WŁASNOŚCI
PODSTAWOWYCH
SKŁADNIKÓW BETONU
I OGÓLNE ZASADY
KWALIFIKACJI ICH
JAKOŚCI
Aneta Górecka
WŁASNOŚCI
PODSTAWOWYCH
SKŁADNIKÓW BETONU
I OGÓLNE ZASADY
KWALIFIKACJI ICH
JAKOŚCI
Aneta Górecka
BETON- materiał powstały ze zmieszania cementu,
kruszywa grubego i drobnego oraz
ewentualnych domieszek i dodatków, który
uzyskuje swoje właściwości w wyniku
hydratacji cementu.
cement + H
2
O
+ kruszywo
TRWAŁOŚĆ- czas, w jakim w danych warunkach eksploatacji
beton zachowuje swoje właściwości na
wymaganym poziomie, pozwalającym na
niezakłócone pełnienie przez beton założonych
funkcji.
Zadanie betonu:
przenoszenie sił ściskających,
aktywna ochrona stali zbrojeniowej.
TYPY AGRESJI ZEWNĘTRZNEJ
KLASA
EKSPOZYCJI
brak agresji
X0
karbonatyzacja (C)
XC1-XC4
korozja chlorkowa w strefie śródlądowej (D)
XD1-XD3
korozja chlorkowa w strefie nadmorskiej (S)
XS1-XS3
zamarzanie/odmarzanie (F)
XF1-XF4
chemiczna (A)
XA1-XA3
ścieranie (M)
XM1-XM3
CEMENT- spoiwo hydrauliczne będące wypalonym,
drobno zmielonym materiałem mineralnym,
który po zmieszaniu z wodą tworzy zaczyn.
Wiąże oraz zachowuje swoje właściwości
zarówno w wodzie, jak i w powietrzu.
Klasyfikacja:
a.) ze wzg. na skład:
CEM I: portlandzki,
CEM II: portlandzki z
dodatkami,
CEM III: hutniczy,
CEM IV: pucolanowy,
CEM V:
wieloskładnikowy.
b.) ze wzg. na
wytrzymałość:
32,5; 42,5; 52,5 [MPa],
N/R: normalna/wysoka
wytrzymałość
wczesna,
NA: niskoalkaliczny,
LH: o niskim cieple
hydratacji,
Skład mineralogiczny:
alit C
3
S (3CaOSiO
2
),
belit C
2
S (2CaOSiO
2
),
celit C
3
A (3CaOAl
2
O
3
),
braunmileryt C
4
AF (4CaOAl
2
O
3
Fe
2
O
3
)
Wskaźnik w/c dla przeciętnego cementu wynosi ok. 0,30.
Dla betonów zwykłych w/c = 0,40 - 0,65.
Podstawowe cechy cementu:
gęstość (ziaren, nasypowa),
stopień rozdrobnienia (wielkość, powierzchnia właściwa).
Badane cechy:
wodożądność- ilość wody potrzebnej do wykonania
zaczynu o konsystencji normowej,
czas wiązania,
stałość objętości: pęcznienie oraz skurcz,
wytrzymałość.
WODA ZAROBOWA
Zadania:
zwilżenie powierzchni ziaren cementu i kruszywa,
nadanie odpowiedniej konsystencji i urabialności,
udział w hydratacji składników cementu.
Wymagania dla wody zarobowej (badania):
barwa,
zapach,
zawiesina,
zawartość siarkowodoru
H
2
S,
pH,
zawartość siarczanów SO
42-
,
zawartość chlorków Cl,
zawartość cukrów,
twardość ogólna,
sucha pozostałość.
WODA ZAROBOWA
Zadania:
zwilżenie powierzchni ziaren cementu i kruszywa,
nadanie odpowiedniej konsystencji i urabialności,
udział w hydratacji składników cementu.
Wymagania dla wody zarobowej (badania):
barwa,
zapach,
zawiesina,
zawartość siarkowodoru
H
2
S,
pH,
zawartość siarczanów SO
42-
,
zawartość chlorków Cl,
zawartość cukrów,
twardość ogólna,
sucha pozostałość.
Związki organiczne (zaburzenie wiązania cementu)
WODA ZAROBOWA
Zadania:
zwilżenie powierzchni ziaren cementu i kruszywa,
nadanie odpowiedniej konsystencji i urabialności,
udział w hydratacji składników cementu.
