pielĘgnacja betonu - lafargeplus.pllafargeplus.pl/uploads/assets/ksiazka/pielegnacja_betonu.pdf ·...

163

dr inż. Grzegorz Bajorek Centrum Technologiczne Budownictwa przy Politechnice Rzeszowskiej

Politechnika Rzeszowska - Katedra Konstrukcji Budowlanych

PIELĘGNACJA BETONU

164

WYMAGANIA PROJEKTANTA (SPECYFIKUJĄCEGO):

Beton po umówionym okresie dojrzewania (z reguły po 28 dniach od momentu wykonania konstruk-

cji) ma osiągnąć określone właściwości:

wytrzymałość na ściskanie (klasę betonu),

odporność na oddziaływanie środowiska (klasę ekspozycji) w zakresie mrozoodporności, wodo-

szczelności, odporności na agresję chemiczną (woda morska, środki odladzające, inne), odporności

na ścieranie.

CZYNNOŚCI TECHNOLOGICZNE ZAPEWNIAJĄCE SPEŁNIENIE TYCH OCZEKIWAŃ:

projekt mieszanki betonowej i badania wstępne,

wytwarzanie mieszanki betonowej (warunki produkcji i kontrola produkcji)

transport mieszanki betonowej (środki transportu, czas)

wbudowywanie mieszanki betonowej (pompowanie, zagęszczanie)

pielęgnacja betonu (warunki wilgotnościowe, warunki temperaturowe, zabezpieczenie przed uszko-

dzeniami mechanicznymi

CZY PIELĘGNACJA JEST POTRZEBNA?

Zarysowania wierzchniej warstwy posadzki przemysłowej Zarysowania płyty mostowej wskutek skurczu plastycznego

165

Zarysowania płyty mostowej wskutek skurczu plastycznego Zarysowania podbudowy z chudego betonu wskutek skurczu plastycznego

Pęknięcie płyty stropowej wskutek skurczu twardnienia Pęknięcia płyty stropowej wskutek szoku termicznego

od polewania zimną wodą

Pęknięcia płyty stropowej wskutek skurczu

twardnienia – widok od spodu

Pęknięcie ściany zbiornika wskutek skurczu twardnienia

166

Brak zabezpieczenia powierzchni parkingu przed deszczem

w trakcie betonowania

Uszkodzenie powierzchni wskutek przemrożenia świeżego betonu

Uszkodzenie ściany fundamentowej wskutek przemrożenia

świeżego betonu

Uszkodzenie płyty stropowej wskutek przemrożenia świeżego betonu

Zarysowania remontowanej płyty mostowej wskutek drgań

od sąsiedniego przęsła w czasie betonowania

Zarysowania płyty podbudowy parkingu betonowanej

w kierunku spadku placu

167

prenorma ENV 13670

PN-EN 13670:2011

168

PIELĘGNACJA I ZABEZPIECZENIA.

Beton we wczesnym okresie należy pielęgnować i chronić:

aby zminimalizować skurcz plastyczny,

aby zapewnić odpowiednią wytrzymałość powierzchniową

aby zapewnić odpowiednią trwałość strefy przypowierzchniowej,

przed szkodliwymi warunkami atmosferycznymi,

przed zamarzaniem

przed szkodliwymi drganiami, uderzeniami lub uszkodzeniami.

Metody pielęgnacji powinny zapewniać niskie tempo odparowywania wody z powierzchni beto-

nu lub utrzymywać powierzchnię cały czas w stanie wilgotnym.

Temperatura powierzchni betonu nie powinna spadać poniżej 0°C, dopóki powierzchnia be-

tonu nie osiągnie wytrzymałości, przy której jest odporna na zamarzanie bez uszkodzeń (fc ≥ 5 MPa).

Jeżeli przepisy obowiązujące na placu budowy nie stanowią inaczej, najwyższa temperatura betonu

wewnątrz elementu nie powinna przekraczać 70°C, o ile nie są dostarczone dane, udowadniające, że

przy zastosowanych materiałach składowych, wyższa temperatura nie będzie miała znaczącego szko-

dliwego wpływu na zachowanie się betonu.

wg zaleceń ACI wielkość

odparowania większa

od 1,0 kg/m2/h,

lub

wg zaleceń CCA wielkość

odparowania większa

od 0,5 kg/m2/h

powinna zmuszać

wykonawcę robót

do natychmiastowego

podjęcia pielęgnacji

betonu.

