betoni - university of belgrade · 2018. 11. 26. · betoni–uvod beton jeveŠtaČki kameni...
TRANSCRIPT
-
BETONI
Sadržaj■ 1. Uvod
■ 2. Materijali za izradu betona
■ 3. Određivanje sastava betona
■ 4. Svojstva svežeg betona
■ 5. Fizičko – mehanička svojstva očvrslog betona
■ 6. Reološka svojstva očvrslog betona
■ 7. Ispitivanja betona metodama bez razaranja
■ 8. Opšte osnove tehnologije betona
■ 9. Laki betoni
■ 10. Teški betoni
-
BETONI – UVOD
BETON – ČINJENICE :• vodeći konstrukcioni materijal u svetu,• 25 milijardi tona betona godišnje se ugradi,• preko 3.8 tona po stanovniku planete Zemlje,• 3.6 milijardi tona cementa,• 3.2 milijarde tona CO2 (5% do 7% od ukupne
emisije ugljendioksida u atmosferu), • oko 20 milijardi tona agregata,• hemijski + mineralni dodaci,• armatura (čelična, sintetička, mikro).
-
BETONI – UVOD
BETON JE VEŠTAČKI KAMENI MATERIJAL, DOBIJEN OČVRŠĆAVANJEM MEŠAVINE NEKOG VEZIVNOG MATERIJALA I AGREGATA.
■ ZA RAZLIKU OD MALTERA, ZA KOJE SE KORISTI SAMO SITAN AGREGAT, KOD BETONA NEMA OGRANIČENJA U POGLEDU GORNJE GRANICE KRUPNOĆE ZRNA AGREGATA.
■ KAO VEZIVNI MATERIJALI KORISTE SE RAZNA MINERALNA VEZIVA (CEMENT, KREČ, GIPS,), KAO I ORGANSKA VEZIVA (ASFALT, POLIMERI), TE SE MOŽE GOVORITI O KREČ-BETONU, GIPS-BETONU, CEMENT-BETONU, ASFALT-BETONU, POLIMER-BETONU.
-
BETONI – UVOD
■ ŠTO SE AGREGATA TIČE, KORISTE SE AGREGATI VRLO RAZLIČITOG POREKLA, PRIRODNI I VEŠTAČKI: PRIRODNI ŠLJUNAK I PESAK, DROBLJENI KRUPAN I SITAN AGREGAT, ZGURE, EKSPANDIRANA GLINA, STRUGOTINA OD DRVETA I DR.
■ MI ĆEMO SE U DALJEM OGRANIČITI SAMO NA BETONE KOD KOJIH JE VEZIVO CEMENT, KOJE BI FORMALNO POSMATRANO, TREBALO ZVATI “CEMENT-BETONI”. MEĐUTIM, U PRAKSI JE UOBIČAJENO DA SE BETONI NA BAZI CEMENTA ZOVU SAMO “BETONI”, PA ĆEMO SE I MI U DALJEM PRIDRŽAVATI TAKVOG STAVA.
-
BETONI – UVOD
■ KAO NEOPHODNA KOMPONENTA ZA BETONE KOD KOJIH SE KAO VEZIVA KORISTE MINERALNA (NEORGANSKA) VEZIVA, DAKLE I CEMENT, JAVLJA SE: VODA.
■ PORED AGREGATA, CEMENTA I VODE, U MEŠAVINI BETONA MOŽE DA BUDE PRISUTNA JOŠ JEDNA KOMPONENTA: HEMIJSKI I/ILI MINERALNI DODATAK (ADITIV).
■ MEŠAVINA KOMPONENTNIH MATERIJALA ZA SPRAVLJANJE BETONA, SVE DOK NE OČVRSNE, NAZIVA SE “SVEŽ BETON” ILI “BETONSKA SMEŠA”.
-
BETONI – UVODKomponente betona
■ Agregat (70 – 80% u betonskoj masi)
■ Cement (10 – 20% u betonskoj masi)
■ Voda (5 – 10% u betonskoj masi)
■ Hemijski dodaci - aditivi i mineralni dodaci (neobavezni, ali se u novije vreme vrlo često koriste, doziraju se u odnosu na masu cementa)
-
BETONI – UVOD
■ OSNOVNA PODELA BETONA NAJČEŠĆE SE VRŠI NA BAZI KRITERIJUMA KOJI SE ZASNIVA
NA VREDNOSTIMA ZAPREMINSKE MASE - γ:
● Laki betoni: γ 1900 kg/m3,
● Obični betoni: 1900 γ 2500 kg/m3,
● Teški betoni: γ 2500 kg/m3.
-
BETONI – UVOD
-
BETONI – UVOD
-
BETONI – UVOD
-
BETONI – UVOD
-
Materijali za izradu betona
AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA
■ Učestvuje sa 70 – 80 % u masi betona.
