Posebne vrste betona Izvođenje betonskih radova u

ekstremnim klimatskim uslovima

Predavanje, 25.12.2012.

Pripremili:Doc.dr. Merima Šahinagić-Isović

ĆAsis. Marko Ćećez

SADRŽAJSADRŽAJPosebne vrste betona:⇒ Hidrotehnički beton⇒ Beton za kolovozne konstrukcije

Beton za prednapregnute konstrukcije⇒ Beton za prednapregnute konstrukcije⇒ Prefabrikovani beton⇒ Dekorativni (vidljivi) beton( j )

Izvođenje betonskih radova u ekstremnim jklimatskim uslovima:⇒ Izvođenje radova na niskim temperaturama

Izvođenje radova na visokim temperaturama⇒ Izvođenje radova na visokim temperaturama

Hidrotehnički betonHidrotehnički betonNiska cijenaFizičko-mehaničke karakteristike i trajnostOsnovni (bitni) uslovi:⇒ Čvrstoća pri pritisku⇒ Čvrstoća pri pritisku⇒ Vodonepropustljivost⇒ Otpornost na dejstvo mraza⇒ Skupljanje

Ostali potreni uslovi:⇒ Čvrstoća pri zatezanju⇒ Čvrstoća pri zatezanju⇒ Toplina hidratacije⇒ Hemijska (koroziona) otpornost⇒ Otpornost prema abraziji i kavitaciji⇒ Otpornost prema abraziji i kavitaciji

Hidrotehnički betonHidrotehnički betonGravitacione brane:

“1” b t l k l t ij di⇒ “1”- beton za uslove eksploatacije u vodi⇒ “2”- beton za uslove povremenog kontakta sa vodom⇒ “3”- beton za uslove eksploatacije iznad nivoa vode⇒ “4”- beton spoljašnji na nizvodnom licu brane⇒ “5”- beton unutrašnji (min. uslovi kvaliteta)⇒ “6”- beton na prelivnom organu (abrazija i kavitacija)

Zoniranje betonske braneZoniranje betonske brane

Hidrotehnički betonHidrotehnički betonBetoni nižih marki (od 10 pa nadalje), JUS U.E3.010 (B.II)Cementi niske topline hidratacije m 150 300kg/m3Cementi niske topline hidratacije, mc=150-300kg/m3

Dmax ≤ 125mm, najviše 6 frakcijaPrimjena različitih dodataka

Gradijent hidrostatičkog pritiska:

HcHGn =

Gn 3 4 8 14 35 75 100

Marka vodonepropustljivosti V-4 V-6 V-8 V-10 V-12 V-14 V-16

Hidrotehnički betonHidrotehnički betonPomorske hidrotehničke konstrukcije:

• Beton u zoni promjenljivog nivoa vode:⇒ V-8 – za armiranobetonske konstrukcije⇒ V-6 – za nearmirane i slabo armirane konstrukcije (μ=0,5%)

• Beton u zoni iznad nivoa mora:⇒ V-6 – za armiranobetonske konstrukcije⇒ V-4 – za nearmirane i slabo armirane konstrukcije (μ=0,5%)j (μ , )

Starost od 90 dana:⇒ čvrstoća pri pritisku (marka betona)⇒ čvrstoća pri zatezanju⇒ čvrstoća pri zatezanju⇒ vodonepropustljivost betona

Izuzetno se navedena svojstva ispituju pri starostima od 28 danaIzbacuju se zrna veća od 1/3 najmanje dimenzije betonskog tijelaIzbacuju se zrna veća od 1/3 najmanje dimenzije betonskog tijela

Beton za kolovozne konstrukcijej

Prema JUS U E3.020 za betonske kolovoze:⇒ Jednoslojni betonski kolovozi (min 10cm)⇒ Dvoslojni betonski kolovozi (min 14cm, gornji sloj min 5cm)

Prema JUS B. C1.011 i JUS B. C1.013 za cemente:Prema JUS B. C1.011 i JUS B. C1.013 za cemente: ⇒ klasa cementa 35 ili 45⇒ dodatka max 15% (pucolana max 5%)

C A do 10%⇒ C3A do 10%⇒ finoća mliva po Blenu do 3700 cm2/g (sa pucolanom do 3900

cm2/g)⇒ voda za standardnu konzistenciju do 29%⇒ početak vezivanja na T=20°C nakon 2h⇒ početak vezivanja na T=30°C nakon 1h⇒ čvrstoća pri savijanju nakon 28 dana min 6MPa

