Komponente + Svez beton - grf.bg.ac.rs · PDF file8. Opšte osnove tehnologije betona 9. Laki betoni 10. Teški betoni BETONI – UVOD nBETON JEVEŠTAČKI KAMENI MATERIJAL, DOBIJEN

1

BETONBETONII

SadrSadržžajaj■■ 1. Uvod■ 2. Materijali za izradu betona■ 3. Određivanje sastava betona■ 4. Svojstva svežeg betona■ 5. Fizičko – mehanička svojstva očvrslog betona■ 6. Reološka svojstva očvrslog betona■ 7. Ispitivanja betona metodama bez razaranja■ 8. Opšte osnove tehnologije betona■ 9. Laki betoni■ 10. Teški betoni

BETONBETONII –– UVODUVOD

n BETON JE VEŠTAČKI KAMENI MATERIJAL, DOBIJEN OČVRŠĆAVANJEM MEŠAVINE NEKOG VEZIVNOG MATERIJALA I AGREGATA.

■ ZA RAZLIKU OD MALTERA, ZA KOJE SE KORISTI SAMO SITAN AGREGAT, KOD BETONA NEMA OGRANIČENJA U POGLEDU GORNJE GRANICE KRUPNOĆE ZRNA AGREGATA.

■ KAO VEZIVNI MATERIJALI KORISTE SE RAZNA MINERALNA VEZIVA (CEMENT, KREČ, GIPS,), KAO I ORGANSKA VEZIVA (ASFALT, POLIMERI), TE SE MOŽE GOVORITI O KREČ-BETONU, GIPS-BETONU, CEMENT-BETONU, ASFALT-BETONU, POLIMER-BETONU.

2


■ ŠTO SE AGREGATA TIČE, KORISTE SE AGREGATI VRLO RAZLIČITOG POREKLA, PRIRODNI I VEŠTAČKI: PRIRODNI ŠLJUNAK I PESAK, DROBLJEN KRUPAN I SITAN AGREGAT, ZGURE, EKSPANDIRANA GLINA, STRUGOTINA OD DRVETA I DR.

■ MI ĆEMO SE U DALJEM OGRANIČITI SAMO NA BETONE KOD KOJIH JE VEZIVO CEMENT, KOJE BI FORMALNO POSMATRANO, TREBALO ZVATI “CEMENT-BETONI”. MEĐUTIM, U PRAKSI JE UOBIČAJENO DA SE BETONI NA BAZI CEMENTA ZOVU SAMO “BETONI”, PA ĆEMO SE I MI U DALJEM PRIDRŽAVATI TAKVOG STAVA.

BETONBETONII –– UVODUVOD■ KAO NEOPHODNA KOMPONENTA ZA BETONE

KOD KOJIH SE KAO VEZIVA KORISTE MINERALNA (NEORGANSKA) VEZIVA, DAKLE I CEMENT, JAVLJA SE: VODA.

■ PORED AGREGATA, CEMENTA I VODE, U MEŠAVINI BETONA MOŽE DA BUDE PRISUTNA JOŠ JEDNA KOMPONENTA: HEMIJSKI I/ILI MINERALNI DODATAK (ADITIV).

■ MEŠAVINA KOMPONENTNIH MATERIJALA ZA SPRAVLJANJE BETONA, SVE DOK NE OČVRSNE, NAZIVA SE “SVEŽ BETON” ILI “BETONSKA SMEŠA”.

3

BETONBETONII –– UVODUVODKKomponenteomponente betonabetona

BETONBETONII –– UVODUVODKKomponenteomponente betonabetona

■Agregat (70 – 80% u betonskoj masi)■Cement (10 – 20% u betonskoj masi)■Voda (5 – 10% u betonskoj masi)■Hemijski dodaci - aditivi (neobavezni, ali se u

novije vreme vrlo često koriste, doziraju se u odnosu na masu cementa)

4


■ OSNOVNA PODELA BETONA NAJČEŠĆE SE VRŠI NA BAZI KRITERIJUMA KOJI SE ZASNIVA NA VREDNOSTIMA ZAPREMINSKE MASE - γ:

● Laki betoni: γ ≤ 1900 kg/m3,● Obični betoni: 1900 ≤ γ ≤ 2500 kg/m3,● Teški betoni: γ ≥ 2500 kg/m3.


5



6


Materijali za izraduMaterijali za izradu betonabetona

AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONAAGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA

■■ UUččestvuje sa 70 estvuje sa 70 –– 80 % u masi betona.80 % u masi betona.

■■ Ravnopravno se koriste: Ravnopravno se koriste: –– Prirodni (rePrirodni (reččni) ni) ššljunak i pesak (jeftiniji, povoljniji oblik zrna ljunak i pesak (jeftiniji, povoljniji oblik zrna –– ugradljivostugradljivost i i

obradljivostobradljivost),),–– DrobljeniDrobljeni krupan i sitan agregat (skuplji,krupan i sitan agregat (skuplji, homogeniji sastav, homogeniji sastav, oošštroivitroiviččnostnost, ,

bolja bolja athezijaathezija sa cementnim kamenom).sa cementnim kamenom).

