VYTAUTO DIDŽIOJO UNIVERSITETAS

VANDENS ŪKIO IR ŽEMĖTVARKOS FAKULTETAS

Hidrotechninės statybos inžinerijos institutas

Džiugas Lažauninkas

UŽPILDŲ ĮTAKA DEKORATYVINIO BETONO SAVYBĖMS

Magistro baigiamasis darbas

Hidrotechninės statybos inžinerijos studijų programa, valstybinis kodas 621H23002

Statybos inžinerijos studijų kryptis

Vadovas (-ė)_________________ __________ ___________

(Moksl. laipsnis, vardas, pavardė) (Parašas) (Data)

Apginta___________________ _____________ __________

(Instituto direktorius) (Parašas) (Data)

Akademija, 2019

2

Baigiamųjų darbų vertinimo komisija:

(Patvirtinta VDU Žemės ūkio akademijos kanclerio potvarkiu Nr. ŽŪA – 5, 2019 m. gegužės 8

d.)

Pirmininkas doc. dr. Kazys Sivickis, Lietuvos melioracijos įmonių asociacija.

Nariai:

1. Prof. dr. Arvydas Povilaitis, Vytauto Didžiojo universitetas;

2. Doc. dr. Algirdas Radzevičius, Vytauto Didžiojo universitetas;

3. Doc. dr. Rytis Skominas, Vytauto Didžiojo universitetas;

4. Paulius Vaitelis, UAB „Kauno vandenys“.

Recenzentas (-ė)_________________ __________ ___________

(Moksl. laipsnis, vardas, pavardė) (Parašas) (Data)

Oponentas (-ė)_________________ __________ ___________

(Moksl. laipsnis, vardas, pavardė) (Parašas) (Data)

3

UŽPILDŲ ĮTAKA DEKORATYVINIO BETONO SAVYBĖMS

SANTRAUKA

Džiugas Lažauninkas

Dėl savo universalumo ir patikimumo betonas yra viena plačiausiai naudojamų statybinių

medžiagų. Tuo tarpu, dekoratyvinis betonas, turi ne tik paprastam betonui būdingas savybes,

tačiau ir dekoratyvią išraišką. Šiame straipsnyje pateikiama dekoratyvinio betono, kaip statybinės

medžiagos analizė, naudojant skirtingus užpildus. Betono mišiniui buvo nustatytas tankis ir

konsistencija, o sukietėjusiems bandiniams – vandens įgeriamumas ir gniuždomasis stipris.

Rezultatai parodė, kad kvarcito ir bazalto skalda gali būti naudojama dekoratyvinio betono

gamyboje ir betonas su šiais užpildais mažai kuo nusileidžia įprastiniam betonui.

Pagrindiniai žodžiai: dekoratyvinis betonas, užpildai, gniuždomasis stipris, tankis, vandens įgeriamumas,

uoliena, cementas.

4

INFLUENCE OF AGGREGATES ON THE PROPERTIES OF DECORATIVE

CONCRETE

SUMMARY

Džiugas Lažauninkas

Due to its versatility and reliability concrete is one of the most widely used building

materials. Meanwhile, decorative concrete has not only the characteristic features of ordinary

concrete but also of decorative expression. This article presents an analysis of decorative

concrete as a building material using different aggregates. Density and consistency have been

determined for the concrete mixture and for the hardened specimens water absorption and

compressive strength have been determined. According to research results it can be stated that

concrete with quartzite and basalt have a similar properties like ordinary concrete.

Keywords: decorative concrete, aggregates, compressive strength, density, water absorption, rock, cement.

5

SĄVOKOS

Sutrumpinimai

BG – betono gamybai naudotas baltas cementas ir granitinė skalda;

PG – betono gamybai naudotas pilkas cmentas ir granitinė skalda;

PM – betono gamybai naudotas pilkas cementas ir marmuro;

BK – betono gamybai naudotas baltas cementas ir kvarcito skalda;

BA – betono gamybai naudotas baltas cementas ir dekoratyvinė granito skalda „aguona“;

BS – betono gamybai naudotas baltas cementas ir serpantinito skalda;

BB – betono gamybai naudotas baltas cementas ir bazalto skalda.

6

TURINYS

ĮVADAS ......................................................................................................................................... 7

1. LITERATŪROS APŽVALGA ............................................................................................... 9

1.1. Cementas .......................................................................................................................... 9

1.2. Užpildai .......................................................................................................................... 11

1.3. Priedai............................................................................................................................. 15

1.4. Betonas............................................................................................................................16

1.5. Betono savybės...............................................................................................................16

1.4. Uolienos betono užpilduose ........................................................................................... 18

2. TYRIMO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI..................................................................................23

3. TYRIMO METODIKA ......................................................................................................... 24

3.1. Tyrimo objektas.............................................................................................................. 24

3.2. Skaldos tyrimai ............................................................................................................... 24

3.3. Betono mišinių paruošimas ............................................................................................ 26

3.4. Konsistencijos ir tankio nustatymas ............................................................................... 27

3.5. Betono bandinių paruošimas .......................................................................................... 28

3.6. Betono bandinių stiprio gniuždant nustatymas .............................................................. 29

3.7. Betono bandinių vandens įgeriamumo tyrimai .............................................................. 30

3.8. Betono bandinių atsparumo šalčiui tyrimai .................................................................... 32

4. TYRIMO REZULTATAI ...................................................................................................... 33

4.1. Skaldos tyrimai ............................................................................................................... 33

4.2. Betono mišinio tyrimai ................................................................................................... 34

4.3. Sukietėjusio betono tyrimai ............................................................................................ 36

4.4. Estetinis vaizdas ............................................................................................................. 43

IŠVADOS IR PASIŪLYMAI....................................................................................................... 48

LITERATŪROS SĄRAŠAS ........................................................................................................ 49

DARBO APROBACIJA................................................................................................................51

PRIEDAI ....................................................................................................................................... 51

7

ĮVADAS

Dekoratyvinis betonas – tai betonas, kurio paviršius gali būti nupoliruotas arba papildytas

spalvomis, raštais ir t.t. Šio betono gamybos pradžia laikoma XIX a. pabaiga – XX a. pradžia, kai

monolitinio betono gamintojai, norėdami paįvairinti betono gaminius, į mišinį pradėjo dėti

įvairių spalvų pigmentų. Šios paskirties betonas, gali būti naudojamas ne tik statyboje, bet ir kaip

estetinis elementas statiniuose. Šiandien dekoratyvinio betono rinka auga sparčiau nei bet kuri

kita betono pramonės šaka ir teigiama, kad 2022 metais šios rinkos kaina sieks 12,78 milijardus

JAV dolerių (Decorative..., 2019). Toks augimas nebūtų įvykęs jei tokio betono gaminiai nebūtų

stiprūs ir patvarūs.

Visame pasaulyje dekoratyvinis betonas pavirto į multimiljardinę rinką, tačiau Lietuvai

tai yra sąlyginai naujas apdailos būdas. Seną betoninį grindinį galima nesudėtingai paversti

nauju, pradedant gaminti nuo nulio galima išgauti naują ir nematytą gaminį pasižyminti

unikaliomis savybėmis. Gaminant ši technologija yra labai dosni savo lankstumu ir

universalumu, jinai leidžia pasirinkti iš labai didelio spalvų bei savybių diapazono.

Dekoratyviniam betonui naudojamos įvairiausios cheminės medžiagos (pigmentai, plastikliai,

polimerai, impregnantai ir kt.) ir apdirbimo technologijos (sausas šlifavimas, šlapias šlifavimas,

poliravimas) norint pasiekti medžio, plytų, granito, marmuro ir daugybę kitokių galimų imitacijų

suteikiant imituojamai medžiagai nebūdingas savybes, taip pat pasiekiant daug mažesnius kaštus.

Dekoratyvinio betono procesas yra saugus, nežalingas gamtai ir svarbiausia tvarus. Atsiradus

mechaniniams pažeidimams tai yra lengvai pataisoma, esant būtinybei ar poreikiui

dekoratyviniam betonui galima suteikti įvairių savybių, tokių kaip atsparumas vandeniui,

neslidus paviršius. Tokio tipo betoną galima naudoti ne tik pramoninėje rinkoje, bet ir

kasdieniniame buitiniame gyvenime, tinkamai paruoštiems paviršiams nereikalinga didelė

priežiūra.

Dekoratyvinio betono pirmtakas buvo "Terrazzo" grindys. Iš Italų kalbos išvertus

"Terrazzo" reiškia tiesiog terasa. Pirmą kartą šis metodas buvo išmėgintas prieš maždaug 500

metų. Būtent Venecijoje iš marmuro gabaliukų likusių po didžiųjų luitų apdirbimo proceso, keli

darbininkai nusprendė pasidarė terasą aplinkui savo namus. Marmuro gabaliukai buvo sudėlioti į

molį sukuriant nelygų paviršių. Kad išlyginti paviršių buvo pradėta šlifuoti rankomis, vėliau

patobulėjus priemonėms atsirado ilgakotis šlifavimo akmuo pavadinimu "Galera". Šio tipo

grindys yra labai unikalios savo galimybių įvairovę taip pat patvarios, naudojamos net ir šiandien

tiek viešose vietose tiek namų dizaine.

8

Pagrindinis skirtumas tarp "Terrazzo" ir dekoratyvinio betono grindų yra cemento ir

naudojamų užpildų santykis. Dekoratyvinio betono grindims bus naudojama daugiau cemento, o

"Terrazzo" daugiau užpildų. Taip pat dekoratyvinio betono grindys bus plonesnės lyginant su

“Terrazzo” grindiniu dėl naudojamų užpildų kiekio ir dydžio. Tačiau iš principo abi

technologijos yra panašios, nes joms atliekamos tos pačios šlifavimo-poliravimo procedūros.

Sausas šlifavimas yra dažniausiai naudojamas šlifavimo metodas, jo privalumas yra

greitis ir operatyvumas. Šio metodo didelis trūkumas yra betono smulkiųjų dalelių (dulkių)

pasklidimas darbinėje aplinkoje, tačiau šiam metodui paprastai būna pritaikoma papildoma

dulkių siurbimo įranga, kaip statybinis siurblys, kuri sinchronizuoja kartu su šlifavimo aparatu,

kad būtų sumažintas dulkių patekimas į aplinką.

Šlapias šlifavimas yra sudėtingesnis metodas, nes jo metu yra naudojamas vanduo. Šio

metodo trūkumas yra šlapio dumblo susidarymas, kurį sunku surinkti. Greitai užstrigę šlifuoklių

darbo segmentų paviršiai ant betono greitai užsikemša, juos reikia dažnai keisti, kitaip sumažėja

reikalinga trintis, taigi ir darbo kokybė ir našumas. Skystis leidžia beveik tolygiai išlyginti

paviršių ir visas procesas vyksta gerokai greičiau.

Poliravimas – paskutinė betono gaminio mechaninė apdirbimo stadija, jai įgyvendinti

naudojami plonesnes abrazyvinės medžiagos iki norimo smulkumo.

Nagrinėjant mokslinę literatūrą pastebėta, kad trūksta informacijos apie kitų

dekoratyvinių užpildų, tokių kaip kvarcitas, bazaltas ar serpantinitas, įtaka betono savybėms.

Norint išgauti kuo įdomesnių spalvų ir faktūrų betoną su skirtingais betono užpildais, ši

informacija yra būtina.

9

1. LITERATŪROS APŽVALGA

Betono savybės priklauso nuo sudedamųjų dalių (cemento, smulkių ir stambių užpildų,

vandens ir priedų) kokybės ir proporcijų.

1.1. Cementas

Cementas yra smulki miltelių pavidalo mineralinė rišamoji medžiaga, kuri sumaišyta su

vandeniu rišasi ir kietėja vykstant hidratacijos reakcijoms ir procesams. Sukietėjusi nepraranda

stiprumo ir pastovumo ore ir vandenyje. Tai pagrindinė, plačiausiai naudojama rišamoji

medžiaga (Gurskis, 2008).

Standartas LST EN 197 nustato įprastinių cementų sudėtį ir jiems keliamus reikalavimus.

