BetonPredavanje, 21.09.2012.

BetoniBetoni

⇒ Vještački kameni materijal dobijen očvršćavanjem mješavine j j j j jnekog vezivnog materijala i agregata (granulata)

⇒ Vezivni materijal: gips, kreč, cement, asfalt, epoksi smole i dr.

Vrste betona• Gips beton• Gips-beton• Kreč-beton• Cement beton• Cement-beton• Asfalt-beton• Epoksi beton• Epoksi-beton

Vrste cementnog betonaVrste cementnog betonaLaki (γ=1900kg/m3)

Obič iObični (γ=1900kg/m3 - 2500kg/m3)

Teški (γ=2500kg/m3)

Komponente betonaAgregat (70-80% u ukupnoj masi betona)

Cement (10-20% u ukupnoj masi betona)

VodaAditivi

Podjela agregataPodjela agregata

Šematski prikaz agregata

Prirodni agregat

● Prirodno nevezane stijenej− Drobina: raspadnuti stijenski materijal sa nezaobljenim i uglastim

zrnima homogenog sastava

− Šljunak: nevezani sediment sa manje ili više zaobljenim− Šljunak: nevezani sediment sa manje ili više zaobljenim zrnima heterogenog sastava, krupnoće od 4 do125mm

− Pijesak: stepen usitnjenosti znatno veći, zrna krupnoće do 4mm

Standardni pijesak 96% S O i 0 5% lj itih t j k− Standardni pijesak: 96% SiO2 i 0,5% muljevitih sastojaka-fina frakcija 0,09/0,5mm 33%-srednja frakcija 0,5-1,0mm 34%-krupna frakcija 1,0-2,0mm 33%

Prirodni agregat

● Drobljen i mljeven kamen: ob je je e a e⇒ usitnjavanjem lomljenog kamena

-drobljenac od 4 do 125mm-drobljeni pjesak ispod 4mm-kameno brašno ispod 0,125mm

Tehnološka šema dobijanja drobljenog i mljevenog kamena

Prirodni agregat

Separacija šljunka različitih frakcija

Vještački agregat● Otpadni materijali i industrijski nusproizvodi

Ložišna zgura (ostatak sagorijevanja uglja ili koksa):− Ložišna zgura (ostatak sagorijevanja uglja ili koksa):⇒ materijal za nasipanje, za izradu šljako betona ili šljako blokova za zidanje

L t ći ( l kt filt ki)− Leteći (elektrofiltarski) pepeo (ostatak na elektofilterima, sagorijevanjem uglja u termoelektranama):⇒ izrada različitih elementa za zidanje, slojeva stabilizacije na

t i i lputevima i sl.

− Kristalna zgura visokih peći (sporim hlađenjem rastopljene zgure visokih peći):⇒ za spravljanje maltera i betona, nasipanje podloga na putevima, izrada zastora kod željeznica i sl.

Vještački agregat● Otpadni materijali i industrijski nusproizvodi

Granulisana zgura (naglim hlađenjem potapanjem u vodu− Granulisana zgura (naglim hlađenjem potapanjem u vodu troske visokih peći):⇒ dodatak cementima, slična po sastavu klinker portland cementu

Pj š− Pjenušava zgura (naglim hlađenjem mlazovima vode rastopljene zgure):⇒ materijal za toplotnu i zvučnu izolaciju

Vještački agregat● Specijalni proizvodi za primjenu u

malterima i betonimamalterima i betonima− Ekspandirana glina – keramzit (posebnim postupkom

pečenja glinenog tijesta):agregat za lake betone

− Ekspandirani perlit (perlit-kamen silikatnog sastava izložimo temperaturama od 700 do 1200ºC):p )agregat za maltere i lake betone

− Ekspandirani vermikulit (vermikulit-stijena alumasilikat magnezija izložimo kratkotrajno 3 do 5min temperaturama od 800magnezija izložimo kratkotrajno 3 do 5min temperaturama od 800 do 1000ºC):malteri i betoni visokih termoizolacionih osobina

Materijali za izradu betonaMaterijali za izradu betona

Agregati (70-80%): g g⇒ prirodni šljunak i pijesak, drobljen kamen, razne vrste zgura, pucolana,

ekspandirana glina i sl.⇒ Riječni agregat: jeftiniji, povoljnjiji u pogledu ugradljivosti i obradljivosti⇒ Drobljen agregat: homogeniji u petrografskom pogledu, povećane

mehaničke karakteristike⇒ Komponente štetne sa aspekta fizičko-mehaničkih svojstava betona:

i j j ( l b ) li iti j šč i l i i l iti k b tiizmjenjena (slaba) zrna, glinoviti pješčari, lapori i laporoviti karbonati, argilošisti, mikašisti, filiti, škriljci, gips, glina i glinci, serpentin, liskun, ugalj i dr.