■■ ŠŠtetni sastojci u agregatu: trotetni sastojci u agregatu: troššna zrna, glina, organske materije, na zrna, glina, organske materije, šškriljcikriljci, lapori, serpentini, liskun, ugalj, gips., lapori, serpentini, liskun, ugalj, gips.

7

Materijali za izraduMaterijali za izradu betonabetonaAGREGAT KAO AGREGAT KAO KOMPONENTA KOMPONENTA BETONABETONA Beton je kompozitni

materijal – konglomerat koji se sastoji od 2 komponente:

cementnog kamena i agregata


AGREGAT KAO AGREGAT KAO KOMPONENTA KOMPONENTA BETONABETONA

8


AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONAAGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA

Fuler:

EMPA:

(%) 100DdYF ⋅=

(%) 50

+⋅=

Dd

DdYE

Materijali za izraduMaterijali za izradu betonabetonaAGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA

Sa granulometrijskom krivom mešavine agregata “Moravac”, iako se često ne može uklopiti u područja F–E, dobijaju se betoni vrlo visokih čvrstoća

9

Materijali za izraduMaterijali za izradu betonabetonaAGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA

Pravilnik BAB’87 (DIN 1048) – preporučuje CEB (Evropski komitet za beton)


AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA

Primer kontinualne granulometrijske krive (D = 16 mm)

10

Materijali za izraduMaterijali za izradu betonabetonaAGREGAT KAO KOMPONENTA BETONAAGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA

Materijali za izraduMaterijali za izradu betonabetonaAGREGAT KAO KOMPONENTA BETONAAGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA

Ez=0,8 – 1,0 (Ez=0,9)⇒ D ≤ 0,9 REr ≤ 1,4 za rečni agregat Er ≤ 1,2 za drobljeni agregat⇒ D ≤ 1,4 ρ (D ≤ 1,2 ρ)

11

Materijali za izraduMaterijali za izradu betonabetonaVlažnost agregata i njeno određivanje

■ S obzirom na značčaj vodocementnog faktora u proizvodnji betona, vlažnostagregata mora biti uzeta u obzir prilikom doziranja. Kako uobiččajeni

postupak određivanja vlažnosti – putem sušenja do konstantne mase dugotraje, potrebno je primeniti mnogo brži postupak – putem sifonskog suda.

■ Postupak podrazumeva određi-vanje mase vlažnog agregata Mavvagom, a zatim njegove zapremine Vav pomoću sifonskog suda i men-zure (v. sliku).(γza je prethodno određeno za čitavu isporuku agregata).

Materijali za izraduMaterijali za izradu betonabetonaCEMENTCEMENT KAO KOMPONENTA BETONAKAO KOMPONENTA BETONA

■ Učestvuje u betonu sa svega 10 – 20 % po masi, ali ima vrlo veliki uticaj na svojstva betona.

■ Izbor cementa treba vršiti na osnovu njegovih sledećih svojstava:– - Čvrstoća i brzina rasta čvrstoće (klasa cementa),– - Toplota hidratacije,– - Hemijska otpornost.

■■ U praksi, koliU praksi, količčina cementa se kreina cementa se krećće u granicama od 200 do 500 e u granicama od 200 do 500 kg/mkg/m33, ali, u najve, ali, u najveććem broju sluem broju sluččajeva 300 do 400 kg/majeva 300 do 400 kg/m33 ..

12

KKomponenteomponente betonabetona: Cement : Cement –– Standard EN 197Standard EN 197


Cement kao komponenta betonaCement kao komponenta betona

13

Materijali za izraduMaterijali za izradu betonabetonaCement kao komponenta betonaCement kao komponenta betona

Materijali za izraduMaterijali za izradu betonabetonaVoda kao komponenta betonaVoda kao komponenta betona

■■ Voda kao komponenta uVoda kao komponenta uččestvuje u betonu sa 5 estvuje u betonu sa 5 –– 10 % po masi.10 % po masi.

■■ Voda za spravljanje betona ne sme da sadrVoda za spravljanje betona ne sme da sadržži:i:–– Sastojke koji utiSastojke koji utičču na proces hidratacije cementau na proces hidratacije cementa–– Sastojke uzroSastojke uzroččnike korozije armature u armiranobetonskim nike korozije armature u armiranobetonskim

konstrukcijamakonstrukcijama

■■ Ovi sastojci mogu da budu:Ovi sastojci mogu da budu:–– Rastvoreni u vodiRastvoreni u vodi–– U vidu U vidu ččvrstih, suspendovanih vrstih, suspendovanih ((dispergovanihdispergovanih) ) primesa primesa

(muljevite, blatne, glinene, drvene, ugljene (muljevite, blatne, glinene, drvene, ugljene ččestice i dr.)estice i dr.)

