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