Pagrindiniai šių cementų komponentai yra šie:

• Klinkeris;

• Aukštakrosnių šlakas;

• Pucolaninės medžiagos;

• Pelenai;

• Degtas skalūnas;

• Klintis;

• Silicinės mikrodulkės.

Taip pat, cementuose esama papildomų komponentų, kurių kiekis cemente neviršija 5 %

nuo cemento masės. Jos pagerina cemento fizikines savybes, technologiškumą ir vandens

laikomumą, tačiau neturi pastebimai didinti vandens kiekio, reikalingo cemento normaliai tešlai

gauti, pabloginti betono ar skiedinio eksploatacinių savybių ar veikti armatūros antikorozinės

dangos (Žurauskienė ir kt., 2012).

Įprastiniai cementai gali būti skirstomi į 27 atmainas, tačiau išskiriamos 5 pagrindinės:

1) portlandcementis – CEM I;

2) sudėtinis portlandcementis – CEM II;

3) šlakinis cementas – CEM III;

4) pucolaninis cementas – CEM IV;

5) mišrusis cementas – CEM V.

Portlandcementis – rišamoji medžiaga, gaunama iš išdegtų klintinių uolienų ir molio

mišinio, su kitais maltais priedais. Sudėtyje esama šių pagrindinių metalų oksidų: apie 62-67 %

CaO, 20-25 % SiO2, 4-8 % Al2O3, 2-5 % % Fe2O3. Portlandcementis CEM I – yra gaminamas iš

10

95 % klinkerio, pridedant priedų. Šis cementas greitai kietėja ir po 6 h rišimosi stipris gali siekti

iki 10 MPa, po 24 h – iki 25 MPa. Šios atmainos cementas tinkamas naudoti betoninėms ir

gelžbetoninėms konstrukcijoms, kai būtinas greitesnis betono kietėjimas ir jis nebus veikiamas

agresyvios aplinkos. Statybose dažniausiai sutinkamas pilkos spalvos portlandcementis, kurio

pagrindinės žaliavos – kalcitinės uolienos, kuriose vyrauja CaO ir molis. Tačiau esama ir

specialiųjų cementų. Vienas jų – baltasis cementas. Jis gaminamas iš klinties ir baltojo molio,

turinčio labai mažą kiekį geležies Fe2O3 ir mangano MnO oksidų. Šis cementas naudojamas

statinių išorės bei vidaus apdailai, siekiant išgauti struktūrišką ir dekoratyvų betoną.

Cementų klasifikacija ir savybės.

Cementai gali būti skirstomi į 3 klases pagal stiprį: 32,5; 42,5; 52,5 (95 % garantuotas

standartinių betono bandinių, kietėjusių 28 paras, stipris gniuždant) (1.1 lentelė). Taip pat galima

išskirti pagal kietėjimo greitį: įprastinio ankstyvojo stiprio – N, greitai kietėjantys – R, lėtai

kietėjantys – L.

1.1 lentelė. Betono klasės nustatymas pagal cemento klasę (Gurskis, 2008)

Betono klasė ≤C8/10 C12/15-C20/25 C20/25-C30/37 C35/45, C40/50

Cemento klasė 32,5 32,5; 42,5 42,5; 52,5 52,5

Cementui išskiriamos šios pagrindinės savybės:

Vandens sąnaudos – vandens kiekis, reikalingas gauti normalaus tirštumo mišiniui (CEM

I ir CEM II – 24-28 %, CEM III – 23-32 %, CEM IV – 30-40 %). Mišiniai, kuriuose yra

mažesnis kiekis vandens, sudaro tankesnius ir atsparesnius šalčiui betonus.

Rišimosi pradžia – laikas nuo cemento ir vandens sumaišymo iki mišinio virtimo kietu

kūnu pradžios. Laikoma, kad rišimosi pradžia negali būti anksčiau negu 45 min, paprastai

rišimasis prasideda po 1-2 valandų.

Rišimosi pabaiga – laikas nuo cemento ir vandens sumaišymo pradžios iki mišinio

virtimo kietu kūnu pabaigos. Paprastai rišimasis baigiasi po 5-8 valandų.

Stiprumas (aktyvumas) – standartinių sukietėjusio (po 28 parų) betono bandinių stipris

gniuždant. Ši savybė laikoma pagrindine, siekiant nustatyti cemento kokybę.

Nuo cementinio skiedinio bei portlandcemenčio savybių labai priklauso eksploatuojamų

betono ir gelžbetonio konstrukcijų ilgaamžiškumas (Vektaris, 2012).

Betono mišinys – paruoštas, nesukietėjęs betono mišinys, kurį galima sutankinti. Šiems

mišiniams būdingos savybės yra:

Tankis – betono mišinio masė tūrio vienete. Mišinio tankį lemia užpildų stambumas, jų

paviršiaus šiurkštumas, erdvinis išsidėstymas, sąveikia su vandeniu, rišamosios medžiagos ir

11

priedų kiekiai (Žurauskienė ir kt., 2012). Statyboje svarbu žinoti mišinio tankį, kadangi nuo to

priklauso tankinimo būdas statybvietėje.

Konsistencija. Geros kokybės betono dirbiniams išgauti, svarbu, kad betono tešla būtų

reikiamos konsistencijos. Šiems mišiniams būdingas klampumas, kuris su laiku didėja, tad itin

svarbu kuo greičiau juos pakloti ir sutankinti. Esant per dideliam klampumui, kartais bandoma

mišinį paskystinti įpilant vandens, tačiau tai neleidžiama, kadangi mažėja betono stipris.

Betono mišiniai yra skirtingo klampumo, todėl konsistencijai nustatyti naudojami įvairūs

prietaisai (Naujokaitis, 2007). Betono konsistencija gali būti nustatoma pagal slankumą, Vebe

tankinimo trukmę, sutankinimo laipsnį arba pasklidimo skersmenį (1.2 lentelė).

1.2 lentelė. Betono mišinio konsistencijos klasės

Vebė

klasė

Tankinimo

trukmė, s

Sklidumo

klasė

Pasklidimo

skersmuo,

mm

Slankumo

klasė

Slankums

(kūgio

nuoslūgis),

mm

V0 ≥31 F1 ≥340 S1 10-40

V1 30-21 F2 350-410 S2 50-90

V2 20-11 F3 420-480 S3 100-150

V3 10-6 F4 490-550 S4 160-210

V4 6-3 F5 560-620 S5 ≥220

Vandens ir cemento santykis. Vanduo, naudojamas betono mišinio gamybai, turi būti be

kenksmingų priemaišų: naftos produktų, sulfatų, riebalų ir kitų medžiagų, kurios gali trukdyti

betonui kietėti. Geriausiai tinkamas geriamasis vanduo. Betono mišinyje turi būti išlaikomas

optimalus vandens ir cemento santykis (dažniausiai 0,4), kadangi didėjant vandens kiekiui

mišinyje, mažėja gniuždomasis stipris ir didėja vandens įgeriamumas (1.3 lentelė).

1.3 lentelė. Vandens ir cemento sąnaudų santykio v/c įtaka betono savybėms (Gurskis, 2008)

v/c 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Gniuždomasis stipris, % 100 87 70 55 44

Vandens įgeriamumas, % 100 220 375 550 750

Susitraukimas kietėjant, % 100 140 180 220 260

1.2. Užpildai

Užpildai – tai inertinis mišinių komponentas, kuris sudaro didžiąją mišinio tūrio dalį, net

iki 95 % (Jocius, 2017). Naujokaitis (2006) praneša, kad užpildai paprastai užpildo gaminio tūrį,

o vienoks ar kitoks rišiklis, kurio tūris mišinyje paprastai būna kelis kartus mažesnis už užpildo

tūrį, tik suriša gaminyje užpildo daleles.

12

Užpildų klasifikacija ir savybės.

Paprastai, betono gamybai naudojami stambūs ir smulkūs užpildai, cementas ir vanduo.

Stambieji užpildai sudaro betono skeletą, smulkieji užpildo tuštumas tarp stambiųjų užpildų

dalelių, cementas su vandeniu sudaro hidratacijos produktus, kurie suriša visus užpildus į vieną

sistemą – konglomeratą (Deltuva, 1995). J. Deltuva (1998) teigia, kad didelės reikšmės bet

kurios rūšies betono stiprumui ir ilgaamžiškumui turi užpildų stiprumas, stambumas,

išsidėstymas ir sukibimas su cemento akmeniu, mišinio sutankinimo vienodumas.

Cementinio betono gamybai naudojami sunkieji ir lengvieji užpildai (1.1 pav.). Sunkieji

užpildai skirstomi į smulkius ir stambius užpildus. Smulkieji užpildai – užpildai, kurių

stambiausios dalelės ne didesnės kaip 4 mm (smėlis). Stambieji užpildai – užpildai, kurių

didžiausios dalelės ≥4 mm, o smulkiausios ne mažesnės kaip 2 mm (žvyras ir skalda). Lengvasis

užpildas būna iš smulkių sutrupintų akytųjų gamtinių uolienų (pemzos, tufo) arba akytųjų

dirbtinių medžiagų, smulkusis (grūdeliai iki 5 mm) ir stambusis (iki 40 mm) (Vaidila, Vėlyvis,

2008).

1.1 pav. Užpildų klasifikacija (Vaidila, Vėlyvis, 2008)

Natūralūs akmenys yra klasifikuojami į 2 kategorijas pagal jų panaudojimą: a) poliruoti

natūralūs akmenys, tokie kaip marmuras, granitas ir t.t., b) nepoliruoti natūralus akmenys, tokie

kaip bazaltas, skalūnai ir tufas (Alyamaç, Tuğrul, 2014). Lygaus (nušlifuoto/nupolituoto)

paviršiaus akmenys yra atsparesni šalčiui. Spalvotiesiems betonų užpildams gaminti naudojamos

spalvotosios natūralios uolienos: raudonos – kvarciniai porfyrai, raudonasis granitas, marmuras,

Užpildas

Sunkusis

Smulkusis Stambusis

Lengvasis

Smulkusis Stambusis

13

kai kurios klintys; geltonos – kvarcitas, kvarcinis porfyras, klintys; baltos – baltasis marmuras,

kvarcas; juodos – bazaltas (Naujokaitis, 2006). Kaip smulkusis dekoratyvusis užpildas gali būti

naudojamas vienspalvis kvarcinis smėlis.

Dėl didelio užpildų kiekio betono gaminiuose, ypač svarbi jų kokybė bei kiti

reikalavimai, kadangi nuo užpildų priklauso galutinio produkto struktūra bei savybės. Užpildai

turi atitikti LST EN 12620 standarte nurodytus reikalavimus, todėl tikrinamos šios savybės:

1. Granuliometrinė sudėtis;

2. Stambiojo užpildo dalelių forma;

3. Smulkių dalelių kiekies;

4. Stambumo (smulkumo) modulis;

5. Dalelių tankis;

6. Piltinis tankis, tuštymėtumas;

7. Vandens įmirkis;

8. Petrografinė sudėtis;

9. Stambiojo užpildo atsparumas trupinimui. Stiprumas;

10. Stambiojo užpildo atsparumas šalčiui;

11. Stambiojo užpildo atsparumas dėvėjimuisi;

12. Chloridų kiekis;

13. Kalcio karbonatų kiekis;

14. Sulfatų kiekis;

15. Priemaišos, kurios gali trukdyti betonui rištis ir kietėti;

16. Tūrio pastovumas – susitraukimas džiūstant;

17. Priemaišos, turinčios įtakos betono paviršiaus vaizdui;

18. Užpildų adhezija, kohezija, medžiagų suderinamumas;

19. Ypatingosios užpildų savybės;

20. Užpildų savybių vienodumas.

Deltuva ir Gečys (1999) išskiria šiuos skaldos rodiklius – stiprumą, stambumą, dalelių

formą ir švarumą. Du iš šių rodiklių apibūdina ribines sąlygas: skaldos stipris turėtų būti 1,5-2

kartus didesnis už projektuojamo betono stiprį, o švarumą riboja standartai.