Beton za kolovozne konstrukcijej

Agregat: ⇒ otpornost na drobljenje i habanje prema metodi “Los Angeles”⇒ termička kompatibilnost⇒ otpornost na dejstvo mraza⇒ Dmax≤1/3 ab

Dodaci:kompatibilni sa cementom⇒ kompatibilni sa cementom

Čvrstoća betona⇒ prizmatični uzorci 10x10x40cm⇒ MB i fzs za starost od 28 dana (10% fraktil)

Predviđeno saobraćajno opterećenje

MB (MPa)

fzs(MPa)

Vrlo teško 40 5,0

Teško 35 4,5

Ostalo 30 4,0

Beton za kolovozne konstrukcijej

Ostale karakteristike:

Vodonepropusnost min V-6 (pri starosti od 28 dana) Otpornost na dejstvo mraza min M-200 (pri starosti od 28 dana) Ot t h b j ( i t ti d 28 d )Otpornost na habanje (pri starosti od 28 dana):⇒ 18cm3/50cm2 u suhom stanju⇒ 35cm3/50cm2 u vodom zasićenom stanju

B.II, max v/c=0,5

Proizvodnja u fabrikama betona prema JUS U.M1.050, JUS j p ,U.M1.051 i JUS U.M1.052Transport: transportovani betonUgradnja: specijalnim finišerimaUgradnja: specijalnim finišerimaZavršna obrada: vibracione gladilice

Beton za prednapregnute konstrukcijep p g j

Agregat: sve vrste da ispunjavaju uslove PBAB87Cement na bazi PC definisani: JUS B C1 009 JUS B C1 011 JUSCement na bazi PC definisani: JUS B.C1.009, JUS B.C1.011, JUS B.C1.013 i JUS B.C1.014⇒ izbjegavati cemente sa dodatkom pucolana

al minatni cement⇒ aluminatni cementDodaci: ⇒ svi koji nisu agresivni prema čeliku ⇒ na bazi hlorida nisu dozvoljeni⇒ Dozvoljeno≤0,2% hlor-jona u odnosu na mc

≤0,4% mc uz dokaz na štetno dijelovanje na čelikB.II, min MB30Za prednaprezanje elemenata t< 28 dana, čvrstoća pri pritisku ≥70% p p j , p pčvrstoće predviđene za starost od 28 dana (min 30MPa)

Prefabrikovani beton

Prednosti u odnosu na klasičnu tehnologiju betona:

⇒ Dobijamo betone ujednačenih kvaliteta odnosno betone⇒ Dobijamo betone ujednačenih kvaliteta, odnosno betone visokih fizičko-mehaničkih svojstava i visoke trajnosti

⇒ Omogućavamo očvršćavanje betona u kratkim rokovima⇒ Omogućavamo odvijanje proizvodnog procesa tokom

cijele godine⇒ Povećavamo ukupnu proizvodnost pogona i povećavamo⇒ Povećavamo ukupnu proizvodnost pogona i povećavamo

racionalnost produkcije

Prefabrikovani beton

Osnovne tehnološke operacije:⇒ Priprema armature i kablova za prednaprezanje (eventualno) i

njihovo postavljanje u oplate-kalupe⇒ Spravljanje i ugrađivanje betona uz primjenu odgovarajućih

uređaja za njegovo kompaktiranje (vibriranje, presovanje i dr.)⇒ Primjena postupaka ubrzanog očvršćavanja betona

(hidrotermalna obrada)⇒ Izvođenje prednaprezanja (ako postoji)

Osnovne tehnološke šeme:⇒ Lančana

Lančano-agregatnaKonvejerska

⇒ ŠtandnaKasetna

Prefabrikovani beton

Lančano-agregatna šema:⇒ Kalupi i izbetonirani elementi sa kalupima se pomoću kranova

premještaju od punkta do punkta sa intervalom vremena koji zavisi od trajanja operacije na datom punktu

A d t1-oslobađanje elementa od kalupa 2-premazivanje kalupa3-montaža armature i/ili kablova za prednaprezanje

A-dovoz armature B-dovoz svježeg betonaC-odnošenje elementa na deponijuP1-prenošenje kalupa P2-transport elementa do komore za hirotermalnu p p j

