Komponente betona: Agregat, Voda i Aditivi

Predavanje, 05.11.2013.

Pripremili:Doc.dr. Merima ahinagi-IsoviAsis. Marko eez

SADRAJ

z Osnovni uslovi kvaliteta agregataz Granulometrijski sastav agregata

z Modul finoe agregataz Oblik i tekstura zrna agregata

z Fiziko-mehanike osobine agregataz Voda za graevinarstvoz Dodaci (aditivi)

z Plastifikatori, superplastifikatori, aeranti, zaptivaiz Akceleratori (ubrzivai), retarderi (usporivai) , antifrizi

Osnovni uslovi kvaliteta agregata

z 70-80% u ukupnoj masi betona Agregat:

Prirodni: a) prirodno nevezane stijene (drobina, ljunak, pjesak) b) drobljen i mljeven kamen (tucanik, grus, mljeven kamen)

Vjetaki: a) razni otpadni materijali i industrijski nuz-produkti (loina zgura, letei pepeo, kristalna zgura, granulisana zgura, pjenuava zgura)

b) specijalni proizvodi za primjenu u malterima i betonima (keramzit-ekspandirana glina, ekspandirani perlit, ekspandirani vermikulit)

Za spravljanje betona koriste se: prirodni ljunak i pijesak, drobljen kamen, razne vrste zgura, pucolana, ekspandirana glina i sl.

Rijeni agregat: jeftiniji, povoljnjiji u pogledu ugradljivosti i obradljivosti Drobljen agregat: skuplji, homogeniji u petrografskom pogledu, poveane

mehanike karakteristike (nezaobljenost zrna)

Osnovni uslovi kvaliteta agregataz U savremenim konstrukcijama koristi se iskljuivo separisani

(frakcionisani) agregat JUS B.B3.100 predvia upotrebu slijedeih nominalnih frakcija:

Osnovne frakcije: 0/4mm 4/8mm 8/16mm 16/32 (16/31,5)mm 32/63 (31,5/63)mm 63/125mm

Meufrakcije: 0/1mm 0/2mm 1/4mm 2/4mm 8/11 (8/11,2)mm 11/16 (11,2/16)mm mm16/22 (16/22,4)mm 22/32 (22,4/31,5)mm 32/45 (31,5/45)mm 45/63mm

Osnovni uslovi kvaliteta agregata

Granulometrijski sastavi frakcija agregata

Osnovni uslovi kvaliteta agregata

Osnovna podjela agregata koji se koristi za spravljanje betona: Sitan (zrna prolaze kroz sita otvora 4mm) Krupan (zrna koja ne prolaze kroz sita otvora 4mm)

Komponente tetne sa aspekta fiziko-mehanikih svojstava betona, definiu se mineroloko-petrografskim ispitivanjima:

izmjenjena (slaba) zrna, glinoviti pjeari, lapori i laporoviti karbonati, argiloisti, mikaisti, filiti, kriljci, gips, glina i glinci, serpentin, liskun, ugalj i dr.

uzronici alkalno-silikatne reakcije (opal-amorfni, tridimit, kristobalit, ronjaci, vulkanska stakla, hidroliskuni i dr.)

uzonici korozije armature (minerali koji sadre halogene element: halit, silvin i minerali koji sadre sumpor: pirit, markiz, pirotin, anhidrit)

uzonici sprijeavanja hidratacije (organska jedinjenja: saharit, masti)

Agregat (separisan prirodni)

Ispitivanje Metoda prema standardu Uslovi kvaliteta

Mineraloko-petrografski sastav JUS B.B8.004 Ne smije sadrati tetne sastojke

Sastojci koji sprijeavaju hidrataciju cementa JUS B.B8.004 Ne smije sadrati

Zapreminska masa zrna JUS B.B8.031 2000 3000 kg/m3

Upijanje vode JUS B.B8.031 Najvie 1,5%

Otpornost protiv drobljenja u cilindru JUS B.B8.030 Koliina sitnei najvie 30%

Postojanost na dejstvo mraza JUS B.B8.044 Gubitak najvie 12%

Ukupni sumpor kao SO3

Hloridi

JUS B.B8.042

JUS B.B8.042

Najvie 1,0%

Najvie 0,10% (0,02% za konstrukcije od prednapregnutog betona)