14

Materijali za izraduMaterijali za izradu betonabetonaVoda kao komponenta betonaVoda kao komponenta betona

■ Voda je podobna za izradu betona ako je:– Vodonikov pokazatelj (pH) 4,5 – 9,5 – Sulfatnih jona manje od 2700 mg/l– Hloridnih jona manje od 300 mg/l– Indeks organskih sastojaka manji od 200 mg/l– Ukupno rastvorenih soli manje od 5000 mg/l (ne odnosi se na

morsku vodu).■ Obična voda za piće: bez posebnih dokaza o podobnosti.■ Morska voda: Može se upotrebiti samo za spravljanje

betona za nearmirane konstrukcije (izuzev kod primene AC).

Materijali za izraduMaterijali za izradu betonabetonaAditivi (dodaci) kao komponenta betonaAditivi (dodaci) kao komponenta betona

■ Aditivi (dodaci) su neobavezna, četvrta komponenta betona, čijim se dodavanjem u vrlo maloj količini (prilikom spravljanja), mogu poboljšati neka svojstva svežeg i /ili očvrslog betona.

■ U opštem slučaju, najčešće se radi o sledećim vrstama aditiva (hemijskih dodataka):– Plastifikatori (superplastifikatori),– Aeranti (uvlačivači vazduha),– Akceleratori (ubrzivači vezivanja i/ili očvršćavanja),– Retarderi (usporivači vezivanja),– Zaptivači,– Antifrizi (dodaci za betoniranje na niskim temperaturama).

15


Aditivi (dodaci) kao komponenta betonaAditivi (dodaci) kao komponenta betona

■ Danas se sve češće betonima dodaju i tzv. mineralni dodaci:

– Pucolani (prirodni i veštački),– Zgura visokih peći, – Elektrofilterski (leteći) pepeo,– Krečnjačko brašno,– Silikatna prašina (Silica Fume), itd.

MaterijaliMaterijali zza ia izzraduradu betonabetonaAditivi (dodaci) kao komponenta betona

■ Plastifikatori (superplastifikatori):- Površinski aktivne supstance, koje u svežem betonu deluju kao

svojevrsna “maziva” – obavijaju zrnca cementa, stvarajući oko njihtanke opne, usled čega se značajno smanjuje trenje u masi.

■ Superplastifikatori u obliku površinski aktivnih supstancidanas imaju vrlo široku primenu, pri čemu se njihovim dodavanjem svežem betonu:- Snižava viskozitet, tj. poboljšava ugradljivost i obradljivost, nemenjajući pritom količinu vode u betonu, ili

- Omogućava značajno smanjenje količine vode (HRWRA) bezpromene viskoziteta (ugradljivosti i obradljivosti) betonske smeše.

16


■ Aeranti (uvlačivači vazduha):- U strukturi betona formiraju fine mehuriće (globule) vazduha reda

veličine 0,01 – 0,3 mm, ravnomerno raspoređene u masi cementnog kamena, na međusobnim rastojanjima do 0,25 mm.

- Ovakva struktura betona uslovljava povećanje otpornosti očvrslogbetona na dejstvo mraza, jer “uvučeni” mehurići prekidaju mrežufinih kapilara u cementnom kamenu, čime se, sa jedne strane smanjujeupijanje vode, a sa druge strane dobija prostor (za oko 20% rezervnezapremine pora) za širenje leda, čime se eliminišu unutrašnji naponi,koji dovode do destrukcije očvrslog betona

- Optimalni procenat uvučenog vazduha obično iznosi 4–6% u odnosu naukupnu zapreminu betona, čime se ne smanjuje čvrstoća betona, pošto uvučeni mehurići igraju i ulogu plastifikatora (smanjenje količine vode)


■ Akceleratori (ubrzivači vezivanja i/ili očvršćavanja):- Najpoznatiji i najčešće primenjivan ubrzivač je, nsumnjivo, CaCl2 ,

koji ne utiče bitno na vezivanje cementa, ali u značajnoj meri ubrzavaproces očvršćavanja cementa. U količini od samo 0,2% u odnosu namasu cementa omogućava brzi rast čvrstoće u prvih 7 dana, dok pridozi od 2% ponekad omogućava da se nakon 7 dana dobiju 28-dnevnečvrstoće.

- Kako joni hlorida, kao što je već ranije naglašavano, veoma ozbiljnoutiču na koroziju čelične armature u betonu, u novije vreme koriste se bezhlorni aditivi ubrzivači, koji takođe doprinose brzom rastu čvrstoće .

- Razume se da je prevashodna primena ove vrste aditiva prilikombetoniranja pri niskim temperaturama .

17


■ Retarderi (usporivači vezivanja):- Retarderi deluju na taj način što oko zrna cementa stvaraju opne koje

sprečavaju brzo odvijanje hemijskih reakcija na relaciji cement – voda - Najpoznatiji i najrašireniji usporivač je sadra (CaSO4·2H2O).- Pored sadre, kao retarderi se koriste i dekstrin, razne vrste šećera

(glikoza, saharoza), glicerin, oksidi cinka, olova i dr. Treba napomenutida se ove materije dodaju u vrlo malim količinama, reda veličine 0,1% i

da postoje takvi aditivi koji do određenog procenta deluju kao usporivači,dok pri većim količinama kao ubrzivači vezivanja cementa.