⇒ Izbor granulometrijskog sastava najznačajnije pitanje tehnologije⇒ Izbor granulometrijskog sastava najznačajnije pitanje tehnologije betona:

b) postići povoljnu ugradljivost i obradljivost svježe betonske mješavinea) postizanje odgovarajućih fizičko-mehaničkih osobina očvrslog betonaa) postizanje odgovarajućih fizičko mehaničkih osobina očvrslog betona

Materijali za izradu betonaMaterijali za izradu betona

Agregati (70-80%): g g⇒ 0/4, 4/8, 8/16 i 16/31,5mm ⇒ Osnovna podjela:a) sitan agregat zrna prolaze kroz sita otvora od 4mma) sitan agregat zrna prolaze kroz sita otvora od 4mm

⇒ prašinaste i glinovite čestice⇒ veća količina može da smanji čvrstoću i otpornost na dejstvo mraza,

poveća upijanje vode, skupljanje i tečenjepoveća upijanje vode, skupljanje i tečenjeb) krupan ne prolaze kroz to sito

⇒ nominalno najkrupnije zrno agregata (D)⇒ stvarno najkrupnije zrno agregata (maksimalno zrno) (D )⇒ stvarno najkrupnije zrno agregata (maksimalno zrno) (Dmax)

⇒ Referentne granulometrijske krive za beton i AB:a) po starim propisima: Fuler i EMPAb) po novim propisima: DIN 1048

Referentne granulometrijske krive● Fuler:⇒ ukoliko se zahtjeva beton većih čvrstoća, imamo oblik zrna koji nije⇒ ukoliko se zahtjeva beton većih čvrstoća, imamo oblik zrna koji nije

povoljan, ako ne postoji primjena efikasnih sredstava za ugrađivanje (koristimo sitniji agregat - bliže krivoj Fuler)

● EMPA:⇒ ukoliko se zahtjeva beton većih čvrstoća, imamo agregat sa zaobljenim

zrnima imamo efikasna sredstva za ugrađivanje (koristimo krupnijizrnima, imamo efikasna sredstva za ugrađivanje (koristimo krupniji agregat - bliže krivoj EMPA)

Referentne granulometrijske krive● Kontinualna granulometrijska kompozicija:⇒ područje (3), povoljna granulometrijska kompozicija

⇒ područje (4), prihvatljiva granulometrijska kompozicija

⇒ područje (5), zahtjeva povećanu količinu vode

⇒ područje (1) i (2), nedovoljno ugradljivi⇒ područje (1) i (2), nedovoljno ugradljivi

● Diskontinualna granulometrijska kompozicija(U)

Referentne granulometrijske krive● Diskontinualna granulometrijska kompozicija:

Prednosti:⇒ Prednosti:⇒ izvanredno velika kompaktnost betona⇒ visoke fizičko-mehaničke osobine

⇒ Mane:⇒ ekstrakcija i korištenje samo pojedinih kategorija zrna iz prirodne mješavine

agregata⇒ vrlo teško ugradljivi, potrebene povećane količine vode, što uzrokuje

segregacijusegregaciju

Komponente betonao po e te beto aAgregat (70-80%):

⇒ Oblik i veličina zrna agregata:⇒ Oblik i veličina zrna agregata:⇒ za zrna krupnija od 4mm važi ne više od 20%

⇒ pljosnatih (δ : b ≤ 0.5)

⇒ i duguljastih zrna (l : b : δ ≥ 1.5)

⇒ zapreminski koeficijent po Foriju:⇒ kf>0,15 za drobljen agregat V

= sFk

⇒ kf>0,18 za prirodni agregat

⇒ nominalno najkrupnije zrno u AB konstrukciji:

VFk

min

min

25,13/eD

aD⋅≤

≤

min5, e

Komponente betonao po e te beto aAgregat (70-80%):Efekat rešetke i efekat zida:⇒ Efekat rešetke i efekat zida:

⇒ Efekat rešetke:⇒ Er<1 4 za prirodni agregat

ρmaxD

Er =

bapovršina ⋅⇒ Er 1,4 za prirodni agregat

⇒ Er<1,2 za drobljen agregat

⇒ Er≤ 2

)(2 baba

obimpovršina

+==ρ

eb 5,0=∞→ ρ

⇒ Efekat zida

RD

oplateradijussrednjiagregatazrnoomaksimaEz

maxln==

pjj

armatureizidovapovršinaukupnabetonomispunjavasekojaazapre

SVR min

==

0,8< Ez <1,0 Ez ≈ 0,9

Komponente betonap

Nastajanje klinker minerala (cementa):

(KRECNJAK) +(supstance - nosioci hidraulicnosti)

zagrijavanjena 1450°C

klinkerminerali

CaO (C) trikalcijumsilikat3CaO·SiO (C S)2 3

SiO (S)2

Al O (A)2 3

dikalcijumsilikat2CaO·SiO (C S)2 2

trikalcijumaluminat3CaO·Al O (C A)

Fe O (F)2 3

3CaO Al O (C A)3 3 2

tetrakalcijumaluminat- ferit4CaO·Al O ·Fe O (C AF)2 3 2 3 4

Cement

Mineralni sastav portland cementa:- C3S (alit) 45-60%- C2S (belit) 20-30%- C3A 4-12%- C4AF 10-20%

Hemijski sastav portland cementa:C O ( ) 62 67%- CaO (vezana) 62-67%

- SiO2 19-25%- Al2O3 2-8%- Fe2O3 1-5%Fe2O3 1 5%- SO3 najviše 3,5-4,5%- CaO (nevezan) najviše 2%- MgO najviše 5%- alkalije (Na2O i K2O) 0,5-1,3%