4-ugrađivanje betona 5-hidrotermalna obrada

pobraduP3- iznošenje elementa iz komore za hidrotermalnu obradu

Prefabrikovani beton

Konvejerska šema:⇒ Kalupi i izbetonirani elementi sa kalupima se pomoću tzv.

pulzirajuće trake premještaju od punkta do punkta u tačno određenim vremenima

1-uređaj za podizanje2 uređaj za horizontalni transport

7-zona odležavanja8 komora za prethodnu termičku obradu2-uređaj za horizontalni transport

3-pogon lifta4-transporter svježeg betona5-vibrouređaj6 uređaj za zaglađivanje površine

8-komora za prethodnu termičku obradu9-pogon uređaja za spuštanje 10-uređaj za spuštanje11-kalup12 komora za konačnu termičku obradu6-uređaj za zaglađivanje površine 12-komora za konačnu termičku obradu

Prefabrikovani beton

Štandni način proizvodnje:⇒ Elementi ostaju na jednom mjestu a mašine i potrebna oprema

se premještaju od jednog do drugog kalupa⇒ npr. izrada prefabrikata na stazama za prednaprezanje

Kasetni način proizvodnje:⇒ elementi u vertikalnim kalupima-kasetama⇒ npr ravni tankozidni elementi (unutrašnji i spoljni betonski⇒ npr. ravni tankozidni elementi (unutrašnji i spoljni betonski

paneli)

Prema JUS U.E3.050:MB20 i i b t⇒ ≥MB20 za armirani beton

⇒ ≥MB30 za prednapregnuti beton⇒ čvrstoća neophodna za dalje operacije, ali ≥15MPa

Dekorativni (vidljivi) beton( j )

Dva osnovna načina obrade:⇒ Primjenom izvjesnih postupaka koji će se sprovoditi tokom

izrade samog elementa (konstrukcije)⇒ Primjenom određenih postupaka koji će biti primjenjeni tek po završetku

i d l t (k t k ij ) t k št b t d ti d iđizrade elementa (konstrukcije), tek pošto beton dostigne predviđenu čvrstoću

Karakteristike komponenti:⇒ Obojeni cementi⇒ Agregat čist i homogenog sastava⇒ Količina cementa zajedno sa količinom sitnih čestica agregata j g g

(<0,25mm):

Najveća frakcija agregata (mm) Najmanja ukupna količina cementa i čestica manjih od 0,25 mm (kg/m3)

4-8 500-575

8-16 425-500

16-32 350-425

Dekorativni (vidljivi) beton( j )

Način a:H i t l i li li d l d j ć t i d⇒ Horizontalni paneli sa licem prema dole: odgovarajuće matrice od gume, drveta ili plastičnih masa

⇒ Horizontalni paneli sa licem prema gore: valjci sa određenim udubljenima i ispupčenjimaudubljenima i ispupčenjima

Način b:⇒ Dodatno glačanje (ručno ili mašinski) očvrslog betona⇒ Postupci brušenja, pjeskarenja, pikovanja i dr.⇒ “Otkrivanje” zrna agregata primjenom mehaničkih (metalnih) četki

(1,5MPa) ili mlaza vode (cca 0,4MPa)P t k š j k ih t ( 20 ) k l j⇒ Postupak nanošenja krupnih zrna agregata (cca 20mm) preko sloja cementnog maltera 10-20mm, lakim valjcima ili vibriranjem

⇒ Razastiranje sloja pjeska (1-2cm), sloja krupnog agregata, pa se preko toga ugrađuje beton te slijedi “otkrivanje” zrna agregata i uklanjanjetoga ugrađuje beton, te slijedi otkrivanje zrna agregata i uklanjanje pjeska

Izvođenje betonskih radova u jekstremnim klimatskim uslovima

Prema PBAB87 to su spoljne temperature <5°C i >30°CPrema PBAB87 to su spoljne temperature <5 C i >30 CPosebni uslovi su iz sljedećih razloga:⇒ Ako je temperatura svježeg betona <5°C (ispod 0°C), dolazi do

smrzavanja betona, degradacije njegove strukture i drastičnog pada fizičko-mehaničkih osobina