■ Ravnopravno se koriste: – Prirodni (rečni) šljunak i pesak (jeftiniji, povoljniji oblik zrna – ugradljivost i
obradljivost),
– Drobljeni krupan i sitan agregat (skuplji, homogeniji sastav, oštroivičnost, bolja athezija sa cementnim kamenom).
■ Štetni sastojci u agregatu: trošna zrna, glina, organske materije, škriljci, lapori, serpentini, liskun, ugalj, gips.
-
Materijali za izradu betona
AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA
Beton je kompozitni materijal – konglomerat koji se sastoji od 2 komponente:
cementnog kamena i agregata
-
Materijali za izradu betona
AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA
-
Materijali za izradu betona
AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA
Fuler:
EMPA:
(%) 100D
dYF
(%) 50
D
d
D
dYE
-
Materijali za izradu betona
AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA
Sa granulometrijskom krivom mešavine agregata “Moravac”, iako se često ne može uklopiti u područja F–E, dobijaju se betoni vrlo visokih čvrstoća
-
Materijali za izradu betonaAGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA
Pravilnik BAB’87 – preporuka CEB (Evropski komitet za beton)
-
Materijali za izradu betona
AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA
Primer kontinualne granulometrijske krive (D = 16 mm)
-
Materijali za izradu betona
AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA
-
Materijali za izradu betona
AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA
Ez=0,8 – 1,0 (Ez=0,9)
D ≤ 0,9 REr ≤ 1,4 za rečni agregat Er ≤ 1,2 za drobljeni agregat
D ≤ 1,4 ρ (D ≤ 1,2 ρ)
-
Materijali za izradu betona
Vlažnost agregata i njeno određivanje
■ S obzirom na značaj vodocementnog faktora u proizvodnji betona, vlažnostagregata mora biti uzeta u obzir prilikom doziranja. Kako uobičajeni
postupak određivanja vlažnosti – putem sušenja do konstantne mase dugotraje, potrebno je primeniti mnogo brži postupak – putem sifonskog suda.
■ Postupak podrazumeva određi-vanje mase vlažnog agregata Mavvagom, a zatim njegove zapremine Vav pomoću sifonskog suda i men-zure (v. sliku).
(za je prethodno određeno za čitavu isporuku agregata).
-
Materijali za izradu betona
CEMENT KAO KOMPONENTA BETONA
■ Učestvuje u betonu sa svega 10 – 20 % po masi, ali ima vrlo veliki uticaj na svojstva betona.
■ Izbor cementa treba vršiti na osnovu njegovih sledećih svojstava:
– - Čvrstoća i brzina rasta čvrstoće (klasa cementa),
– - Toplota hidratacije,
– - Hemijska otpornost.
■ U praksi, količina cementa se kreće u granicama od 200 do 500 kg/m3, ali, u najvećem broju slučajeva 300 do 400 kg/m3 .
-
Komponente betona: Cement – Standard SRPS EN 197
-
Materijali za izradu betonaCement kao komponenta betona
Čvrstoća pri pritisku MPa
Početna čvrstoća Standardna čvrstoća Klasa čvrstoće
2 dana 7 dana 28 dana 32,5 L - ≥ 12,0 32,5 N - ≥ 16,0 32,5 R ≥ 10,0 -
≥ 32,5 ≤ 52,5
42,5 L - ≥ 16,0 42,5 N ≥ 10,0 - 42,5 R ≥ 20,0 -
≥ 42,5 ≤ 62,5
52,5 L ≥ 10,0 - - 52,5 N ≥ 20,0 - - 52,5 R ≥ 30,0 -
≥ 52,5 -
Sve vrste cementa u upotrebi u Srbiji moraju zadovoljavati tehničke uslove (u smislu kvaliteta, usaglašenosti, postupka označavanja) propisane u Pravilniku o kvalitetu cementa.
Najvažnija mehanička svojstva cementa – uslovi kvaliteta
-
Materijali za izradu betona
Cement kao komponenta betona
Klasa čvrstoće
Finoća mliva,
%
Specifična površina,
cm2/g
Početak vezivanja,
min
Kraj vez., min
Aut. def., %
Ekspanzija, mm
Toplota hidratacije
32,5 L 32,5 N 32,5 R
≥ 75
42,5 L 42,5 N 42,5 R
≥ 60
52,5 L 52,5 N 52,5 R
≤ 10 ≥ 2400
≥ 45
≤ 600 ≤ + 0,5 ≤ 10 ≤ 270 J/g
(7dana/41h)
Najvažnija fizička svojstva cementa – uslovi kvaliteta
-
Materijali za izradu betona
Voda kao komponenta betona
■ Voda kao komponenta učestvuje u betonu sa 5 – 10 % po masi.
■ Voda za spravljanje betona ne sme da sadrži:
– Sastojke koji utiču na proces hidratacije cementa
– Sastojke uzročnike korozije armature u armiranobetonskim konstrukcijama
■ Ovi sastojci mogu da budu:
– Rastvoreni u vodi
– U vidu čvrstih, suspendovanih (dispergovanih) primesa (muljevite, blatne, glinene, drvene, ugljene čestice i dr.)