Užpildų struktūrą nusako ją sudarančių mineralų dydis, forma, kiekis, kristalizacijos

laipsnis (Naujokaitis, 2006). Užpildo tankis priklauso nuo jį sudarančios medžiagos, tačiau tos

pačios žaliavos tankis gali varijuoti priklausomai nuo jos išgavimo vietos: smėlio, pagaminto iš

14

įvairių telkinių, santykinis tankis kinta maždaug 10 %, todėl tomis pačiomis sąlygomis cemento

mišiniui reikia daugiau smulkių dalelių, ypač cemento (Žurauskienė ir kt., 2012).

1.4 lentelė. Uolienų savybės (Naujokaitis, 2006)

Parametrai Granitas Marmuras Kvarcitas Aguona Serpantinitas Bazaltas

Tankis,

g/cm3 2730 2700 2660 - 2680 3000

Įmirkis,

masė, % 0,3 0,2-10,0 0,35 - 0,35 0,1

Stipris

gniuždant,

N/mm2

160-240 100-140 150-300 - 140-250 250-400

Pagal stiprumą skalda gali būti skirstoma į labai stiprias, stiprias, vidutinio stiprumo bei

mažo stiprumo. Priklausomai nuo pasirinktos skaldos betono savybės taip pat keičiasi: tarkime,

gaminiai su granito skalda bus atsparesni gniuždymui negu gaminiai su kreidos ar gipso užpildu,

kadangi granito skalda atlaiko didesnes apkrovas gniuždant (1.5 lentelė).

1.5 lentelė. Uolienos pagal gniuždomąjį stiprį (Gurskis, 2008).

Labai stipri >100 MPa

Granitas

Kvarcitas

Marmuras

Stipri 50-100 MPa

Klintis

Dolomitas

Anhidritas

Vidutinio stiprumo 10-50 MPa Opoka

Gipsas

Mažo stiprumo <10 MPa Kreida

Vandens įgeriamumo savybė yra svarbi dėl cemento ir vandens santykio betono tešloje.

Naudojant užpildus, kurie turi didesnį įgėrio procentą, mišinyje reikės daugiau vandens, jis

skystėja. Įgėris priklauso nuo užpildo tankio, granuliometrinės sudėties, paviršiaus šiurkštumo ir

pan. Didėjant įmirkiui, didėja brinkimas, masė, deformatyvumas, mažėja stiprumas, atsparumas

šalčiui (Naujokaitis, 2006). LST EN 1097-6 standarte nustatyta, kad užpildų vandens

įgeriamumas negali viršyti 1 %, jeigu galutinis betono produktas su šiuo užpildu turi būti

atsparus šalčiui.

15

Alžyro mokslininkai (Hebhoub ir kt.) 2011 metais atliko susmulkinto marmuro užpildo

įtaką betono bandiniams. Tyrimo rezultatai parodyti 1.6 lentelėje. Pastebėta, kad pakeičiant iki

75 % smėlio ar žvyro užpildo (smulkaus užpildo) marmuro milteliais, stebėtas betono bandinių

stiprio gniuždant padidėjimas.

1.6 lentelė. Stiprio gniuždant padidėjimas (po 28 parų) (Hebhoub ir kt., 2011)

Pakeičiamas medžiagos santykis 25 % 50% 75% 100%

Smėlis

Stiprio gniuždant padidėjimas, % 17,2 23,65 16,1 -23.29

Skalda

Stiprio gniuždant padidėjimas, % 21,86 17,56 25,08 5,7

Smėlio ir skaldos mišinys

Stiprio gniuždant padidėjimas, % 22,2 16,84 16,84 1,07

Teigiama, kad tam tikras smulkių dalelių kiekis mišinyje gali padidinti betono tankumą,

nepadidindamas jo tūrio. Kai užpildo dalelės yra didesnės už cemento daleles, didėja tešlos tūris

bei gali sumažėti akmens stiprumas, tačiau Autoriai M. S. Sudarshan ir A. K. Vyas (2016)

praneša, kad pakeitus stambius užpildus marmuro skalda, mišinio klojumas ir stipris gniuždant

(iki 80% stambaus užpildo kiekio) didėja kartu su užpildo procentu, bet kartu didėja ir vandens

įgeriamumas, kuris siejamas su susidariusiomis poromis betono mišinyje.

1.3. Priedai

Siekiant išgauti kuo kokybiškenį betono gaminį, kietėjančio betono procesams ar

savybėms reguliuoti į betono mišinį gali būti dedami įvairūs priedai. Jie gali būti mineraliniai

arba cheminiai. Pagal veikimo pobūdį cheminės priedai skirstomi į keletą grupių: reologines

savybes reguliuojančius, rišimosi ir kietėjimo intensyvumą reguliuojančius, specialiuosius,

daugiafunkcinius priedus (Jocius, 2017). Priedai prailgina betono gaminių ilgaamžiškumą, gerina

technologinius procesus.Visi priedai turi atitikti EN 934 standarte nurodytus reikalavimus.

16

1.4. Betonas

Betonas gali būti skirstomas į lengvuosius, normaliuosius ir sunkiuosius betonus.

Normalusis betonas – cemento ir smulkiųjų bei stambiųjų užpildų mišinys. Jame nėra tuštumų ir

dažniausiai pasižymi dideliu stipriu gniuždant. Lengvasis betonas dažniausiai maišomas su

akytomis medžiagomis, tokiomis kaip pemza ar keramzitas. Toks betonas pasižymi gerokai

mažesniu stipriu. Sunkusis betonas – itin stiprus betonas, kurio gamyboje naudojami didelį tankį

bei stiprį turintys užpildai. Šio betono konsistencija labai tiršta, sukietėjęs betono akmuo atsparus

išorės poveikiams, todėl šis betonas dažniausiai naudojamas pastatų bei įvairių statinių statybai.

Platesnė betono klasifikacija ir savybės nurodytos 1.2 paveiksle.

1.2 pav. Betono savybės ir klasifikacija (Nagrockienė, Žurauskienė, 2008)

1.5. Betono savybės

Betono ir jo gaminių kokybė tiesiogiai priklauso nuo jo sudėtinių medžiagų (cemento,

užpildų, vandens bei priedų) kokybės, mišinio sudėties, kietėjimo sąlygų, trukmės ir t.t.

Išskiriamos trys svarbiausios sukietėjusio betono savybės:

1. Stipris. Tai pati svarbiausia betono ir jo gaminių savybė. Betonas nuo 10 iki 20

kartų geriau atlaiko gniuždymo apkrovas negu tempimo. Ši savybė priklauso daugybės

veiksnių: v/c santykio, cemento tipo ir kiekio mišinyje, užpildų kokybės bei kietėjimo

trukmės ir pan. Kaip ir cementai, betonas gali būti skirstomas į klases (1.7 lentelė).

1.7 lentelė. Normaliojo betono stiprio gniuždant reikšmės (Naujokaitis, 2007)

Tankis Stipris Užpildų rūšis

Užpildų stambumas

Rišamosios medžiagos

rūšis

Kietėjimo sąlygos

Paskirtis

17

Stiprio gniuždant

klasė C8/10 C12/15 C16/20 C20/25 C25/30 C30/37 C35/45 C40/50

Mažiausias kubinis

stipris, MPa 10 15 20 25 30 37 45 50

2. Vandens įgeriamumas. Betono atsparumas vandeniui reglamentuojamas tiems

statiniams, kurie yra nuolatos veikiami drėgnos aplinkos ar sąveikauja su vandeniu. Ši

savybė priklauso nuo betono tankio bei užpildų tipo. Kuo tankesnis betonas, tuo

nelaidesnis vandeniui. Taip pat, nelaidumą galima didinti parenkant aukštenės atmainos

cementą.

3. Atsparumas šalčiui. Betono atsparumas šalčiui yra svarbus tiems betonams, kurie

yra nuolatos veikiami didelių temperatūrinių pokyčių. Ši savybė tiesiogiai priklauso nuo

betono stiprio ir vandens įgeriamumo. Vienodo stiprio, bet didesnio įgėrio betonas,

paveiktas šalčio ciklais, susilpnėja daugiau už mažesnio įgėrio betoną. Vienodo įgėrio,

bet silpnesnis betonas, paveiktas šalčio ciklais, susilpnėja daugiau negu stipresnis betonas

(Vaišvila ir kt., 2004).

1.3 pav. Betono bandinių vidutinio (1), didžiausio (2) ir mažiausio (3) vandens įgėrio ir

betono stiprio sumažėjimo priklausomybės (Vaišvila ir kt. 2004)

Atlikus vandens įgeriamumo tyrimą (1.3 pav.), mokslininkai pastebėjo, kad didėjant

vandens įgeriamumui pagal masę, eksponentiškai mažėja betono stiprio reikšmės.

Pagal atsparumą šalčiui, pasireiškiant užšalimo ir atšalimo poveikiams, betonas gali būti

skirstomas į šias aplinkos poveikio klases (1.8 lentelė):

18

1.8 lentelė. Aplinkos poveikio klasės (STR 2.05.05:2005)

XF1 Vidutinis vandens įmirkis be ledo

tirpinimo medžiagos

Vertikalūs betono paviršiai, veikiami

lietaus ir šalčio

XF2 Vidutinis vandens įmirkis su ledo

tirpinimo medžiaga

Kelių konstrukcijų vertikalūs betono

paviršiai, kuriuos veikia šaltis ir ledą

tirpinančios druskos

XF3 Aukštas vandens įmirkis be ledo tirpinimo

medžiagos

Horizontalūs betono paviršiai, veikiami

šalčio ir lietaus

XF4

Aukštas vandens įmirkis su ledą

tirpinančiomis medžiagomis ar jūros

vandeniu

Kelių ir tiltų dangos, veikiamos druskų.

Betono paviršiai, tiesiogiai veikiami

druskų ir šalčio. Šalčio veikiamos

konstrukcijos jūros purslų zonoje

Betono irimo pagrindinė priežastis – ledo susidarymas, kuris slegia betono sieneles.

Vandeniui įsigėrus į betono akmenį, esant žemoms temperatūroms jis suledėja ir didėjant tūriui

ardo betono struktūrą. Atsparumas šalčiui labai priklauso nuo porų kiekio, kadangi kuo jų

daugiau, tuo didesnis tūris vandeniui įgerti.

Siekiant sumažinti šalčio poveikį betonui, betono mišiniuose naudojami įvairūs priedai

sumažinantys vandens ir cemento kiekį jame, taip padidinant betono akmens tankį. Esant

mažesniam tankiui, sumažėja porų betono viduje, taigi ir vandens įgeriamumas.

1.6. Uolienos betono užpilduose

Uoliena yra sujungtas agregatas susidedantis iš vieno ar kelių mineralų, kurie sudaryti iš

individualių smulkesnių mineralų, kurie tarpusavyje yra susijungę paveikti naturaliomis jėgomis

(Wilson, 1995). Pasaulyje natūraliai sutinkamos trijų rūšių uolienos, kurios skiriasi

susiformavimo sąlygomis:

• nuosedinės,

• metamorfinės,

• magminės.

Svarbu pažymėti, kad uoliena sudaryta tik iš vienos rūšies mineralo nėra retas atvejis.

Pavyzdžiui, kalkakmenis ir marmuras yra sudaryti beveik vien iš kalcio karbonato, o kvarcas – iš

smiltainio. Esama ir tokių uolienų, kurios sudarytos iš 5 ar net 6 skirtingų mineralų.

19

Magminės uolienos. Magminės kilmės uolienos – uolienos, kurios susiformavo iš

išsilydžiusios ir atvėsusios magmos (Wilson, 1995). Kol tokio tipo uoliena yra po žemes pluta ji

yra žinoma kaip magma, tačiau išsiveržus virš žemės plutos – ji virsta lava. Skirtingi

pavadinimai suteikiami dėl to, kad priklausomai nuo karštosios uolienos atvėsimo ir formavimosi

sąlygų, išgaunamos skirtingos uolienos.