Podjela cementaCementi na bazi portland cementnog klinkera:

− Portland cement− Portland cement sa dodatkom zgure− Portland cement sa dodatkom pucolana− Portland cement sa mješanim dodatkom− Metalurški cement− Pucolanski cement− Metalurški cement sa dodatkom pucolana− Cementi niske toplotne hidratacije− Bijeli portland cement− Sulfatnootporni cement

Specijalne vrste cementa:− Aluminatni cement− Supersulfatni cementSupe su at ce e t− Ekspanzivni cement

Komponente betonao po e te beto aCement (10-20%) :

(1) čvrstoća cementa(1) čvrstoća cementa(2) toplotna hidratacija(3) hemijska otpornost

Vrste cementa:⇒ Vrste cementa:a) Najveći broj objekata

⇒ portlant cementi sa dodacima (pucolana, zgure i pucolana)b) Objekti velikih masa (brane, masivni zidovi i sl.)

⇒ cementi niske toplotne hidratacijec) Objekti izloženi djelovanju agresivnih tečnosti ili gasova

⇒ cementi otporni na hemijske agense

⇒ Količine cementa:a) minimalno 250kg/m3 za AB konstrukcijeb) minimalno 300kg/m3 za AB konstrukcije izložene atmosferskim uticajimac) minimalno 350kg/m3 za AB konstrukcije izložene djelovanju agresivnec) minimalno 350kg/m za AB konstrukcije izložene djelovanju agresivne

sredine

Cement Ce e t

⇒ Na izbor količine cementa utiču: zahtjevane fizičko-mehaničke⇒ Na izbor količine cementa utiču: zahtjevane fizičko mehaničke karakteristike betona, uslovi eksploatacije konstrukcije, veličina najkrupnijeg zrna agregata, granulometrijski sastav agregata, sredstava za transport i ugrađivanje betona, temperatura sredine pri ugrađivanju i pri njezi betona i dr.

⇒ Količina cementa funkcija granulometrijskog sastava agregata⇒ za betone koji neće biti izloženi hemijskim agensima

b t k ji ć biti i l ž i h ij k j iji

5

550min cMD

=

⇒ za betone koji će biti izloženi hemijskoj agresiji

5

700min cMD

=D

Komponente betonaKomponente betona

Voda (0,45-0,65):⇒ Voda je podesna za spravljanje betona ako je:⇒ Voda je podesna za spravljanje betona ako je:• vodonikov pokazatelj (pH) u granicama 4,5-9,5pH• sadržaj sulfatnih jona < 2700 mg/l vode• količina hloridnih jona do 300 mg/l• indeks organskih sastojaka do 200 mg/l• ukupna količina rastvorenih soli nije veća od 5000 mg/lp j g

Komponente betonaKomponente betona

Dodaci (Aditivi)• Plastifikatori: ⇒ poboljšavaju ugradljivost i obradljivost ⇒ smanjuju količinu vode od 10% do 15%⇒ smanjuju količinu vode od 10% do 15%⇒ fino dispergovani materijali: bentonit, elektrofilterski pepeo, pucolani

i dr.⇒ doziraju se u količini od 0,2 do 3% u odnosu na masu cementa⇒ doziraju se u količini od 0,2 do 3% u odnosu na masu cementa

• Superplastifikatori:j j k liči d k 30%⇒ smanjuju količinu vode preko 30%

⇒ vodeni rastvori sulfonovanog melamin formaldehida,sulfonovanog naftalin formaldehida ili modifikovanog lignosulfonataspecifične mase od 1100 1200kg/m3⇒ specifične mase od 1100-1200kg/m3

Komponente betonaKomponente betona

Dodaci (Aditivi)• Aeranti (uvlačivači vazduha): ⇒ povećava se otpornost na dejstvo mraza⇒ formiraju mjehuriće vazduha od 0 01 do 0 3mm koje smanjuju⇒ formiraju mjehuriće vazduha od 0,01 do 0,3mm, koje smanjuju

kapilarno upijanje vode, dobija se prostor za širenje leda⇒ doziraju se u količini od 0,5-1%u odnosu na masu cementa⇒ koriste se kod betonskih kolovoza, aerodromskih pista, kanala i sl., p ,⇒ kombinovano dejstvo mraza i soli:

Komponente betonaKomponente betona

Dodaci (Aditivi)

• Akceleratori (ubrzivači):⇒ betoniranje po hladnom vremenu, brzi prirast čvrstoće, hitne

intervencije i slintervencije i sl.⇒ alkalni silikati i aluminati (od 0,1%), kalcijum hlorid CaCl2(od 0,2 do

2%), natrijum hlorid, natrijum sulfat, natrijum nitrat (od 2-5%)

• Retarderi (usporivači):⇒ betoniranje na visokim temperaturama, transportovanje na veće

udaljenosti, betoniranje bez prekida i sl.j , j p⇒ sadra CaSO4⋅H2O, dekstrin, razne vrste šećera(glukoza, saharoza),

glicerin, oksidi cinka i olova⇒ dodaju se u količini od 0,1%

Komponente betonaKomponente betona

Dodaci (Aditivi)

