VYTAUTO DIDŽIOJO UNIVERSITETAS
VANDENS ŪKIO IR ŽEMĖTVARKOS FAKULTETAS
Hidrotechninės statybos inžinerijos institutas
Džiugas Lažauninkas
UŽPILDŲ ĮTAKA DEKORATYVINIO BETONO SAVYBĖMS
Magistro baigiamasis darbas
Hidrotechninės statybos inžinerijos studijų programa, valstybinis kodas 621H23002
Statybos inžinerijos studijų kryptis
Vadovas (-ė)_________________ __________ ___________
(Moksl. laipsnis, vardas, pavardė) (Parašas) (Data)
Apginta___________________ _____________ __________
(Instituto direktorius) (Parašas) (Data)
Akademija, 2019
2
Baigiamųjų darbų vertinimo komisija:
(Patvirtinta VDU Žemės ūkio akademijos kanclerio potvarkiu Nr. ŽŪA – 5, 2019 m. gegužės 8
d.)
Pirmininkas doc. dr. Kazys Sivickis, Lietuvos melioracijos įmonių asociacija.
Nariai:
1. Prof. dr. Arvydas Povilaitis, Vytauto Didžiojo universitetas;
2. Doc. dr. Algirdas Radzevičius, Vytauto Didžiojo universitetas;
3. Doc. dr. Rytis Skominas, Vytauto Didžiojo universitetas;
4. Paulius Vaitelis, UAB „Kauno vandenys“.
Recenzentas (-ė)_________________ __________ ___________
(Moksl. laipsnis, vardas, pavardė) (Parašas) (Data)
Oponentas (-ė)_________________ __________ ___________
(Moksl. laipsnis, vardas, pavardė) (Parašas) (Data)
3
UŽPILDŲ ĮTAKA DEKORATYVINIO BETONO SAVYBĖMS
SANTRAUKA
Džiugas Lažauninkas
Dėl savo universalumo ir patikimumo betonas yra viena plačiausiai naudojamų statybinių
medžiagų. Tuo tarpu, dekoratyvinis betonas, turi ne tik paprastam betonui būdingas savybes,
tačiau ir dekoratyvią išraišką. Šiame straipsnyje pateikiama dekoratyvinio betono, kaip statybinės
medžiagos analizė, naudojant skirtingus užpildus. Betono mišiniui buvo nustatytas tankis ir
konsistencija, o sukietėjusiems bandiniams – vandens įgeriamumas ir gniuždomasis stipris.
Rezultatai parodė, kad kvarcito ir bazalto skalda gali būti naudojama dekoratyvinio betono
gamyboje ir betonas su šiais užpildais mažai kuo nusileidžia įprastiniam betonui.
Pagrindiniai žodžiai: dekoratyvinis betonas, užpildai, gniuždomasis stipris, tankis, vandens įgeriamumas,
uoliena, cementas.
4
INFLUENCE OF AGGREGATES ON THE PROPERTIES OF DECORATIVE
CONCRETE
SUMMARY
Džiugas Lažauninkas
Due to its versatility and reliability concrete is one of the most widely used building
materials. Meanwhile, decorative concrete has not only the characteristic features of ordinary
concrete but also of decorative expression. This article presents an analysis of decorative
concrete as a building material using different aggregates. Density and consistency have been
determined for the concrete mixture and for the hardened specimens water absorption and
compressive strength have been determined. According to research results it can be stated that
concrete with quartzite and basalt have a similar properties like ordinary concrete.
Keywords: decorative concrete, aggregates, compressive strength, density, water absorption, rock, cement.
5
SĄVOKOS
Sutrumpinimai
BG – betono gamybai naudotas baltas cementas ir granitinė skalda;
PG – betono gamybai naudotas pilkas cmentas ir granitinė skalda;
PM – betono gamybai naudotas pilkas cementas ir marmuro;
BK – betono gamybai naudotas baltas cementas ir kvarcito skalda;
BA – betono gamybai naudotas baltas cementas ir dekoratyvinė granito skalda „aguona“;
BS – betono gamybai naudotas baltas cementas ir serpantinito skalda;
BB – betono gamybai naudotas baltas cementas ir bazalto skalda.
6
TURINYS
ĮVADAS ......................................................................................................................................... 7
1. LITERATŪROS APŽVALGA ............................................................................................... 9
1.1. Cementas .......................................................................................................................... 9
1.2. Užpildai .......................................................................................................................... 11
1.3. Priedai............................................................................................................................. 15
1.4. Betonas............................................................................................................................16
1.5. Betono savybės...............................................................................................................16
1.4. Uolienos betono užpilduose ........................................................................................... 18
2. TYRIMO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI..................................................................................23
3. TYRIMO METODIKA ......................................................................................................... 24
3.1. Tyrimo objektas.............................................................................................................. 24
3.2. Skaldos tyrimai ............................................................................................................... 24
3.3. Betono mišinių paruošimas ............................................................................................ 26
3.4. Konsistencijos ir tankio nustatymas ............................................................................... 27
3.5. Betono bandinių paruošimas .......................................................................................... 28
3.6. Betono bandinių stiprio gniuždant nustatymas .............................................................. 29
3.7. Betono bandinių vandens įgeriamumo tyrimai .............................................................. 30
3.8. Betono bandinių atsparumo šalčiui tyrimai .................................................................... 32
4. TYRIMO REZULTATAI ...................................................................................................... 33
4.1. Skaldos tyrimai ............................................................................................................... 33
4.2. Betono mišinio tyrimai ................................................................................................... 34
4.3. Sukietėjusio betono tyrimai ............................................................................................ 36
4.4. Estetinis vaizdas ............................................................................................................. 43
IŠVADOS IR PASIŪLYMAI....................................................................................................... 48
LITERATŪROS SĄRAŠAS ........................................................................................................ 49
DARBO APROBACIJA................................................................................................................51
PRIEDAI ....................................................................................................................................... 51
7
ĮVADAS
Dekoratyvinis betonas – tai betonas, kurio paviršius gali būti nupoliruotas arba papildytas
spalvomis, raštais ir t.t. Šio betono gamybos pradžia laikoma XIX a. pabaiga – XX a. pradžia, kai
monolitinio betono gamintojai, norėdami paįvairinti betono gaminius, į mišinį pradėjo dėti
įvairių spalvų pigmentų. Šios paskirties betonas, gali būti naudojamas ne tik statyboje, bet ir kaip
estetinis elementas statiniuose. Šiandien dekoratyvinio betono rinka auga sparčiau nei bet kuri
kita betono pramonės šaka ir teigiama, kad 2022 metais šios rinkos kaina sieks 12,78 milijardus
JAV dolerių (Decorative..., 2019). Toks augimas nebūtų įvykęs jei tokio betono gaminiai nebūtų
stiprūs ir patvarūs.