⇒ Ako je temperatura >30°C dolazi do brzog procesa hidratacije produkti⇒ Ako je temperatura >30 C, dolazi do brzog procesa hidratacije, produkti hidratacije imaju slabija mehanička svojstva, pojava značajnijih termičkih napona i povećan broj mikroprslina

⇒ Ako je temperatura >30°C, povećava se potreba za vodom (zahtjevana konzistencija), smanjivanje čvrstoće i trajnosti betona

Izvođenje radova na niskim temperaturama

Na temperaturama <5°C:K i titi t iših kl i jih t d d tk ( t⇒ Koristiti cemente viših klasa i manjih procenata dodatka zgure (cemente viših toplota hidratacije)

⇒ Izbjegavati cemente sa dodatkom pucolana i pucolanske cementeKoristiti veće količine cementa⇒ Koristiti veće količine cementa

⇒ Koristiti dodatke tipa palstifikatora i superplastifikatora (smanjenje vodocementnog faktora), te : akceleratore i antifrize

Temperatura očvršćavanja betona

(°C)

Količina dodataka (%) u odnosu na masu cementa

NaCl+CaCl2 NaNO3 K2CO3 (potaša)

-5 3,0+0 4-6 5-6

-10 3,5+1,5 6-8 6-8

-15 3,0+4,5 8-10 8-10

-20 - - 10-12

Optimalne količine protivmraznih dodataka betonu

-25 - - 12-15

Izvođenje radova na niskim temperaturama

Na mjestu ugrađivanja:

Karakteristike presjeka – minimalne dimenzije (cm) Temperatura (°C)Vrlo tanki presjeci (<30 cm) 10-13

Tanki presjeci (30-90 cm) 7-10

Minimalne temperature betona na mjestu ugrađivanja Tbu

Normalni presjeci (90-180 cm) 5-7

Masivni presjeci (>180 cm) 3-5

⇒ za transport pomoću automiksera: ΔT=0,25(Tbu-Tv)⇒ za transport pomoću otvorenih dampera: ΔT=0,20(Tbu-Tv)

t t ć k i ih d ΔT 0 10(T T )⇒ za transport pomoću pokrivenih dampera: ΔT=0,10(Tbu-Tv)

⇒ ΔT=2°C ⇒ ako je spoljna temperatura iznad -1°CT C k j lj i đ 1 i 1 C⇒ ΔT=5°C ⇒ ako je spoljna temperatura između -1 i -15°C

⇒ ΔT=8°C ⇒ ako je spoljna temperatura ispod -15°C

Izvođenje radova na niskim temperaturama

Na mjestu spravljanja:

Temperatura spoljašnjesredine (°C)

Karakteristike presjeka – minimalne dimenzije (cm)<30 30-90 90-180 >180

> -1 12-15 9-12 7-9 5-7

Minimalne temperature betona na mjestu spravljanja Tbo

-15 do -1 15-18 12-15 10-12 8-10

< -15 18-21 15-18 13-15 11-13

( )a a a c c c v v vbo

a a c c v v

S T m S T m S T mT CS m S m S m

⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅= °

⋅ + ⋅ + ⋅

Sa,Sc,Sv – specifični toplotni kapacitetiTa,Tc,Tv – početne temperaturema,mc,mv – mase agregata, cementa i vode u 1m3

Za povećanje temperature betona za 1°C⇒ temperaturu agregata za cca 1,5°C ili agregat (max.65°C)

10 C ili ( 0 C)⇒ temperaturu cementa za cca 10°C ili cement (max.50°C)⇒ temperaturu vode za cca 3,5°C voda (max.100°C)

Izvođenje radova na niskim temperaturama

Osnovni principi tehnologije zimskog betoniranja:⇒ zagrijavati vodu na 40-70°C (Tv≥-1°C)⇒ zagrijavanje agregata: sistemi za zagrijavanje putem vodene

pare (perforirane cijevi)⇒ termička zaštita bunkera za agregat i silosa za cement⇒ transportna sredstva sa određenim sistemima termičke zaštite⇒ pri ugrađivanju betona:⇒ p ug ađ a ju beto a

prekrivanje otvorenih površina betona (elementa i konstrukcija) prikaladnim izolacionim materijalimaizrada oplata sa dodatnim izolacionim slojevimaizrada oplata sa dodatnim izolacionim slojevimapostavljanje izbetoniranih elemenata i konstrukcija u zatvorene prostoredirektno zagrijavanje elemenata i konstrukcija putem vodenedirektno zagrijavanje elemenata i konstrukcija putem vodene pare, otvorene vatre, električne struje i dr.

