1
SPECIJALNE VRSTE BETONAPodela prema nameni
• Hidrotehnički beton,
• Beton za kolovozne konstrukcije,
• Prethodno napregnuti beton,
• Prefabrikovani beton,
• Dekorativni (vidljiv) beton,
• Betoni za zaštitu od zračenja (teški betoni),
• Termoizolacioni betoni i malteri (laki betoni),
• Hidroizolacioni betoni i malteri,
• Zvukoizolacioni betoni i malteri (laki betoni),
• Betoni i malteri za zaštitu od požara,
• Reparaturni betoni i malteri, itd.
SPECIJALNE VRSTE BETONAPodela prema sastavu i svojstvima
n Samozbijajući (samougrađujući) betoni,n Mikroarmirani betoni,n Reciklirani betoni,n Betoni visokih performansi (čvrstoća),n Uvaljani betoni,n Polimer betoni,n Polimerima modifikovani betoni,n Torkret (prskani) betoni, n "Zeleni" betoni, itd.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
2
SPECIJALNE VRSTE BETONAU poslednje vreme sve je brži i intenzivniji razvoj novih vrsta i podvrsta specijalnih betona. Ovakva situacija uslovljena je, pre svega, pojavom novih (hemijski dodaci, vlakna, polimeri) i usavršavanjem starih (tradicionalnih) komponentnih materijala (cementi, agregati, mineralni dodaci). Paralelno sa savremenim materijalima, razvijaju se i nove tehnologije spravljanja, transporta, ugradnje i nege betona.
Razlozi za ovakav trend su brojni, ali su najvažniji među njima:
• brža, kvalitetnija i jeftinija gradnja,
• dobijanje funkcionalnijih i trajnijih konstrukcija (objekata),
• ekološki aspekt (principi energetske efikasnosti i održivog razvoja).
SPECIJALNE VRSTE BETONASamozbijajući betoni
Samozbijajući (samougrađujući) beton, poznatiji kao SCC (Self-CompactingConcrete) je po svojoj prirodi takav beton koji nakon unošenja u oplatu nezahteva vibriranje. Zbijanje (kompaktiranje) ovog betona u svakom delu ili u svakom uglu oplate, uključujući i njene teško pristupačne i najgušće armirane delove, ostvaruje se bez ikakvih spoljnih sila, osim sile gravitacije, tj. sopstvene težine betona. Sveža betonska mešavina uneta u oplatu tečelagano i potpuno ispunjava čak i najmanje prostore između šipki armature, odnosno između armature i oplate. Bez obzira na visok stepen fluidnosti, ovakav beton ima istovremeno i vrlo visoku otpornost na raslojavanje(segregaciju).Razvijen tokom poslednje decenije prošlog stoleća u Japanu, SAD i zapadnojEvropi, danas se koristi u celom svetu, pa i kod nas (na primer kod izvođenja Avalskog tornja i nekoliko poslovnih objekata na Novom Beogradu).
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3
SPECIJALNE VRSTE BETONASamozbijajući betoni
èSCC Beton :¨ je sposoban da teče i da se konsoliduje pod uticajem
svoje sopstvene težine,¨ kompletno ispunjava oplatu čak i u slučaju najgušće
armaturne mreže,¨ zadržava homogenost, ¨ ne zahteva zbijanje (kompaktiranje).¨ visoko je fluidan (tekuće konzistencije),¨ otporan je na segregaciju (raslojavanje).