Visame pasaulyje dekoratyvinis betonas pavirto į multimiljardinę rinką, tačiau Lietuvai
tai yra sąlyginai naujas apdailos būdas. Seną betoninį grindinį galima nesudėtingai paversti
nauju, pradedant gaminti nuo nulio galima išgauti naują ir nematytą gaminį pasižyminti
unikaliomis savybėmis. Gaminant ši technologija yra labai dosni savo lankstumu ir
universalumu, jinai leidžia pasirinkti iš labai didelio spalvų bei savybių diapazono.
Dekoratyviniam betonui naudojamos įvairiausios cheminės medžiagos (pigmentai, plastikliai,
polimerai, impregnantai ir kt.) ir apdirbimo technologijos (sausas šlifavimas, šlapias šlifavimas,
poliravimas) norint pasiekti medžio, plytų, granito, marmuro ir daugybę kitokių galimų imitacijų
suteikiant imituojamai medžiagai nebūdingas savybes, taip pat pasiekiant daug mažesnius kaštus.
Dekoratyvinio betono procesas yra saugus, nežalingas gamtai ir svarbiausia tvarus. Atsiradus
mechaniniams pažeidimams tai yra lengvai pataisoma, esant būtinybei ar poreikiui
dekoratyviniam betonui galima suteikti įvairių savybių, tokių kaip atsparumas vandeniui,
neslidus paviršius. Tokio tipo betoną galima naudoti ne tik pramoninėje rinkoje, bet ir
kasdieniniame buitiniame gyvenime, tinkamai paruoštiems paviršiams nereikalinga didelė
priežiūra.
Dekoratyvinio betono pirmtakas buvo "Terrazzo" grindys. Iš Italų kalbos išvertus
"Terrazzo" reiškia tiesiog terasa. Pirmą kartą šis metodas buvo išmėgintas prieš maždaug 500
metų. Būtent Venecijoje iš marmuro gabaliukų likusių po didžiųjų luitų apdirbimo proceso, keli
darbininkai nusprendė pasidarė terasą aplinkui savo namus. Marmuro gabaliukai buvo sudėlioti į
molį sukuriant nelygų paviršių. Kad išlyginti paviršių buvo pradėta šlifuoti rankomis, vėliau
patobulėjus priemonėms atsirado ilgakotis šlifavimo akmuo pavadinimu "Galera". Šio tipo
grindys yra labai unikalios savo galimybių įvairovę taip pat patvarios, naudojamos net ir šiandien
tiek viešose vietose tiek namų dizaine.
8
Pagrindinis skirtumas tarp "Terrazzo" ir dekoratyvinio betono grindų yra cemento ir
naudojamų užpildų santykis. Dekoratyvinio betono grindims bus naudojama daugiau cemento, o
"Terrazzo" daugiau užpildų. Taip pat dekoratyvinio betono grindys bus plonesnės lyginant su
“Terrazzo” grindiniu dėl naudojamų užpildų kiekio ir dydžio. Tačiau iš principo abi
technologijos yra panašios, nes joms atliekamos tos pačios šlifavimo-poliravimo procedūros.
Sausas šlifavimas yra dažniausiai naudojamas šlifavimo metodas, jo privalumas yra
greitis ir operatyvumas. Šio metodo didelis trūkumas yra betono smulkiųjų dalelių (dulkių)
pasklidimas darbinėje aplinkoje, tačiau šiam metodui paprastai būna pritaikoma papildoma
dulkių siurbimo įranga, kaip statybinis siurblys, kuri sinchronizuoja kartu su šlifavimo aparatu,
kad būtų sumažintas dulkių patekimas į aplinką.
Šlapias šlifavimas yra sudėtingesnis metodas, nes jo metu yra naudojamas vanduo. Šio
metodo trūkumas yra šlapio dumblo susidarymas, kurį sunku surinkti. Greitai užstrigę šlifuoklių
darbo segmentų paviršiai ant betono greitai užsikemša, juos reikia dažnai keisti, kitaip sumažėja
reikalinga trintis, taigi ir darbo kokybė ir našumas. Skystis leidžia beveik tolygiai išlyginti
paviršių ir visas procesas vyksta gerokai greičiau.
Poliravimas – paskutinė betono gaminio mechaninė apdirbimo stadija, jai įgyvendinti
naudojami plonesnes abrazyvinės medžiagos iki norimo smulkumo.
Nagrinėjant mokslinę literatūrą pastebėta, kad trūksta informacijos apie kitų
dekoratyvinių užpildų, tokių kaip kvarcitas, bazaltas ar serpantinitas, įtaka betono savybėms.
Norint išgauti kuo įdomesnių spalvų ir faktūrų betoną su skirtingais betono užpildais, ši
informacija yra būtina.
9
1. LITERATŪROS APŽVALGA
Betono savybės priklauso nuo sudedamųjų dalių (cemento, smulkių ir stambių užpildų,
vandens ir priedų) kokybės ir proporcijų.
1.1. Cementas
Cementas yra smulki miltelių pavidalo mineralinė rišamoji medžiaga, kuri sumaišyta su
vandeniu rišasi ir kietėja vykstant hidratacijos reakcijoms ir procesams. Sukietėjusi nepraranda
stiprumo ir pastovumo ore ir vandenyje. Tai pagrindinė, plačiausiai naudojama rišamoji
medžiaga (Gurskis, 2008).