Sadraj organskih materija JUS B.B8.039 Boja tenosti svjetlija od standardne

Agregat (separisan prirodni)

Ispitivanje Metoda prema standardu Uslovi kvaliteta

Sadraj grudvi gline JUS B.B8.038 Najvie 0,50% u sitnom i 0,25% u krupnom agregatu

Sadraj slabih zrna JUS B.B8.037Najvie 4,0% za betone otporne na dejstvo mraza i mraza i soli najvie 3,0%

Sadraj lakih estica JUS B.B8.034Najvie 1,0% za betone iji je izgled uslov kvaliteta najvie 0,50%

Obavijenost povrine zrna glinom JUS B.B8.004 Nesmije postojati

Otpornost protiv drobljenja i habanja JUS B.B8.045

Koeficijent Los Angelesnajvie 35,0

Agregat (sirovina-kamen)Ispitivanje Metoda prema standardu Uslovi kvaliteta

Mineraloko-petrografski sastav JUS B.B8.003 Utvruje se ali ne predstavlja uslov kvaliteta

Habanje bruenjem JUS B.B8.015 Najvie 30 cm3/50 cm2

Zapreminska masa zrna JUS B.B8.032 2000 3000 kg/m3

Upijanje vode

- u suhom stanju

- u vodom zasienom stanju

JUS B.B8.010 Najvie 1,0%

JUS B.B8.012

Minimaln 80 MPa odnosno 160 Mpa*)

Minimalno 64 MPa odnosno 128 MPa*)

Postojanost na dejstvo mraza JUS B.B8.002 Najvie 5%

Ukupni sumpor kao SO3

Hloridi

JUS B.B8.042

JUS B.B8.042

Najvie 1,0%

Najvie 0,10% (0,02% za konstrukcije od prednapregnutog betona)

*) Za betone izloene habanju i eroziji

Granulometrijski sastav agregata Izbor granulometrijskog sastava najznaajnije pitanje tehnologije

betona:a) postii povoljnu ugradljivost i obradljivost svjee betonske mjeavineb) postizanje odgovarajuih fiziko-mehanikih osobina ovrslog betona Za spravljanje betona potrebno:a) primjeniti optimalnu koliinu cementne paste (velika koliina smanjuje vrstou,

vodonepropustljivost, otpornost na dejstvo mraza, hemijsku otpornost i dr., a poveava skupljanje i teenje betona)

b) primjeniti agregat odgovarajueg granulometrijskog sastava (jednozrni agregati neprihvatljivi i sa tehnikog i sa ekonomskog aspekta, suho trenje u masi)

Teorijske strukture jednozrnih betona

Granulometrijski sastav agregata Teorijski:

Najkrupnije zrno D, popunjava se sa zrnima 6-7 puta manjim prenikom (9% praznina), pa opet sa 6-7 puta manji prenik (3% praznina) itd.

Praktino: Loptasta zrna nepovoljna sa gledita ugradljivosti i obradljivosti, kao i sa

ekonomskog stanovita Agregati kontinualnog granulometrijskog sastava, najbolja upakovanost zrna

Granulometrijski sastav agregata

0/4, 4/8, 8/16 i 16/31,5mm nominalno najkrupnije zrno agregata (D) stvarno najkrupnije zrno agregata (maksimalno zrno) (Dmax)

Granulometrijski sastav agregata Kod eksperimentalnog definisanja kompozicije agregata teiti:

Veem procentu najkrupnije frakcije (voditi rauna o ugradljivosti i obradljivosti) Granulometrijski sastav sitnog agregata u referentnom podruju Sitne estice (prainaste i glinovite) veliine ispod 0,09mm, definisane su u

tabeli (vea koliina moe da smanji vrstou i otpornost na dejstvo mraza, povea upijanje vode, skupljanje i teenje):