-
Materijali za izradu betona
Voda kao komponenta betona
■ Voda je podobna za izradu betona ako je:
– Vodonikov pokazatelj (pH) 4,5 – 9,5
– Sulfatnih jona manje od 2700 mg/l
– Hloridnih jona manje od 300 mg/l
– Indeks organskih sastojaka manji od 200 mg/l
– Ukupno rastvorenih soli manje od 5000 mg/l (ne odnosi se na morsku vodu).
■ Obična voda za piće: bez posebnih dokaza o podobnosti.
■ Morska voda: Može se upotrebiti samo za spravljanje betona za nearmirane konstrukcije (izuzev kod primene AC).
-
Materijali za izradu betonaAditivi (dodaci) kao komponenta betona
■ Aditivi (dodaci) su neobavezna, četvrta komponenta betona, čijim se dodavanjem u vrlo maloj količini (prilikom spravljanja), mogu poboljšati neka svojstva svežeg i/ili
očvrslog betona.
■ U opštem slučaju, najčešće se radi o sledećim vrstama aditiva (hemijskih dodataka):
– Plastifikatori (superplastifikatori),
– Aeranti (uvlačivači vazduha),
– Akceleratori (ubrzivači vezivanja i/ili očvršćavanja),
– Retarderi (usporivači vezivanja),
– Zaptivači,
– Antifrizi (dodaci za betoniranje na niskim temperaturama).
-
Materijali za izradu betona
Aditivi (dodaci) kao komponenta betona
■ Danas se sve češće betonima dodaju i tzv. mineralni dodaci:
– Pucolani (prirodni i veštački),
– Zgura visokih peći,
– Elektrofilterski (leteći) pepeo,
– Krečnjačko brašno,
– Silikatna prašina (Silica Fume), itd.
-
Materijali za izradu betona
Aditivi (dodaci) kao komponenta betona
■ Plastifikatori (superplastifikatori):
- Površinski aktivne supstance, koje u svežem betonu deluju kao
svojevrsna “maziva” – obavijaju zrnca cementa, stvarajući oko njih
tanke opne, usled čega se značajno smanjuje trenje u masi.
■ Superplastifikatori u obliku površinski aktivnih supstancidanas imaju vrlo široku primenu, pri čemu se njihovim dodavanjem svežem betonu:
- Snižava viskozitet, tj. poboljšava ugradljivost i obradljivost, ne
menjajući pritom količinu vode u betonu, ili
- Omogućava značajno smanjenje količine vode (HRWRA) bez
promene viskoziteta (ugradljivosti i obradljivosti) betonske smeše.
-
Materijali za izradu betona
Aditivi (dodaci) kao komponenta betona
■ Aeranti (uvlačivači vazduha):
- U strukturi betona formiraju fine mehuriće (globule) vazduha reda
veličine 0,01 – 0,3 mm, ravnomerno raspoređene u masi cementnog
kamena, na međusobnim rastojanjima do 0,25 mm.
- Ovakva struktura betona uslovljava povećanje otpornosti očvrslog
betona na dejstvo mraza, jer “uvučeni” mehurići prekidaju mrežu
finih kapilara u cementnom kamenu, čime se, sa jedne strane smanjuje
upijanje vode, a sa druge strane dobija prostor (za oko 20% rezervne
zapremine pora) za širenje leda, čime se eliminišu unutrašnji naponi,
koji dovode do destrukcije očvrslog betona
- Optimalni procenat uvučenog vazduha obično iznosi 4–6% u odnosu na
ukupnu zapreminu betona, čime se ne smanjuje čvrstoća betona, pošto
uvučeni mehurići igraju i ulogu plastifikatora (smanjenje količine vode)
-
Materijali za izradu betona
Aditivi (dodaci) kao komponenta betona
■ Akceleratori (ubrzivači vezivanja i/ili očvršćavanja):
- Najpoznatiji i najčešće primenjivan ubrzivač je, nesumnjivo, CaCl2 ,
koji ne utiče bitno na vezivanje cementa, ali u značajnoj meri ubrzava
proces očvršćavanja cementa. U količini od samo 0,2% u odnosu na
masu cementa omogućava brzi rast čvrstoće u prvih 7 dana, dok pri
dozi od 2% ponekad omogućava da se nakon 7 dana dobiju 28-dnevne
čvrstoće.
- Kako joni hlorida, kao što je već ranije naglašavano, veoma ozbiljno
utiču na koroziju čelične armature u betonu, u novije vreme koriste se
bezhlorni aditivi ubrzivači, koji takođe doprinose brzom rastu čvrstoće.
- Razume se da je prevashodna primena ove vrste aditiva prilikom
betoniranja pri niskim temperaturama.