Standartas LST EN 197 nustato įprastinių cementų sudėtį ir jiems keliamus reikalavimus.
Pagrindiniai šių cementų komponentai yra šie:
• Klinkeris;
• Aukštakrosnių šlakas;
• Pucolaninės medžiagos;
• Pelenai;
• Degtas skalūnas;
• Klintis;
• Silicinės mikrodulkės.
Taip pat, cementuose esama papildomų komponentų, kurių kiekis cemente neviršija 5 %
nuo cemento masės. Jos pagerina cemento fizikines savybes, technologiškumą ir vandens
laikomumą, tačiau neturi pastebimai didinti vandens kiekio, reikalingo cemento normaliai tešlai
gauti, pabloginti betono ar skiedinio eksploatacinių savybių ar veikti armatūros antikorozinės
dangos (Žurauskienė ir kt., 2012).
Įprastiniai cementai gali būti skirstomi į 27 atmainas, tačiau išskiriamos 5 pagrindinės:
1) portlandcementis – CEM I;
2) sudėtinis portlandcementis – CEM II;
3) šlakinis cementas – CEM III;
4) pucolaninis cementas – CEM IV;
5) mišrusis cementas – CEM V.
Portlandcementis – rišamoji medžiaga, gaunama iš išdegtų klintinių uolienų ir molio
mišinio, su kitais maltais priedais. Sudėtyje esama šių pagrindinių metalų oksidų: apie 62-67 %
CaO, 20-25 % SiO2, 4-8 % Al2O3, 2-5 % % Fe2O3. Portlandcementis CEM I – yra gaminamas iš
10
95 % klinkerio, pridedant priedų. Šis cementas greitai kietėja ir po 6 h rišimosi stipris gali siekti
iki 10 MPa, po 24 h – iki 25 MPa. Šios atmainos cementas tinkamas naudoti betoninėms ir
gelžbetoninėms konstrukcijoms, kai būtinas greitesnis betono kietėjimas ir jis nebus veikiamas
agresyvios aplinkos. Statybose dažniausiai sutinkamas pilkos spalvos portlandcementis, kurio
pagrindinės žaliavos – kalcitinės uolienos, kuriose vyrauja CaO ir molis. Tačiau esama ir
specialiųjų cementų. Vienas jų – baltasis cementas. Jis gaminamas iš klinties ir baltojo molio,
turinčio labai mažą kiekį geležies Fe2O3 ir mangano MnO oksidų. Šis cementas naudojamas
statinių išorės bei vidaus apdailai, siekiant išgauti struktūrišką ir dekoratyvų betoną.
Cementų klasifikacija ir savybės.
Cementai gali būti skirstomi į 3 klases pagal stiprį: 32,5; 42,5; 52,5 (95 % garantuotas
standartinių betono bandinių, kietėjusių 28 paras, stipris gniuždant) (1.1 lentelė). Taip pat galima
išskirti pagal kietėjimo greitį: įprastinio ankstyvojo stiprio – N, greitai kietėjantys – R, lėtai
kietėjantys – L.
1.1 lentelė. Betono klasės nustatymas pagal cemento klasę (Gurskis, 2008)
Betono klasė ≤C8/10 C12/15-C20/25 C20/25-C30/37 C35/45, C40/50
Cemento klasė 32,5 32,5; 42,5 42,5; 52,5 52,5
Cementui išskiriamos šios pagrindinės savybės:
Vandens sąnaudos – vandens kiekis, reikalingas gauti normalaus tirštumo mišiniui (CEM
I ir CEM II – 24-28 %, CEM III – 23-32 %, CEM IV – 30-40 %). Mišiniai, kuriuose yra
mažesnis kiekis vandens, sudaro tankesnius ir atsparesnius šalčiui betonus.
Rišimosi pradžia – laikas nuo cemento ir vandens sumaišymo iki mišinio virtimo kietu
kūnu pradžios. Laikoma, kad rišimosi pradžia negali būti anksčiau negu 45 min, paprastai
rišimasis prasideda po 1-2 valandų.
Rišimosi pabaiga – laikas nuo cemento ir vandens sumaišymo pradžios iki mišinio
virtimo kietu kūnu pabaigos. Paprastai rišimasis baigiasi po 5-8 valandų.
Stiprumas (aktyvumas) – standartinių sukietėjusio (po 28 parų) betono bandinių stipris
gniuždant. Ši savybė laikoma pagrindine, siekiant nustatyti cemento kokybę.
Nuo cementinio skiedinio bei portlandcemenčio savybių labai priklauso eksploatuojamų
betono ir gelžbetonio konstrukcijų ilgaamžiškumas (Vektaris, 2012).
Betono mišinys – paruoštas, nesukietėjęs betono mišinys, kurį galima sutankinti. Šiems
mišiniams būdingos savybės yra:
Tankis – betono mišinio masė tūrio vienete. Mišinio tankį lemia užpildų stambumas, jų
paviršiaus šiurkštumas, erdvinis išsidėstymas, sąveikia su vandeniu, rišamosios medžiagos ir
11
priedų kiekiai (Žurauskienė ir kt., 2012). Statyboje svarbu žinoti mišinio tankį, kadangi nuo to
priklauso tankinimo būdas statybvietėje.
Konsistencija. Geros kokybės betono dirbiniams išgauti, svarbu, kad betono tešla būtų
reikiamos konsistencijos. Šiems mišiniams būdingas klampumas, kuris su laiku didėja, tad itin
svarbu kuo greičiau juos pakloti ir sutankinti. Esant per dideliam klampumui, kartais bandoma
mišinį paskystinti įpilant vandens, tačiau tai neleidžiama, kadangi mažėja betono stipris.
Betono mišiniai yra skirtingo klampumo, todėl konsistencijai nustatyti naudojami įvairūs
prietaisai (Naujokaitis, 2007). Betono konsistencija gali būti nustatoma pagal slankumą, Vebe
tankinimo trukmę, sutankinimo laipsnį arba pasklidimo skersmenį (1.2 lentelė).