• Antifrizi:⇒ snižavaju tačku smrzavanja vode⇒ betoniranje na niskim temperaturama (<0ºC)⇒ kalcijum hlorid, natrijum nitrat, natrijum hlorid (kuhinjska so) i dr.⇒ kod nearmiranih konstrukcija dodaju se i do 10%, a kod armiranih je

t ičstrogo ograničeno

• Zaptivači: ti j k il t k⇒ zaptivaju kapilarne pore u cementnom kamenu

⇒ povećaju stepen vodonepropustljivosti očvrslog betona⇒ masne kiseline (kaprinska, sterainska, oleinska)

Osobine svježeg betonaOsobine svježeg betonaHomogenost mješavine

⇒ isti sastav u cijeloj mješavini (jednakost konzistencije)ra like naj iše do 5%⇒ razlike najviše do 5%Segregacija betona:

⇒ izdvajanje krupnijih zrna agregata (transport, ugrađivanje, vibriranje)⇒ izdvajanje vode (nakon ugrađivanja)⇒ izdvajanje vode (nakon ugrađivanja)⇒ manjak nekih frakcija u agregatu, manja količina cementa od

potrebne, korištenje veće količine vodeKonzistencija, ugradljivost i obradljivost betona:k t⇒ kruta

⇒ slabo plastična⇒ plastična⇒ tečna

Zapreminska masaMehanička otpornostProcenat uvučenog vazduhaProcenat uvučenog vazduhaVertikalni i horizontalni pritisak na oplatu

KonzistencijaKonzistencija

• Metoda slijeganja⇒ 3 sloja po 25 udaraca (metalne letvice)

Abramsov konus

⇒ 3 sloja po 25 udaraca (metalne letvice)⇒ ocjena konzistencije Δh⇒ plastičnije betonske smjese

• Metoda rasprostiranja⇒ 2 sloja (drvene letvice 4x4cm)⇒ ocjena konzistencije r i r (3 ispitivanja)⇒ ocjena konzistencije r1 i r2 (3 ispitivanja)⇒ plastične i tečne betonske smjese

Konzistencijao ste c ja• VEBE metoda

Abramsov konus 3 sloja po 25 udaraca⇒ Abramsov konus, 3 sloja po 25 udaraca⇒ ocjena konzistencije Vebe stepeni (N) ⇒ kruće betonske smjese

V0 - zapremina betona prije vibriranja (V0=5.5 dm3)V0 zapremina betona prije vibriranja (V0 5.5 dm )V1 - zapremina betona poslije vibriranja t - vrijeme vibriranja u sekundama

Konzistencijao ste c ja• Metoda slijeganja vibriranjem (metoda zbijanja)

i i d i i j i ij 10⇒ visina pada pri sipanju mistrijom 10cm⇒ ocjena konzistencije z⇒ vibrirane betonske smjese

Konzistencijao ste c ja

Mjere slijeganja svježeg betona u zavisnosti od količine vode i krupnoće agregatakrupnoće agregata

Osobine svježeg betonaOsob e s je eg beto aZapreminska masa betona

⇒ kalupi za ispitivanje mehaničkih karakteristika očvrslog betona (kocke 20cm)⇒ kalupi za ispitivanje mehaničkih karakteristika očvrslog betona (kocke 20cm)⇒ ugradnja indentična ulovima ugradnje u datu konstrukciju⇒ kod pervibratora se koristi kalup sa nastavkom, sloj pjeska 10-15cm

m masa svježeg betona u kalupumb,sv - masa svježeg betona u kalupuVb,sv - zapremina kalupa

Osobine svježeg betonaOsob e s je eg beto a

Mehanička otpornost svježeg betona⇒ betonske konstrukcije opterećene u kratkom roku nakon ugrađivanja⇒ zavisi od vodocementnog faktora (mv/mc)⇒ agregat sa granulometrijskim sastavom koji obezbjeđuje dobru

“upakovanost” zrna i snažno zbijanje tokom ugrađivanja⇒ čvrstoća pri pritisku od 0,1- 0,3MPa i čvrstoća pri zatezanju oko 100 puta

manja

Osobine svježeg betonaOsob e s je eg beto aProcenat uvučenog vazduha u svježi beton

⇒ Bojl-Mariotov zakon (tzv metod pritiska)⇒ Bojl Mariotov zakon (tzv. metod pritiska)⇒ smanjenje zapremine uzorka betona izloženog pritisku iznad atmosferskog⇒ snižavanje nivo vode u cijevi odgovara smanjenju zapremine vazduha u

betonu (izraženo u procentima)betonu (izraženo u procentima)

Osobine svježeg betonaOsob e s je eg beto aVertikalni i horizontalni pritisak svježeg betona na oplatuoplatu

gb,sv - zapreminska masa svježeg betona (t/m3)

h - visina betona u m ⇒ zona visine h1 (beton svjež i osjećaju se uticaji sredstava za ugradnju)⇒ zona visine h2 (beton svjež, na početku vezivanja i ne osjećaju se uticaji sredstava zavezivanja i ne osjećaju se uticaji sredstava za ugradnju)⇒ zona visine h3 (otpočeo proces vezivanja i očvršćavanja betona)

2/1301517 kNh ≅°≅ρ 1 /130,15,17 mkNpmhy Mh ≅==°≅ρ

21 /240,10 mkNpmhy hV ≅==→ρ

Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betonaFizičko mehaničke osobine očvrslog betona

