Spoiwa:

Powietrzne: (CaO> 90%) wapno palone, spoiwo magnezjowe, gips

Hydrauliczne :(Ca0=55-75%) cement, wapno hydrauliczne, zmielony żużel wielkop., szkło wodne zasadowe

Organiczne: żywice sztuczne, asfalt, smoła

Cement: spoiwo hydrauliczne, tj. drobno zmielony materiał nieorganiczny, po zmieszaniu z wodą tworzący zaczyn, wiążący i twardniejący w wyniku reakcji i procesów hydratacji, który po stwardnieniu pozostaje wytrzymały i trwały także pod wodą.

Składniki:

CaO (C) - tlenek wapnia (wapno) 62–68 %

SiO₂ (S) - krzemionka 18–25 %

Al₂O₃ (A) - tlenek glinowy 4–8 %

Fe₂O₃ (F) - tlenek żelazowy 3–4 %

MgO (M) - tlenek magnezowy 0,5 2,5 %

SO₃ (S) - trójtlenek siarki 0,8–3 %

Na₂O + K₂O (N+K) - tlenek sodu i potasu (alkalia) 0,4–3 %

3CaO•SiO₂ (C₃S) - Krzemian trójwapniowy (Alit) zawartość w klinkierze około 50-65%

2CaO•SiO₂ (C₂S) – Krzemian dwuwapniowy (Belit) zawartość w klinkierze około 15-25%

3CaO•Al₂O₃ (C₃A) - Glinian trójwapniowy zawartość w klinkierze około 5–15%

4CaO•Al₂0₃•Fe₂0₃ (C₄AF) - Glinożelazian czterowapniowy (Brownmilleryt) zawartość w klinkierze około 5 –15%

Hydratacja (uwodnienie): reakcja chemiczna, polega na przyłączeniu cząstek wody bez rozkładu substancji; ogólny przebieg reakcji hydratacji: cement + woda → CSH (żel) + Ca(OH)₂ + gliniany; jest reakcją egzotermiczną; ciepło hydratacji to ilość ciepła wyrażona w dżulach na gram (J/g) nie uwodnionego cementu, wytworzona przy pełnej hydratacji cementu w danej temperaturze, zdolność spoiwa do wydzielania ciepła jest to jego kaloryczność (najbardziej kaloryczne są minerały C₃A i C₃S a następnie C₄AF i C₂S); ilość i szybkość (kinetyka) wydzielania ciepła hydratacji cementu zależy od:

- składu chemicznego i mineralogicznego cementu

- wskaźnika w/c

- miałkości

- temperatury początkowej

- temperatury twardnienia

- zastosowanych domieszek

Hydroliza: reakcja chemiczna minerału z wodą, następuje rozpad minerału na części składowe

Cementy

Cementy powszechnego użytku: bez wyszczególniania specjalnych cech użytkowych

Cementy specjalne: wykazujące takie cechy użytkowe, na podstawie których można spoiwo zakwalifikować jako cement do specjalnego zastosowania

Rodzaje cementów

- CEM I - Cement portlandzki

- CEM II - Cement portlandzki wieloskładnikowy

- CEM III - Cement hutniczy

- CEM IV - Cement pucolanowy

- CEM V – Cement wieloskładnikowy

Składniki cementu

- Składniki główne (klinkier cementu portlandzkiego (K), dodatki mineralne)

- Składniki drugorzędne

- Specjalnie wyselekcjonowane naturalne materiały nieorganiczne pochodzące z procesu produkcji klinkieru

- Siarczan wapnia (dodawany podczas wytwarzania cementu w celu regulacji czasu wiązania (gips, półhydratlub anhydryt lub ich mieszanina)

- Dodatki (całkowita ilość nie powinna przekraczać 1,0% masy cementu)

Klinkier cementu portlandzkiego: główny składnik cementu, materiał hydrauliczny, wytwarzany przez spiekanie surowców zawierających tlenki wapnia CaO, krzemu SiO₂, glinu Al₂O₃, żelaza Fe₂O₃ i niewielkie ilości innych materiałów, stosunek masy CaO/SiO₂>2, zawartość MgO< 5% masy

Dodatki mineralne:

- Granulowany żużel wielkopiecowy (S): powstaje jako produkt uboczny przy wytapianiu rudy żelaza w procesie wielkopiecowym, w wyniku gwałtownego schłodzenia stopionego żużla wielkopiecowego, materiał o utajonych właściwościach hydraulicznych, tj. wykazuje on właściwości hydrauliczne przez pobudzenie.

- Pucolana (P, Q): materiały naturalne krzemionkowe lub glinokrzemianowe, samodzielnie nie twardnieją, lecz drobno zmielone i w obecności wody reagują w temperaturze otoczenia z rozpuszczonym wodorotlenkiem wapnia tworząc związki o właściwościach hydraulicznych.

Pucolana naturalna (P): skały wulkaniczne lub osadowe

Pucolana naturalna wypalana (Q): gliny i łupki aktywowane obróbką termiczną

- Popiół lotny (V, W): materiał otrzymywany przez elektrostatyczne lub mechaniczne osadzanie pylistych cząstek spalin z palenisk opalanych pyłem węglowym;

Popiół lotny krzemionkowy (V): drobny pył złożony z cząstek kulistych wykazujący właściwości pucolanowe

Popiół lotny wapienny (W): drobny pył o właściwościach hydraulicznych i pucolanowych

- Łupek palony (T): wytwarzany w specjalnym piecu w temp. 800C, zawiera fazy klinkierowe, głównie krzemian dwuwapniowy i glinian jednowapniowy, niewielkie ilości tlenku wapnia i siarczanu wapnia oraz tlenki o reaktywności pucolanowej, drobno zmielony wykazuje właściwości hydrauliczne i pucolanowe

- Wapień (L, LL): kamień wapienny, skała pochodzenia osadowego, składająca sięgłównie (75%) z węglanu wapnia (Ca CO3), całkowita zawartość węgla organicznego (TOC) nie powinna przekraczać: LL: 0,20% masy, L: 0,50% masy

- Pył krzemionkowy (D): materiał pylisty składający się z bardzo drobnych kulistych cząstek o dużej zawartości bezpostaciowej krzemionki, jest odpadem przemysłu hutniczego powstającym w produkcji krzemu metalicznego, żelazokrzemu i innych stopów krzemowych w wyniku redukcji kwarcu o wysokiej czystości za pomocą węgla w elektrycznych piecach łukowych

Podział cementów:

- CEM I: zawartość klinkieru 95–100%

- CEM II: (A, B, C w zależności od rodzaju i granicznej ilości dodatków mineralnych) CEM II/A –20%, CEM II/B –35%

- CEM III (hutniczy) tylko dodatek żużla); CEM III/A (35-65 % S), CEM III/B (66-80 % S), CEM III/C (81-95 % S)

- CEM IV (pucolanowy): dodatki o właściwościach pucolanowych, łącznie (pył krzemionkowy-D, pucolana P i Q, popiół lotny V i W): CEM IV/A (11-35% (D+P+G+V+W)), CEM IV/B (36-55% (D+P+G+V+W))

- CEM V (wieloskładnikowy) dodatek żużla S, pucolany P i Q oraz popiołu lotnego krzemionkowego V: CEM V/A (18–30 % S, 18–30 % P+Q+V), CEM V/B (31–40 % S, 31–40 % P+Q+V)

Wymagania mechaniczne:

- Wytrzymałość normowa: wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach wyróżnia się trzy klasy wytrzymałości normowe: 32,5; 42,5; 52,5

- Wytrzymałość wczesna: wytrzymałość na ściskanie po 2 lub 7 dniach, dla każdej klasy normowej wyróżnia się dwie klasy wytrzymałości wczesnej: N: o normalnej wytrzymałości wczesnej, R: o wysokiej wytrzymałości wczesnej

Wymagania fizyczne:

- Początek czasu wiązania: (klasa 32,5 ≥75 min., 42,5 ≥60 min., 52,5 ≥45 min.)