*) Vrijednost 5% odnosi se na prirodni, a vrijednost 10% na drobljeni agregat Referentne granulometrijske krive za beton i AB:a) po starim propisima: Fuler i EMPAb) po novim propisima: DIN 1048

Osnovna frakcija ili meufrakcija

Sitan agregat Krupan agregat

0/4 0/1 0/2 1/4 2/4 Sve frakcije i meufrakcije

Maksimalni sadraj sitnih estica (%) 5 ili 10

*) 3 1

Referentne granulometrijske krive Fuler: koristimo sitniji agregat - blie krivoj Fuler

ukoliko se zahtjeva beton veih vrstoa, imamo oblik zrna koji nije povoljan, ako ne postoji primjena efikasnih sredstava za ugraivanje

EMPA: koristimo krupniji agregat - blie krivoj EMPA

ukoliko se zahtjeva beton veih vrstoa, imamo agregat sa zaobljenim zrnima, imamo efikasna sredstva za ugraivanje

DdF 100=

+=

Dd

DdE 50

Referentne granulometrijske krive Kontinualna granulometrijska kompozicija: podruje (3), povoljna granulometrijska kompozicija podruje (4), prihvatljiva granulometrijska kompozicija podruje (5), zahtjeva poveanu koliinu vode podruje (1) i (2), nedovoljno ugradljivi Diskontinualna granulometrijska kompozicija(U)

Diskontinualna granulometrijska kompozicija Prednosti:

izvanredno velika kompaktnost betona visoke fiziko-mehanike osobine

Mane: ekstrakcija i koritenje samo pojedinih kategorija zrna iz prirodne mjeavine

agregata, ekonomski neprihvatljivo vrlo teko ugradljivi, zahtjeva poveane koliine vode, moe prouzrokovati

segregaciju

Izmeu najkrupnijeg i najsitnijeg zrna u okviru jedne frakcije tolerie se odnos 2

Valetova diskontinualna granulometrijska kompozicija

Modul finoe agregata

F = povrina ograniena posmatranom granulometrijskom krivom, ordinatnom osom i pravom paralelnom apcisi povuenom kroz ordinatu Y=100%

Dva agregata sa istim modulima finoe (uz zadovoljenje svih drugih bitnih uslova) daju betone priblino istih mehanikih karakteristika

Elementi za definisanje modula finoe agregata

( ) ( )1 2 31 1

1

1 1 1... 100100 100 1001 log 2

100 log 2 100 log 2 30

m m

m i ii i

m

ii

M p p p p p y

F FM p

= =

=

= + + + = =

=

Oblik i tekstura zrna agregata Oblik zrna agregata (JUS B.B3.100):

Krupni agregat: ne smije da bude vie od 20% pljosnatih i dugaljastih zrna (odnos najvee prema najmanjoj domenziji vei od 3)

Sitni agregat: ne propisuje se oblik zrna Zapreminski koeficijent (JUS B.B8.049):

vea vrijednost daje betone bolje ugradljivosti i obradljivosti, kao i visoke fiziko-mehanike karakteristike

za prirodan (rijeni) agregat kF>0,18 za drobljeni agregat kF>0,15 za mjeani agregat kF>0,18

Tekstura zrna agregata: manja hrapavost povrine zrna agregata daje betone bolje ugradljivosti i

obradljivosti, a vea hrapavost daje betone boljih fiziko-mehanikih karakteristika

Staklast (crni kamen, opal) Gladak (valutice ljunka, meki krenjaci) Fino hrapav (bazalt, trahit, porfir, neki krenjaci) Pjeskovito hrapav (pjeari) Grubo hrapav (granit, gabro, gnajs) Saast i upljikav (bigar, plovuac)

