirani termohigrometrijski
g
j uslovi
kriva “2” spoljašnja sredina
Reološke osobine očvrslog betona
z
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Skupljanje betona
komparateri, deformetri, ekstenzometri
2≤h/a≤4, a≥4D (3 uzorka)
2h na temperaturi 20°C, relativnoj vlažnosti 90% (vade se iz kalupa)
48h u pijaćoj vodi (20°C)
nakon 72h vade se iz vode i izlažu termohigrometrijskim uslovima (20°C,
relativne vlažnosti 40, 70 ili 90%)
nulto očitavanje 72h
mjerenja nakon 4
4, 7
7, narednih 7 dana
dana, ne manje od 3 mjeseca
dm =
2 Ab
Ob
Reološke osobine očvrslog betona
z
⇒
⇒
Tečenje betona
(0,3-0,5)fp linerarno tečenje
9 uzorka:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
3 uzorka za mjerenje skupljanja (“a”)
3 uzorka za određivanje fp (“b”)
3 uzorka za mjerenje ukupnih deformacija pod konstantnim naponom σk (“c”)
nulto očitavanje 72h (“a” i “c”)
u vremenu tk (“b”), konstantan napon σk≤fp/3
mjerenja nakon 4, 7, narednih 7 dana, ne manje od 3 mjeseca
Proizvodnja betona
z
⇒
Prema PBAB dvije kategorije betona:
BI: bez predhodnih ispitivanja betona (MB10
(MB10,15,20,25)
15 20 25)
⇒
propisane min količine cementa
⇒ cement klase 35, plastična konzistencija, max. 16/31,5mm
- MB10 220kg/m3
- MB15 260kg/m3
- MB20 300kg/m3
- MB25 350kg/m
350k / 3
⇒ cement klase 45 smanjiti za 10%
⇒ cement klase 25 povećati za 10%
⇒ povećati
ć ti za:
- 10%, pri najvećoj frakciji 8/16mm
- 20%, pri najvećoj frakciji 4/8mm
- 10%,
10% ako
k se umjesto
j t plastične
l tič ttraži
ži ttečna
č kkonzistencija
i t
ij
Proizvodnja betona
z
⇒
Prema PBAB dvije kategorije betona:
BII:predhodna ispitivanja betona (sa markama 30 i više)
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
z
srednja čvrstoća pri pritisku betonskih kocki (20cm, 28dana)
vodonepropustljivost
habanje
otpornost na mraz
otpornost na mraz i dejstvo soli
otpornost na hemijske agense (koroziju)
fk,28 ≥ MBproj+8MPa
V ≥ Vproj+2bara
H ≤ Hproj
M ≥ Mproj+50ciklusa
MS ≥ MSproj+5ciklusa
OK ≥ OKproj
Postupci sastavljanja mješavine:
⇒ Projektovanje
⇒ Eksperimentalna provjera uz eventualne korekture sastava
⇒
⇒
svježa betonska smjesa (konzistencija)
očvrsli beton (fizičko
(fizičko-mehaničke
mehaničke osobine)
⇒ Konačno utvrđivanje sastava
Proizvodnja betona
z
Određivanje količine vode
⇒
zapreminska
i k masa veća,
ć najmanja
j
j kkoličina
liči vode
d
Vrijednosti
j
k0 p
po Fereu
Proizvodnja betona
z
⇒
⇒
Određivanje količine cementa
poznate
t veličine:
liči
specifična
ifič masa cementa
t i vode,
d kl
klasa cementa,
t
čvrstoća betona fk,28
iz dijagrama ili nekog obrasca mv/mc, poznato mv
f k ,28 =
k
(1 + ω ⋅
γ sc 2
)
γ sv
klasa 25 k = 180 MPa
klasa 35 k = 250 MPa
klasa 45 k = 320 MPa
klasa 55 k = 390 MPa
ω = mv / mc
Proizvodnja betona
z
Određivanje količine agregata
mc
γ sc
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
z
+
ma
γ sa
+
mv
γ sv
+ vp =1
mc- masa cementa [kg]
ma- masa agregata [kg]
mv- masa vode [kg]
γsc- specifična masa cementa [kg/m3]
γsa- specifična masa agregata[kg/m3]
γsv- specifična masa vode [kg/m3]
vp- volumen pora zarobljenog zraka [1-3%]
Projektovana zapreminska masa svježe ugrađenog betona
γ b , sv = mc + mv + ma
Proizvodnja betona
z
Eksperimentalna provjera karakteristika betona
⇒
Konzistencija svježe betonske mješavine (V‘
(V b,sv)
⇒
⇒
⇒
kruća mješavina, povećati sadržaj vode za 5-10% (istovremeno povećati i
količinu cementa, sačuvati vodocementni faktor)
tečnija mješavina, dodati količinu agregata za 5-10%(sačuvati granulometrijski
sastav)
Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betona prema projektu (Vb,sv )
M c′ = Vb′,sv ⋅ m c
M a′ = Vb′,sv ⋅ m a
M v′ = Vb′,sv ⋅ m v
⇒
z
dodaje se aditiv
Konačno utvrđivanje sastava
⇒ Na osnovu ppredhodnih ispitivanja
p
j svježeg
j
g i očvrslog
g betona,, treba još
j jjednom
provjeriti mješavinu u pogonu za proizvodnju betona (fabrici betona) i tek
onda pristupiti masovnoj proizvodnji betona
Proizvodnja betona
z
Ostali uslovi za mješavine svježeg betona:
⇒
Za BKII,
BKII količina cementa i zrna agregata manjih od 0
0,25mm
25mm
⇒
kod agresivne sredine količina cementa ne manja od 350 kg/m3,
v/c najveći 0,5