-
Materijali za izradu betona
Aditivi (dodaci) kao komponenta betona
■ Retarderi (usporivači vezivanja):
- Retarderi deluju na taj način što oko zrna cementa stvaraju opne koje
sprečavaju brzo odvijanje hemijskih reakcija na relaciji cement – voda
- Najpoznatiji i najrasprostranjeniji usporivač je sadra (CaSO4∙2H2O).
- Pored sadre, kao retarderi se koriste i dekstrin, razne vrste šećera
(glikoza, saharoza), glicerin, oksidi cinka, olova i dr. Treba napomenuti
da se ove materije dodaju u vrlo malim količinama, reda veličine 0,1% i
da postoje takvi aditivi koji do određenog procenta deluju kao usporivači,
dok pri većim količinama kao ubrzivači vezivanja cementa.
- Primena retardera dolazi u obzir pri betoniranju na visokim temperatu-
rama, pri transportovanju betona na dužim relacijama, u situacijama
koje nalažu izvođenje betoniranja bez prekida i slično.
-
Materijali za izradu betona
Aditivi (dodaci) kao komponenta betona■ Zaptivači:
- Sastav aditiva zaptivača tako je podešen da se nakon njihove reakcije sa
klinker mineralima dobijaju produkti koji zaptivaju kapilarne pore u
cementnom kamenu. Na taj način se povećava stepen vodonepropustlji-
vosti očvrslog betona (ako je mv/mc faktor dovoljno nizak, nisu potrebni!)
- Dobijaju se na bazi masnih kiselina, a upotrebljavaju u obliku emulzija
ili smolastih bitumenoznih formulacija.
■ Antifrizi
- Antifrizi su sredstva protiv zamrzavanja svežeg betona – deluju tako što
snižavaju tačku smrzavanja vode u njemu
- Njihovom upotrebom omogućava se izvođenje betonskih radova i na
temperaturama nižim od 00C (CaCl2 , natrijum nitrat, NaCl (so) i dr.),
- U slučaju nearmiranih konstrukcija primenjuju se u dozama i do 10%
-
Materijali za izradu betona
Aditivi (dodaci) kao komponenta betona
■ Danas na tržištu postoji vrlo veliki asortiman aditiva i oni uglavom nose različita trgovačka imena.
■ Uz ove aditive idu i prospekti u kojima se daju uslovi primene i
doziranja. Ovi uslovi se, međutim, uglavnom odnose na primenu sa čistim PC, a kako se čist PC (CEM I) kod nas primenjuje u vrlo ograničenim količinama, svaki od aditiva treba ispitati sa onim cementom sa kojim će se primenjivati.
■ Kad je reč o aditivima plastifikatorima (superplastifikatorima),
ubrzivačima, a posebno aditivima usporivačima, u cilju
određivanja njihovih potrebnih doza, osim laboratorijskih ispitivanja, potrebno je vršiti i ispitivanja u realnim uslovima, na realnim temperaturama.
-
Određivanje sastava betonaRedosled postupaka
Izbor komponentnih materijala(na osnovu vrste konstrukcije, sredine u kojoj se gradi i ekonomskih faktora)Određivanje nominalno najvećeg zrna agregata (D)(na osnovu planova oplate i planova armature)Izbor konzistencije svežeg betona (na osnovu projektovane klase betona, planova oplate i planova armature)Određivanje količine vode (mv)(polazeći od usvojene veličine D, usvojene konzistencije svežeg betona i odabrane vrste agregata)
-
Određivanje sastava betonaRedosled postupaka
Određivanje vrednosti vodocementnog faktora(na osnovu projektovane marke betona MB i odabrane vrste – klase cementa)Određivanje količine cementa (mc)(na osnovu poznatog vodocementnog faktora i poznate količine vode)Određivanje količine agregata(polazeći od poznate jednačine po apsolutnim zapreminama komponenata, poznatih specifičnih masa komponenata i pretpostavljene zapremine uvučenog vazduha)
-
Određivanje sastava betonaRedosled postupaka
Utvrđivanje granulometrijskog sastava agregata(vodeći računa o vrsti konstrukcije, projektovanoj klasi betona i dimenzijama elemenata konstrukcije)Sračunavanje učešća pojedinih frakcija agregata(na osnovu utvrđenog granulometrijskog sastava)Proba konzistencije svežeg betona i eventualne odgovarajuće korekcije sastavaIzrada uzoraka za prethodna ispitivanja betonaKorekcije (eventualno) sastava betona(na bazi rezultata prethodnih ispitivanja)Definitivno usvajanje sastava betona
-
Određivanje sastava betonaOdređivanje količine vode
-
Utvrđivanje projektovanih svojstava betona
■ Čvrstoća betona fk,28 koju je potrebno laboratorijski potvrditi u tokuprojektovanja betonske mešavine treba da bude najmanje jednaka“karakterističnoj vrednosti” čvrstoće za važeći fraktil od 10% , a ostala svojstva za određenu vrednost povoljnija od projektovanih.
