View
108
Download
8
Category
Preview:
DESCRIPTION
skripta za usmeni
Citation preview
GRADJEVINSKI MATERIJALI 2
Petric Filip 83/06
1. AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA: UTICAJ SVOJSTVA AGREGATA NA OSNOVNA SVOJSTVA BETONA
Učestvuje sa 70-80% u ukupnoj masi betona, od njegovih karakteristika zavise svojstva betonskih smeša i očvrslog betona
Koriste se: prirodni (rečni) šljunak i pesak (jeftiniji, povoljniji oblik zrna koje je zaobljeno – ugradljivost i obradljivost)
drobljeni krupan i sitan agregat (homogeniji je od prirodnog šljunka i peska, bolje povezivanje zrna – oštroivičnost sa ukjlještenjem susednih zrna
što naročito povećava čvrstoću na zatezanje, veća adhezija sa cementnim kamenom)
Sitan agregat: zrna prolaze kroz sito od 4mm; Krupan agregat: zrna ne prolaze kroz isto sito
Štetni sastojci agregata: liskuni (posebno štetan; sadržaj u sitnom agregatu ograničava na 1% po masi a u krupnom na 2% - ako će beton stalno biti na suvom
škriljci, lapori, ugalj, serpentini, gips, glina i sl.
Amorfni silicijum (uzročnik alkalno-silikatne reakcije u betonu, Si stupa u reakciju sa alkalijama i nastaju produkti koji u prisustvu vlage povećavaju svoju zapreminu
sa nastankom napona, prslina i pukotina);
bezbedan agregat ako je u krupnom do 5% a u sitnom do 0.5% alkalno-silikatno-reaktivnih sastojaka
Alkalije: ako je sadržaj alkalija (Na2O + 0.658 K2O) u cementu < od 0.6% po masi do alkalno silikatne reakcije neće doći
Sastojci koji izazivaju koroziju armature: Σ Q S u obliku SO3 max. 1% a hlorida max. 0.1% (za prednapregnuti beton max 0.02%)
Osobine agregata: mora biti dovoljno čvrst i postojan; zapreminska masa zrna treba da se kreće izmedju 2000-3000 kg/m3
upijanje H2O najviše 1.5%
čvrstoća kamena za agregat najmanje 80 Mpa (kolovoz 160 Mpa)
Granulometrijski sastav: cementna pasta obavija zrna agregata i treba u potpunosti da ispuni prostore izmedju pojedinih zrna.
Očvršćavanjem cementne paste se dobija cementni kamen, preterano velika Q c.paste u odredjenoj meri smanjuje čvrstoću betona, vodonepropustljivost,
otpornost na dejstvo mraza, hemijsku otpornost i dr. a povećava skupljanje i tečenje, razvija se veća hidrataciona toplota
jednozrni agregat: teško ugradljiva i obradljiva smeša, velika poroznost (suvo trenje u masi)
kombinovanje nekoliko frakcija agregata, smanjenjem trenja u masi i najboljim pakovanjem zrna, poboljšava se ugradljivost, obradljivost i svojstva očvrslog
betona pri gradjenju: ne dotvoljava se upotreba prirodne mešavine agregata (direktno iz šljunkare); može za ispune ili izravnjavajuće slojeve
gran.sastav se odredjuje eksperimentalnim putem gde treba težiti što je većem učešću najkrupnije frakcije (smanjenje cementa), a da se ne bi dovela u pitanje
ugradljivost i obradljivost posebna pažnja se poklanja sastavu sitnog agregata
Najčešće se koriste sledeće frakcije: 0/4, 4/8, 8/16, 16/31.5; mogu se preporučiti i: 0/2, 2/8 i 8/31.5
uvek postoje i sitne čestice koje se definišu kao prašinaste i glinovite; u većoj Q ugrožavaju kvalitet betona (<čvrtoća i otpornost na mraz, >upijanje H2O, skupljanje
i tečenje)
Značaj sitnog agregata (peska):
poseban značaj fina zrna krupnoće 0.25mm (zadržavaju vodu tj.sprečavaju njeno odvajanje i segregaciju agregata)
kod drobljenog agregata gde je nepovoljni oblik zrna i kompromitovana ugradljivost i obradljivost težiti većem učešću peska;
Principi:
● za beton većih čvrstoća, ako se primenjuje agregat sa zaobljenim zrnima i ako postoje efikasna sredstva za ugradjivanje betona, u mešavini agregata se može
redukovati Q sitnih frakcija (peska) – granulometrijska kompozicija bluža krivoj EMPA (krupniji agregat)
● ako je nepovoljan oblik zrna i ne postoje mogućnosti primene efikasnih sredstava za ugradjivanje bet.smeše, da bi se dobio beton većih čvrstoća treba koristiti
mešavine agregata sa većom Q sitnih frakcija (peska) – usvojiti granulometrijsu krivu po Fuleru (sitniji agregat)
Diskontinualne granulometrijske kompozicije: krupnoća sitnije frakcije ne može biti proizvoljna, moraju da se razlikuju radi boljeg punjenja
ostvaruje se izvanredno velika kompaktnost betona (jedan od osnovnih uslova za dobijanje visoko kvalitetnih betona)
medjutim nije u naročito velikoj primeni jer je ekstrakcija agregata ekonomski neprihvatljiva, izuzetna pažnja pri spravljanju i ugradjivanju, vrlo su teško
ugradljivi (ako im se doda voda postaju podložniji segregaciji)
Oblik i veličina zrna agregata: ne sme da bude više od 20% pljosnatih i duguljastih zrna (odnos najveće prema najmanjoj dimenziji > od 3:1)
Prirodni sitni agregat ima povoljniji oblik zrna od drobljenog sitnog agregata (zamena jednog sa drugim u cilju smanjenje H2O kao i cementa)
Najmanju zapreminski koeficijent agregata: rečni (zaobljeni) agregat: min 0.18 drobljeni agregat: min 0.15 mešani agregat: min 0.18
2. EFEKAT REŠETKE I EFEKAT ZIDA KOD BETONA: DEFINICJA, OBJAŠNJENJE, USLOVI, VEZA SA NOMINALNO NAJKRUPNIJIM ZRNOM AGREGATA
D
Efekat rešetke:
Poznavanje Dmax je značajno za armirano-beonske konstrukcije (da svež beton može da prodje kroz rešetku i da potpuno obuhvati
armaturu ); D = nominalno najkrupnije zrno u frakciji
treba da zadovolji uslove: D ≤ ���� / 3, D ≤ 1.25 ����
odnosno D ≤ a/4 (ako se ne radi o veličini u elementu oblika ploče)
e = rastojanje izmedju armature
Potrebno je poznavati stvarnu veličinu najkrupnijeg zrna (prisutnost nadmerenih zrna);
najkrupnije zrno bi bilo Dmax = dm+1 (dm+1 predstavlja otvor sita kroz koji prolazi celokupan agregat )
U praksi: granulometrijska kriva u zoni dm-1 do dm se aproksimira pravom do preseka sa Y pravom (Y=100%) i dobija se tačka T
Iz gemetrijskog odnosa sledi: Dmax = D + ∆D = dm + (dm – dm-1) ∙ ��
Efekat rešetke se definiše : Er = ���
ρ = srednji radijus rešetke odredjen odnosom ρ = �� �š������� =
�������� ako b → ∞ ρ=0.5e
Betonska mešavina prolazi kroz mrežu armature ako su ispunjeni uslovi:
Er < 1.4 za rečni (prirodni) agregat i Er < 1.2 za drobljeni agregat
Odnosno: Dmax ≤ 1.4 ρ (Dmax ≤ 1.2 ρ)
Efekat zida:
Prilikom ugradnje betonske smeše u oplate u zonama kontakta smeše i oplate ne postoji mogućnost dobrog pakovanja zrna
U ovim zonama ona se kreću samo paralelno oplati i tu se uglavnom slažu najkrupnija zrna; kako bi se popunile sve praznine uz oplatu betonska
smeša treba da sadrži dovoljnu Q malterske komponente (sitnig frakcija i cementa); pored svega, delovi betona uz oplatu su uvek manje
kompaktni od ostale smese;
Ovakav efekat zida zavisi i od veličine maksimalnog zrna, geometrijskih karakteristika elementa, oplate i eventualno armature
Za svodjenje efekata oplate na najmanju moguću meru potrebno je da odnos:
Ez = ���������� ���� ��������
������� ������� ������ = ���� bude u odredjenim granicama R =
��������� ���� �� ������� � ������������� �� �š��� ���� � � �������� =
�
Optimalni efekti se postižu pri vrednostima 0.8 < Ez < 1.0, odnosno ako je Ez ≈ = 0.9; kod armiranih elemenata se uzima samo najviše armirani
deo
3. CEMENT KAO KOMPONENTA BETONA: UTICAJ KOLICINE I SVOJSTVA CEMENTA NA SVOJSTVA BETONA
U betonu učestvuje sa 10-20% po masi; Izbor cementa se vrši na bazi 3 kriterijuma: čvrstoća i brzina rasta čvrstoće (klasa) cementa, toplote hidratacije i hemijske
otpornosti
Najviše se proizvode portland cement i portland cement sa dodacima
Vrste cementa:
Ako se traže betoni viših kvaliteta (čvrstoća), koriste se cementi viših klasa (klasa 45 i 55); Niži kvažiteti betona koriste i
cemente nižih kvaliteta (25 i 35)
Cementi viših klasa 35B i 45B treba koristiti u uslovima kada se zahteva veća čvrstoća betona u srazmerno kraćem roku
Dijagram: uticaj klase cementa na rast čvrstoće 1: PC 32.5; 2: PC 42.5; 3: PC 52.5
Portland cement + pucolan ili cement + pucolan + zgura:
zahtevaju više vode za spravljanje betona, duže negovanje betona, veće upijanje vode i manja otpornost prema mrazu, veća skupljanja i tečenja
primenjuju se za betone koji će stalno biti u vodi ili u veoma vlažnoj sredini
Cementi niske toplote hidratacije:
Koriste se za objekte velikih masa, brane, masivni zidovi (razvijanje i akumuliranje toplote u unutrašnjosti betonske mase dovodi do pojave termičkih napona i
nastanka prslina i pukotina)
Voditi računa o ostalim fizičko-mehaničkim svojstvima betona za ove namene
Kod ovih objekata se obično ne zahtevaju velike čvrstoće betona, pa se može koristiti cement nižih klasa (klasa 25 i 35)
Betonske konstrukcije izložene delovanju agresivnih tečnosti ili gasova: primena cementa otpornog na ove agense (eksperimentalna ispitivanja!!)
Cementi sa >% zgure ili pucolana; metalurški ili pucolanski cementi; aluminatni cement; specijalni cementi (sulfatnootporni, supersulfatni)
Objekti u morskoj vodi:
Metalurški i pucolanski cementi kao i aluminatni
Otpornost na hemijske faktore zavisi i od kompaktnosti betona odnosno od vodocementnog faktora i stepena zbijenosti
Količina cementa: sadržaj cementa u 1 !"betona
Na izbor Q cementa utiču sledeći faktori: fizičko-mehaničke karakteristike betona, uslovi eksploatacije konstrukcije, veličina najkrupnijeg zrna agregata, granulometrijski
sastav agregata (krupniji sastav – manja Q cementa), sredstva za transport i ugradjivanje betona, temperatura
sredine pri ugradjivanju i u periodu nege (niže temperature – Q cementa se povećava i obrnuto)
Cementna pasta obavija zrna agregata i treba u potpunosti da ispuni prostore izmedju pojedinih zrna.
Očvršćavanjem cementne paste se dobija cementni kamen, preterano velika Q c.paste u odredjenoj meri smanjuje
čvrstoću betona, vodonepropustljivost, otpornost na dejstvo mraza, hemijsku otpornost i dr. a povećava skupljanje
i tečenje, razvija se veća hidrataciona toplota
Minimalna Q cementa u funkciji nominalno najkrupnijeg zrna agregata: min mc = ##$ √#⁄ kg/m3
min mc = '$$ √#⁄ kg/m3 (beton izložen hemijskoj agresiji)
Konstrukcije od armiranog betona: cementa min 250kg/m3 ugradjenog betona
Konstrukcije izložene atmosferalijama: cementa min 300 kg/m3 svežeg betona
Beton izložen agresivnoj sredini: cementa min 350kg/m3 svežeg betona
Velika čvrstoća uz brz prirast čvrstoće: cementa 450kg/m3
U praksi najčešće: 300-400 kg/m3 svežeg betona
4. ADITIVI U BETONU: VRSTE ADITIVA I NJIHIV UTICAJ NA SVOJSTVA BETONA
To su neobavezna, četvrta komponenta betona, dodavanjem u malim količinama tokom spravljanja betona, mogu poboljšati neka svojstva svežeg i/ili očvrslog betona
Plastifikatori: poboljšavaju ugradljivost i obradljivost betona
Upotrebljavaju se fino dispergovani (usitnjeni) materijali: bentonit, EF-pepeo, pucolani i dr; ove nakvašene čestice imaju ulogu kuglica koje svojim oblikom i
„podmazanom“ površinom smanjuju trenje unutar svežeg betona i poboljšavaju ugradljivost i obradljivost
Površinski aktivne supstance (plastifikatori na bazi masnih kiselina) koje u svežem betonu deluju kao „maziva“ – obavijaju zrnca cementa stvarajući oko njih
tanke opne usled čega se smanjuje trenje; dodaju se u Q od 0.2 – 3% u odnosu na masu cementa i smanjuju Q H2O u svežem betonu za 10 – 15%
Superplastifikatori: deluju kao površinski aktivne supstance
još značajnije smanjuju Q H2O u svežem betonu (ponekad i do 30% a bez promene viskoziteta, sa dobijanjem betona vrlo visoke čvrstoće ),
snižavaju viskozitet tj. Poboljšavaju ugradljivost i obradljivost ali bez promene Q H2o u betonu
Aeranti (uvlačivači vazduha): povećavaju otpornost betona na dejstvo mraza; uglavnom iz grupe smolastih organskih jedinjenja, deluju kao površinski aktivne supstance
Koriste se naročito pri izradi betona za kolovoze, kanale, aerodromske piste, saobraćajnice
u betonu formiraju mehurići vazduha veličine 0.1 – 0.3 mm, ravnomerno rasporedjeni u masi cementnog kamena, na medjusobnim rastojanjima od 0.25 mm
ovi mehurići prekidaju mrežu kapilara u cem.kamenu i tako se smanjuje upijanje H2O
stvaraju rezervnu zapreminu vazdušnih pora oko 20% veće od zapremine zamrznute H2O čime se dobija prostor za nesmetano širenje leda ukoliko dodje do
smrzavanje vode unutar mase betona; oni deluju i kao plastifikatori odnosno smanjuje se potreba za H2O i ne menja se čvrstoća betona
optimalni % uvučenog vazduha je obično 4-6% u odnosu na ukupnu zapreminu betona
Akceleratori (ubrzivači vezivanja i/ili očvršćavanja): za postizanje većih čvrstoća betona u kraćem vremenu (hitne intervencije, betoniranje po hladnom vremenu)
Najpoznatiji je CaCl2 koji ne utiče bitno na vezivanje cementa ali ubrzava proces očvršćavanja;
dozira u Q od samo 0.2% u odnosu na masu cementa – brz porast čvrstoće betona u prvih 7 dana; Q od 2% - ponekad se za 7 dana dobije čvrstoća kao za 28
ovo je i najveća dozvoljena Q jer pri većoj dolazi do pada čvrstoće betona i korozije armature (za sprečavanje korozije danas se koriste bezhlorni akceleratori)
Retarderi (usporivači vezivanja): oko zrna stvaraju opne koje smanjuju brzinu henijskih reakcija izmedju cementa i vode;
Korišćenje: betoniranje pri visokim temperaturama, transport betona na dužim relacijama, proces izvodjenja betona bez prekida
Ugradljivost i obradljivost su očuvani u periodu od 24-48h
Najpoznatiji: sadra (CaSO4 ∙ 2H2O), razne vrste šećera, oksidi Zn i dr
Dodaju se u vrlo malim Q, 0.1%, neki dodaci do nekog % deluju kao usporivači a pri većim % kao ubrzivači
Zaptivači (zaptivanje kapilarnih pora u cementnom kamenu): povećavaju stepen vodonepropustljivosti očvrslog betona; dobijaju se na bazi masnih kiselina
Antifrizi (protiv smrzavanja svežeg betona): deluju tako što snižavaju tačku smrzavanja vode; Izvodjenje betoniranja na temperaturama nižim od 0o C.
Najčešće se primenjuju CaCl2, NaNO3, NaCl; nearmirane konstrukcije – u Q od 10% u odnosu na masu cementa
Kod armirano-betonskih konstrukcija količina mora biti strogo kontrolisana
NaCl – tokom vremena izbija na površinu i nastaje pojava „iscvetavanja“ a isto tako povećavaju i higroskopnost betona
U sastavu betonskih mešavina mogu se koristiti kombinacije i više aditiva (često plastifikator-zaptivač, aerant-plastifikator)
značajno je ipak vršiti ispitivanje aditiva sa onim cementom koji će se koristiti da bi se odredila stvarna efikasnost
5. TEHNOLOŠKA SVOJSTVA SVEŽEG BETONA: KONZISTENCIJA, ZAPREMINSKA MASA, SADRŽAJ VAZDUHA
Konzistencija: podrazumeva se skup svojstava svežeg betona koja su od značaja za njegovu ugradljivost i obradljivost
Ugradljivost i obradljivost označavaju sposobnost svežeg betona da primenom odredjenog postupka zbijanja (kompaktiranja) homogenom masom u potpunosti ispuni
sve prostore ograničene kalupom (oplatom); ocena ugradljivosti u obradljivosti se procenjuje na osnovu 3 pokazatelja i to: pokretljivosti, krutosti i povezanosti betonske
smeše
Na osnovu ovih parametara se definiše i konzistencija kao: kruta, slabo plastična, plastična i tekuća konzistencija svežeg betona
Postoje 4 osnovna postupka za ispitivanje konzistencije svežeg betona: metoda sleganja, metoda rasprostiranja, VEBE metoda i metoda sleganja vibriranjem (zbijanje)
Metoda sleganja: širom sveta je najviše zastupljena; konzistencija se definiše na bazi merenja pokretljivosti svežeg betona; Abramsov
konus se puni betonom u 3 sloja približno
iste visine i svaki sloj se nabija sa 25 udaraca. Konus se pažljivo podiže i postavlja pored betonske mase. Pod silom zemljine teže dolazi
do deformacije tako da se registruje sleganje ∆h na osnovu koga se procenjuje ocena konzistencije; primenjuje se obično kod
plastičnijih smeša; kod „mršavih“ betona može doći do smicanja ili rušenja;
Metoda VEBE: primenjuje kod krućih mešavina; meri se dinamička karakteristika – viskozitet betonske smeše; takodje se puni
Abramsov konus koji se stavlja na vibracioni sto i u uredjaj kod koga se ploča od pleksiglasa dovodi u kontakt sa gornjom P konusa; po
započinjanju vibracije stola, nastaje sleganje smeše a samim tim i ploče i ono traje dok beton ne pokrije ploču po celoj donjoj P.
Izračunavanje:
N = �(�$ t (s)
V0 = zapremina betona pre vibriranja a V1 = zapremina nakon vibriranja
Metoda rasprostiranja: za definisanje konzistencije plastičnih i tečnih betona pomoću 2 drvene ploče dimenzija
70x70cm; gornja je pokretna do visine od 4 cm; nakon sipanja
betona u levak, nabijanja i odizanja levka, pristupa se potresanju (15 puta lagano odizanje do 4cm potom slobodan
pad); potom se mere dimenzije rasprostrte mase r1 i r2 u upravnom odnosu; uzima se srednja vrednost tri merenja
Metoda sleganja vibriranjem (zbijanjem): za definisanje konzistencije vibriranih betona; betonska smeša se sipa u
odredjene kalupe dimanzija 20x20x40 ili 30x30x30cm
mistrijom sa visine od 10cm; po punjenju pristupa se vibriranju isto kao što bi se radilo prilikom ugradjivanja betona u
konstrukciju; poredi se početna visina i visina nakon vibriranja: z = )$* odnosno z =
+$* ako po jednoj metodi betonska
smeša odgovara plastičnoj konzistenciji, to ne mora da znači da i prema ostalim metodama pripada istoj konzistenciji
Zapreminska masa:
Odredjuje se tokom izrade uzorka od svežeg betona a za ispitivanje svojstva očvrslog betona; uzorci se formiraju u čeličnim kalupima obično oblika kocke stranice 20cm,
pri čemu uzorci po sastavu moraju u potpunosti da odgovaraju betonu u konstrukciji i da se beton ugradjuje u kalup na isti način kao i u konstrukciji. Kod zbijanja betona
putem pervibratora, kalup ne sme da leži na tvrdoj podlozi već na sloju peska (da bi se izbegli reflektovani vibracioni talasi i interferencija)
γb, sv = ,�,� ��,� (kg/m
3) Mb,sv = masa svežeg betona u kalupu dobijena merenjem ili Mb,sv = Mk+b – Mk (kg); Vb,sv = zapremina kalupa (m3)
Što je zapreminska masa veća (postiže se pravilnim izborom betonske mešavine i zbijanjem), dobijaju se kompaktniji betoni sa visokim nivoom fizičko-mehaničkih
svojstava.
Betoni uobičajenih zapreminskih masa: u očvrslom stanju zapreminska masa je izmedju 1900 i 2500 kg/m3
Sadržaj vazduha:
Posebnom aparaturom koja se zasniva na Bojl Mariotovom zakonu odredjuje se Q zarobljenog ili uvučenog vazduha
Registruje se smanjenje zapremine zbijenog betona (snižava se nivo u kalupu) izloženog odredjenom pritisku; pritisak se ostvaruje putem jednostavne vazdušne pupme a
meri se manometrom; pod pritiskom vazduha većim od atmosferskog dolazi do smanjenja zapremine betona u kalupu; aparat je izbaždaren tako da sniženje nivoa vode
u cevi odgovara zapremini (u %) vazduha zaostalog u betonu nakon njegovog zbijanja u kalupu
6. TEHNOLOŠKA SVOJSTVA SVEŽEG BETONA: UGRADLJIVOST I OBRADLJIVOST, RASLOJAVANJE, KOHEZIVNOST
Ugradljivost i obradljivost označavaju sposobnost svežeg betona da primenom odredjenog postupka zbijanja (kompaktiranja) homogenom masom u potpunosti ispuni
sve prostore ograničene kalupom (oplatom); ocena ugradljivosti u obradljivosti se procenjuje na osnovu 3 pokazatelja i to: pokretljivosti, krutosti i povezanosti betonske
smeše
Na osnovu ovih parametara se definiše i konzistencija kao: kruta, slabo plastična, plastična i tekuća konzistencija svežeg betona
Faktori koji utiču na ugradljivost i obradljivost:
Odlučujuća uloga - sadržaj vode: pravilo konstantnog sadržaja vode – za odabrani granulometrijski sastav, pri odredjenoj temperaturi mešavine, u
uslovima kada je Q cementa od 200 - 450 kg/m3, konzistencija je samo u funkciji Q vode
Voda se troši na kvašenje zrna cementa i stvaranje cementne kaše i kvašenje zrna agregata i delimično upijanje. Q vode zavisi od vrste i krupnoće agregata
kao i
od vrlo finih – prašinastih i glinovitih čestica; apsorpciona sposobnost agregata se povećava sa njegovom ukupnom P (što je agregat sitniji,
potrebna je veća Q H2O.)
dodatkom aditiva, Q vode se menja kao i kod > Q cementa
pokretljivost zrna agregata koji obezbedjuju pakovanje (zavisi od oblika i površine zrna agregata, od stepena „podmazanosti“ zrna (od Q cementne kaše)
količine cementa (ako značajnije prelazi granicu od 400 kg/m3)
Raslojavanje: posledica nehomogenosti betonske smeše kada dolazi do izdvajanja H2O, do segregacije (taloženja) krupnijih zrna agregata i sl. Ako ne postoji dovoljna
povezanost agregata, cementa i vode, tokom transporta i ugradjivanja, lako se može narušiti homogenost betona. Prvenstveno se odnosi na smeše sa većom Q H2O
(prilikom potresa dolazi do zbližavanja krupnijih agregata i izdvajanja vode ka površini. Suvišna voda se može sakupljati i ispod zrna krupnog agregata stvarajući džepove.
Sve ove pojave pogoršavaju strukturu i svojstva betona. Raslojavanje odnosno segregacija se može izbeći upotrebom odrdjene Q sitnog agregata (peska) – popunjavaju
prostor izmedju zrna agregata i povećavaju viskoznost cementne kaše.
Kohezivnost:
7. STRUKTURA BETONA: FORMIRANJE STRUKTURE I ČVRSTOĆA BETONA, TIPOVI STRUKTURE, ZNAČAJ KONTAKTNOG SLOJA IZMEDJU CEMENTNOG
KAMENA I ZRNA AGREGATA
Struktura je rezultat procesa hidratacije cementa i formira se nakon završetka ugradjivanja betonske mase;
U betonskoj smeši: Portland cement + H2O → cementna pasta (suspenzija) cementna pasta (suspenzija)+ hidratacija → cementni kamen
I etapa: etapa formiranja početne strukture (aluminatne) - etapa vezivanja cementa;
(usled vezivanja cementa, masa svežeg betona prelazi u čvrsto agregatno stanje)
vezivanje cementa započinje ubrzo po mešanju cementa sa vodom pri čemu nastaje delimično
rastvaranje čestica cementa i to samo po površini; traje oko 8-10 h
II etapa: postepeno formiranje strukture očvrslog betona koja je praćena povećanjem čvrstoće samog betona
Postepeno potiskivanje aliminatne strukture silikatnom (etapa intenzivnog očvršćavanja)
Traje nakon 10h do oko 28-og dana
III etapa: etapa stabilizacije strukture (silikatne); dostignuta čvrstoća betona tokom vremena se bitno ne menja
Silikatni kristali su stvarni nosioci čvrstoće cementnog kamena
Po hemijskoj gradji:
aluminatna struktura - nakon 8-10 h ceo volumen mešavine cement-voda je ispunjen igličastim kristalima;
silikatna struktura - hidratacijom C2S i C3S nastaju sitni kristali koji nakon 24h potiskuju aluminatnu strukturu a nakon 28 dana ona dominira u cementu (etapa
stabilizacije
silikatne strukture)
Po makrostrukturi: Tip I, Tip II i Tip III (opisano u makrostrukturi)
Hidrataciona toplota:
Tokom formiranja strukture betona, odnosno tokom hidratacije dolazi do promene temperature u betonskom elementu u odnosu na temperaturu betona pri
ugradjivanju
Promena temperature bitno zavisi od dimenzija konstrukcijskih elemenata
Porast T u masi betona posle n dana: ∆Tb = �./�.