169

Metody pielęgnacji powinny zapewniać niskie tempo odparowywania wody z powierzchni beto-

nu lub utrzymywać powierzchnię cały czas w stanie wilgotnym:

pozostawienie betonu w deskowaniach

nawilżanie powierzchni betonu poprzez polewanie, a we wczesnej fazie dojrzewania wy-

łącznie poprzez zraszanie

nawilżanie powierzchni betonu poprzez polewanie i zatrzymanie wody przy pomocy

włóknin

zalewanie całej powierzchni betonu wodą i stałe utrzymywanie warstwy wody

pokrycie powierzchni preparatami błonotwórczymi (żywicznymi lub parafi nowymi)

pokrycie arkuszami (pasmami) folii PE

Zabezpieczenie betonu włókniną polewaną wodą Zabezpieczenie płyty posadzkowej preparatem powłokowym

Zabezpieczenie płyty lotniskowej preparatem powłokowym Zabezpieczenie płyty posadzkowej folią

170

Zabezpieczenie strefy deskowania ślizgowego osłoną z folii Zabezpieczenie bloku fundamentowego osłoną z folii

Zabezpieczenie słupów folią opakowaniową (stretch)

Okres trwania pielęgnacji powinien być funkcją rozwoju właściwości betonu w strefi e przypo-

wierzchniowej.

Rozwój właściwości opisany jest przez 4 klasy pielęgnacji określone przez czas pielęgnacji lub przez

procentowy przyrost projektowanej wytrzymałości charakterystycznej betonu na ściskanie.

Tablica 4. Klasy pielęgnacji

Klasa

pielęgnacji 1

Klasa

pielęgnacji 2

Klasa

pielęgnacji 3

Klasa

pielęgnacji 4

Okres [h] 12a) Nie stosuje się Nie stosuje się Nie stosuje się

Procentowy przyrost

projektowanej 28-dniowej

wytrzymałości charaktery-

stycznej

Nie stosuje się 35% 50% 70%

a) Czas wiązania nie może przekraczać 5 godzin, a powierzchnia betonu powinna mieć temperaturę nie mniejszą niż +5°C.

171

Tablica F.1. Minimalny czas pielęgnacji betonu dla klasy pielęgnacji 2 (odpowiadający przy-

rostowi przypowierzchniowej wytrzymałości betonu równemu 35% projekto-

wanej 28-dniowej wytrzymałości charakterystycznej).

Temperatura

powierzchni betonu

t [°C]

Minimalny czas pielęgnacji betonua) [dni]

Rozwój wytrzymałości betonuc), d)

r = (fcm2

/fcm28

)

szybki r ≥ 0,50 średni 0,50 ≥ r ≥ 0,30 wolny 0,30 ≥ r ≥ 0,15

t ≥ 25 1,0 1,5 2,5

25 > t ≥ 15 1,0 2,5 5

15 > t ≥ 10 1,5 4 8

10 > t ≥ 5b) 2,0 5 11

a) plus czas przekraczający 5 godzin wiązaniab) dla temperatur poniżej +5°C czas trwania pielęgnacji powinien być zwiększony o okres z temperaturą poniżej +5°C c) rozwój wytrzymałości betonu jest stosunkiem średniej wytrzymałości na ściskanie po 2 dniach do średniej wytrzymałości na ściskanie po 28 dniach

wyznaczonym w ramach badań wstępnych lub opartym na właściwościach o porównywalnym składzie (patrz PN-EN 206-1)d) dla bardzo wolnego rozwoju wytrzymałości betonu, specjalne wymagania dla pielęgnacji powinny być podane w dokumentacji wykonawczej




Temperatura

powierzchni betonu

t [°C]



r = (fcm2

/fcm28

)


t ≥ 25 1,5 2,5 3,5

25 > t ≥ 15 2,0 4 7

15 > t ≥ 10 2,5 7 12

10 > t ≥ 5b) 3,5 9 18



172




Temperatura

powierzchni betonu

t [°C]



r = (fcm2

/fcm28

)


t ≥ 25 3 5 6

25 > t ≥ 15 5 9 12

15 > t ≥ 10 7 13 21

10 > t ≥ 5b) 9 18 30



Tablica 2. Minimalna wytrzymałość betonu w momencie zakończenia ochrony przed wysy-

chaniem.