Izvođenje radova na niskim temperaturama

Osnovni principi tehnologije zimskog betoniranja:ne smije se dozvoliti naglo hlađenje betona u prvih 24h po⇒ ne smije se dozvoliti naglo hlađenje betona u prvih 24h po završetku betoniranja

⇒ max. dopušteni padovi temperature na površinama betona elemenata u prvih 24h po ugrađivanju betona:elemenata u prvih 24h po ugrađivanju betona:Karakteristike presjeka – minimalne dimenzije (cm) Temperatura (°C)

Vrlo tanki presjeci (<30 cm) 28

Tanki presjeci (30 90 cm) 22

⇒ spasavanje “smrznutog” betona:

Tanki presjeci (30-90 cm) 22

Normalni presjeci (90-180 cm) 17

Masivni presjeci (>180 cm) 11

⇒ spasavanje smrznutog betona:neposredno po završetku procesa ugrađivanja (etapa I), zagrijavanjem, kompaktiranjem i zaštitom od daljeg dejstva mrazapolijevanje “cementnim mlijekom”

Izvođenje radova na niskim temperaturama

Termos metoda:⇒ pogodna kod masivnih konstrukcija, tj. konstrukcija koje su sa

malim površinama kontakta sa spoljašnom sredinom⇒ stepen masivnosti je određen tzv. modulom površine:

VFM p =

⇒ naročito uspješna kod konstrukcija kod kojih je Mp≤6⇒ kod većih modula površine koristi se u kombinaciji sa

protivmraznim dodacima

V

⇒ ukupna količina toplote u betonu treba da bude jednaka gubicima toplote koje će konstrukcija imati pri hlađenju do 0°C, za neko vrijeme hlađenja th:

( ),

3,6opb sv b bu c cth

hp bs v

RS T m Qt

M T Tγ +

= ⋅− α( )p

Izvođenje radova na visokim temperaturama

Osim visoke temeperature, nepovoljni faktori su:Niska relativna vlažnost (RH)⇒ Niska relativna vlažnost (RH)

⇒ Povećana brzina vjetra

Nepovoljni faktori uslovljavaju:t b ć k liči d⇒ potrebu za većom količinom vode

⇒ brzu promjenu konzistencije⇒ skraćivanje vremena početka vezivanja svježeg betona⇒ brzo isparavanje vode nastanak prslina i pukotina (veliko plastično⇒ brzo isparavanje vode, nastanak prslina i pukotina (veliko plastično

skupljanje) ⇒ povećanje skupljanja: hidratacionog i hidrauličnog⇒ smanjenje čvrstoće i trajnosti

Na temperaturama >30°C:⇒ koristiti manje količine cementa i cemente sa malom toplinom

hidratacije⇒ upotreba veće količine vode i aditiva

Izvođenje radova na visokim temperaturamaOsnovni principi tehnologije ljetnjeg betoniranja:⇒ lagerovanjem vode za spravljanje betona u cisternama ukopanim u zemlju

(20-22°C)( )⇒ izvođenje termičke zaštite silosa za cement ili bar bojenjem ovih silosa

bijelom bojom⇒ zaštita agregata od direktnog dijelovanja sunca putem nastrešica,

fpovremeno kvašenje krupnih čestica agregata ueđajima za fino raspršivanje⇒ hlađenje vode u hladnjacima tzv.kulerima (6°C)⇒ ubacivanjem drobljenog leda u cisterne za lagerovanje vode ili u mješalicu

transportna sredstva izolovana od djelovanja visokih spoljašnjih temperatura⇒ transportna sredstva izolovana od djelovanja visokih spoljašnjih temperatura i što manjeg kapaciteta, transportni put što kraći

⇒ mjesto ugrađivanja zaštiti od sunca i vjetra, a u prvih nekoliko sati obezbjediti povremeno hlađenje oplatej p j p

⇒ izbjegavati ugradnju betona po danu (noćno betoniranje) ⇒ njegovanje najmanje 7-10 dana, neprekidnim kvašenjem (perforirane cijevi,

sistem raspršivanja), pokrivačima od jute, filca i sl.

Slijedeće predavanje:

KONTROLA KVALITETE BETONA I PROJEKAT BETONA