Modeliranje svojstava betona

  • Published on
    12-Aug-2015

  • View
    186

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Modeliranje svojstava betona

Transcript

<p>Graevinski fakultet Zagreb Diplomski studij, smjer Materijali</p> <p>Projektiranje sastava betona (Concrete Mix Design)</p> <p>odreuje svojstva betonske mjeavine i materijale koji e se koristiti uz postizanje maksimalne mogue ekonominosti projektiranje sastava betona definira se kao odreivanje sastava betonske mjeavine koja e zadovoljavati zahtjeve za beton, pri emu se uzimaju u obzir i karakteristike sastojaka za izradu betona</p> <p>MODELIRANJE SVOJSTAVA BETONA11. PREDAVANJE TEORIJA I TEHNOLOGIJA BETONA 2011/121</p> <p>2</p> <p>2</p> <p>Proporcioniranje mjeavine (Mix-proportion)</p> <p>Projektiranje sastava betona temelji se na...</p> <p>oznaava sastav betona, odnosno udio pojedinih sastojaka u betonu sastojci se doziraju u kg/m3 bet. i to je konaan rezultat u procesu projektiranja sastava betona (mixdesign) prije izrade mjeavine mogua je i optimizacija mjeavine nakon dobivenih rezultata ispitivanja svojstava betona</p> <p>eksperimentalno utvrenim odnosima izmeu sastava betona s jedne strane te svojstava betona i karakteristika sastojaka za izradu betona s druge strane.</p> <p>Izvor: Collepardi Utjecaj odabira razreda cementa na odnos izmeu vrstoe betona i v/c</p> <p>3</p> <p>3</p> <p>4</p> <p> Utjecaj uvuenog zraka na odnos vrstoe i vodocementnog omjera4</p> <p>Projektiranje sastava betona</p> <p>Dakle...</p> <p>kljuna je faza u proizvodnji kvalitetnog betona u svjeem i ovrsnulom stanju svojstva svjeeg i ovrsnulog betona su meusobno povezana pa su samim time zahtjevi optimalnih svojstava u oba sluaja u konfliktu</p> <p>nije mogue varirati udio glavnih komponenti cementne paste i agregata, niti pojedinih komponenti vode, cementa, pijeska i ljunka ... bez utjecaja na obradljivost svjeeg betona i svojstva ovrsnulog betona: vrstou, trajnost, skupljanje i puzanje ...</p> <p>5</p> <p>5</p> <p>6</p> <p>6</p> <p>Bjegovi, D.; tirmer, N.: Teorija i tehnologija betona</p> <p>1</p> <p>Graevinski fakultet Zagreb Diplomski studij, smjer Materijali</p> <p>Prednosti projektiranja sastava betona</p> <p>Prednosti projektiranja sastava betona</p> <p>Cilj projektiranja sastava betona jest dobivanje betona dobre kvalitete na ekonomian nain Kvalitetan beton podrazumijeva: veu vrstou manju propusnost i veu trajnost gustou i homogenost betona</p> <p>7</p> <p>7</p> <p>8</p> <p>Ekonominost Ekonominost u potronji cementa uteda do 15 % za beton razreda vrstoe C 20/25 uz pravilno projektiranje sastava betona poveanje zahtijevanog razreda vrstoe betona rezultira veim utedama cementa manji udio cementa rezultira i niom toplinom hidratacije, a time rezultira i manjim skupljanjem betona. Optimalna upotreba raspoloivih materijala Druga svojstva postizanje visoke rane vrstoe betona, vee savojne vrstoa betona, bolje obradljivosti betona i betona manje gustoe</p> <p>8</p> <p>Na svojstva betona utjeu: 9</p> <p>Dakle</p> <p>vrsta agregata, maksimalna veliina zrna agregata, granulometrijske krivulje agregata, vrsta cementa, sadraj zraka, kvaliteta vode, proporcija