�����.� .��
Qnc (J/kg)= toplota hidratacije cementa pri starosti betona n dana; Sc = 0.84 J/gr; Sv = 4.2 j/gr (spec.toplptni kapacitet cementa i vode)
Cementni kamen (gel): uvek su prisutne pore veličine (1-3) ∙ 10-7
ispunjene vodom → gelska voda; ona je neizbežna
zapreminskom kontrakcijom cementnog gela stvaraju se nove pore – pore usled kontrakcije koje su iste veličine kao i pore u gelu
Vodocementni faktor: mv / mc
Teorijski odnos koji odgovara potpunoj hidrataciji: mv / mc = 0.38 – 0.42 (usvaja se srednja vrednost od 0.4) celokupna masa cementne paste će se transformisati u gel
Pri odnosu mv / mc = 0.4: teorijski, sav cement je hidratisan i αh = 1 (u praksi nikada nije sav cement hidratisan već najviše 80-90%)
Nehidratisani cement u Q od 10-20% ne utiče bitno na karakteristike betona
samo 60% prisutne vode se vezuje za cement a 40% nakon hidratacije ostaje slobodno u porama gela;
dobija se cementni gel koji sadrži 30% pora
kapilarna poroznost pk = 0
Pri odnosu mv / mc < 0.4: postoji manjak vode, deo cementa ostaje nehidratisan;
Kapilarna poroznost se anulira pk = 0
Pri odnosu mv / mc > 0.4: deo H2O neće učestvovati ni u hidrataciji ni u stvaranju pora u gelu;
nakon isparenja viška vode u cementnom kamenu ostaju kapilarne pore veličine oko 10mm (znatno krupnije od gelskih pora),
to je cementni kamen povećane poroznosti koja utiče na neke osobine betona
Stepen hidratacije cementa αh: odnos mase cem. koja je transformisana u gel (cemet. kamen) i mase cem. koja je ušla u sastav cementne paste (ima vrednosti od 0-1)
Pri potpunoj hidrataciji cementa αh = 1; kod cementne paste αh = 0
U praksi nikada nema potpune hidratacije cementa već je najviše obuhvaćeno 80-90% mase cementa; 100% su hidratisana uglavnom sitnija zrna
Nehidratisani cement u praksi ne utiče bitno na svojstva cementnog kamena (obavijen je kristalnim zidom a samo jezgro unutra je od cementa)
Kontaktni sloj:
Širina kontaktnog sloja iznosi oko 0.03-0.06mm (2-3 prečnika zrna cementa)
Povezivanje zrna agregata sa cem.kamenom je tesno povezana sa migracijom Ca(OH)2 koji nastaje kao jedan od produkata hidratacije cementa
On se u velikoj Q deponuje oko zrna agregata, delom kristališe a delom prelazi u CaCO3
Ovi produkti uslovljavaju pojavu Vandervalsovih sila kao – osnovni faktor adhezije izmedju zrna agregata i cem.kamena
Ovaj kontaktni sloj ima veću poroznost i od ostale mase cem.kamena, uslovljava veću vodopropustvljivost u odnosu na cem.kamen i agregat i naziva se „tranzitnom
zonom“
Čvrsoća veze agregat-cem.kamen zavisi još od: prirode agregata, njegove poroznosti, rapavosti površine, ćistoće površine
zrna
Adhezija utiće na: čvrstoću, vodonepropustljivost, otpornost na mraz, termičku stabilnost
Zaprljanost glinenim filmom (rečni a.) ili prašinom (drobljeni a.), veza biva ugrožena, čvrstoća betona se povećava do
odredjene granice a potom stagnira
8. MAKRO – STRUKTURA I MIKRO – STRUKTURA BETONA
Na nivou makrostrukture, u betonu se izdvajaju 2 elementa: agregat i cementni kamen; ozirom na to, struktura betona je nehomogena a po tipu konglomeratična
U masi očvrslog betona moguće je jasno izdvojiti i kvantifikovati pojedine makrostrukturne elemente polazeći od jednačine zapremine:
va,a + va,cp + vp = 1
gde su: va,a = apsolutna zapremina zrna agregata; va,cp = apsolutna zapremina zrnaca cementa; vp = zapremina zaostalih ili namerno uvučenih pora vazduha
Makrostruktura betona se može izraziti u vidu odnosa agregata i cementnog kamena u masi betona
Struktura I: zrna agregata su na znatnom medjusobnom rastojanju, medjudejstvo izmedju zrna praktično ne postoji;
oni utiču samo na cementi kamen koji je neposredno okolo; odlučujući uticaj na beton ima svojstvo cementa
struktura II: cementnog kamena je manje, ispunjava prostor izmedju zrna ali ga ima u tankom sloju na mestu
kontakta dva zrna; ovaj sloj iznosi obično 1-3 prečnika zrna cementa (0.03-0.06mm); zone dejstva zrna agregata se
preklapaju
i javljaju se dopunski efekti trenja; većina osobina betona zavisi i od agregata i od cementa
struktura III: postoji manjak cementnog kamena; on samo u tankomk sloju obavija zrna agregata dok medjuprostor
ispunjava samo mestimično; odlučujući uticaj na svojstva betona imaju svojstva cement
Konstrukcijski betoni najčešće imaju strukture bliske tipu II. Beton visokih fizičko-mehaničkih karakteristika: uz optimalni stepen upakovanosti zrna agregata, cementni
kamen ne samo da obavija zrna već i ispunjava sve praznine izmedju njih. Za pakovanje je bitan granulometrijski sastav (referentne granulometrijske krive,
diskontinuirane granulometrijske kompozicije). Ostvariti optimalno nisku poroznost cementnog kamena (najmanja moguća Q vode koja obezbedjuje efikasno
ugradjivanje), agregat mora imati dovoljnu čvrstoću i da je sam po sebi praktično apsolutno kompaktan.
Mikrostruktura – definisanje unutrašnje strukture elemenata (njihove poroznosti)
Vrste pora u cementnom kamenu:
Cementni kamen (gel): uvek su prisutne pore veličine (1-3) ∙ 10-7 ispunjene vodom → gelska voda; ona je neizbežna
zapreminskom kontrakcijom cementnog gela stvaraju se nove pore – pore usled kontrakcije koje su iste veličine kao i pore u gelu
Kapilarne pore (za mv / mc > 0.4): nakon isparenja viška vode u cementnom kamenu ostaju kapilarne pore veličine oko 10mm
većina svojstava cementnog kamena zavisi od kapilarne poroznosti
Zaostala poroznost: posledica raznih posebnih faktora ( neefikasno ugradjivanje, primena aeranata i dr) a ne bi trebala da bude veća od 5-6%
Poroznost betona – bitna je poroznost pojedinih elemenata makrostrukture
Ako je zadovoljen uslov apsolutne kompaktnosti zrna agregata – agregat nema uticaja na ukupnu poroznost niti je bitan za eventualno upijanje vode,
najveći udeo u ukupnoj poroznosti betona imaće pore u cementnom kamenu, takodje, u ukupnoj poroznosti betona su od značaja pore koje se stvaraju pri
upotrebi aeranata
(medjutim, jedan deo vode se gubi na kvašenje agregata (na kraju je niži vodocementni faktor nego što je polazna vrednost)
pri višim vodocementnim faktorima, deo vode ostaje = zarobljen ispod krupnih zrna agregata, slabija je veza izmedju ovih zrna i cementa – mikroprsline)
Ukupna poroznost cementnog gela u jedinici Vbet.: PG = 0.016 αhmc + 0.006 αhmc = 0.022 αhmc (%) (za mc u kg)
(I član je „čista“ gelska poroznost; II član je poroznost usled zapreminske kontrakcije gela)
Zapremina cementnog gela (paste): vc.p. = vc + vv vc = zapremina cementa; vv = zapremina vode; vc.p. ≈ vc.k.
vc.p. = �.0. +
1·�.0 → (0.32 + ω) mc ∙ 10
-3
Izvodjenje: poroznost betona pb = pcp ∙ vcp pcp = poroznost cementne paste vcp = zapremina cementne paste
vc.p. = vc + vv = 3454 +
6·3457 → (0.32 + ω) mc ∙ 10
-3
gelska poroznost cementne paste: pg,cp = $,��8*$.+�� 1 ∙ 100% kapilarna poroznost cementne paste: pk,cp =
1:$.)$8*$.+�� 1 ∙ 100%
gelska poroznost betona: Pg,b = pg,cp ∙ vcp = ;,<<=>;."<� 6 ∙ 100% ∙ (0.32 + ω) mc ∙ 10
-3 = 0.022 αhmc (%)
kapilarna poroznost betona: Pk,b = pk,cp ∙ vcp = 6:;.?;=>;."<� 6 ∙ 100% ∙ (0.32 + ω) mc ∙ 10
-3 = 0.1mc (ω – 0.40αh)
zaostala poroznost betona: ∆pb = (1 - mc/γγγγcccc ---- mmmmaaaa/ γ/ γ/ γ/ γa a a a ---- mmmmvvvv//// γγγγvvvv���� · 100· 100· 100· 100
Ukupna poroznost betona: puk,b = pgel.b. + pk.b. + ∆pb
Kontaktni sloj:
Širina kontaktnog sloja iznosi oko 0.03-0.06mm (2-3 prečnika zrna cementa)
Povezivanje zrna agregata sa cem.kamenom je tesno povezana sa migracijom Ca(OH)2 koji nastaje kao jedan od produkata hidratacije cementa
On se u velikoj Q deponuje oko zrna agregata, delom kristališe a delom prelazi u CaCO3
Ovi produkti uslovljavaju pojavu Vandervalsovih sila kao – osnovni faktor adhezije izmedju zrna agregata i cem.kamena
Ovaj kontaktni sloj ima veću poroznost i od ostale mase cem.kamena, uslovljava veću vodopropustvljivost u odnosu na cem.kamen i agregat i naziva se „tranzitnom
zonom“
Čvrsoća veze agregat-cem.kamen zavisi još od: prirode agregata, njegove poroznosti, rapavosti površine, ćistoće površine
zrna
Adhezija utiće na: čvrstoću, vodonepropustljivost, otpornost na mraz, termičku stabilnost
Zaprljanost glinenim filmom (rečni a.) ili prašinom (drobljeni a.), veza biva ugrožena, čvrstoća betona se povećava do
odredjene granice a potom stagnira
9. POROZNOST BETONA: DATI IZRAZE ZA SVE VRSTE POROZNOSTI BETONA I POSTUPAK DOBIJANJA IZRAZA ZA ONAJ DEO UKUPNE POROZNOSTI
KOJI JE POSLEDICA POROZNOSTI CEMENTNOG KAMENA
Najveći udeo u ukupnoj poroznosti betona imaju pore u cementnom kamenu. Osnovnu masu cementnog kamena čini cementni gel.
Ukupna poroznost cementnog kamena koja se u opštem slučaju sastoji od gelske i kapilarne poroznosti, može biti velika. Medjutim, većina svojstava cementnog kamena
zavisi od kapilarne poroznosti
Ukupna poroznost betona: puk,b = pgel.b. + pk.b. + ∆pb
Cementni kamen (gel): uvek su prisutne pore veličine (1-3) ∙ 10-7 ispunjene vodom → gelska voda; ona je neizbežna
zapreminskom kontrakcijom cementnog gela stvaraju se nove pore – pore usled kontrakcije koje su iste veličine kao i pore u gelu
Ukupna poroznost cementnog gela: PG = 0.016 αhmc + 0.006 αhmc = 0.022 αhmc (%)
(I član je „čista“ gelska poroznost; II član je poroznost usled zapreminske kontrakcije gela)
Kapilarna poroznost (za mv / mc > 0.4): nakon isparenja viška vode u cementnom kamenu ostaju kapilarne pore veličine oko 10mm
većina svojstava cementnog kamena zavisi od kapilarne poroznosti
Za vrednost mv / mc ≤ 0.4 → Pk = 0
Zaostala poroznost: posledica raznih posebnih faktora ( neefikasno ugradjivanje, primena aeranata i dr) a ne bi trebala da bude veća od 5-6%
Zapremina cementnog gela (paste): vc.p. = vc + vv vc = zapremina cementa; vv = zapremina vode; vc.p. ≈ vc.k.
vc.p. = �.0. +
1·�.0 → (0.32 + ω) mc ∙ 10
-3
Izvodjenje: poroznost betona pb = pcp ∙ vcp pcp = poroznost cementne paste vcp = zapremina cementne paste
vc.p. = vc + vv = 3454 +
6·3457 → (0.32 + ω) mc ∙ 10
-3
gelska poroznost cementne paste: pg,cp = $,��8*$.+�� 1 ∙ 100% kapilarna poroznost cementne paste: pk,cp =
1:$.)$8*$.+�� 1 ∙ 100%
gelska poroznost betona: Pg,b = pg,cp ∙ vcp = ;,<<=>;."<� 6 ∙ 100% ∙ (0.32 + ω) mc ∙ 10
-3 = 0.022 αhmc (%)
kapilarna poroznost betona: Pk,b = pk,cp ∙ vcp = 6:;.?;=>;."<� 6 ∙ 100% ∙ (0.32 + ω) mc ∙ 10
-3 = 0.1mc (ω – 0.40αh)
zaostala poroznost betona: ∆pb = (1 - mc/γγγγcccc ---- mmmmaaaa/ γ/ γ/ γ/ γa a a a ---- mmmmvvvv/ γ/ γ/ γ/ γvvvv���� · 100· 100· 100· 100
Ukupna poroznost betona: puk,b = pgel.b. + pk.b. + ∆pb
10. UKUPNA POROZNOST BETONA: IZRAZI ZA SRAČUNAVANJE GELSKE, KAPILARNE I UKUPNE POROZNOSTI, VEZA SA POROZNOŠĆU CEMENTNOG
KAMENA
Gelska poroznost: Cementni kamen (gel) - uvek su prisutne pore veličine (1-3) ∙ 10-7 ispunjene vodom → gelska voda; ona je neizbežna
zapreminskom kontrakcijom cementnog gela stvaraju se nove pore – pore usled kontrakcije koje su iste veličine kao i pore u gelu
Ukupna poroznost cementnog gela: PG = 0.016 αhmc + 0.006 αhmc = 0.022 αhmc (%)
(I član je „čista“ gelska poroznost; II član je poroznost usled zapreminske kontrakcije gela)
Kapilarna poroznost: nakon isparenja viška vode u cementnom kamenu ostaju kapilarne pore veličine oko 10mm (za mv / mc > 0.4)
većina svojstava cementnog kamena zavisi od kapilarne poroznosti
Za vrednost mv / mc ≤ 0.4 → Pk = 0
Zaostala poroznost: posledica raznih posebnih faktora ( neefikasno ugradjivanje, primena aeranata i dr) a ne bi trebala da bude veća od 5-6%
Ukupna poroznost betona: puk,b = pgel.b. + pk.b. + ∆pb
Najveći udeo u ukupnoj poroznosti betona imaju pore u cementnom kamenu. Osnovnu masu cementnog kamena čini cementni gel. Ukupna poroznost cementnog
kamena koja se u opštem slučaju sastoji od gelske i kapilarne poroznosti, može biti velika. Medjutim, većina svojstava cementnog kamena zavisi od kapilarne poroznosti
Cementni kamen (gel): uvek su prisutne pore veličine (1-3) ∙ 10-7 ispunjene vodom → gelska voda; ona je neizbežna
zapreminskom kontrakcijom cementnog gela stvaraju se nove pore – pore usled kontrakcije koje su iste veličine kao i pore u gelu
Ukupna poroznost cementnog gela: PG = 0.016 αhmc + 0.006 αhmc = 0.022 αhmc (%)
(I član je „čista“ gelska poroznost; II član je poroznost usled zapreminske kontrakcije gela)
Kapilarna poroznost (za mv / mc > 0.4): nakon isparenja viška vode u cementnom kamenu ostaju kapilarne pore veličine oko 10mm
većina svojstava cementnog kamena zavisi od kapilarne poroznosti
Za vrednost mv / mc ≤ 0.4 → Pk = 0
Zaostala poroznost: posledica raznih posebnih faktora ( neefikasno ugradjivanje, primena aeranata i dr) a ne bi trebala da bude veća od 5-6%
Zapremina cementnog gela (paste): vc.p. = vc + vv vc = zapremina cementa; vv = zapremina vode; vc.p. ≈ vc.k.
vc.p. = �.0. +
1·�.0 → (0.32 + ω) mc ∙ 10
-3
Izvodjenje: poroznost betona pb = pcp ∙ vcp pcp = poroznost cementne paste vcp = zapremina cementne paste
vc.p. = vc + vv = 3454 +
6·3457 → (0.32 + ω) mc ∙ 10
-3
gelska poroznost cementne paste: pg,cp = $,��8*$.+�� 1 ∙ 100% kapilarna poroznost cementne paste: pk,cp =
1:$.)$8*$.+�� 1 ∙ 100%
gelska poroznost betona: Pg,b = pg,cp ∙ vcp = ;,<<=>;."<� 6 ∙ 100% ∙ (0.32 + ω) mc ∙ 10
-3 = 0.022 αhmc (%)
kapilarna poroznost betona: Pk,b = pk,cp ∙ vcp = 6:;.?;=>;."<� 6 ∙ 100% ∙ (0.32 + ω) mc ∙ 10
-3 = 0.1mc (ω – 0.40αh)
zaostala poroznost betona: ∆pb = (1 - mc/γγγγcccc ---- mmmmaaaa/ γ/ γ/ γ/ γa a a a ---- mmmmvvvv/ γ/ γ/ γ/ γvvvv���� · 100· 100· 100· 100
Ukupna poroznost betona: puk,b = pgel.b. + pk.b. + ∆pb
11. OSNOVNI ZAKONI ČVRSTOĆE BETONA
Zavisnost čvrstoće betona i Q H2O (pri const. sadržajima cementa, agregata; isti postupak ugradjivanja):
Zona a: nedovoljno kompaktan beton krute (suve) konzistencije
Zona b: > Q H2O (porast vodocementnog faktora) → plastičniji beton, bolja ugradljivost i obradljivost, čvrstoća se povećava
Pri optimalnim Q H2O dostiže svoj maksimun
Zona c: dalje > Q H2O → smeša sve plastičnija, efikasno se ugradjuje ali čvrstoća opada jer ukupna poroznost raste
Zona d: vrlo tečne mešavine, pojava segregacija i još veće smanjenje čvrstoće
Funkcionalna povezanost čvrstoće betona pri pritisku fp vodocementnog faktora (ω): postoji više formula, uglavnom za starost betona od 28 dana
Formula Beljajeva: fk,28 = I�.
�·�1�(,# fpc = klasa cementa; k = parametar koji zavisi od vrste agregata (rečni = 4; drob. = 3.5)
Formula Ferea: fk,28 = �
�(�1·0�.0� �� ϒsc = spec.masa cementa; ϒsv = spec.masa vode;
k = parametar koji zavisi od klase cementa (k=250 za cement PC 32,5; 320 za PC42,5)
Formula Bolomeja: fk,28 =A ∙ fpc ((1 - 0.5) A = koeficijent od 0.55-0.65 (u zavisnosti od MB i granulometr.sastava agregata))
Formula Skramtajeva: fk,28 =A ∙ fpc ((1 - 0.5) za
K6 ≤ 2,5 tj. ω ≥ 0.40 fk,28 =A ∙ fpc (
(1 - 0.5) za
K6 ≥ 2,5 tj. ω ≤ 0.40
Puna linija – portland cement
Isprekidana linija – portland sa dodacima (sporiji prirast čvrstoće)
Pri starosti od 28 dana čvrstoća oba betona se neće bitno razlikovati
čvrstoća u 28.danu je oko 70-80% čvrstoće za t→∞
Kriva 1: beton koji očvršćava pod normalnim uslovima
Kriva 2: beton izložen T 85oC
Kriva 3: beton pri t 175oC i pod P 0.8 MPa
Na brzinu porasta čvrstoće se može uticati raznim aditivima ili raznim vidovima termičke obrade
(nisu svi pogodni za terničku obradu)
12. ČVRSTOĆA BETONA PRI PRITISKU I MARKA BETONA: ZNAČAJ ČVRSTOĆE PRI PRITISKU ZA PRIMENU BETONA I RAZLIKA IZMEDJU POJMOVA
„ČVRSTOĆA PRI PRITISKU“ I „MARKA BETONA“
Čvrstoća betona pri P se definiše kao prosečan napon u uzorku izloženom aksijalnom P pri sili loma a za slučaj betona odredjene starosti.
Marka betona je normirana (uslovna) čvrstoća betona pri P izražena u MPa koja se dobija ispitivanjem betonskih kocki dimenzija 20x20x20cm, a koja se zasniva na
karakterističnoj čvrstoći koja odgovara fraktilu p=10%. Kocka se ispituje pri starosti od 28 dana a njeno spravljanje i nega moraju da budu u skladu sa Pravilnikom o
tehničkim normativima za beton i armirani beton.
Za konstrukcije i elemente u oblasti betonskih i armirano-betonskih konstrukcija upotrebljavaju se marke betona 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 i 60.
Betoni marke > 60 tretiraju se kao specijalni betoni
Konstrukcije od armiranog betona – ne koriste se marke betona < 15
Konstrukcije od prednapregnutog betona – ne koriste se marke betona < 30
13. MARKA BETONA I NJENO DOKAZIVANJE, VEZA SA KLASOM BETONA (C) PREMA, NOVIM, VAŽEĆIM EN STANDARDIMA
Marka betona je normirana (uslovna) čvrstoća betona pri P izražena u MPa koja se dobija ispitivanjem betonskih kocki dimenzija 20x20x20cm, a koja se zasniva na
karakterističnoj čvrstoći koja odgovara fraktilu p=10%.
Karakteristična čvrstoća pri pritisku je vrednost ispod koje se može očekivati najviše 10% svih čvrstoća pri pritisku ispitanog betona (10%-ni fraktil)
U odnosu na broj uzoraka koji se ispituje, pri definisanju MB primenjuju se 3 različita kriterijuma:
Kriterijum 1: partije betona od 3,6,9,12 ili 15 uzoraka n < 15
Svaki skup (partija) od po 3 rezultata (uzorka) mora da ispuni sledeća 2 uslova:
m3 ≥ MB + k1 m3 = aritmetička sredina 3 uzastopna rezultata ispitivanja čvrstoće
x1 ≥ MB – k2 (MPa) x1 = najmanji od 3 posmatrana rezultata
za uhodanu proizvodnju: k1 = k2 = 3 MPa za neuhodanu proizvodnju: k1 = 4 MPa; k2 = 2 MPa
Kriterijum 2: partije betona od 10 ≤ n ≤ 30
poznata standardna devijacija Sn = Sn0 (odredjena ranijim ispitivanjima na većem broju uzoraka n0 ≥ 30)
n rezultata ispitivanja mora da ispuni sledeće uslove:
mn ≥ MB + 1.2 ∙ Sn0 (MPa) mn = srednja vrednost ispitivanja
x1 ≥ MB – 4 (MPa) x1 = najmanja vrednost rezultata
Kriterijum 3: partije betona od 10 ≤ n ≤ 30 (velike partije betona)
standardna devijacija Sn = Sn0 nije poznata
n rezultata ispitivanja mora da ispuni sledeće uslove:
mn ≥ MB + 1.3 ∙ Sn (MPa) Sn = L∑ �3N: OP�QNPRSTU mn = srednja vrednost ispitivanja
x1 ≥ MB – 4 (MPa)
Prema EN standardu čvrstoća betona se označava kao npr: C 20/25 gde je: prva vrednost fc,15/30 = čvrstoća cilindra odredjenih dimenzija (15/30)
druga vrednost fk,15 = čvrstoća kocke stranice 15cm
Uzorci po EN se ispituju pri starosti od 28 dana a karakteristična vrednost odgovara fraktilu od 5% (najviše 5% uzoraka može da podbaci traženu vrednost)
Po JUSU čvrstoća betona ispituje na kocku stranice 20 cm (fk,20 ) sa dozvoljenim fraktilom od 10%, za starost 28 dana.
Za konverziju MB po JUSU na EN standard kocke od 15 cm (fk,15), koristi se odnos: f k,20 /f k,15 = 0.95. Za konverziju MB po JUSU na EN standard cilindra od 15/30 cm (fc ,15/30), koristi se odnos: f k,20 /f c, 15/30 = 1.20
14. MARKA BETONA, KLASA BETONA (PREMA BAB 87) I VRSTA BETONA, PARTIJE BETONA
Marka betona je normirana čvrstoća pri pritisku u MPa koja se zasniva na karakterističnoj čvrstoći pri starosti betona od 28 dana
Karakteristična čvrstoća pri pritisku je vrednost ispod koje se može očekivati najviše 10% svih čvrstoća pri pritisku ispitanog betona (10%-ni fraktil)
Čvrstoća pri pritisku se ispituje prema standardima JUS-a
Klasa betona se označava u projektnoj dokumentaciji i obuhvata ili samo MB ili MB i druga svojstva propisana u čl.19 PBAB-87
Vrsta betona je klasa betona utvrdjenog sastava. Tako betoni iste klase a različitog sastava čine više različitih vrsta betona (klasa b. MB 30, otpornost na mraz M-50;
vrste u okviru ove klase: vrsta 1: za temelje – max.zrno agregata 63mm; vrsta 2: za ostalo – max.zrno agregata 32mm)
Partija betona (po čl.37 PBAB-87) je količina betona iste klase i vrste koja se priprema i ugradjuje pod istim uslovima a odnosi se :
na beton ugradjen u iste konstruktivne elemente ili u više konstruktivnih elemenata jednog objekta
na beton ugradjen u elemente objekta u odredjenom periodu
partija betona je definisana količinom betona, brojem uzoraka za dokazivanje marke betona
Q betona u 1 partiji ne treba da bude veća od Q koja se može ugraditi za mesec dana
broj uzoraka koji se odnosi na jednu partiju betona ne može biti < od 3 niti > od 30.
15. ČVRSTOĆA BETONA: ISPITIVANJE ČVRSTOĆE PRI PRITISKU (UZORCI, OPREMA ZA ISPITIVANJE, NAČIN ISPITIVANJA, PRAVAC DELOVANJA I
BRZINA NANOŠENJA OPTEREĆENJA)
Čvrstoća betona pri pritisku je po našim propisima onovni pokazatelj kvaliteta betona (ispitivanje najjednostavnije, pokazatelj i drugih svojstava)
Obavezno se ispituje za sve vrste betona a na osnovu rezultata vrši se i dokazivanje marke betona MB
Ispituje se na uzorcima uzetim iz sveže betonske mase a nekada i na isečenim iz očvrslog betona; najmerodavniji rezultati se postižu na prizmatičnim odnosno
cilindričnim uzorcima (vrednost h/a = 3 se najčešće usvaja kao minimalna za definiciju prizme odnosno cilindra); vrednost čvrstoće zavisi i od apsolutnih mera uzorka (sa
povećanjem dimenzija uzorka smanjuje se čvrstoća)
U praksi se najčešće primenjuje uzorak oblika kocke dimenzije 20x20x20 cm (normni uzorak za definisanje MB); kod primene različitih, nestandardnih oblika uzoraka,
primenjuju se odgovaraju koeficijenti konverzije
Ispitivanje se vrši u hidrauličnim presama postupnim opterećenjem do loma betonskog tela; brzina nanošenja opterećenja treba da iznosi 0.6 ± 0.4 Mpa/s (ostvarivanje
prirasta napona od 0.2 – 0.8 Mpa/s); za poredjenje se najčešće usvajaju čvrstoće koje odgovaraju vremenu t = 2min
Uzorak se stavlja izmedju dve čelične ploče (jedna je sa sferičnim (zglobnim) oslanjanjem; uzorci oblika kocke ili prizme se opterećuju upravno na pravac zbijanja a
cilindrični uzorci u pravcu zbijanja; gornja osnova cilindra u sloju debljine 0.5 – 2 cm ima nižu čvrstoću od one u masi cilindra tako da treba izbegavati cilindre uzete iz
sveže betonske mase ili otsecanjem eliminisati gornji sloj.