Warunki ekspozycji w miejscu stosowania

(klasy ekspozycji wg PN-EN 206-1)

Minimalna wytrzymałość betonu w momencie zakończenia ochrony

przed wysychaniem

stopień stwardnienia jako % wytrzymało-

ści wymaganej po 28 dniach

wytrzymałość badana na próbkach walco-wych/sześciennych

[MPa]

Beton niezbrojony X0i niezawierający innych elementów metalowych: wszystkie środowiska z wyjątkiem występowania zamrażania/rozmrażania, ścierania lub agresji chemicznejBeton zbrojony lub zawierający inne X1 elementy metalowe: suche lub stale mokre

wymaganie stosuje się tylko w odniesieniu do wytrzymałości badanej

na próbkach walco-wych/sześciennych

12/15

Mokre, sporadycznie suche XC2 XD2Umiarkowanie wilgotne XC3Umiarkowanie nasycone wodą bez XF1środków odladzających

40 16/20

Inne warunki ekspozycji (cyklicznie mokre i suche) 60 25/30

173

BETONOWANIE W WARUNKACH ZIMOWYCH:

mieszanka betonowa zamarza przy temperaturze od -1 °C do -3 °C – jest to temperatura tzw. „kry-

tyczna”, przy której zamarza ok. 50% wody wolnej – obniżenie temperatury zamarzania wody po-

wodują rozpuszczone w niej sole wyługowane z cementu, zwłaszcza wapno, alkalia, gips.

zamarznięcie mieszanki betonowej przed rozpoczęciem procesu wiązania w zasadzie nie powinno

zaszkodzić betonowi – zupełnie ustają procesy hydratacji – po rozmrożeniu powinny się reaktywo-

wać – na pewno zmniejszy się wytrzymałość końcowa.

szkodliwe działanie mrozu nie jest duże, gdy młody beton uzyska wytrzymałość na ściskanie, tzw.

„krytyczną”, równą 5,0 MPa, I dopiero później zamarznie. Po rozmrożeniu takiego betonu twardnienie

przebiega dalej w sposób prawidłowy.

najgorszy! jest moment zamarznięcia po rozpoczęciu procesów wiązania I przed osiągnięciem wy-

trzymałości krytycznej.

powyższe uwagi dotyczą jednokrotnego zamarznięcia – cykliczne zamarzanie – odmarzanie może

rozpocząć się dopiero po osiągnięciu przez beton pełnej wytrzymałości i mrozoodporności.

ZABIEGI UMOŻLIWIAJĄCE WYKONYWANIE BETONU W WARUNKACH ZIMOWYCH:

mieszanka betonowa zamarza przy temperaturze od -1 °C do -3 °C

metody cieplne – zachowanie ciepła, nagrzewanie betonu

wykonywanie betonu w cieplakach

domieszki przeciwmrozowe.

METODY POMAGAJĄCE UZYSKAĆ PEŁNĄ ODPOR-NOŚĆ BETONU NA DZIAŁANIE MROZU:

zwiększenie ilości cementu lub zmiana cementu przewidzianego w projekcie na cement wyższej

klasy (wymaga to przeprowadzenia laboratoryjnych badań porównawczych)

dodanie do mieszanki betonowej właściwych dla danej konstrukcji domieszek chemicznych i dodat-

ków mineralnych (wymaga to przeprowadzenia laboratoryjnych badań porównawczych)

podgrzewanie składników mieszanki betonowej (z wyjątkiem cementu) do odpowiedniej tempe-

ratury, w celu uzyskania określonej temperatury mieszanki betonowej, w chwili jej układania w de-

skowaniu

osłanianie elementów lub całej konstrukcji materiałami ciepłochronnymi w celu zachowania ciepła

w mieszance betonowej ułożonej w deskowaniu lub formie, przez okres czasu niezbędny do uzyska-

nia przez beton pełnej mrozoodporności

ogrzewanie świeżego betonu w deskowaniu za pomocą pary, ciepłego powietrza lub w przypad-

kach technicznie uzasadnionych za pomocą prądu elektrycznego

wykonywanie robót betonowych w pomieszczeniach zamkniętych ogrzanych lub w cieplakach sta-

łych albo przesuwanych, o temperaturze powietrza wewnątrz cieplaka niższej niż + 10°C.