Čvrstoća betonad čj “ ” d lj k kti b t (k t k i t ij )⇒ područje “a” nedovoljno kompaktiran beton (kruta konzistencija)

⇒ područje “b” najbolje kompaktiranje (plastična konzistencija)⇒ područje “c” čvrstoća opada (tečna konzistencija)⇒ područje “d” segregacija betona

Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betonaFizičko mehaničke osobine očvrslog betonaČvrstoća betona pri pritisku

⇒ cilindar prizma odnosi dimenzija (h/a=3)⇒ cilindar, prizma, odnosi dimenzija (h/a=3)⇒ kocka 20x20x20cm⇒ brzina nanošenja opterećenja (0,2-0,8MPa/s)⇒ postupak ugrađivanja betona⇒ režim njege uzorka ⇒ nominalno najkrupnije zrno agregata

Koeficijenti konverzije

Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betonaFizičko mehaničke osobine očvrslog betona

Čvrstoća betona pri pritisku ⇒ Marka betonai ( l ) č t ć 20 20 20 28 d⇒ normirana (uslovna) čvrstoća, 20x20x20cm, 28 dana

⇒ 20±4h u kalupima, temperature 20°C⇒ do ispitivanja u vodi ili u prostoriji sa 95% vlažnosti i 20°C temperaturom⇒ prirast napona od 0,2-0,8MPa/s⇒ MB10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60⇒ Tri kriterijuma:

kMBm +≥⇒ Kriterijum 1 (3,6,9,12 ili 15 uzoraka)

⇒ Kriterijum 2 (10≤n≤30)

21

13

kMBxkMBm

−≥+≥

no

ino xm∑ − 2)( 25,1 SMBm nono +≥

⇒ poznata vrijednost standardne devijacije⇒ Kriterijum 3 (15≤n≤30)

⇒ procjenjena vrijednost standardne devijacije

o

ino n

S∑== 1

1

)(1

2−

=∑=

xm

S

n

iin

n)(4

3,1

1 MPaMBxSMBm nn

−≥+≥

)(41 MPaMBx −≥

1−nn

Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betonaFizičko mehaničke osobine očvrslog betona

Čvrstoća betona pri pritisku

Ispitivanje cilindra Ispitivanje kocke

Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betonaFizičko mehaničke osobine očvrslog betona

Čvrstoća betona pri pritisku

Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betonaFizičko mehaničke osobine očvrslog betona

Čvrstoća betona pri zatezanju:zavisi od niza faktora: vrste agregata sadržaja cementa vodocementnog⇒ zavisi od niza faktora: vrste agregata, sadržaja cementa, vodocementnog faktora, postupka spravljanja, ugrađivanja i njege

⇒ direktno aksijalno zatezanje

MPafza

MPafza

MPafza

p

p

p

5007,0

3010,0

2012,0

==

==

==

κ

κ

κzp ff /=κ

⇒ cjepanjem po izvodnici cilindradlP

f grzc π

2= 85,0/ =zcz ff

⇒ savijanjem

6M 600/ ff2

6

hb

Mf gr

zs⋅

=

25,11/ −=zzs ff

60,0/ ≅zsz ff

Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betonaFizičko mehaničke osobine očvrslog betona

Čvrstoća betona pri čistom smicanju:⇒ zavisi od: otpornosti na smicanje krupnog agregata, čvrstoća spoja ⇒ a s od otpo ost a s ca je up og ag egata, č stoća spoja

(adhezije između agregata i cementnog kamena)⇒ pretpostavka je da su naponi smicanja pri lomu ravnomjerno raspoređeni

po površini presjeka po kojoj se vrši smicanje

ττ F

Pf gr

s 2=

zs

zps

ff

fff

2

)08,007,0(

≅

⋅−=

τ

τ

Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betonaFizičko mehaničke osobine očvrslog betona

Vodonepropustljivost betonazavisi od: vodocementnog faktora stepena hidratacije cementa od⇒ zavisi od: vodocementnog faktora, stepena hidratacije cementa, od poroznosti cementnog kamena, strukture pora (otvorene i zatvorene pore), svojstva cementa i agregata, načina ugrađivanja, njege

⇒ mikrokapilari do 10-7mm, makrokapilari preko 10-7mmp , p p⇒ 150/150mm (ili na 200x200x150mm)⇒ donja površina prečnika 100mm ohrapavi se i izlaže pritisku⇒ uzorci stari 28 dana, 7 dana prije početka ispitivanja u prostoriju sa 65% u o c s a 8 da a, da a p je poče a sp a ja u p os o ju sa 65%

vlažnosti i temperaturom od 20°C⇒ marka vodonepropusnosti: V-2(3 uzorka),V-4, V-6, V-8 i V-12 (6 uzoraka)

Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betonaFizičko mehaničke osobine očvrslog betona

Otpornost prema dejstvu mrazazavisi od: kompaktnosti betona (kapilarne pore preko10-7mm)⇒ zavisi od: kompaktnosti betona (kapilarne pore preko10 7mm)

⇒ dvije metode

⇒ destruktivna (ispitivanje čvrstoće pri pritisku, min 75%)

⇒ nedestruktivna (ispitivanje dinamičkog modula elastičnosti, min 75%)