- Primena retardera dolazi u obzir pri betoniranju na visokim temperatu-rama, pri transportovanju betona na dužim relacijama, u situacijamakoje nalažu izvođenje betoniranja bez prekida i slično.


■ Zaptivači: - Sastav aditiva zaptivača tako je podešen da se nakon njihove reakcije sa

klinker mineralima dobijaju produkti koji zaptivaju kapilarne pore ucementnom kamenu. Na taj način se povećava stepen vodonepropustlji-vosti očvrslog betona (ako je mv/mc faktor dovoljno nizak, nisu potrebni!)

- Dobijaju se na bazi masnih kiselina, a upotrebljavaju u obliku emulzijaili smolastih bitumenoznih formulacija.

■ Antifrizi- Antifrizi su sredstva protiv zamrzavanja svežeg betona – deluju tako što

snižavaju tačku smrzavanja vode u njemu- Njihovom upotrebom omogućava se izvođenje betonskih radova i na

temperaturama nižim od 00C (CaCl2 , natrijum nitrat, NaCl (so) i dr.),- U slučaju nearmiranih konstrukcija primenjuju se u dozama i do 10%

18


■ Danas na tržištu postoji vrlo veliki asortiman aditiva i oni uglavom nose različita trgovačka imena.

■ Uz ove aditive idu i prospekti u kojima se daju uslovi primene idoziranja. Ovi uslovi se, međutim, uglavnom odnose na primenu sa čistim PC, a kako se čist PC (CEM I) kod nas primenjuje u vrlo ograničenim količinama, svaki od aditivatreba ispitati sa onim cementom sa kojim će se primenjivati.

■ Kad je reč o aditivima plastifikatorima (superplastifikatorima),ubrzivačima, a posebno aditivima usporivačima, u cilju određivanja njihovih potrebnih doza, osim laboratorijskih ispitivanja, potrebno je vršiti i ispitivanja u realnim uslovima, na realnim temperaturama.

Određivanje sastava betonaRedosledRedosled postupakapostupaka

19



20

Određivanje sastava betonaOdređivanje kOdređivanje kooliliččine vodeine vode

UtvrđiUtvrđivanjvanje projektovanih svojstava betonae projektovanih svojstava betona

■ Čvrstoća betona fk,28 koju je potrebno laboratorijski potvrditi u tokuprojektovanja betonske mešavine treba da bude najmanje jednaka“karakterističnoj vrednosti” čvrstoće za važeći fraktil od 10% , a

ostala svojstva za određenu vrednost povoljnija od projektovanih.■ Pravilnik BAB ’87 preporučuje vrednosti prema priloženoj tablici:

21

OdređiOdređivanjvanje potrebnog e potrebnog vodocementnogvodocementnog faktorafaktora

■ Vrednost vodocementnog faktora mv/mc određuje se na osnovu

prethodno utvrđene 28-dnevnečvrstoće pri pritisku i odabranihkomponentnih materijala, putembrojnih empirijskih formula, ilidijagrama, kao što je, na primer,priloženi dijagram prema Valcu.

■ U okviru slajdova koji slede, bićepokazano u tu svrhu nekolikonajčešće korišćenih empirijskihformula, uz potrebna objašnjenja.

FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAOsnovni zakoni čvrstoće betona

22


U formuli Beljajeva: ↓

■ fpc– klasa primenjenog cementa■ k – parametar zavisan od vrste

agregata, kako sledi:- Rečni: k=4,0- Drobljeni: k=3,5

U formuli Ferea za vrednost parametra k treba uzeti:

● k = 250, za cement PC 32,5● k = 320, za cement PC 42,5● k = 390, za cement PC 52,5


■ Formula Bolomej - a: fpc – klasa cementa,A = 0,55 – 0,65 (u zavisnosti od MB i granulom. sastava agregata).

■ Formula Skramtajev-a:

)5,01(5,0128, −⋅=

−⋅=

ωωω

pcpck fAfAf

)5,01(

:40,0 :. ,5,21

)5,01(

:40,0 :. ,5,21

228,

128,

+⋅=

≤≥

−⋅=

≥≤

ω

ωω

ω

ωω

pck

pck

fAf

tjZa

fAf

tjZa

■ Nije teško uočiti da je formula Skramtajev-a za slučaj ω ≥ 0,40 istošto i formula Bolomej-a; drugim rečima, Skramtajev je, praktično, dopunioformulu Bolomej-a i slučajem kada je ω ≤ 0,40.

23

OdređiOdređivanjvanje kolie količčine cementa i agregataine cementa i agregata

■ Količina cementa mcsračunava se direktno

na osnovu prethodno određene količine vode

mv i vodocementnogfaktora ω = mv /mc

■ Za određivanje potrebnekoličine agregata ma treba imati prethodno

određene vrednosti γsc i γsa■ Ukoliko se radi o beto-

nu bez aeranta, za vred-nost vš treba usvojiti0,01 – 0,03 (1% – 3%).