1.2 lentelė. Betono mišinio konsistencijos klasės
Vebė
klasė
Tankinimo
trukmė, s
Sklidumo
klasė
Pasklidimo
skersmuo,
mm
Slankumo
klasė
Slankums
(kūgio
nuoslūgis),
mm
V0 ≥31 F1 ≥340 S1 10-40
V1 30-21 F2 350-410 S2 50-90
V2 20-11 F3 420-480 S3 100-150
V3 10-6 F4 490-550 S4 160-210
V4 6-3 F5 560-620 S5 ≥220
Vandens ir cemento santykis. Vanduo, naudojamas betono mišinio gamybai, turi būti be
kenksmingų priemaišų: naftos produktų, sulfatų, riebalų ir kitų medžiagų, kurios gali trukdyti
betonui kietėti. Geriausiai tinkamas geriamasis vanduo. Betono mišinyje turi būti išlaikomas
optimalus vandens ir cemento santykis (dažniausiai 0,4), kadangi didėjant vandens kiekiui
mišinyje, mažėja gniuždomasis stipris ir didėja vandens įgeriamumas (1.3 lentelė).
1.3 lentelė. Vandens ir cemento sąnaudų santykio v/c įtaka betono savybėms (Gurskis, 2008)
v/c 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Gniuždomasis stipris, % 100 87 70 55 44
Vandens įgeriamumas, % 100 220 375 550 750
Susitraukimas kietėjant, % 100 140 180 220 260
1.2. Užpildai
Užpildai – tai inertinis mišinių komponentas, kuris sudaro didžiąją mišinio tūrio dalį, net
iki 95 % (Jocius, 2017). Naujokaitis (2006) praneša, kad užpildai paprastai užpildo gaminio tūrį,
o vienoks ar kitoks rišiklis, kurio tūris mišinyje paprastai būna kelis kartus mažesnis už užpildo
tūrį, tik suriša gaminyje užpildo daleles.
12
Užpildų klasifikacija ir savybės.
Paprastai, betono gamybai naudojami stambūs ir smulkūs užpildai, cementas ir vanduo.
Stambieji užpildai sudaro betono skeletą, smulkieji užpildo tuštumas tarp stambiųjų užpildų
dalelių, cementas su vandeniu sudaro hidratacijos produktus, kurie suriša visus užpildus į vieną
sistemą – konglomeratą (Deltuva, 1995). J. Deltuva (1998) teigia, kad didelės reikšmės bet
kurios rūšies betono stiprumui ir ilgaamžiškumui turi užpildų stiprumas, stambumas,
išsidėstymas ir sukibimas su cemento akmeniu, mišinio sutankinimo vienodumas.
Cementinio betono gamybai naudojami sunkieji ir lengvieji užpildai (1.1 pav.). Sunkieji
užpildai skirstomi į smulkius ir stambius užpildus. Smulkieji užpildai – užpildai, kurių
stambiausios dalelės ne didesnės kaip 4 mm (smėlis). Stambieji užpildai – užpildai, kurių
didžiausios dalelės ≥4 mm, o smulkiausios ne mažesnės kaip 2 mm (žvyras ir skalda). Lengvasis
užpildas būna iš smulkių sutrupintų akytųjų gamtinių uolienų (pemzos, tufo) arba akytųjų
dirbtinių medžiagų, smulkusis (grūdeliai iki 5 mm) ir stambusis (iki 40 mm) (Vaidila, Vėlyvis,
2008).
1.1 pav. Užpildų klasifikacija (Vaidila, Vėlyvis, 2008)
Natūralūs akmenys yra klasifikuojami į 2 kategorijas pagal jų panaudojimą: a) poliruoti
natūralūs akmenys, tokie kaip marmuras, granitas ir t.t., b) nepoliruoti natūralus akmenys, tokie
kaip bazaltas, skalūnai ir tufas (Alyamaç, Tuğrul, 2014). Lygaus (nušlifuoto/nupolituoto)
paviršiaus akmenys yra atsparesni šalčiui. Spalvotiesiems betonų užpildams gaminti naudojamos
spalvotosios natūralios uolienos: raudonos – kvarciniai porfyrai, raudonasis granitas, marmuras,
Užpildas
Sunkusis
Smulkusis Stambusis
Lengvasis
Smulkusis Stambusis
13
kai kurios klintys; geltonos – kvarcitas, kvarcinis porfyras, klintys; baltos – baltasis marmuras,
kvarcas; juodos – bazaltas (Naujokaitis, 2006). Kaip smulkusis dekoratyvusis užpildas gali būti
naudojamas vienspalvis kvarcinis smėlis.
Dėl didelio užpildų kiekio betono gaminiuose, ypač svarbi jų kokybė bei kiti
reikalavimai, kadangi nuo užpildų priklauso galutinio produkto struktūra bei savybės. Užpildai
turi atitikti LST EN 12620 standarte nurodytus reikalavimus, todėl tikrinamos šios savybės:
1. Granuliometrinė sudėtis;
2. Stambiojo užpildo dalelių forma;
3. Smulkių dalelių kiekies;
4. Stambumo (smulkumo) modulis;
5. Dalelių tankis;
6. Piltinis tankis, tuštymėtumas;
7. Vandens įmirkis;
8. Petrografinė sudėtis;
9. Stambiojo užpildo atsparumas trupinimui. Stiprumas;
10. Stambiojo užpildo atsparumas šalčiui;
11. Stambiojo užpildo atsparumas dėvėjimuisi;
12. Chloridų kiekis;
13. Kalcio karbonatų kiekis;
14. Sulfatų kiekis;
15. Priemaišos, kurios gali trukdyti betonui rištis ir kietėti;
16. Tūrio pastovumas – susitraukimas džiūstant;
17. Priemaišos, turinčios įtakos betono paviršiaus vaizdui;
18. Užpildų adhezija, kohezija, medžiagų suderinamumas;
19. Ypatingosios užpildų savybės;
20. Užpildų savybių vienodumas.
Deltuva ir Gečys (1999) išskiria šiuos skaldos rodiklius – stiprumą, stambumą, dalelių
formą ir švarumą. Du iš šių rodiklių apibūdina ribines sąlygas: skaldos stipris turėtų būti 1,5-2
kartus didesnis už projektuojamo betono stiprį, o švarumą riboja standartai.