SPECIJALNE VRSTE BETONASamozbijajući betoni
Reč je, dakle, o tiksotropnoj betonskoj mešavini koju karakteriše vrlo visoka sposobnost rasprostiranja, čak i kroz prepreke koje predstavljaju gusto raspoređene (nagomilane) šipke armature – bez segregacije. Ovakva svojstva samozbijajućeg betona postižu se dodavanjem betonu hemijskih dodataka tipa hiperplastifikatora (HRWRA), najčešće u kombinaciji sa jednom novom vrstom hemijskih dodataka za modifikaciju viskoziteta ("Viscosity-Modifying Admixture"- VMA) i primenom određene količine finog mineralnog dodatka - praha (elektrofilterski pepeo, fino samlevena zgura visokih peći, silikatna prašina, kameno brašno i dr.). Najveće zrno agregata najčešće ne prelazi 20-25 mm, premda ima i primera primene i krupnijeg agregata, do 40 mm. S obzirom na uglavnom niske vrednosti vodocementnogfaktora (najčešće ispod 0,40), pored svih napred navedenih svojstava, ovi betoni uglavnom postižu i vrlo visoke čvrstoće, mada ima i primera betona za masivne elemente i konstrukcije sa nižim količinama cementa (200-250 kg/m3) i sledstveno tome znatno viših vodocementnih faktora, kada su čvrstoće osetno niže: 25-30 MPa.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
4
SPECIJALNE VRSTE BETONASamozbijajući betoni
Osnovni razlozi za pojavu SCC-a u Japanu (a kasnije i u drugim razvijenim zemljama):
• Narastajući problemi trajnosti i propadanja betonskih konstrukcija,• Nemogućnost efikasnog kompaktiranja betona kod sve većeg broja tankozidnih i/ili gusto armiranih elemenata konstrukcija,• Akutni nedostatak dovoljnog broja kvalifikovanih radnika, u prvom redu "betoniraca“ koji rade na vibriranju betona,• Smanjenje potrošnje energije i troškova angažovanja opreme i radne snage (problemi osiguranja radnika i troškovi lečenja bolesti “drhtanja ruku“ i sindroma “mrtvih prstiju"),• Otežani uslovi rada u gradskim jezgrima (mali radni prostor, nepristupačni elementi, problemi buke i vibracija, itd.),• Efikasnija i jevtinija prefabrikacija betonskih elemenata.
SPECIJALNE VRSTE BETONASamozbijajući betoni
SCC – Klasičan beton: Razlike u sastavu
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
5
SPECIJALNE VRSTE BETONASCC Kontrola kvaliteta – Test metode
SPECIJALNE VRSTE BETONASCC Kontrola kvaliteta – Test metode
Rasprostiranje: 60 - 70 cm
J - Ring
V - Levak
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
6
SPECIJALNE VRSTE BETONASCC – Struktura očvrslog betona
U strukturi očvrslog SCC-a prisutna je veća količina cementnog kamena nego kod klasičnog betona, ali je njegov kvalitet generalno bolji.
Ovo stoga, što se radi o homogenijim mešavinama, sa nižim v/c faktorom, manjim sadržajem uvučenog vazduha i većim količinama sitnih čestica (filera). Pri tome ovaj filer može dodatno da doprinese ukupnom porastu čvrstoće betona - ako je reč o silikatnoj prašini, zguri ili pucolanu.
SPECIJALNE VRSTE BETONASCC – Primeri primene
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
7
Najviša zgrada na svetu – Burj Dubai
D3
Miks dizajn: MB 80Cement 380 kgFlyash 60 kgSilica fume 44 kgVoda 132 lV/C 0.27
n Burdž Dubain Cena: $ 20 milijardi.n Najviša zgrada: > 800 mn 280.000 m3 betonan > 800.000 l superplastifikatoran 3.000 radnikan Trajnost: > 100 godina
Materijali: 230.000 m3 betona + 31.400 t čelika
Završena: krajem 2009. godine
Novi rekord: „pumpanje na visinu“ 452 m
D5
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Slide 13
D3 Dusan, 3/22/2007
Slide 14
D5 Dusan, 3/22/2007
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
8
REKORDERI
D4
…… Bajka o Bajka o 1000 & 1 1000 & 1 mikserumikseru……
D6
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Slide 15
D4 Dusan, 3/22/2007
Slide 16
D6 Dusan, 3/22/2007
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
9
SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni
Poznato je da beton, kao kompozitni građevinski materijal, vrlo slabo prihvata i podnosi napone zatezanja, za razliku od napona pritiska. Ova činjenica uvela je, kao praktično obaveznu, upotrebu čelične armature u zategnutim zonama betonskih elemenata. Na taj način, sprezanjem dva suštinski različita materijala (betona i čelika), nastao je armirani beton - kompozitni materijal koji je u oblasti građevinskog konstrukterstva obeležio 20. vek, a po svemu sudeći (uz određene modifikacije i inovacije), ostaće vodeći građevinski materijal i u 21. veku.
Jedan od značajnih produkata ovakvog razvojnog trenda u oblasti građevinarstva je i tzv. mikroarmirani beton (Fiber Reinforced Concrete), tj. beton sa dodatkom vlakana koja predstavljaju svojevrsnu mikroarmaturu.