• Provera zapreminske mase svežeg betona:γb = mc + ma + mv (+mad ) [kg/m3]

• Količina cementa:

• Količina agregata:

[ ]

[ ] / 1

1

3

3

mkgmmvm

mvmmm

sv

v

sc

cšsaa

šsv

v

sc

c

sa

a

−−−=

=+++

γγγ

λγγ

[ ] / 98,0 3mkgmm

msv

v

sc

csaa

−−=

γγγ

[ ]3/ mkgmmmmm

mm

v

cv

vc

c

v

==⇒=

ωω

(vš = 2 % = 0,02 m3/m3 betona) ⇒

Određivanje koliOdređivanje količčine agregata po frakcijamaine agregata po frakcijama

24

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONASadrSadržžaj poglavljaaj poglavlja

■ Uvodn Struktura svežeg betonan Reološka svojstva (samo osnovni pojmovi)■ Tenološka svojstva:

– Konzistencija– Raslojavanje– Ugradljivost i obradljivost

■ Ostala svojstva:– Zapreminska masa– Mehanička otpornost– Procenat uvučenog vazduha– Vreme vezivanja (vreme ugradljivosti i obradljivosti) betona– Pritisak na oplatu (detaljnije u okviru predmeta Tehnologija betona)

Temperatura

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONAUvodUvod

■ Svež beton je specifičan, višekomponentni polidisperzan sistem, koji se dobija homogenizacijom mešavine komponentnih materijala o kojima je bilo reči na prethodnim slajdovima.

■ U ovom sistemu prisutne su fino disperzne čestice – cement, vrlo sitne čestice agregata i eventualno neki praškasti mineralni dodaci, zatim znatno krupnija zrna sitnog i krupnog agregata, voda, aditivi(eventualno) i mehurići vazduha (bilo namerno uvučenog putem aditiva aeranta, bilo zarobljenog u svežem betonu tokom mešanja).

■ Usled prisustva unutrašnjih sila međudejstva čestica čvrste i tečne faze (međumolekularne sile, sile viskoznog trenja, kapilarne sile), svež beton poseduje određen stepen kohezivnosti (strukturnu čvrstoću), ali se odlikuje i svojstvima koja su karakteristična za viskozne tečnosti.

■ Njegova svojstva su, ustvari, negde na sredini između “pravih”viskoznih tečnosti i čvrstih tela, pri čemu on poseduje svojstva tzv. “strukturirane viskozne tečnosti“.

25

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONAUvodUvod

■ Od pravih tečnosti razlikuje se posedovanjem strukturne čvrstoće, a od čvrstih tela srazmerno malom elastičnošću i sposobnošću podnošenja značajnih plastičnih deformacija, čak i pri vrlo malim opterećenjima.

■ Svojstva svežeg betona zavise od velikog broja uticajnih parametara,ali se celokupan kompleks ovih parametara generalno može svesti na dva osnovna faktora: 1) Karakteristike komponenata

2) Strukturu mešavine .

■ Jedno od najznačajnijih svojstava ovog sistema ogleda se u sposob-nosti da pod uticajem različitih mehaničkih dejstava menja svoja svojstva. Reč je o “tiksotropiji”, tj, o pojavi promenljivosti parameta-ra viskoznosti u funkciji kretanja, odnosno mirovanja čestica .

■ Drugo bitno svojstvo je stalna promenljivost parametara u funkciji vremena (gubljenje fluidnosti, povećanje viskoznosti i dr.), što je uslovljeno odvijanjem fizičko – hemijskih procesa tokom hidratacijecementa.

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONAStruktura sveStruktura svežžeg betonaeg betona

■■ Struktura svežeg betona najčešće se razmatra kao struktura sistema koji se sastoji od 2 komponente (2 faze): cementne paste i agregata.U sastav cementne paste uvek se uračunavaju i vrlo fine čestice agregata (ispod 0,09 mm), kao i eventualni mineralni dodaci (silikatna prašina, EF – pepeo, zgura, pucolani i dr.).

■ Velika specifična površina ovih najsitnijih čestica ima za posledicu pojavu unutrašnjih sila veze u svežem betonu - sile apsorpcionog, molekularnog i kapilarnog međudejstva.

■ Ove sile bitno utiču na sva svojstva svežeg betona, a u prvom redu na stepen povezanosti (kohezivnost) sistema.

■ Svojstva cementne paste, kao i svežeg betona u celini, zavise od odnosa čvrste i tečne faze: sa povećanjem sadržaja vode povećava se pokretljivost (fluidnost), a smanjuje strukturna čvrstoća.

■ Voda o kojoj je reč najčešće je vezana voda (hemijski ili fizički vezana).

26


■ Struktura I● Zrna agregata su međusobno

veoma udaljena (razmaknuta)zbog prisustva velike količinecementne paste, tako da njihovouzajamno delovanje i ne postoji

● Dobra fluidnost i dobra kompak-tibilnost mešavine

■ Struktura II● Cementne paste je manje–ona samo ispunjava prostore između

zrna, sa neznatnim razdvajanjemsusednih zrna slojem “maziva”debljine 1-3 preč. zrna cementa

● Dopunski efekat trenja izmeđuzrna agregata, usled čega: slabijaugradljivost i obradljivost mešav.