Užpildų struktūrą nusako ją sudarančių mineralų dydis, forma, kiekis, kristalizacijos
laipsnis (Naujokaitis, 2006). Užpildo tankis priklauso nuo jį sudarančios medžiagos, tačiau tos
pačios žaliavos tankis gali varijuoti priklausomai nuo jos išgavimo vietos: smėlio, pagaminto iš
14
įvairių telkinių, santykinis tankis kinta maždaug 10 %, todėl tomis pačiomis sąlygomis cemento
mišiniui reikia daugiau smulkių dalelių, ypač cemento (Žurauskienė ir kt., 2012).
1.4 lentelė. Uolienų savybės (Naujokaitis, 2006)
Parametrai Granitas Marmuras Kvarcitas Aguona Serpantinitas Bazaltas
Tankis,
g/cm3 2730 2700 2660 - 2680 3000
Įmirkis,
masė, % 0,3 0,2-10,0 0,35 - 0,35 0,1
Stipris
gniuždant,
N/mm2
160-240 100-140 150-300 - 140-250 250-400
Pagal stiprumą skalda gali būti skirstoma į labai stiprias, stiprias, vidutinio stiprumo bei
mažo stiprumo. Priklausomai nuo pasirinktos skaldos betono savybės taip pat keičiasi: tarkime,
gaminiai su granito skalda bus atsparesni gniuždymui negu gaminiai su kreidos ar gipso užpildu,
kadangi granito skalda atlaiko didesnes apkrovas gniuždant (1.5 lentelė).
1.5 lentelė. Uolienos pagal gniuždomąjį stiprį (Gurskis, 2008).
Labai stipri >100 MPa
Granitas
Kvarcitas
Marmuras
Stipri 50-100 MPa
Klintis
Dolomitas
Anhidritas
Vidutinio stiprumo 10-50 MPa Opoka
Gipsas
Mažo stiprumo <10 MPa Kreida
Vandens įgeriamumo savybė yra svarbi dėl cemento ir vandens santykio betono tešloje.
Naudojant užpildus, kurie turi didesnį įgėrio procentą, mišinyje reikės daugiau vandens, jis
skystėja. Įgėris priklauso nuo užpildo tankio, granuliometrinės sudėties, paviršiaus šiurkštumo ir
pan. Didėjant įmirkiui, didėja brinkimas, masė, deformatyvumas, mažėja stiprumas, atsparumas
šalčiui (Naujokaitis, 2006). LST EN 1097-6 standarte nustatyta, kad užpildų vandens
įgeriamumas negali viršyti 1 %, jeigu galutinis betono produktas su šiuo užpildu turi būti
atsparus šalčiui.
15
Alžyro mokslininkai (Hebhoub ir kt.) 2011 metais atliko susmulkinto marmuro užpildo
įtaką betono bandiniams. Tyrimo rezultatai parodyti 1.6 lentelėje. Pastebėta, kad pakeičiant iki
75 % smėlio ar žvyro užpildo (smulkaus užpildo) marmuro milteliais, stebėtas betono bandinių
stiprio gniuždant padidėjimas.
1.6 lentelė. Stiprio gniuždant padidėjimas (po 28 parų) (Hebhoub ir kt., 2011)
Pakeičiamas medžiagos santykis 25 % 50% 75% 100%
Smėlis
Stiprio gniuždant padidėjimas, % 17,2 23,65 16,1 -23.29
Skalda
Stiprio gniuždant padidėjimas, % 21,86 17,56 25,08 5,7
Smėlio ir skaldos mišinys
Stiprio gniuždant padidėjimas, % 22,2 16,84 16,84 1,07
Teigiama, kad tam tikras smulkių dalelių kiekis mišinyje gali padidinti betono tankumą,
nepadidindamas jo tūrio. Kai užpildo dalelės yra didesnės už cemento daleles, didėja tešlos tūris
bei gali sumažėti akmens stiprumas, tačiau Autoriai M. S. Sudarshan ir A. K. Vyas (2016)
praneša, kad pakeitus stambius užpildus marmuro skalda, mišinio klojumas ir stipris gniuždant
(iki 80% stambaus užpildo kiekio) didėja kartu su užpildo procentu, bet kartu didėja ir vandens
įgeriamumas, kuris siejamas su susidariusiomis poromis betono mišinyje.
1.3. Priedai
Siekiant išgauti kuo kokybiškenį betono gaminį, kietėjančio betono procesams ar
savybėms reguliuoti į betono mišinį gali būti dedami įvairūs priedai. Jie gali būti mineraliniai
arba cheminiai. Pagal veikimo pobūdį cheminės priedai skirstomi į keletą grupių: reologines
savybes reguliuojančius, rišimosi ir kietėjimo intensyvumą reguliuojančius, specialiuosius,
daugiafunkcinius priedus (Jocius, 2017). Priedai prailgina betono gaminių ilgaamžiškumą, gerina
technologinius procesus.Visi priedai turi atitikti EN 934 standarte nurodytus reikalavimus.
16
1.4. Betonas
Betonas gali būti skirstomas į lengvuosius, normaliuosius ir sunkiuosius betonus.
Normalusis betonas – cemento ir smulkiųjų bei stambiųjų užpildų mišinys. Jame nėra tuštumų ir
dažniausiai pasižymi dideliu stipriu gniuždant. Lengvasis betonas dažniausiai maišomas su
akytomis medžiagomis, tokiomis kaip pemza ar keramzitas. Toks betonas pasižymi gerokai
mažesniu stipriu. Sunkusis betonas – itin stiprus betonas, kurio gamyboje naudojami didelį tankį
bei stiprį turintys užpildai. Šio betono konsistencija labai tiršta, sukietėjęs betono akmuo atsparus
išorės poveikiams, todėl šis betonas dažniausiai naudojamas pastatų bei įvairių statinių statybai.