Na rezultsate ispitivanja utiču i:
brzina nanošenja opterećenja (veća brzina – veća čvrstoća i obrnuto);
glatkost naležućih površina (efekat trenja na stanje naprezanja veće trenje-veća čvrstoća i obrnuto); visina uzorka pri istom
poprečnom preseku (uzorak veće visine-u srednjem delu se gube smičući naponi i njihov efekat na povećanje čvrstoće pri
pritisku)
Pre samog ipitivanja se vrši merenje mase uzorka (odredjivanje zapreminske mase betona)
Čvrtoća pri pritisku: I� = VW (MPa ili N/mm2) odnosno jednaka je količniku sile pri lomu i površine F preko koje se prenosi
opterećenje
16. ČVRSTOĆA BETONA: OSNOVNI FAKTORI UTICAJA VEZANI ZA SASTAV MEŠAVINA, ODNOS ČVRSTOĆE BETONA PRI ZATEZANJU I PRITISKU
Na čvrstoću betona utiču:
Agregat: ne utiče na čvrstoću ako je čvrstoća agregata za oko 2,0% veća od tražene čvrstoće betona
ne utiče na čvrstoću betona ako je sadržaj agregata u !"betona < od 0,8!"
smanjenje sadržaja krupnog agregata vodi ka smanjneju čvrstoće betona (veća je Q cementne paste sa mogućnošću stvaranja većeg % pora i većeg
zadržavanja mehurića vazduha
zaprljanost površine zrna agregata glinenim filmom (rečni agregat) ili prašinom (drobljeni) dovodi do smanjenja adhezije i samim tim čvrstoće betona
Q vode: manja Q vode → nedovoljno kompaktan beton suviše krute (suve) konzistencije sa manjom čvrstoćom
Optimalna Q vode (porast vodocementnog faktora) → plastičniji beton sa povećanjem čvrstoće
Dalje povećanje vode → još plastičnija (tečnija) mešavina koja se efikasno ugradjuje ali je manje čvrstoće pošto ukupna poroznost raste
Velika Q vode → još veće opadanje čvrstoće betona zbog pojave segregacije
Cement: ako se traže betoni viših kvaliteta (čvrstoća), koriste se cementi viših klasa (klasa 45 i 55)
Niži kvažiteti betona koriste i cemente nižih kvaliteta (25 i 35)
Cementi viših klasa 35B i 45B treba koristiti u uslovima kada se zahteva veća čvrstoća betona u srazmerno kraćem roku
Čvrstoća betona pri zatezanju zavisi od: stanja površine agregata, sadržaja cementa, vodocementnog faktora, tehnoloških postupaka spravljanja, ugradjivanja i nege
betona
Stanje površine agregata: drobljeni agregat → adhezija izmedju zrna agregata i cementnog kamena je veća od adhezije koja postoji kod rečnog pa betoni sa
drobljenim agregatom ijau veću čvrstoću na zatezanje
Cement: povećanjem sadržaja cementa, povećanje čvrstoće betona na zatezanje se povećava u manjoj meri od čvrstoće na pritisak
Voda: povećanjem vodocementnog faktora, čvrstoća betona na zatezanje procentualno manje opada nego čvrstoća na pritisak
Vremenski faktor: u prvih 28 dana postiže se oko 80% konačne čvrstoće pri zatezanju (srazmerno intenzivan porast čvrstoće pri zatezanju tokom prvih 28
dana)
Čvrstoća betona pri zatezanju višestruko je niža od čvrstoće pri pritisku: k=XY XZ⁄
17. ČVRSTOĆA PRI PRITISKU BETONA: FAKTORI UTICAJA KOJI SU VEZANI ZA SAM POSTUPAK ISPITiVANJA
Faktori koji tokom samog ispitivanja utiču na čvrstoću betona su:
Glatkost naležućih površina: sile trenja u uzorcima izazivaju složena naponska stanja (smičući naponi); smanjenje trenja podmazivanjem ili umetanjem tankih ploča nije
dalo zadovoljavajuće rezultate (drastično se smanjivala vrednost čvrstoće)
Uticaj visine uzorka: kod uzoraka veće visine (pri istom poprečnom preseku) u srednjem delu visine se gube smičući naponi i njiihov uticaj na povećanje čvrstoće
Uslov je da: h/a = 3 (najčešće usvaja kao minimalna kod cilindričnog ili prizmatičnog uzorka pri kojima nema značajne promene čvrstoće)
Apsolutne mere uzorka: povećanjem dimenzije uzorka smanjuje se čvsrtoća
Cilindri kao uzorci: gornja osnova cilindra u sloju debljine 0.5 – 2 cm ima nižu čvrstoću od one u masi cilindra tako da treba izbegavati cilindre uzete iz sveže betonske
mase
ili otsecanjem eliminisati gornji sloj
Brzina nanošenja opterećenja: (veća brzina – veća čvrstoća i obrnuto); brzina nanošenja opterećenja treba da iznosi 0.6 ± 0.4 Mpa/s
(ostvarivanje prirasta napona od 0.2 – 0.8 Mpa/s); za poredjenje se najčešće usvajaju čvrstoće koje odgovaraju vremenu t = 2min
Postupak ugradjivanja betona i režim nege uzorka
Odnos najmanje dimenzije uzorka i nominalno najkrupnijeg zrna u mešavini (cilindri koji se vade iz konstrukcija, odnos je najmanje 3
a kod uzoraka koji se posebno betoniraju odnos je najmanje 4)
Agregat: ako je čvrstoća agregata za oko 2% veća od tražene čvrstoće betona, njegov uticaj na čvrstoću praktično ne postoji
Utiče na čvrstoću ako je njegov sadržaj u m3 betona manji od 0.8 m3.
Zastupljenost najkrupnije frakcije agregata: smanjenje sadržaja krupnog agregata – odredjeno smanjenje čvrstoće betona (zbog veće
Q cementne paste sa većom mogućnošću stvaranja pora i zadržavanja mehurića vazduha, naročito pri neadekvatnom ugradjivanju betona)
18. ČVRSTOĆA PRI ZATEZANJU BETONA: NAČIN ISPITIVANJA I VELIČINA ČVRSTOĆE BETONA PRI ZATEZANJU
Ispitivanje čvrstoće pri zatezanju je složeniji nego ipitivanje čvrstoće pri pritisku jer je teško obezbediti homogeno stanje zatezanja uzorka.
Čvrstoća pri zatezanju zavisi od stanja površine agregata (drobljeni agregat→> adhezija zrna agregata i cementnog kamena→ > čvrstoća pri zatezanju; rečni < fz)
Postoje 3 postupka ispitivanja:
Ispitivanje direktnim aksijalnim zatezanjem: vrši se na cilindričnim „oslabljenim“ uzorcima; Homogenost zatezanja se obezbedjuje zglobnim oslanjanjem u kidalici.
Ovako dobijene vrednosti čvrstoće fz su najmerodavnije za ovu osobinu betona I� [ )V�$ � \ ;
Čvrstoća betona pri zatezanju višestruko je niža od čvrstoće pri pritisku: k=XY XZ⁄ ; ovaj odnos nije linearan, veći je za niže
vrednosti fp i obrnuto
Ispitivanje cepanjem putem linijskog pritiska: uzorak je opterećen
složenim naponskim stanjem (naponi pritiska i naponi zatezanja)
Uzorak je cilindričan, dužine l i prečnika d; na njega se, preko
čeličnih podmetača, deluje linijskim pritiskom po dve suprotne
izvodnice; naponi pritiska su najmanje 3 puta veći od napona
zatezanja a kako je čvrstoća na zatezanje oko 8-15x niža, uzorak se
cepa po približno vertikalnom pravcu;
čvrstoća je definisana izrazom: I�. [ �V\��
dobijene vrednosti čvrstoće betona (XY]� na ovaj način su veće za oko 15-20% u odnosu na čvrstoću dobijenu direktnim
zatezanjem pa se može uzeti da je: fz⁄(fzc=0,85)
Ispitivanje savijanjem: redje se primenjuje zbog složenog izračunavanja tačnih vrednosti; koriste se najmanje 3 prizmatična uzorka dužine L koja iznosi 4d (d je stranica kvadratnog poprečnog preseka i
iznosi 100, 150, 200, 250 i 300mm), uzorci se postavljaju na dva oslonca čija je medjusobna razdaljina 2,5 x
veća od visine prizme h. Širina poprečnog preseka je d (najčešće je b=h=d)
I�� ^,�*� (M moment sile pri lomu); uz pretpostavku o linearnom dijagramu, dobijena vrednost fs
je znatno veća od fz tj: fs = (1.7-2.2) fz
I�� [ �V�+�*� (savijanje silom u sredini raspona); I�� [ V�
�*� (savijanje sa dve sile u trećinama raspona)
19. VODONEPROPUSTLJIVOST BETONA; NAJVAŽNIJI FAKTORI UTICAJA, ISPITIVANJE
Vodonepropustljivost (VDP) je osobina materijala da pod unapred odredjenim pritiskom kroz sebe ne propušta vodu
Često se ceni na osnovu koeficijenta filtracije: kf = � ·� ·∆� ·� (m/h)
kf = zapremini vode (Vv) u m3 koja prodje kroz element debljine a = 1m, površine S = 1m2 pri razlici hidrostatičkog pritiska na dvema graničnim površinama
∆p=1m vodenog stuba a za vreme 1h
Propustljivost betona za vodu zavisi od:
Stepena hidratacije cementa
Poroznosti cementnog kamena
Strukture pora
Pojedinačnih svojstava cementa i agregata
Mikrokapilari: veličine < 10-7 mm, to su gelske pore, praktično nepropustljive za vodu
Makrokapilari: veličine > 10-7 mm (kapilarne pore); nastaju u cementnom kamenu kada je ω>0.40;
imaju moć upijanja i propuštanja vode usled pritiska, kapilarnog penjanja, osmotskog efekta i sl.
Vodonepropustljivost zavisi od: ukupne zapremine kapilarnih pora, njihovog rasporeda, karaktera
poroznosti (otvorena – komunikacija izmedju pora i sa spoljašnjom sredinom ili zatvorena), postojanja
eventualnih mikroprslina /izazvane skupljanjem ili termičkim uticakima), vremen odnosno starosti betona
(VDP 100% usvojena vrednost pri starosti od 30 dana)
Na vodonepropustljivost može se uticati: smanjenjm vodocementnog faktora, stepenom hidratacije
cementa, efikasnim ugradjivanjem (min.Q zaostalih vazdušnih mehurića), primena aditiva zaptivača ili
plastifikatora
Ispitivanje: prema važećim domaćim standardima koriste se kocke ivica 15 ili 20 cm,
cilindri 15x15cm (izvadjeni iz konstrukcije) ali se mogu praviti i od svežeg betona
Starost najmanje 28 dana; 7 dana pre ispitivanja uzorak treba da bude u prostoriji na t
oko 20oC i vlažnosti prostorije oko 65%
U kalupima su sa zaptivenim prostorima sa strane
Sa donje strane, uzorci se izlažu pritiscima vode (tokom 4 dana) i to:
48h - 1 bar; zatim 24h – 3 bara i još 24 h – 8 bari
Prema domaćim standardima, uzorci se nakon 4 dana izlaganju vodi, cepaju po sredini i na obe polovine se meri visina penjanja vode (zaokruženje na 5mm)
Betoni velike kompaktnosti: procenjuje se pri kojim pritiscima vode uzorci još uvek ne pokazuju propuštanje
Vodonepropustljivost se deklariše preko marki vodonepropustljivosti: V-2, V-4, V-6, V-8, V-12 (2,4,6,8,12 pokazuju pritiske u barima koje beton mora da zadovolji)
20. OTPORNOST BETONA PREMA DEJSTVU MRAZA: MEHANIZAM RAZARANJA, FAKTORI UTICAJA, NAČIN ISPITIVANJA
Otpornost prema mrazu: podrazumeva sposobnost betona da u stanju zasićenosti vodom podnese višekratno smrzavanje i odmrzavanje
U mikrokapilarima voda se ne mrzne ni do -70oC
Osnov neotpornosti na mraz kao i vodopropustljivosti čine:
kapilarne pore koje nastaju kao posledica vodocementnog faktora > 0.40
nekompatibilnost koeficijenta termičke dilatacije agregata i cementnog kamena je drugi osnovno faktor neotpornosti betona na mraz
razlog destrukcije betona su unutrašnji naponi u kapilarima usled širenja leda, čija je zapremina za 9% (knjiga 3%) veća od zapremine vode od koje nastaje
led deluje kao unutrašnje opterećenje na zidove pora izazivajući visoke napone zatezanja
dolazi prvo do nastanka sitnih a potom sve krupnijih prslina u materijalu usled čega se drobi i osipa gubeći čvrstoću
generalno, kompaktniji materijali su otporniji na desjtvo mraza
Faktori uticaja:
Više vrednosti vodocementnog faktora
Veća količina kapilarnih pora
Manja kompaktnost betona
Lošija tehnologija ugradjivanja
21. ISPITIVANJE OTPORNOSTI NA MRAZ I VODOPROPUSTLJIVOSTI BETONA: KLASE BETONA U POGLEDU OVIH SVOJSTAVA, UZORCI ZA ISPITIVANJE
(OBLIK, DIMENZIJE) I GENERALNE NAPOMENE O POSTUPCIMA ISPITIVANJA
Otpornost prema mrazu: podrazumeva sposobnost betona da u stanju zasićenosti vodom podnese višekratno smrzavanje i odmrzavanje
U mikrokapilarima voda se ne mrzne ni do -70oC
Vodopropustljivost je svojstvo materijala da usled poroznosti propušta kroz sebe vodu pod pritiskom.
Definiše se koeficijentom filtracije: kf = � ·� ·∆� ·� (m/h)
kf = zapremini vode (Vv) u m3 koja prodje kroz element debljine a = 1m, površine S = 1m
2 pri razlici hidrostatičkog pritiska na dvema graničnim površinama
∆p=1m vodenog stuba a za vreme 1h
Osnov neotpornosti na mraz kao i vodopropustljivosti čine:
kapilarne pore koje nastaju kao posledica vodocementnog faktora > 0.40
nekompatibilnost koeficijenta termičke dilatacije agregata i cementnog kamena je drugi osnovno faktor neotpornosti betona na mraz
razlog destrukcije betona su unutrašnji naponi u kapilarima usled širenja leda, čija je zapremina za 9% (knjiga 3%) veća od zapremine vode od koje nastaje
led deluje kao unutrašnje opterećenje na zidove pora izazivajući visoke napone zatezanja
dolazi prvo do nastanka sitnih a potom sve krupnijih prslina u materijalu usled čega se drobi i osipa gubeći čvrstoću
generalno, kompaktniji materijali su otporniji na desjtvo mraza
Dovoljna visoka otpornost prema mrazu postiže se primenom dovoljno niskih vodocementnih faktora (primenom superplastifikatora) kao i dodavanjem aeranata
Prema JUSU klase otpornosti betona na mraz: M-50; M-100; M-150; M-200; M-250; M-300
(brojevi označavaju broj ciklusa koje je beton izdržao do momenta kada su mu čvrstoća odnosno dinamički modul eleastičnosti smanjeni za najviše 25%)
Ispitivanje: destruktivnim postupcima (ispitivanje čvrstoće pri pritisku)
nedestruktivnim (ispitivanje dinamičkog modula elastičnosti putem rezonantne frekvencije)
Destruktivni postupak:
Uzorak: kocke ivice 15 ili 20cm: cilindri (kernovi) Φ 15 i visine 15cm izvadjeni iz konstrukcije
Klasa M-50: 9 uzoraka (6 etalonskih i 3 koja se izlažu mržnjenju i hladjenju)
Sve ostale klase: 15 uzoraka (9 etalonskih, 6 se izlažu)
Ispitivanje uzoraka koji se izlažu mržnjenju i topljenju:
prva 3 – po isteku 50 ciklusa manje od predvidjenog broja ciklusa (ako je prosečna čvrstoća uzorka za > 35% manja od
čvrstoće
etalona, ispitivanje se prekida, beton ne zadovoljava uslov)
druga 3 – nakon isteka celog broja ciklusa
Ispitivanje etalonskih uzoraka: prva 3 – na početku ispitivanja
druga 3 – nakon 50 ciklusa manje od predvidjenog broja ciklusa
treća 3 - nakon isteka celog broja ciklusa
Nedestruktivni postupak:
uzorak: 3 prizme 10/10/40 ili 12/12/36
Sve uzorke u oba postupka ispitivanja treba 4 dana pre početka ispitivanja staviti u vodu da budu potpuno potopljena (zasićenje vodom)
Na uzorcima od svežeg betona, ispitivanje počinje pri starosti najmanje 28 dana
Kernovi se ispituju pri starosti koja odgovara vremenu vadjenja ali ne pre 28 dana starosti
U toku dana mogu biti 2 ili 3 ciklusa (po 6+6h smrz-otap. Ili 4+4h)
Voditi računa o usporenom porastu čvrstoće betona tokom smrzavanja (čvrstoća etalonskih uzoraka koji celo vreme očvršćavaju u vodi na 20oC raste brže tako da se
odredjuje „ekvivalentna starost“ etalonskih uzoraka po formuli: te = ta + c∙n gde je c koeficijent zavistan od broja ciklusa u 24h, ta = starost uzorka na početku
ispitivanja, n = br.ciklusa
Kriterijumi: destruktivni metod: čvrstoća uzoraka izlaganih opitu nakon broja ciklusa za datu klasu, treba da iznosi najmanje 75% čvrstoće etalonskih uzoraka
Nedesruktivni metod: dinamički modul elastičnosti uzoraka podrvrgnutih ispitivanju za datu klasu, treba da iznosi najmanje 75% dinamičkih modula
elastičnosti istih uzoraka na početku ispitivanja
Ispitivanje otpornosti betona na dejstvo mraza i soli: NaCl – so za odmrzavanje
Postupak se sastoji u procesu smrzavanja i odmrzavanja uzoraka čija je gornja P prethodno podvrgnuta delovanju 3% NaCl
Ovakvi uzorci se podvrgavaju 25 puta naizmeničnom smrzavaju u trajanju od 16-18h na temperaturi od -20 a potom otapanju u trajanju od 6-8h na sobnoj
temperaturi
22. ISPITIVANJE BETONA METODOM ULTRAZVUKA: DEFEKTOSKOPIJA BETONA I OCENA ČVRSTOĆE BETONA
Metoda za ispitivanje betona bez razaranja
Od značaja je definisanje pouzdanih zavisnosti izmedju merenih fizičkih veličina i svojstva materijala, ove zavisnosti se dobijaju paralelnim ispitivanjem bez razaranja (na
gotovim konstrukcijama) i lab.ispitivanjem odredjenog svojstva betona na posebnim uzorcima (metodom sa razaranjem; najčešće se vade kernovi iz ispitivane
konstrukcije)
Kombinovanjem ovih metoda smanjuje se broj uzoraka koji se uzima iz konstrukcije a dobijene vrednosti služe za izračunavanje funkcionalne zavisnosti dobijenih
rezultata.
Matematičko definisanje te funkcionalne zavisnosti se sprovodi primenom metode najmanjih kvadrata uz odredjivanje standardne devijacije . Za dobijanje pouzdanih
zavisnosti potreban je veći broj uzoraka (koliki zavisi od ispitivane konstrukcije i značaja samog ispitivanja)
Jedna od najčešće primenjivanih metoda za ispitivanje čvrstoće betona; takodje se koristi u defektoskopiji, odredjivanju dinamičkog modula elastičnosti (potom
zapreminske mase, kompaktnosti, otpornosti na mraz i dr);
Zasniva se na merenju brzine prostiranja i promene brzine UZ talasa kroz beton; uredjaj se sastoji od mernog intrumenta, dve sonde (jedna predajnik a druga prijemnik
UZ talasa), kablova i kalibratora; koriste se predajnici UZ impulsa frekvence 50-150Hz; kako ova brzina zavisi od zapreminske mase i kompaktnosti betona, njene
vrednosti se kreću u rasponu od 2000-5000 m/s; smatra se da je brzina od 3500 m/s donja granica brzine za kvalitetne betone;
Čvrstoća betona će biti veća kod veće kompaktnosti (uslov: zadovoljavajuća adhezija izmedju zrna agregata i cementnog kamena); kako slaba adhezija nema uticaj na
kompaktnost, mogu se dobiti srazmerno velike brzine UZ koje ne odgovaraju stepenu čvrstoće betona
Brzina UZ takodje ne može da registruje veće čvrstoće u slučaju primene cementa viših klasa; kada se ne zna vrsta cementa, bolje je vaditi uzorke iz konstrukcije-kernove.
Funkcionalna zavisnost vrzine prostiranja UZ i čvrstoće betona pri pritisku se utvrdjuje eksperimentalno (oba načina na istom uzorku);
Oblici funkcije fp = fp(v) mogu da budu različiti;
Čini se da najbolje rezultate daje eksponencijalna funkcija oblika: fp(v)= a∙��
Ostali činioci koji utiču na brzinu UZ kroz beton:
Vlažnost betona daje nešto veće brzine UZ
Armatura prisutna u armirano-betonskim konstrukcijama (prethodno odrediti mesto armature pahometrom, pa sonde postaviti izmedju)
Defektoskopija: prisustvo defekata se može ustanoviti postupkom poredjenja brzina UZ registrovanih pri prolasku kroz pojedina područja betona
Brzina se razlikuje u zoni kompaktnog betona ili mesta gde se nalazi šupljina ili prskotina ispunjena vazduhom ili vodom
Za defektoskopiju je potrebno više puta menjati položaj predajnika i prijemnika
Putem UZ se mogu odrediti i dubine prslina koje se nalaze na P betona
23. ISPITIVANJE BETONA METODAMA POVRŠINSKE TVRDOĆE: OCENA ČVRSTOĆE PRI PRITISKU BETONA U KONSTRUKCIJI (IN SITU) PRIMENOM
OVIH METODA
odredjivanje orijentacione vrednosti čvrstoće betona; iz grupe ispitivanja bez razaranja
Ova metoda je zajedno sa metodom UZ, domaćim standardom usvojena kao zvanična metoda za naknadno definisanje čvrstoće betona tj, za ocenu MB u gotovim
konstrukcijama (in situ)
Za primenu ove metode (kao i drugih metoda ispitivanja bez razaranja) od najvećeg je značaja definisanje pouzdanih zavisnosti izmedju merenih fizičkih veličina i svojstva
materijala koje se želi ispitati. Ova zavisnost se dobija paralelnim ispitivanjem bez razaranja (najčešće na gotovim konstrukcijama) i laboratorijskim
ispitivanjem željenog sastava betona sa razaranjem na posebnim uzorcima
Uzorci (etalonski uzorci) se ili posebno za tu svrhu izradjuju od svežeg betona ili se što je češći slučaj vade iz ispitivane konstrukcije po okončanju
nedestruktivnog ispitivanja a dobijeni rezultati se matematički (funkcionalna zavisnost primenom metode najmanjih kvadrata) i statistički
obradjuju (relativna srednja devijacija)
24. METODE ISPITIVANJA POVRŠINSKE TVRDOĆE BETONA I OCENA ČVRSTOĆE PRI PRITISKU NA OSNOVU ISPITIVANJA POVRŠINSKE TVROĆE
odredjivanje orijentacione vrednosti čvrstoće betona; iz grupe ispitivanja bez razaranja
Ova metoda je zajedno sa metodom UZ, domaćim standardom usvojena kao zvanična metoda za naknadno definisanje čvrstoće betona tj, za ocenu MB u gotovim
konstrukcijama (u kombinaciji sa destruktivnim ispitivanjem kocki – primena kalibracione krive)
pored niza nedostataka, dosta se primenjuju
Nedostaci: merenje se vrši na površini elemenata gde beton nema iste karakteristike kao u unutrašnjosti zbog:
neizbežan efekat zida
nemogućnost dobrog vibriranja svežeg betona u relativno tankim zaštitnim slojevima betona izmedju armature i oplate
slabije nege (kvašenjem površina betonskih elemenata)
Velika disperzija rezultata zbog varijacije tvrdoće betona na različitim mestima na površini istog elementa
eliminiše se očitavanjem na većem broju mesta (20-25) u okviru unapred pripremljene ortogonalne mreže za svako merno mesto na elementu
ovako dobijen rezultat definiše se kao „indeks sklerometra“
u okviru skupa dobijenih rezultata može se potom izvršiti selekcija tj.odbacivanje ekstremnih veličine uz izračunavanje prosečne vrednosti
Kod nas se najčešće koriste 2 metode:
Metoda HPS: modifikovna Brinelova metoda za potrebe ispitivanja površinske tvrdoće odnosno čvrstoće betona pri pritisku
Podatak se dobija na bazi merenja prečnika otiska kuglice (Φ 10mm) na površini b. nakon udarca proizvedenog odredjenim udarnim radom
aparature
čvrstoća se dobija na bazi unapred utvrdjene funkcionalne zavisnosti prečnik otiska - čvrstoća
u praksi se redje primenjuje zbog teškoće tačnog merenja prečnika otiska (krunjenje po obodu)
Metoda Šmitovog čekića (sklerometra): zasniva se na merenju veličine elastičnog odskoka udarne mase koja se nalazi u sklopu aparature i
uspostavljanjem zavisnosti vrednosti odskoka i čvrstoće betona; U praksi se mnogo češće primenjuje
aparat se stavlja na površinu elementa; pritiskom ruke valjak se potpuno uvlači u aparaturu, potom se oslobadja udarna masa koja pod dejstvom
opruge
udara u valjak i odskače; taj odskok se se fiksira pomoću strelice na skali sa spoljašnje strane aparature
ima nekoliko tipova aparature koji se razlikuju po veličini udarnih energija
do funkcionalne zavisnosti odskoka i čvrstoće se dolazi paralalnim ispitivanjem u kojim se na istim uzorcima vrši i standardno ispitivanje čvrstoće
25. PRIMENA POSTUPAKA LOKALNE DESTRUKCIJE ZA ISPITIVANJE I OCENU ČVRSTOĆE BETONA
Obzirom da se radi o strogo lokalnoj destrukciji i ova metoda spada u grupu ispitivanja bez razaranja
Ispitivanje se zasniva na merenju sile koja je potrebna da bi se sa P betona otkinuo komad betona odredjene veličine
„Pulaut“ (pullout) metoda:
U beton se prvo ugrade specijalni čelični ankeri sa navojem na vrhu preko koga se povezuju sa uredjajem za plasiranje
opterećenja
Ankeri se mogu ugraditi i tokom betoniranja a i kasnije kada beton očvrsne (ekspanzioni ankeri)
Specijalnim uredjajem koji nanosi i očitava opterećenje, ovaj anker se čupa zajedno sa komadom betona
Paralelnim ispitivanjima se uspostavlja funkcionalna zavisnost izmedju sile čupanja (Z) i čvrstoće betona (fk) pri pritisku
fk = fk(Zgr) Zgr = granična sila pri kojoj je došlo do čupanja ankera sa komadom betona
Osim ove postoje i druge metode:
Pomoću eksplozivnih punjenja – otvori u betonu se napune sa malom odgovarajućom Q eksploziva i potom se meri zapremina dobijenog kratera
Pomoću vatrenog oružja – specijalni pištolji sa specijalnim zrnima koji se nasloni na beton i aktivira i ponovo se odredjujezapremina kratera
Metoda upucavanja – specijalnim vatrenim pružjem u beton se upucavaju zrna raznih formi i meri se dubina njihovog prodiranja
Zapremine kratera i dubine prodiranja zrna će predstavljati pokazatelje čvrstoće betona
26. POSTUPAK PROJEKTOVANJA BETONSKIH MEŠAVINA: IZVESTI NEOPHODNE POLAZNE PARAMETRE, KAO I SVE POTREBNE OPERACIJE, ODNOSNO
NJIHOV REDOSLED
Odredjivanje potrebnih Q komponentnih materijala:
Odredjivanje potrebne Q vode (težiti što većoj zapreminskoj masi pri upotrebi najmanje moguće Q vode koja će odgovarati postupku ugradjivanja betona)
Q vode u najvećoj meri zavisi od zahtevane konzistencije
Fereov obrazac: mv = �$√# (kg/m
3) mv = Q vode u jedinici zapremine svežeg betona; D (mm) = nominalno najkrupnije zrno agregata
k0 = vrednost iz tablice (zavisi od vrste agregata i zahtevane konzistencije)
Odredjivanje potrebne Q cementa u jedinici zapremine sveže ugradjenog betona:
Na osnovu poznate vrednosti vodocementnog faktora koji je u vezi sa čvrstoćom betona
Pri odredjivanju ω mogu se koristiti posebni dijagrami sa krivama koje povezuju klasu upotrebljenog cementa, čvrstoću betona i ω
ω se takodje može odrediti i primenom Fereovog obrasca
Zaključak: na osnovu poznate specifične mase vode i cementa, poznate klace cementa i unapred poznate čvrstoće betona (MB + 8MPa po pravilniku), bilo putem
dijagrama ili neke empirijskih formula (Fere ili dr), dolazi se do vrednosti ω
Fere: fk,28 = �
�(�1·0�.0� �� ϒsc = spec.masa cementa; ϒsv = spec.masa vode;
k = parametar koji zavisi od klase cementa (k=250 za cement PC 32,5; 320 za PC42,5)
Q cementa se izračunava: mc = mv ∙ (�.�
)
Upotreba aditiva: njihova Q se definiše u odnosu na mc
Upotreba plastifikatora i superplastifikatora: smanjenje vode ali da se očuva konzistencija
Odredjivanje Q agregata u jedinici zapremine svežeg betona:
mc/γsc + ma/γsa + mv/γsv + vp = 1 Jedinica zapremine svežeg ugradjenog betona se sastoji od apsolutnih zapremina cementa, agregata i vode kao i
od eventualne zapremine vp (zaostale pore io obično ne iznosi više od 1-3%)
aditivi nisu uračunati jer nemaju značajniji uticaj na masu ili zapreminu
Projektna zapreminska masa svežeg ugradjenog betona: γb,sb = mc + ma + mv
Eksperimentalna provera karakteristika betona uz eventualnu korekciju:
Na bazi napred sračunatih Q, spravlja se izvesna manja Q betonske mešavine radi odredjivanja konzistencije
Korekcije: Ako je mešavina kruća , povećati Q H2O za 5-10% ali i Q cementa za 5-10% da bi vodocementni faktor ostao nepromenjen
Ako je mešavina tečnija, dodati 5-10% agregata ali sačuvati granulometrijski sastav
Konačno utvrdjivanje sastava: Nakon korekcija odrediti stvarnu zapreminsku masu svežeg ugradjenog betona kao i stvarne Q cementa, agregata i vode
Odredjivanje zapreminske mase: izrada uzoraka i izračunavanje preko obrasca:
γb,sv = ��,� ��,� (kg/m3) mb,sv = merenjem dobijena masa svežeg betona u kalupu; Vb,sv = zapremina kalupa (m3) (8∙10-3 m3 kocka 20cm)
m’c ; m
’a i m
’v = mase cementa, agregata i vode od kojih je radjen uzorak
mc ; ma i mv = mase cementa, agregata i vode u jediničnoj zapremini svežeg betona:
mc = γb, sv �.‚��,� , (kg/m
3); ma = mc
��,�.,
(kg/m3); mv = mc
� ,�.,,
(kg/m3)
po konačnom odredjivanju ovih veličina pristupa se spravljanju betonske mešavine za izradu uzoraka na kojima će se ispitivati kaakteristike očvrslog betona koje se
zahtevaju projektom objekta. Mešavini se po potrebi dodaju i aditivi. Ukoliko dobijeni rezultati ispitivanja uzoraka odgovaraju zahtevima, postupak sastavljanja betonske
mešavine se smatra završenim.