mjeavine, mijeanje, ugradnja, njegovanje i dr.9</p> <p>Postoji veliki broj parametara koji utjeu na kvalitetu betona, a veliki utjecaj imaju i njihove kombinacije. Na osnovi svojstava betona pokusne mjeavine u svjeem i ovrsnulom stanju potrebno je korigirati sastav mjeavine za beton eljenih svojstava. Projektiranje sastava betona je iterativni proces, a sama razrada pojedinih metoda pridonosi brzini postizanja betona eljenih svojstava!1010</p> <p>Utjecaj raznih imbenika na svojstva svjeeg betona</p> <p>Utjecaj raznih imbenika na svojstva svjeeg betona</p> <p>Konzistencija, pa prema tome i obradivost svjeeg betona se s vremenom mijenjaju VANO JE PROJEKTIRATI SASTAV SVJEEG BETONA TAKO DA IMA POTREBNU KONZISTENCIJU U TRENUTKU UGRADNJE U KONSTRUKCIJU</p> <p>Prema dananjem stanju u tehnologiji betona sve se vie betona spravlja u centralnim betonarama i transportira na velike udaljenosti, tako da ispravno projektiranje svjeeg betona dobiva sve vie na vanosti</p> <p>11</p> <p>11</p> <p>12</p> <p>12</p> <p>Bjegovi, D.; tirmer, N.: Teorija i tehnologija betona</p> <p>2</p> <p>Graevinski fakultet Zagreb Diplomski studij, smjer Materijali</p> <p>Pet temeljnih odnosa u projektiranju sastava betona:</p> <p>Pet temeljnih odnosa u projektiranju sastava betona:</p> <p>Koliina vode koja se upotrebljava (u kg/m3) ovisi o: -potrebnoj obradljivosti svjeeg betona, vrsti agregata (rijeni ili drobljeni), maksimalnom zrnu agregata postotku upotrijebljenih dodataka. v/c omjer ovisi o: zahtijevanoj vrstoi betona vrsti i razredu vrstoe cementa TPBK- Walzov dijagram1313</p> <p>v/c omjer takoer ovisi i o: eljenoj trajnosti betona odnosno o razredu izloenosti betonskog elementa Kad je poznata koliina vode, koliina cementa se odreuje iz poznatog v/c faktora. v/c omjer se odreuje kao najmanja vrijednost (v/c)min izmeu onog zahtijevanog iz uvjeta vrstoe II) i uvjeta trajnosti III): Ukupni volumen agregata Va mora se: podijeliti na volumene svakog dostupnog agregata prema distribuciji zrna u odabranoj idealnoj krivulji (Fller, Bolomey i dr.), kako je zahtijevano u optimalnoj kombinaciji agregata14</p> <p>Utjecaj sastojaka na projektiranje sastava betona</p> <p>Mnogobrojni se autori bave prouavanjem pojedinih sastojaka i njihovom utjecaju na svojstva svjeeg i ovrsnulog betona Svaka pojedina metoda projektiranja sastava betona propisuje koritenje svojih odnosa Osnovni odnosi su</p> <p>15</p> <p>15</p> <p>16</p> <p>16</p> <p>Utjecaj Dmax na koliinu vode za mijeanje i zahtijevanu konzistenciju</p> <p>Ako se koriste kemijski dodaci</p> <p>Za danu konzistenciju i to vei Dmax, manja je potrebna koliina vode za mijeanje betona.</p> <p>vei Dmax rezultira manjom specifinom povrinom agregata i manjom koliinom vode koja je potrebna za moenje povrine agregata.</p> <p>Za dani Dmax i zadanu konzistenciju, koliina potrebne vode poveava se ako se koristi drobljeni agregat nepravilnog oblika zrna i grube povrine umjesto rijenog glatkog agregata.