- Stałość objętości: niezależnie od klasy ≤10 mm

Wymagania chemiczne:

- Strata prażenia

- Pozostałość nierozpuszczalna

- Zawartość siarczanów (jako SO3)

- Zawartość chlorków

- Pucolanowość

Oznaczenia worków:

32,5 N -worek jasnobrązowy, napis czarny

32,5 R -worek jasnobrązowy, napis czerwony

42,5 N -worek zielony, napis czarny

42,5 R -worek zielony, napis czerwony

52,5 N -worek czerwony, napis czarny

52,5 R -worek czerwony, napis biały

Cementy specjalne:

- Cement o niskim cieple hydratacji: LH, rodzaj cementu: CEM I – CEM V

Wymagania:

Ciepło hydratacji po 41 godzinach poniżej 270 J/g(oznaczone metodą semiadiabatyczną)

Ciepło hydratacji po 7 dniach poniżej 270 J/g(oznaczone metodą ciepła rozpuszczania)

- Cement o wysokiej odporności na siarczany: HSR, rodzaj cementu: CEM I, CEM II/B-V, CEM III, CEM IV; zawartość C₃A ≤3,0%, zawartość Al₂O₃≤5,0%, wartość ekspansji w roztworze Na₂SO₄po 1 roku ≤0,5%

- Cement niskoalkaliczny: NA; należy stosować kiedy stosuje się kruszywa, których reaktywne składniki mogą wchodzić w reakcję z alkaliami, wywołując w konsekwencji zarysowania i spękania betonu, wymagania określają całkowitą zawartość alkaliów (Na2Oeq) oraz % udział granulowanego żużla wielkopiecowego (S):

CEM I, CEM II(z wyjątkiem CEM II/B-S), CEM IV, CEM V: ≤0,6% Na2Oeq (Na2Oeq= Na2O +0,658 K2O)

CEM II/B-S: S ≥21% (udział granulowanego żużla) ≤0,7% Na2Oeq

CEM III/A: S ≤49% , ≤0,95% Na2Oeq, S ≥50%, ≤1,10% Na2Oeq

CEM III/B: ≤2,0% Na2Oeq

CEM III/C: ≤2,0% Na2Oeq

Kruszywo:

Mineralne

Kamienne (Skalne): naturalne, łamane

Sztuczne: Okruchowe, mikroziarniste

Organiczne

Kruszywo: ziarnisty materiał stosowany w budownictwie

- Kruszywo naturalne: ze źródeł mineralnych, poddane jedynie obróbce mechanicznej

- Kruszywo pochodzenia sztucznego: pochodzenia mineralnego, będące produktem procesu przemysłowego obejmującego termiczną lub inną modyfikację

Kruszywo naturalne: materiał ziarnisty uzyskany z surowca skalnego ze skał luźnych, powstało w wyniku naturalnych procesów przyrodniczych takich jak wietrzenie skał i erozyjne działanie wody; kształt ziaren: owalny, bez ostrych brzegów i o więcej lub mniej wyszlifowanej powierzchni; kruszywo: rzeczne, morskie, kopalne.

Kruszywo łamane: materiał ziarnisty uzyskany przez mechaniczne rozdrobnienie skał litych, najczęściej są to skały magmowe (granit, sjenit, bazalt) i skały węglanowe (wapień, dolomit); o ostrych kształtach i szorstkiej powierzchni.

Kruszywo sztuczne okruchowe: odpady przemysłowe (np. żużle) lub specjalnie produkowane kruszywa z tanich lub odpadowych surowców (np. z glin lub popiołów lotnych), charakteryzują się wybitnie porowatą strukturą, stosowane są do betonów lekkich. W Polsce produkuje się: keramzyt, łupkoporyt, glinoporyt, pumeks hutniczy, popiołoporyt, żużel paleniskowy.

przykłady: POLLYTAG PREGRAN KERAMZYT

Kruszywo sztuczne mikroziarniste: dodatki hydrauliczne (popiół lotny, mielony żużel wielkopiecowy), bądź rozdrobniony piasek kwarcowy.

Kruszywa organiczne: z reguły odpady z przeróbki materiałów organicznych (wióry, trociny, sieczka, słoma, trzcina, korek, itp.)

Podział kruszyw na rodzaje:

- drobne: do 4 mm,

- grube: od 4 do 63 mm

- b. grube: od 63 do 250 mm

Podział kruszyw na typy:

- ciężkie: o gęstości objętościowej powyżej 3000 kg/m3

- zwykłe: o gęstości objętościowej od 2000 do 3000 kg/m3

- lekkie: o gęstości objętościowej poniżej 2000 kg/m3

Kruszywo z recyklingu: kruszywo, będące produktem przeróbki nieorganicznego materiału użytego uprzednio w budownictwie

Kruszywo wypełniające: kruszywo przechodzące przez sito 0,063 mm, które może być dodawane do materiałów budowlanych w celu uzyskania pewnych właściwości

Wymagania normowe:

- Skład petrograficzny: procentowy udział w masie kruszywa ziarn zakwalifikowanych do odmiennych grup petrograficznych z uwzględnieniem grudek gliny

- Grudki gliny: luźne ziarna o wymiarach większych niż 2 mm, w których przeważają składniki ilasto-gliniaste wykazujące skłonność do rozmiękania w wodzie

- Zawartość pyłów mineralnych: cząstki ilasto-pylaste w kruszywie o wymiarach nie przekraczających 0,063 mm

- Ziarna słabe: ziarna kruszywa naturalnego o obniżonej wytrzymałości, określonej za pomocą znormalizowanego przyrządu

- Ziarna zwietrzałe: ziarna kruszywa zmienione wtórnie, dające się odróżnić od pozostałych ziarn na podstawie barwy, struktury powierzchni itp

- Zanieczyszczenia obce: zanieczyszczenia w postaci np. gruzu, drewna, gliny, metali i innych ciał nie będących danym kruszywem mineralnym, które znalazły się w kruszywie w wyniku niewłaściwego transportu, składowania lub procesu wytwórczego.

- Zanieczyszczenia organiczne: substancje organiczne, humusowe szczątki drewna, węgla brunatnego i inne, zawarte w kruszywie

- Kruszywo w stanie suchym: kruszywo wysuszone do stałej masy w warunkach określonych normą

- Kruszywo w stanie powietrzno-suchym: kruszywo w warunkach laboratoryjnych o wilgotności nie większej niż wilgotność ustalona w wyniku przechowywania go przez 1 dobę w powietrzu o temperaturze 200C, wilgotności względnej 75% i ciśnieniu atmosferycznym.

- Nasiąkliwość: procentowa zawartość wody w masie kruszywa w stanie nasycenia wodą

- Kruszywo w stanie nasycenia wodą: kruszywo zawierające maksymalną ilość wody w porach ziarn oraz na ich powierzchni i w przestrzeniach międzyziarnowych.

- Wilgotność: procentowa zawartość wody w masie kruszywa, możliwa do usunięcia w procesie suszenia w temperaturze 105 – 110C

- Mrozoodporność: odporność ziarn kruszywa na niszczące działanie wielokrotnego zamrażania i odmrażania

- Zawartość związków siarki

- Wytrzymałość na miażdżenie (zgniot), wskaźnik rozkruszenia (%)

Zawartość ziarn wydłużonych i płaskich

- Ziarna wydłużone: długość ziarna jest co najmniej 3 razy większa od szerokości i grubości ziarna .