Šios uolienos turi šiurkščią stambią struktūrą vadinamą faneritine struktūra (aiškiai plika

akimi matoma tekstūra – mineralai). Magminėse uolienose randamas šiurkštus ir stambus

grūdėtumas indikuoja, kad uolienos formavimas vyko lėto ir ilgo vėsimo metu. Tai leido

mineraliniams grūdeliams įgauti didesnį dydį. Tokie akmenys dar vadinami plutoniniais –

magminiai akmenys. Labai stambaus grūdėtumo uolienos yra vadinamos pegmatitais. Pegmatitai

susidarė specialiomis vėsimo sąlygomis, kai magma, dėl šalia esančio vandens šaltinio

prisisotina vandens ir vandeniui garuojant vyksta ypatingai palankus formavimasis mineralų

dydžio atžvilgiu. Garavimo metu vykstanti difuzija leidžia greitai augti kristalams, esančiams

uolienoje, sukuriant didelius pegmantitų luitus.

Kai žemės gelmėse esanti magma išsiveržia į žemės paviršių ji tampa lava. Žemės

paviršiaus temperatūra visuomet yra daugybę kartų vėsesnė negu lava, todėl ji pradeda staigiai

vėsti. Staigus vėsimas nepalieka mineralams laiko augti, todėl mineralai tampa smulkiagrūdiški

ir įgauna vadinamą afaneritinę struktūrą. Smulkiagrūdės magminės kilmės uolienos, kurios

formavosi ant žemės paviršiaus yra vadinami ekstruziniai magminiai akmenys.

Nuosėdines uolienos, kaip ir minima pavadinime yra sudaryta iš nuosėdų. Ilgą laikotarpį

nuosėdas veikiant fizikinėms, cheminėma jėgoms ir galiausiai įvykus litifikacijai jos virto

uoliena. Nuosedinės uolienos skirstomos į 2 grupes: klastinės ir neklastinės.

Klastinės uolienos yra tokios, kurios susiformavo iš seniau egzistavusių

stambiagabaritinių luitų. Atmosfera daro įtaką uolienoms ir erozijos jėgoms leidžia ardyti ir

vėliau transportuoti lūžusias uolienų dalis. Tos pačios dalelės veikiamos fizikinėms, cheminėms

ir litifikacijos jėgoms gali vėl suformuoti stambiagabaritinį darinį – klastinę uolieną. Klastinės

uolienos yra turtingos kvarcu (smiltainiu) ir moliu (skalūnais), nes jų pirmtakai veikiami

atmosferos būtent šias pradines medžiagas išskirdavo. Kvarcas yra labai atspari medžiaga

atmosferos poveikiams todėl ji išlieka po to kai kiti mineralai būna sunaikinti, tuo tarpu molis yra

labai dažnai sutinkama medžiaga nes ji lieka po kitų mineralų destrukcijos, tokių kaip lauko

špatas (Wilson, 1995).

Neklastikinės uolienos susidaro iš cheminių arba biogenetinių nuosėdų, tai yra, naujai

sukurtų nuosėdų. Labiausiai paplitusi neklastikinė uoliena susidaranti iš cheminių nuosėdų

20

(kalcio karbonatas) yra kalkakmenis. Paparastai jis susidaro, kai vienoje vietoje kaupiasi kalcio

karbonatas, veikiamas šiltoje, seklioje vandenyno vietoje. Jūrinės kilmės gyvūnija išskiria kalcio

karbonatus ar aragonitus, pastarieji sukuria cheminius pasikeitimus vandenyje, kas priverčia

kalcio karbonatus nusėsti ir po truputį formuotis uolienai.

Metamorfinės uolienos susidarė kaip ir nuosedinės klasės, iš seniau egzistavusių uolienų,

skirtumas tas, kad veikiančių jėgų tokių kaip temperatūra, slėgis, cheminiai aktyvūs skysčiai,

stipris buvo daug didesnis. Priklausomai nuo metamorfozės dydžio ir nuo ją patiriančios uolienos

rūšies, atitinkamai gali gautis labai maži arba labai dideli pakitimai, tiek sudėtyje, tiek

struktūroje. Daugeliu atveju metamorfozės paveiktas akmuo, mažai kuo skirsis nuo savo

pirmtakio.

Metamorfozės uolienos skirstomos į tris klases:

1. Sąlyčio metamorfė – kai pagrindinis metamorfozės rodiklis didelė temperatūra

2. Laidojimo metamorfė – kai pagrindinis metamorfozės rodkilis yra didelis spaudimas

3. Regioninė metamorfė – kai pagrindins metamorfozės rodiklis yra ir didelė

temperatūra ir didelis spaudimas

Kvarcitas. Kvarcitas – metamorfinė uoliena, sudaryta iš kvarco. Ji susiformuoja kai

didelį kiekį kvarco turintis smiltainis keičiamas dėl metamorfozės šilumos, slėgio ir cheminės

veiklos. Šios sąlygos perkristalizuoja smėlio grūdeliusir silicio cementą, kuris juos sujungia

kartu. Rezultatas – neįtikėtinai stiprių kvarco grūdelių tinklas. Kvarcitas dažniausiai sutinkamas

baltos ar pilkos spalvos. Jeigu uoliena yra su priemaišomis, gali pasitaikyti geltonos, oranžinės,

mėlynos ar kitų spalvų. Moso kietumo skalėje kvarcitas vertinamas 7. Didžioji dalis kvarcito

susiformuoja kalnų „augimo“ metu ties konvergentinėmis plokščių ribomis. Šioje vietoje

smiltainis yra metamorfozavęs į kvarcitą, tačiau yra giliuose sluoksniuose. Kvarcitas yra viena

fiziškai bei chemiškai atspariausių uolienų randamų Žemėje. Kai kalnuose, veikiant orų

pokyčiams bei erozijai, mažiau patvarios ir atsparios uolienos yra sunaikinamos, kvarcitas lieka.

Kvarcito dūlėjimas sudaro itin prastą dirvožemį. Priešingai nei dūlėjantys lauko špatai, kurie

skaidydamiesi suformuoja molio mineralus, kvarcitas pavirsta kvarcu. Kvarcitas turi itin platų

panaudojimo spektrą statybose, gamyboje, architektūroje bei dekoratyviuose menuose. Nors šios

uolienos savybės pranašesnės už daugelį kitų, dėl daugelio priežasčių jos naudojimas nėra itin

populiarus. Kvarcito tvirtumas taip pat riboja jo panaudojimą, kadangi išgaunant bei naudojant

statybose turi itin neigiamą poveikį technikai. Dekoratyvinis naudojimas Kvarcitas gali būti labai

dekoratyvus, kai jame esama spalvotų priemaišų.

21

Marmuras. Marmuras yra metamorfinė uoliena, kuri susiformuoja, kai kalkakmenis

pakeičiamas dėl metamorfozės karščio ir slėgio. Daugiausia sudaro mineralinis kalcitas (CaCO3),

kuriame paprastai yra ir kitų mineralų, pvz., Molio mineralų, kvarco, pirito, geležies oksidų ir

grafito. Metamorfizmo sąlygomis kalcitas kalkakmenyje rekristalizuojasi suformuodamas

uolieną, kuris yra tarpusavyje sujungia kalcito kristalus. Didžioji marmuro formų dalis yra

konvergentinėje plokštumoje, kur didelės žemės plutos sritys yra veikiamos regioninio

metamorfizmo. Kai kurios formos taip pat susidaro kontaktiniu metamorfizmu, kai karšta magma

šildo greta esantį kalkakmenį. Prieš metamorfizmą kalcitas kalkakmenyje dažnai būna

litifikuotos iškastinės medžiagos ir biologinių šiukšlių pavidalu. Metamorfizmo metu šis kalcitas

perskirstomas ir pasikeičia uolienos struktūra. Ankstyvosiose kalkakmenio ir marmuro

transformacijos stadijose uolienos kalcitų kristalai yra labai maži. Metamorfozės progresavimo

metu kristalai didėja. Taip pat, nesusidaro sluoksniavimas, kuris dažnai randamas akmenyse

paveiktuose konvergencinės plokštės ribos nukreipto slėgis. Marmuras randamas dideliais

kiekiais, kurie gali būti šimtais metrų storio ir itin platūs. Tai leidžia ekonomiškai išgauti didelius

kiekius, kai kuriose kasyklose ir karjeruose kasmet išgaunama milijonai tonų. Dauguma

marmuro yra pagamintas iš smulkintos uolienos ir luitų. Susmulkinta uoliena naudojama kaip

užpildas greitkeliuose, geležinkelio lovose, pastatų pamatuose ir kitose konstrukcijose. Marmuro

luitai gali būti naudojami paminkluose, pastatuose, skulptūrose ir pan. Marmuras dažniausiai

būna šviesios spalvos. Jei esama nedaug priemaišų, gali būti visiškai baltos spalvos. Esant molio

mineralų, geležies oksidų priemaišų, spalva gali būti melsva, pilka, rožinė, geltona arba juoda.

Kietumas: Moso kietumo skalėje marmuras vertinamas 3. Dėl šios priežasties marmuras yra

lengvai raižomas, todėl jis yra ypač populiarus tarp skulptūrų ir palčiai naudojamas

dekoratyvinių objektų gamybai. Jis taip pat naudojamas šlifavime – poliravime su mažo kietumo

abrazyvas gaminant vienalytes vonios ir virtuvės baldams gaminti. Marmuras gali būti

šlifuojamas palaipsniui naudojant smulkesnius abrazyvus, išgaunant aukštą blizgesį ir

dekoratyvų vaizdą. Lengvai pjautomas, todėl galima naudoti kaip grindų plyteles, architektūrines

plokštes, akinius, palanges, laiptus, stulpelius ir kaip daugybe kitų dekoratyvinio akmens

gaminių.

Granitas. Granitas - tai šviesios spalvos magminės kilmės akmuo, kuris yra

stambiagrūdis ir yra pakankamai didelis, kad būtų matomi mineralai plika akimi. Jis formuojasi

lėtai vėstant iš magmos po žemės paviršiumi. Granitą sudaro daugiausia kvarcas ir lauko špatas,

turintis nedidelį kiekį žėručio, amfibolų ir kitų mineralų. Ši mineralinė kompozicija paprastai

suteikia granitui raudoną, rausvą, pilką arba baltą spalvą. Granitas yra geriausiai žinomas kaip

22

magminis akmuo. Daugelis žmonių atpažįsta granitą, nes tai yra labiausiai paplitęs uolinis

akmuo, randamas visame žemės paviršiuje, ir granitas labiausiai naudojamas daugeliui

statybinių objektų, su kuriais daugelis susiduriame kasdieniame gyvenime. Tai apima stalviršius,

grindų plyteles, grindinio akmenis, laiptų pakopą ir kapinių paminklus. Didelė kaina dažnai

sumažina statybinės medžiagos populiarumą, o daugumoje projektų granitas dažnai kainuoja

žymiai daugiau nei cheminės medžiagos. Tačiau granitas dažnai pasirenkamas, nes tai yra

prestižinė medžiaga, naudojama projektuose, kad būtų sukurta elegancijos, ilgaamžiškumo ir

ilgalaikės kokybės įspūdžių.Granitas taip pat naudojamas kaip susmulkintas akmuo arba

agregatas. Šioje formoje ji naudojamas kaip pagrindinė medžiaga statybvietėse, kaip kelių

tiesimo, geležinkelio balasto, pamatų ir bet kurioje vietoje, kur susmulkintas akmuo yra

naudingas kaip užpildas.

Bazaltas. Bazaltas yra tamsios spalvos, smulkiagrūdis, metamorfinė uoliena, daugiausia

sudaryta iš plagioklazų ir pirokseno mineralų. Dažniausiai jis formuojamas kaip ekstruzinis

akmuo, pvz., Lavos srautas, bet taip pat gali susidaryti kituose mažuose kūnuose įsibraudamas,

kaip uolienos daikos plyšiuose ar kitame ploname uolieniniame sluoksnyje. Jo sudėtis panaši į

gabro uoliena. Skirtumas tarp bazalto ir gabro yra tai, kad bazaltas yra smulkiagrūdis uolas, o

gabras yra stambiagrūdis akmuo. Bazaltas naudojamas įvairiems tikslams. Dažniausiai jis yra

sutraiškomas naudojamas statybiniuose objektuose . Susmulkintas bazaltas naudojamas kelių

bazei tiesti, betono mišinyje kaip užpildas, kaip asfalto dangos agregatas, geležinkelio balastas,

filtravimo akmeniui drenažo laukuose ir kitais tikslais. Bazaltas taip pat supjaustytas į dimensinį

akmenį. Plonos bazaltos plokštės supjaustomos ir kartais poliruojamos, kad būtų naudojamos

kaip grindų plytelės, faneros, paminklai ir kiti akmens objektai.