U zavisnosti od odnosa cementne paste i agregata, definišu se 3 tipa strukture svežeg betona, kako sledi:

Tri tipa strukture svežeg betona


■ Struktura II (nastavak)● Da bi se ostvarila fluidnost kao

kod Strukture I, potreban je iliviši mv/mc faktor, ili određenimpostupcima smanjiti viskoznostmešavine (vibriranje, pritisak)

■ Struktura III● Cementne paste je malo, ona

samo obavija zrna agregata tan- kim slojem, a prostore između

zrna delimično ispunjava ● Obradljivost mešavine veoma

slaba i pri kompaktiranju, akoje uopšte i moguće, moraju seprimeniti posebni postupci.

● Uticaj agregata na svojstva jeveliki (suvo trenje u mešavini)

Tri tipa strukture svežeg betona

27

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONAReoloReološškaka svojstvasvojstva

■ Svojstva očvrslog betona u velikoj meri zavise od stepena zbijenosti svežeg betona, koja se ostvaruje tokom procesa ugrađivanja i završne obrade. Ova svojstva, dakle, bitno zavise i od tehnološkihpostupaka koji se primenjuju prilikom ugrađivanjai završne obrade betona.

■ Kvalitetno ugrađivanje i završna obrada, koji se izvode uz primenu određenog postupka zbijanja (kompaktiranja), generalno posmatrano, zavise od reoloških svojstava betonske smesvojstava betonske smešše.e.

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONATehnoloTehnološška svojstvaka svojstva

■ Reološka svojstva svežeg betona značajno utiču na njegova Tehnološka svojstva, kao i na Svojstva očvrslog betona.

■ Da bi se dobio očvrsli beton zahtevanih karakteristika, neophodno je da sveži beton ima odgovarajuća svojstva, koja će pri primeni određenih Tehnoloških postupaka (spravljanje, transport, ugrađivanje i dr.) obezbediti da se dobije zahtevani kvalitet očvrslog materijala

■ Drugim rečima, svež beton treba da ispunjava uslov Tehnologičnosti ,što podrazumeva njegovu sposobnost da odgovori zahtevima koje nameću pojedine faze tehnološkog procesa proizvodnje betona i izrade konkretnog betonskog elementa (ili konkretne betonske konstrukcije)

■ Svojstvo t e h n o l o g i č n o s t i svežeg betona treba shvatiti kao skup većeg broja posebnih svojstava koja su od značaja u čitavom tehnološ-kom lancu – počev od doziranja, homogenizacije (mešanja), pa sve do završne obrade gornjih površina i nege ugrađenog betona

■ Sve ove karakteristike se mogu posmatrati u funkciji reološkihparametara svežeg betona – strukturne čvrstoće, viskoznosti, suvog trenja u masi i dr., što u prvom redu važi za Svojstvo ugradljivosti

28


■ U praksi se tehnologičnost svežeg betona najčešće razmatra kao funkcija k o n z i s t e n c i j e svežeg betona.

■ Pod pojmom “konzistencija” podrazumeva se skup svojstava svežeg betona koja su od značaja za njegovu ugradljivost i obradljivost.

n Sami pojmovi “ugradljivost” i “obradljivost”, pak, označavaju sposobnost svežeg betona da primenom određenog postupka zbijanja (kompaktiranja) homogenom masom u potpunosti ispuni sve prostore ograničene kalupom (oplatom).

n Druga definicija se praktično svodi na formulaciju po kojoj se pod konzistencijom podrazumeva skup svih svojstava koja se iskazuju pojmovima pokazatelja pokretljivosti i krutosti betonske mešavine.

■ U vezi sa ovako shvaćenim pojmom konzistencije u praksi se najčešće govori o krutoj, slabo plastičnoj, plastičnoj i tečnoj betonskoj mešavini, odnosno o krutoj, slabo plastičnoj, plastičnoj i tečnoj konzistenciji svežeg betona.


● Homogenost (homogenity),● Ugradljivost (kompaktibilnost - compactability),● Povezanost (kohezivnost - cohesiveness),● Stabilnost (stability) - suprotstavljivost segregaciji i izdvajanju vode,● Transportabilnost (transportability),● Pumpabilnost (pumpability),● Završna obradljivost gornjih površina (workability) i dr. ■ Tehnološko svojstvo ugradljivosti svežeg betona posebno je značajno

sa stanovišta kvaliteta očvrslog betona.■ Od ovog svojstva bitno zavisi mogućnost zbijanja – kompaktiranja

svežeg betona, a od stepena ostvarene zbijenosti i stepen kompaktno-sti, odnosno ostvarena veličina zapreminske mase očvrslog betona, a sa njom i veličina ostvarene čvrstoće i trajnost betona (v. sled. slajd)

29


SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONATTeehnhnoloološškaka svojstvasvojstva: Ispitivanje konzistencije: Ispitivanje konzistencije

■ Prema našim standardima za ispitivanje konzistencijesvežeg betona na raspolaganju su sledeće 4 metode:- Metoda sleganja (Slump – Method)- Metoda rasprostiranja (Flow – Method)- VEBE – metoda (Vebe – Method) i- Metoda sleganja vibriranjem (Compaction – Method)

■ Napred navedene metode i prema ostalim svetskim i evropskim standardima predstavljaju osnovna 4 postupka za ispitivanje konzistencije, pri čemu je Slump Methodširom sveta najčešće zastupljen

■ Prema evropskom standardu EN 206 iz 2000. god., postoje takođe napred navedene 4 metode.