- Ziarna płaskie: szerokość ziarna jest co najmniej 3 razy większa od grubości.

- Długość ziarna: wymiar najdłuższego boku najmniejszego prostopadłościanu, jaki można opisać na ziarnie.

- Szerokość ziarna: wymiar średniego boku najmniejszego prostopadłościanu, jaki można opisać na ziarnie.

- Grubość ziarna: wymiar najkrótszego boku najmniejszego prostopadłościanu jaki można opisać na ziarnie.

- Wskaźnik kształtu ziarna: stosunek najdłuższego wymiaru do najkrótszego wymiaru ziarna kruszywa.

Granulometryczna charakterystyka kruszyw

- Właściwości granulometryczne kruszywa: zespół właściwości związanych z jego uziarnieniem

- Uziarnienie kruszywa (skład ziarnowy): procentowa zawartość poszczególnych frakcji ziaren w stosie okruchowym

- Frakcja: zbiór ziaren kruszywa o wymiarach zawartych między dwoma sitami kontrolnymi następującymi kolejno po sobie w znormalizowanym zestawie sit.

- Grupa frakcji: zbór ziaren kruszywa obejmujący co najmniej dwie kolejne frakcje

- Sito kontrolne: sito , którego wymiar oczka przyjęto za podstawę podziału kruszywa na frakcje

- Przesiew: część badanego kruszywa o ziarnach przechodzących przez oczka danego sita kontrolnego.

- Odsiew: część badanego kruszywa o ziarnach pozostających na danym sicie kontrolnym

- Podziarno: część kruszywa o wielkości ziaren mniejszej od badanej frakcji lub grupy frakcji.

- Nadziarno: część kruszywa o wielkości ziaren większej od badanej frakcji lub grupy frakcji.

- Krzywa uziarnienia (krzywa składu ziarnowego): graficzne przedstawienie składu ziarnowego kruszywa.

- Gęstość (gęstość właściwa)(ρ)(kg/dm3): stosunek masy kruszywa w stanie suchym do jego objętości (bez przestrzeni międzyziarnowych i porów wewnętrznych ziarn).

- Gęstość skały z której pochodzi kruszywo bez porów w strukturze

- Gęstość objętościowa (pozorna) (ρ0),(kg/dm3): stosunek masy kruszywa w stanie suchym do jego objętości wraz z porami wewnętrznymi (bez przestrzeni międzyziarnowych).

- Gęstość skały w jej stanie naturalnym tj. z porami w strukturze: gęstość objętościowa skały, z której pochodzi kruszywo naturalne wynosi ρ0=2,65kg/dm3

- Gęstość nasypowa (ρn)kg/dm3): stosunek masy kruszywa do jego objętości z porami wewnętrznymi oraz przestrzeniami międzyziarnowymi. Gęstość nasypową rozróżnia się w stanie luźnym (ρnl) lub zagęszczonym (ρnz), suchym lub wilgotnym

- Kruszywo w stanie luźnym: kruszywo usypane swobodnie w warunkach określonych normą, nie poddane wstrząsom, wibracji it

- Kruszywo w stanie zagęszczonym: kruszywo, które zostało zagęszczone przez nacisk, wibrację lub utrząsanie (np. w czasie transportu).

- Porowatość skały: stosunek objętości porów wewnętrznych ziarn kruszywa do całkowitej objętości ziarn ps=(ρ – ρ0)/ ρ · 100%

- Szczelność skały: ss = (1-ps)· 100%; ss + ps = 1

- Jamistość stosu okruchowego (jk): udział objętości wolnych przestrzeni międzyziarnowych w całkowitej objętości kruszywa, jamistość określa się dla kruszyw w stanie luźnym (jl) lub zagęszczonym (jz) jk=(ρ – ρ0)/ ρ0 · 100%

- Szczelność stosu okruchowego (sk) sk=(1-jk) · 100%; sk + jk = 1

- Punkt piaskowy: procentowe określenie zawartości ziaren do 2,0 mm w stosie kruszywa.

- Punkt pyłowy: procentowe określenie zawartości ziaren do 0,063 mm w stosunku do ogólnej ilości ziaren do 2,0 mm

Wymiar kruszywa

Wymiary kruszywa określane są wymiarami dolnego (d) i górnego (D) sita i wyrażane jako stosunek d/D, w oznaczeniu tym przyjmuje się, że w kruszywie występuje nadziarno zatrzymane na sicie górnym i podziarno, przechodzące przez sito dolne

Podział kruszywa ze wzg. na uziarnienie:

- Drobne, D ≤ 4 mm,

- Grube, D≥ 4mm oraz d ≥2mm,

- Kruszywo naturalne pochodzenia lodowcowego i/lub rzecznego o D ≤ 8mm

- Kruszywo o uziarnieniu ciągłym, będące mieszanką kruszyw grubych i drobnych

Woda zarobowa

Jakość wody zarobowej stosowanej do wytwarzania betonu może wpływać na czas wiązania, rozwój wytrzymałości betonu i ochronę zbrojenia przed korozją; oceniając przydatność wody o nieznanej jakości do wytwarzania betonu zaleca się wziąć pod uwagę zarówno skład wody, jak i zastosowania wytwarzanego betonu.

Klasyfikacja rodzajów wody

- Pitna: przydatna do betonu, nie wymaga badań

- Odzyskana z procesów produkcji betonu: zazwyczaj przydatna, musi spełniać wymagania normowe

- Ze źródeł podziemnych: może byćprzydatna ale musi być badana

- Naturalna woda powierzchniowa i woda ze ścieków przemysłowych: może być przydatna ale musi być badana

- Morska lub zasolona: może byćstosowana do betonów niezbrojonych

- Z kanalizacji: nie nadaje siędo betonów

Woda odzyskana z procesów produkcji betonu: była częścią niewykorzystanej mieszanki\ była użyta do czyszczenia wnętrza betoniarek i pomp\ była użyta do cięcia, szlifowania i obróbki strumieniowej powierzchni betonu\ odzyskana z mieszanki betonowej podczas jej wytwarzania

Wymagania ogólne: barwa, zapach, zawiesiny, kwasy: pH(>4), oleje i tłuszcze: nie więcej niż ślady, detergenty: ewentualna piana powinna zanikaćw ciągu 2 minut, substancje humusowe

Właściwości chemiczne: zawartośćc hlorków siarkowodoru, zawartość siarczanów, zawartość alkaliów, zawartość szkodliwych zanieczyszczeń (cukrów, fosforanów, azotanów, ołowiu, cynku)

Czas wiązania i wytrzymałość: czas początku wiązania nie krótszy niż 1 godz. a końca nie dłuższy niż 12 godz. i nie różniące się więcej niż 25% od czasu wiązania przy wodzie destylowanej lub dejonizowanej, średnia wytrzymałość na ściskanie po 7 dniach co najmniej 90% średniej wytrzymałości próbek z wodą destylowaną lub dejonizowaną

Wodożądnością kruszywa nazywamy ilość w ody (w dm3) jaką należy dodać do 1 kg suchego kruszywa danej frakcji by uzyskać żądaną konsystencję;

Wodożądnością cementu nazywamy ilość wody (w dm3) jaką należy dodać do 1 kg cementu by uzyskać żądaną konsystencję

Wodożądność składników betonu zależy od: kształtu ziaren, chropowatości powierzchni, wielkości ziaren, proporcji ziaren w danym składzie, wymaganej konsystencji mieszanki betonowej

Wzór konsystencji:

Ilość wody zarobowej, którą należy dodać do betonu można określić wzorem, który ma nazwę „wzór konsystencji” W = C ·w_C+ K·w_K gdzie: C – masa cementu w 1 m3 betonu, K – masa kruszywa w 1 m3 betonu, w_C – wodożądność cementu, (dm3/kg) w_K–wodożądność kruszywa (dm3/kg)

Wskaźnik wodożądności cementu i kruszywa: najbardziej znane to wskaźniki opracowane przez Sterna i Bolomeya; Bolomey przyjął stałą niską wartość wodożądności cementu (wC= 0,23),a w zamian za to odpowiednio większe i bardziej zróżnicowane wskaźniki wodożądności kruszywa; Stern różnicuje wodożądności cementu w zależności od konsystencji.