Platesnė betono klasifikacija ir savybės nurodytos 1.2 paveiksle.
1.2 pav. Betono savybės ir klasifikacija (Nagrockienė, Žurauskienė, 2008)
1.5. Betono savybės
Betono ir jo gaminių kokybė tiesiogiai priklauso nuo jo sudėtinių medžiagų (cemento,
užpildų, vandens bei priedų) kokybės, mišinio sudėties, kietėjimo sąlygų, trukmės ir t.t.
Išskiriamos trys svarbiausios sukietėjusio betono savybės:
1. Stipris. Tai pati svarbiausia betono ir jo gaminių savybė. Betonas nuo 10 iki 20
kartų geriau atlaiko gniuždymo apkrovas negu tempimo. Ši savybė priklauso daugybės
veiksnių: v/c santykio, cemento tipo ir kiekio mišinyje, užpildų kokybės bei kietėjimo
trukmės ir pan. Kaip ir cementai, betonas gali būti skirstomas į klases (1.7 lentelė).
1.7 lentelė. Normaliojo betono stiprio gniuždant reikšmės (Naujokaitis, 2007)
Tankis Stipris Užpildų rūšis
Užpildų stambumas
Rišamosios medžiagos
rūšis
Kietėjimo sąlygos
Paskirtis
17
Stiprio gniuždant
klasė C8/10 C12/15 C16/20 C20/25 C25/30 C30/37 C35/45 C40/50
Mažiausias kubinis
stipris, MPa 10 15 20 25 30 37 45 50
2. Vandens įgeriamumas. Betono atsparumas vandeniui reglamentuojamas tiems
statiniams, kurie yra nuolatos veikiami drėgnos aplinkos ar sąveikauja su vandeniu. Ši
savybė priklauso nuo betono tankio bei užpildų tipo. Kuo tankesnis betonas, tuo
nelaidesnis vandeniui. Taip pat, nelaidumą galima didinti parenkant aukštenės atmainos
cementą.
3. Atsparumas šalčiui. Betono atsparumas šalčiui yra svarbus tiems betonams, kurie
yra nuolatos veikiami didelių temperatūrinių pokyčių. Ši savybė tiesiogiai priklauso nuo
betono stiprio ir vandens įgeriamumo. Vienodo stiprio, bet didesnio įgėrio betonas,
paveiktas šalčio ciklais, susilpnėja daugiau už mažesnio įgėrio betoną. Vienodo įgėrio,
bet silpnesnis betonas, paveiktas šalčio ciklais, susilpnėja daugiau negu stipresnis betonas
(Vaišvila ir kt., 2004).
1.3 pav. Betono bandinių vidutinio (1), didžiausio (2) ir mažiausio (3) vandens įgėrio ir
betono stiprio sumažėjimo priklausomybės (Vaišvila ir kt. 2004)
Atlikus vandens įgeriamumo tyrimą (1.3 pav.), mokslininkai pastebėjo, kad didėjant
vandens įgeriamumui pagal masę, eksponentiškai mažėja betono stiprio reikšmės.
Pagal atsparumą šalčiui, pasireiškiant užšalimo ir atšalimo poveikiams, betonas gali būti
skirstomas į šias aplinkos poveikio klases (1.8 lentelė):
18
1.8 lentelė. Aplinkos poveikio klasės (STR 2.05.05:2005)
XF1 Vidutinis vandens įmirkis be ledo
tirpinimo medžiagos
Vertikalūs betono paviršiai, veikiami
lietaus ir šalčio
XF2 Vidutinis vandens įmirkis su ledo
tirpinimo medžiaga
Kelių konstrukcijų vertikalūs betono
paviršiai, kuriuos veikia šaltis ir ledą
tirpinančios druskos
XF3 Aukštas vandens įmirkis be ledo tirpinimo
medžiagos
Horizontalūs betono paviršiai, veikiami
šalčio ir lietaus
XF4
Aukštas vandens įmirkis su ledą
tirpinančiomis medžiagomis ar jūros
vandeniu
Kelių ir tiltų dangos, veikiamos druskų.
Betono paviršiai, tiesiogiai veikiami
druskų ir šalčio. Šalčio veikiamos
konstrukcijos jūros purslų zonoje
Betono irimo pagrindinė priežastis – ledo susidarymas, kuris slegia betono sieneles.
Vandeniui įsigėrus į betono akmenį, esant žemoms temperatūroms jis suledėja ir didėjant tūriui
ardo betono struktūrą. Atsparumas šalčiui labai priklauso nuo porų kiekio, kadangi kuo jų
daugiau, tuo didesnis tūris vandeniui įgerti.
Siekiant sumažinti šalčio poveikį betonui, betono mišiniuose naudojami įvairūs priedai
sumažinantys vandens ir cemento kiekį jame, taip padidinant betono akmens tankį. Esant
mažesniam tankiui, sumažėja porų betono viduje, taigi ir vandens įgeriamumas.
1.6. Uolienos betono užpilduose
Uoliena yra sujungtas agregatas susidedantis iš vieno ar kelių mineralų, kurie sudaryti iš
individualių smulkesnių mineralų, kurie tarpusavyje yra susijungę paveikti naturaliomis jėgomis
(Wilson, 1995). Pasaulyje natūraliai sutinkamos trijų rūšių uolienos, kurios skiriasi
susiformavimo sąlygomis:
• nuosedinės,
• metamorfinės,
• magminės.
Svarbu pažymėti, kad uoliena sudaryta tik iš vienos rūšies mineralo nėra retas atvejis.
Pavyzdžiui, kalkakmenis ir marmuras yra sudaryti beveik vien iš kalcio karbonato, o kvarcas – iš
smiltainio. Esama ir tokių uolienų, kurios sudarytos iš 5 ar net 6 skirtingų mineralų.
19
Magminės uolienos. Magminės kilmės uolienos – uolienos, kurios susiformavo iš
išsilydžiusios ir atvėsusios magmos (Wilson, 1995). Kol tokio tipo uoliena yra po žemes pluta ji
yra žinoma kaip magma, tačiau išsiveržus virš žemės plutos – ji virsta lava. Skirtingi
pavadinimai suteikiami dėl to, kad priklausomai nuo karštosios uolienos atvėsimo ir formavimosi
sąlygų, išgaunamos skirtingos uolienos.