■ Pravilnik BAB ’87 preporučuje vrednosti prema priloženoj tablici:
-
Određivanje potrebnog vodocementnog faktora
■ Vrednost vodocementnog faktora mv/mc određuje se na osnovuprethodno utvrđene 28-dnevnečvrstoće pri pritisku i odabranihkomponentnih materijala, putembrojnih empirijskih formula, ilidijagrama, kao što je, na primer,priloženi dijagram prema Valcu.
■ U okviru slajdova koji slede, bićepokazano u tu svrhu nekolikonajčešće korišćenih empirijskihformula, uz potrebna objašnjenja.
-
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONA
Osnovni zakoni čvrstoće betona
-
Određivanje potrebnog vodocementnog faktora
U formuli Beljajeva:
↓■ fpc– klasa primenjenog cementa■ k – parametar koji zavisi od
vrste agregata, kako sledi:- Rečni: k=4,0- Drobljeni: k=3,5
U formuli Ferea za vrednost parametra k treba uzeti:
● k = 250, za cement PC 32,5
● k = 320, za cement PC 42,5● k = 390, za cement PC 52,5
-
Određivanje potrebnog vodocementnog faktora
■ Formula Bolomej - a:
fpc – klasa cementa,
A = 0,55 – 0,65 (u zavisnosti od MB i granulom. sastava agregata).
■ Formula Skramtajev-a:
)5,01
(5,01
28,
pcpck fAfAf
)5,01
(
:40,0 :. ,5,21
)5,01
(
:40,0 :. ,5,21
228,
128,
pck
pck
fAf
tjZa
fAf
tjZa
■ Nije teško uočiti da je formula Skramtajev-a za slučaj ω ≥ 0,40 istošto i formula Bolomej-a; drugim rečima, Skramtajev je, praktično, dopunio
formulu Bolomej-a i slučajem kada je ω ≤ 0,40.
-
Određivanje količine cementa i agregata
■ Količina cementa mcsračunava se direktnona osnovu prethodnoodređene količine vode mv i vodocementnog faktora = mv /mc
■ Za određivanje potrebnekoličine agregata ma treba imati prethodnoodređene vrednosti sc i sa
■ Ukoliko se radi o beto-nu bez aeranta, za vred-nost vš treba usvojiti0,01 – 0,03 (1% – 3%).
• Provera zapreminske mase svežeg betona:b = mc + ma + mv (+mad ) [kg/m
3]
• Količina cementa:
• Količina agregata:
/ 1
1
3
3
mkgmm
vm
mvmmm
sv
v
sc
cšsaa
š
sv
v
sc
c
sa
a
/ 98,0 3mkgmmmsv
v
sc
csaa
3/ mkgm
mm
mm
m
m
v
cv
vc
c
v
(vš = 2 % = 0,02 m3/m3 betona)
-
Određivanje količine agregata po frakcijama
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONASadržaj poglavlja
■ Uvod Struktura svežeg betona Reološka svojstva (samo osnovni pojmovi)■ Tehnološka svojstva:
– Konzistencija– Raslojavanje– Ugradljivost i obradljivost
■ Ostala svojstva:– Zapreminska masa– Mehanička otpornost– Procenat uvučenog vazduha– Vreme vezivanja (vreme ugradljivosti i obradljivosti) betona– Pritisak na oplatu (detaljnije u okviru predmeta Tehnologija betona)
Temperatura
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAUvod
■ Svež beton je specifičan, višekomponentni polidisperzan sistem, koji se dobija homogenizacijom mešavine komponentnih materijala o kojima je bilo reči na prethodnim slajdovima.
■ U ovom sistemu prisutne su fino disperzne čestice – cement, vrlo sitne čestice agregata i eventualno neki praškasti mineralni dodaci, zatim znatno krupnija zrna sitnog i krupnog agregata, voda, aditivi(eventualno) i mehurići vazduha (bilo namerno uvučenog putem aditiva aeranta, bilo zarobljenog u svežem betonu tokom mešanja).
■ Usled prisustva unutrašnjih sila međudejstva čestica čvrste i tečne faze (međumolekularne sile, sile viskoznog trenja, kapilarne sile),
svež beton poseduje određen stepen kohezivnosti (strukturnu čvrstoću), ali se odlikuje i svojstvima koja su karakteristična za viskozne tečnosti.
■ Njegova svojstva su, ustvari, negde na sredini između “pravih” viskoznih tečnosti i čvrstih tela, pri čemu on poseduje svojstva tzv. “strukturirane viskozne tečnosti“.
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAUvod
■ Od pravih tečnosti razlikuje se posedovanjem strukturne čvrstoće, a od čvrstih tela srazmerno malom elastičnošću i sposobnošću podnošenja značajnih plastičnih deformacija, čak i pri vrlo malim opterećenjima.
■ Svojstva svežeg betona zavise od velikog broja uticajnih parametara,ali se celokupan kompleks ovih parametara generalno može svesti na dva osnovna faktora: 1) Karakteristike komponenata
2) Strukturu mešavine.