Ostali uslovi koje mora da zadovolji mešavina:
Uslovi vezani za granulometrijski sastav agregata, srednja čvrstoća pri pritisku, vodonepropustljivost, habanje, otpornost na mraz, otpornost na mraz i dejstvo
soli, otpornost na hemijske agense
27. PROJEKTOVANJE SASTAVA BETONSKIH MEŠAVINA ZA BETONE KATEGORIJE B.I. PREMA BAB 87
Beton I kategorije (B.I): mogu se spravljati bez prethodnog ispitivanja (sastavljanje mešavine na bazi iskustvenih parametara)
ovakav postupak je dozvoljen samo za betone marki: MB 10. MB 15, Mb 20 i MB 25
takav beton se može ugradjivati samo na gradilištima gde je spravljan
ne sme se isporučivati drugim izvodjačima
obzirom na liberalniju prozvodnju, predvidjena je strožija kontrola kvaliteta
Propisivanje odredjene minimalne Q cementa u mešavini svežeg betona:
Cement klase 35, za beton plastične konzistencije, za agregat sa najvećom frakcijom 16/31.5, koriste se sledeće Q:
MB 10 (220kg/m3), MB 15 (260 kg/m3); MB 20 (300 kg/m3), MB 25 (350 kg/m3)
Cement klase 45: gornje Q cementa se mogu smanjiti za 10%
Cement klase 25: gornje Q treba povećati za 10%
Gornje Q se povećavaju za 10%: pri najvećoj frakciji agregata 8/16
Gornje Q se povećavaju za 20%: pri najvećoj frakciji agregata 4/8
Gornje Q se povećavaju za 10%: ako se umesto plastičnih traži tekuća konzistencija svežeg betona
28. SPRAVLJANJE BETONA : DOZIRANJE KOMPONENTI, MEŠALICE ZA BETON, KOEFICIJENT IZLAZA BETONSKE MEŠAVINE (SA PRIMEROM)
Spravljanje betonske mešavine se vrši isključivo mašinskim putem
Svodi se na doziranje i mešanje komponenti u cilju dobijanja homogene mase
Agregat ( po frakcijama) je smešten u bunkere a cement u silosima iz kojih idu ka dozatorima (automatsko doziranje prethodno
odredjenih Q sastojaka);
nakon doziranja, smeštaju se u sabirni bunker gde stoje do mešanja.
Samo mešanje komponenti i vode se vrši u mešalicama pri čemu mešavina voda-aditiv ide direktno u mešalicu a komponente iz
sabirnog silosa.
Masa agregata se odredjuje sa tačnošću od ± 2% a ostale komponente ± 1% ; ako je agregat vlažan, ukupan zbir vode u mešavini
treba da predstavlja zbir vode u agegatu i vode koja se posebno dozira.
Ima nekoliko vrsta mešalica:
U odnosu na način rada: sa periodičnim radim (radni ciklus se sastoji od punjenja, mešanja, pražnjenja)
sa neprekidnim radom (sve navedene operacije teku istovremeno
U odnosu na osu rotacije: sa vertikalnom osom
sa horizontalnom osom
sa kosom osom (najčešće ugao od 30o)U odnosu na način mešanja:
Prema načinu mešanja
gravitacione (okretanje bubnja oko horizontalne ose sa podizanjem smeše do odredjene visine sa koje pod silom
gravitacije
pada i uranjaju na dno bubnja); vreme mešanja je od 1-3 minuta; kapacitet mešalice je od 100-4500 litara
(Q
betona koja izlazi iz mešalice)
nisu pogodne za mešanje krućih betonskih mešavina
mešalice sa prinudnim mešanjem
za mešanje krućih betonskih mešavina
bubanj se okreće brzinom od 6-7 obrta u inuti a u njemu postoji sistem lopatica koji se okreće u suprotnom smeru
dobija se izvanredno homogena masa
krupnozrni betoni se mešaju 2-3 minuta a sitnozrni 3-5 minuta
vibromešanje – za mešanje vrlo krutih betonskih mešavina;
pobudjivač vibracija prouzrokuje oscilatorno kretanje frekvencijom oko 25 Hz i amplitudom 3-5 mm
dobijaju se vrlo homogeni betoni visoke čvrstoće
koeficijent izlaska betonske mešavine: k= (
�.��� ���� odnos zapremine svežeg betona i zapremine čvrstih
komponenata
(cementa i agregata)
mc=200 -500 kg/m3; γc=1200 kg/m3; ma=1750 -2000 kg/m3 γa =1650 kg/m3
Vc = 200/1200 – 500/1200 = 0.17 – 0.42 m3 Va = 1700/1600 – 2000/1600 = 1.09 – 1.25
Vc+Va = (0,17+1,25) do (0,42+1,09)=1,42 do1,51 m3
k = 1/1.51 do 1/1.42 = 0.676 do 0.704 a 0.66 – 0.70
29. TRANSPORT SVEŽEG BETONA: SPOLJNI I UNUTRAŠNJI TRANSPORT, OSNOVNI PRINCIPI, SREDSTVA ZA SPOLJAŠNJI I UNUTRAŠNJI TRANSPORT,
„PUPMPANI BETON“
Transport je delikatna operacija zbog:
mogućnosti segregacije usled neizbežnih potresa; nepažnje pri punjenju i pražnjenju transportnih sredstava
iscurivanja cementne paste iz vozila
isparavanja vode pri dužem transportu (naročito u letnjem periodu)
vreme transporta u funkciji početka vezivanja cementa u betonu i održavanja komnzistencije (letnji period naročito) – promena aditiva retardera
promena konzistencije vremenom pri upotrebi plastifikatopra ili superplastifikatora
Vrhovni princip: beton do mesta ugradjivanja treba da stigne onakav kakav je izašao iz mešalice
Spoljašnji transport: transport od fabrike betona do gradilišta
Sredstva spoljašnjeg transporta: kamioni mešalice (auto mikseri);
Silobusi (transporta sredstva sa agitovanjme betonske mešavine)
Damperi
Kamioni – kiperi
Obični kamioni sa posudama (korpama)
Važna napomena: automešalice i silobusi se koriste za transport svežeg betona svih konzistencija
Ostala transportna sredstva samo za transport svežeg betona krutih i slabo plastičnih konzistencija (zbog moguće pojave
segregacije !!)
Unutrašnji tranposrt: obuhvata transport betona od odredjenog mesta na gradilištu gde se beton iz sredstva za spoljašnji transport prebacuje u sredstvo za unutrašnji
Obuhvata transport betona unutar jednog gradilišta od mesta gde se spravlja do mesta ugradnje
Sredstva unutrašnjeg transporta: ručna kolica sa jednim točkom (tačke)
Ručna kolica sa dva točka )japaneri)
Prenisne čelične posude (kible) u kombinaciji sa raznim vrstama kranova (toranjski, mosni, normalni, kabl-kranovi)
Vagoneti
Trakasti transporteri
Konvejeri (za spuštanje betona)
Pumpe za beton
Transport svežeg betona putem pumpi („pumpani beton“):
Beton se do mesta ugreadjivanja potiskuje kroz odgovarajući cevovod; Transport može da se vrši na visini od oko 40 m i dužini od nekoliko stotina metara
Beton je donekle drugačijeg sastava: ima viče cementa i sitnijih čestica radi ostvarivanja bolje povezanosti; Široko se primenjuju plastifikatori
Tipovi pumpi: Klipne (pumpe neposrednog dejstva): do 40m3/h
Bezklipne pumpe (vakuum pumpe, pumpe neprekidnog dejstva): 40-50 m3/h
Pneumatske pumpe: 10-20 m3/h, pritisak 6-8 bara
Stabilne i mobilne pumpe:
Načelno sva tri prethodna tipa pumpi mogu da budu stabilne i mobilne (auto pumpe) ali pneumatske mobilne su retko u upotrebi
Auto pumpe su uglavnom ili klipne ili vakuum pumpe
30. UGRADJIVANJE BETONA: OPLATE, UNOŠENJE BETONA U OPLATU (OSNOVNI PRINCIPI)
Operacije u okviru ugradjivanja betona:
Punjenje oplate ili razastiranje svežeg betona
Zbijanje (kompaktiranje)
Završna obrada gornjih površina elemenata
osnovni principi:
ugradjivanje se mora završiti pre početka vezivanja cementa. Beton koji nije ugradjen do ovog momenta, mora se baciti
mada se mogu zbijati i ručno, savremena tehnologija betona priznaje isključivo mašinske postupke zbijanja
IZUZETAK: samozbijajući (samougradljivi) betoni – SCC
Oplate: kalupi koji obezbedjuju dobijanje betonskih elemenata odredjenog oblika
Prave se od: drveta, raznih ploča na bazi drveta, metala, plastičnih masa
Moraju da imaju dovoljnu mehaničku otpornost (da se suprotstave svim mehaničkim uticajima od strane vetona – pritisak, vibracije)
Ako su od drveta – moraju se prethodno dobro nakvasiti da ne bi upile vodu i dovele do „prosušivanja“ površinskih slojeva
Sa unutrašnje strane se premazuju sredstvima koja sprečavaju slepljivanje oplate i betona
Punjenje oplate:
neposrednim sipanjem (pomoću konusnih levkova) – slika 1 (a)
putem odgovarajućih vodjica za svež beton (ako se sipa sa
veće visine od 1.5m) – slika 2
Voditi računa da ne dodje do segregacije
Beton ne sme slobodno da pada sa visine veće od 1.5m
Bočno unošenje (elementi većih visina) – slika 3 (a)
Vertikalni žleb se završava kesom koju će beton prvo
popuniti a potom će bez segregacije popunjavati oplatu
Skidanje oplate:
u vreme skidanje, čvrstoća ne sme biti < od 30% propisane marke, kod stubova, zidova i vertikalnih delova oplate grede
Ne sme biti < od 70% propisane marke kod ploča i donjih delova oplate greda
Zbog ovoga kao i radi utvrdjivanje najmanje dužine negovanja, pri betoniranju se uzima veći broj uzoraka svežeg betona koji se čuvaju u uslovima gradilišta
Ovi uzorci se ispituju na 1, 2, 3 dana itd. Dok se ne dostignu propisani nivoi čvrstoće za prestanak nege tj, skidanje oplate
Takodje se mogu primeniti beki od nedestruktivnih metoda ispitivanja čvrstoće betona, posebno UZ
31. UGRADJIVANJE BETONA: ZBIJANJE (KOMPAKTIRANJE) BETONA; OPŠTI PRINCIPI, EFIKASNOST VIBRIRANJA, VRSTE VIBRATORA
Operacije u okviru ugradjivanja betona:
Punjenje oplate ili razastiranje svežeg betona
Zbijanje (kompaktiranje)
Završna obrada gornjih površina elemenata
osnovni principi:
ugradjivanje se mora završiti pre početka vezivanja cementa. Beton koji nije ugradjen do ovog momenta, mora se baciti
mada se mogu zbijati i ručno, savremena tehnologija betona priznaje isključivo mašinske postupke zbijanja
IZUZETAK: samozbijajući (samougradljivi) betoni – SCC
Zbijanju se pristupa nakon unošenja betona u oplatu, različiti postupci vibriranja
Samo vibriranje: značajno smanjenje sile veze čestica i sile unutrašnjeg trenja, dolazi do slobodnog pakovanja, istiskivanja mehurića vazduha (max 1-3% zaostalih
mehurića)
Efikasnost zavisi od: trajanja i intenziteta vibriranja
Intenzitet vibriranja: Uv = 8π3 ∙ a
2 ∙ f
3 = k ∙ a
2 ∙ f
3 gde je: f = frekvenca (hz ili broj vib/min); a = amplituda oscilovanja
Za svaku betonsku mešavinu postoji optimalni Uv: D 50-70 mm → < f (do 3500 vib/min) a > amplit (do 3 mm)
D < 10 mm → > f (10 000 – 20 000 vib/min) a < amplituda (0.1 – 1.0 mm)
Prema konstrukciji postoje sledeći vibratori:
Površinski: ugradjivanje betona u pločaste elemente ne deblje od 25 cm
učinak ovih vibratora: U = 3600 W · *$�(� �� ∙ ku (m3/h)
gde su: F = radna P vibratora; h0 = debljina ploče (≤ 25 cm); ku = koef.korisnog dejstva (0.85)
t1 = vreme vibriranja na 1 mestu (20-60sec); t2 = vreme premeštanja na sledeću poziciju
Unutrašnji: (pervibratori) – najšira primena; telo koje vibrira se vertikalno unosi u masu betona
Radijus dejstva je oko 25-75 cm; sloj betona koji vibrira ne treba da bude deblji od 70 cm
Učinak pervibratora: W = 60 ∙ L ∙ R2
d (m3/h) L = dužina radnog dela vibratora;
R = radijus dejstva vibratora
Kalupi od kojih se prave uzorci za ispitivanje osobina betona, ne smeju da budu naslonjeni na tvrdu podlogu već na pesak da ne bi
došlo do refleksije talasa
Vibro- stolovi: dimenzija 1-2m ali i veći; na njihovu gornju ploču se stavljaju celokupni kalupi sa izlivenim betonom
Najpodesniji za vibriranje elemenata koji nisu visoki (ploče, grede)
Spoljašnji vibratori: (ili oplatni), pričvršćuju se za oplatu po visini veći broj njih ili manji sa premeštanjem
koriste se kada zbog dimenzije elemenata ili gustine armature ne može da se primeni unutrašnji (tanki, vertikalni zidovi)
posebno voditi računa o kvalitetu oplate (dooljno da bude čvrsta da se ne bi oštetila ali i elastična da prenosi vibracije)
razmak izmedju spoljašnjih vibratora treba da bude: lmax ≤ L b$c��$ · I�
+
gde su: E0 = modul elastičnosti materijala oplate; I0 = momenti inercijepreseka oplate; f = frekvencijavibracije;
32. NEGA BETONA: SVRHA NEGE BETONA, POSTUPCI I DUŽINA NEGOVANJA
U uslovima normalnih temperatura (od 5-30oC) sa negom se mora početi vrlo rano (3-6 sati nakon ugradjivanja)
Dužina nege zavisi od: atmosferskih uslova, sastava betona, zahtevanog kvaliteta) gde mora da traje najmanje 7 dana ali ne manje od vremena potrebnog da beton
postigne 60% predvidjene marke betona
Mora se koristiti voda istog kvaliteta kao za njegovo spravljanje (ne sme se koristiti morska voda !!)
Odmah nakon betoniranja površine betona moraju biti zaštićene od: prebrzog isušivanja, brze izmene toplote izmedju betona i vazduha, padavina i tekuće vode, visokih i
niskih temperatura, vibracija
Nega betona se sastoji od: sprečavanja isparavanja vode (danas se stavljaju premazi koji obrazuju tanak vodonepropustljiv film na bazi parafina ili silikona, i nanose
se 30 min-3h nakon završne pobrade betona, kada na njemu nema slobodne vode)
kvašenja površina vodom
Nega betona ima za cilj: da spreči gubitak vode iz betona neophodne za odvijanje hidratacije cementa
Da eliminiše štetne posledice skupljanja betona tj, pojavu prslina, u vremenu kada beton još nije u stanju da podnese veća unutrašnja
naprezanja (napone zatezanja)
Nega betona u posebnim klimatskim uslovima:
Pri niskim temperaturama: (odmah nakon betoniranja preduzeti sledeće mere)
Prekrivanje otvorenih P betona čak i celokupnih elemenata i konstrukcija prikladnim izolacionim materijalom
Izrada oplata sa dodatnim izolacionim slojevima što se u prvom redu odnosi na metalne oplate
Postavljanje izbetoniranih elemenata i konstrukcija u zatvorene prostore koji se eventualno mogu i grejati
Direktno zagrevanje elemenata i konstrukcija putem vodene pare, otvorene vatre, električne energije (grejalice sa ventilatorom)
Pri visokim temperaturama: (lagovremeno započeti negovanje ugradjenog betona )
Po mogućstvu zaštititi ugradjeni beton od direktnog dejstva sunca
Hladjenje vodom u prednosti nad premazima (samo sprečavaju prevremeno sušenje i brzo sušenje)
Prekrivanje betona materijalima koji upijaju i zadržavaju vodu u trajanju od najmanje 7-10 dana a često i duže
Poželjno neprekidno kvašenje perforiranim cevima
Voda ne sme da bude mnogo hladnija od betona (da ne nastanu prsline zbog temperaturne razlike)
Zbog istog razloga obezbediti tokom noći zaštitu od prevelikog rashladjivanja
Sa negom se ne sme naglo prekinuti već postupno
Radi utvrdjivanje najmanje dužine negovanja, pri betoniranju se uzima veći broj uzoraka svežeg betona koji se čuvaju u uslovima gradilišta
ovi uzorci se ispituju na 1, 2, 3 dana itd. dok se ne dostignu propisani nivoi čvrstoće za prestanak nege
33. SVOJSTVA SVEŽEG I OČVRSLOG BETONA NA POVIŠENIM TEMPERATURAMA
Osobine svežeg betona na povišenim temperaturama:
skraćenje vremena početka vezivanja svežeg betona
ako je temperatura svežeg betona > 30oC → brzo odvijanje hidratacije → produkti hidratacije slabijih mehaničkih svojstava
u masi betona nastaju značajna termička naprezanja i povećan broj mikroprslina
brza promena konzistencije
za održavanje zahtevane konzistencije, povećava se potreba za vodom (što povlači smanjivanje čvrstoće betona)
ugradljivost i obradljivost uglavnom najviše zavise od konzistencije
Kontrola temperature svežeg betona:
T svežeg betona na izlasku iz mešalice: Tb, sv = $.� ���d�� �.d.�� � ed � � �d�
$.� ���� �.�� � e� � � (o C)
Gde su: mv* = voda koja se unosi u mešalicu; mv,a = voda koju sadrži (vlažan) agregat mv = mv
*+ mv,a = projektovana Q HaO u betonu
T svežeg betona na izlasku iz mešalice ako se ubacuje led: Tb,sv = $.� ���d�� �.d.���� : ���d : f$ ��
$.� ���� �.�� � (o C)
Gde su: ml = masa leda koja se unosi umesto mase vode (izračunava se na bazi formule za zadatu T betona)
mv = projektovana Q H2O (jedan njen deo se zamenjuje Q leda)
Osobine ugradjenog betona:
Brzo isparavanje vode preko otvorenih P praćeno velikim plastičnim skupljanjem
Kao posledica plastičnog skupljanja na P nastaju prskotine i pukotine (ako je isparavanje vode sa P veće od 1kg/m2 h)
Povećanje hidratacionog i hidrauličkog skupljanja
Odredjeno smanjenje čvrstoće betona i drugih svojstava (trajnost)
34. UTICAJ POVIŠENIH TEMPERATURA NA TEHNOLOGIJU IZVODJENJA BETONSKIH RADOVA: KONZISTENCIJA, VREME VEZIVANJA, UGRADLJIVOST I
OBRADLJIVOST, NEGA BETONA
Osim povišene temperature (> 30oC) značajna su dva dodatna faktora: niska relativna vlažnost vazduha i povećana brzina vetra
Svi ovi elementi modu da utiču na tehnologiju izvodjenja betonskih radova na sledeće načine:
Konzistencija: za održavanje zahtevane konzistencije, povećava se potreba za vodom što povlači smanjivanje čvrstoće betona
brza promena konzistencije
Vreme vezivanja: skraćenje vremena početka vezivanja svežeg betona
Brzo odvijanje hidratacije sa stvaranjem produkata hidratacije slabijeg mehaničkogs vojstva
Vreme mešanja smanjiti na minimum za postizanje homogenosti da se ne bi stvarala dodatna Q toplote zbog trenja
Ugradljivost i obradljivost:
Najviše zavise od konzistencije
Da bi predupredili ovi problemi potrebno je obratiti pažnju posebno na:
Pojektovanje betonskih mešavina:
Koristiti cemente nižih toplota hidratacije (cemente nižih klasa i cemente sa dodacima)
Upotrebljavati niže Q cementa (za 5-10%)
Ići na više vrednosti vodocementnog faktora
Koristiti aditive usporivače vezivanja (retardere) i plastifikatore, odnosno superplastifikatore
Kod betoniranja:
Agregat zaštititi od direktnog dejstva sunca postavljanjem lakih nadstrešnica iznad boksova za agregat
Rezervoare ili ciaterne za vodu ukopavati ispod zemlje
Silose za cement, vodove za cement i fabrike betona ofarbati belom bojom (temperatura se snižava za 7.10%)
Hladiti komponente betona polazeći od uslova da je temperatura betona na mestu ugradjivanja Tb,sv < 30oC
Hladjenje vode ali ne ispod 4-5oC (promena redosleda unošenja komponenti u mešalicu: agregat-hladna voda-cement)
Hladjenje agregata (najčešće samo zaštita od direktnogf dejstva sunca – da temperatura agregata odgovara temperaturi vazduha u hladu 30-40o
Efikasno hladjenje svežeg betona se postiže ubacivanjem usitnjenog leda direktno u mešalicu
Hladiti oplatu i armaturu vodom (pre ali i posle betoniranja)
Organizovati betoniranje noću
Nega betona: Blagovremeno započeti negovanje ugradjenog betona (praktično odmah po završetku kompaktiranja, naročito kod elemenata sa velikom P)
Po mogućstvu zaštititi ugradjeni beton od direktnog dejstva sunca
Hladjenje vodom u prednosti nad premazima (samo sprečavaju prevremeno sušenje i brzo sušenje)
Prekrivanje betona materijalima koji upijaju i zadržavaju vodu u trajanju od najmanje 7-10 dana a često i duže
Poželjno neprekidno kvašenje perforiranim cevima
Voda ne sme da bude mnogo hladnija od betona (da ne nastanu prsline zbog temperaturne razlike)
Zbog istog razloga obezbediti tokom noći zaštitu od prevelikog rashladjivanja
Sa negom se ne sme naglo prekinuti već postupno
35. IZVODJENJE BETONSKIH RADOVA U POSEBNIM KLIMATSKIM USLOVIMA: OPŠTE NAPOMENE I ODREDBE PROPISA U VEZI S TIM
Pri niskim temperaturama: sve navesti
Pri visokim temperaturama: sve navesti
36. BETONIRANJE U POSEBNIM USLOVIMA: IZVODJENJE BETONSKIH RADOVA PRI NISKIM TEMPERATURAMA (BETONIRANJE ZIMI)
Kada je temperatura < 5oC
Pri projektovanju betonskih mešavina:
Koristiti cemente viših toplota hidratacije (cemente viših klasa i cemente bez dodataka)
Cemente sa dodatkom pucolana i pucolanske cemente izbegavati (za standardnu konzistenciju cementne paste traže veću Q vode pa samim tim i za
odredjenu konzistenciju svežeg betona)
upotrebljavati nešto veće Q cementa (5-10%)
ići na niže vrednosti vodocementnog faktora
koristiti aditive antifrize i ubrzivače vezivanja i očvršćavanja
kod betoniranja:
zagrevati komponente betona: vodu (obično ne preko 70-80oC); Agregat (obično ne preko 40oC)
zaštitom betona putem termoizolacije ili grejanjem samog betona obezbediti da beton pre prvog smrzavanja ima najmanje 50% zahtevane čvrstoće (za beton
koji će u eksploataciji biti izložen dejstvu mraza – 100% zahtevane čvrstoće)
NAPOMENA: kada se primenjuje zagrejana voda, redosled doziranja u mešalicu je sledeći: najpre agregat, zatim voda a nakon dovoljnog rashladjivanja vode
(do oko 30oC) ubaciti i cement
Odmah nakon betoniranja preduzeti sledeće mere:
Prekrivanje otvorenih P betona čak i celokupnih elemenata i konstrukcija prikladnim izolacionim materijalom
Izrada oplata sa dodatnim izolacionim slojevima što se u prvom redu odnosi na metalne oplate
Postavljanje izbetoniranih elemenata i konstrukcija u zatvorene prostore koji se eventualno mogu i grejati
Direktno zagrevanje elemenata i konstrukcija putem vodene pare, otvorene vatre, električne energije (grejalice sa ventilatorom)
37. BETONIRANJE U POSEBNIM USLOVIMA: IZVODJENJE BETONSKIH RADOVA PRI VISOKIM TEMPERATURAMA (BETONIRANJE LETI)
Betoniranje pri tempraturama > 30oC
Pojektovanje betonskih mešavina:
Koristiti cemente nižih toplota hidratacije (cemente nižih klasa i cemente sa dodacima)
Upotrebljavati niže Q cementa (za 5-10%)
Ići na više vrednosti vodocementnog faktora
Koristiti aditive usporivače vezivanja (retardere) i plastifikatore, odnosno superplastifikatore
Kod betoniranja:
Agregat zaštititi od direktnog dejstva sunca postavljanjem lakih nadstrešnica iznad boksova za agregat
Rezervoare ili ciaterne za vodu ukopavati ispod zemlje
Silose za cement, vodove za cement i fabrike betona ofarbati belom bojom (temperatura se snižava za 7.10%)
Hladiti komponente betona polazeći od uslova da je temperatura betona na mestu ugradjivanja Tb,sv < 30oC
Hladjenje vode ali ne ispod 4-5oC (promena redosleda unošenja komponenti u mešalicu: agregat-hladna voda-cement)
Hladjenje agregata (najčešće samo zaštita od direktnogf dejstva sunca – da temperatura agregata odgovara temperaturi vazduha u hladu 30-40o
T svežeg betona na izlasku iz mešalice: Tb, sv = $.� ���d�� �.d.�� � ed � � �d�
$.� ���� �.�� � e� � � (o C)
Gde su: mv* = voda koja se unosi u mešalicu; mv,a = voda koju sadrži (vlažan) agregat mv = mv
*+ mv,a = projektovana Q HaO u betonu
Efikasno hladjenje svežeg betona se postiže ubacivanjem usitnjenog leda direktno u mešalicu
Temperatura svežeg betona na izlasku iz mešalice ako se ubacuje led: Tb,sv = $.� ���d�� �.d.���� : ���d : f$ ��
$.� ���� �.�� � (o C)
Gde su: ml = masa leda koja se unosi umesto mase vode (izračunava se na bazi formule za zadatu T betona)
mv = projektovana Q H2O (jedan njen deo se zamenjuje Q leda)
Hladiti oplatu vodom (pre ali i posle betoniranja)
Organizovati betoniranje noću
Nega: Blagovremeno započeti negovanje ugradjenog betona
Po mogućstvu zaštititi ugradjeni beton od direktnog dejstva sunca
Hladjenje vodom u prednosti nad premazima (samo sprečavaju prevremeno sušenje i brzo sušenje)
Prekrivanje betona materijalima koji upijaju i zadržavaju vodu u trajanju od najmanje 7-10 dana a često i duže
Poželjno neprekidno kvašenje perforiranim cevima
Voda ne sme da bude mnogo hladnija od betona (da ne nastanu prsline zbog temperaturne razlike)
Zbog istog razloga obezbediti tokom noći zaštitu od prevelikog rashladjivanja
Sa negom se ne sme naglo prekinuti već postupno
38. SKUPLJANJE BETONA: OPŠTE POSTAVKE, FAKTORI UTICAJA, POSTUPAK ISPITIVANJA I ORIJENTACIONE GRANICE U KOJIMA SE KREĆE KONAČNO
SKUPLJANJE BETONA (t → ∞)
Skupljanje je vremenska deformacija koja se ispoljava u vidu smanjivanja dimenzija neopterećenih betonskih elemenata u toku vremena i to približno proporcionalno u
svim pravcima
Najtešnje je povezana sa stanjem vlažnosti betona
Ukupna deformacija skupljanja se sastoji pd:
Plastično skupljanje (usled isparavanja vode tokom vezivanja cementa) – u poredjenju sa ostalim skupljanjima, ovo je najveće ali kako se ono odigrava tokom
procesa vezivanja cementa, praktično nije od značaja na naponska stanja konstrukcije ine obuhvata se standardnim ispitivanjem značajno je jer
može da bude uzročnik prslina na P elemenata (pravilna nega)
Hidrataciono skupljanje (usled kontrakcije produkata hidratacije)
Hidrauličko skupljanje (skupljanje nakon završetka vezivanja cementa)
Vrednosti skupljanja dobijene ispitivanjem predstavljaju zbirne efekte druga dva skupljanja.
