Beograd, 2020.

Sva autorska prava autora prezentacije i/ili video snimaka su zaštićena. Snimak ili prezentacija se mogu koristiti samo za nastavu na daljinu studentaGrađevinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu u školskoj 2020/2021. i ne mogu se koristiti za druge svrhe bez pismene saglasnosti autora materijala.

Univerzitet u Beogradu – Građevinski fakultet www.grf.bg.ac.rs

Studijski program: RAĐEVINARSTVOModul: Menadžment, tehnologije i informatika u građevinarstvu

Godina/Semestar: III godina / V semestar

Naziv predmeta (šifra): TEHNOLOGIJA BETONA (B2M3TB)Nastavnik: V.prof. dr Dimitrije Zakić

Naslov predavanja: SPECIJALNE VRSTE BETONA(5. predavanje / Polimer+RCC+Torkret)

Datum : 05.11.2020.

SPECIJALNE VRSTE BETONAPodela prema sastavu i svojstvima

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

Kao što je poznato, beton je izrazito krt materijal. S druge strane, mnogi polimeri i plastične mase predstavljaju izuzetno žilave (duktilne) materijale.Kombinacijom povoljnih osobina ovih materijala, tj. primenom polimera u betonima, mogu se dobiti kompoziti povećane duktilnosti, ali i značajno poboljšanih fizičko-mehaničkih svojstava, kao i produžene trajnosti.

Generalno, polimeri se u proizvodnji betona koriste na tri različita načina, i to kao:

1. Polimer betoni (Polymer Concrete - PC), kod kojih se umesto cementa kaovezivo koristi neka polimerna formulacija (najčešće epoksidne, poliesterske, akrilne ili fenolformaldehidne smole),

2. Polimerom modifikovani betoni (Polymer Cement Concrete – PCC/PMC), kod kojih se klasičnoj cementnoj matrici dodaju polimeri (najčešće tipa lateksa),

3. Polimerom impregnisani betoni (Polymer Impregnated Concrete – PIC), kodkojih se očvrsli cementni beton impregniše (natapa) monomerima (na primer: metil metakrilatom ili stirenom) i odgovarajućim katalizatorima, a zatim se inicira proces polimerizacije putem zagrevanja (zaparivanjem iliinfracrvenim zracima).

UPOTREBA POLIMERA U BETONU

SPECIJALNE VRSTE BETONAPOLIMER BETONI

Polimer betoni se spravljaju i ugrađuju na sličan način kao i klasični (cementni) betoni. Dakle, agregat se meša sa odgovarajućom smolom (na primer epoksidnom) i očvršćivačem (u razmeri definisanoj od strane proizvođača). Kao i kod klasičnih betona, ugradnja može da podrazumeva i upotrebu vibracija – u zavisnosti od konzistencije (viskoziteta) sveže mešavine. Mora se obratiti posebna pažnja na period ugradljivosti ("pot-life"), koji može značajno da zavisi od temperaturnih uslova sredine. Vezivanje i očvršćavanje se,u principu, odvija znatno brže nego kod cementnih kompozita i nije potrebna nega putem vode, odnosno kvašenja površine betona.

Prednosti PC: povećana duktilnost, veća čvrstoća pri zatezanju (+ savijanju i smicanju), odlična athezija za većinu drugih materijala, visoka hemijska otpornost, vodonepropustljivost, povećana otpornost na habanje i kavitaciju, veća stabilnost na niskim temperaturama i otpornost na ciklično smrzavanje/odmrzavanje.

Nedostaci PC: nizak modul elastičnosti, često povećane vrednosti tečenja i skupljanja, osetljivost na visoke temperature, problemi vezani za spravljanje i ugradnju (doziranje komponenti, uticaj uslova sredine, "pot-life"), starenje, značajno viša cena polimera u odnosu na cement.

POLIMER BETONI

DOZIRANJE KOMPONENTI PC

Izgled uzoraka epoksidne smole

Izgled uzoraka polimer betona

PRIMENA POLIMER BETONA

Prefabrikacija

Industrijski podovi

Sanacije

Hidroizolacije i elementi za odvodnjavanje

SPECIJALNE VRSTE BETONAPOLIMERIMA MODIFIKOVANI

BETONI

Tipovi polimernih modifikatora cementa

Za modifikaciju cementne matrice najčešće se koriste polimerni lateksi. Oni se u određenoj količini (u odnosu na masu cementa) dodaju u mešalicu tokom spravljanja betona. Lateks se obično dodaje u formi sitnih polimernih čestica dispergovanih u vodi (bela tečnost nalik na mleko). U praksi se uglavnom koriste veštački lateksi, na bazi butadien-stirena, polivinil acetata ili akrilnih kopolimera.