30

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG EG BETONABETONASpravljanjeSpravljanje betonabetona

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONATTeehnhnoloološškaka svojstvasvojstva: : Ispitivanje konzistencijeIspitivanje konzistencije

Metoda sleganja (Slump – Method)

31

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONATehnoloTehnološška svojstvaka svojstva: : Ispitivanje konzistencijeIspitivanje konzistencije

Metoda sleganja(Slump – Method)


Metoda sleganja(Slump – Method)

h

Tačnost 10 mm

32


Metoda rasprostiranja (Flow Method)


VEBE – metoda (Vebe Method)

33


Metoda sleganja vibriranjem – kompaktiranjem(Compaction Method)

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONATehnoloTehnološška svojstva: ka svojstva: Ispitivanje konzistencijeIspitivanje konzistencije

Važna napomena: Ako konzistencija nekog svežeg betona prema jednoj metodi odgovara nekom tipu konzistencije, to ne mora da znači da i prema ostalim metodama taj beton treba takođe da odgovara istom tipu konzistencije!

34


Međuzavisnost pokazatelja konzistencije po metodi sleganja i po VEBE – metodi

SVOJSTVA SVEŽEG BETONAFaktori uticaja na tehnologičnost svežeg betona

■ Tehnologičnost svežeg betona, pre svega ugradljivost i obradljivost, zavisi od niza uticajnih faktora, ali odlučujuću ulogu ima količina vode.

■ Za odabranu vrstu i granulometrijski sastav agregata, a pri određenoj temperaturi mešavine, nezavisno od primenjene količine cementa (u uobičajenim granicama 200 – 500 kg/m3), konzistencija betonske mešavine zavisiće samo od primenjene količine vode. Ovaj stav je poznat kao pravilo konstantnog sadržaja vode.

■ Napred navedeni stav drugim rečima znači da: za odabrani agregat (vrstu i veličinu D) i za utvrđenu konzistenciju svežeg betona, količina vode će biti jednaka za sve primenjene količine cementa (200 – 500 kg/m3), tj. za sve vodocementne faktore ω=mv/mc , odnosno za sve marke betona MB.

■ Na sledećem slajdu¸ovaj stav je ilustrovan i putem tablice potrebnih količina vode za različite mere sleganja Δh, za rečni, odnosno drobljeni agregat, sa tri različite veličine najkrupnijeg zrna D.

■ Na nekoliko slajdova koji potom slede dat je uticaj veličine D, temperature mešavine T i vremena t proteklog od početka mešanja betona.

35

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONA7.10.09.7.10.09.

TehnoloTehnološška svojstvaka svojstva: : KKonzistencijonzistencija a –– (Vrsta agregata, t)(Vrsta agregata, t)

Promena konzistencije u funkciji proteklog vremena t nakon mešanja

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONATehnoloTehnološška svojstvaka svojstva: : KKonzistencijonzistencija a –– ((TT, D), D)

Zavisnost konzistencije svežeg betona od njegove temperature T i veličine nominalno najkrupnijeg zrna agregata D

36

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONATehnoloTehnološška svojstva: ka svojstva: Raslojavanje (Raslojavanje (segregacijasegregacija))

Shematski prikaz procesa raslojavanja nedovoljno koherentne sveže betonske mešavine tokom zbijanja vibriranjem

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONATehnoloTehnološška svojstva: ka svojstva: KKohezivnostohezivnost

Fotografija koherentne sveže betonske mešavine nakon opita rasprostiranja

37

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONAOstala svojstva: Zapreminska masaOstala svojstva: Zapreminska masa

Određuje se tokom izrade uzoraka od svežeg betona za ispitivanje svojstava očvrslog betona. Ovi uzorci formiraju se u čeličnim kalupima, najčešće na načine prikazane donjom skicom pod a) i b)

● Kod zbijanja betona putempervibratorske igle, koje se u praksi i najčešće koristi (a),kalup sa nastavkom ne sme da leži na tvrdoj podlozi, kako bi se izbegli reflektovani vibraci-oni talasi i interferencija● Na skici pod b) dat je postu-pak zbijanja na vibrostolu, koji se koristi kod prefabrika-cije betonskih elemenata● Određivanje zaprem. mase:

[ ]3,, / mkg

VMM

VM

k

kbk

k

svbsvb

−== +γ

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG EG BETONABETONAUgradjivanjeUgradjivanje betonabetona

38

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONAOstala svojstva: Ostala svojstva: ČČvrstovrstoćća mladih betonaa mladih betona

Zavisnost čvrstoće svežih i “mladih” betona od vodocementnog faktora

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONAOstalaOstala svojstvasvojstva: : SadrSadržžaj zaostalog (uvuaj zaostalog (uvuččenog) vazduhaenog) vazduha

