SPECIJALNE VRSTE BETONA Podela prema · PDF file(betona i čelika), nastao je armirani beton - kompozitni materijal koji je u oblasti građevinskog konstrukterstva obeležio 20. vek,

SPECIJALNE VRSTE BETONAPodela prema nameni

• Hidrotehnički beton,

• Beton za kolovozne konstrukcije,

• Prethodno napregnuti beton,

• Prefabrikovani beton,

• Dekorativni (vidljiv) beton,

• Betoni za zaštitu od zračenja (teški betoni),

• Termoizolacioni betoni i malteri (laki betoni),

• Hidroizolacioni betoni i malteri,

• Zvukoizolacioni betoni i malteri (laki betoni),

• Betoni i malteri za zaštitu od požara,

• Reparaturni betoni i malteri, itd.

SPECIJALNE VRSTE BETONAPodela prema sastavu i svojstvima

Samozbijajući (samougrađujući) betoni, Mikroarmirani betoni, Reciklirani betoni, Betoni visokih performansi (čvrstoća), Uvaljani betoni, Polimer betoni, Polimerima modifikovani betoni, Torkret (prskani) betoni, Vidni (natur) beton, "Zeleni" betoni, itd.

SPECIJALNE VRSTE BETONAU poslednje vreme sve je brži i intenzivniji razvoj novih vrsta i podvrsta specijalnih betona. Ovakva situacija uslovljena je, pre svega, pojavom novih (hemijski dodaci, vlakna, polimeri) i usavršavanjem starih (tradicionalnih) komponentnih materijala (cementi, agregati, mineralni dodaci). Paralelno sa savremenim materijalima, razvijaju se i nove tehnologije spravljanja, transporta, ugradnje i nege betona.

Razlozi za ovakav trend su brojni, ali su najvažniji među njima:

• brža, kvalitetnija i jevtinija gradnja,

• dobijanje funkcionalnijih i trajnijih konstrukcija (objekata),

• ekološki aspekt (principi energetske efikasnosti i održivog razvoja).

SPECIJALNE VRSTE BETONASamozbijajući betoni

Samozbijajući (samougrađujući) beton, poznatiji kao SCC (Self-Compacting Concrete) je po svojoj prirodi takav beton koji nakon unošenja u oplatu nezahteva vibriranje. Zbijanje (kompaktiranje) ovog betona u svakom delu ili u svakom uglu oplate, uključujući i njene teško pristupačne i najgušće armirane delove, ostvaruje se bez ikakvih spoljnih sila, osim sile gravitacije, tj. sopstvene težine betona. Sveža betonska mešavina uneta u oplatu teče lagano i potpuno ispunjava čak i najmanje prostore između šipki armature, odnosno između armature i oplate. Bez obzira na visok stepen fluidnosti, ovakav beton ima istovremeno i vrlo visoku otpornost na raslojavanje (segregaciju).Razvijen tokom poslednje decenije prošlog stoleća u Japanu, SAD i zapadnojEvropi, danas se koristi u celom svetu, pa i kod nas (na primer kod izvođenja Avalskog tornja i nekoliko poslovnih objekata na Novom Beogradu).


SCC Beton : je sposoban da teče i da se konsoliduje pod uticajem

svoje sopstvene težine, kompletno ispunjava oplatu čak i u slučaju najgušće

armaturne mreže, zadržava homogenost, ne zahteva zbijanje (kompaktiranje). visoko je fluidan (tekuće konzistencije), otporan je na segregaciju (raslojavanje).