■ Jedno od najznačajnijih svojstava ovog sistema ogleda se u sposob-nosti da pod uticajem različitih mehaničkih dejstava menja svoja svojstva. Reč je o “tiksotropiji”, tj, o pojavi promenljivosti parameta-ra viskoznosti u funkciji kretanja, odnosno mirovanja čestica.
■ Drugo bitno svojstvo je stalna promenljivost parametara u funkciji vremena (gubljenje fluidnosti, povećanje viskoznosti i dr.), što je uslovljeno odvijanjem fizičko – hemijskih procesa tokom hidratacije cementa.
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAStruktura svežeg betona
■ Struktura svežeg betona najčešće se razmatra kao struktura sistema koji se sastoji od 2 komponente (2 faze): cementne paste i agregata.
U sastav cementne paste uvek se uračunavaju i vrlo fine čestice agregata (ispod 0,09 mm), kao i eventualni mineralni dodaci (silikatna prašina, EF – pepeo, zgura, pucolani i dr.).
■ Velika specifična površina ovih najsitnijih čestica ima za posledicu pojavu unutrašnjih sila veze u svežem betonu - sile apsorpcionog, molekularnog i kapilarnog međudejstva.
■ Ove sile bitno utiču na sva svojstva svežeg betona, a u prvom redu na stepen povezanosti (kohezivnost) sistema.
■ Svojstva cementne paste, kao i svežeg betona u celini, zavise od odnosa čvrste i tečne faze: sa povećanjem sadržaja vode povećava se pokretljivost (fluidnost), a smanjuje strukturna čvrstoća.
■ Voda o kojoj je reč najčešće je vezana voda (hemijski ili fizički vezana).
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAStruktura svežeg betona
■ Struktura I● Zrna agregata su međusobno
veoma udaljena (razmaknuta)zbog prisustva velike količinecementne paste, tako da njihovouzajamno delovanje i ne postoji
● Dobra fluidnost i dobra kompak-tibilnost mešavine
■ Struktura II● Cementne paste je manje–ona
samo ispunjava prostore izmeđuzrna, sa neznatnim razdvajanjem
susednih zrna slojem “maziva”debljine 1-3 preč. zrna cementa
● Dopunski efekat trenja izmeđuzrna agregata => slabijaugradljivost i obradljivost mešav.
U zavisnosti od odnosa cementne paste i agregata, definišu se 3 tipa strukture svežeg betona, kako sledi:
Tri tipa strukture svežeg betona
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAStruktura svežeg betona
■ Struktura II (nastavak)● Da bi se ostvarila fluidnost kao
kod Strukture I, potreban je iliviši mv/mc faktor, ili određenimpostupcima smanjiti viskoznostmešavine (vibriranje, pritisak)
■ Struktura III● Cementne paste je malo, ona
samo obavija zrna agregata tan-kim slojem, a prostore izmeđuzrna delimično ispunjava
● Obradljivost mešavine veomaslaba i pri kompaktiranju, akoje uopšte i moguće, moraju seprimeniti posebni postupci.
● Uticaj agregata na svojstva jeveliki (suvo trenje u mešavini)
Tri tipa strukture svežeg betona
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAReološka svojstva
■ Svojstva očvrslog betona u velikoj meri zavise od stepena zbijenosti svežeg betona, koja se ostvaruje tokom procesa ugrađivanja i završne obrade. Ova svojstva, dakle, bitno zavise i od tehnoloških postupaka koji se primenjuju prilikom ugrađivanja i završne obrade betona.
■ Kvalitetno ugrađivanje i završna obrada, koji se izvode uz primenu određenog postupka zbijanja (kompaktiranja), generalno posmatrano, zavise od reoloških svojstava betonske smeše.
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva
■ Reološka svojstva svežeg betona značajno utiču na njegova Tehnološka svojstva, kao i na Svojstva očvrslog betona.
■ Da bi se dobio očvrsli beton zahtevanih karakteristika, neophodno je da sveži beton ima odgovarajuća svojstva, koja će pri primeni određenih Tehnoloških postupaka (spravljanje, transport, ugrađivanje i dr.) obezbediti da se dobije zahtevani kvalitet očvrslog materijala
■ Drugim rečima, svež beton treba da ispunjava uslov Tehnologičnosti ,što podrazumeva njegovu sposobnost da odgovori zahtevima koje nameću pojedine faze tehnološkog procesa proizvodnje betona i izrade konkretnog betonskog elementa (ili konkretne betonske konstrukcije)
■ Svojstvo t e h n o l o g i č n o s t i svežeg betona treba shvatiti kao skup većeg broja posebnih svojstava koja su od značaja u čitavom tehnološ-kom lancu – počev od doziranja, homogenizacije (mešanja), pa sve do završne obrade gornjih površina i nege ugrađenog betona
■ Sve ove karakteristike se mogu posmatrati u funkciji reoloških parametara svežeg betona – strukturne čvrstoće, viskoznosti, suvog trenja u masi i dr., što u prvom redu važi za Svojstvo ugradljivosti
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva
■ U praksi se tehnologičnost svežeg betona najčešće razmatra kao funkcija k o n z i s t e n c i j e svežeg betona.