</p> <p>Koliina vode za mijeanje betona moe se smanjiti za vrijednost prema specifikaciji proizvoaa, npr.: za 5 % - s aerantom (doziranje 0,04 0,06 % na masu cementa) za 8 % - s plastifikatorom (doziranje 0,3 0,4 % na masu cementa) za 20 % - sa superplastifikatorom (doziranje 0,8 1,2 % na masu cementa) za 30 % - sa superplastifikatorom na bazi polikarboksilata (doziranje 0,8 1,0 % na masu cementa)</p> <p>17</p> <p>17</p> <p>18</p> <p>18</p> <p>Bjegovi, D.; tirmer, N.: Teorija i tehnologija betona</p> <p>3</p> <p>Graevinski fakultet Zagreb Diplomski studij, smjer Materijali</p> <p>Koliina vode i konzistencija betona</p> <p>Koliina potrebne vode u m3 svjeeg betona ralanjuje se na:Va Vp Vp Vk Vk vodu koju upije agregat obino 0,5 do 1,5 % mase agregata vodu koja omoi povrinu agregata zavisi od specifine povrine agregata odnosno modula zrnavosti dodatne vode, koja zavisi od oblika zrna, teksture i mineraloko petrografskog sastava agregata vodu potrebnu za normnu konzistenciju cementne paste dodatnu vodu za podeavanje eljene konzistencije betona</p> <p>Za odabrane sastojke betona, konzistencija svjee mjeavine u prvoj aproksimaciji ovisi jedino o koliini vode Ovisnost : koliina cementa se moe mijenjati u relativno irokim granicama, a da konzistencija ostane ista pri tome se onda mijenja po volji vodocementni (v/c) omjer tj. svojstva ovrsnulog betona</p> <p>19</p> <p>19</p> <p>20</p> <p>20</p> <p>Koliina vode i konzistencija betona</p> <p>Vodocementni omjer, v/c kao funkcija vrstoe i vrste cementa</p> <p>Stvarne potrebne koliine vode za projektirani sastav betona moraju se odrediti eksperimentalno!!! Potrebno je raditi optimizaciju koliine vode u betonskoj mjeavini</p> <p>vrstoa fcu/cm se poveava sa smanjenjem v/c omjera i koritenjem cementa veeg razreda vrstoe</p> <p>21</p> <p>21</p> <p>22</p> <p>22</p> <p>Vodocementni omjer, v/c kao funkcija vrstoe i vrste cementa</p> <p>Vodocementni omjer v/c i zrak kao funkcija trajnosti</p> <p>Ako se kod mijeanja betona koristi cement veeg razreda, dobit e se vea vrstoa betona uz koritenje istog vodocementnog omjera. Drugim rijeima, koritenje veeg razreda cementa omoguuje koritenje veeg vodocementnog omjera, v/c za dobivanje iste vrstoe betona</p> <p>Norma HRN EN 206-1 je usredotoena na tri najvanija principa koji utjeu na projektiranje sastava betona: Razredba okolia na temelju njegove agresivnosti prema betonu i/ili armaturnim ipkama. Prihvaanje v/c omjera koji mora biti smanjivan s poveanjem stupnja agresivnosti okolia, kako bi se sprijeilo prodiranje agresivnih tvari u beton. Sadraj zraka u sluajevima kad je konstrukcija izloena utjecaju ciklusa smrzavanja i odmrzavanja.</p> <p>23</p> <p>23</p> <p>24</p> <p>24</p> <p>Bjegovi, D.; tirmer, N.: Teorija i tehnologija betona</p> <p>4</p> <p>Graevinski fakultet Zagreb Diplomski studij, smjer Materijali</p> <p>Granulometrijski sastav betona i sitne estice</p> <p>Stabilnost svjeeg betona</p> <p>Nakon to se izrauna volumen agregata Va, on se mora podijeliti na potrebne volumene pojedinih frakcija agregata prema idealnim krivuljama agregata. Za sastav betona bez segregacija i pretjeranog izdvajanja vode nakon zbijanja treba: sastaviti dobar granulometrijski sastav, osigurati i dovoljnu koliinu sitnih estica OPREZ!!! glinene estice djeluju nepovoljno na svojstva ovrsnulog betona</p> <p>STABILNOST - sposobnost svjeeg betona: da agregat ne segregira da se ne izdvaja voda da se