Wskaźniki wodne cementu wg Sterna dla konsystencji: Wilgotnej 0,23, Gęstoplastycznej 0,25, Plastycznej 0,27, Półciekłej 0,29, Ciekłej 0,31

Wskaźniki Sterna w przypadku stosowania innych kruszyw niż o gęstości pozornej ρ_P= 2,65kg/dm3 do wzoru należy wprowadzić dodatkowe współczynniki: w przypadku kruszyw łamanych należy wskaźniki wodożądności zwiększyć o 10-15 %, w przypadku kruszyw o gęstości pozornej ρ_p> 2,65 kg/dm3wskaźniki wodożądności należy pomnożyć przez współczynnik 2,65/ρ_p, w przypadku frakcji 0 –2 mm należy skorygować wskaźniki mnożąc je przez współczynnik s zależny od klasy cementu i wytrzymałości betonu, (tabela),, w przypadku uzupełniania kruszywa mikrowypełniaczami przyjąć dla nich wskaźniki wodożądności cementu.

Woda w stosie kruszywa: jeżeli na stos kruszywa nalejemy pewną ilość wody to nie wszystka woda wycieknie, część jej zostanie na powierzchni ziarna, zwilżając je jako woda błonkowa (wb), część tworzy meniski w punktach styku ziarn kruszywa jako woda meniskowa (wm), wreszcie część zostanie uwięziona jako woda kapilarna (wkap)w wąskich kanalikach, jakie mogą utworzyć między sobą poszczególne ziarna kruszywa.

Woda wolna w stosie kruszywa, to woda znajdująca się na zewnątrz ziaren, więźliwość to zdolność do zatrzymywania wody przez kruszywo wyjęte z wody (pomijamy wodę, która może wsiąknąć w kruszywo na skutek jego ewentualnej porowatości), wodochłonność = nasiąkliwość + więźliwość

Woda w betonie

Całkowita zawartość wody: woda dodana oraz woda już zawarta w kruszywie i znajdująca się na jego powierzchni a także woda w domieszkach i dodatkach zastosowanych w postaci zawiesin jak również woda wynikająca z dodania lodu lub naparzania

Efektywna zawartość wody: różnica między całkowitą ilością wody w mieszance betonowej a ilością wody zaabsorbowaną przez kruszywo

Ilość wody w betonie zależy od: konsystencji mieszanki betonowej, nasiąkliwości kruszywa ,stanu wilgotności powietrza i kruszywa, rodzaju cementu, ilości cementu, uziarnienia i kształtu kruszywa

Charakterystyka procesu dojrzewania

Okresy dojrzewania betonu:

–wstępne dojrzewanie

–wiązanie

–twardnienie

–eksploatacja

Mieszanka betonowa: okres I (od momentu zakończenia mieszania do czasu początku wiązania) + okres II (odpoczątku do końca wiązania)

Młody beton: okres III (od końca wiązania do 28 dni)

Beton dojrzały: okres IV (od 28 dni)

Mieszanka betonowa: całkowicie wymieszane składniki betonu, które są jeszcze w stanie umożliwiającym zagęszczenie wybraną metodą

Zarób: ilość mieszanki betonowej wyprodukowana w jednym cyklu operacyjnym betoniarki lub ilość rozładowana w ciągu 1 minuty z betoniarki o pracy ciągłej

Charakterystyka mieszanki

Mieszanka betonowa jest ciałem plastycznym, tiksotropowym tj. łatwo deformującym się pod działaniem siły i zachowującym stan statyczny po ustaniu jej działania, w mieszance występują siły spójności pochodzące od lepkości zaczynu i tarcia wewnętrznego stosu kruszywa

Właściwości mieszanki betonowej:

Podstawowe (reologiczne, odkształceniowe) właściwości mieszanki betonowej:

- urabialność: zespół cech określających te właściwości mieszanki betonowej, od których zależy podatność mieszanki do łatwego i szczelnego wypełnienia form lub przestrzeni ograniczonej powierzchniami deskowania, przy zachowaniu jednorodności mieszanki betonowej; zdolność do zachowania jednakowego składu mieszanki w całej masie betonowej, począwszy od zmieszania składników aż do chwili ułożenia jej w miejscu przeznaczenia i ostatecznego zagęszczenia zależy od: ilości zaprawy, łącznej ilości cementu i frakcji kruszywa poniżej 0,125 mm, konsystencji; jest cechą technologiczną bezpośrednio nie mierzoną

- konsystencja: stopień ciekłości mieszanki, czyli zdolności do odkształceń (rozpływu) pod wpływem obciążenia; wybór konsystencji ma decydujące znaczenie z uwagi na warunki transportowania, układania, wypełnianie form i deskowań oraz otulenie prętów zbrojenia

- podatność mieszanki na zagęszczanie

Gęstość pozorna: oznaczanie gęstości pozornej mieszanki betonowej polega na pomiarze objętości zagęszczonej próbki mieszanki betonowej (w dm³, z dokładnością do 0,3 %) oraz jej masy (w kg, z dokładnością do 0,2%), masę próbki określa się jako różnicę masy próbki wraz z cylindrem i masy samego cylindra

Metody określania konsystencji

- Metoda stożka opadowego: badanie polega na określeniu różnicy wysokości w milimetrach formy stożkowej i odkształconego stożka mieszanki betonowej; zakres dobrej czułości metody: od 10 mm do 210mm; klasy konsystencji: Klasa/ Opad stożka w [mm] S1 od 10 do 40; S2 50 90; S3 100 150; S4 160 210; S5 ≥220

- Metoda Vebe: badanie polega na oznaczeniu czasu w sekundach potrzebnego na rozpłynięcie się mieszanki w aparacie Vebed o równej poziomej powierzchni pod wpływem określonych drgań; zakres dobrej czułości metody: od 5 do 30 sekund; klasy konsystencji: Klasa/ Czas vebe w [s] V0 ≥31; V1 30-21; V2 20-11; V3 10-6; V4 5 3

- Metoda oznaczania stopnia zagęszczalności badanie polega na pomiarze różnicy wysokości mieszanki w pojemniku (200x200x400mm) przed i po zagęszczeniu przez wibrację; zakres dobrej czułości metody: stopień zagęszczalności w przedziale 1,04 <c <1,4; klasy konsystencji: Klasa/Stopień zagęszczalności: C0 ≥1,46; C1 1,45-1,26; C2 1,25-1,11; C3 1,10-1,04

- Metoda stolika rozpływowego: polega na pomiarze rozpływu (w mm) mieszanki na wstrząsanej płycie (700x700 mm) stolika rozpływowego; zakres dobrej czułości metody: 340-620 mm; klasy konsystencji: Klasa/Średnica rozpływu w [mm]: F1 ≤340; F2 350-410; F3 420-480; F4 490-550; F5 560-620; F6 ≥630

Metoda	Symbol klasy	Mierzona cecha (jednostka)	Oznaczenie normowe klas
Opad stożka	S	Opad [mm]	S1, S2, S3, S4, S5
Vebe	V	Czas [s]	V0, V1, V2, V3, V4
Stopień zagęszczalności	C	Stopień zagęszczalności [-]	C0, C1, C2, C3,
Stolik rozpływowy	F	Średnica rozpływu [mm]	F1, F2, F3, F4, F5, F6