■ Pod pojmom “konzistencija” podrazumeva se skup svojstava svežeg betona koja su od značaja za njegovu ugradljivost i obradljivost.
Sami pojmovi “ugradljivost” i “obradljivost”, pak, označavaju sposobnost svežeg betona da primenom određenog postupka zbijanja (kompaktiranja) homogenom masom u potpunosti ispuni sve prostore ograničene kalupom (oplatom).
Druga definicija se praktično svodi na formulaciju po kojoj se pod konzistencijom podrazumeva skup svih svojstava koja se iskazuju pojmovima pokazatelja pokretljivosti i krutosti betonske mešavine.
■ U vezi sa ovako shvaćenim pojmom konzistencije u praksi se najčešće govori o krutoj, slabo plastičnoj, plastičnoj i tečnoj betonskoj mešavini, odnosno o krutoj, slabo plastičnoj, plastičnoj i tečnoj konzistenciji svežeg betona.
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva
● Homogenost (homogenity),
● Ugradljivost (kompaktibilnost - compactability),
● Povezanost (kohezivnost - cohesiveness),
● Stabilnost (stability) - suprotstavljivost segregaciji i izdvajanju vode,
● Transportabilnost (transportability),
● Pumpabilnost (pumpability),
● Završna obradljivost gornjih površina (workability) i dr.
■ Tehnološko svojstvo ugradljivosti svežeg betona posebno je značajno sa stanovišta kvaliteta očvrslog betona.
■ Od ovog svojstva bitno zavisi mogućnost zbijanja – kompaktiranja svežeg betona, a od stepena ostvarene zbijenosti i stepen kompaktno-sti, odnosno ostvarena veličina zapreminske mase očvrslog betona, a sa njom i veličina ostvarene čvrstoće i trajnost betona (v. sled. slajd)
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije
■ Prema našim standardima za ispitivanje konzistencije svežeg betona na raspolaganju su sledeće 4 metode:
- Metoda sleganja (Slump – Method)
- Metoda rasprostiranja (Flow – Method)
- VEBE – metoda (Vebe – Method) i
- Metoda sleganja vibriranjem (Compaction – Method)
■ Napred navedene metode i prema ostalim svetskim i evropskim standardima predstavljaju osnovna 4 postupka za ispitivanje konzistencije, pri čemu je Slump Method širom sveta najčešće zastupljen
■ Prema evropskom standardu EN 206 iz 2000. god., postoje takođe napred navedene 4 metode.
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONASpravljanje betona
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije
Metoda sleganja (Slump – Method)
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije
Metoda sleganja(Slump – Method)
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije
Metoda sleganja(Slump – Method)
h
Tačnost 10 mm
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije
Metoda rasprostiranja (Flow Method)
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije
VEBE – metoda (Vebe Method)
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije
Metoda sleganja vibriranjem – kompaktiranjem (Compaction Method)
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije
Važna napomena: Ako konzistencija nekog svežeg betona prema jednoj metodi odgovara nekom tipu konzistencije, to ne mora da znači da i prema ostalim metodama taj beton treba takođe da odgovara istom tipu konzistencije!
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije
Međuzavisnost pokazatelja konzistencije po metodi sleganja i po VEBE – metodi
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAFaktori uticaja na tehnologičnost svežeg betona
■ Tehnologičnost svežeg betona, pre svega ugradljivost i obradljivost, zavisi od niza uticajnih faktora, ali odlučujuću ulogu ima količina vode.
■ Za odabranu vrstu i granulometrijski sastav agregata, a pri određenoj temperaturi mešavine, nezavisno od primenjene količine cementa (u uobičajenim granicama 200 – 500 kg/m3), konzistencija betonske mešavine zavisiće samo od primenjene količine vode. Ovaj stav je poznat kao pravilo konstantnog sadržaja vode.
■ Napred navedeni stav drugim rečima znači da: za odabrani agregat (vrstu i veličinu D) i za utvrđenu konzistenciju svežeg betona, količina vode će biti jednaka za sve primenjene količine cementa (200 – 500 kg/m3), tj. za sve vodocementne faktore ω=mv/mc , odnosno za sve marke betona MB.
■ Na sledećem slajdu¸ovaj stav je ilustrovan i putem tablice potrebnih količina vode za različite mere sleganja Δh, za rečni, odnosno drobljeni agregat, sa tri različite veličine najkrupnijeg zrna D.
■ Na nekoliko slajdova koji potom slede dat je uticaj veličine D, temperature mešavine T i vremena t proteklog od početka mešanja betona.