Serpentinitas. Serpentinitas yra metamorfinis akmuo, kurį daugiausia sudaro serpantino

grupės mineralai antigoritas, litarditas ir krisolitas. Jo spalva varijuoja nuo žalios iki tamsiai

žalios. Paprastai susidaro serpantizacijos metu iš ultramafinių uolienų. Serpantinizacija –

geologinis žemos temperatūros metamorfinis procesas, kai cheminių reakcijų metu vandeniniai

feromagneziniai silikatiniai mineralai yra paverčiami vandeniniais silikato mineralais.

Serpantizacijos metu išsiskiria šiluma, sumažėja uolienos tankis ir iki 30 % padidėja tūris.

23

2. TYRIMO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI

Tyrimo tikslas – nustatyti skirtingų betono uolieninių užpildų įtaką dekoratyvinio betono

savybėms.

Tyrimo uždaviniai:

1. Nustatyti betono užpildų įtaką betono mišinio savybėms.

2. Nustatyti betono užpildų įtaką betono vandens įgeriamumui.

3. Nustatyti betono užpildų įtaką betono gniuždomajam stipriui.

4. Įvertinti betono užpildų įtaką betono atsparumui šalčiui.

24

3. TYRIMO METODIKA

3.1. Tyrimo objektas

Tiriamojo darbo objektas – dekoratyvinis betonas bei jo savybių pokyčiai, priklausomai

nuo skirtingų naudojamų užpildų.

Tiriamajame darbe iškeltų uždavinių įgyvendinimui panaudoti statybos techniniai

reglamentai, metodiniai patarimai, atlikti laboratoriniai tyrimai. Gauti rezultatai buvo

analizuojami duomenis lyginant tarpusavyje ir taikant grafinės analizės būdus. Tyrimo objektu

buvo pasirinkti – CEM I/42,5 R klasės pilkas ir CEM I/52,5 R baltas cementas (2.1 lentelė) bei 6

rūšių skalda kaip užpildas. Laboratoriniai tyrimai buvo atliekami siekiant nustatyti užpildų

poveikį betono mišinio bei sukietėjusio betono savybėms.

2.1 lentelė. Tyrime naudotų cementų deklaruojami parametrai

Parametras CEM I 42,5 R CEM I 52,5 R

Gniuždymo stipris, MPa Ankstyvasis ≥20 ≥30

Standartinis ≥42,5≤62,5 ≥52,5

Rišimosi pradžia, min ≥60 ≥45

Tūrio pastovumas, mm ≤10 -

Pirmiausia buvo atlikti skaldos tyrimai: nustatytas užpildų tankis bei vandens

įgeriamumas. Tyrimai buvo atlikti LST EN 1097-6:2013 standarte pateikta metodika.

Betono mišinių tyrimams laboratorijoje buvo pagaminti 7 skirtingi betono mišiniai: 2

kontroliniai mišiniai (balto/pilko cemento su granito skalda), 1 mišinys su pilku cementu ir

marmuro stambiuoju užpildu, 4 mišiniai su baltu cementu ir kvarcito, bazalto, serpantinito ir

dekoratyvinio granito „aguona“ (toliau – aguona) skaldomis. Kiekvienam betono mišiniui, buvo

nustatytas tankis (cilindro metodas) ir konsistencija (pagal pasklidimą kratant). Betono mišinio

tyrimai atlikti vadovaujantis LST EN 12350-2:2009 ir LST EN 12350-6:2009/P:2011

standartuose pateikta metodika.

Sukietėjusio betono tyrimams buvo pagaminti 63 standartinio dydžio (100 × 100 × 100

mm) betono kubai (7 partijos po 9 bandinius). Sukietėjusiam betonui atlikti tankio, gniuždomojo

stiprio ir vandens įgeriamumo tyrimai, vadovaujantis LST EN 13369:2018, LST EN 12390-

3:2009 ir LST EN 12390-7:2009 standartuose pateikta metodika.

3.2. Skaldos tyrimai

Betono mišinio gamyboje naudotai skaldai buvo atlikti tankio nustatymo bei vandens

įgeriamumo tyrimai pagal LST EN 1097-6:2013 standartuose pateiktas metodikas.

25

2.1 pav. Pasiruošimas skaldos tyrimui

Skaldos tankiui nustatyti, skalda buvo nuplauta ir išdžiovinta 105-110 oC temperatūroje ir

pasverti. Po to skalda buvo parafinuojama ir pasverta. Parafino masė ir tūris apskaičiuotas pagal

šias formules:

𝑚1 = 𝑚2 − 𝑚 (1)

m1 – parafino masė, g;

m2 – skaldos su parafinu masė, g;

m – švarios, išdžiovintos skaldos masė, g.

𝑉1 =𝑚1

𝜌 (2)

V1 – parafino tūris, cm3;

ρ – parafino tankis, g/cm3 (0,93 g/cm3).

Parafinuota skalda pasveriama vandenyje. Apskaičiuojamas parafinuotos ir

neparafinuotos skaldos tūriai:

𝑉2 =(𝑚2 − 𝑚3)

𝜌𝑣 (3)

V2 – parafinuotos skaldos tūris, g/cm3;

m3 – parafinuotos skaldos masė vandenyje, g;

26

ρv – vandens tankis, g/cm3 (1 g/m3).

𝑉 = 𝑉2 − 𝑉1(4)

V – neparafinuotos skaldos tūris, g/cm3.

Pagal gautus rezultatus apskaičiuojamas skaldos natūralus tankis:

𝜌𝑛 =𝑚

𝑉(5)

ρn – skaldos natūralus tankis, g/cm3.

Skaldos vandens įgeriamumas buvo nustatytas pagal LST EN 13369 standarte pateiktą

metodiką. Skalda buvo sudėta į indą su 20 ± 5 oC temperaturos geriamuoju vandeniu. Mirkymas

truko 3 paras, įsitikinus, kad pasiekta pastovi mase m1, atliekant du svėrimo bandymus 24

valandų intervalu ir įsitikinant, kad skaldos masės skirtumas mažesnis kaip 0,1 proc.

Prieš pasveriant, kiekvienas skaldos mėginys nušluostomas audeklu, kad būtų pašalintas

vandens perteklius nuo paviršių (Pav. ). Mėginiai pasverti ir užrašyta mėginio masė m1.

Džiovinimo spintoje skalda buvo džiovinama 105 ± 5 oC temperatūroje krosnyje iki

pastovios masės (Pav.). Džiovinimas vyksta bent 3 paras. Pastovi masė pasiekiama, kai skaldos

mėginių masės skirtumas po dviejų nuoseklių svėrimų kas 24 valandas yra mažesnis kaip 0,1

proc. Prieš sveriant, skalda atvėsinta iki kambario temperatūros ir užrašoma bandinio masė m2.

Kiekvieno mėginio vandens įgėrio procentinė vertė apskaičiuojama pagal šią formulę:

𝑤 = (𝑚1 − 𝑚2)

𝑚2∙ 100 (6)

čia:

w – skaldos mėginio vandens įgeriamumas, %;

m1 – skaldos masė po mirkymo vandenyje, g;

m2 – skaldos masė po džiovinimo, g.

3.3. Betono mišinių paruošimas

Betono mišinių paruošimui buvo naudotos šios sudedamosios dalys:

• Cementas CEM I/ 42,5 R (Pilkas portlandcementis) (R – greitai kietėjantis);

• Cementas CEM I/ 52,5 R (Baltas portlandcementis);

• Smėlis (frakcija 0-4 mm);

27

• Dekoratyvinė skalda: granitas (kontroliniams bandiniams); kvarcitas, raudona; bazaltas,

juoda; serpantinitas, žalia; marmuras, balta; aguona, šviesiai pilka; (frakcija 4-16 mm);

• Plastifikatorius;

• Vanduo.

Mišinio ruošimui pasveriamas cementas, vanduo, užpildai ir pamatuojamas reikiamas

kiekis plastifikatoriaus. Į indą supylus vandenį (jame jau būna ištirpintas plastifikatorius) ir

cementą, mišinys gerai išmaišomas mechanine maišykle. Po 30 sekundžių supilamas smėlis,

mišinys maišomas kiek greičiau. Sustabdžius maišymą, nuo sienelių nubraukiamas ten esantis

mišinys. Tada maišymas tęsiamas dar apie 1 minutę.

Betono mišiniams buvo naudojami smulkusis (smėlis) ir stambusis užpildas (skalda).

Betono mišinių nominalioji sudėtis nurodyta 2.1 lentelėje.

2.1 lentelė. Betono mišinio sudėtis

Parametro

pavadinimas Cementas Smėlis Skalda Plastifikatorius Vanduo

Medžiagos

masė 1 m3

mišinio (kg)

363 988 915 2 175

3.4. Konsistencijos ir tankio nustatymas

Betono mišinio konsistencija nustatoma siekiant nustatyti betono klojumą. Kuo mišinys

plastiškesnis, tuo patogiau dirbti. Dažniausiai klojumas didinamas pilant papildomą kiekį

vandens, tačiau tokiu būdu mažėja sukietėjusio betono stipris, atsparumas šalčiui bei kitos

savybės. Šiam tikslui gali būti naudojamas plastifikuojantis priedas, kuris palengvina darbą su

mišiniu bei sumažina vandens kiekį jame.

Šio tyrimo metu, konsistencija buvo nustatinėjama pagal pasklidimą kratant, remiantis

LST EN 12350-2:2009 standarte pateikta metodika. Paruošus sklidimo staliuką, į kūginę formą

dviem sluoksniais išpilamas betono mišinys, paviršius išlyginamas ir pašalinamas perteklius. Po

30 sekundžių forma vertikaliai pakeliama. Lėtai pakėlus staliuko viršutinę dalį, ji paleidžiama

laisvai kristi. Veiksmas kartojamas 15 kartų. Liniuote išmatuotos didžiausios pasklidimo vertės ir

išmatuotų verčių vidurkis užrašomas.

28

2.2 pav. Betono mišinio slankumo nustatymas

Betono mišinio tankis nustatytas cilindro metodu, remiantis LST EN 12350-6:2009

pateikta metodika. Į žinomos masės ir talpos cilindro formos indą supilamas betono mišinys

tankinamas metaliniu strypu. Masė su indu pasveriama, betono mišinio tankis apskaičiuojamas

pagal formulę:

𝜌𝑏.𝑚𝑖𝑠. =𝑚2 − 𝑚1

𝑉𝑐, 𝑘𝑔/𝑚3 (7)

m1 – cilindro formos indo masė, kg;

m2 – cilindro su betono mišiniu masė, kg;

Vc – cilindro tūris, m3.

3.5. Betono bandinių paruošimas

Darbo pradžioje paruošiamos 100 × 100 × 100 mm bandinių formos (2.3 pav.): jos

išvalomos, suvaržomos bei ištepamos plonu alyvos sluoksnius. Formos pripildomos mišiniais bei

pritvirtinamos prie vibracinio stalelio. Sutankinus mišinius, nuo formų nubraukiamas perteklius.

Formos su bandiniais paliekamos 24 valandas kietėti, o po šio laiko, atsargiai išėmus iš formų,

bandiniai pažymimi ir panardinami į vandenį. Bandiniai paliekami kietėti dar 27 paras.

Iš viso buvo pagaminti 63 standartinio dydžio (100 × 100 × 100 mm) betono kubai.

29

2.3 pav. Paruoštos betono bandinių formos (dešinėje) ir betono mišiniai supilti formas (kairėje)

3.6. Betono bandinių stiprio gniuždant nustatymas

Po 28 parų kietėjimo, bandiniai išimami bei nušluostomi, išmatuojami matmenys bei

pasveriami. Gniuždomasis stipris buvo nustatytas naudojant “CONTROLS MCC8” gniuždomąjį

presą (Pav.). Bandiniai ant plokštės dedami plokštumomis, kurios lietėsi su formos sienelėmis.