Kod polimerima modifikovanih betona (PMC), reakcija očvršćavanja kompozita odvija se kroz dva zasebna procesa: hidratacija cementa i spajanje (koagulacija) čestica lateksa. Hidratacija cementa se odvija na poznati način, kao i kod klasičnih betona. Istovremeno, tokom isparavanja viška vode, odvija se proces približavanja polimernih čestica i njihovo spajanje u tanak plastični film, koji obavija zrna agregata i ispunjava pore u betonu.

Kod ovakvih kompozita, naročito je značajan postupak nege betona. Naime, hidratacija cementa se najbolje odvija u vlažnoj sredini, dok polimerni lateksi traže suvu sredinu. Iz tog razloga, najčešće se beton prvo neguje u vlažnoj sredini (1-2 dana), a kada proces hidratacije cementa odmakne, nega se vrši na vazduhu – kada se formira lateksni film.

Proces lateksne modifikacije cementne matrice

- Dodatak lateksa poboljšava ugradljivost i obradljivost sveže betonske mešavine,

- Kraće je vreme povoljne ugradljivosti i obradljivosti sveže betonske mešavine,

- Veći je sadržaj uvučenog vazduha (4-6%),

- Skraćuje se potrebno vreme nege betona u odnosu na klasične betone,

- Bolja athezija između cementnog kamena i zrna agregata,

- Povećane čvrstoće na zatezanje (''Pull-off'' test) i savijanje,

- Nešto niži modul elastičnosti,

- Niža mehanička svojstva na povišenim temperaturama,

- Manja propustljivost za tečnosti i gasove, i sledstveno tome bolje otpornosti na dejstvo mraza, mraza i soli, prodor hlorida i karbonatizaciju,

- Generalno, povećanje duktilnosti i trajnosti betona,

- Ipak, sva svojstva u velikoj meri zavise od sastava, vrste i količine primenjenog polimernog lateksa, a prevashodno od upotrebljenog polimer/cementnog (mp/mc) odnosa.

Razlike između PMC i klasičnih betona

PRIMENA PMC

Prefabrikacija

Završni slojevi kod podova

Popravke oštećenja na betonskim površinama

Obloge bazena i rezervoara

SPECIJALNE VRSTE BETONAUVALJANI (RCC) BETONI

Pri izvođenju teških kolovoznih konstrukcija, masivnih ploča, betonskih brana i slično, ugradnja betona može da se izvede i upotrebom postupka valjanja, tj. primenom uobičajenih valjaka koji se koriste za zemljane radove i u putogradnji.

U takvim slučajevima primenjuju se betoni posebnog sastava i naročiti tehnološki postupci, pa se zbog svoje specifičnosti ovakvi betoni definišu kao posebna vrsta betona - uvaljani betoni.

RCC –Roller Compacted Concrete.

Uvaljani (RCC) betoni

■ Osnovne prednosti uvaljanih betona leže u: Velikoj brzini kojom se oni ugrađuju i Maloj potrošnji cementa – ispod 100 kg/m3.

■ Koristi se agregat do 75 mm (pri primeni krupnijeg, zrna “beže” iz mase svežeg betona).

■ Odnos krupnog prema sitnom agregatu treba da bude 2:1 ■ U sitnom agregatu treba da bude min. 40% zrna < 0,6 mm .

■ Konzistencija treba da je kruta, sa sleganjem Dh ~ 0.■ Beton mora da bude dovoljno suv da drži valjak kojim se

zbija, a sa druge strane da bude dovoljno “vlažan” da cementna pasta pri razastiranju i zbijanju prodre dovoljno duboko u prostore između zrna agregata.

Često se zajedno sa cementom primenjuju i različiti pucolanski dodaci, naročito elektrofilterski pepeo.

Uvaljani betoni

Uvaljani betoni

■ Razastire se u slojevima 20-70 cm, svaki sloj zbija se sa najmanje 3 prelaza valjka: prva 2 sloja bez, a 3. sloj sa vibriranjem.

■ Ugrađenom sloju treba obezbediti visoku vlagu, ali ne razlivanjem vode po površini (mogućnost ispiranja veziva).