Podatność mieszanki na zagęszczanie: określa zmniejszanie objętości porów powietrznych (pustek) pod wpływem zagęszczania mieszanki; miarą podatności na zagęszczanie jest ilość porów w betonie w jednostce objętości; ilość porów w mieszance, czyli jej porowatość zależy od: konsystencji, sposobu zagęszczania mieszanki

Warunek szczelności:

Warunek szczelności mieszanek betonowych z kruszywa kamiennego wyrażony jest „wzorem absolutnych objętości”: $\frac{C}{\rho_{C}} + \sum_{}^{}\frac{K}{\rho_{K}} + W \approx 1000$

gdzie:

C – masa cementu w 1m3betonu [kg], ρ_c – gęstość cementu [kg/dm³], najczęściej 3,1 kg/dm³, K - masa kruszywa danej frakcji lub odmiany [kg], ρ_K – gęstość kruszywa danej frakcji lub odmiany [kg/dm³], W - ilość wody [kg] lub [dm³].

wzór jest ważny przy założeniu, że porowatość nie przekracza 2% w przeciwnym przypadku wzór ten przyjmie postać: $\frac{C}{\rho_{C}} + \sum_{}^{}\frac{K}{\rho_{K}} + W + P \approx 1000$

gdzie: P – objętość porów w mieszance [m3]

Zawartość powietrza: w zagęszczonej mieszance betonowej nie powinna przekraczać:

- wartości 2 % w przypadku nie stosowania domieszek napowietrzających, przedziałów wartości podanych w normie w przypadku stosowania domieszek napowietrzających (wartości 2 –7,5 %);

Powietrze wprowadzane przy napowietrzaniu: mikroskopijne pęcherzyki powietrza, zwykle o średnicy między 10μm i 300 μm oraz kształcie sferycznym lub zbliżonym do sferycznego, celowo wprowadzone do mieszanki betonowej podczas mieszania, z reguły przez zastosowanie środka powierzchniowo czynnego

Metody oznaczania zawartości powietrza:

- metoda ciśnieniowa: polega na oznaczaniu ilości powietrza w mieszance betonowej przy wykorzystaniu zjawiska ściśliwości powietrza w tej mieszance i praktycznej nieściśliwości innych jej składników; metodę tę zaleca się stosować do mieszanek z kruszyw nieporowatych, o niskiej nasiąkliwości, (metoda słupa wody i metoda ciśnieniomierza);

- metoda wolumetryczna

- metoda grawimetryczna

beton: materiał powstały w wyniku zmieszania cementu, kruszywa grubego i drobnego, wody oraz ewentualnych domieszek i dodatków, który rozwija swoje właściwości dzięki hydratacji cementu

beton stwardniały: beton, który jest w stanie stałym i który osiągnął pewien poziom wytrzymałości

beton wytworzony na budowie: beton wyprodukowany na placu budowy przez wykonawcęna jego własny użytek

beton towarowy: beton dostarczony jako mieszanka betonowa przez osobę lub jednostkę nie będącą wykonawcą lub beton produkowany przez wykonawcę poza miejscem budowy oraz na miejscu budowy, ale nie przez wykonawcę

miejsce (plac budowy): obszar na którym podjęto prace budowlane

producent: osoba lub jednostka produkująca mieszankę betonowa

wykonawca: osoba lub jednostka stosująca mieszankę betonową do wykonania konstrukcji lub elementu

zaczyn cementowy: mieszanina spoiwa cementowego z wodą.

zaprawa: mieszanina cementu i wody oraz wszystkich składników, które przechodzą w całości przez sito kontrolne o boku oczka kwadratowego 4 mm

Podział betonów

ze względu na gęstość: beton ciężki, gęstość > 2600 kg/m³; zwykły, gęstość> 2000 kg/m³ i ≤2600 kg/m³; lekki, gęstość ≥ 800 kg/m³ i ≤2000 kg/m³

ze względu na pracę w konstrukcji: konstrukcyjne: przeznaczone do przenoszenia obciążeń; izolacyjne: przeznaczone na przegrody odznaczające się odpornością cieplną

Betony specjalne:

hydrotechniczne: przeznaczone do wznoszenia budowli wodnych

żaroodporne i ogniotrwałe: przeznaczone do użytkowania w temperaturach wyższych niż2000C

wodoszczelne: przeznaczone do wykonywania zbiorników na ciecze

nawierzchniowe: przeznaczone na nawierzchnie dróg i lotnisk

odporne na ścieranie: przeznaczone na nawierzchnie podłóg przemysłowych

osłonowe: przeznaczone na osłony przed promieniowaniem radioaktywnym, itp.

Trwałość: czas, w którym wybrana właściwość użytkowa (lub zespół takich właściwości) materiału eksploatowanego w danych warunkach nie pogorszy się poniżej ustalonego, dopuszczalnego poziomu; dopuszczalny poziom danej właściwości określa się na podstawie szczegółowej analizy funkcji, jaką pełni materiał w elemencie lub konstrukcji

Trwałość

Wg Neville’a dwa sposoby zakwalifikowania według: okresu żywotności; procesów degradacji, na jakie beton może być narażony podczas eksploatacji

trwałość oznacza, że dana konstrukcja betonowa będzie w dalszym ciągu pełniła swoje zamierzone funkcje, tzn. będzie utrzymywała swoją wymaganą wytrzymałość i zdatność do użytku w określonym okresie jej żywotności.

oddziaływania środowiska: oddziaływania chemiczne i fizyczne na beton, które wpływają na niego lub na zbrojenie lub inne znajdujące się w nim elementy metalowe, a które nie zostały uwzględnione jako obciążenie w projekcie konstrukcyjnym

okres użytkowania: okres, w którym stan betonu w konstrukcji odpowiada wymaganiom eksploatacyjnym dotyczącym tej konstrukcji, pod warunkiem, że jest ona właściwie użytkowana

Klasy środowiska: klasy zagrożenia korozyjnego, klasy ekspozycji betonu (związane z oddziaływaniem środowiska); destrukcyjne oddziaływanie środowiska na materiał prowadzące do obniżenia jego właściwości użytkowych definiuje się jako korozję

Klasy ekspozycji

Klasa 1: Brak zagrożenia agresją środowiska lub zagrożenia korozją (X0)

Klasa 2: Korozja spowodowana karbonatyzacją (XC1, XC2, XC3, XC4)

Klasa 3: Korozja spowodowana chlorkami niepochodzącymi z wody morskiej (XD1, XD2, XD3)

Klasa 4: Korozja spowodowana chlorkami z wody morskiej (XS1, XS2, XS3)

Klasa 5: Agresywne oddziaływanie zamrażania/rozmrażania bez środków odladzających albo ze środkami odladzającymi (XF1, XF2, XF3,XF4)

Klasa 6: Agresja chemiczna (XA1, XA2, XA3)

Klasa 7: Agresja wywołana ścieraniem (XM1, XM2, XM3)

Klasy ekspozycji a wymagania dla betonu: maksymalne W/C, minimalna klasa wytrzymałości betonu, minimalna zawartość cementu, kg/m³, dodatkowe wymagania, np. stopień napowietrzenia, rodzaj cementu

Klasy wytrzymałości na ściskanie:

podstawę klasyfikacji stanowi wytrzymałość charakterystyczna na ściskanie określana w 28 dniu dojrzewania na próbkach walcowych o średnicy 150 mm i wysokości 300 mm (f_ck,cyl) lub na próbkach sześciennych o boku 150 mm (f_ck, _cube)

wytrzymałość charakterystyczna: wartość wytrzymałości, poniżej której może się znaleźć 5% populacji wszystkich możliwych oznaczeń wytrzymałości dla danej objętości betonu

fck,cyl KLASA fck,cube

zwykły C8/10-C50/60

ciężki C55/67-C100/115

fck,cyl KLASA fck,cube

lekki LC8/9-LC50/55

LC55/60-LC80/88

beton wysokiej wytrzymałości: beton klasy wytrzymałości na ściskanie wyższej niż C50/60 w przypadku betonu zwykłego lub betonu ciężkiego i beton klasy wytrzymałości na ściskanie wyższej niż LC50/55 w przypadku betonu lekkiego

wytrzymałość betonu:

Wytrzymałość jest zmienna w czasie i zależy od:

- właściwości samych składników betonu (cementu i kruszywa, dodatków i domieszek)

- warunków wykonania, dojrzewania i pielęgnacji betonu

Wytrzymałość betonu o określonym wieku i pielęgnowanego w określonej temperaturze zależy od:

- stosunku wodno-cementowego ω= W/C

- stopnia zagęszczenia

Wzory określające zależność wytrzymałości od stosunku wodno-cementowego ω=W/C lub cementowo-wodnego C/W:

- typu Fereta: R = f (1/ωn)

- typu Abramsa: R = f (1/Aω)

- typu Bolomeya: R = f (1/ω)

wzór wytrzymałości: Bolomey’a

$$R = A \bullet (\frac{c}{w + y} - 0,5)$$

$$R = A \bullet \left( \frac{C}{W} - a \right) + b$$

R – wytrzymałość na ściskanie

c, w, y – objętości absolutne cementu, wody i powietrza

C, W – masy cementu i wody

A – wsp. zależny od cementu i kruszywa

wzór wytrzymałości do projektowania: Bolomey'a

$$f_{\text{cm}} = A_{1,2} \bullet (\frac{C}{W} \pm a)$$

gdzie :

f_cm – średnia wartość wytrzymałości na ściskanie po 28 dniach dojrzewania,

C/W – współczynnik cementowo-wodny 1,2<C/W ≤2,8 (3,2)

A1,A2 - wsp. zależny od klasy cementu i od użytego kruszywa (łamane/otoczakowe)

a – współczynnik zależny od wartości C/W

beton projektowany: beton, którego wymagane właściwości i dodatkowe cechy są podane producentowi, odpowiedzialnemu za dostarczenie betonu zgodnego z wymaganiami i dodatkowymi cechami

beton recepturowy: beton, którego skład i składniki, jakie powinny być użyte, są podane producentowi odpowiedzialnemu za dostarczenie betonu o tak określonym składzie

normowy beton recepturowy: beton recepturowy, którego skład jest podany w normie przyjętej w kraju stosowania

Należy tak dobrać skład, aby zostały spełnione określone wymagania dla mieszanki betonowej i betonu, łącznie z konsystencją, gęstością, wytrzymałością, trwałością, ochroną przed korozją stali w betonie, przez uwzględnienie procesu produkcyjnego i planowanej metody realizacji prac betonowych, w pewnych przypadkach nie wymagania konstrukcyjne, lecz trwałość będzie determinować skład betonu

ETAPY PROJEKTOWANIA

- zdefiniowanie przeznaczenia danego betonu

- jakościowy dobór składników

- ilościowy dobór składników

- doświadczalne sprawdzenie

- ewentualne korekty

Maksymalny wymiar ziaren kruszywa nie powinien przekraczać:

- ¼ najmniejszego wymiaru elementu konstrukcyjnego,

- dległości między prętami zbrojenia zmniejszonej o 5 mm , z wyjątkiem specjalnych zastosowańw ymagających np. grupowania prętów,

- 1,3 grubości otulenia (zastrzeżenie to nie dotyczy 1 klasy ekspozycji).

Podstawę do zaprojektowania składu mieszanki betonowej stanowią równania wyrażające trzy warunki technologiczne, które ma spełniać zaprojektowany beton:

- warunek wytrzymałości

- warunek szczelności

- warunek wodożądności

RÓWNANIE WYTRZYMAŁOŚCI

f_cm= A₁(C/W –0,5), [MPa] (wagowe ilości składników) dla 1,2 ≤C/W < 2,5 lub

f_cm= A₁( c/w ⋅ρ_c–0,5) (objętościabsolutne składników) dla 2,5 ≤C/W ≤3,2

f_cm= A₂(C/W + 0,5),[MPa] (wagowe ilości składników) lub

f_cm= A₂( c/w ⋅ρ_C+ 0,5) (objętości absolutne składników)

RÓWNANIE SZCZELNOŚCI

C/ρ_c+ P/ρ_p+ Ż/ρ_ż+ W/ρ_w= 1000

gdzie:

C, P, Ż, W –wagowe ilości składników, [kg],

ρ_c, ρ_p, ρ_ż, ρ_w–gęstości składników, [kg/dm3]

lub

c + p + ż+ w = 1

gdzie:

c, p, ż, w –objętości absolutne składników

RÓWNANIE WODOŻĄDNOŚCI

W = C ⋅w_c+ P⋅w_p+ Ż⋅w_ż

gdzie :

wc, wp, wŻ-wodożądnośćskładników, [dm3/kg]

lub

w = c ⋅k_c+ p ⋅k_p+ ż⋅k_ż

gdzie:k_C= w_C⋅ρ_C

k_P= w_P⋅ρ_P

k_Ż= w_Ż⋅ρ_Ż

METODY PROJEKTOWANIA

metody obliczeniowe charakteryzują się głównie tym, że oblicza się poszukiwane niewiadome wartości C, K, W (ilość cementu, kruszywa i wody w kg/m3 betonu) przez rozwiązanie układu trzech lub czterech równań określających właściwości technologiczne betonu.

metody doświadczalne polegają na laboratoryjnych próbach poszukiwania składu mieszanki betonowej o założonej konsystencji przy możliwie najmniejszym zużyciu cementu i przy zachowaniu warunku żądanej wytrzymałości.

PODSTAWOWE ZAŁOŻENIA

- klasa ekspozycji betonu

- klasa wytrzymałości betonu

- klasa konsystencji

METODA ITERACJI W tej metodzie usystematyzowanej przez W. Kuczyńskiego dobór składu mieszanki betonowej polega na dwu kolejnych czynnościach:

- skomponowaniu mieszanki kruszywowej (stosu okruchowego) o najmniejszej jamistości i niskiej wodożądności,

- dodaniu do tego kruszywa zaczynu o wymaganym wytrzymałością stosunku W/C w takiej ilości, aby uzyskać żądaną konsystencję.

za optymalne rozwiązanie przyjmuje siętakie, w którym gęstość pozorna mieszanki jest największa.

METODA PUNKTU PIASKOWEGO

Równanie wytrzymałości:

Równanie szczelności:

c + p + ż+ w =1

Równanie konsystencji:

w = kC⋅c + kP⋅p + kŻ⋅ż

Równanie charakterystyczne metody:

METODA OTULENIA -PASZKOWSKIEGO

metoda jednostopniowego otulenia ziarnżwiru zaprawą, Prof. Paszkowski zakładał, że beton aby był szczelny i spełniał warunki urabialności musi mieć taki skład, który zapewniłby dostateczne otulenie ziarn kruszywa grubego przez zaprawę; ziarna piasku w zaprawie powinny być mniejsze niż 2mm, w wyniku otulenia ziarn żwiru zaprawąo grubości rż/2, ziarna są rozpychane na pewną odległość rż

METODA DWUSTOPNIOWEGO OTULENIA

przyjmuje się założenie, że ziarna kruszywa o wielkości powyżej 2mm są otulone warstewką zaprawy określonej grubości (rŻ/2), ziarna piasku zaś warstewką zaczynu cementowego o grubości (rP/2)

METODA PRZEPEŁNIENIA JAM

metoda jednostopniowego przepełnienia jam żwiru zaprawą(metoda B. Kopycińskiego), opiera się na analizie faktu, że ziarna kruszywa grubego ułożone są w betonie luźniej, niż w stanie naturalnym, objętość jam między ziarnami kruszywa grubego zwiększa się w wyniku wymieszania kruszywa grubego z zaprawą.