Faktori uticaja: konačne vrednosti skiupljanja zavise od:
Temperature i relativne vlažnosti sredine (pri višim t i manjoj vlažnosti, skupljanje je >)
Dimenzije betonskog elementa (veće je kod elemenata manjih dimenzija jer je prosušivanje brže)
Od vrste i Q cementa (cementi sa dodacima i finim mlivom se više skupljaju kao i kod korišćenja većih Q cementa)
Vodocementnog faktora (> vodocementni faktor – beton je manje kompaktnosti, ima više pora , > hidrauličko skupljanje
Granulometrijskog sastava (beton optimalne kompaktnosti manje se skuplja)
Način ugradjivanja betona (efikasno ugradjivanje, dobra kompaktnost, manje skupljanje)
Nege betona (vlaženjem skupljanje se smanjuje
Ispitivanje: prizmatični ili cilindrični uzorci h/d 0 2-4 (min. 3 uzorka)
u kalupima stoje 24h a nakon vadjenja iz njih drže se u pijaćoj vodi gde stoje naredna 48 sata
posle vadjenja iz vode (72h od izrade), drže se u kondicioniranim uslovima ( t = 20oC, vlažnost vazduha 40, 70 ili
90% zavisno od uslova primene betona)
Prvo merenje deformacija nakon 72h od izrade; potom na 4 dana pa na 7,14,21,28 dana i potom jednom
mesečno (najmanje 3 meseca);
Prva 3 dana dok uzorci stoje u vodi, beton ima izvesno bubrenje (ostaje neregistrovano)
1 - kriva skupljanja koja odgovara kondicioniranim uslovima
Deformacija skupljanja se tokom vremena monotono povećava, na početku je intenzivna a potom se
usporava; tokom vremena, za t → ∞, teži konačnoj, krajnjoj vrednosti
2 - kriva skupljanja koja odgovara uslovima spoljašnje sredine (pomenljivi uslovi t i vlažnoati)
Ukupna dformacija dobijena pod ovim uslovima je uvek manja od deformacija „čistog“ skupljanja
Skupljanje se izražava u promilima (‰) u odnosu na prvo merenje posle 72h; kao rezultat ispitivanja iskazuju se srednje vrednosti svih pojedinačnih veličina.
U zavisnosti od relativne vlažnosti i debljine elementa, za period od 3 godine, skupljanje betona se kreće u granicama od 0.63-0.95 ‰
RADNI DIJAGRAM (σ – ε DIJAGRAM) BETONA:
PRIKAZATI OBLIKE DIJAGRAMA ZA BETONE NIŽIH I
VIŠIH ČVRSTOĆA I OBJASNITI KADA OBA DATA OBLIKA
ODGOVARAJU BETONIMA SVIH ČVRSTOĆA
Kratkotrajna opterećenja: trajanje max. 2h
deformacija zavisi od: sastava betona, osobina
komponenti,
vrste naprezanja, ćvrstoće i starosti betona
Više čvrstoće – pod opterećenjem manje deformacije
Radni (σ – ε) dijagram betona: daje zavisnost izmedju napona i
deformacija (dilatacija) betona delovanjem kratkotrajnih
opterećenja (prizmatični ili cilindrični uzorci ispitivanja)
(1): odgovara betonima većih čvrstoća (ista se dobija kod svih
betona ako se primenjuje režim diktiranog povećanja napona od
0.6±0.4 MPa/s)
(2): odgovara betonima većih čvrstoća (ista se dobija kod svih
betona ako se primenjuje režim diktiranog povećanja dilatacije)
Jednokratko kratkotrajno opterećnje → deformacija koja se
sastoji od elastičnog i plastičnog dela
Kriva OA: ponašanje uzorka pri opterećenju manjom brzinom
Kriva AD: ponašanje uzorka pri sporom rasterećenju
Linija AC: ponašanje uzorka pri brzom rasterećenju
Prava OF: ponašanje uzorka pri brzom opterećenju
ε1: povratna deformacija
ε2: povratna deformacija
ε3: trajna (plastična, zaostala) deformacija; zavisi od brzine opterećnje i
brzine rasterećenja
ε3 + ε2 – ε1: zaostala deformacija
krivolinijski σ – ε dijagram: pri fp > od 0.5, u celokupnom naponskom području praktično pravolinijski σ – ε dijagram: pri fp < od granice 0.3-0.5 (područje radnih napona najvećeg broja betonskih konstrukcija)
tangentni modul: tangens ugla αtg (ugao koji zaklapa tangenta na krivu u tački A sa apscisnom osom)
sekantni modul: tangens ugla 8g koji se označava kao Esek (ugao nagiba tetiva koja spaja koordinatni početak i tačku A)
veza izmedju napona i deformacija u betonu: σ = Esek ∙ ε
MODUL ELASTIČNOSTI BETONA: DEFINICIJA, POSTUPAK ISPITIVANJA
Statisčki modul elastičnosti predstavlja odnos promene napona ∆σ i elastične deformacije ε
Elastična deformacija ε se dobija ispitivanjem prizmatičnog ili cilindričnog uzorka (odnos podužnih i poprečnih dimenzija > 2 a dimenzija a treba da bude najmanje 4x> do
D)
Kako bi se eliminisali svi drugi naponi, vrši se „treniranje“ uzoraka (postupci višekratnog opterećivanja i rasterećivanja) naime nakon odredjenog broja ciklusa, σ – ε
dijagram uglavnom odgovara pravoj liniji čiji nagib definiše modul elastičnosti E. Ovo se odnosi na područje radnih napona (odnosno 0.3-0.5)fp.
DINAMIČKI MODUL ELASTIČNOSTI BETONA: DEFINICIJA I NAČIN ISPITIVANJA, VEZA SA STATIČKIM MODULOM ELASTINČOSTI
SKUPLJANJE I TEČENJE BETONA: DEFINICIJA, KOMPONENTE SKUPLJANJA, ISPITIVANJE
TEČENJE BETONA: FAKTORI UTICAJA, DIJAGRAM UKUPNIH DEFORMACIJA BETONA I POSTUPAK ISPITIVANJA
BITUMENI: OPŠTA DEFINICIJA, VRSTE, DOBIJANJE I POLJE PRIMENE U GRADJEVINARSTVU
Bitumen: crna, na normalnoj temperaturi polukruta ili kruta lepljiva masa potpuno rastvorljiva u ugljendisulfidu (CS2)
predstavlja amorfnu supstancu u formi koloidnog sistema
disperziona sredina: mešavina ulja i smole; disperzna faza: asfalteni i parafini
Osobine bitumena: osobine zavise od temperature
Imaju dobro prijanjanje (adheziju) za kamen, pesak, beton, opeku i druge materijale
Vodonepropustljivi su, zadovoljavajuća otpornost na atmosferske uticaje
Plastičnost
Dele se na: prirodne (u prirodi ili u čistom stanju ili kao pratiosi nekih stena; ekstrakcija iz stena je skupa ai prilično su deficitarni u prirodi)
veštačke ili naftni
Dobijanje: naftni su produkti, ostaci nakon frakcione destilacije nafte kada se iz nje odvoji benzin, kerozin i deo uljnih komponenti
sirova nafta (izdvajanje benzina i kerozina) → mazut (izdvajanje ulja) → BITUMEN
BITUMEN: neposredno koristi ili ide na dodatni tretman →
Dodatni tretman: duvanje (uduvavanje vazduha na visokoj temperaturi, izazivanje oksidacije, polimerizacije, poboljšanje svojstava) – duvani bitumen
deparafinacija (smanjivanje sadržaja parafina i eventualno mešanje sa smolama i uljima)
Sasatv bitumena: zavisi od sastava nafte iz koje se dobija; hemijski elementi koji ulaze u sastav bitumena:
C (70-80%); H (10-15%) S (2-9%) O (1-5%) N (0-2%)
3 osnovne grupe jedinjenja koja ulaze u sasav bitumena:
Ulja: na normalnim temperaturama su u tečnom stanju
zastupljenost u bitumenu je od 45-60%
daju veću pokretljivost bitumenu odnosno niži viskozitet
Smole: na normalnim temperaturama imaju viskozno i plastično ponašanje
zastupljenost u bitumenu je od 15-30%
nosioci plastičnosti i vezivnih svojstava bitumena
Asfalteni: na normalnim temperaturama su u čvrstom stanju
zastupljenost u bitumenu je od 5-30%
teškotopljive supstance koje bitumenu daju tvrdoću u termičku postojanost
U sastav bitumena ulazi i parafini koji ako se nalaze u Q > od 2.5% štetno deluju na kvalitet birumena smanjujući mu lepljivost
Radi poboljšanja prionljivosti, bitumen se može mešati sa katranom
Primena: široka primena u oblasti putogradnje (kolovozi, kolovozni zastori), za dobijanje asfalta, hidroizolacija i antikorozione zaštite
BITUMEN: OSNOVNE GRUPE JEDINJENJA BITUMENA I NJIHOVE OSNOVNE ODLIKE (UTICAJ POJEDINIH GRUPA JEDINJENJA NA
SVOJSTVA BITUMENA)
Bitumen: crna, na normalnoj temperaturi polukruta ili kruta lepljiva masa potpuno rastvorljiva u ugljendisulfidu (CS2)
po strukturi: amorfna supstanca u formi koloida
Disperziona sredina: čine je ulje i smola Disperzina faza: čine je asfalteni (i parafin)
Sasatv bitumena: zavisi od sastava nafte iz koje se dobija
C (70-80%); H (10-15%) S (2-9%) O (1-5%) N (0-2%)
Ovi elementi grade složena jedinjenja – ugljovodonike naftenskog (CnH2n) i metanskog reda (CnH2n + 2)
Izdvajaju se grupe ugljovodoničnih jedinjenja sa sličnim svojstvima
3 osnovne grupe tih jedinjenja: ulja, smole i asfalteni
Ulja: na normalnim temperaturama su u tečnom stanju
zastupljenost u bitumenu je od 45-60%
daju veću pokretljivost bitumenu odnosno niži viskozitet
Smole: na normalnim temperaturama imaju viskozno i plastično ponašanje
zastupljenost u bitumenu je od 15-30%
nosioci plastičnosti i vezivnih svojstava bitumena
Asfalteni: na normalnim temperaturama su u čvrstom stanju
zastupljenost u bitumenu je od 5-30%
teškotopljive supstance koje bitumenu daju tvrdoću u termičku postojanost
U sastav bitumena ulazi i parafini koji ako se nalaze u Q > od 2.5% štetno deluju na kvalitet birumena smanjujući mu lepljivost
Radi poboljšanja prionljivosti, bitumen se može mešati sa katranom
Osobine bitumena: zavise od medjusobnog odnosa 3 grupe jedinjenja (ulja, smole, asfaltena, ev.parafina)
zavise i od temperature
Imaju dobro prijanjanje (adheziju) za kamen, pesak, beton, opeku i druge materijale
Vodonepropustljivi su, zadovoljavajuća otpornost na atmosferske uticaje
Plastičnost
Od medjusobnog odnosa ovih grupa jedinjenja zavise i osobine bitumena:
> sadržaj asfaltena i smola povećava tvrdoću, krtost i temperaturu razmekšavanja
> Q ulja dovode do razmekšanja i bitumen čine lako topljivim
Starenje bitumena: promena sastava i osobina tokom vremena a pod dejstvom atmosferskih uslova
Smanjuje se sadržaj ulja i smola, povećava se tvrdoća i krtost
Veštački su više podložni starenju od prirodnih
KATRAN: DEFINISANJE, OSNOVNE ODLIKE, PRIMENA, SUŠTINSKE RAZLIKE U ODNOSU NA BITUMEN
Bitumen i katran spadaju u osnovna ugljovodonična veziva
To je mrko-crvena viskozna tečnost specifičnog mirisa sastavljena od mešavine uljnih frakcija (uglavnom lakša ulja), katranske smole, slobodnog
ugljenika i manje Q fenola, antracena, naftalina, izvesne Q vode
Primena: široka primena u oblasti putogradnje, hidroizolacija i antikorozione zaštite
Osobine katrana: osobine zavise od temperature
(kao i bitumen) imaju dobro prijanjanje (adheziju) za kamen, pesak, beton, opeku i druge materijale
vodonepropustljivi su, zadovoljavajuća otpornost na atmosferske uticaje
plastičnost
Razlika izmedju bitumena i katrana:
dobija se suvom destilacijom organskih materija – kamenog ili mrkog uglja, drveta
prionljivost katranskih veziva za agregat je bolja
brže stare (u njihov sastav ulaze lakša ulja koja isparavaju; procesi oksidacije i polimerizacije utiču na starenje)
osetljivije je na promene temperature
otporan na delovanje naftinih derivata (može se koristiti umesto bitumena koji je osetljiviji)
SVOJSTVA I ISPITIVANJA UGLJOVODONIČNIH VEZIVA
Viskoznost: podrazumeva unutrašnje trenje u tečnostima koje karakteriše sila potrebna da se izvrši pomeranje jednog sloja tečnosti u odnosu a drugi
Viskozimetri - ispitivanje na bazi teorijske viskoznosti i ona se izražava u Pa ∙ s.
Kod katrana posebni viskozimetri: kao pokazatelj viskoznosti usvaja se vreme u sekundama koje je potrebno da kroz odredjenu mlaznicu (otvori od
10 ili 14mm) istekne 50cm3 supstance pri temperaturi od 30 ili 40oC
Reološka svojstva: se ispituju putem specijalnih aparata (elastomeri, reometri i sl) koji definišu funkcionalnu zavisnot t – ε (vreme – deformacija);
Uzorak je izloženog delovanju konstantnog napona σ.
εtren = trenutna deformaciju pri aplikaciji napon σ u vremenu t=0
εpov = povratna vremenska deformacija koja se dobija nakon rasterećenja uzorka
εtraj = trajna deformacija (od posebnog je značaja za bitumen)
povećava se sa povećanjem sadržaja ulja
raste sa povećanjem temperature
raste sa dužinom trajanja opterećenja
Penetracija:je dubina do koje prodire igla standardnih dimenzija u tačno odredjenu Q bitumena, za vreme od 5 sec, na t = 25oC, pod opterećenjem od
100 gr
Penetracija se izražava desetim delovima mm
To je osnovna metoda identifikacije bitumena za kolovozne trake (BIT 200, BIT 130, BIT 45 – igla prodire 20, 13 odnosno 4,5mm)
Penetracijom se definiše i viskoznost bitumena (preko obrazaca azvisnosti penetracija – viskoznost)
Indeks penetgracije IP : je odnos penetracije i temperature razmekšavanja i predstavlja merilo temperaturne osetljivosti bitumena;
Služi za ocenu kvaliteta bitumena (kvalitetniji je ako pri odredjenoj temperaturi ima veću vrednost penetracije)
Etalonski bitumen (na osnovu posebnog načina izračunavanja) ima IP = 0; oni sa većom temperaturnom osetljivošću u odnosu na etalon
imaju negativne vrednosti IP a sa manjom pozitivne
Tačka razmekšavanja: bitumen razmekšava u jednom širem temperaturnom intervalu pa je uveden pojam konvencionalne tačke razmekšavanja
bitumena i to je temperature koja se odredjuje primenom metode prstena i kuglice a pri kojoj bitumen dostiže odredjen stepen
deformacije pri kome kuglica zajedno sa delom bitumena na kome naleže prolazi kroz prsten
isto je jedna od standardnih metoda za identifikaciju bitumena; duvani bitumen 85/40 (tačka razmekšavanja je 85oC i penetracijom 4mm)
Rastegljivost: je osobina bitumena koja zavisi od Q smole (> smole dovodi do > rastegljivosti)
Odredjuje se na duktilometrima: postepeno istezanje uzorka bitumena površine poprečnog preseka na najužem mestu 100mm2, zagrejanog
na 25oC, brzinom istezanja od 5 cm/min do momenta prekida;
mera duktiliteta je apsolutno izduženje uzorka neposredno pre loma; izražava se u mm
Tačka loma po Frasu: temperatura izražena u oC na kojoj bitumen odredjene debljine prsne pod kontrolisanim uslovima hladjenja i savijanja;
prethodno zagrejana pločica sa ravnomerno nanetih 0.4gr bitumena se lagano savija svakog minuta i istovremeno hladi (pad temperature pod
10C/min) pri čemu pri najjačem savijanju razmak krajeva iznosi 36mm; temperatura na kojoj se tokom hladjenja, savijanja i otpuštanja registruje prva
pukotina na sloju bitumena, usvaja se kao tačka loma
Stabilnost bitumena: u cilju smanjenja viskoznosti i obavijanja agregata opnom optimalne debljine, u praksi, bitumen se izlaže dejstvu visokih
temperatura. Usled toga u bitumenu dolazi do hemijskih procesa koji menjaju njegove karakteristike. Za ocenu ovih promena vrši se ispitivanje
stabilnosti bitumena i to: vrši se zagrevanje bitumena na 163oC u trajanju od 5h u posudi prečnika 128mm i u sloju debljine 4mm; nakon toga meri se
gubitak mase i uz rezultate još nekh ispitivanja, nakon poredjenja, donosi se zaključak o stabilnosti bitumena. Tehničkim propisima su definisane
granice u okviru kojih se mogu kretati rezultati nakon ispitivanja stabilnosti
Parafinski broj: odredjivanje % učešće parafina u katranu ili bitumenu i to:
destilacijom na 420o, naknadnim odvajanjem parafina i hladjenjem do -20
oC; Izražava se u težinskim %
UGLJOVODONIČNA VEZIVA: PENETRACIJA I TAČKA RAZMEKŠAVANJA
Penetracija:
je dubina do koje prodire igla standardnih dimenzija u tačno odredjenu Q bitumena, za vreme od 5 sec, na t = 25oC, pod
opterećenjem od 100 gr
Penetracija se izražava desetim delovima mm
To je osnovna metoda identifikacije bitumena za kolovozne trake (BIT 200, BIT 130, BIT 45 – igla prodire 20, 13 odnosno
4,5mm)
Penetracijom se definiše i viskoznost bitumena (preko obrazaca zavisnosti penetracija – viskoznost)
Indeks penetgracije IP :
je odnos penetracije i temperature razmekšavanja i predstavlja merilo temperaturne osetljivosti bitumena;
Služi za ocenu kvaliteta bitumena (kvalitetniji je ako pri odredjenoj temperaturi razmekšavanja ima veću vrednost
penetracije)
Etalonski bitumen (na osnovu posebnog načina izračunavanja) ima IP = 0; oni sa većom temperaturnom osetljivošću u odnosu
na etalon imaju negativne vrednosti IP a sa manjom pozitivne
Tačka razmekšavanja:
Amorfne strukture nemaju uredjen raspored čestica kao što to ima čvrsto jedinjenje i zato kod ove grupe
jedinjenja ne postoji oštra granica izmedju prelaska iz čvrstog u tečno stanje; Kod njih se javlja Interval
razmekšavanja u kome nastaje neprekidnog menjanja pojedinih svojstava materijala da bi tek nakon toga
dobila osobine tečnostibitumen razmekšava u jednom širem temperaturnom intervalu pa je uveden pojam
konvencionalne tačke razmekšavanja bitumena i to je temperature koja se odredjuje primenom metode
prstena i kuglicea pri kojoj bitumen dostiže odredjen stepen deformacije pri kome kuglica zajedno sa delom
bitumena na kome naleže prolazi kroz prsten
isto je jedna od standardnih metoda za identifikaciju bitumena; duvani bitumen 85/40 (tačka razmekšavanja
je 85oC i penetracijom 4mm)
UGLJOVODONIČNA VEZIVA: RASTEGLJIVOST (DUKTILITET) I TAČKA LOMA PO FRASU, ISPITIVANJE I ZNAČAJ KOD PRIMENE
Rastegljivost: je osobina bitumena koja zavisi od Q smole (> smole dovodi do > rastegljivosti)
Odredjuje se na duktilometrima: postepeno istezanje uzorka bitumena površine poprečnog preseka na najužem mestu
100mm2, zagrejanog na 25
oC, brzinom istezanja od 5 cm/min do momenta prekida;
mera duktiliteta je apsolutno izduženje uzorka neposredno pre loma; izražava se u mm
Tačka loma po Frasu: temperatura izražena u oC na kojoj bitumen odredjene debljine prsne pod kontrolisanim
uslovima hladjenja i savijanja; prethodno zagrejana pločica sa ravnomerno nanetih 0.4gr bitumena se lagano savija
svakog minuta i istovremeno hladi (pad temperature pod 10C/min) pri čemu pri najjačem savijanju razmak krajeva
iznosi 36mm; temperatura na kojoj se tokom hladjenja, savijanja i otpuštanja registruje prva pukotina na sloju
bitumena, usvaja se kao tačka loma
PRIMENA UGLJOVODONIČNIH VEZIVA KOD KOLOVOZNIH ZASTORA NA PUTEVIMA, VRSTE I OZNAKE OVIH VEZIVA
Bitumeni za kolovozne zastore:
5 vrsta i to prema vrednosti penetracije – BIT 200, BIT 130, BIT 45, BIT 25 i BIT 15
Primena: za asfaltne kolovoze, sirovina za industrijsku proizvodnju bitumenskih emulzija i razredjenih bitumena, proizvodnja
hidroizolacionih materijala
poboljšanje kvaliteta: dodavanje povšinski aktivnih materija – tzv. Dopovi;
modifikovani bitumeni – poboljšanja reološka svojstva dodatksom sintetičkih smola
Razredjeni bitumeni za kolovozne zastore:
Bitumeni čija je viskoznost privremeno snižena dodatkom nekih rastvarača koji posle ugradjivanja bitumena delimično ili potpuno ispare
5 vrsta (prema graničnim vrednostima viskoznosti u sec): RB 0/1, RB 5/10, RB 30/50, RB 100/170 i RB 200/300
Primena: pogodni za površinske obrade i stabilizacije tla bitumenom; prilikom mešanja sa kamenim agregatom mogu se zagrevati do 90o
Spadaju u grupu zapaljivih materija
Bitumenske emulzije:
Pripadaju kategoriji disperznih sistema; sastoje se od bitumena (disperzna faza) i vode (disperzna sredina) sa emulgatorima
Voda omogućava rad po hladnom postupku
Vrste: prema brzini raspadanja (odnosno stabilnosti) dele se na:
NE 50 (nestabilne), PE 55 (polustabilne) i SE 55 (stabilne bitumenske emulzije)
Broj u oznaci označava minimalni sadržaj bitumena u % (sadržaj bitumena u emulzijama 50-70%)
Emulzije mogu da budu bazne i kisele
Upotreba: površinske obrade, stabilizacija tla, asfalti za popravke kolovoza
Katrani za kolovoz:
Dobijaju se razredjivanjem katranske smole dodatkom katranskih ulja što dovodi do promene viskoznosti
5 vrtsa katrana (obzirom na viskoznost): K 10/17, K 20/35, K 80/125, K 140/240 i K 250/500
Primena: za izradu kolovoznih zastora (sami ili u kombinaciji sa bitumenom u donosu katran : bitumen = 85 : 15)
Hladni katrani za kolovoze:
Katrani čija je viskoznost privremeno sbižena dodatkom ulja za razredjivanje koje nakon ugradjivanja oksidiše ili ispari
Sasatav: obično oko 85% katrana i 15% ulja
ASFALTNI BETONI: VRSTE, KOMPONENTNI MATERIJALI
Asfalti su veštački kameni materijali dobijeni očvršćavanjem racionalno sastavljenih mešavina od:
ugljovodoničnih veziva (bitumena i/ili katrana)
kamenog brašna
krupnijeg kamenog agregata (rečnog ili drobljenog)kako se mogu naći i u prirodi, može se govoriti o prirodnim i veštačkim asfaltima
U zavisnosti od vrste mešavina postoji više tipova asfalta:
asfalti površinske obrade liveni asfalti
asfalti penetraciej, polupenetracije i zasuti makadami specijalni asfalti
asfaltni betoni
Komponentni materijali:
Ugljovodoničnih veziva u ukupnoj asfaltnoj masi je 5-12%
Kameno brašno (filer):
Q u ukupnoj asfaltnoj masi je od 5-20%
Agregat sa česticama krupnoće ispod 0.09 mm (0/0.09mm), za razliku od betona gde su štetne, ovde su neophpdno potrebne
(samo kombinacija ugljovod.vezivo-filer obezbedjuje dobru vezu izmedju krupnijih zrna agregata a asfaltni beton dobija zadovoljavajuću
čvrstoću i otpornost na temperaturne uslove)
dobija se mlevenjem krečnjačkog kamena
Pesak: veličina zrna takva da prolazi kroz sito od 2mm a ostaje na situ od 0.09mm
granulometrijski sastav da odgovara propisima
mora da bude čist
Kamena sitnež
Običan i lemenit kameni sitnež: više puta drobljen, prosejavan i očošćen od prašine
Površoinski aktivni dodaci :
Pob oljšavaju pokretljivost mešavine, samim tim i ugradljivost
Asfaltni betoni (vrste):
Vrući asfaltni betoni (izradjuju i ugradjuju po vrućem postupku) Hladni asfaltni betoni (ugradjuju po hladnom postupku)
to asfal.mešavine na mestu spravljanja je 175-190
oC a t pri spravljanju je 60-80
oC
to na mestu ugradjivanja 130-150
oC pri transportu i izlivanju na hladnu podlogu, potpuno ohlade
vezivo su bitumeni za kolovozne zastore; vezivo su razredjeni bitumeni i katrani za kolovoze
agregat: pesak (0.09/2mm) + kamena sitnež 2-22.4mm agregat: pesak (0.09/2mm) + kamena sitnež 2-12.5mm
ASFALTNI BETONI: SASTAVLJANJE MEŠAVINA I OSNOVNA SVOJSTVA
Optimalna struktura: struktura pri kojoj zrna agregata (pesak i kamena sitnež) uspostavljaju medjusobni kontakt kroz tanke proslojke veziva
(ugljovodonični materijali u filer)
Q ugljovodoničnog veziva treba da bude najmanja moguća ali da se obezbedi dobra obradljivost (posebno kod zbijanja)
Mora se zadovoljiti odredjen granulometrijski sastav: u praksi se koristi kriva oblika
Y = 100 ( � ) n koja za n = ½ odgovara Fulerovoj krivoj; vrednosti n = od 1/1.5 – 1/3
> n → > Q sitnih frakcija; < n → obrnuto
• Potrebna masa ugljovodoničnog veziva za spavljanje 1m3 zbijenog asfaltnog betona, se izračunava na nekoliko načina:
Vp = (1 – γz / γ) Vp = zapremina praznih prostora u jedinici zapremine agregata
γ = zapreminska masa agregata; γz = zapreminska masa zbijenog agregata
muv = γuv ∙ (1 – γz / γ) γuv = specifična masa veziva; (prazni prostori treba da budu kompletno ispunjenm vezivom)
• uz uslov da sva zrna agregata budu obavijena slojem veziva debljine e:
Vuv = e ∙ ∑ F(1) Vuv = zapremina upotrebljenog ugljovodoničnog veziva
∑ F(1) = površina svih zrna u jedinici zapremine agregata u zbijenom stanju
muv = γuv ∙ e ∙ ∑ F(1) muv = masa ugljovodoničnog veziva
e = 20 ∙ �g0.8 prečnik srednjeg zrna zamišljenog agregata čija bi sva zrna imala ukupnu P o kojoj se radi
• potrebna Q i iz obrasca:
muv = k0 ∙ ∑ F(1) k0 = optimalna potrebna Q ugljovodoničnog veziva, odredjuje eksperimentalnim putem
• prema empirijskim obrascima:
pb = 4 ∙ h (# pb =masa bitumena u % u odnosu na masu agregata
S1 = površina svih zrna u m3 za 1kg agregata
orijentacione specifične mase: bitumena 1000-1100 kg/m3 katrana 1100 – 1200 kg/m
3
po izračunavanju sastava mešavine, prethodno uraditi sva potrebna ispitivanja pa potom se utvrdjuju konačne zapremine za predvidjene radove
ASFALTNI BETONI: TEHNOLOGIJA PROIZVODNJE (SPRAVLJANJE I UGRADJIVANJE ASFALTNIH BETONA)
Tehnologija proizvodnje:
I etapa: proizvodnja mešavine asfaltnog betona u specijalnom pogonu poluindustrijskog tipa
Drobljenje kamena i separisanje – dobijanje peska i kamene sitneži
Mlevenjem krečnjaka – dobijanje filera
Doziranje mateirjala (mineralnih materija i ugljovodoničnog veziva
Zagrevanje, sušenje i obezprašivanje peska i kamene sitneži
Mešanje mineralnih materija sa zagrejanim ugljovodoničnim vezivom (u posebnim mešalicama uz
obezbedjenje nepromenljvosti radne temperature)
II etapa: ugradjivanje u kolovozni zastor
Dopremanje do mesta ugradjivanja: specijalnim vozilima; vruć asfaltni beton - obezbediti da temperatura na mestu ugradjivanja ne bude
niža od propisane
Ugradjivanje se obavlja samo pod povoljnim vremenskim uslovima
Za ugradjivanje se koriste specijalne mašine (raporedjivači, finišeri) ali može i ručno (na nepristupačnim mestima, krivinama)
Zbijanje mase – valjcima, izuzetno ručno – nabijačima (nepristupačna mesta)
Vrući asfaltni betoni: zbijanje se završava tokom ugradjivanje i valjanja
Hladni asfaltni betoni: tokom ugradjivanja zbijanje je delimično; konačno se ostvaruje tek nakon odredjenog vremena pod
dejstvom saobraćajnog opterećenja; oni očvršćavaju usled procesa oksidacije, isparavanja i delimičnog upijanja pojedinih
komponenti veziva (razredjivači) i proces traje 20-30 dana
LIVENI ASFALTI: VRSTE, (PODELA), KOMPONENTNI MATERIJALI I TEHNOLOGIJA IZRADE
Livebi asfalti su mešavine mineralnih materija i veziva bez šupljina koje se prilikom ugradjivanja ne valjaju niti vibriraju
Komponente:
bitumeni za kolovozne zastore: svi bitumeni za kolovoze;
sadržaj bitumena u mešavini: 6.5-9%
kamena sitnež: plemenita kamena sitnež krupnoće 2-12.5 (2 ili >x drobljena, prosejana i očišćena od prašine)
čvrstoća kamena od 140-160 MPa
pesak i filer: filera najmanje u Q od 20%; Q peska: dopuna do 100%
Prema sastavu mase dele se na:
Obične livene asfalte (spravljaju sa 30-40% kamene sitneži) Tvrdi liveni asfalti (> 40% kamene sitneži)
Plemenita kamena sitnež: 30-40% Plemenita kamena sitnež: 40-55%
Bitumen: 6.5-9% Bitumen: 6.5-9%
Filer min 20% Filer min 20%
Pesak: dopuna do 100% Pesak: dopuna do 100%
% šupljina zbijene nimeralne mase: max 22% % šupljina zbijene nimeralne mase: max 18%
Spravljanje i ugradjivanje livenih asfalta:
Spravljanje: u stalnim ili pokretnim kazanima ili u stalnim postrojenjima – asfaltnim bazama
u svim slučajevima mešavina se kuva na T od 180-2400C 4-6h intenzivno mehaničko mešanje
Transport: naročiti pokretni kazani sa uredjajima za mešanje i održavanje temperature
Ugradjivanje: ne sme se ugradjivati po kiši i vlazi; mora se nanositi na potpuno suvu podlogu
Masa se izručuje na samo mesto ugradjivanja
Mašinsko ugradjivanje: specijalnim finišerima – masu razlivaju i ugradjuju putem zagrejane talpe
ručno ugradjivanje: samo za male Q; pomoću drvenih lopatica i pegli
Rapavljenje: površina se rapavi posipanjem kamene sitneži svetle boje preko još tople mase ili valjanjem lakim zupčastim valjcima
OZNAČAVANJE BITUMENA ZA INDUSTRIJSKE SVRHE
Zbog svojih reoloških osobina, bitumen se retko primenjuje za hidroizolacije u izvornom obliku
Bitumeni za hidroizolaciju:
retko se primenjuje u izvornom obliku već se industrijski preradjuje
najširu primenu imaju industrijski bitumeni koji se dobijaju postupkom duvanja
imaju visoku tačku razmekšavanja, malu penetraciju (veći indeks penetracije)
niska tačka loma po Frasu (veći stepen plastičnosti)
6 vrsta duvanih bitumena sa opšton oznakom „ind.bit“ i sledećim brojnim oznakama: 70/30, 85/25, 85/40, 105/15, 115/15 i 135/10
(prvi broj je srednja vrednost tačke razmekšavanja a drugi je srednja vrednost penetracije)
Ostala obeležavanja bitumena: BIT 200, BIT 130, BIT 45, BIT 25 i BIT 15– igla prodire 20, 13 odnosno 4,5mm
Razredjeni bitumeni: RB 0/1, RB 5/10, RB 30/50, RB 100/170 i RB 200/300 (prema graničnim vrednostima viskoznosti u sec)
Bitumenske emulzije: NE 50 (nestabilne), PE 55 (polustabilne) i SE 55 (stabilne bitumenske emulzije)
Katrani za kolovoz: K 10/17, K 20/35, K 80/125, K 140/240 i K 250/500
BITUMENSKI HIDROIZOLACIONI MATERIJALI U ROLNAMA
Da bi se primenio kao hidroizolacioni materijal bitumen mora da bude:
na relativno visokim temperaturama mora da ima dovoljno veliku viskozbost (izbegavanje razmekšavanje bitumena, curenja i trajnih deformacija)
na niskim temperaturama da bude dovoljno elastičan (da ne bi piucao)
dovoljnu plastičnost (da bi se bez oštećenja prilagodio deformacijama podloge)
dovoljno otporan prema starenju
To su bitumenski trakasti proizvodi koji se pakuju u rolne
proizvode se impregnisanjem, impregnisanjem i oblaganjem ili samo oblaganjem odgovarajućih uložaka čistim ili modifikovanim
bitumenom, sa ili bez punila
ulošci su: sirovi krovni karton, sirova juta,stakleni voal, staklena tkabnina, polietraski filc, azbestna lepenka i dr
Ispitivanjima su utvrdjene ošte osobine traka: sadržaj veziva, vrsta i sadržaj uloška, postojanost na t od 0-700C, prekidna sila, izduženje i
vodonepropustljivost trake pri P 1.0 bar/za 1h
Vrste:
bitumenizirani krovni karton
bitumenizirani perforirani stakleni voal
impregnisana jutana tkanina
natopljena jutana tkanina sa obostranom prevlakom
bitumenska traka sa uloškom od sirovog krovnog kartona
bitumenska traka sa uloškom od staklenog voala
bitumenska traka sa uloškom od staklene tkanine
bitumenska traka sa uloškom od aluminijumske folije
BITUMENSKI HIDROIZOLACIONI MATERIJALI: OSNOVNI USLOVI ZA MATERIJALE KOJI SE PRIMENJUJU U IZOLACIJAMA, VRSTE I
OZNAKE
Svaki materijal koji se primenjuje u hidroizolaciji treba da bude:
nepropustljiv za vlagu i vodu
dovoljno plastičan na niskim i postojan na povišenim temperaturama
sposoban da bez oštećenja prati deformacije podloge i da premosti manje pukotine u njoj
otporan na mehaničke i atmosferske uticaje (prema starenju)
prionljiv za druge materijale
bez štetnog delovanja na materijale sa kojima dolazi u dodir, na ljude i okolinu
primenljiv pri različitim uslovima rada
dobar elektroizolator
pogodan za primenu u smislu težine, otpornosti prema oštećenjima tokom rada, lake nabavke i sl
Da bi se primenio kao hidroizolacioni materijal bitumen mora da bude:
na relativno visokim temperaturama mora da ima dovoljno veliku viskozbost (izbegavanje razmekšavanje bitumena, curenja i trajnih
deformacija)
na niskim temperaturama da bude dovoljno elastičan (da ne bi piucao)
dovoljnu plastičnost (da bi se bez oštećenja prilagodio deformacijama podloge)
dovoljno otporan prema starenju
Poboljšavanje mahaničkih svojstava se postiže:
mešanjem sa nekim organiskim jedinjenjima:
smanjuje se penetracija, poboljšava temperaturna osetljivost, poveća tačka razmekšavanja, povećava viskoznost
upotrebom raznih vrsta armatura:
sirovi krovni karton, sirova jutana tkanina, aliminijumska folija, poliestarski filc, azbestna lepenka)
Bitumeni za hidroizolaciju:
retko se primenjuje u izvornom obliku već se industrijski preradjuje
najširu primenu imaju industrijski bitumeni koji se dobijaju postupkom duvanja
imaju visoku tačku razmekšavanja, malu penetraciju (veći indeks penetracije)
niska tačka loma po Frasu (veći stepen plastičnosti)
6 vrsta duvanih bitumena sa opšton oznakom „ind.bit“ i sledećim brojnim oznakama: 70/30, 85/25, 85/40, 105/15, 115/15 i 135/10
(prvi broj je srednja vrednost tačke razmekšavanja a drugi je srednja vrednost penetracije)
Bitumenski hidroizolacioni materijali:
hidroizolacioni materijali na bazi organskih rastavrača za hladni postupak (premazi do 1 mm i namazi debljine 1-5mm)
hidroizolacioni materijali na bazi bitumenskih emulzija za hladni postupak (bitumeni emulgovani u vodi; premazi, tečni namazi, namazi u
obliku pasta)
hidroizolacioni materijali za topli postupak (duvani bitumeni i neki za kolovoze; namazi za podzemne, nadzemne radove i medjusobno
lepljenje traka kod višeslojnih hidroizolacija)
hidroizolacioni materijal od mastiksa (industrijska mešavina bitumena za kolovoze sa različitom Q filera, peska i kamene sitneži; izolacioni i
zaštitni)
POLIMERI: DEFINICIJA, OSNOVNE ODLIKE, POJAM POLIMERIZACIJE
to su složene organske supstance koje se dobijaju hemijskom sintezom jednostavnijih jedinjenja, monomera
Prirodni: proteini, celuloza i dr.
Veštački (sintetičke smole):
POLIMERI: STRUKTURA I PONAŠANJE POLIMERA PRI ZAGREVANJU
POLIMERI: TERMOPLASTIČNI POLIMERI, TERMOTEHNIČKA KRIVA
MEHANIČKA SVOJSTVA TERMOPLASTIČNIH POLIMERA, RADNI DIJAGRAM
MEHANIČKA SVOJSTVA TERMOSTABILNIH POLIMERA, RADNI DIJAGRAM
REOLOŠKA SVOJSTVA POLIMERA
VRSTE TERMOPLASTIČNIH POLIMERA
VRSTE TERMOSTABILNIH POLIMERA
KAUČUK (ELASTOMERI) I GUMA: DEFINICJA, OSNOVNA SVOJSTVA
PLASTIČNE MASE: POJAM, SASTAV, OSNOVNA SVOJSTVA
PLASTIČNE MASE: PROIZVODI KOJI SE KORISTE U GRADJEVINARSTVU
POLIMERBETONI I BETONPOLIMERI
1. METALI I NJIHOVE LEGURE: OSNOVNE ODLIKE, STRUKTURA, PRIMENA
Osnovne osobine metala:
karakterističan metalni sjaj, sposobnost plastičnog deformisanja, toplotna i električna provodljivost
(ove osobine su povezane sa unutrašnjom gradjom metala koju karakterišu metalne molekulske veze)
Metali imaju visoke mehaničke karakterstike, mogu se obradjivati deformacijom (valjanje, kovanje, izvlačenje), mogućnost livenja, zavarivanja
Nedostaci: značajne zapreminske mase, skloni koroziji, značajno deformisanje pri visokim temperaturama
Dobijanje metala: vadjenje, obogaćivanje rude, topljenje poluproizvoda, prerada poluproizvoda
Dele se na crne (Fe i njegove legure) i obojene (Al, Cu, Zn, Pb)
Legure: nastaju interakcijom dva ili više metala ili metala i nemetala
po mehaničkim, tehnološkim i drugo svojstvima kao i u ekonomskom pogledu, legure su povoljnije za promenu od čistih metala
najviše se primenjuju legure Fe – oko 95% (čisti obojeni metali i njhove legure se retko koriste)
Struktura:
čisti metali i njihove legure imaju kristalnu strukturu
kubna zapreminski centrirana rešetka (Fe, hrom, volfram, molibden)
kubna površinski centrirana rešetka (Al, Cu, Pb, Ni)
heksagonalna rešetka (Zn, Mg, kadmijum)
Kristalna rešetka se formira tokom kristalizacije – proces obrazovanja kristala iz
rastopljenog metala
Oblik, veličine i orijentacija kristala mnogo utiču na sva svojstva metala i njihovih
legura
Očvršćavanje metala počinje i završava na istoj temperaturi
Zastoj u hladjenju (M-N) – zbog oslobadjanja skrivene toplote topljenje
Temperature topljenja koje su jednake temperaturama kristalizacije se kreću od -38.9
do 34100C
Pored ove primarne kristalizacije, postoji i sekundarna (promena kristalne strukture u čvrstom stanju), i u dijagramima hladjenja ovih metala
postoji više tačaka zastoja hladjenja
Alotropija: pojva promene kristalne struktur; alotropske modifikacije : tačke zastoja u hladjenju
Primena:
belo Fe: C je hemijski vezan u obvliku jedinjenja Fe3C; dalje se preradjuje u čelik
sivo Fe: C delimično izlučen u obliku grafita; daljom preradom dobijaju se livena gvoždja
primena livenog gvoždja: kanalizacione cevi, poklopci šahtova; vodovodne cevi i vodovodna armatura; radijatori za centralno grejanje
legirani čelik: primenjuju se izuzetno retko: čelici za noseće konstrukcije, niskougljenični čelici za limove (tanki do 3mm, srednji do 4.75mm i
grubi > 4.75), pocinkovani čelični limoci (0.45-4.0mm), brazdasti i bradavičasti limovi (za gazišta na metalnim stepenicama)
ugljenični: najčešće primenjuje – gradjevinski čelici (navesti ih)
2. GVOŽDJE I LEGURE GVOŽDJA: STRUKTURA, DOBIJANJE GVOŽDJA I ČELIKA
elementarno Fe nije pogodno za tehničku upotrebu, (fz svega oko 200 MPa)
najviše se primenjuje legura Fe – čelik (fz = 400-2 000 MPa);
elementi za legiranje: C, SI, Mn, Ni, Cr, Mo, W; primese u čeliku: S, P, N, O i dr
Sve legure u kojima je Q C < 2% nazivaju se čelici a one gde je Q C > 2% su sirovo Fe.
Dobijanje metala: vadjenje, obogaćivanje rude, topljenje poluproizvoda, prerada poluproizvoda
Struktura Fe i njegovih legura:
Fe: ima kristalnu strukturu; kristalna rešetka oblika kocke, prostorno ili površinski centrirana; 4
alotropske modifikacije: Feα, Feβ, Feγ, Feδ
T > 1539 → Fe je u tečnom stanju – rastop
T = 1539 → započinje i završava očvršćavanje; tu nastaje i zastoj hladjenja - Feδ
T = 1401 → transformacija Feδ u Feγ uz temperaturni zastoj
T = 898 → Feγ u Feβ
T = 768 → Feβ u Feα
daljim padom ne nastaju nikakvi drugi preobražaji
Prilikom zagrevanja Fe nastaju iste transformacije uz temperaturne zastoje koji ovde odgovaraju
vezivanju toplote
postoje manje temperaturne razlike na nekim mestima nastanka alotropskih modifikacija
Feα = do 7680, kubna prostorno orijentisana rešetka ima magnetična svojstva, ostali ne
Feβ = 768-9110 (pri hladjenju do 898
0); kubna povrpinski orijentisana rešetka
Feγ = 911 (pri hladsjenju od 8980) do 1401
0; kubna, prostorno orijentisana rešetka
Feδ = 1401-15390; kubna, prostorno orijentisana rešetka
Osnovni legirajući ekement prisutan u čeliku je C koji može biti:
rastvoren u Fe (čvrst rastvor C u Fe)
i vidu jedinjenja Fe3C (karbid Fe) – cementit
u obliku izlučenog grafita tj.kao komponenta smeše Fe-C
Austenit – čvrsti rastvor C u Feγ (visoka plastičnost)
Dobijanje Fe i čelika:
I faza: u visokim pećima iz rude se dobija sirovo Fe (>2%C)
II faza: redukcija do C<2% + smanjenje sadržaja S i P
I faza: dobijanje sirovog Fe u visokim pećima uz istovremeno otklanjanje štetnih primesa (S i P)
FeO (iz rude) + koks + topitelji + zagrejan vazduh 600-9000 → iz mase se na dnu izdvaja tečno sirovo Fe a na njemu pliva troska
koks = redukciono sredstvo (obezbedjuje redukciju oksida Fe iz rude)
topitelji (kreč, pesak) → snižavaju temp.topljenja rude, grade jedinjenja sa štetnim supstancama gradeći trosku ili zguru
uduvavanje zagrejanog vazduha sa postizanjem temperature oko 20000 pri dnu peći
sirovo Fe i troska se ispuštaju kroz različite otvore a Fe se izliva u kalupe
takvo Fe predstavlja poluproizvod
belo Fe: C je hemijski vezan u obvliku jedinjenja Fe3C; dalje se preradjuje u čelik
sivo Fe: C delimično izlučen u obliku grafita; daljom preradom dobijaju se livena gvoždja
liveno Fe ima relativno veliku čvrstoću na P ( do 1200) znartno manja čvrstoća na zatezanje i savijanje (100-600), mala žilavost
primena livenog: kanalizacione cevi, poklopci šahtova; vodovodne cevi i vodovodna armatura; radijatori za centralno grejanje
II faza: dobijanje čelika smanjivanjem Q C u belom sirovom Fe do granice od max 1%
Konvertorski postupak: u konvertorima se kroz masu rastopljenog belog sirovog Fe uduvava vazduh pri čemu nastaje oksidacija C do
CO i CO2 uz obrazovanje troske
Besemerov: obloga konvertora je kisela ; preradjuje se sirovo Fe sa > % Si (do 2%) i Mn (do 1.5%)
a minimalni P i S; troska sadrži SiO2 i MnO
Tomasov: obloga konvertora je kisela pa preradjuje sirovo Fe sa sa > Q P (do 2%) a minimalni Si i S
troska ima visok sadržaj P
Kiseoničko-konvertorski postupak: umesto vazduha uduvava se čist O2 sa nastankom jake oksidacije i temperature do 3 0000
dobija se kvalitetniji čelik
Simens-Martenov postupak: ekonomičniji od prethodna dva; dobija se kvalitetan čelik nezavisno od vrste primesa (i sa > Q S i P)
kiseonik se ubacuje u obliku FeO pri čemu se koriste i otpaci Fe i čelika
Elektropostupak: za proizvodnju čelika tačno odredjenog hemijskog sastava i sa minimalnim sadržajem S, P, O2 i drugih primesa
postupak je dosta skup
Duplex postupak: ekonomičniji je od prethodnog; najpre se za dobijanje čeila koristi konvertorski postupak a nakon toga se on doradjuje u
elektropećima do željenog sastava
3. PRERADA ČELIKA DEFORMACIJOM: OSNOVNI POSTUPCI PRERADE, UTICAJ NAČINA PRERADE NA SVOJSTVA ČELIKA
Da bi se dobio odredjeni čelični proizvod, izliveni ingot se podvrgava raznim načinima prerade deformacijom i to:
Valjanje: limovi, šipke, valjani profili
propuštanje zagrejanog ingota izmedju valjaka koji se okreću u suprotnim smerovima; razmak valjaka je < od debljine materijala; materijal
prolazi kroz nekoliko valjaka sa sve manjim razmacima do željenih dimenzija; mogu se koristiti dva a sve više i tri valjka
za proizvodnju šipki postoje specijalni kalibrirani valjci sa žljebovima odredjenih profila (Uarmature, šine)
Izvlačenje: okrugli profili manjih dimenzija
provlačenje šipki dobijenih valjanjem kroz matrice manjeg prečnika od polaznih šipki; materijal se u većoj meri nego kod valjanja sabija,
dobija > gustinu, utiče se na veličinu kristalnih zrna, u velikoj meri se menja struktura i utiče na svojstva materijala
Mehanička i tehnološka svojstva proizvoda dobijenih na ova dva načina zavisi kao od hemijskog sastava materijala tako i od tehnologije prerade
u prvom redu, ova svojstva zavise od toga da li se primenjuje toplo ili hladno valjanje odnosno izvlačenje, zatim od nivoa temperature u obradi na
toplo; bitnu ulogu ima i stepen sažimanja kako kod obrade na toplo još i više na hladno
zbijanje u toplom stanju: uslovljava smanjenje kristalnih zrna i njihov kompaktniji raspored što doprinosi povećanju mehaničke orpornoti
materijala;
hladna deformacija (valjanje i izvlačenje): dolazi do usmeravannja kristalnih zrna čime se postiže vrlo velika čvrstoća ali uz smanjenje žilavosti
svi postupci obrade na hladno mogu biti praćeni i medjufaznim zagrevanjem kao i raznim postupcima termičke obrade
patentirana žica (široka primena u prednaprezanju) se dobija kombinovanjem ova dva postupka (valjanje na toplo – zagrevanje – hladjenje
na 5000– postepeno hladjenje do normalne t – provlačenje kroz matrice (sažimanje) → dobija se hladno vučeni čelik ima vrlo visoki fz
ovakav materijal se može podrvći i dopunskom tretmanu („opuštanje“) koja podrazumeva ponovno zagrevanje hladno vučene žice sa postupnim
hladjenjem (čvrtoća zatezanja se povećava za 10% a poboljšava se i žilavost)
Sitnozrni materijali: uvek imaju > čvrstoću i tvrdoću
Krupnozrni materijali: po pravilu imaju > plastičnost
Kovanje: veći komadi koji se teško valjaju
plastična obrada u toplom stanju gde se čelik oblikuje udarom, sila se na element nanosi trenutno (kod presovanja postupno)
obradjuju se veći komadi koje je teže valjati
slobodno kovanje: rasprostiranje materijala bez ikakvog ograničenja upravno na dejstvo sile
kovanje u matricama (kalupima): kovanje do ispunjavanja kalipa
Presovanje: postepeno nanošenje sile na materijal; postupak može i na toplo i na hladno
zapreminsko (za dobijanje elemenata složenih oblika)
presovanje čeličnih ploča i limova na hladno (elementi složenih oblikasa tankim zidovima)
Extrudiranje (istiskivanje): šipke, štapovi
zagrejan materijal se istiskuje kroz matrice odredjenog oblika
svi postupci se mogu vršiti „na toplo“ i „na hladno“
Postupak: zagrevanje ingota do austeničnog područja (plastičnost ovog oblika čelika); mora se definisati temperaturni interval najoptimalniji
za preradu pa se često primenjuje i medjufazno zagrevanje
4. KLASIFIKACIJA I OZNAČAVANJE ČELIKA: OSNOVNA PODELA, ZNAČENJE PRVA DVA SIMBOLA U OZNAČAVANJU
Podela čelika:
prema postupku dobijanja: Besemerov, Tomasov, Simens-Martenov, elektro čelik
prema hemijskom sastavu: ugljenični, legirani, mikrolegirani
ugljenični: odlučujući uticaj na osobine čelika ima C dok su ostalu elementi primese;
prateći elementi su: Mn, Si i nisu od uticaja na osobine čelika; P i S
legirani: za svaki element osim C postoji odredjen granični sadržaj u čeliku;
ukoliko je sadržaj nekog elementa veći od granične vrednosti a u cilju uticanja na neku osobinu čelika, takav element je
legirajuća komponenta
niskolegirani čelici: ako je zbir procenata legirajućih elemenata < 5%
visokolegirani čelici: ako je zbir > 5%
primenjuju se izuzetno retko: čelici za noseće konstrukcije, niskougljenični čelici za limove (tanki do 3mm, srednji do
4.75mm i grubi > 4.75), pocinkovani čelični limoci (0.45-4.0mm), brazdasti i bradavičasti limovi (za gazišta na
metalnim stepenicama)
prema nameni: konstrukcioni, alatni
konstrukcioni: upotrebljavaju za izradu konstrukcijskih elemenata ili čeličnih konstrukcija u celini (predmeti široke potrošnje do
konstrukcija u gradjevinarstvu, mašinogradnji, brodogradnji...)
za izbor konstrukcijskih čelika odlučujuću ulogu imaju mehanička i tehnološka svojstva (fz, σvi, ρ, osetljivost prema krtom
lomu, pojavi prslina i dr
alatni: za izradu raznih alata, za obradu svoih vrsta materijala, kako u hladnom tako i u toplom stanju
za upotrebljivost alatnih čelika, mehanička (osim tvrdoće i žilavosti) svojstva nemaju većeg značaja.