Reč je, dakle, o tiksotropnoj betonskoj mešavini koju karakteriše vrlo visoka sposobnost rasprostiranja, čak i kroz prepreke koje predstavljaju gusto raspoređene (nagomilane) šipke armature – bez segregacije. Ovakva svojstva samozbijajućeg betona postižu se dodavanjem betonu hemijskih dodataka tipa hiperplastifikatora (HRWRA), najčešće u kombinaciji sa jednom novom vrstom hemijskih dodataka za modifikaciju viskoziteta ("Viscosity-Modifying Admixture"- VMA) i primenom određene količine finog mineralnog dodatka - praha (elektrofilterski pepeo, fino samlevena zgura visokih peći, silikatna prašina, kameno brašno i dr.). Najveće zrno agregata najčešće ne prelazi 20-25 mm, premda ima i primera primene i krupnijeg agregata, do 40 mm. S obzirom na uglavnom niske vrednosti vodocementnog faktora (najčešće ispod 0,40), pored svih napred navedenih svojstava, ovi betoni uglavnom postižu i vrlo visoke čvrstoće, mada ima i primera betona za masivne elemente i konstrukcije sa nižim količinama cementa (200-250 kg/m3) i sledstveno tome znatno viših vodocementnih faktora, kada su čvrstoće osetno niže: 25-30 MPa.


Osnovni razlozi za pojavu SCC-a u Japanu (a kasnije i u drugim razvijenim zemljama):

• Narastajući problemi trajnosti i propadanja betonskih konstrukcija,• Nemogućnost efikasnog kompaktiranja betona kod sve većeg broja tankozidnih i/ili gusto armiranih elemenata konstrukcija,• Akutni nedostatak dovoljnog broja kvalifikovanih radnika, u prvom redu "betoniraca“ koji rade na vibriranju betona,• Smanjenje potrošnje energije i troškova angažovanja opreme i radne snage (problemi osiguranja radnika i troškovi lečenja bolesti “drhtanja ruku“ i sindroma “mrtvih prstiju"),• Otežani uslovi rada u gradskim jezgrima (mali radni prostor, nepristupačni elementi, problemi buke i vibracija, itd.),• Efikasnija i jevtinija prefabrikacija betonskih elemenata.


SCC – Klasičan beton: Razlike u sastavu

SPECIJALNE VRSTE BETONASCC Kontrola kvaliteta – Test metode

SPECIJALNE VRSTE BETONASCC Kontrola kvaliteta – Test metode

Rasprostiranje: 60 - 70 cm

J - Ring

V - Levak

SPECIJALNE VRSTE BETONASCC – Struktura očvrslog betona

U strukturi očvrslog SCC-a prisutna je veća količina cementnog kamena nego kod klasičnog betona, ali je njegov kvalitet generalno bolji.

Ovo stoga, što se radi o homogenijim mešavinama, sa nižim v/c faktorom, manjim sadržajem uvučenog vazduha i većim količinama sitnih čestica (filera). Pri tome ovaj filer može dodatno da doprinese ukupnom porastu čvrstoće betona - ako je reč o silikatnoj prašini, zguri ili pucolanu.

SPECIJALNE VRSTE BETONASCC – Primeri primene

Najviša zgrada na svetu – Burj Dubai

D

Slide 13

D3 Dusan, 3/22/2007

Miks dizajn: MB 80Cement 380 kgFlyash 60 kgSilica fume 44 kgVoda 132 lV/C 0.27

Burž Dubai Cena: $ 20 milijardi. Najviša zgrada: > 800 m 280.000 m3 betona > 800.000 l superplastifikatora 3.000 radnika Trajnost: > 100 godina

Materijali: 230.000 m3 betona + 31.400 t čelika

Datum završetka: kraj 2009. godine

Novi rekord: „pumpanje na visinu“ 452 m

D

Slide 14

D5 Dusan, 3/22/2007

REKORDERI

D

Slide 15

D4 Dusan, 3/22/2007

SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni

Poznato je da beton, kao kompozitni građevinski materijal, vrlo slabo prihvata i podnosi napone zatezanja, za razliku od napona pritiska. Ova činjenica uvela je, kao praktično obaveznu, upotrebu čelične armature u zategnutim zonama betonskih elemenata. Na taj način, sprezanjem dva suštinski različita materijala (betona i čelika), nastao je armirani beton - kompozitni materijal koji je u oblasti građevinskog konstrukterstva obeležio 20. vek, a po svemu sudeći (uz određene modifikacije i inovacije), ostaće vodeći građevinski materijal i u 21. veku.

Jedan od značajnih produkata ovakvog razvojnog trenda u oblasti građevinarstva je i tzv. mikroarmirani beton (Fiber Reinforced Concrete), tj. beton sa dodatkom vlakana koja predstavljaju svojevrsnu mikroarmaturu.