■ Posle 5 – 10 dana nege, površinu sloja očistiti, od očvrsle cementne paste, zatim primeniti postupak izduvavanja strujom vazduha pod pritiskom i intenzivno nakvasiti površinu “starog” betona.

■ Posle ovoga nanosi se sloj cementnog maltera debljine 2 – 3 cm i nastavlja sa beto-niranjem sledećeg sloja.

Uvaljani betoni - primena

Brane,

Nasipi

RezervoariKolovozne

ploče

SPECIJALNE VRSTE BETONATORKRET (PRSKANI) BETONI

Torkret (mlazni, prskani) beton

Pod torkretiranjem se podrazumeva postupak nabacivanja betona na jednostranu oplatu ili na neki zid, površinu ranije izbetonirane konstrukcije ili površinu stene (u useku, tunelu i slično), putem komprimovanog vazduha.

Mada relativno skup, ovaj postupak se dosta široko primenjuje pošto se ovako ugrađen beton odlikuje visokom gustinom, čvrstoćom i vodonepropustljivošću, pa prema tome i značajnom trajnošću.

Postoje dva postupka torkretiranja: suvi i mokri.

Torkretiranje

Suvi postupak:

D=8 mm, mv/mc=0,32-0,37; C:A=1:3 do 1:4,5; Brzina nabacivanja: do 100 m/s● Odskok (najveći na početku): naniže– 5-15%, na vertikalne i kose površine–

15-20%, naviše– 20-50%; Torkretni top udaljen je 70-100 cm od zida (oplate)● Optimalna debljina sloja u jednom nabacivanju (nanošenju): 25-30 mm .

Torkretiranje

D=20-25 mm; Količina cementa: manja nego kod suvog postupka. Brzina nabacivanja na zid (oplatu): cca 120 m/s Rastojanje torkretnog topa od zida (oplate): 1-1,2 m Debljina slojeva u jednom nanošenju: 50-70 mm .

Mokri postupak

Torkretiranje

Nanošenje torkret – betona (shotcrete, gunite, sprayed concrete)po suvom postupku:

Brzina nabacivanja betona na površinu – cca 100 m/s ,

Rastojanje vrha torkret-topa dopovršine: 70 - 100 cm,

Optimalna debljina sloja: 25 - 30 mm, Ukoliko se torkret nabacuje na ravne

površine, preporučljivo je da se oneprethodno na odgovarajući načinorapave,

Radi smanjivanja odskoka, obezbeđenjatiksotropnosti mešavine i bolje athezije mase za površinu na koju se nabacuje, torkret-beton se često spravlja i sa određenim specifičnim aditivima.

Torkretiranje

Pri torkretiranju, jedan deo betonske mešavine se odbija i pada pored mesta ugradnje. Ovaj gubitak pripremljene mase naziva se odskokom (rebound) i on se uglavnom sastoji od krupnih zrna koja ulaze u sastav mešavine. Odskok je najveći na početku nabacivanja i on se kreće od 5 - 15% pri nabacivanju naniže, 15-20% pri nabacivanju na vertikalne i kose površine, odnosno 20-50% pri nabacivanju naviše. Rebound efekat se značajno može smanjiti primenom FRC torkreta !

Torkretiranje

Kao što se može videti sa priloženih fotografija, postoje ručni i mehanizovani postupak torkretiranja

Uzimanje uzoraka torkret betona

Uzimanje uzoraka oblika ploče vrši se torkretiranjem (prskanjem) svežeg betona u kalupe (na primer dimenzija 60x60x6 cm).Nakon očvršćavanja, vade se kernovi – na kojima se ispituju fizičko-mehanička svojstva torkret betona.

Torkretiranje - primena

Različite vrste radova na sanaciji, rehabilitaciji i/ili ojačanju konstrukcija

Ostale vrste specijalnih betona

1. Structural Lightweight Concrete,

2. Heavyweight Concrete,

3. Shrinkage-Compensating Concrete,

4. Tube-Reinforced Concrete,

5. High-Volume Fly Ash Concrete,

6. Mass Concrete,

7. Pervious (Cavernous) Concrete,

8. Ferrocement (Ferroconcrete),

9. Textile Reinforced Concrete,

10. Refractory (Heat Resitant) Concrete,

11. Self-healing Concrete,

12. Sulphur Concrete,

13. Jet (Ultra Rapid Hardening) Concrete,

14. Bacterial Concrete,

15. Photochatalytic (Self-cleaning) Concrete,......................................................................