Šios uolienos turi šiurkščią stambią struktūrą vadinamą faneritine struktūra (aiškiai plika
akimi matoma tekstūra – mineralai). Magminėse uolienose randamas šiurkštus ir stambus
grūdėtumas indikuoja, kad uolienos formavimas vyko lėto ir ilgo vėsimo metu. Tai leido
mineraliniams grūdeliams įgauti didesnį dydį. Tokie akmenys dar vadinami plutoniniais –
magminiai akmenys. Labai stambaus grūdėtumo uolienos yra vadinamos pegmatitais. Pegmatitai
susidarė specialiomis vėsimo sąlygomis, kai magma, dėl šalia esančio vandens šaltinio
prisisotina vandens ir vandeniui garuojant vyksta ypatingai palankus formavimasis mineralų
dydžio atžvilgiu. Garavimo metu vykstanti difuzija leidžia greitai augti kristalams, esančiams
uolienoje, sukuriant didelius pegmantitų luitus.
Kai žemės gelmėse esanti magma išsiveržia į žemės paviršių ji tampa lava. Žemės
paviršiaus temperatūra visuomet yra daugybę kartų vėsesnė negu lava, todėl ji pradeda staigiai
vėsti. Staigus vėsimas nepalieka mineralams laiko augti, todėl mineralai tampa smulkiagrūdiški
ir įgauna vadinamą afaneritinę struktūrą. Smulkiagrūdės magminės kilmės uolienos, kurios
formavosi ant žemės paviršiaus yra vadinami ekstruziniai magminiai akmenys.
Nuosėdines uolienos, kaip ir minima pavadinime yra sudaryta iš nuosėdų. Ilgą laikotarpį
nuosėdas veikiant fizikinėms, cheminėma jėgoms ir galiausiai įvykus litifikacijai jos virto
uoliena. Nuosedinės uolienos skirstomos į 2 grupes: klastinės ir neklastinės.
Klastinės uolienos yra tokios, kurios susiformavo iš seniau egzistavusių
stambiagabaritinių luitų. Atmosfera daro įtaką uolienoms ir erozijos jėgoms leidžia ardyti ir
vėliau transportuoti lūžusias uolienų dalis. Tos pačios dalelės veikiamos fizikinėms, cheminėms
ir litifikacijos jėgoms gali vėl suformuoti stambiagabaritinį darinį – klastinę uolieną. Klastinės
uolienos yra turtingos kvarcu (smiltainiu) ir moliu (skalūnais), nes jų pirmtakai veikiami
atmosferos būtent šias pradines medžiagas išskirdavo. Kvarcas yra labai atspari medžiaga
atmosferos poveikiams todėl ji išlieka po to kai kiti mineralai būna sunaikinti, tuo tarpu molis yra
labai dažnai sutinkama medžiaga nes ji lieka po kitų mineralų destrukcijos, tokių kaip lauko
špatas (Wilson, 1995).
Neklastikinės uolienos susidaro iš cheminių arba biogenetinių nuosėdų, tai yra, naujai
sukurtų nuosėdų. Labiausiai paplitusi neklastikinė uoliena susidaranti iš cheminių nuosėdų
20
(kalcio karbonatas) yra kalkakmenis. Paparastai jis susidaro, kai vienoje vietoje kaupiasi kalcio
karbonatas, veikiamas šiltoje, seklioje vandenyno vietoje. Jūrinės kilmės gyvūnija išskiria kalcio
karbonatus ar aragonitus, pastarieji sukuria cheminius pasikeitimus vandenyje, kas priverčia
kalcio karbonatus nusėsti ir po truputį formuotis uolienai.
Metamorfinės uolienos susidarė kaip ir nuosedinės klasės, iš seniau egzistavusių uolienų,
skirtumas tas, kad veikiančių jėgų tokių kaip temperatūra, slėgis, cheminiai aktyvūs skysčiai,
stipris buvo daug didesnis. Priklausomai nuo metamorfozės dydžio ir nuo ją patiriančios uolienos
rūšies, atitinkamai gali gautis labai maži arba labai dideli pakitimai, tiek sudėtyje, tiek
struktūroje. Daugeliu atveju metamorfozės paveiktas akmuo, mažai kuo skirsis nuo savo
pirmtakio.
Metamorfozės uolienos skirstomos į tris klases:
1. Sąlyčio metamorfė – kai pagrindinis metamorfozės rodiklis didelė temperatūra
2. Laidojimo metamorfė – kai pagrindinis metamorfozės rodkilis yra didelis spaudimas
3. Regioninė metamorfė – kai pagrindins metamorfozės rodiklis yra ir didelė
temperatūra ir didelis spaudimas
Kvarcitas. Kvarcitas – metamorfinė uoliena, sudaryta iš kvarco. Ji susiformuoja kai
didelį kiekį kvarco turintis smiltainis keičiamas dėl metamorfozės šilumos, slėgio ir cheminės
veiklos. Šios sąlygos perkristalizuoja smėlio grūdeliusir silicio cementą, kuris juos sujungia
kartu. Rezultatas – neįtikėtinai stiprių kvarco grūdelių tinklas. Kvarcitas dažniausiai sutinkamas
baltos ar pilkos spalvos. Jeigu uoliena yra su priemaišomis, gali pasitaikyti geltonos, oranžinės,
mėlynos ar kitų spalvų. Moso kietumo skalėje kvarcitas vertinamas 7. Didžioji dalis kvarcito
susiformuoja kalnų „augimo“ metu ties konvergentinėmis plokščių ribomis. Šioje vietoje
smiltainis yra metamorfozavęs į kvarcitą, tačiau yra giliuose sluoksniuose. Kvarcitas yra viena
fiziškai bei chemiškai atspariausių uolienų randamų Žemėje. Kai kalnuose, veikiant orų
pokyčiams bei erozijai, mažiau patvarios ir atsparios uolienos yra sunaikinamos, kvarcitas lieka.