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva: Konzistencija – (Vrsta agregata, t)
Promena konzistencije u funkciji proteklog vremena t nakon mešanja
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva: Konzistencija – (T, D)
Zavisnost konzistencije svežeg betona od njegove temperature T i veličine nominalno najkrupnijeg zrna agregata D
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva: Raslojavanje (segregacija)
Shematski prikaz procesa raslojavanja nedovoljno koherentne sveže betonske
mešavine tokom zbijanja vibriranjem
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONATehnološka svojstva: Kohezivnost
Fotografija koherentne sveže betonske mešavine nakon opita rasprostiranja
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAOstala svojstva: Zapreminska masa
Određuje se tokom izrade uzoraka od svežeg betona za ispitivanje svojstava očvrslog betona. Ovi uzorci formiraju se u čeličnim kalupima, najčešće na načine prikazane donjom skicom pod a) i b)
● Kod zbijanja betona putempervibratorske igle, koje se u praksi i najčešće koristi (a),kalup sa nastavkom ne sme da leži na tvrdoj podlozi, kako bi se izbegli reflektovani vibraci-oni talasi i interferencija.● Na skici pod b) dat je postu-pak zbijanja na vibrostolu, koji se koristi kod prefabrika-cije betonskih elemenata● Određivanje zaprem. mase:
3,, / mkgV
MM
V
M
k
kbk
k
svb
svb
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAUgradjivanje betona
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAOstala svojstva: Čvrstoća mladih betona
Zavisnost čvrstoće svežih i “mladih” betona od vodocementnog faktora
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAOstala svojstva: Sadržaj zaostalog (uvučenog) vazduha
● Princip rada aparature naskici zasniva se na registrova-nju smanjenja zapreminezbijenog betona (snižavanjenivoa u kalupu) izloženogodređenom pritisku.
● Pritisak se ostvaruje putemjednostavne vazdušne pumpe
(1), a meri manometrom (2).● Pod pritiskom vazduha većim
od atmosferskog dolazi dosmanjenja zapremine betona u kalupu.
● Aparat je izbaždaren tako dasniženje nivoa vode u ceviodgovara zapremini (u %)vazduha zaostalog u betonunakon njegovog zbijanja
(vibriranja) u kalupu.
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAOstala svojstva: Sadržaj zaostalog (uvučenog) vazduha
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAVreme vezivanja betonskih smeša
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAVreme vezivanja betonskih smeša
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAVreme vezivanja betonskih smeša
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAVreme vezivanja betonskih smeša
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAOstala svojstva:Pritisak na oplatu
■ Vertikalni pritisak pv i horizontalni pritisak ph na oplatu, saglasnopriloženoj skici, može se definisati izrazima:
Pv = 10 ∙ b,sv∙ hmax (kN/m2)
Ph = ph (b,sv , φ, h, v) (kN/m2)
(b,sv – zapr masa svežeg betona; φ – ugao unutr. trenja svežeg betona; v – brzina betoniranja)
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAOstala svojstva:Pritisak na oplatu
Horizontalni pritisak svežeg betona na oplatu
A – Gornja površina betonaB – Dubina do koje se propagira uticaj vibratoraC – Gornja površ. vezanog betona (sa poč. čvrst.)
pb=10 ∙ b,sv ∙ h1 (kN/m2) (jer je: φ = β = 0)
pc= pb+∆pb=10 ∙ b,sv∙ [h1 + (h - h1) ∙ dp] (kN/m2)
Koeficijenti dp u funkciji uglova φ i β
φ=0 – za beton u trenutku vibriranjaφ=200 – za beton liveni koji se više ne može zbijatiφ=300 – za plastičan beton
φ=500 – za beton koji se revibrira β=250 – za grubo rendisanu daskuβ=16-180 – za uglačanu dasku ili oplatu premazanu slojem sintetičke smole (za rendis. dasku: φ=200
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAOstala svojstva: Temperatura svežeg betona
-
SVOJSTVA SVEŽEG BETONAOstala svojstva: Temperatura svežeg betona
■ Temperatura svežeg betona menja se tokom vremena i zavisi od većeg broja uticajnih parametara:● Početne temperature mešavine (na izlasku iz mešalice)
● Temperature sredine
● Toplote hidratacije cementa
● Razmene toplote sa okolinom i dr.
■ Početna temperatura:
Ovde su: Sa, Sc i Sv – Specifični toplotni kapaciteti agregata, cementa i vode,
Ta , Tc i Tv – Početne temperature agregata, cementa i vode,
ma , mc i mv – Mase agregata, cementa i vode, respektivno (kg/m3)
■ Kako je: Sa≈ Sc ≈ 0,84 J/g0C, a Sv = 4,2 J/g
0C, izraz (1) postaje:
)( 00 CmSmSmS
mTSmTSmTST
vvccaa
vvvcccaaab
)( )( 2,0
)( 2,0 00 C
mmm
mTmTmTT
vca
vvccaab