Generalno, mikroarmirani betoni predstavljaju kompozitne materijale dobijene ojačanjem cementne matrice pomoću ravnomerno raspoređenih - dispergovanih vlakana. Ovakva koncepcija ne predstavlja ništa novo – ona je prisutna u građevinskoj praksi znatno duže nego što je to slučaj sa upotrebom betona. Na primer, vlakna dobijena od slame ili životinjske dlake korišćena su hiljadama godina u cilju poboljšanja svojstava opeke.
SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni
Ideja: dodavanjem određene, optimalne količine vlakana organskog ili neorganskog porekla u svežu betonsku mešavinu, dobićemo kompozit sa povećanom trajnošću i unapređenim fizičko-mehaničkim svojstvima, kao što su na primer: čvrstoća (pri zatezanju, savijanju ili smicanju), žilavost (duktilnost), mogućnost kontrolisanja broja i dimenzija prslina, otpornost na različite uticaje (skupljanje, tečenje, udar, abrazija, temp.promene, dejstvo mraza, požar, zamor, itd).
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
10
SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni - VRSTE VLAKANAVRSTE VLAKANA
Prirodnog porekla
n celuloznan pamučnan jutanan od konopljen od bambusa, i dr.
Veštačkog porekla
n čelična (od običnog ili nerđajućeg čelika)n polimerna (polipropilenska, najlonska,
polietilenska, karbonska, itd.)n mineralna (staklena, azbestna i dr.)
SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni - VRSTE VLAKANAVRSTE VLAKANA
Podela vlakana prema mehaničkim i deformacionim svojstvima materijala
Napon (MPa)
Dilatacija (%)
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
11
SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni
3 D Raspored
PP vlakana
SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
12
RAZLIKA IZMEĐU MONOFILAMENTNIH I FIBRILIZOVANIH VLAKANA
Monofilamentna Fibrilizovana
SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni
SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoniσ-ε Dijagrami
05
10
1520253035
40455055
60
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3
Strain - ε (%)
Stre
ss σ
(MPa
)
---- FRC
---- Plain Concrete
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
13
0
20
40
60
80
100
120
Sila [kN]
2 41 3 5Ugib [mm]
Učešće pojedinih oblasti primene u ukupnoj proizvodnji SFRC u Nemačkoj
SPECIJALNE VRSTE BETONAMikroarmirani betoni - PRIMENA
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
14
SPECIJALNE VRSTE BETONABetoni visokih čvrstoća (performansi)
Visoka čvrstoća (BAB-87):
MB ≥ 60 MPa
Vrlo visoka čvrstoća: MB ≥ 100 MPa
Danas se dobijaju HPC(High Performance Concrete) koji bez problema premašuju100 MPa, a mogu dadostignu i preko 800 MPa.
SPECIJALNE VRSTE BETONABetoni visokih čvrstoća (performansi)
Opštiji termin: Betoni visokih performansi, s obzirom da se od ovih kompozita osim visokih (ili ultra-visokih) čvrstoća obično zahtevaju i veće otpornosti na različite uticaje (mraz, mraz+soli, habanje, abraziju, hemijsku koroziju, reološke deformacije – skupljanje i tečenje,itd.), kao i povećana trajnost.
Predmetni kompoziti se po svom sastavu razlikuju (u manjoj ili većoj meri) od klasičnih betona – tj. betona uobičajenih čvrstoća (MB < 60 MPa).
Primer 3 recepture za HPC, koje su spravljene na bazi domaćih komponentnih materijala, daje se na sledećem slajdu.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
15
SPECIJALNE VRSTE BETONABetoni visokih čvrstoća - PRIMER
0.1440.1640.186Vodovezivni faktor
185170205Voda
300330330Čelična vlakna
243328Superplastifikator
9001050950Kvarcni pesak
230185200Silikatna prašina
1050850900Cement
UHSC 3UHSC 2UHSC 1Sastav mešavine(kg/m3)
SPECIJALNE VRSTE BETONABetoni visokih čvrstoća - PRIMER
28.125.323.1155.0124.4103.1UHSC 3
26.725.723.9153.6135.696.9UHSC 2
28.728.127.6153.1125.698.8UHSC 1
28 dana7 dana2 dana28 dana7 dana2 dana
Čvrstoća pri zatezanju savijanjem [MPa]
Čvrstoća pri pritisku [MPa]
Beton
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
16
SPECIJALNE VRSTE BETONAReciklirani betoni
Рециклирање грађевинског и демолираног отпада (на енглеском језикуConstruction and Demolition waste – скраћено се овај појам обележава каоC&D waste) – старог бетона, опекарског лома, арматуре, али и другихврста секундарних сировина (рециклирана гума, стакло, електро-филтерски пепео, згура високих пећи, итд.) представља социјално-економски приоритет у савременом свету.