Bandinio stipris gniuždant fc apskaičiuojamas pagal formulę:

𝑓𝑐 = 𝛽𝐹

𝐴, 𝑁/𝑚𝑚2(8)

F – ardančioji gniuždymo jėga (N);

A – bandinio gniuždymo plotas (mm2);

β – koeficientas, įvertinantis bandinių dydį (2.2 lentelė).

2.2 lentelė. Bandinių dydžio įtakos koeficientas β, skaičiuojant betono bandinių stiprį gniuždant

Kubo kraštinė, mm 100 150 200 300

β 0,95 1,00 1,05 1,10

30

2.4 pav. Betono bandinių stiprio gniuždant tyrimas

3.7. Betono bandinių vandens įgeriamumo tyrimai

Šio tyrimo metu, betono bandinių vandens įgeriamumas buvo nustatytas pagal LST EN

13369 standarte pateiktą metodiką. Panaudota tokia įranga:

− Ventiliuojama džiovinimo spinta (kurioje gali būti palaikoma 105 ± 5 oC

temperatūra);

− Plokščiadugnis indas (bandiniams mirkyti);

− Svarstyklės;

− Standus šepetys ir kempinė.

Pradžioje darbo, bandiniai buvo paruošti – šepeciu nuvalytos dulkės ir pan. Tada

bandiniai buvo panardinti į indą su 20 ± 5 oC temeperaturos geriamuoju vandeniu. Bandiniai

buvo atskirti vienas nuo kito mažiausiai 15 mm ir panardinti mažiausiai 20 mm nuo vandens

paviršiaus. Mirkymas truko 3 paras, įsitikinus, kad pasiekta pastovi mase m1, atliekant du

svėrimo bandymus 24 valandų intervalu ir įsitikinant, kad bandinių masės skirtumas mažesnis

kaip 0,1 proc.

Prieš pasveriant, kiekvienas bandinys nušluostomas audeklu, kad būtų pašalintas vandens

perteklius nuo paviršiaus (2.5 pav. ). Bandinys pasveriamas ir užrašoma bandinio masė m1.

31

2.5 pav. Betono bandiniai po mirkymo

Džiovinimo spintoje bandiniai išdėstomi mažiausiai 15 mm atstumu ir džiovinami 105 ±

5 oC temperatūroje krosnyje iki pastovios masės (2.6 pav.). Džiovinimas vyksta bent 3 paras.

Pastovi masė pasiekiama, kai bandiniu masės skirtumas po dviejų nuoseklių svėrimų kas 24

valandas yra mažesnis kaip 0,1 proc. Prieš sveriant, bandiniai atvėsinami iki kambario

temperatūros ir užrašoma bandinio masė m2.

Kiekvieno bandinio vandens įgėrio procentinė vertė apskaičiuojama pagal šią formulę:

𝑤 = (𝑚1 − 𝑚2)

𝑚2∙ 100 (9)

čia:

w – betono bandinio vandens įgeriamumas, %;

m1 – betono bandinio masė po mirkymo vandenyje, g;

m2 – betono bandinio masė po džiovinimo, g.

32

2.6 pav. Betono bandinių džiovinimas džiovinimo spintoje

3.8. Betono bandinių atsparumo šalčiui tyrimai

Betono atsparumas šalčiui apskaičiuotas vadovaujantis tuometinio Lietuvos žemės ūkio

universiteto Statybinių konstrukcijų katedros mokslininkų kolektyvo (Vaišvila ir kt., 2004)

sukurta metodika. Pirmiausia, priklausomai nuo betono vandens įgeriamumo ir vandens

įgeriamumo, apskaičiuotas empirinis šalčio ciklų skaičius:

𝑛 = 𝑚 ∙ ∆𝑓𝑐𝑘 (10)

čia:

n – šalčio ciklų skaičius;

∆fc – betono stiprio sumažėjimas veikiant šalčio ciklams (darbe priimta 5% reikšmė), %;

m ir k – koeficientai parinkti iš mokslinėje publikacijoje (Vaišvila ir kt., 2004) pateiktos

prieduose.

Apskaičiavus empirinę reikšmę atsparumas šalčiui perskaičiuotas į standartinį šalčio

ciklų skaičių F, pagal formulę:

𝐹 = 34,848 ∙ 𝑛0,6157 (11)

čia:

F – standartinių bandymo šalčio ciklų skaičius, po kurių bandinių stipris sumažėja ne

daugiau kaip 5%;

n – šalčio ciklų skaičius, apskaičiuotas pagal formulę, kai ∆fc = 5 %.

33

4. TYRIMO REZULTATAI

4.1. Skaldos tyrimai

Skaldos tankio tyrimas. Skaldos tankio ir vandens įgeriamumo tyrimų rezultatai nurodyti

3.1 lentelėje ir 3.1 bei 3.2 paveiksluose.

3.1 lentelė. Užpildų tankis

Skaldos Matavimo

vienetai

Nustatyta vidutinė

reikšmė

Deklaruojami

skaldos tankiai

literatūroje

Granitas

kg/m3

2851 2730

Marmuras 3096 2700

Kvarcitas 2451 2660

Aguona 2764 -

Serpantinitas 2523 2680

Bazaltas 2817 3000

Palyginus tyrime gautas tankių reikšmes su literatūroje pateikiamomis reikšmėmis,

pastebėta, kad gautos reikšmės yra panašios. Informacijos apie dekoratyvinio granito skaldą

„aguona“ – nerasta.

3.1 pav. Skaldos vidutinis tankis

0.000

500.000

1000.000

1500.000

2000.000

2500.000

3000.000

3500.000

Granitas Marmuras Kvarcitas Aguona Serpantinitas Bazaltas

Tan

kis

, kg/m

3

34

Atlikus skaldos tankio nustatymo tyrimą, gauti rezultatai pavaizduoti 3.1 pav. Nustatytos

tankių reikšmės vidutiniškai svyravo nuo 2500 iki 3100 kg/m3. Didžiausias tankis nustatytas –

marmuro skaldos. Mažiausi – kvarcito ir serpantinito skaldoms.

Skaldos vandens įgeriamumo tyrimas.

Mažiausias vidutinis vandens įgeriamumas buvo nustatytas marmuro bei aguonos skaldai

– apie 0,70 %. Taip pat, apie 1% - bazalto ir granito skaldos. Didžiausias nustatytas įgeriamumas

– kvarcito skalda (2 %).

Vandens įgeriamumo nustatymas yra svarbus dėl poveikio betono gaminiui: esant

didesniam skaldos vandens įgeriamumui, didėja ir vandens kiekis, kurį absorbuoja skalda bei

sumažėja vandens kiekis, rišantis cementą.

Pastebėta, kad didesnio tankio skaldos sugeria mažesnį kiekį vandens palyginus su

kitomis skaldomis.

3.2 pav. Vidutinis skaldos vandens įgeriamumas

4.2. Betono mišinio tyrimai

Paruoštiems betono mišiniams buvo atlikti 2 tyrimai: tankio nustatymas cilindro metodu

ir konsistencija pagal pasklidimą kratant. Gauti rezultatai pateikti 3.3 pav. ir 3.2 lentelėje.

Betono mišinio tankis

Atlikus betono mišinio tankio tyrimus nustatyta, kad vidutinės mišinio tankio reikšmės

svyruoja nuo 2158 kg/m3 iki 2321 kg/m3. Didžiausias tankis nustatytas balto cemento mišiniui su

bazalto skalda (BB – 2321 kg/m3), o mažiausias – balto cemento mišinys su serpantinito skalda

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

Granitas Marmuras Kvarcitas Aguona Serpantinitas Bazaltas

Vid

uti

nis

van

den

s įg

eria

mum

as,

%

35

(BS – 2158 kg/m3). Apskaičiuota, kad balto cemento betono mišinio su bazalto skalda (BB)

apskaičiuotas tankis yra apie 6 % didesnis negu kontrolinio mišinio (BG) tankis, o betono

mišinio su baltu cementu ir serpantinito skalda (BS) tankis apie 2 % mažesnis negu kontrolinis

mišinys (BG). Svarbu pažymėti, kad kontrolinių mišinių (BG IR PB) tankiai skiriasi nežymiai

(betono mišinio su pilku cementu tankis šiek tiek didesnis – 0,5 %).

Gauti rezultatai rodo (3.3 pav.), kad tankis varijuoja nepriklausomai nuo cemento tipo,

todėl galima teigti, kad mišinio tankis tiesiogiai priklauso nuo skaldos tipo: bazalto skaldos

tankis – vienas didžiausių, o serpantinito – vienas mažiausių. Visa tai galima sieti su skaldos

sudėtimi, jų forma, grublėtumu bei paviršiaus plotu.

3.3 pav. Betono mišinių tankiai

Betono mišinio konsistencija

Betono mišinio konsistencijos tyrimas atliktas siekiant nustatyti skirtingų užpildų įtaką

mišinio konsistencijai. Tyrimas atliktas naudojantis pasklidimo kratant metodu. Gauti rezultatai

nurodyti 3.2 lentelėje.

2050.00

2100.00

2150.00

2200.00

2250.00

2300.00

2350.00

Tan

kis

, kg/m

3

BG PG PM BK BA BS BB

36

3.2 lentelė. Betono mišinio konsistencijos nustatymas

Mišinio pavadinimas

(cemento tipas ir skaldos

tipas)

Mišinio konsistencija, mm Mišinio sklidumo

klasė

BG 620 F5

PG 600 F5

PM 550 F4

BK 530 F4

BA 590 F5

BS 510 F4

BB 600 F5

Atlikus gautų rezultatų analizę, pastebėta, kad betono mišinių konsistencijos vidurkis

svyruoja nuo 510 mm iki 620 mm, t.y. apie 20 %. Didžiausias sklidumas nustatytas

kontroliniams bandiniams, balto (620 mm) ir pilko cemento (600 mm) su granito skalda bei balto

cemento mišiniui su bazalto skalda (600 mm). Mažiausia sklidumo reikšmė buvo nustatyta balto

cemento mišiniui su serpantinito (BS) skalda (510 mm), t.y. mišinys – plastiškesnis. Tai galima

sieti su didesniu serpantinito skaldos vandens įgeriamumu, kadangi daugiau vandens

sunaudojama skaldos paviršiaus sudrėkinimui negu granito ar bazalto skaldos. Tuo tarpu,

vanduo, kuris “lieka” po užpildų paviršiaus sudrėkinimo, pasiskirsto po betono mišinį ir jį

suskystina.

Išmatavus mišinių konsistenciją, jie buvo priskirti atitinkamai sklidumo klasei. Iš tirtųjų

mišinių, 3 mišiniai buvo priskirti F4 klasei ir 4 mišiniai buvo priskirti F5 (abu kontrolės mišiniai

priskirti šiai klasei. Visi mišiniai, pagal sklidumo klases priskiriami takiesiems mišiniams.

Standėjantis mišinys parodo, kad dekoratyvinė skalda įgeria daugiau vandens, bei norint gauti

tam tikros konsistencijos mišinį jam reikėtų daugiau vandens, taigi, toks betonas taptų silpnesnis.

Apibendrinant mišinio tyrimus, galima daryti išvadą, kad skirtinga skalda turėjo skirtingą

poveikį betono mišiniams: tankesni mišiniai – pasižymėjo didesniu sklidumu, o mažesnio tankio

– mažesniu.

4.3. Sukietėjusio betono tyrimai

Betono tankis.

Po 28 parų kietėjimo, betono bandiniams buvo atlikti tankio nustatymo, gniuždomojo

stiprio ir vandens įgeriamumo tyrimai. Gauti rezultatai pateikti žemiau.

37

Tankis yra vienas iš pagrindinių kriterijų klasifikuojant betoną. Sukietėjęs betonas gali

būti sunkusis, normalusis ar lengvasis.

Betono bandinių tankio reikšmės pateiktos 3.3 lentelėje bei 3.4 paveiksle.

3.3 lentelė. Betono bandinių tankio reikšmės

Bandinio

numeris Matavimo

vnt.