Fiziko-mehanike osobine agregata

z Zapreminska masa: 1700-2000 kg/m3

z Upijanje vode i vlanost agregata

z Smrzlost agregata

ovzz

mV

= Zap.masa vodom zasienih povrinski suhih zrna agregata

zz s o

zsmV

= Zap.masa zrna suhog agregata

0

0

100(%)ovm mum =

Fiziko-mehanike osobine agregata

z Drobljivost agregata

2

1

100(%)mDm

= m1- masa uzorka prije djelovanja sile

m2- masa sitnjei

1 100(%)mDm

=

2 100(%)mDm

=

m1- masa uzorka koja je prola kroz sito

m2- masa uzorka koja je ostala na situ

m- ukupna masa uzorka

Fiziko-mehanike osobine agregata

z Drobljivost i habanje

Maina Los Angeles

z Postojanost agregata (natrijumsulfat)

0 1

0

100(%)Am mLm= m0- masa uzorka prije ispitivanja

m1- masa ostatka uzorka na situ 1,6mm

Voda za graevinarstvo: za proizvodnju i spravljanje drugih graevinskih

materijala negativni uticaj na objekat (konstrukciju)

Atmosferska (velika koliina gasova, praine, ai) Povrinska: Rijena (vea ili manja koliina rastvornih materijala) Jezera i movare (velika koliina organskih materija) Morska (velika koliina min.supstanci, NaCl,MgCl,MgSO4,CaSO4) Podzemna (mineralizovane, nisu agresivne)

Porijeklo vode:

Primjese u vodi: H2O (s=1g/cm3) Primjese u prirodnoj vodi:

Mehanike (plivaju, lebde ili se taloe) Koloidne suspenzije od gline ili nekih drugih organskih materija Rastvorene soli i gasovi Raznorazni mikroorganizmi i bakterije

Voda za spravljanje betona: Ne smije da sadri sastojke koji mogu nepovoljno da utiu na

hidrataciju cementa Ne smije da ima sastojke koji mogu da budu uzronici korozije

armature u AB konstrucijama

Ocjena podobnosti sumnjive vode: Vrijeme vezivanja cementa (ne vie od 30 min) vrstoa uzroka maltera ili betona (10%, pri starostima od 7 i 28

dana)

Uslovi kvaliteta vode za spravljanje betona

Karakteristika vodeVrijednosti propisane za

nearmirani beton armirani beton

prednapre-gnuti beton

pH vrijednost 4,5 do 9,5 4,5 do 9,5 4,5 do 9,5

Sadraj hlorida (Cl-) - 300 100

Sadraj sulfata (SO42-) 2700 2700 1000

Sadraj sulfida (S2-) - - 100

Sadraj nitrata (NO3-) 500 500 500

Sadraj fosfata (P2O5) 100 100 100

Sadraj NaHCO3 1000 1000 1000

Potronja KMnO4 200 200 200

Sadraj rastvorljivih materija, kao ostatak isparenja bistre ili procijeene vode 5000 5000 2000

Sadraj rastvorljivih materija, kao razlika ostatka isparenja neprocijeene i procijeene vode

2000 2000 2000

Napomena: Prikazani sadraj (osim pH vrijednosti) predstavlja maksimalne dozvoljene koliine izraene u mg/l

Dodaci (Aditivi)

Plastifikatori: poboljavaju ugradljivost i obradljivost smanjuju koliinu vode od 10% do 15% fino dispergovani materijali: bentonit, elektrofilterski pepeo,

pucolani i dr. doziraju se u koliini od 0,2 do 3% u odnosu na masu cementa

Superplastifikatori: smanjuju koliinu vode preko 30% vodeni rastvori sulfonovanog melamin formaldehida,sulfonovanog

naftalin formaldehida ili modifikovanog lignosulfonata tenosti specifine mase od 1100-1200kg/m3

Dodaci (Aditivi)

Plastifikatori: Dva osnovna tipa:

estice sfernog (ili priblino sfernog) oblika imaju ulogu kuglica koje svojim oblikom i podmazanom povrinom smanjuju trenje unutar mase svjeeg betona

estice su svojevrsna maziva, koje proizvode efekat deflokulacije zrna cementa i stvaraju tanke opne oko njih, to smanjuje trenje