174

Zabezpieczenie strefy deskowania ślizgowego osłoną z folii Zabezpieczenie płyty fundamentowej geowłókniną, styropianem

i osłoną z folii

Zabezpieczenie słupów folią bąbelkową Wykonywanie robót z zastosowaniem cieplaka

Wykonywanie robót z zastosowaniem cieplaka

Wykonywanie robót z zastosowaniem cieplaka

175

DZIAŁANIA DOMIESZEK PRZECIWMROZOWYCH:

przyspieszenie wydzielania się ciepła hydratacji cementu, a przez to podwyższenie temperatury betonu

obniżenie temperatury zamarzania młodego betonu (literatura podaje w granicach od ok. -3°C do

-5°C – nie aż tak bardzo!)

zmniejszenie ilości wody zarobowej

wytworzenie mikroskopijnych pęcherzyków powietrza stanowiących w twardniejącym i stwardnia-

łym betonie „zapas” wolnej przestrzeni, w której może pomieścić się powstający lód.

176

BETONOWANIE ELEMENTÓW MASYWNYCH:

178

OBLICZENIE MAKSYMALNEJ TEMPERATURY W ELEMENCIE MASYWNYM I CZASU JEJ UZYSKANIA:

Maksymalna temperatura w elemencie Tmax

:

Tmax

= T + ΔTbet

T – temperatura wbudowanej mieszanki betonowej [˚C]

ΔTbet

– wzrost temperatury w elemencie w wyniku hydratacji cementu

ΔTbet

= (c · Hcem

) / Qbet

Hcem

– ciepło hydratacji cementu [kJ/kg]

Qbet

– ciepło kumulowane przez beton [kJ/m3 · K]

Qbet

= c · cc + w · c

w + k · c

k [kJ/m3 · K]

c, w, k – ilość cementu, wody, kruszywa w m3 mieszanki betonowej [kg/m3]

cc = 0,84 – ciepło właściwe cementu [kJ/kg · K]

cw = 4,20 – ciepło właściwe wody [kJ/kg · K]

ck = 0,84 – ciepło właściwe kruszywa [kJ/kg · K]

Czas uzyskania maksymalnej temperatury w elemencie tmax

:

tmax

= d + 0,5 przy d < 3,5 [dni]

tmax

= d + 1,0 przy d ≥ 3,5 [dni]

d – grubość elementu [m]

Badania:

domieszka „A” – superplastyfikator – mieszanina sulfonianów naftalenowych i melaminowych;

domieszka „B” – superplastyfikator – sulfonowana żywica melaminowa;

domieszka „C” – superplastyfikator – w karcie technicznej brak informacji o składnikach domieszki;

domieszka „D” – superplastyfikator o działaniu przyspieszającym – mieszanina sulfonianu melaminowego i tiocyjanianu;

domieszka „E” – superplastyfikator nowej generacji ze znacznie poprawioną możliwością utrzymania konsystencji – eter polikarboksylanowy;

domieszka „F” – plastyfikujący przyspieszacz – mieszanina tiocyjanianu i naftalenosulfonianu sodowego;

domieszka „G” – przyspieszacz wiązania betonu do prac w czasie mrozu – domieszka bezchlorkowa o składzie zastrzeżony, przez producenta;

domieszka „H” – domieszka przyspieszająca – domieszka o składzie zastrzeżonym przez producenta;

domieszka „I” – domieszka przeciwmrozowa – domieszka o składzie zastrzeżonym przez producenta;

domieszka „J” – domieszka do betonowania w niskich temperaturach, przyspieszająca wiązanie – domieszka o składzie zastrzeżonym przez producenta.

179

WYNIKI BADAŃ

Wytrzymałość 28-dniowa:

Badania wskazują na dużą skuteczność w ochronie przeciwmrozowej domieszek znacznie

obniżających zawartość wody zarobowej.

Jest dużo większa niż dla domieszek przyspieszających procesy wiązania (twardnienia), czy

definiowanych ogólniej jako przeciwmrozowe.

Odmienny mechanizm działania ochronnego:

1. W przypadku domieszek upłynniających:

zmniejszenie ilości wody wpływa na zwiększenie „zapasu” wytrzymałości, która może być „stra-

cona” wskutek dojrzewania w niskich temperaturach

zmiana właściwości fizycznych cieczy zarobowej – jest jej mniej, więc stężenie jest większe, a to

obniża temperaturę jej zamarzania

2. Dla domieszek przyspieszających (przeciwmrozowych):

w ogóle nie jest związane ze zmianą wskaźnika w/c

zjawiska fizykochemiczne – obniżenie temperatury zamarzania i przyspieszenie reakcji hydratacji

pielĘgnacja betonu - lafargeplus.pllafargeplus.pl/uploads/assets/ksiazka/pielegnacja_betonu.pdf ·...

Documents