⇒ marke otpornosti na mraz: M-50,M-100,M-150,M-200,M-250,M-300

D t kti i iti j• Destruktivna ispitivanja:⇒ 15 uzoraka kocke od 15cm ili 20cm, ili kernovi (9 etalona, 6 za ispitivanje)⇒ za M-50, 6 uzoraka (3 etalona, 3 za ispitivanje)⇒ smrzavanje -20°C (4h) – odmrzavanje 20±3°C (4h)

• Nedestruktivna ispitivanja:⇒ 3 uzorka prizme 10x10x40cm⇒ 3 uzorka prizme 10x10x40cm

⇒ istovremeno dijelovanje mraza i soli (NaCl)

Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betonaFizičko mehaničke osobine očvrslog betona

Otpornost na habanje⇒ zavisi od čvrstoće i tvrdoće površinskog slojap g j⇒ cementi visokih klasa⇒ niski vodocemnetni faktori⇒ drobljeni agregat (krupne frakcije, min sitnih frakcija)j g g ( p j , j )

Otpornost na hemijske agense ⇒ zavisi od hemijske otpornosti cementa i kompaktnost betona

niski vodocemnetni faktori⇒ niski vodocemnetni faktori⇒ efikasno ugrađivanje (kompaktiranje)⇒ njega betona

D f ij d ti j k tk t j ih t ć jDeformacije pod uticajem kratkotrajnih opterećenja⇒ radni dijagram⇒ modul elastičnosti ⇒ Poasonov koeficijent

Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betonaFizičko mehaničke osobine očvrslog betona

Deformacije pod uticajem kratkotrajnih opterećenjad i dij ( )⇒ radni dijagram (σ-ε)

⇒ “1”(betoni većih čvrstoća), “2” (betoni manjih čvrstoća)⇒ režim diktiranog povećanja napona 0,6±0,4MP/s⇒ tangnetni modul elastičnosti tgαtg⇒ sekantni modul elastičnosti tg

⇒ modul elastičnosti

α εαεσ ⋅=⋅= tgE

⇒ odnos poprečnih i podužnih dimenzija uzorka >2⇒ (0,3-0,5) fp u područje radnih napona

σΔΔ

=E 3 1025,9 +⋅= kfE

⇒ Poasonov koeficijent (μ)⇒ odnos poprečnih i podužnih dilatacija uzorka

μ=0 15 0 25 (u području radnih napona)

εΔ, kf

⇒ μ=0,15-0,25 (u području radnih napona)⇒ μ=0,4-0,5 neposredno pred lom (pop.deformacije 0,8-1,0mm/m1)

Reološke osobine očvrslog betonaReološke osobine očvrslog betona

Skupljanje betonai i d t i k liči t l t ij k t t⇒ zavisi od: vrste i količine cementa, granulometrijskog sastava agregata,

količine vode, finoće mliva, temperature i vlažnosti sredine, načina ugrađivanja i njege, starosti, dimenzija uzorka i dr.

⇒ Tri komponente skupljanja su:⇒ Tri komponente skupljanja su:a) skupljanje usljed kontrakcije produkata hidratacije (hidrataciono

skupljanje)b) skupljanje usljed isparavanja vode (plastično skupljanje)) p j j j p j (p p j j )c) skupljanje nakon završetka procesa vezivanja (hidraulično skupljanje)⇒ komparateri, deformetri, ekstenzometri⇒ kriva “1” kondicionirani termohigrometrijski uslovig j⇒ kriva “2” spoljašnja sredina

Reološke osobine očvrslog betonaReološke osobine očvrslog betonaSkupljanje betona

⇒ komparateri, deformetri, ekstenzometri⇒ komparateri, deformetri, ekstenzometri⇒ 2≤h/a≤4, a≥4D (3 uzorka)⇒ 2h na temperaturi 20°C, relativnoj vlažnosti 90% (vade se iz kalupa)⇒ 48h u pijaćoj vodi (20°C)⇒ nakon 72h vade se iz vode i izlažu termohigrometrijskim uslovima (20°C,

relativne vlažnosti 40, 70 ili 90%)⇒ nulto očitavanje 72h

mjerenja nakon 4 7 narednih 7 dana ne manje od 3 mjeseca⇒ mjerenja nakon 4, 7, narednih 7 dana, ne manje od 3 mjeseca

2 bm

b

AdO

=

Reološke osobine očvrslog betonaReološke osobine očvrslog betonaTečenje betona

⇒ (0,3-0,5)fp linerarno tečenjep⇒ 9 uzorka:

⇒ 3 uzorka za mjerenje skupljanja (“a”)⇒ 3 uzorka za određivanje fp (“b”)⇒ 3 uzorka za mjerenje ukupnih deformacija pod konstantnim naponom σk (“c”)k

⇒ nulto očitavanje 72h (“a” i “c”)⇒ u vremenu tk (“b”), konstantan napon σk≤fp/3⇒ mjerenja nakon 4, 7, narednih 7 dana, ne manje od 3 mjeseca

Proizvodnja betonaProizvodnja betonaPrema PBAB dvije kategorije betona:

⇒ BI: bez predhodnih ispitivanja betona (MB10 15 20 25)⇒ BI: bez predhodnih ispitivanja betona (MB10,15,20,25)⇒ propisane min količine cementa