plastino skupljanje i slijeganje zbijenog betona svede na minimum</p> <p>25</p> <p>25</p> <p>26</p> <p>26</p> <p>Ispravno projektiranje sastava betona</p> <p>Izdvajanje vode </p> <p>Faktori koji poveavaju sklonost betona segregaciji poveanje maksimalnog zrna preko 25 mm poveanje gustoe krupne frakcije u odnosu na pijesak smanjenje udjela pijeska smanjenje udjela cementa poveanje udjela zrna nepovoljnog oblika promjena u koliini vode Spreavanje segregacije ispravno projektiranje sastava betona dodavanje mljevenog kvalitetnog pucolana ili aeranta2727</p> <p>Uzrok: nemogunost agregata i cementa da zadre svu vodu prilikom zbijanja Utjecaj dodataka betonu na izdvajanje vode: plastifikatori poveavaju izdvajanje vode, ako su svi drugi sastojci betona ostali u istim omjerima posebno izraeno u sluaju velike konzistencije mjeavine i paralelnog koritenja usporivaa vezanja aeranti smanjuju izdvajanje vode dodavanje pucolana, silicijske praine i leteeg pepela2828</p> <p>Kemijski dodaci</p> <p>Usporivai se koriste za </p> <p>Utjecaj ubrzivaa vezanja (s) ili ubrzivaa ovravanja (h) na stupanj hidratacije (a) i tlanu vrstou (f) u odnosu na kontrolni beton (c)</p> <p>odgaanje vezivanja, obino za vrijeme visokih temperatura koje ubrzavaju hidrataciju cementa. takoer se upotrebljavaju kad je potrebno due vrijeme za ugradnju betona vano je primijetiti da usporivai smanjuju poetnu vrstou betona</p> <p>29</p> <p>29</p> <p>30</p> <p>30</p> <p>Bjegovi, D.; tirmer, N.: Teorija i tehnologija betona</p> <p>5</p> <p>Graevinski fakultet Zagreb Diplomski studij, smjer Materijali</p> <p>Aeranti </p> <p>Modifikatori viskoznosti</p> <p>Koriste se za poveanje otpornosti betona na djelovanje smrzavanja i odmrzavanja. Drugi koristan utjecaj djelovanja aeranata jest: smanjenje potrebne koliine vode (manje od 5%), smanjenja segregacije i izdvajanja vode poboljanje plastinosti svjeeg betona Loa posljedica koritenja aeranata jest: smanjenje tlane vrstoe betona. svakih dodatnih 1% uvuenog zraka moe smanjiti vrstou betona za 5%31</p> <p>32</p> <p>koriste se za: smanjenje segregacije betona velike obradljivosti smanjenje ispiranja kod betoniranja pod vodom smanjenje trenja i pritiska kod pumpanih betona kompenzaciju loeg granulometrijskog sastava agregata, osobito kod nedostatka sitnih estica u pijesku smanjenje prainastih estica u samozbijajuem betonu smanjenje izdvajanja vode u betonu poboljanje vrstoe kod mladog betona32</p> <p>Plastifikatori i superplastifikatori</p> <p>Zbog velikog broja imbenika</p> <p>Plastifikatori mogu djelovati na smanjenje koliine cementa, zbog ega se smanjuje i toplina hidratacije Ako se dodaju u mjeavinu bez ikakvih promjena u sastavu betona, izazivaju poveanje konzistencije betona, odnosno bolju obradljivost betona. Postie se i poboljanje svojstava ovrsnulog betona</p> <p>razvijeno je nekoliko metoda kako bi se sastav betona odredio na znanstveni nain IS metoda DOE metoda ACI metoda RRL metoda </p> <p>33</p> <p>33</p> <p>34</p> <p>34</p> <p>Potrebno je znati da</p> <p>Zato koritenje software-a?</p> <p>Niti jedna metoda za projektiranje sastava betona ne daje tone proporcije kojima e se na najekonominiji nain postii konani rezultat. Ove metode samo slue kao baza za poetak projektiranja sastava i kako bi se konani rezultati postigli u to manje pokuaja.