Наиме, депоновање велике количине отпадног грађевинског материјала, насталог рушењем постојећих објеката (због дотрајалости, односно уследразличитих природних катастрофа или “људског фактора“), постаје свевећи проблем – нарочито у густо насељеним урбаним срединама.
Основна идеја је да се за справљање новог бетона користи рециклираниагрегат, који треба да у потпуности (ређе) или у извесном проценту(чешће) замени класичан речни или дробљени агрегат. Такође, користе сеи одређени минерални додаци (електрофилтерски пепео, згура), као иодговарајући адитиви (на пр. суперпластификатори).
SPECIJALNE VRSTE BETONAReciklirani betoni
Када говоримо о бетону као о потенцијалном еколошком или ''зеленом''материјалу, треба прво нагласити његове основне недостатке на томплану. Наиме, производња компонентних материјала (цемента, агрегата, хемијских и минералних додатака), као и самог бетона захтева великуколичину енергије и генерално представља извор значајног загађењаживотне средине (емисија CO2 – током производње 1 тоне цементаемитује се 1 тона овог гаса у атмосферу).
Зато је начин имплементације познатог принципа "3R" (Reduce, Recycle, Renew) у овој области веома значајан. Циљ је смањити потрошњуенергије и степен загађења (Reduce), поново користити стари бетон(Recycle) - као агрегат за нови бетон (Renewable resource).
Као илустрација величине проблема може да се наведе следећи податак: у највећим и економски најразвијенијим земљама света годишње сепроизведе више од 1 m3 бетона по глави становника (само у Кини преко2,3 милијарде m3 бетона , односно преко 1,1 милијарда тона цемента).
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
17
SPECIJALNE VRSTE BETONAReciklirani betoni
SPECIJALNE VRSTE BETONAReciklirani betoni
Beton na bazi opekarskog loma, nakon ispitivanja na pritisak (a), odnosno na savijanje (b).
a) b)
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
18
Specijalni betoni - “Zeleni“ beton
Green buildings, Green materials, Sustainable development, Ecology, Energy Saving, Building efficiency, Greenization ...Odrednica “green“ (zeleno) u sebi sadrži veliki broj parametara: smanjenje potrošnje energije, zaštitu životne sredine, kontrolu i iskorišćenje sekundarnih sirovina, poboljšanje performansi, kontrolu kvaliteta, ali takođe i mogućnost reciklaže materijala nakon završetka “životnog veka objekta“.
"Zelena zgrada" mora da zadovolji 3 osnovna uslova:
- da obezbedi smanjenje potrošnje energije (tokom izgradnje i eksploatacije),
- da bude izgrađena od ekoloških materijala koji mogu da se recikliraju,
- da bude u skladu sa okruženjem i sa prirodom.
U svetu se puno pažnje posvećuje ovim problemima – sastanak u Kopenhagenu krajem 2009. godine, kao nastavak protokola iz Kjotoa.
Svaki materijal može da bude “zelen“ – čitavi kongresi posvećeni su "zelenom"betonu.
GREEN BUILDINGS ???
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
19
Prototip Prototip ““pametnepametne”” zgrade koja zgrade koja šštedi energijutedi energiju
Low Energy Demo Building
Projekat Univerziteta Tsinghua iz Pekinga u saradnji sa univerzitetima Tjencin (Kina), Delft (Holandija) i Palermo (Italija).
Eksperimentalno se istražuju najnovije tehnologije vezane za energetsku efikasnost u oblastima projektovanja, izgradnje, novih materijala, fasade, uslova radne sredine, alternativnih izvora energije, ekosistema i elektronskog sistema upravljanja zgradom.
Šematski prokaz zgrade i ključnih tehnologija
Primenjene tehnologije:1. Čelična konstrukcija,
2. “Inteligentna” fasada koja se prilagođava spoljašnjim uslovima,
3. Prirodna ventilacija, automatska kontrola T i H, mala potrošnja E,
4. Dvoslojna staklena fasada, korišćenje solarne energije,
5. Zeleni krov i “zeleni” materijali,
6. “Inteligentna” zgrada kojom se upravlja pomoću računara.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
20
Neki detaljiSolarni kolektori sa optičkim kablovima
Podne ploče od specijalnih kompozita koji imaju visok toplotni kapacitet
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com