⇒ cement klase 35, plastična konzistencija, max. 16/31,5mmMB10 220kg/m3- MB10 220kg/m3

- MB15 260kg/m3

- MB20 300kg/m3

MB25 350k / 3- MB25 350kg/m3

⇒ cement klase 45 smanjiti za 10%⇒ cement klase 25 povećati za 10%

ć ti⇒ povećati za:- 10%, pri najvećoj frakciji 8/16mm- 20%, pri najvećoj frakciji 4/8mm

10% k j t l tič t ži t č k i t ij- 10%, ako se umjesto plastične traži tečna konzistencija

Proizvodnja betonaProizvodnja betonaPrema PBAB dvije kategorije betona:

⇒ BII:predhodna ispitivanja betona (sa markama 30 i više)⇒ BII:predhodna ispitivanja betona (sa markama 30 i više)⇒ srednja čvrstoća pri pritisku betonskih kocki (20cm, 28dana) fk,28 ≥ MBproj+8MPa⇒ vodonepropustljivost V ≥ Vproj+2bara⇒ habanje H ≤ Hproj⇒ habanje H ≤ Hproj

⇒ otpornost na mraz M ≥ Mproj+50ciklusa⇒ otpornost na mraz i dejstvo soli MS ≥ MSproj+5ciklusa⇒ otpornost na hemijske agense (koroziju) OK ≥ OKproj

Postupci sastavljanja mješavine:⇒ Projektovanje⇒ Projektovanje⇒ Eksperimentalna provjera uz eventualne korekture sastava

⇒ svježa betonska smjesa (konzistencija)⇒ očvrsli beton (fizičko mehaničke osobine)⇒ očvrsli beton (fizičko-mehaničke osobine)

⇒ Konačno utvrđivanje sastava

Proizvodnja betonaProizvodnja betona

Određivanje količine vodei k ć j j k liči d⇒ zapreminska masa veća, najmanja količina vode

Vrijednosti k0 po Fereuj 0 p

Proizvodnja betonaProizvodnja betona

Određivanje količine cementat liči ifič t i d kl t⇒ poznate veličine: specifična masa cementa i vode, klasa cementa,

čvrstoća betona fk,28

⇒ iz dijagrama ili nekog obrasca mv/mc, poznato mv

228,

)1(sv

sck

kf

γγ

ω ⋅+=

svγ

cv mm /=ωMPakklasaMPakklasaMPakklasa

320452503518025

===

MPakklasaMPakklasa

3905532045

==

Proizvodnja betonaProizvodnja betonaOdređivanje količine agregata

1vac mmm

⇒ mc- masa cementa [kg]⇒ m - masa agregata [kg]

1=+++ psv

v

sa

a

sc

c vγγγ

⇒ ma- masa agregata [kg]⇒ mv- masa vode [kg]⇒ γsc- specifična masa cementa [kg/m3]⇒ γsa- specifična masa agregata[kg/m3]sa

⇒ γsv- specifična masa vode [kg/m3]⇒ vp- volumen pora zarobljenog zraka [1-3%]

Projektovana zapreminska masa svježe ugrađenog betona

,b sv c v am m mγ = + +,

Proizvodnja betonaProizvodnja betonaEksperimentalna provjera karakteristika betona⇒ Konzistencija svježe betonske mješavine (V‘ )⇒ Konzistencija svježe betonske mješavine (V b,sv)

⇒ kruća mješavina, povećati sadržaj vode za 5-10% (istovremeno povećati i količinu cementa, sačuvati vodocementni faktor)

⇒ tečnija mješavina, dodati količinu agregata za 5-10%(sačuvati granulometrijski sastav)

⇒ Fizičko-mehaničke osobine očvrslog betona prema projektu (Vb,sv )

csvbc mVM ⋅′=′ ,

⇒ dodaje se aditivvsvbv

asvba

csvbc

mVMmVM⋅′=′

⋅′=′

,

,

,

⇒ dodaje se aditiv

Konačno utvrđivanje sastava⇒ Na osnovu predhodnih ispitivanja svježeg i očvrslog betona, treba još jednom p p j j g g , j j

provjeriti mješavinu u pogonu za proizvodnju betona (fabrici betona) i tek onda pristupiti masovnoj proizvodnji betona

Proizvodnja betonaProizvodnja betonaOstali uslovi za mješavine svježeg betona:Za BKII količina cementa i zrna agregata manjih od 0 25mm⇒ Za BKII, količina cementa i zrna agregata manjih od 0,25mm

⇒ kod agresivne sredine količina cementa ne manja od 350 kg/m3, v/c najveći 0,5

⇒ beton izložen djelovanju soli i mraza treba biti aeiran⇒ beton izložen djelovanju soli i mraza treba biti aeiran⇒ ukupna količina hloridnih jona u odnosu na količinu cementa ne

veća od 0,4%

Posebne vrste običnog betonaoseb e ste ob č og beto aPumpani beton:

⇒ odgovarajuću obradljivost (Abramsov konus 6-10cm, plastična konzistencija)⇒ dovoljnu količinu maltera⇒ Dmax≤1/3 promjera cjevovoda