Dodaci (Aditivi) Aeranti (uvlaivai vazduha): poveava se otpornost na dejstvo mraza (ne smanjuje se vrstoa) formiraju mjehurie vazduha od 0,01 do 0,3mm

smanjuje se kapilarno upijanje vode dobija se prostor za nesmetano irenje leda (eliminacija unutranjih

napona) smolasta organska jedinjenja doziraju se u koliini od 0,5-1%u odnosu na masu cementa koriste se kod betonskih kolovoza, aerodromskih pista, kanala i sl. kombinovano dejstvo mraza i soli:

Najvea frakcija agregata (mm) Koliina uvuenog vazduha sadraj pora (%)

31,5/63 2 3

16/31,5 3 5

8/16 5 7

4/8 7 - 10

Dodaci (Aditivi) Aeranti:

Zaptivai: regulatori strukture betona (isto kao aeranti) zaptivaju kapilarne pore u cementnom kamenu poveavaju stepen vodonepropustljivosti ovrslog betona masne kiseline (kaprinska, sterainska, oleinska) u obliku emulzija ili smolastih bitumenoznih formulacija

Dodaci (Aditivi)

Akceleratori (ubrzivai): betoniranje po hladnom vremenu, brzi prirast vrstoe, hitne

intervencije i sl. alkalni silikati i aluminati (od 0,1%), kalcijum hlorid CaCl2 (od 0,2

do 2%), natrijum hlorid, natrijum sulfat, natrijum nitrat (od 2-5%) 0,2% (brz prirast vrstoe u prvih 7 dana) 2% (nakon 7 dana ostvaruje vrstou koja odgovara od 28 dana)

Retarderi (usporivai): oko zrna cementa stvaraju tanke opne koje sprijeavaju brzo

odvijanje hemijskih procesa na relaciji cement-voda (hidratacija) betoniranje na visokim temperaturama, transportovanje na vee

udaljenosti, betoniranje bez prekida i sl. sadra CaSO4H2O, dekstrin, razne vrste eera (glukoza,

saharoza), glicerin, oksidi cinka i olova dodaju se u koliini od 0,1%

Dodaci (Aditivi)

Antifrizi: sniavaju taku smrzavanja vode betoniranje na niskim temperaturama (

Uslovi primjene dodataka betonu JUS U.M1.034-039 i JUS U.M1.044 Kvantitativno se uslovljava:

Vrijeme vezivanja i postojanost zapremine cementa sa plastifikatorom, aerantom i zaptivaem (JUS B.C1.011)

Poveanje sadraja vazduha u cementnom malteru pri upotrebi aeranta treba da je vee od 4% (u odnosu na malter bez aeranta)

smanjenje vode u cementnom malteru (pri upotrebi plastifikatora, a pri istoj konzistenciji JUS B.C8.042) treba da iznosi najmanje 5%

vrstoe pri pritisku maltera sa aditivima u odnosu na vrstoe istihmaltera (etalona) treba da su:

Vrsta dodatka betonuvrstoa pri pritisku (%)

1 dan 3 dana 7 dana 28 dana

Plastifikator 90 95 95 95

Aerant Smanjenje od 5% za svaki % uvuenog vazduha

Usporiva vezivanja Ne uslovljava se

Ubrziva vezivanja 115 100 100 90

Zaptiva Ne uslovljava se 100 100

Uslovi primjene dodataka betonu

Vrsta ispitivanja Etalon %

Plastifikatori %

Aeranti kod

uvuenog vazduha

za dodatna

2% prema etalonu

%

Usporivai

vezivanja 1)

%

Ubrzivai

vezivanja2) %

Ubrzivai porasta vrstoe

%

Zaptivai

%

Dodaci za betoniranj

e pri niskim

temperaturama %

100100100100

-110110110

-909090

--

90100

100--

60

13012010090

--

100100

-100100100

Otpornost prema dejstvu mraza 100 100 120 100 100 100 100 100

Vodonepropustljivost (V-n marka vodonepropustljivosti)

V-n V-n V-n V-n - V-n V-(n+2) V-n

1) Usporivai koji pomjeraju poetak vezivanja za najmanje 6 sati prema etalonu2) Ubrzivai koji pomjeraju poetak vezivanja na 5 minuta

Slijedee predavanje:

OSOBINE SVJEEG BETONA