Generalno, mikroarmirani betoni predstavljaju kompozitne materijale dobijene ojačanjem cementne matrice pomoću ravnomerno raspoređenih - dispergovanih vlakana. Ovakva koncepcija ne predstavlja ništa novo – ona je prisutna u građevinskoj praksi znatno duže nego što je to slučaj sa upotrebom betona. Na primer, vlakna dobijena od slame ili životinjske dlake korišćena su hiljadama godina u cilju poboljšanja svojstava opeke.


Ideja: dodavanjem određene, optimalne količine vlakana organskog ili neorganskog porekla u svežu betonsku mešavinu, dobićemo kompozit sa povećanom trajnošću i unapređenim fizičko-mehaničkim svojstvima, kao što su na primer: čvrstoća (pri zatezanju, savijanju ili smicanju), žilavost (duktilnost), mogućnost kontrolisanja broja i dimenzija prslina, otpornost na različite uticaje (skupljanje, tečenje, udar, abrazija, temp.promene, dejstvo mraza, požar, zamor, itd).

SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni - VRSTE VLAKANA

Prirodnog porekla

celulozna pamučna jutana od konoplje od bambusa, i dr.

Veštačkog porekla

čelična (od običnog ili nerđajućeg čelika) polimerna (polipropilenska, najlonska,

polietilenska, karbonska, itd.) mineralna (staklena, azbestna i dr.)

SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni - VRSTE VLAKANA

Podela vlakana prema mehaničkim i deformacionim svojstvima materijala

Napon (MPa)

Dilatacija (%)


3 D Raspored

PP vlakana


RAZLIKA IZMEĐU MONOFILAMENTNIH I FIBRILIZOVANIH VLAKANA

Monofilamentna Fibrilizovana


SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoniσ-ε Dijagrami

05

1015202530354045505560

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

Strain -

Stre

ss (M

Pa)

---- FRC

---- Plain Concrete

0

20

40

60

80

100

120

Sila [kN]

2 41 3 5Ugib [mm]

Učešće pojedinih oblasti primene u ukupnoj proizvodnji SFRC u Nemačkoj

SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni - PRIMENA

SPECIJALNE VRSTE BETONABetoni visokih čvrstoća (performansi)

Visoka čvrstoća (BAB-87):

MB ≥ 60 MPa

Vrlo visoka čvrstoća: MB ≥ 100 MPa

Danas se dobijaju HPC(High Performance Concrete) koji bez problema premašuju100 MPa, a mogu dadostignu i preko 800 MPa.

SPECIJALNE VRSTE BETONABetoni visokih čvrstoća (performansi)

Opštiji termin: Betoni visokih performansi, s obzirom da se od ovih kompozita osim visokih (ili ultra-visokih) čvrstoća obično zahtevaju i veće otpornosti na različite uticaje (mraz, mraz+soli, habanje, abraziju, hemijsku koroziju, reološke deformacije – skupljanje i tečenje,itd.), kao i povećana trajnost.

Predmetni kompoziti se po svom sastavu razlikuju (u manjoj ili većoj meri) od klasičnih betona – tj. betona uobičajenih čvrstoća (MB < 60 MPa).

SPECIJALNE VRSTE BETONAReciklirani betoni

Рециклирање грађевинског и демолираног отпада (на енглеском језику Construction and Demolition waste – скраћено се овај појам обележава као C&D waste) – старог бетона, опекарског лома, арматуре, али и других врста секундарних сировина (рециклирана гума, стакло, електро-филтерски пепео, згура високих пећи, итд.) представља социјално-економски приоритет у савременом свету.

Наиме, депоновање велике количине отпадног грађевинског материјала, насталог рушењем постојећих објеката (због дотрајалости, односно услед различитих природних катастрофа или “људског фактора“), постаје све већи проблем – нарочито у густо насељеним урбаним срединама.