Prepakt beton:Prepakt beton: ⇒ ugradnja agregata, pa zatim cementnog maltera⇒ visok v/c, visoka vodonepropusnost, homogena građa⇒ mala potrošnja cementa (oko 150kg/m3), mala čvrstoća⇒ Primjena: zapunjavanje betonom teško dostupnih mjesta

Vakumirani beton: ⇒ izvaja se 20% slobodne vode⇒ izvaja se 20% slobodne vode ⇒ smanuje se v/c, povećava gustoća⇒ vakumiranje posebnim filterskim folijama⇒ skidanje oplate nakon 1/2h

P i j ši i l ž h b j ški b ć j ili b iji ij č ih⇒ Primjena: površine izložene habanju teškim saobraćajem ili abraziji riječnih nanosa

Posebne vrste običnog betonaoseb e ste ob č og beto a

Mlazni beton:⇒ špricanje suhe ili vlažne smjese pod pritiskom od 7bara⇒ visoka čvrstoća i vodonepropusnost⇒ suhi postupak: dodavanje vode u zoni mlaznice, kvalitetniji beton,

⇒ mana: neugodna prašina i velika količina otpadnog materijala (do 30%)⇒ mokri postupak: dodavanje vode pri pripremi smjese,

⇒ mana: složena oprema, slabije razvijene tehnologija⇒ Primjena: izvođenje i zaštita pokosa usjeka i iskopa tunela, sanacija

betonskih objekata

Valjani beton: ⇒ koristi se oprema za ugradnju zemljenih materijala (vibrovaljci)⇒ voda se dodaje do optimalne vlažnosti, potrebne za zbijanje vibrovaljcima⇒ Primjena: izgradnja saobraćajnica i masivnih hidrotehničkih objekata, kao

zamjena za slabo nosive dijelove temeljnog tla

Posebne vrste običnog betonaoseb e ste ob č og beto aBeton prefabriciranih elemenata:običan beton⇒ običan beton

⇒ Primjena: proizvodnja betonskih, armirano-betonskih i prenapregnutih elemenata, kao što su, šuplji blokovi za zidanje od običnog i laganog betona, betonske cijevi, ivičnjaci, elementi za popločavanje, elementibetona, betonske cijevi, ivičnjaci, elementi za popločavanje, elementi polumontažnih stropnih konstrukcija, prenapregnute gredice, betonski crijepovi, montažni zidni i stropni armirano-betonski elementi i stubišta, nosači industrijskih hala i dr.

Posebne vrste običnog betonaoseb e ste ob č og beto aBeton prefabriciranih elemenata

Posebne vrste običnog betonaoseb e ste ob č og beto a

Beton prednapregnutih elemenata i konstrukcijaBeton prednapregnutih elemenata i konstrukcija⇒ običan beton

Beton armiran vlaknima (mikroarmirani beton)bič b t d d tk č lič ih i d⇒ običan beton sa dodatkom čeličnih, i dr.

⇒ visoka čvrstoća pri zatezanju zatezanju, pri savijanju, povećana otpornost na udar, na zamor, smanjenje skupljanja

Oblici čeličnih vlakana

Mikroarmirani betonMikroarmirani beton⇒ Beton armiran tankim organskim ili neorganskim vlaknima:

Čeličnim⇒ Čeličnim ⇒ Polimernim⇒ Staklenim⇒ Prirodnim

⇒ Dodavanjem vlakana poboljšavamo: ⇒ Čvrstoću na savijanje⇒ Čvrstoću na zatezanje⇒ Žilavost ⇒ Čvrstoću na udar⇒ Otpornost na zamor

D f ij k lj j

Dijagram opterećenje-deformacija u funkciji oblika čeličnih vlakana

⇒ Deformaciju skupljanja

Dijagram opterećenje-deformacija u funkciji količine polipropilenskih vlakana

Mikroarmirani betonMikroarmirani beton⇒ Beton bez vlakana

⇒ Beton sa vlakanima

Mikroarmirani betonMikroarmirani beton⇒ Najčešće upotrebljivana vlakna su čelična vlakna

⇒ Karakteristike čeličnih vlakana:č t ć t j d 400 d 1200 MP

Oblici čeličnih vlakana

⇒ čvrstoća zatezanja od 400 do 1200 MPa⇒ količina dodavanja od 0,25 do 2% volumena betona

Mikroarmirani betonMikroarmirani beton⇒ Karakteristični dijagrami naprezanja-deformacija kod

mikroarmiranog betona sa čeličnim vlaknimamikroarmiranog betona sa čeličnim vlaknima

Naprezanje pri zatezanjuNaprezanje pri pritisku

Naprezanje pri savijanjuNaprezanje pri savijanju

Mikroarmirani betonMikroarmirani beton⇒ Primjena mikroarmiranih betona

P i i di i t l k d d k i ( l i) b t⇒ Pri izradi privremene tunelske podgrade – prskani (mlazni) beton⇒ Za izradu industrijskih podova⇒ Osiguranje kosina kod saobraćajnica⇒ Sanacija konstrukcija⇒ Sanacija konstrukcija ⇒ Kod prefabrikovanih betonskih elemenata (željeznički pragovi, cijevi, pločnici i sl.)

Primjena mikroarmiranog betonaj g

HVALA NA PAŽNJI