Wymagania dla wody zarobowej (badania):
barwa,
zapach,
zawiesina,
zawartość siarkowodoru
H
2
S,
pH,
zawartość siarczanów SO
42-
,
zawartość chlorków Cl,
zawartość cukrów,
twardość ogólna,
sucha pozostałość.
Korozja betonu i stali zbrojeniowej
KRUSZYWO-
rozdrobniony,
ziarnisty
materiał
pochodzenia
mineralnego (skalnego) o ziarnach
otoczonych
lub łamanych, których wielkość
jest
dopasowana do rodzaju betonu.
Rodzaje:
a.) pochodzenie:
naturalne,
sztuczne,
z recyklingu.
c.) wielkość ziaren:
drobne (D≤4mm),
grube (D≥4mm i
d≥2mm),
pył (0,063mm
).
b.) gęstość:
lekkie (ρ ≤ 2000 kg/m
3
),
zwykłe (2000kg/m
3
≤ ρ ≤
3000kg/m
3
),
ciężkie (ρ ≥ 3000kg/m
3
).
Właściwości kruszywa:
uziarnienie (krzywa przesiewu),
powierzchni zewnętrzna lub właściwa
(wodożądność),
jamistość (zapotrzebowanie na zaczyn),
szczelność,
kształt ziaren,
wytrzymałość na miażdżenie,
nasiąkliwość,
mrozoodporność.
Właściwości kruszywa:
uziarnienie (krzywa przesiewu),
powierzchni zewnętrzna lub właściwa
(wodożądność),
jamistość (zapotrzebowanie na zaczyn),
szczelność,
kształt ziaren,
wytrzymałość na miażdżenie,
nasiąkliwość,
mrozoodporność.
Dobór OPTYMALNEGO STOSU OKRUCHOWEGO
→ takie proporcje kruszywa grubego i drobnego, aby
uzyskać
max. szczelność przy min. jamistości i
wodożądności.
Obszar dobrego uziarnienia:
3 zalecane strefy dobrego uziarnienia zależnie od
frakcji: 0-16mm, 0-31,5mm, 0-63mm.
Zapotrzebowanie na zaczyn cementowy:
otulenie powierzchniowe
przepełnienie jam
Wniosek: im większa powierzchnia ziaren oraz jamistość,
tym więcej trzeba zaczynu.
DOMIESZKI- materiał dodawany podczas wykonywania
mieszanki
betonowej w ilości ≤5% masy cementu
w
celu
zmodyfikowania właściwości świeżej
mieszanki
betonowej i/lub stwardniałego betonu.
Rodzaje:
plastyfikatory i superplastyfikatory,
uszczelniające,
napowietrzające,
przyspieszające/opóźniające wiązanie lub twardnienie,
przeciwmrozowe,
barwiące.
DODATKI- drobnoziarniste składniki stosowane w celu
poprawy
pewnych właściwości lub uzyskania
specjalnych
właściwości w ilości przekraczającej 5%
masy
cementu.
Typy:
I → prawie obojętny,
II → właściwości pucolanowe lub utajone właściwości
hydrauliczne.
Dodatki do betonu:
granulowany żużel wielkopiecowy,
popiół lotny,
pył krzemionkowy (mikrokrzemionka).
KLASA BETONU- określa wartość minimalnej
wytrzymałości
charakterystycznej betonu na
ściskanie f
ck
[MPa].
ZWYKŁY (2000kg/m
3
≤ ρ ≤
2600kg/m
3
)
CIĘŻKI (ρ ≥ 2600kg/m
3
)
LEKKI (ρ ≤
2000kg/m
3
)
zwykły C8/10-C50/60
LC8/9-LC50/55
BWW
C55/67-C100/115
LC55/60-LC80/88
Jakościowy i ilościowy dobór składników betonu zależy od:
charakterystyki elementu konstrukcji (rola=klasa
betonu, wymiary przekroju, zbrojenie=max wymiar
kruszywa),
technologii i warunków betonowania,
żądanej konsystencji,
żądanej trwałości → klasa betonu, c
min
, w/c
max
, p
min
,
→ klasa cementu.
Bibliografia:
PN-EN 206-1:2003,
PN-EN 197-1:2002 (fragmenty),
PN-EN 1008:2004 (fragmenty),
PN-EN 12620:2008 (fragmenty),