Odlučujuća su tehnološka svojstva, postojanost na povišenim temperaturama, dimenzionalna postojanost i sl.
prema kvalitetu:
obični: negarantovan sastav i nepropisan sadržaj nečistoće
kvalitetni i plemeniti: garantovan hemijski sastav i limitirana nečistoća – kod plemenitog je nečistoće daleko manje nego kod kvalitetnog
Označavanje čelika:
dopunska oznaka
↓
Č
↑
osnovna oznaka
Osnovna oznaka: 4 ili 5 brojčanoih simbola;
prvo brojno mesto označava vrstu čelika i to: 0 = ugljenični čelik negarantovanog sastava
1 = ugljenični čelik garantovanog sastava (utvrdjenog sastava i mehaničkih svojstava)
ako je na prvom mestu 0 ili 1, broj na drugom mestu se odnosi na zateznu čvrstoću (0 = nije utvrdjena; od 1-9 utvrdjene čvrstoće)
2-9 legirani čelik garantovanog sastava
(brojevi od 2-9 su brojčani simboli najuticajnijeg legirajućeg elementa)
drugo brojno mesto kod legiranih čelika nosi brojni simbol drugog po uticaju legirajućeg ečementa
treće i četvrto brojno mesto: označavaju ili čistoću (kod ugljeničnih) ili namenu (kod ostalih)
U gradjevinarstvu se uglavnom primenjuju ugljenični čelici sa negarantovanim sastavom ali sa garantovanim mehaničkim svojstvima
5. BETONSKI ČELIK: GLATKA, REBRASTA I MREŽASTA ARMATURA: OZNAKE KLASE KVALITETA, USLOVI KVALITETA, PREČNICI, NAČIN
ISPORUKE
više vrsta čelika se koristi za armiranje betonskih elemenata i konstrukcija; brojčane oznake ukazuju na mehaničke karakteritike odredjene vrste čelika
Č.0200 220/340 220-granica razvlačenja ; 340-zatezna čvrstoća
Glatka armatura:
GA 220/340 (Č.0200) prečnici: φ 5,6,8,10,12 mm
(φ 5-12mm) isporuka: koturovi za sve prečnike
GA 240/360 (Č.0300) prečnici: φ 5,6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36 m
(φ 5-36mm) isporuka: koturovi do φ 22mm
petlje: do φ 28 mm
prave šipke 12-20m: za φ > 28mm
Rebrasta armatura:
RA 400/500-1: samo za statička opterećenja: φ 6,8,10,14mm (φ 6-14mm)
RA 400/500-2: za statička i dinamička: φ 6,8,10,12,14,16,19,22,25,28,32,36,40mm
(φ 6-40mm) isporuka:koturovi do φ 14mm; petlje: do φ 22 mm
prave šipke 12-20m: za φ > 22mm
Mrežasta armatura: (zavarena čelična mreža; proizvodi od 2 vrste čelika)
MAG 500/560: glatke čelične šipke
MAR 400/500 rebraste čelične šipke prečnici šipki su najčešće φ 6-14mm
isporuka: table dužine L = 5.00m, širine B = 2.70m sa pravougaonim ili kvadratnim okcima
„Bi“-armatura: specijalno oblikovana armatura BiA 680/800
6. GRADJEVINSKI ČELICI: VRSTE I NAČIN DOBIJANJA POJEDINIH PROIZVODA, OSNOVNE ODLIKE, FIZIČKO MEHANIČKA SVOJSTVA
U gradjevinarstvu se uglavnom primenjuju ugljenični čelici sa negarantovanim sastavom ali sa garantovanim mehaničkim svojstvima
čelici za noseće konstrukcije – opšti konstrukcioni čelici:
najčešće šipke (štapovi) različitih profila (kvadratni, oklrugli, šestougaoni, pljosnati...) i dužina – valjanjem (uglavnom vrućim, ev.hladnim)
niskougljenični čelici za limove:
čelični limovi: tanki do 3mm, srednji 3-4.75mm i debeli >4.75mm; dobijanje – vrućim valjanjem
talasasti koritasti lim: krovni pokrivač, oblaganje zidova; dobijanje – valjanjem ili presovanjem
koritaste i udubljene ploče: mostogradnja dobijanje – presovanje u zagrejanom stanju
hladnooblikovani profili: otvoreni ili zatvoreni
dobijanje: hladnim delimično toplim oblikovanjem (kombinacija savijanja i presovanja) limova ili traka
čelična žica: prečnik do 14mm: dobijanje: ili samo valjanje ili izvlačenjem vruće valjane žice
vučena žica za posebne namene: prečnika 1-14mm; za eksere, lance, opruge, sita, čeličnu užad; u 3 stepena tvrdoće
čelična užad: koriste: hladno vučene žice manjih prečnika; dobijanje: odavijanjemjezgra užeta većim brojem žica
spiralna (sa 7,19 ili 37 žica), prosto usukana, zatvorena užad; neka imaju jezgra u obliku vlaknastog uloška
čelici za valjke, navrtke i zakivke: propisani posebni uslovi zbog potrebne veće žilavosti
betonski čelik:
čelici za prednapregnuti beton: Posebna vrsta gradjevinskih čelika koja mora da zadovolji odredjene uslove i to:
visoka zatezna čvrstoća, dovoljna žilavost i plastičnost, izrazito elastično ponašanje, (tj.minimalna vrednost tečenje i relaksacije),
zadovoljavajuća visoka granica zamora
7. ČELIK ZA PREDNAPREGNUTI BETON: NAČIN DOBIJANJA, VRSTE, OSNOVNA SVOJSTVA I ISPITIVANJE
Posebna vrsta gradjevinskih čelika koja mora da zadovolji odredjene uslove i to:
visoka zatezna čvrstoća, dovoljna žilavost i plastičnost, izrazito elastično ponašanje, (tj.minimalna vrednost tečenje i relaksacije),
zadovoljavajuća visoka granica zamora
Vrste:
žice: dobija od vruće valjanog ugljeničnog čelika postupkom patentiranja (kombinacija obrade na hladno i medjufaznog zagrevanja), hladnog
izvlačenja i opuštanja (ponovno zagrevanje hladno vučene žice sa postupnim hladjenjem - čvrtoća zatezanja se povećava za 10% a
poboljšava se i žilavost) a često se podvrgava i postuplku stabiliozacije (istezanje prethodno zagrejane žice za oko 1% dužine – dobija se žica
sa niskom relaksacijom)
prečnik: φ = 2.5 - 12mm (2.5,3,4,5,7,8,10.12mm)
isporuka: u koturima težine 60-200kg
površina: glatka i profilisana
šipke: dobijaju od ugljeničnoh ili legiranog čelika uz preradu dopunskim postupcima (hladno izvlačenje, opuštanje, poboljšanja i dr)
bez postupaka fz < 900Mpa a sa njima 1400-1600 MPa
prečnik: φ = 14 - 40mm (14,16,20,25,32,36,40 mm)
isporuka: prave šipke
užad: najčešće patentirane hladno vučene žice prečnika 2 do 4 mm se upredaju u užad (od 2,3 ili 7 žica) a nakon formiranja, užad se podvrgavaju
procesu opuštanja sa ili bez stabilizacije (za nisku ili normalnui relaksaciju)
prečnik: φ = 6.4 – 15.2 mm (od 7 žica)
isporuka: neki od kablova se isporučuju sa plastičnim omotačem kao zaštitom
Ispitivanje:
ispitivanje namotavanjem:
ispitivanje: namotavanje žica propisan broj puta oko trna tačno definisanog prečnika
brzina mora da bude konstantna i ne suviše velika (da ne bi došlo do zagrevanja žice)
namotaji mora da budu tesno priljubljeni jedan uz drugi
predvidjen broj namotaja žica mora da izdrži bez prekida odnosno bez vidljivih površinskih oštećenja
ispitivanje namotavanjem u zavojnicu je predvidjeno za žice za prednapregnut beton
ove žice moraju da izdrže 10 namotaja oko trna čiji je prečnik 5x> od prečnika žice
ispitivanje se vrši na 6 uzoraka
Istpitivanje naizmeničnim previjanjem:
uglavnom se vrši kod limova i žica
uzorak odgovarajuće dužine se donjim krajem učvršćuje u čeljust uredjaja pa se ručicom iz vertikalnog položaja
naizmenično previja.
za razne debljine limova odnosno prečnike žica, propisan je prečnik D „trna“ i krak previjanja h
Previjanje se vrši sve do loma;
broj previjanja zaokružuje se na 0.5 pri čemu se ne ubraja poslednja polovina previjanja u kojoj je došlo do loma
za žice za prednaprezanje propisan je uslov da žica mora da izdrži pet previjanja
propisan broj previjanja za patentiranu hladno vučenu žicu:
glatka žica: min 4 profilisana žica: min 3
8. DIJAGRAMI σ - ε ZA ČELIKE SA RAZLIČITIM SADRŽAJEM UGLJENIKA
Osnovni legirajući ekement prisutan u čeliku je C koji može biti:
rastvoren u Fe (čvrst rastvor C u Fe)
i vidu jedinjenja Fe3C (karbid Fe) – cementit
u obliku izlučenog grafita tj.kao komponenta smeše Fe-C
Austenit – čvrsti rastvor C u Feγ (visoka plastičnost)
sadržaj ugljenika se odražava na sve osobine čelika a pre svega se odnosi na mehaničke karakteristike
• sa povećanjem %C, čelik postaje sve manje žilav (duktilan) odnosno postaje krt a σ – ε dijagram dobija oblik u kome ne postoji jasno izražena
granica plastičnog tečenja (granica razvlačenja)
granica razvlačenja (odnosno velikih izduženja) se izračunava:
σv = σ0.2 (σv , σvi ): Uslovna granica tečenja predstavlja napon pri kome trajno izduženje materijala iznosi 0.2% od početne dužine
σe = σ0.01 ili σ0.005 : granica elastičnosti σe (vrednost napona pri čijem rasterećenju se uzorak ne vraća na prvobitnu dužinu) se
takodje teško odredjuje; usvaja se da je to napon pri kome se dobijaju trajne deformacije veličine 0.01% ili
0.005% od početne dužine
medjutim, kod ovih vrsta čelika raste čvrstoća i donekle modul elastičnosti (E)
porast čvrsdtoće je prisutan dok sadržaj C u čeliku ne dostigne oko 1%, a pri većim sadržajima C počinje naglo da opada
• sa snižavanjem %C,
9. GRANICA RAZVLAČENJA (VELIKIH IZDUŽENJA) ODNOSNO GRANICA σ 0,2 KOD ČELIKA
Ako je σ – ε dijagram kod nekih materijala takav da se na njima teško može odrediti vrednost σv
(napon pri kome deformacija raste primetno brže nego do tada, naziva se granica velikih deformacija,
odnosno granica velikih izduženja – razvlačenja) kao što je to slučaj na dijagramu 2, uvodi se pojam
uslovne granice velikih deformacija (izduženja; tečenja) σ0.2.
σv = σ0.2 (σv , σvi ): Uslovna granica tečenja predstavlja napon pri kome trajno izduženje
materijala iznosi 0.2% od početne dužine
σe = σ0.01 ili σ0.005 : granica elastičnosti σe (vrednost napona pri čijem rasterećenju se
uzorak ne vraća na prvobitnu dužinu) se takodje teško odredjuje, pa se za slučaj iz dijagrama 2 usvaja
da je to napon pri kome se dobijaju trajne deformacije veličine 0.01% ili 0.005%
E = tg α0 E = modul elastičnosti: obzrom da je dijagram za čelik u početnom delu nesumnjivo pravolinijski, E se izračunava kao tg α0
varira u relativno uskim granicama: čelici za prednapregnuti beton od 190 000 – 200 000 MPa; ostali 200 000-210 000
fz = σm = V��i$ gde su Pgr = maximalna (granična) vrednost sile koja je aplicirana; A0 = najmanja P poprečnog preseka
kako se čvrstoća definiše na bazi velikog broja merenja koji omogućavaju statističku obradu,
fz = I�jjj - 1.645 ∙ Sn gde su: Xkg = srednja vrednost svih rezultata ispitivanja; Sn = standardna devijacija
10. ISPITIVANJE ČELIKA ZATEZANJEM: VRSTE EPRUVETA (UZORAKA), IZDUŽENJE NA MESTU PREKIDA, KONTRAKCIJA POPREČNOG
PRESEKA
ispitivanjem zatezanjem se dobijaju vrednosti za odredjene mehaničke i deformacione karakteristike čelika
Mehaničke: granica elastičnosti, granica razvlačenja (granica velikih deformacija) i čvrstoća pri
zatezanju
Deformacione: modul elastičnosti, izduženje pri lomu i kontrakcija
Epruvete – osnovni uzorci za ispitivanje čelika zatezanjem, obično kružnog poprečnog preseka (mogu i
prozvoljnog poprečnog preseka)
Sastoje se od suženog dela dužine lp, preseka A0 i zadebljanih krajeva (glava) za pričvršćivanje
Proporcionalna epruveta (obična): l0 = 5.65 ∙ hi$ ≥ 25mm A0 = d02 π/4 l0 = 5 d0 (za kružni poprečni presek)
Proporcionalna duga epruveta: l0 = 11.3 ∙ hi$ l0 = 10 d0
Neproporcionalne epruvete: proizvoljna l0 i to se mora naglasiti
Ocena žilavosti, odnosno duktilnosti čelika, osim na osnovu oblika σ – ε krive (D = l · �m��l · �m � )
Može se dati i na bazi izduženja i kontrakcije epruvete nakon prekida
Izduženja nakon prekida: definiše se razlikom izmedju merne dužine prekinute epruvete
i prvobitne merne dužine svedeno na prvobitnu mernu dužinu i izraženo u %
δ = n�: n$n$ ∙ 100%
izračunavanje Lu vrši se na bazi prethodne podele epruvete na odredjen broj medjusobno
jednakih rastojanja; Nakon prekida a zavisno u kojoj zoni je on nastao, brojenjem podeoka i
primenom odgovarajućih obrazaca dolazi se do položaja tačaka X, Y, Z i Z ’
Lu = M1M2 Lu = XY + 2YZ Lu = XY + YZ ’
+ YZ’’
Kontrakcija: procentualno suženje poprečnog preseka epruvete posle prekida
Ψ = i$: ii ∙ 100% gde su: A0 = površina preseka uzorka pre istezanja A = površina preseka nakon kidanje (A=ab)
Uzorci koji nemaju kružne poprečne preseke obično pokazuju niže vrednosti kontrakcije nego uzorci kružnog preseka od istog materijala
Kod kružnih uzoraka i P kontrakcije je kružna; kod kvadratnih ili pravougaonih preseka to nije slučaj, uzima se A = ab da bi bili slični rezul.
Oba dva parametra predstavljaju dobre parametre za procenu duktilnosti (žilavosti) materijala
Vrlo duktilni materijali imaju visoke vrednosti karakteristika ψ i δ
11. ISPITIVANJE TVRDOĆE ČELIKA METODOM BRINELA, POLDIJEV ČEKIĆ
Sana tvrdoća nije od značaja za primenu čelika u gradjevinarstvu.
Ispitivanjem tvrdoće čelika mogu se takodje dobiti vrlo pouzdani podaci o njegovoj čvrstoći
Ispitivanje se vrši Brinelovom metodom. Ona se zasniva na merenju površine otiska koji se
dobija kada se u materijal odredjenom silom P utiskuje kaljena čelična kuglica prečnika D. Otisak
ima oblik kalote
HB = �V
\ ��: ��� HB = tvrdoća
gde su: P = poznata sila; d = prečnik otiska (koristi se mikroskop); D = prečnik kuglice
sila utiskivanja se postepeno povećava u toku 12-18sec do maximalnih vrednosti
kada se posrigne ta vrednost, sila se zadržava još 10-15 sec pa tek onda rasterećenje i merenje prečnika
Zavisnost čvrstoće i tvrdoće po Brinelovoj metodi: fz = k ∙ HB k = koeficijent koji iznosi 0.34-0.36
Poldijev čekić:
u ovom ispitivanju se takodje koristi okaljena kugluica prečnika 10mm; merenje se izvodi tako što se kuglica postavi izmedju etalona poznate
tvrdoće i površine matrijala čija se tvrdoća ispituje; Sila P se aplicira čekićem pa i na etalonu i na uzorku se prave otisci koji odgovaraju datoj sili; ovi
otisci su kalote prečnika de i dx i mogu se izmeriti. Ako se zna tvrdoća etalona po Brinelu, tvrdoća Hx se izračunava:
Hx = He � : L�: ���
: h�: ��� gde su: D = prečnik kuglice 10 mm; He tvrdoća etalona po Brinelu; d = prečnici etalona i uzorka
12. MEHANIČKA SVOJSTVA ČELIKA NA POVIŠENIM TEMPERATURAMA: ČVRSTOĆA, ŽILAVOST (DATI ODGOVARAJUĆE DIJAGRAME)
veliki broj mehaničkih svojstava čelika se menja naročito pri povišenim temperaturama
Sa povećanjem temperature, zatezna čvrstoća i granica razvlačenja po pravilu opadaju
kriva 1: ugljenični čelici koji nakon valjanja nisu tretirani ni na toplo ni na hladno (npr.GA 240/360)
do T = 3000 zatezna čvrstoća se čak povećava a potom sa porastom t opada
na t = 6000 čvrstoća je 40% od fz
ako se ohladi do normalnih temperatura, povratiče prethodnu čvrstoću
kriva 2: termički obradjeni čelici (naknadni postupci obrade na toplo, dobijanje visokih zateznih čvrstoća)
na nižim t gube čvrstoću (100-1500)
na t = 6000 čvrstoća je 15-20% od fz
hladjenjem do normalnih temperatura, neće imati početnu čvrstoću, biće za oko 20-30% < fz
kriva 3: čelici sa naknadnom obradom na hladno (npr. patentirana hladno vučena žica)
gubitak čvrstoće već na temperaturama oko 500
na t = 6000 čvrstoća je 10% od fz
hladjenjem neće imati početnu čvrstoću već će biti > 40% manja od fz
Razlozi : pri zagrevanju dolazi do transformacije kristalne strukture materijala tako da se gubi ona struktura koja je davala visoku zateznu čvrstoću
na mesto nje se dobija struktura koja odgovara čeliku bez naknadnog tretmana
Kratkotajno delovanje visoke T (4000 u trajanju od 3-5min) ne utiče značajnije čvrstoću i ostala mehanička svojstva
čelika
Modul elastičnosti: na povišenim t se smanjuje
Izduženje pri kidanju, kontrakcija i udarna žilavost sa povećanjem temperature se povećavaju
13. MEHANIČKA I DEFORMACIONA SVOJSTVA ČELIKA: FAKTORI UTICAJA, ORJENTACIONE VELIČINE OVIH SVOJSTAVA
Mehanička svojstva: granica elastičnosti, granica razvlačenja (granica velikih deformacija) i čvrstoća pri zatezanju
Deformaciona svojstva: modul elastičnosti, izduženje pri lomu i kontrakcija
Dobijanje ovih parametara se vrši ispitivanjem zatezanjem (iz grupe statičkih ispitivanja)
Zatezna čvrstoća fz: opada sa povećanjem temperature
raste sa porastom C do granice 1% a potom opada
hladno vučeni čelik: zavisno od prečnika od 1 300 – 1 800 MPa
liveni čelik: 400 – 600 MPa
Granica razvlačenja σv: opada sa povećanjem temperature
sa porastom Q C nije izražena jasno
Izduženje pri prekidu δ: dobar pokazatelj žilavosti
Zagrevanjem se ovaj parametar povećava
smanjuje se pri povećanju Q C
Betonski čelik GA 240/360 (vrlo žilav materijal): δ = 20-25%
Čelik za prednapregnuti beton (znatno manje žilav): δ = 5-10%
Kontrakcija Ψ: dobar pokazatelj žilavosti (veća kontrakcija, čelik žilaviji)
Zagrevanjem se ovaj parametar povećava
smanjuje se pri porastu Q C
Većina gradjevinskih čelika: ψ = > 25% (donja prihvatljiva granica za čelik ove vrste)
Modul elastičnosti E: sa porastom temperature smanjuje se modul elastičnosti
sa porastom Q C donekle raste modul elastičnosti
gradjevinski čelik uglavnom uske granice: E = 190 000 – 210 000 MPa
čelik za prednapregnuti beton: E = 190 000 – 200 000 MPa
gradjevinski čelik ostalih vrsta: E 0 200 000 – 210 000 MPa
Udarna žilavost ρ: sa porastom temperature se povećava
sa porastom Q C smanjuje se žilavost
Tečenje φ: sa porastom temperature se povećava
patentirana hladno vučena žica: 5-10% (nakon 42 dana) φt = εteč / εtren (0.05-0.1)
Relaksacija r: sa porastom temperature se povećava
patentirana hladno vučena žica: fz = 0.7 ≤ 8 % (nakon 42 dana) r = ∆σ / σ0
14. REOLOŠKA SVOJSTVA ČELIKA
Tečenje i relaksacija, osim od vremena t zavise i od intenziteta napona i temperature
tečenje čelika se značajnije ispoljava samo pri vrednostima napona većih od granice elastičnosti σ0.01.
relaksacija se ispoljava pri vrednostima napona koji se > 0.5 fz
Tečenje i relaksacija su od značaja samo u oblasti čelika za prednaprezanje:
zbog sastava i strukturnih karakteristika podložniji tečenju i relaksaciji
nivo iskorišćenja napona kod ove vrste čelika je znatno viši nego kod ostalih (radni naponi
se kreću od 0.60-0-75 fz) a kod ostalih os 0.4-0.5 fz
krive tečenja uglavnom za patentiranu hladno vučenu žici su prikazane na dijagramu
u oblasti radnih napona, proces tečenja se stabilizuje u roku od najviše 1000h (42 dana)
konačne veličine tečenja: 5-10%
koeficijent tečenja: φt = εteč / εtren (0.05-0.1) na y osi
Relaksacija se deiniše na bazi ispitivanja u trajanju od 1000h (proces se ili u potpunosti stabilizuje ili se
obavi njegov najveći deo); po djagramu, u prva 24h se završi 2/3 procesa
relaksacija vrlo mnogo zavisi od vrste čelika
u području radnih napona najmanju relaksaciju imaju patentirane hladno vučene i stabilizovane žice ,
potom glatke i rebraste šipke a najveću patentirane hladno vučene bez stabilizacije
na dijagramu su krive relaksacije patentirane hladno vučene žice za odredjene nivoe napona
r = ∆σ / σ0 fz = 0.7 ≤ 8 % (nakon 42 dana)
15. OSNOVNI POKAZATELJI ŽILAVOSTI ČELIKA, ISPITIVANJE ZAREZNE UDARNE ŽILAVOSTI
Žilavost čelika se može ispitati na nekoliko načina: na osnovu σ – ε dijagrama, Izduženja nakon prekida i kontrakcije i ispitivanje žilavsti pri udaru
Sve materije obzirom na njihovo ponašanje pod opterećenjem delimo na žilave i krte; uveden je pojam duktilnosti (žilavosti) koji predstavlja odnos
deformacije pri maksimalnom naponu i deformacije na granici velikih deformacija D = l · �m��l · �m � (na osnovu σ – ε dijagrama)
Izduženja nakon prekida (δ) i kontrakcija (Ψ) predstavljaju dobre parametre za procenu duktilnosti (žilavosti) materijala
Vrlo duktilni materijali imaju visoke vrednosti karakteristika ψ i δ
žilavost pri udaru (“zarezna udarna žilavost”):
ispitivanjem se ocenjuje sposobnost čelika da se suprotstavi dinamičkom opterećenju
rezultati predstavljaju parametre za ocenu sklonosti čelika krtom lomu kako na normalnim tako i na višim ili
nižim temperaturama
(na slici je ispitivanje putem proste grede i udarnog opterećenja, slika klatna je u knjizi !!)
žilavost pri udaru predstavlja utrošen rad na lom epruvete sa zarezom, po jedinici površine preseka na mestu zareza
ispitivanje se vrši na uredjaju Šarpijevo klatno (udarna masa pada sa odredjene visine h1 a nakon loma ova masa dospeva do nivoa h2);
razlika ovih nivoa predstavlja rad utrošen na lompljenje epruvete
Ispitivanje se vrši na t = 20oC
Dimenzije zareza su definisane isto kao i sam uzorak, zarezom se precizno locira mesto loma;
u okolini zareza uvek dolazi do koncentracvije napona i ovaj faktor mnogo utiče na rezultate ispitivanja: žilavi materijali su na ovaj uticaj manje
osetljivi od krtih
udarna žilavost u velikoj meri zavisi i od temperature (pri snižavanju temperature žilavost se smanjuje)
Normalna epruveta: epruveta prizmatičnog oblika, kvadratnog preseka, sa zarezom dubine 3mm u sredini
ρ = A / Fo (J / cm2) pri čemu su: A = utrošen rad tj. G (h1 – h2); F0 = najmanji poprečni presek epruvete (na mestu zareza)
16. TEHNOLOŠKA ISPITIVANJA (TEHNOLOŠKE PROBE) ČELIKA
Ispitivanje savijanjem:
provera sposobnosti deformisanja čelika u uslovima kojima će čelični element biti izložen tokom izrade ili eksploatacije
na ovaj način se uglavnom ispituju čelični limovi i čelične trake kao i tanji profili kvadratnog, kružnog ili nekog drugog oblika
uzorak debljine a postavlja se na oslonce u obliku valjaka poluprečnika R (R zavisi od debljine
uzoraka koji se ispituju)
Savijanje se vrši „trnom“ – cilindrom prečnika D (takodje zavisi od uzorka)
dužina uzorka L = 5a + 150mm
savijanje se vrši polako i neprekidno sve do pojave prve pukotine na donjoj površini uzorka
za meru sposobnosti savijanja uzima se veličina ugla α
ukoliko tokom ispitivanja ne dodje do pojave pukotina ni pri većim vrednostima ugla α,
savijanje se dovršava direktnim pritiskanjem krakova
za konstrukcioni i glatki betonski čelik: α (ugao savijanja) za GA 240/360 je 1800 D = 2a (2φ)
za rebrasti betonski čelik: α (ugao savijanja) za RA 400/500 je 900 , αpovr = 45
0 D = 5φ
Istpitivanje naizmeničnim previjanjem:
uglavnom se vrši kod limova i žica
uzorak odgovarajuće dužine se donjim krajem učvršćuje u čeljust uredjaja pa se ručicom iz vertikalnog položaja
naizmenično previja.
za razne debljine limova odnosno prečnike žica, propisan je prečnik D „trna“ i krak previjanja h
Previjanje se vrši sve do loma;
broj previjanja zaokružuje se na 0.5 pri čemu se ne ubraja poslednja polovina previjanja u kojoj je došlo do loma
za žice za prednaprezanje propisan je uslov da žica mora da izdrži pet previjanja
propisan broj previjanja za patentiranu hladno vučenu žicu:
glatka žica: min 4 profilisana žica: min 3
Ispitivanje namotavanjem:
predvidjeno za žice za prednaprezanje
ispitivanje: namotavanje žica propisan broj puta oko trna tačno definisanog prečnika
brzina mora da bude konstantna i ne suviše velika (da ne bi došlo do zagrevanja žice)
namotaji mora da budu tesno priljubljeni jedan uz drugi
predvidjen broj namotaja žica mora da izdrži bez prekida odnosno bez vidljivih površinskih oštećenja
ispitivanje namotavanjem u zavojnicu je predvidjeno za žice za prednapregnut beton
ove žice moraju da izdrže 10 namotaja oko trna čiji je prečnik 5x> od prečnika žice
ispitivanje se vrši na 6 uzoraka
17. UTICAJ SADRŽAJA UGLJENIKA NA OSNOVNA MEHANIČKA I DEFORMACIONA SVOJSTVA ČELIKA
Mehanička svojstva: granica elastičnosti, granica razvlačenja (granica velikih deformacija) i čvrstoća pri zatezanju
Deformaciona svojstva: modul elastičnosti, izduženje pri lomu i kontrakcija
Osnovni legirajući ekement prisutan u čeliku je C koji može biti:
rastvoren u Fe (čvrst rastvor C u Fe)
i vidu jedinjenja Fe3C (karbid Fe) – cementit
u obliku izlučenog grafita tj.kao komponenta smeše Fe-C
Austenit – čvrsti rastvor C u Feγ (visoka plastičnost)
sadržaj ugljenika se odražava na sve osobine čelika a pre svega se odnosi na mehaničke karakteristike
Zavisnost σ – ε dijagrama od sadržaja C:
Sa > % C čelik:
raste čvrstoća čelika (do neke granice – 1%C)
postaje sve manje duktilan (žilav)
ne postoji izražena granica plastičnog tečenja (granica razvlačenja)
donekle raste modul elastičnosti
ostala svojstva čelika:
raste čvrstoća čelika: fz = σm (do sadržaja C od 1%), pri većem sadržaju naglo opada
raste tvrdoća HB
raste granica razvlačenja σv
donekle raste modul elastičnosti
opada izduženje pri prekidu δ
pada udarna žilavost ρ
opada kontakcija Ψ
18. ŽILAVOST – ZAREZNA UDARNA ŽILAVOST ČELIKA
Sve materije obzirom na njihovo ponašanje pod opterećenjem delimo na žilave i krte; uveden je pojam duktilnosti (žilavosti) koji predstavlja odnos
deformacije pri maksimalnom naponu i deformacije na granici velikih deformacija D = l · �m��l · �m � (na osnovu σ – ε dijagrama)
Izduženja nakon prekida (δ)i kontrakcija (Ψ) predstavljaju dobre parametre za procenu duktilnosti (žilavosti) materijala
Vrlo duktilni materijali imaju visoke vrednosti karakteristika ψ i δ
žilavost pri udaru (“zarezna udarna žilavost”):
ispitivanjem se ocenjuje sposobnost čelika da se suprotstavi dinamičkom opterećenju
rezultati predstavljaju parametre za ocenu sklonosti čelika krtom lomu kako na normalnim tako i na višim ili
nižim temperaturama
(na slici je ispitivanje putem proste grede i udarnog opterećenja, slika klatna je u knjizi !!)