</p> <p>Postoje dva cilja kod proizvodnje nekoliko uzastopnih betonskih mjeavina: Proizvodnja betona jednakih proporcija Proizvodnja betona jednakih svojstava u svjeem i ovrsnulom stanju</p> <p>Ako uzmemo da se 1. toka podrazumijeva, pozornost treba posvetiti faktorima koji utjeu na drugu toku:</p> <p>35</p> <p>35</p> <p>36</p> <p>36</p> <p>Bjegovi, D.; tirmer, N.: Teorija i tehnologija betona</p> <p>6</p> <p>Graevinski fakultet Zagreb Diplomski studij, smjer Materijali</p> <p>Da bi se dobila konstantna svojstva betona</p> <p>Mix Design Software</p> <p>Potrebno je kompenzirati promjene u: Svojstvima agregata Svojstvima cementnih materijala i kemijskih dodataka Proizvodnji, dostavi i klimatskim uvjetima ugradnje ...</p> <p>Programi za proraun sastava betona koji su dostupni na tritu mogu se podijeliti na: </p> <p>Programe za odreivanje potrebnih svojstava betona Programe za proporcioniranje i optimizaciju mjeavine Programe praenja cjelokupnog procesa proizvodnje betona</p> <p>37</p> <p>37</p> <p>38</p> <p>38</p> <p>Mix Design Software</p> <p>1. Easy &amp; Quick 2008</p> <p>programi dostupni putem interneta: Easy &amp; Quick 2008 (Collepardi) SeeMix III Concrete Mix Design Mix Sim</p> <p>Programski paket ovog tipa je Easy &amp; Quick 2008 koji su razvili ENCO SRL i prof. Mario Collepardi namijenjen je projektantima koji ele specificirati karakteristike betona prema europskim normama i prednormama koje su trenutno na snazi i koje e se u dogledno vrijeme prihvatiti</p> <p>39</p> <p>40</p> <p>40</p> <p>Easy &amp; Quick 2008</p> <p>Easy &amp; Quick 2008</p> <p>Ovaj program se temelji na izradi sastava betona koji e zadovoljiti zahtjeve betona obzirom na: Razrede vrstoe (Rck); Razrede izloenosti (trajnost); Razrede konzistencije (obradljivost); Vrstu i razred vrstoe cementa; Vrstu i maksimalno zrno agregata; Metodu ugradnje (zbijanja) i njegovanja.</p> <p>U software je potrebno unijeti parametre koji su potrebni kako bi se dobile karakteristike betona. Projektant unosi specifine podatke o zahtijevanoj vrstoi, uvjetima okolia, raspoloivosti sirovina te uvjetima betoniranja.</p> <p>41</p> <p>41</p> <p>42</p> <p>42</p> <p>Bjegovi, D.; tirmer, N.: Teorija i tehnologija betona</p> <p>7</p> <p>Graevinski fakultet Zagreb Diplomski studij, smjer Materijali</p> <p>Osnovni dijagram tijeka funkcioniranja programskog paketa Easy &amp; Quick</p> <p>43</p> <p>43</p> <p>44</p> <p>44</p> <p>VRSTOACEMENTTIP CEMENTA (tablica 7) RAZRED CEMENTA (tablica 8)</p> <p>Dijagram tijeka unosa agregata u programski paket Easy &amp; QuickAG REG AT</p> <p>ZAHTJEVANA TLANA VRSTOATIP UZORKA ZA ISPITIVANJE (Kocka, Valjak) KARAKTERISTINA TLANA VRSTOA fcu/ck [MPa] (Kocka, Valjak)</p> <p>TIP KONTROLE TLANE VRSTOEKriterij 1 fcm fck + 4MPa Kriterij 2 fcm fck + 1.48f</p> <p>TIP AGRE GATA</p> <p>RIJENI</p> <p>DROBLJENI</p> <p>Standardna devijacija </p> <p>VLANA/SAVOJNA VRSTOAPotrebna vlana/savojna vrstoa Nije potrebna</p> <p>MAKS IMALNO ZRNO AGREGATA (m m )</p> <p>RANA TLANA VRSTOA1-dnevna 2-dnevna</p> <p>&lt; 1.3 *(debljina zatitnog slo...</p>