Основна идеја је да се за справљање новог бетона користи рециклирани агрегат, који треба да у потпуности (ређе) или у извесном проценту (чешће) замени класичан речни или дробљени агрегат. Такође, користе се и одређени минерални додаци (електрофилтерски пепео, згура), као и одговарајући адитиви (на пр. суперпластификатори).


Када говоримо о бетону као о потенцијалном еколошком или ''зеленом''материјалу, треба прво нагласити његове основне недостатке на том плану. Наиме, производња компонентних материјала (цемента, агрегата, хемијских и минералних додатака), као и самог бетона захтева велику количину енергије и генерално представља извор значајног загађења животне средине (емисија CO2 – током производње 1 тоне цемента емитује се 1 тона овог гаса у атмосферу).

Зато је начин имплементације познатог принципа "3R" (Reduce, Recycle, Renew) у овој области веома значајан. Циљ је смањити потрошњу енергије и степен загађења (Reduce), поново користити стари бетон (Recycle) - као агрегат за нови бетон (Renewable resource).

Као илустрација величине проблема може да се наведе следећи податак: у највећим и економски најразвијенијим земљама света годишње се произведе више од 1 m3 бетона по глави становника (само у Кини преко 2,3 милијарде m3 бетона , односно преко 1,1 милијарда тона цемента).



Beton na bazi opekarskog loma, nakon ispitivanja na pritisak (a), odnosno na savijanje (b).

a) b)

Specijalni betoni - “Zeleni“ beton

Green buildings, Green materials, Sustainable development, Ecology, Energy Saving, Building efficiency, Greenization ...Odrednica “green“ (zeleno) u sebi sadrži veliki broj parametara: smanjenje potrošnje energije, zaštitu životne sredine, kontrolu i iskorišćenje sekundarnih sirovina, poboljšanje performansi, kontrolu kvaliteta, ali takođe i mogućnost reciklaže materijala nakon završetka “životnog veka objekta“.

"Zelena zgrada" mora da zadovolji 3 osnovna uslova:

- da obezbedi smanjenje potrošnje energije (tokom izgradnje i eksploatacije),

- da bude izgrađena od ekoloških materijala koji mogu da se recikliraju,

- da bude u skladu sa okruženjem i sa prirodom.

U svetu se puno pažnje posvećuje ovim problemima – sastanak u Kopenhagenu krajem 2009. godine, kao nastavak protokola iz Kjotoa.

Svaki materijal može da bude “zelen“ – čitavi kongresi posvećeni su "zelenom"betonu.

GREEN BUILDINGS ???

SPECIJALNE VRSTE BETONAVidni (natur) beton

U mnogim slučajevima primene, beton je sakriven od oka posmatrača.

On se često nalazi pod zemljom, pod vodom, ispod različitih obloga (termoizolacionih, hidroizolacionih, zvukoizolacionih), zaklonjen fasadama od opeke, kamena, metala ili stakla, prekriven malterom ili zaštitnom bojom.

Pa ipak, nisu tako retki ni slučajevi kada baš betonska površina predstavlja onu završnu, vidnu površinu nekog objekta, odnosno konstrukcije.

Tada govorimo o tzv. natur ili vidnom betonu(eng: Exposed concrete, nem: Sichtbeton).


U užem smislu, natur (vidni) beton je običan, neobrađen cementi beton čija vidna površina pokazuje strukturu oplate (glatka ili reljefna), a koja je direktno izložena spoljašnjim uticajima.

U širem smislu, to je svaki beton sa izloženom, odnosno vidnom površinom. U tom slučaju, u ovu grupu bi spadali i betoni sa modifikovanim površinskim slojem (teraco, kulije, pikovani, štokovani, pečatni beton), zatim prefabrikovani betonski elementi (konstruktivni elementi, fasadni elementi, betonska galanterija, veštački kamen), kao i neke specijalne vrste betona (samozbijajući – SCC beton, mikroarmirani – FRC beton, polimer betoni, betoni visokih performansi – HPC, lakoagregatni betoni, itd.).



Documents

SPECIJALNE VRSTE BETONA Podela prema · PDF file(betona i čelika), nastao je armirani beton - kompozitni materijal koji je u oblasti građevinskog konstrukterstva obeležio 20. vek,