BG PG PM BK BA BS BB

1

kg/m3

2141 2274 2208 2098 2089 2183 2260

2 2156 2298 2165 2172 2191 2137 2255

3 2147 2264 2182 2125 2178 2109 2088

4 2092 2240 2196 2128 2159 2101 2258

5 2135 2254 2267 2099 2172 2081 2265

Vidurkis 2134 2266 2204 2125 2158 2122 2225

Nustatyta, kad vidutinės betono bandinių tankio reikšmės (3.4 pav.) svyruoja nuo 2122

kg/m3 iki 2266 kg/m3 . Didžiausias tankis nustatytas pilko cemento bandiniams su granito skalda

(PG) (kontrolinis bandinys) ir balto cemento su bazalto skalda (BB – 2225 kg/m3), o mažiausias

– balto cemento bandiniams su serpantinito skalda (BS). Balto bazalto bandiniai vidutiniškai apie

5 % tankesni negu balto cemento su granito skalda, tuo tarpu balto serpantinito bandinių

vidutinis tankis yra apie 0,5 % mažesnis už kontrolinio bandinio (BG) vidutinę tankio reikšmę.

Kontrolinių bandinių (BG IR PB) tankiai skiriasi nežymiai (pilko cemento bandinio

tankis kiek didesnis – apie 6 %).

Palyginus betono mišinių tankio reikšmes su sukietėjusio betono bandinių vidutinėmis

reikšmėmis (3.4 pav.), pastebėta, kad sukietėjusių PG bandinių vidutinis tankis padidėja apie 3

%. Tuo tarpu, visų kitų bandinių vidutiniai tankiai pamažėja nuo 0,7 iki 4 %. Didžiausias pokytis

pastebėtas BB bandinių – nuo 2321 kg/m3 iki 2225 kg/m3, mažiausias – PM bandinių (2218

kg/m3 iki 2204 kg/m3).

38

3.4 pav. Betono mišinių ir bandinių vidutinis tankis

Betono stipris gniuždant.

Pati svarbiausia betono savybė – stipris gniuždant. Ši savybė priklauso nuo daugybės

veiksnių, keletas jų – vandens ir cemento santykis mišinyje, cemento stiprio, užpildų kokybės,

kietėjimo trukmės ir t.t. Tyrimo metu buvo sugniuždyti 35 betono bandiniai (7 partijos po 5

kubelius). Gauti rezultatai pavaizduoti 3.4 lentelėje.

3.4 lentelė. Betono bandinių stipriai gniuždant

Bandinių

pavadinimas Stipris gniuždant, MPa

BG 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. Vidurkis MIN MAX

22,73 30,66 32,45 32,55 32,17 30,11 22,73 32,55

PG 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5.

28,18 29,13 32,60 30,18 33,78 30,77 28,18 33,78

PM 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5.

23,80 23,01 23,32 20,20 23,60 22,79 20,20 23,80

BK 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5.

26,72 31,56 30,94 30,49 26,77 29,30 26,72 31,56

BA 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5.

20,59 21,36 20,60 21,51 21,12 21,04 20,59 21,51

BS 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5

23,19 21,06 18,07 22,83 20,42 21,11 18,07 23,19

BB 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5

30,77 24,10 29,18 30,22 25,67 27,99 24,10 30,77

Bandymo rezultatuose matoma, kad stipris žymiai skiriasi priklausomai nuo užpildo (3.5

pav.). Kontrolinių bandinių vidutinės reikšmės buvo didžiausios – 30,11 MPa (BG) ir 30,77

2000.00

2050.00

2100.00

2150.00

2200.00

2250.00

2300.00

2350.00

BG PG PM BK BA BS BB

Bet

ono

ban

din

ių t

ankio

vid

uti

nės

reik

šmės

, kg/m

3

Betono mišinio tankis

Betono kubelių tankis

39

(PG). Balto cemento bandinių su kvarcito skalda vidutinė stiprio reikšmė taip pat buvo viena

didžiausių – 29,30 MPa. Šių bandinių vidutinis stipris buvo apie 3 % mažesnis negu kontrolinių

bandinių (BG). Tyrimo metu mažiausia stiprio reikšmė gniuždant nustatyta balto cemento

bandiniams su „aguonos“ skalda (BA) – 21,04 MPa. Pastaroji reikšmė yra 30 % mažesnė negu

kontrolinių bandinių vidutinė reikšmė. Svarbu pažymėti, kad balto cemento bandinių su

serpantinito skalda (BS) vidutinė stiprio reikšmė buvo itin artima BA reikšmei. Taip pat, vienam

iš BS bandinių buvo nustatyta mažiausia stiprio gniuždant reikšmė. 3.5 pav. diagramoje galima

pastebėti, kaip bandinių stipris gniuždant pasiskirsto į grupes: BG, PG, BK ir BB stipriai – apie

30 MPa, o PM, BA ir BS – apie 20 MPa.

3.5 pav. Betono bandinių gniuždomojo stiprio vidutinės reikšmės

Visa tai galima paaiškinti, kad įprastinė granitinė skalda (naudota kontrolinių bandinių

gamyboje) yra skirta betonui ir ji pasižymi reikiamomis betonui savybėmis – stiprumu,

šiurkštumu ir kt. Tuo tarpu, dekoratyvinė skalda „aguona“ yra gludinti akmenėliai, todėl jos

sukibimas su cementiniu akmeniu yra prastas, kas ir įtakojo stiprio sumažėjimą. Betonas su

serpantinito skalda pasižymėjo mažu stipriu, kadangi jau tankio tyrimai parodė, kad šis betonas

yra mažiausio tankio, o šios dvi savybės tarpusavyje yra susijusios.

Pagal gautus stiprio vidutinius rezultatus buvo nustatytos betono bandinių klasės (3.5

lentelė). Klasės pasiskirstė taip: C12/15 klasei priskirtos 3 partijos, C16/20 klasei – 1 partija,

C20/25 – 3 partijos. Žemiausia klasė, t.y. C12/15, nustatyta bandiniams iš balto cemento su

“aguonos” skalda (BA) bei bandiniams su serpantinito skalda (BS), taip pat šiai klasei priskirti

0

5

10

15

20

25

30

35

BG PG PM BK BA BS BB

Bet

ono

sti

pri

o g

niu

ždan

t vid

uti

nės

rei

kšm

ės,

MP

a

40

betono bandiniai iš pilko cemento su marmuro skalda (PM). Aukščiausia nustatyta klasė –

C20/25. Jai buvo priskirti kontroliniai betonai ir betono bandiniai iš balto cemento su kvarcito

skalda (BK).

3.5 lentelė. Bandinių betono klasės pagal gniuždomąjį stiprį

Bandinys BG PG PM BK BA BS BB

Stipris

gniuždant

(MPa)

30,77

30,11 22,79 29,30 21,04 21,11 27,99

Betono

klasė C20/25 C20/25 C12/15 C20/25 C12/15 C12/15 C16/20

Vandens įgeriamumas.

Vandens įgeriamumas – medžiagos savybė sugerti ir išlaikyti aplink save esantį vandenį.

Betono bandinių vandens įgeriamumo vidutinės reikšmės pavaizduotos 3.6 pav.

3.6 lentelė. Betono bandinių vandens įgeriamumo reikšmės

Bandinių

pavadinimas

Masė prieš

užmerkimą, kg

Masė po

užmerkimo, kg

Vandens

įgeriamumas, %

Vidutinis

įgeriamumas, %

BG 1.1. 2,246 2,112 5,97 6,06 1.2. 2,267 2127 6,18

1.3. 2,271 2,134 6,03

PG 2.1. 2,281 2,153 5,60 5,52 2.2. 2,293 2,173 5,23

2.3. 2,264 2,134 5,73

PM 3.1. 2,312 2,181 5,66 5,86 3.2. 2,262 2,122 6,19

3.3. 2,312 2,179 5,74

BK 4.1. 2,237 2,112 5,60 5,61 4.2. 2,231 2,106 5,60

4.3. 2,233 2,108 5,61

BA 5.1. 2,204 2,085 5,38 5,31 5.2. 2,246 2,129 5,19

5.3. 2,200 2,082 5,36

BS 6.1. 2,170 2,037 6,11 5,94 6.2. 2,194 2,067 5,78

6.3. 2,095 1,971 5,94

BB 7.1. 2,365 2.234 5.53 5,74 7.2. 2,341 2.194 6.30

7.3. 2,341 2.215 5.39

41

Atlikus betono bandinių vandens įgeriamumo tyrimus nustatyta, kad vidutinės

įgeriamumo reikšmės gana panašios ir svyruoja nuo 5,31 % iki 6,06 %. Didžiausias vandens

įgėris nustatytas vienam iš kontrolinių bandinių – balto cemento su granitine skalda bandiniams

(BG – 6,06 %). Mažiausias – balto cemento bandinių su „aguonos“ skalda (BA – 5,31 %).

Apskaičiuota, kad balto cemento betono bandinių vidutinis vandens įgeriamumas siekia 5,7 %,

t.y. 0,4 % mažiau negu kontrolinio bandinio. Tuo tarpu, pilko cemento bandinių (PM) vandens

įgėris buvo 0,3 % didesnis negu kontrolinių (PG) bandinių.mišinio su bazalto skalda (BB)

apskaičiuotas tankis yra apie 6 % didesnis negu kontrolinio mišinio (BG) tankis, o betono

mišinio su baltu cementu ir serpantinito skalda (BS) tankis apie 2 % mažesnis negu kontrolinis

mišinys (BG). Didžiausias vandens įgeriamumo reikšmių skirtumas pastebėtas tarp kontrolinių

bandinių (BG ir PG) – 0,5 %.

Didesnį betono bandinių įgeriamumą sąlygoja didesnis porų ir kapiliarų kiekis.

3.7 pav. Betono bandinių vandens įgeriamumo vidutinės reikšmės

Visų tirtų betonų rezultatai rodo, kad toks betonas gali būti naudojamas daugelyje

konstrukcijų, išskyrus konstrukcijas, kurioms keliami specifiniai vandens įgeriamumo

reikalavimai, kaip pavyzdžiui, hidrotechnikos statinių konstrukcijoms esančioms kintamo

vandens lygio zonoje (vandens įgeriamumas turi būti mažesnis kaip 5 %).

Betono bandinių atsparumas šalčiui

Pagal gautus stiprumo ir vandens įgėrio rezultatus buvo atliktas teorinis atsparumo šalčiui

skaičiavimas. Gauti rezultatai pateikti 3.7 lentelėje.

4.8

5

5.2

5.4

5.6

5.8

6

6.2

Vid

uti

nės

van

den

s įg

eria

mum

o r

eikšm

ės,

%

BG PG PM BK BA BS BB

42

Atlikus skaičiavimus nustatyta, kad standartiniai šalčio ciklai varijuoja itin įvairiai – nuo

94 iki 177. Didžiausia reikšmė nustatyta pilko cemento bandiniams su granito skalda (PG – 177),

o mažiausia – balto cemento bandiniams su serpantinito skaldos užpildu (BS). Apskaičiuota, kad

pilko cemento bandinių su marmuro skalda (PM) atsparumas šalčiui yra apie 40 % mažesnis

negu kontrolinio mišinio (PG) atsparumas. Atlikus gautų rezultatų analizę, pastebėta, kad

vidutinis balto cemento bandinių atsparumas šalčiui yra gana panašus į kontrolinį – kontrolinių

BG bandinių atsparumas yra 5 % mažesnis negu kitų balto cemento bandinių atsparumas. Todėl

galima teigti, kad šalčio atsparumui įtaką daro ir cemento, ir skaldos tipas.

Pagal gautas betono atsparumo šalčiui markes (3.7 lentelė) matyti, kad atspariausias

šalčio poveikiui yra kontrolinis betonas su pilku cementu ir granitine skalda (PG) – jis atlaiko

F150, o mažiausiai atsparus betonas su balto cemento ir serpantinito skaldos užpildu (BS) – F75.

Likusieji betonai atitiko F100 atsparumo šalčiui markę.