● Princip rada aparature naskici zasniva se na registrova-nju smanjenja zapreminezbijenog betona (snižavanjenivoa u kalupu) izloženog

određenom pritisku● Pritisak se ostvaruje putem

jednostavne vazdušne pumpe(1), a meri manometrom (2)

● Pod pritiskom vazduha većimod atmosferskog dolazi dosmanjenja zaprem. betona ukalupu

● Aparat je izbaždaren tako dasniženje nivoa vode u ceviodgovara zapremini (u %)vazduha zaostalog u betonunakon njegovog zbijanja(vibriranja) u kalupu

39

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONAOstalaOstala svojstvasvojstva: : SadrSadržžaj zaostalog (uvuaj zaostalog (uvuččenog) vazduhaenog) vazduha

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONAVreme vezivanja betonskih smeša

40



41

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONAVreme vezivanja betonskih smeVreme vezivanja betonskih smeššaa

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONAOstalaOstala svojstvasvojstva::Pritisak na oplatuPritisak na oplatu

■ Vertikalni pritisak pv i horizontalni pritisak ph na oplatu, saglasnopriloženoj skici, može se definisati izrazima:

Pv = 10 · γb,sv· hmax (kN/m2)Ph = ph (γb,sv , φ, h, v) (kN/m2)

(γb,sv – zapr masa svežeg betona; φ – ugao unutr. trenja svežeg betona; v – brzina betoniranja)

42

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONAOstalaOstala svojstvasvojstva::PritisakPritisak na oplatuna oplatu

Horizontalni pritisak svežeg betona na oplatu

A – Gornja površina betonaB – Dubina do koje se propagira uticaj vibratoraC – Gornja površ. vezanog betona (sa poč. čvrst.)

pb=10 · γb,sv · h1 (kN/m2) (jer je: φ = β = 0)pc= pb+∆pb=10 · γb,sv· [h1 - (h - h1) · dp] (kN/m2)

Koeficijenti dp u funkciji uglova φ i β

φ=0 – za beton u trenutku vibriranjaφ=200 – za beton liveni koji se više ne može zbijatiφ=300 – za plastičan betonφ=500 – za beton koji se revibriraβ=250 – za grubo rendisanu daskuβ=16-180 – za uglačanu dasku ili oplatu premazanu slojem sintetičke smole (za rendis. dasku: φ=200

SVOJSTVA SVESVOJSTVA SVEŽŽEG BETONAEG BETONAOstalaOstala svojstvasvojstva: Temperatura sve: Temperatura svežžeg betonaeg betona

■ Temperatura svežeg betona menja se tokom vremena i zavisi od većeg broja uticajnih parametara:● Početne temperature mešavine (na izlasku iz mešalice)● Temperature sredine● Toplote hidratacije cementa● Razmene toplote sa okolinom i dr.

■ Početna temperatura:

Ovde su: Sa, Sc i Sv – Specifični toplotni kapaciteti agregata, cementa i vode,Ta , Tc i Tv – Početne temperature agregata, cementa i vode,ma , mc i mv – Mase agregata, cementa i vode, respektivno (kg/m3)

■ Kako je: Sa≈ Sc ≈ 0,84 J/g0C, a Sv = 4,2 J/g0C, izraz (1) postaje:

)( 00 C

mSmSmSmTSmTSmTST

vvccaa

vvvcccaaab ++

++=

)( )( 2,0)( 2,0 0

0 Cmmm

mTmTmTTvca

vvccaab ++

++=

43



Numerički primer: ma=1800 kg/m3; mc=400 kg/m3; mv=200 kg/m3:

200)4001800(2,0200)4001800(2,0

, ++++

= vcasvb

TTTT

)20080360(640

1, vcasvb TTTT ++=

Ako je, npr. Tvazd= Ta = Tc= 400C, Tv= 240C(Sasvim realan slučaj za letnje uslove kod nas, kada je, npr. : temperatura

vazduha u hladu 32–33 0C, agregat u nepokrivenim otvorenim boksovima, na suncu, silos za cement takođe na suncu, a za spravljanje betona se koristi

voda iz obližnje reke ili jezera)Dobiće se: Tb,sv= 0,6875·40+0,3125·24=27,5+7,5=350C

(BAB 87, čl. 261: Za beton koji se ne ugrađuje pos. postupcima Tb,max=300C)Šta uraditi? Iz uslova Tb≤300C ⇒ Tv ≤ 1/0,3125 (30-27,5)=2,5/0,3125 = 80CDakle: Hladiti vodu na ≤ 80C! (Tablama leda, ili putem specijalnih Water Chiller – a)

( 0C )

vcasvb TTTT 3125,0125,05625,0, ++= ( 0C )

( 0C )

Documents

Komponente + Svez beton - grf.bg.ac.rs · PDF file8. Opšte osnove tehnologije betona 9. Laki betoni 10. Teški betoni BETONI – UVOD nBETON JEVEŠTAČKI KAMENI MATERIJAL, DOBIJEN