METODA DWUSTOPNIOWEGO PRZEPEŁNIENIA JAM

Oblicza się jednocześnie ilość kruszywa grubego z warunku przepełnienia jego jam zaprawą i ilość piasku w zaprawie z warunku przepełnienia jam piasku zaczynem, im bardziej ciekła ma być mieszanka tym więcej potrzeba zaprawy do wypełnienia pustek między ziarnami kruszywa grubego i więcej zaczynu cementowego do wypełnienia pustek między ziarnami piasku, wprowadza się w tej metodzie współczynniki przepełnienia jam:

μż–kruszywa grubego o ziarnach > 2mm,

μp-kruszywa drobnego o ziarnach < 2mm.

dodatek: drobno uziarniony składnik dodawany do betonu w celu poprawy pewnych właściwości lub uzyskania specjalnych właściwości

dwa typy dodatków nieorganicznych:

- typ I: prawie obojętne: kruszywo wypełniające, barwniki

- typ II: o właściwościach pucolanowych lub utajonych właściwościach hydraulicznych: popiół lotny, pył krzemionkowy

Stosowanie dodatków

Koniecznie należy uwzględnić dodatki zarówno typu I jak i II w warunku szczelności, dodatki typu II mogą być (ale nie muszą) uwzględnione w składzie spoiwa oraz w wartości współczynnika woda/cement

współczynnik k (w odniesieniu do dodatków typu II): „współczynnik woda/cement” zastępuje terminem „współczynnik woda/(cement + k x dodatek)”, zamiast W/C jest W/(C +k D), wartość współczynnika k zależy od określonego dodatku

dla popiołu lotnego

k = 0,2: przy stosowaniu popiołu z cementem CEM I 32,5

k = 0,4: przy stosowaniu popiołu z cementem CEM I 42,5 i klas wyższych

UWAGA: maksymalna ilość popiołu uwzględniana w w wartości wsp. k powinna spełniać warunek: popiół lotny/cement ≤0,33(masowo)

minimalną zawartość cementu wymaganą w odpowiedniej klasie ekspozycji można zmniejszyć maksymalnie o ilość równą:

k x(minimalną zawartość cementu –200kg/m3), a dodatkowo ilość (cement + popiół lotny) nie powinna być mniejsza niż minimalna zawartość cementu dla danej klasy ekspozycji;

w przypadku zastosowania większych ilości popiołu, jego nadmiaru nie należy uwzględniać przy obliczaniu „współczynnika woda/(cement + k x popiółlotny)” oraz w minimalnej zawartości cementu

PRZYKŁAD

Zaprojektować skład betonu

Założenia:

Klasa wytrzymałości betonu C30/37, Klasa ekspozycji XC2, cement CEM I 32,5,, kruszywo PP-32%, dodatek: popiół lotny

Wg normy dla przyjętych założeń: Cmin = 280kg/m3, max. W/C=0,60

Przyjęcie współczynnika k

k = 0,2 (cement CEM I 32,5)

Obliczenie zmniejszonej ilości cementu

W/C = W/(Czmn+k·Pl) = W/(Czmn+0,2 ·0,33 Czmn) = W/1,066Czmn

Czmn = W/1,066(W/C) = 178/1,066 ·0,51

Czmn = 327 kg/m3 > Cmin = 280kg/m3

Obliczenie ilości popiołu lotnego

Plmax= 0,33 Czmn = 0,33 ·327 = 108kg/m3

Ilość popiołu jaka może być uwzględniona

k ·Pl= 0,2 ·108 = 21,6 kg/m3

Korekta składu

Wprowadzamy do składu betonu popiół lotny, który częściowo pełni rolę spoiwa a częściowo kruszywa (ρplróżna ρc i ρk). Skład korygujemy ilością kruszywa.

Sprawdzamy równanie szczelności

C/ ρc +K/ρk +Pl/ ρpl+W = 1000

327/3,1+ K/ρk +108/2,2+178 =1000

K/ρk= 667 dm/m3

K = 667 ·2,65 = 1769 kg/m3

Rozdzielamy kruszywo na żwir i piasek PP=32%

Ż= 1203kg/m3

P = 566 kg/m3

Nowy skład betonu zawierający dodatek popiołu lotnego

C = 327 kg/m3

W =178 dm/m3

Ż= 1203 kg/m3

P = 566 kg/m3

Pl= 108 kg/m3

(w tym 21,6 kg popiołu jako część spoiwa i 86,4 kg popiołu jako wypełniacz)

Dla pyłu krzemionkowego

W przypadku betonów z cementem CEM I

k = 2,0 -przy W/C ≤0,45

k = 2,0 -przy W/C > 0,45 (z wyjątkiem klas ekspozycji XC (korozja spowodowana karbonatyzacją) i XF (korozja mrozowa)

k = 1,0 -przy W/C > 0,45 dla klas ekspozycji XC i XF

UWAGA: maksymalna ilość pyłu krzemionkowego uwzględniana w wartości wsp. k oraz w zawartości cementu powinna spełniać warunek:

pył krzemionkowy /cement ≤ 0,11(masowo)

W przypadku zastosowania większych ilości pyłu krzemionkowego, jego nadmiaru nie należy uwzględniać przy obliczaniu wartości współczynnika k.

ilość (cement + k ·pył krzemionkowy) nie powinna być mniejsza niż minimalna zawartość cementu dla danej klasy ekspozycji.

minimalna zawartość cementu wymaganą w odpowiedniej klasie ekspozycji nie powinna być zmniejszona o więcej niż 30 kg/m3, w betonach użytkowanych w klasach ekspozycji dla których minimalna zawartość cementu jest ≤ 300 kg/m3

Domieszka: składnik dodawany podczas procesu mieszania betonu w małych ilościach w stosunku do masy cementu w celu modyfikacji właściwości mieszanki betonowej lub betonu stwardniałego (wg.PN-EN206-1)

Domieszka: materiał dodawany podczas wykonywania mieszanki betonowej, w ilości nie większej niż 5% masy cementu w betonie, w celu zmodyfikowania właściwości świeżej mieszanki betonowej i/lub stwardniałego betonu (wg.PN-EN934-2)

Warunkiem efektywnego działania domieszek jest stosowanie ich do dobrze zaprojektowanego betonu.

żadne modyfikacje nie przyniosą oczekiwanych efektów w przypadku źle zaprojektowanego lub/i wykonanego betonu, przy ocenie wpływu domieszki na beton porównuje się wartości odpowiednich cech dla zaczynów i betonów wzorcowych: bez domieszek z odpowiednimi wartościami tych cech dla zaczynów i betonów z domieszkami

Zalecany zakres dozowania: dozowanie wyrażone w % masy cementu, zalecane przez producenta na podstawie doświadczeń

całkowita ilość domieszek nie powinna przekraczać 50 g/kg (5,0 %) masy cementu i nie powinna być mniejsza niż 2 g/kg (0,2 %) masy cementu w mieszance

stosowanie domieszek w ilościach mniejszych niż 2g/kg cementu dopuszcza się wyłącznie w przypadku wcześniejszego wymieszania z częścią wody zarobowej;

jeżeli całkowita ilość domieszek ciekłych przekracza 3 litry/m3 betonu, zawartą w nich wodę należy uwzględnić przy obliczaniu współczynnika woda/cement

Domieszki do betonów można podzielić na kategorie według:

- mechanizmu ich działania: Redukujące ilość wody, Zwiększające więźliwość wody, Napowietrzające, Przyspieszające wiązanie, Przyspieszające twardnienie, Opóźniające wiązanie, Zwiększające wodoodporność, Domieszki kompleksowe

- składu chemicznego,

- podstawowego efektu technologicznego uzyskiwanego wskutek zastosowania odpowiedniej domieszki

Redukujące ilość wody: domieszki modyfikujące cechy reologiczne mieszanki betonowej, umożliwiają zmniejszenie zawartości wody w danej mieszance betonowej bez wpływu na jej konsystencję, lub bez zmniejszenia ilości wody powodują zwiększenie opadu stożka/rozpływu lub wywołują oba te efekty jednocześnie; domieszki uplastyczniające (redukujące ilość wody): plastyfikatory, domieszki upłynniające (znacznie redukujące ilość wody): superplastyfikatory

Plastyfikatory: substancje organiczne, powierzchniowo czynne, zobojętniające częściowo ładunki elektryczne na powierzchni ziaren cementu: działanie dyspergujące, zwiększające ruchliwość ziaren, zwiększające płynność zaczynu; dozowanie: 0,2 –0,5 % masy cementu (rozpuszczone w wodzie zarobowej)

Efekty działania:

zmniejszenie ilości wody 5 –12 % przy stałej konsystencji,

wzrost ciekłości przy stałym wskaźniku w/c

zwiększenie wytrzymałości (5 -20%),

zmniejszenie zużycia cementu,

wzrost mrozoodporności,

obniżenie nasiąkliwości,

poprawa wodoszczelności

Superplastyfikatory: Umożliwiają wytwarzanie betonów o bardzo niskim W/C, mechanizm upłynniania jest bardziej złożony niż w przypadku plastyfikatorów i można wyróżnićn astępujące działania: mechanizm smarny, mechanizm elektrostatyczny (dyspergujący), mechanizm hydrofilowy, mechanizm steryczny

Efekty działania:

redukcja wody 12-30 % przy stałej konsystencji

intensywny wzrost ciekłości przy stałym w/c,

zmniejszenie ilości cementu (10-20%) przy zachowaniu początkowej wytrzymałości,

wzrost wytrzymałości

wzrost szczelności,

poprawa mrozoodporności,

poprawa odporności na ścieranie,

zwiększenie trwałości betonu.

Dozowanie: 0,5 –5% masy cementu (przeważnie około 2%)

Czas działania superplastyfikatorów jest krótszy niż plastyfikatorów, po upływie 60 do 90 minut domieszka traci swe właściwości upłynniające i mieszanka powraca do swej pierwotnej urabialności, można dozować superplastyfikator porcjami, najlepiej dwukrotnie; w węźle betoniarskim (dozowanie pierwotne) i bezpośrednio przed układaniem i zagęszczaniem mieszanki betonowej (dozowanie wtórne)

Zastosowanie: beton towarowy, prefabrykacja, betony sprężone, betony natryskiwane, betony pompowane, betony architektoniczne, fibrobetony, betony wysokowartościowe, betony samozagęszczalne

Zwiększające więźliwość wody: domieszki zapobiegające utracie wody przez zmniejszenie jej samoczynnego wydzielania

Napowietrzające: Domieszki umożliwiające wprowadzenie podczas mieszania, określonej ilości bardzo drobnych (o średnicach 10-300 μm) pęcherzyków powietrza równomiernie rozmieszczonych (150-200 μm od siebie) w świeżej mieszance betonowej, które również pozostają w stwardniałym betonie; pęcherzyki powietrza w betonie przerywają ciągłość kapilar; rzerywają podciąganie kapilarne wody, woda zamarzając w kapilarach zwiększa swoją objętość, a powstający lód zamiast rozsadzać beton wciska się do pustych pęcherzyków, pełniących rolę komór kompensujących naprężenia, znaczna poprawa mrozoodporności

Dozowanie: od 0,05 do 0,5 % masy cementu, zastosowanie: gotowe, suche mieszanki zapraw, betony hydrotechniczne, betony i zaprawy wykonywane w warunkach zimowych, betony na nawierzchnie drogowe i lotniskowe, zaprawy tynkarskie i okładziny zewnętrzne

Przyspieszające wiązanie: skracają czas do rozpoczęcia przechodzenia mieszanki ze stanu plastycznego w stan sztywny; podział:

chlorkowe(chlorek wapnia, sodu, magnezu, glinu, żelaza oraz ich mieszanki) – wycofywane z użycia

bezchlorkowe (azotany, azotyny, fluorki, gliniany – zwłaszcza sodu)

efekty działania:

przyspieszenie czasu wiązania

skrócenie czasu urabialności

możliwe obniżenie końcowej wytrzymałości

korozja stali zbrojeniowej (cholrkowe)

niebezpieczeństwo dla zdrowia -silne trucizny (bezchlorkowe)

Przyspieszające twardnienie: zwiększają szybkość narastania wytrzymałości betonu, z/lub bez wpływu na czas wiązania i bez ujemnego wpływu na wytrzymałośćkońcową; zastosowanie: prefabrykacja, prace wymagające szybkiego tempa robót

efekty działania:

+przyspieszenie procesu hydratacji cementu,

+skrócenie czasu wydzielania ciepła,

+obniżenie temperatury zamarzania wody,

+stymulacja reakcji chemicznych i w efekcie przyspieszenie twardnienia,

+przyspieszenie narastania początkowej wytrzymałości betonu,

-oddziaływanie na czas wiązania,

-korozja stali zbrojeniowej,

-duży skurcz.

Zwiększające wodoodporność: produkty umożliwiające przebieg reakcji cementu z wodą w temperaturach ujemnych, nawet poniżej -100C, zasadniczo są to związki stosowane jako środki przyspieszające twardnienie.

Efekty działania:

obniżenie temperatury zamarzania wody w mieszance betonowej,

przyspieszenie hydratacji cementu,

zwiększenie ilości wydzielanego ciepła,

obniżenie ilości wody zarobowej, a więc i niższe w/c.

Opóźniające wiązanie: przedłużają czas do rozpoczęcia przechodzenia mieszanki ze stanu plastycznego w sztywny, są to produkty zmniejszające rozpuszczalność składników cementu, głównie krzemianów i glinianów wapniowych i tym samym zmniejszają początkową szybkość wiązania cementu; mechanizm działania tych domieszek polega przede wszystkim na ich osadzaniu sięna ziarnach cementu i tworzeniu na pewien czas warstewek opóźniających moment kontaktu cementu z woda.

zastosowanie: betonowanie w czasie upałów, wydłużony transport mieszanki betonowej (beton towarowy), pompowanie mieszanki betonowej, beton hydrotechniczny (masywy betonowe), beton architektoniczny, układanie betonu na dużych powierzchniach i przy dużych objętościach

Zwiększające wodoodporność: Zmniejszają absorpcję kapilarną stwardniałego betonu, utrudniają penetrację i przepływ wody w materiale (inaczej – domieszki uszczelniające), działają fizycznie, wypełniając pustki i kanaliki kapilarne oraz chemicznie, reagując z niektórymi składnikami cementu (np. z Ca(OH)2)

Domieszki kompleksowe: wpływają na kilka właściwości świeżego lub stwardniałego betonu powodując więcej niż jedno główne działanie spośród określonych w normie, są to preparaty o kombinowanym działaniu dwu- lub trójfunkcyjnym: uplastycznienie/upłynnienie –przyspieszenie/opóźnienie –napowietrzenie/uszczelnienie (domieszki wielofunkcyjne)

Inne: domieszki ekspansywne, domieszki zwiększające odporność betonu na działanie czynników chemicznychi na agresję biologiczną, domieszki zwiększające przyczepność betonu, domieszki barwiące