3.7 lentelė. Betono bandinių atsparumas šalčiui

Bandinys BG PG PM BK BA BS BB

Stipris

gniuždant

(MPa)

30,77 30,11 22,79 29,30 21,04 21,11 27,99

Vandens

įgeriamumas,

%

6,06 5,52 5,86 5,61 5,31 5,94 5,74

Standartinių

šalčio ciklų

skaičius

106 177 102 122 115 94 117

Atsparumo

šalčiui markė F100 F150 F100 F100 F100 F75 F100

43

4.4. Estetinis vaizdas

3.8 pav. Nupoliruoti betono bandiniai BS (viršuje) ir PG (apačioje)

44

3.9 pav. Nupoliruoti betono bandiniai PM (viršuje) ir BA (apačioje)

45

3.10 pav. Nupoliruoti betono bandiniai BG (viršuje) ir BK (apačioje)

46

3.11 pav. Nupoliruoti betono bandiniai BB (viršuje) ir visi bandiniai (apačioje)

47

REZULTATŲ APIBENDRINIMAS

Apibendrinant visus gautus rezultatus, galima teigti jog dekoratyvinio betono gamybai

galima pasirinkti įvairių uolienų, turinčių skirtingus atspalvius, skaldą, kaip stambų užpildą.

Tačiau reikia įvertinti, kad kai kurios betono savybės pasikeis.

Naudojant marmuro, serpatinito ar dekoratyvinio granito užpildus betono konsistencija

standės, todėl reiktų papildomai naudoti plastiklius ar superplastiklius. Taip pat ši uoliena turės

neigiamos įtakos betono gniuždomajam stipriui ir atsparumui šalčiui. Norint tenkinti

konstrukcijoms keliamus reikalavimus reikėtų pasirinkti bent dviem klasėms aukštesnę betono

sudėtį.

Naudojant kvarcito užpidus betono konsistencija taip pat standės, tačiau čia pastebima

mažesnis gniuždomojo stiprio ir atsparumo šalčiui sumažėjimas. Šiuos rodiklius galima išlaikyti

tam pačiame lygyje naudojant plastiklius ar superplastiklius bei šiek tiek pasikoregavus betono

sudėtį (pavyzdžiui sumažinus vandens ir cemento santykį).

Naudojant bazalto užpildus reiktų atkreipti dėmesį tik gniuždomojo stiprio ir atsparumo

šalčiui sumažėjimą, čia taip pat galima būtų naudoti plastiklius ar superplastiklius arba šiek tiek

pakoreguoti betono sudėtį (pavyzdžiui sumažinus vandens ir cemento santykį).

48

IŠVADOS IR PASIŪLYMAI

1. Atlikus betono mišinio tyrimus, nustatyta, kad mišinys su baltu cementu ir bazalto skalda

pasižymi didžiausiu tankiu, o mišinys su baltu cementu ir serpantinito skalda - mažiausiu.

Taip pat nustatyta, kad dekoratyvinė skalda mažino betono sklidumą, didžiausią įtaką betono

mišinio konsistencijai turėjo serpantinito skalda.

2. Vertinant dekoratyvinės skaldos įtaką betono gniuždomajam stipriui nustatyta, kad betonas

su kvarcito skalda išliko tos pačios klasės kaip ir kontrolinis betonas. Tuo tarpu dekoratyvinė

granitinė skalda „aguona“, serpantinitas ir marmuras sumažino betono gniuždomąjį stiprį per

dvi klases (nuo C20/25 iki C12/15).

3. Betono vandens įgeriamumo dekoratyvinė skalda žymiai nepadidino, visais atvejai vandens

įgeriamumas gautas mažesnis kaip 7 %, todėl jis gali būti naudojamas ir hidrotechninėje

statyboje betonuojant konstrukcijas esančias virš kintamo vandens lygio.

4. Betono atsparumui šalčiui turėjo neigiamos įtakos serpantinito skalda (atsparumo šalčiui

markė sumažėjo nuo F100 iki F75) ir marmuro skalda (atsparumo šalčiui markė sumažėjo

nuo F150 iki F 100).

49

LITERATŪROS SĄRAŠAS

1. ALYAMAÇ, K. E., TUĢRUL, E. 2014. A durable, eco-friendly and aesthetic concrete

work: marble concrete, in 11 th International Congress on Advances in Civil

Engineering. Istanbul. Turkey.

2. DELTUVA, J., GEČYS, R. 1999. Betono užpildų kokybės kriterijų vertinimo analizė, in

Betonas ir gelžbetonis: dabartis ir ateitis. Kaunas. Lietuva, 75–79.

3. DELTUVA, J. 1998. Heterogeninių statybinių mišinių sandara ir savybės. Kaunas:

Technologija. 263 p.

4. DELTUVA, J. 1995. The Transformation Principles of Concrete Macrostructure to the

Structural Elements, in 4 th International Conference on Modern Building Materials,

Structures and Techniques. Vilnius. Lithuania, 86 – 91.

5. FINOŽENOK, O. 2009. Betono atliekų antrinio naudojimo betono mišiniuose galimybių

tyrimai: magistro darbas. Vilnius, 2009.

6. GURSKIS, V. 2008. Statybinės medžiagos: mokomoji knyga. Kaunas: Ardiva, 134 p.

7. GURSKIS, V. 2008. Statybinių medžiagų laboratoriniai darbai. Metodiniai patarimai.

Kaunas: Ardiva, 65 p.

8. HEBHOUB, H., AOUN, H., BELACHIA, M., HOUARI, H., GHORBEL, E. Use of

waste marble aggregates in concrete. In Construction and building materials. 2011,

Volume 25, Pages 1167-1171.

9. JOCIUS, V. Cemento tipo, užpildų ir oro kiekio mišinyje įtaka betono atsparumui ugniai:

daktaro disertacija: technologijos mokslai, medžiagų inžinerija (08T).Vilnius, 138 p.

10. LST EN 13369:2018. Bendrosios surenkamųjų betono gaminių taisyklės.

11. LST EN 12350-2:2009. Betono mišinio bandymai. 2 dalis. Slankumo bandymas.

12. LST EN 12350-6:2011. Betono mišinio bandymai. 6 dalis. Tankis.

13. LST EN 12390-3:2009. Sukietėjusio betono bandymai. 3 dalis. Bandinių gniuždymo

stipris.

14. LST EN 12390-7:2009. Sukietėjusio betono bandymai. 7 dalis. Sukietėjusio betono

tankis.

15. NAGROCKIENĖ, D., ŽURAUSKIENĖ, R. 2007. Statybinės medžiagos ir jų gaminiai.

Vilnius: Technika, 182 p.

16. NAUJOKAITIS, A. 2006. Statybinės medžiagos. Užpildai. Vilnius: Technika, 248 p.

50

17. SUDARSHAN, D. KORE, VYAS, A.K. Impact of marble waste as coarse aggregate on

properties of lean cement concrete. In Case studies in construction materials. 2016,

Volume 4, Pages 85-92.

18. STATYBOS TECHNINIS REGLAMENTAS STR 2.05.05:2005. Betoninių ir

gelžbetoninių konstrukcijų projektavimas.

19. VAIDILA, A., VĖLYVIS, J. 2008. Statybos menas. Statybinės medžiagos. Bendrieji

statybos darbai. Vilnius: Mintis, 281 p.

20. VAIŠVILA, K. A., RAMONAS, Č., MIKUCKIS, F., GURSKIS, V. Hidrotechninių

statinių betono stipris veikiant šalčiui. In LŽŪU mokslo darbai. 2004, Nr. 63 (16).

21. WILSON, J. R. 1995. A collector‘s guide to rock, mineral & fossil. Utah: UGS. [žiūrėta

2019-05-17]. Prieiga per internetą: https://books.google.lt/books?id=t-

XvE8DTiW0C&pg=PA1&redir_esc=y&fbclid=IwAR03WGgn2l3un6yC-

j7rbY57LfjMVlq5T3tTZdcIH-Erp7kzwjqlTrrcXO8#v=onepage&q&f=false.

22. ŽURAUSKIENĖ, R., NAUJOKAITIS, A. P., MAČIULAITIS, R. ŽURAUSKAS, R.

2012. Statybinės medžiagos: vadovėlis. Vilnius: Technika, 540 p.

51

DARBO APROBACIJA

Tyrimų rezultatai paskelbti mokslinėje konferencijoje:

Lažauninkas D. 2019. Užpildų įtaka dekoratyvinio betono savybėms, Jaunasis

mokslininkas 2019, VDU, Kaunas, 1 – 6 p.

Tyrimų rezultatai paskelbti leidinyje:

Lažauninkas D. 2019. Užpildų įtaka dekoratyvinio betono savybėms, Jaunasis

mokslininkas 2019 straipsnių rinkinys, VDU, Kaunas, 1 – 6 p.

52

PRIEDAI

Betono atsparumo šalčiui m ir k vertės

wm 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

5 m 1,2123 1,23654 1,26078 1,28502 1,30926 1,3335 1,35208 1,37066 1,38924 1,40782 1,4264 1,44192

k 1,1414 1,14802 1,15464 1,16126 1,16788 1,1745 1,17934 1,18418 1,18902 1,19386 1,1987 1,20354

5,1 m 1,1823 1,2065 1,2307 1,2550 1,2792 1,3035 1,3220 1,3406 1,3592 1,3778 1,3964 1,4119

k 1,1314 1,1380 1,1447 1,1513 1,1579 1,1645 1,1694 1,1742 1,1790 1,1839 1,1887 1,1936

5,2 m 1,1522 1,1765 1,2007 1,2249 1,2492 1,2734 1,2920 1,3106 1,3292 1,3477 1,3663 1,3818

k 1,1214 1,1281 1,1347 1,1413 1,1479 1,1545 1,1594 1,1642 1,1691 1,1739 1,1787 1,1836

5,3 m 1,1222 1,1464 1,1707 1,1949 1,2191 1,2434 1,2620 1,2805 1,2991 1,3177 1,3363 1,3518

k 1,1115 1,1181 1,1247 1,1313 1,1379 1,1446 1,1494 1,1542 1,1591 1,1639 1,1688 1,1736

5,4 m 1,0921 1,1164 1,1406 1,1649 1,1891 1,2133 1,2319 1,2505 1,2691 1,2877 1,3062 1,3218

k 1,1015 1,1081 1,1147 1,1213 1,1280 1,1346 1,1394 1,1443 1,1491 1,1539 1,1588 1,1636

5,5 m 1,0621 1,0863 1,1106 1,1348 1,1591 1,1833 1,2019 1,2205 1,2390 1,2576 1,2762 1,2917

k 1,0915 1,0981 1,1047 1,1114 1,1180 1,1246 1,1294 1,1343 1,1391 1,1440 1,1488 1,1536

5,6 m 1,0321 1,0563 1,0805 1,1048 1,1290 1,1533 1,1718 1,1904 1,2090 1,2276 1,2462 1,2617

k 1,0815 1,0881 1,0948 1,1014 1,1080 1,1146 1,1195 1,1243 1,1291 1,1340 1,1388 1,1437

5,7 m 1,0020 1,0263 1,0505 1,0747 1,0990 1,1232 1,1418 1,1604 1,1790 1,1975 1,2161 1,2316

k 1,0715 1,0782 1,0848 1,0914 1,0980 1,1046 1,1095 1,1143 1,1192 1,1240 1,1288 1,1337

5,8 m 0,9720 0,9962 1,0205 1,0447 1,0689 1,0932 1,1118 1,1303 1,1489 1,1675 1,1861 1,2016

k 1,0616 1,0682 1,0748 1,0814 1,0880 1,0947 1,0995 1,1043 1,1092 1,1140 1,1189 1,1237

5,9 m 0,9419 0,9662 0,9904 1,0147 1,0389 1,0631 1,0817 1,1003 1,1189 1,1375 1,1560 1,1716

k 1,0516 1,0582 1,0648 1,0714 1,0781 1,0847 1,0895 1,0944 1,0992 1,1040 1,1089 1,1137

6 m 0,9119 0,93008 0,94826 0,96644 0,98462 1,0028 1,01646 1,03012 1,04378 1,05744 1,0711 1,08476

k 1,0416 1,0482 1,0548 1,0613 1,0679 1,0745 1,07936 1,08422 1,08908 1,09394 1,0988 1,10366

6,1 m 0,8819 0,8994 0,9170 0,9346 0,9522 0,9697 0,9829 0,9961 1,0092 1,0224 1,0356 1,0490

k 1,0316 1,0382 1,0448 1,0514 1,0579 1,0645 1,0694 1,0742 1,0791 1,0840 1,0888 1,0937