žilavost pri udaru predstavlja utrošen rad na lom epruvete sa zarezom, po jedinici površine preseka na mestu zareza
ispitivanje se vrši na uredjaju Šarpijevo klatno (udarna masa pada sa odredjene visine h1 a nakon loma ova masa dospeva do nivoa h2);
razlika ovih nivoa predstavlja rad utrošen na lompljenje epruvete
Ispitivanje se vrši na t = 20oC
Dimenzije zareza su definisane isto kao i sam uzorak, zarezom se precizno locira mesto loma;
u okolini zareza uvek dolazi do koncentracvije napona i ovaj faktor mnogo utiče na rezultate ispitivanja: žilavi materijali su na ovaj uticaj manje
osetljivi od krtih
udarna žilavost u velikoj meri zavisi i od temperature (pri snižavanju temperature žilavost se smanjuje)
Normalna epruveta: epruveta prizmatičnog oblika, kvadratnog preseka, sa zarezom dubine 3mm u sredini
ρ = A / Fo (J / cm2) pri čemu su: A = utrošen rad tj. G (h1 – h2); F0 = najmanji poprečni presek epruvete (na mestu zareza)
POJMOVI
Austenit – čvrsti rastvor C u modifikaciji Feγ; visoka plastičnost;
sve legure Fe i C najčešće se izlažu mehaničkoj preradi (valjanje, kovanje), u stanju austenita
sirova Fe: krta su, obradjuju skoro isključivo livenjem;
(veći sadržaj C koji bitno snižava plastičnost legura kako na normalnim tako i na povišenim T)
Čelik: pre početka prerade ingot se zagreva do temperature austenitnog područja uz definisanje optimalne temperature tokom prerade (po
potrebi medjufazno zagrevanje)
zbijanje u toplom stanju: smanjivanje kristalnih zrna (sitmozrna struktura) i kompaktniji raspored – povećanje mehaničke otpornosti
hladne deforamcije (valjanje, izvlačenje) – usmeravanje kristalnih zrna sa vrlo visokim zateznim čvrstoćama uz nepovoljan efekat smanjivanja žilavosti
sitnozrni materijali: veće čvrstoće i tvrdoće
krupnozrni materijali:veća plastičnost
tretman uvijanja: povećanje čvrstoće
patentirana čelična žica (u prednaprezanju): valjanje na toplo – zagrevanje pa hladjenje u kupatilu (brzo) – najpovoljnija struktura za dalji tretman –
postepeno hladjenje do normalne t – provlačenje kroz matrice koje je sažimaju – dobija se hladno vučeni čelik
hladno vučeni čelik: vrlo visoka čvrstoća pri zatezanju koje zavise od prečnika i kreću se od 1 300 do 1 800 MPa
opuštanje čelika – dopunski tretman: ponovno zagrevanje hladno vučene žice uz postupno hladjenje do normalne t; povećava se čvrstoća pri
zatezanju za 10%; poboljšava žilavost
liveni čelik – direktno izlivanje u kalupe; mala žilavost; zatezna čvrstoća 400-600 MPa; viša temperatura topljenja od livenog Fe, veća zapreminska kontrakcija, veća
sklonost ka stvaranju prslina; vrlo dobro podnose dugotrajna i intenzivna udarno-avrazivna opterećenja
sporo hlasdjenje – krupniji kristali – bolja plastičnost (žilavost, duktilnost) snižavanje čvrstoće
brzo hladjenje – sitnozrna struktura – velika čvrstoća i tvrdoća smanjenje žilavosti
čelik sa Q C <0.4% - tokom vremena, na normalnim t dolazi do povećanja tvrdoće (starenje čelika)
Vučena žica za posebne namene: fz od 490-590 MPa
betonski čelik: Č 0300 GA 240/360 (zatezna čvrstoća360, granica razvlačenja 240
čelici za prednapregnuti beton: prethodno opisano dobijanje hladno vučeni čelik; žica se može podvrgnuti tretmanu stabiloizacije – prethodno zagrejana žica se isteže za
1% dužine – dobijas materijal sa veoma niskom relaksacijom
Ispitivanje zatezanjem:
E (modul elastičnosti) gradjevinski čelici: 190 000 – 200 000
čelici za prednapregnuti beton: 190 000 – 200 000
ostaqli: 200 000 – 210 000
izduženje pri prekidu: GA 240/360 vrlo žilav materijal; izduženje pri prekidu δ = 20-25%
čelik za prednapregnuti beton (znatno manje žilav): δ = 5-10%
Kontrakcija: što je kontrakcija veća čelik se smatra žilavijim: većina gradjevinskih čelika ima vrednost > 25%
tvrdoća:
udarna žilavost:
> T: opadaju zatezna čvrstoća i granica razvlačenja (gubi struktura kristala koja obezbedjuje veliku zateznu čvrstoću)
smanjuje se modul alastičnsoti
raste izduženje pri kidanju, kontrakcija i udarna žilavost
kratkotrajno delovanje > T – bez značaja
C: > C: smanjuje se žilavost, dijagram bez jasno izražene granice plastičnog tečenja, raste čvrstoća čelika (do neke granice) i donekle
modul elastičnosti; raste tvrdoća, raste granica razvlačenja
opada izduženje pri prekidu i udarna žilavost
sadržaj C > 1% smanjuje se čvrstoća
DRVO: VRSTE MATERIJALA NA BAZI DRVETA, STRUKTURA I VRSTE DRVETA
Pozitivne osobine drveta: visoke mehaničke karakteristike pri relativno maloj zapreminskoj masi
niska toplotna provodljivost
dobra otpornost na dejstvo mraza; laka obradljivost
zadovoljavajuća otpornost prema dejstvu hemijskih agenasa
zavisno od stepena obrade, materijali na bazi drveta se dele:
obična drvena gradja (mehaničkom obradom prirodnog drveta)
materijali dobijeni primenom različitih industrijskih postupaka obrade (furniri, šper ploče, panel ploče, lamelirana drvena gradja)
sintetički materijali na bazi drveta dobijeni dubokom preradom drveta (može se koristiti čak i kora) – dobijanje celuloze
Vrste drveta:
lišćari:
, četinari i egzotično (isključivo u tropskim predelima) drvo
Delovi drveta: podzemni (koren) i nadzemni (stablo) deo
stablo se sastoji od debla (deblo se računa do prve deblje grane) i krošnje (kod četinara deblo ide skoro celom visinom odnosno do
dela čiji je prečnim najmanje 7 cm))
Primena u gradjevinarstvu: od značaja je deblo ( odnosno čisto deblo);
jedrije drvo se bolje iskorišćava (sa porastom visine manja je promena prečnika debla)
Debljina stabla: prečnik stabla bez kore na 1.30 m od površine terena
Debljina debla: prečnik stabla bez kore na polovini dužine čistog debla
Makrostruktura i mikrostruktura: gleda u poprečnom, radijalnom i tangencijalnom preseku
poprečni presek: kora, drvna masa i srž (srce)
kora: zaštitni omotač;
sastoji se od: spoljašnje kora je debljine 2-35mm; like – sloj kroz koji prolaze biljni sokovi i kambijuma – omotava beljikovinu i svake godine
ćelije ovog sloja stvaraju novi god tj. novi pojas beljikovine
drvna masa: godovi – godišnji priraštaj drvne mase;
konkavna (unutrašnja) strana – rano, prolećno drvo; intenzivnije kretanje sokova, tamnija boja, velika poroznost
konveksna – pozno, jesenje drvo; svetlija boja, veća kompaktnost
godovi bliži periferiji su mladji; manje su kompaktnosti, svetlije boje
beljikovina – spoljašnji deo drvne mase gde je proces rašćenja još u toku
srčevina – deo drveta oko srži, stariji je od beljikovine, zbijeniji, kompaktniji, tamnije boje od beljikovine, zove se još i pravo drvo
srž (srce): centralni deo popečnog preseka; anatomska osa drveta; tamnije je boje, prečnika nekoliko mm; manje tvrdoće je u odnosu na godove
unutar drvene mase
sržni zraci: formiraju radijalne veze izmedju unutrašnjeg i spoljašnjeg dela poprečnog preseka drveta;
primarni: povezuju srž sa periferijom; sekundarni – povezuju samo nekoliko susednih godova
Osnovni element mikrostruktire je ćelija (ćelijska opna, protoplazma, jezgro i ćelijski sok); uglavnom su oblika vlakana ili cevčica orijentisanih u pravcu
osovine stabla; vlakanca su nosioci mehaničke funkcije a cevčice nutritivne (ishrana); traheide ima obe funkcije i uglavnom su kod četinara
SKUPLJANJE I BUBRENJE DRVETA: OBJAŠNJENJE POJAVE, DIJAGRAM, UZORCI ZA ISPITIVANJE, ORIJANTACIONE VREDNOSTI MAKSIMALNOG
SKUPLJANJA (BUBRENJA) DRVETA
GRADJEVINSKA GALANTERIJA I FABRIČKI PROIZVODI OD DRVETA
Gradjevinska galanterija: drveni elementi malih poprečnih preseka dobijeni sečenjem, rendisanjem, frezovanjem (glodanjem) drvene gradje
Brodarski pod: obradom jelovih ili borovih dasaka; obrada rendisanjem i frezovanjem; izrada pera i žlebova
vlažnost 15-17%; DEBLJINA 16-26MM A ŠIRINA 6-16CM
Parket: Običan – drvene daščice dužine 190-550mm, širine 26-105mm i debljine 18-22.5mm; izradjuju od tvrdog drveta (hrast, bukva, bagrem)
gornja i donja površina su rendisane a sa strane pero i žlebovi; maksimalna vlažnost 12%
Mozaik parket – ploče (lamele) koje se slažu u polja a ova u veće elemente (mozaik ploče)
dimenzije lamela: 6-9 x 20-25 x 100-125 mm
lamele se medjusobno slepljuju
Lamperije: za oblaganje zidova i plafona; izradjuju od tankih dasaka čije se vidne površine rendaju
ivice mogu da budu profilisane ili u vidu falca
Profilisani elementi:
uglavnom frezovanjem drvene gradje; upotrebljavaju za formiranje uglova izmedju poda i zida, za oivičivanje oko vrata i prozora
Ostali fabrički proizvodi od drveta:
Šper ploče: slepljivanjem neparnog broja listova furnira (tankih listova drveta debljine do 4mm i vlažnosti od 12-15%)
Panel ploče: srednji deo je izradjen od letvica smrče, jele ili nekih lišćara a sa obe strane se lepe furnirski listovi debljine 2.5-4 mm
srednji deo može da bude i od ploča iverica
Ploče iverice: mehanički usitnjeno drvo razlićitih vrsta se meša sa lepkom i potom se izradjuju ploče koje mogu biti jednoslojne ili troslojne,
pune ili sa šupljinama, sa vertikalnim ili horizontalnim rasporedom ivera
Lesonit ploče: vrlo usitnjeno drvo se kuva u rastvoru NaOH na temperaturi od 1000; nakon kuvanju ponovno usitnjavanje u specijalnim
mlinovima, meša sa vodom, homogenizuje. Na kraju se meša sa raznim dodacima (parafin, sintetičke smole) za dobro slepljivanje
vlakanaca;
potom se pristupa presovanju, ocedjivanju i sušenju da bi krajnja vlaga iznosila 1-3%
mogu da budu tvrde (debljine 3-5mm) i meke (debljine 8-20 mm)
Lamelirano lepljeno drvo: lepljenjem relativno malih drvenih lamela debljina obično ne većih od 30 mm a dužina gotovih elemenata ide i do 40 m
GREŠKE DRVETA I DRVENE GRADJE OD UZROKA FIZIČKE PRIRODE
Greške drveta od uzroka fizičke prirode:
Paljivost: pojava pukotina u poprečnom preseku koje se pružaju radijalno idući od srca ka periferiji
Okružljivost: greška drvene mase koja se manifestuje u odvajanju drveta (kao raslojavanju) po linijama kontakta susednih godova
totalna okružljivost (odvajanje po celom obimu); parcijalna (odvajanje na delu obima)
Raspukline: nastaju usled sušenja i dejstva mraza; imaju radijalni pravac i šire se od periferije ka centru poprečnog preseka drveta
dejstvo mraza: nastaju trenutno, i nekada mogu da zarastu kada ostaje ožiljak
Greške drvene gradje:
Pukotine i raspukline: posledica skupljanja drveta usled smanjenja vlažnosti
raspukline: nastaju u radijalnom pravcu, pružaju se po dužini gradje i zahvataju ceo presek
pukotine: nastaju u radijalnom pravcu i zahvataju samo deo preseka
Krivljenje: posledica neravnomernog skupljanja, posledica nepravilnog sušenja
izbočenost: podužna zakrivljenost
koritavost: poprečna zakrivljenost
vitoperenost: izvitoperen oblik gradje
Lisičavost: prisustvo zaostale obline; može biti jednoivična ili višeivična
Nejdnakost dimenzija: najčešće kod dasaka usled skretanja testere za vreme struganja
GREŠKE GRADJE DRVETA
greškama se nazivaju defekti, nepravilnosti i oštećenja na pojedinim delovima drveta koji smanjuju kvalitet i ograničavaju upotrebljivost
nastaju tokom rašćenja, čuvanja i ekspoatacije
One mogu biti:
greške gradje
greške drveta od uzroka fizičke prirode
greške drvene gradje
greške drveta usčed delovanja biotičkih faktora (trulež, crvotoina)
Greške gradje:
Greške poprečnog preseka:
eliptični (ovalni) presek - a
žljebovit presek (izrazito nepravilna konturna linija preseka) - b
ekscentričan presek - c
dvostruko srce (nastaje srastanjem dva stabla odnosno greška koja se javlja na mestu početka račvanja
grane) - d
Nejednaka širina godova:
pojava koja zavisi od klimatskih faktora, trajanja godišnjih doba, dužine vegetacionog perioda
neujednačenost širine godova povećava anizotropnost drveta i manjuje mehanička svojstva (posebno
čvrstoću pri smicanju paralelno vlaknima)
Zakrivljenost debla: može biti prosta i složena
Nepravilnost vlakana: javlja se u vidu uvijenosti ili talasastog pružanja vlakana; mnogo utiču na tehničke karakteristike drveta
Kvrgavost: neizbežna greška drveta; javlja se na mestu spajanja grana i grančica sa stablom; to su ostaci grana i grančica
narušava homogenost gradje, izaziva deformaciju vlakana i smanjuje efektivni presek drveta;
utiče na smanjenje mehaničkih karakteristika, otežava mehanički obradu i kvari spoljašnji izgled
ponekad smanjuju čvrstoću drveta i za 30-40%
Urasla kora: posledica nekih mehaničkih povreda drveta kada se kora drveta nadje u udubljenju stabla pa usled priraštaja drvene
mase obvaj deo biva obuhvaćen beljikovinom i uvučen u stablo
PRERADA DRVETA I GOTOVI PROIZVODI OD DRVETA, DRVENA GRADJA
Sušenje: poboljšavaju se fizičko mehanička svojstva
obezbedjuje se odredjen stepen trajnosti drveta
počinje od momenta obaranja drveta u šumi a završava se obično u pogonima za sušenje
može se sušiti kako neobradjeno tako i drvo koje je prošlo kroz odredjene faze obrade
prirodno (na slobodnom vazduhu):
slaganje drveta u vitlove u slobodnom ili natkrivenom prostoru čime s obezbedjuje strujanje vazduha oko drveta
ne zahteva nikakvu specijalnu opremu
teče sporo, zavisi od atmosferskih prilika, primena u odredjenom dobu godine
traje od 2-3 nedelje pa dp 1-1,5 godine (dužina sušenja zavisi od dimenzije gradje); dobija se drvo sa minimalnom vlažnošću od 15%
veštačko (u sušarama različitim postupcima):
znatno brže; vlažnost drveta je od 6-10%
u sušarama sa periodičnim ili kontinuiranim radom, sa prirodnom i prinudnom cirkulacijom vazduha odnosno vodene pare
prvo se drvo zagreva parom ili vlažnim vazduhom temperature 70-800; potom intenzivno sušenje putem suvog vazduha 50-60
0
ekonomski najefikasnije sušare sa kontinuiranim radom u obliku tunela
u novije vreme: sušenje drveta potapanjem u zagrejan petrolatum pri čemu se iz drveta u vidu vodene pare oslobadja vlaga
tokom ovog procesa drvo ne trpi deformacije i ne puca
sušenje električnim putem: u električnom polju visoke frekvencije (zagrevanje drveta u električnom polju sa 10-20x bržim sušenjem nego u
tunelima ili komorama); postupak je skup (struja!); može primena u sklopu ombinovanog postupka
Drvena gradja:
dobija se mehaničkom obradom drvenog trupca (debla)
prerada obuhvata: ljuštenje kore, cepanje, tesanje ili rezanje
ovako dobijeni drveni elementi predstavljaju materijal za dobijanje drugih gradjevinskih elemenata ili konstrukcija
Obla gradja: to je drvo (trupac) kod koga nije primenjena nikakva posebna obrada osim ljuštenja kore
po obliku približno odgovara oblici, minimalnog prečnika 16cm
Poluobla gradja: dobija se podužnim presecanjem oble gradje
Cepana i tesana gradja: najkvalitetnija i najskuplja drvena gradja
cepanje: razdvajanje drveta na delove po linijama vlakana pomoću sekire ili klinova; izradjuje se daske i grede
tesanje: obrada drveta sekirom u smeru ili približno u smeru podužne ose debla
izradjuju se gredice, grede, železnički pragovi
Rezana gradja: rezanje trupaca raznim vrstama testera u pogonima – strugarama (pilanama)
obzirom na poprečni presek rezana gradja se deli na:
tanke daske (debljine 9-13mm)
letve pravougaonog ili kvadratnog preseka
daske debljine 14-40 mm
planke (talpe) daske debljine > 40mm
gredice, kvadratni ili pravougaoni presek (veća strana preseka maksimalno 10cm)
grede – (manja strana minimalno 10cm); najveći poprečni presek je 38/38cm
obzirom na dužinu, gradja može da bude:
kratka (maksimalno 4m), duga (preko 4 m)
Gradja se dobija od svih vrsta drveta: četinara, tvrdih listara (hrast, bukva, jasen, bagrem), mekih listara (topila)
Rezanjem se dobija oštroivična gradja ali i ona sa izraženom lisičavošću
MEHANČKA SVOJSTVA DRVETA: DEFINICIJA, VRSTE I POSTUPCI ISPITIVANJA
od mehaničkih svojstava ispituju se:
čvrstoća drveta pri pritisku (paralelno i upravno na vlakna)
čvrstoća drveta pri zatezanju (paralelno i upravno na vlakna)
čvrstoća pri savijanju
čvrstoća pri smicanju
čvrstoća pri delovanju udarnog opterećenje
tvrdoća
Mehaničke karakteristike drveta zavise od:
pravca delovanja sile: čvrstoća pri zatezanju u pravcu vlakana = 20-30x > od čvrstoće pri zatezanju upravno na vlakna
čvrstoća pri pritisku u pravcu vlakna = 5-10x > od čvrstoće upravno na vlakna
vrste drveta četinari imaju niže mehaničke karakteristike od tvrdog drveta
vlažnosti čvrstoća je najveća pri vlažnosti H = 0; sa porastom vlažnosti ona opada do H = 30% kada se stabilizuje i ima
najmanje vrednosti; čvrstoća se definiše za vrednosti H = 15%:
f15 = fH [ 1 + c (H-15)]; koeficijent c: za čvrstoću pri zatezanju i pritisku 0.04
za čvrstoću pri smicanju 0.03
za čvrstoću pri savijanju 0.02
Čvrstoća drveta pri pritisku:
u pravcu vlakana (paralelno vlaknima): prizmatični uzorci dimenzije 20x20x40
(5 komada) ili 50x50x100mmm (3 komada)
brzina nanošenja opterećenja je takva da lom nastane za 2-5 min od početka
ispitivanja
PIIgr = maksimalna (granična) vrednost aplicirane sile
fpII = Vcc��i$ (MPa) (merodavna je srednja vrednost rezultata)
A0 = površina preko koje se sila nanosi (20x20 ili 50x50)
upravno na vlakna: prozmatični uzorci 20x20x60 (5 komada) ili 50x50x150mmm (3
komada); uslov za brzinu nanošenja opterećenja je isti
I�o [ Vp��i$ (MPa)
Čvrstoća drevat pri zatezanju:
u pravcu vlakana (paralelno vlaknima): na uzorcima normalne ili velike epruvete
uslov za brzinu nanošenja opterećenja je isti kao kod ispitivanja na pritisak
fzII = Vcc��i$ (MPa) PIIgr = maksimalna vrednost aplicirane sile
A0 = površina preseka u srednjoj zoni uzorka
stavljanjem dva tenzimetra može se izmeriti i modul elastičnosti koji se minimalno razlikuje od EII
(uzima se da su istih vrednosti)
upravno (poprečno na vlakna): može se ispitivati na radijalni ili tangencijalni pravac
I�o [ Vp��i$ (MPa) PIIgr = maksimalna vrednost aplicirane sile A0 = površina
preseka uzorka na najužem mestu
Čvrstoća pri savijanju:
prizmatični uzorci dimenzija 20x20x320mm (5 komada) l = 280
ili 50x50x800mm (3 komada) l = 700
deluje se jednom silom u sredini uzorka
uzorak se stavlja na oslonce (razmak oslonaca l je 280 odnosno 700mm) tako da godovi
budu u uspravnom položaju
fzs = 3/2 ∙ V�� ·��+ (MPa) Pgr = maksimalna vrednost sile
na uzorku 50x50x800mm se može izmeriti modul elastičnosti
Čvrstoća pri smicanju:
u zavisnosti od položaja ravni smicanja, ova čvrstoća se može odredjivati:
pri smicanju upravno na vlakna (u tangencijalnom i radijalnom pravcu)
pri smicanju u pravcu vlakna (u radijalnom i tangencijalnom)
od najvećeg praktičnog značaja je odredjivanje čvrstoće pri smicanju u pravcu vlakana i ima oblik:
fτs = V��i� pri čemu su: Pgr = maksimalna (granična) sila ostvarena tokom ispitivanja; As = površina smicanja
Čvrstoća pri smicanju iznosi oko 1/8 – 1/10 čvrstoće pri pritisku
Čvrstoća pri smicanju paralelno vlaknima je 3-4x < od čvrstoće pri smicanju upravno na vlakna
Čvrstoća pri delovanju udarnog opterećenja:
najčešće se ispituje na uredjajima koji rade po principu klatna kod kojih udarne mase padaju sa odredjenih visina
Uzorci: prizmatični uzorci 20x20x320mm (5 komada) sa rasponom od 240mm
sila proizvedena padom odredjene mase ima horizontalan pravac i deluje po sredini uzorka
kao mera čvrstoće usvaja se rad (A) utrošen prilikom loma uzorka, sveden na jedinicu površine poprečnog preseka uzorka:
ρ = A / Ao (J/cm2)
Tvrdoća:
zavis od vrste drveta; povećava se sa povećanjem zapremisnke mase; opada sa povećanjem vlažnosti
ispituje se na 5 uzoraka dimenzije 50x50x150 mm
izvodi se utiskivanjem polirane čelične kuglice prečnika d = 11.284 mm do dubine koja odgovara polovini prečnika; brzina utiskivanja je 6 mm/min
po utiskivanju očitava se primenjena sila i ta vrednost definiše čvrstoću drveta (za preseke u poprečnom, radijalnom ili tangencijalnom pravcu)
(ako nije drugačije naglašeno, odnosi se na poprečni presek
drvo se deli na 6 klasa: vrlo meko (P ≤ 3.5 kN); meko (P = 3.51-5);
srednje tvrdo (P = 5.01-6.5); tvrdo (P = 6.51-10);
vrlo tvrdo (P = 10.01-15) tvrdo kao kost (P = > 15)
RADNI σ – ε DIJAGRAM DRVETA
funkcije zavisnosti izmedju naprezanja i deformacija drveta u opštem slučaju su krive linije koje se prikazuju na σ – ε
dijagramu.
početni deo ovih krivih linija je dosta dobro izražen u obliku pravih linija
ovakva linearnost je zastupljena do veličina napona koja iznose oko 40-50% u odnosu na odgovarajuću čvrstoću
na dijagramu su prikazane krive koje odgovaraju naprezanjima na zatezanje i na pritisak (u pravcu vlakna drveta,
paralelno na vlakna)
(naponi < od 0.4-0.5 fpII je zona elastičnog ponašanja drveta)
putem ugla α0 se odredjuje i modul elastičnosti koji predstavlja:
E = tgα0 tgα0 = izračunava se na osnovu svakog odnosa ∆σ / ∆ε
EII = σ / ε
MODUL ELASTIČNOSTI DRVETA (ORIJENTACIONE VELIČINE) I NJEGOVO ODREDJIVANJE PUTEM ISPITIVANJA DRVETA NA SAVIJANJE
Modul elastičnosti je karakteristika drveta koja se odnosi na pravac paralelan vlaknima drveta i obeležava se EII
Može se odredjivati na nekoliko načina: na bazi σ – ε dijagrama(aksijalnim opterećenjem): EII = σ / ε
na prizmatičnim uzorcima 50x50x200mm koji se izlažu P paralelno vlaknima: EII = Vcc�(�: Vcc�$�
i$ · �$∆� na uzorcima epruvete koje se izlažu silama zatezanja parlelnim vlaknima:
ispitivanjem drveta na savijanje aplikovanjem sile na sredinu uzorka: E II = V� · �+)f cI
osim od vrste drveta EII zavisi i od vlage: EII,15 = EII,H [ 1 + C (H-15)];
Odredjivanje putem ispitivanja drveta na savijanje
ispituje se na prizmatičnom uzorku dimenzija 50x50x800mm koji se izlaže odredjenim
silama na sredini uzorka i pri tome se meri ugib uzorka u tom srednjem delu
E II = V� · �+)f cI (MPa/Gpa) Pe = sila savijanja; q = razmak oslonaca; f = izmereni ugib
r = momenat inercije poprečnog preseka uzorka
Vrednosti EII: četinari 6 000-16 000 MPa hrast,bukva,bagrem 8 000 – 22
0000 MPa
MEHANIČKA ČVRSTOĆA DRVETA: UTICAJ PRAVCA PRUŽANJA VLAKANA NA
VREDNOSTI ČVRSTOĆE
MODUL ELASTIČNOSTI DRVETA: POSTUPAK ODREDJIVANJA PUTEM AKSIJALNOG PRITISKA, UTICAJ VLAŽNOSTI NA VELIČINU
MODULA, ORIJENTACIONE VREDNOSTI MODULA
Modul elastičnosti je karakteristika drveta koja se odnosi na pravac paralelan vlaknima drveta i obeležava se EII
prizmatični uzorci 50x50x200mm se izlažu pritisku paralelno vlaknima da bi se izračunao modul elastičnosti EII
prilikom merenje upotrebljavaju se merni intrumenti (2-4 tenzometra) koji odredjuju podužnu deformaciju uzorka
opterećnje se postepeno nanosi počev od donje vrednosti koja odgovara naponu veličine 0.1 FpII
EII = Vcc�(�: Vcc�$�
i$ · �$∆� (MPa/GPa) gde su: PII(0)
= sila koja odgovara usvojenoj donjoj vrednosti napona (0.1-FpII)
PII(1)
= sila koja odgovara usvojenoj gornjoj vrednosti napona (obavezno mora da bude < od 0.4-0.5
fpII da bi bio u zoni elastičnog ponašanja drveta)
A0 = površina poprečnog preseka drveta
l0 = dužina merne baze instrumenta; ∆l0 = promena dužine merne baze instrumenta
vrednosti EII: četinari 6 000-16 000 MPa hrast i bukva 8 000 – 22 0000 MPa
vrednost EII je promenljiva i zavisi od vlage (funkcija zavisnosti odgovara zavisnosti čvrstoća/vlaga)
EII,15 = EII,H [ 1 + C (H-15)]; C = 0.02
REOLOŠKA SVOJSTVA DRVETA
ZAVISNOST IZMEDJU VLAŽNOSTI I ČVRSTOĆE DRVETA – DIJAGRAM, EMPIRIJSKA FORMULA
f = čvrstoća drveta; H = apsolutna vlažnost drveta;
čvrstoća je najveća za H = 0 i ima vrednost f0
sa porastom vlažnosti čvrstoća postepeno opada
Tački zasićenosti vlakana H ≈ 30% odgovara najniža vrednost čvrstoće fmin
za vlažnost H > 30% čvrstoća se stabilizuje i daljim porastom H se ne menja
sve čvrstoće se definišu u odnosu na standardnu vlažnost od 15%:
f15 = fH [ 1 + c (H-15)] c ≈ 0.04 (čvrstoća pri P i zatezanju)
c ≈ 0.03 (čvrstoća pri smicanju)
c ≈ 0.02 (čvrstoća pri savijanju)
Recommended