beton izložen djelovanju soli i mraza treba biti aeiran
ukupna količina hloridnih jona u odnosu na količinu cementa ne
veća od 0,4%
⇒
⇒
Posebne
oseb e vrste
ste ob
običnog
č og betona
beto a
z
Pumpani beton:
⇒
odgovarajuću obradljivost (Abramsov konus 6-10cm, plastična konzistencija)
dovoljnu količinu maltera
Dmax≤1/3 promjera cjevovoda
z
Prepakt beton:
⇒
⇒
⇒
ugradnja agregata, pa zatim cementnog maltera
visok v/c, visoka vodonepropusnost, homogena građa
mala potrošnja cementa (oko 150kg/m3), mala čvrstoća
Primjena: zapunjavanje betonom teško dostupnih mjesta
z
Vakumirani beton:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
izvaja se 20% slobodne vode
smanuje se v/c, povećava gustoća
vakumiranje posebnim filterskim folijama
skidanje oplate nakon 1/2h
Pi j
Primjena:
površine
ši iizložene
l ž
h
habanju
b j teškim
ški saobraćajem
b ć j
ili abraziji
b iji riječnih
ij č ih
nanosa
Posebne
oseb e vrste
ste ob
običnog
č og betona
beto a
z
⇒
⇒
⇒
Mlazni beton:
špricanje suhe ili vlažne smjese pod pritiskom od 7bara
visoka čvrstoća i vodonepropusnost
suhi postupak: dodavanje vode u zoni mlaznice, kvalitetniji beton,
⇒
⇒
mokri postupak: dodavanje vode pri pripremi smjese,
⇒
⇒
z
⇒
⇒
⇒
mana: neugodna prašina i velika količina otpadnog materijala (do 30%)
mana: složena oprema, slabije razvijene tehnologija
Primjena: izvođenje i zaštita pokosa usjeka i iskopa tunela, sanacija
betonskih objekata
Valjani beton:
koristi se oprema za ugradnju zemljenih materijala (vibrovaljci)
voda se dodaje do optimalne vlažnosti, potrebne za zbijanje vibrovaljcima
Primjena: izgradnja saobraćajnica i masivnih hidrotehničkih objekata, kao
zamjena za slabo nosive dijelove temeljnog tla
Posebne
oseb e vrste
ste ob
običnog
č og betona
beto a
z
⇒
⇒
Beton prefabriciranih elemenata:
običan beton
Primjena: proizvodnja betonskih, armirano-betonskih i prenapregnutih
elemenata, kao što su, šuplji blokovi za zidanje od običnog i laganog
betona, betonske cijevi, ivičnjaci, elementi za popločavanje, elementi
polumontažnih stropnih konstrukcija, prenapregnute gredice, betonski
crijepovi, montažni zidni i stropni armirano-betonski elementi i stubišta,
nosači industrijskih hala i dr.
Posebne
oseb e vrste
ste ob
običnog
č og betona
beto a
z
Beton prefabriciranih elemenata
Posebne
oseb e vrste
ste ob
običnog
č og betona
beto a
z
Beton prednapregnutih elemenata i konstrukcija
⇒
običan beton
z
Beton armiran vlaknima (mikroarmirani beton)
⇒
običan
bič b
beton
t sa d
dodatkom
d tk
č lič ih i d
čeličnih,
dr.
visoka čvrstoća pri zatezanju zatezanju, pri savijanju, povećana otpornost
na udar, na zamor, smanjenje skupljanja
⇒
Oblici čeličnih vlakana
Mikroarmirani beton
⇒
Beton armiran tankim organskim ili neorganskim vlaknima:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Čeličnim
Polimernim
Staklenim
Prirodnim
Dodavanjem vlakana poboljšavamo:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Čvrstoću na savijanje
Čvrstoću na zatezanje
Žilavost
Čvrstoću na udar
Otpornost na zamor
D f
Deformaciju
ij skupljanja
k lj j
Dijagram opterećenje-deformacija
u funkciji oblika čeličnih vlakana
Dijagram opterećenje-deformacija
u funkciji količine polipropilenskih vlakana
Mikroarmirani beton
⇒
Beton bez vlakana
⇒
Beton sa vlakanima
Mikroarmirani beton
⇒
Najčešće upotrebljivana vlakna su čelična vlakna
Oblici čeličnih vlakana
⇒
Karakteristike čeličnih vlakana:
⇒
⇒
ččvrstoća
t ć zatezanja
t
j od
d 400 d
do 1200 MP
MPa
količina dodavanja od 0,25 do 2% volumena betona
Mikroarmirani beton
⇒
Karakteristični dijagrami naprezanja-deformacija kod
mikroarmiranog betona sa čeličnim vlaknima
Naprezanje pri zatezanju
Naprezanje pri pritisku
Naprezanje pri savijanju
Mikroarmirani beton
⇒
Primjena mikroarmiranih betona
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Prii iizradi
P
di privremene
i
ttunelske
l k podgrade
d d – prskani
k i ((mlazni)
l
i) b
beton
t
Za izradu industrijskih podova
Osiguranje kosina kod saobraćajnica
Sanacija konstrukcija
Kod prefabrikovanih betonskih elemenata (željeznički pragovi, cijevi, pločnici i sl.)
Primjena
j
mikroarmiranog
g betona
HVALA NA PAŽNJI
Download

Beton - GF:UNMO:BA