Kvarcito dūlėjimas sudaro itin prastą dirvožemį. Priešingai nei dūlėjantys lauko špatai, kurie
skaidydamiesi suformuoja molio mineralus, kvarcitas pavirsta kvarcu. Kvarcitas turi itin platų
panaudojimo spektrą statybose, gamyboje, architektūroje bei dekoratyviuose menuose. Nors šios
uolienos savybės pranašesnės už daugelį kitų, dėl daugelio priežasčių jos naudojimas nėra itin
populiarus. Kvarcito tvirtumas taip pat riboja jo panaudojimą, kadangi išgaunant bei naudojant
statybose turi itin neigiamą poveikį technikai. Dekoratyvinis naudojimas Kvarcitas gali būti labai
dekoratyvus, kai jame esama spalvotų priemaišų.
21
Marmuras. Marmuras yra metamorfinė uoliena, kuri susiformuoja, kai kalkakmenis
pakeičiamas dėl metamorfozės karščio ir slėgio. Daugiausia sudaro mineralinis kalcitas (CaCO3),
kuriame paprastai yra ir kitų mineralų, pvz., Molio mineralų, kvarco, pirito, geležies oksidų ir
grafito. Metamorfizmo sąlygomis kalcitas kalkakmenyje rekristalizuojasi suformuodamas
uolieną, kuris yra tarpusavyje sujungia kalcito kristalus. Didžioji marmuro formų dalis yra
konvergentinėje plokštumoje, kur didelės žemės plutos sritys yra veikiamos regioninio
metamorfizmo. Kai kurios formos taip pat susidaro kontaktiniu metamorfizmu, kai karšta magma
šildo greta esantį kalkakmenį. Prieš metamorfizmą kalcitas kalkakmenyje dažnai būna
litifikuotos iškastinės medžiagos ir biologinių šiukšlių pavidalu. Metamorfizmo metu šis kalcitas
perskirstomas ir pasikeičia uolienos struktūra. Ankstyvosiose kalkakmenio ir marmuro
transformacijos stadijose uolienos kalcitų kristalai yra labai maži. Metamorfozės progresavimo
metu kristalai didėja. Taip pat, nesusidaro sluoksniavimas, kuris dažnai randamas akmenyse
paveiktuose konvergencinės plokštės ribos nukreipto slėgis. Marmuras randamas dideliais
kiekiais, kurie gali būti šimtais metrų storio ir itin platūs. Tai leidžia ekonomiškai išgauti didelius
kiekius, kai kuriose kasyklose ir karjeruose kasmet išgaunama milijonai tonų. Dauguma
marmuro yra pagamintas iš smulkintos uolienos ir luitų. Susmulkinta uoliena naudojama kaip
užpildas greitkeliuose, geležinkelio lovose, pastatų pamatuose ir kitose konstrukcijose. Marmuro
luitai gali būti naudojami paminkluose, pastatuose, skulptūrose ir pan. Marmuras dažniausiai
būna šviesios spalvos. Jei esama nedaug priemaišų, gali būti visiškai baltos spalvos. Esant molio
mineralų, geležies oksidų priemaišų, spalva gali būti melsva, pilka, rožinė, geltona arba juoda.
Kietumas: Moso kietumo skalėje marmuras vertinamas 3. Dėl šios priežasties marmuras yra
lengvai raižomas, todėl jis yra ypač populiarus tarp skulptūrų ir palčiai naudojamas
dekoratyvinių objektų gamybai. Jis taip pat naudojamas šlifavime – poliravime su mažo kietumo
abrazyvas gaminant vienalytes vonios ir virtuvės baldams gaminti. Marmuras gali būti
šlifuojamas palaipsniui naudojant smulkesnius abrazyvus, išgaunant aukštą blizgesį ir
dekoratyvų vaizdą. Lengvai pjautomas, todėl galima naudoti kaip grindų plyteles, architektūrines
plokštes, akinius, palanges, laiptus, stulpelius ir kaip daugybe kitų dekoratyvinio akmens
gaminių.
Granitas. Granitas - tai šviesios spalvos magminės kilmės akmuo, kuris yra
stambiagrūdis ir yra pakankamai didelis, kad būtų matomi mineralai plika akimi. Jis formuojasi
lėtai vėstant iš magmos po žemės paviršiumi. Granitą sudaro daugiausia kvarcas ir lauko špatas,
turintis nedidelį kiekį žėručio, amfibolų ir kitų mineralų. Ši mineralinė kompozicija paprastai
suteikia granitui raudoną, rausvą, pilką arba baltą spalvą. Granitas yra geriausiai žinomas kaip
22
magminis akmuo. Daugelis žmonių atpažįsta granitą, nes tai yra labiausiai paplitęs uolinis
akmuo, randamas visame žemės paviršiuje, ir granitas labiausiai naudojamas daugeliui
statybinių objektų, su kuriais daugelis susiduriame kasdieniame gyvenime. Tai apima stalviršius,
grindų plyteles, grindinio akmenis, laiptų pakopą ir kapinių paminklus. Didelė kaina dažnai
sumažina statybinės medžiagos populiarumą, o daugumoje projektų granitas dažnai kainuoja
žymiai daugiau nei cheminės medžiagos. Tačiau granitas dažnai pasirenkamas, nes tai yra
prestižinė medžiaga, naudojama projektuose, kad būtų sukurta elegancijos, ilgaamžiškumo ir
ilgalaikės kokybės įspūdžių.Granitas taip pat naudojamas kaip susmulkintas akmuo arba
agregatas. Šioje formoje ji naudojamas kaip pagrindinė medžiaga statybvietėse, kaip kelių
tiesimo, geležinkelio balasto, pamatų ir bet kurioje vietoje, kur susmulkintas akmuo yra
naudingas kaip užpildas.
Bazaltas. Bazaltas yra tamsios spalvos, smulkiagrūdis, metamorfinė uoliena, daugiausia
sudaryta iš plagioklazų ir pirokseno mineralų. Dažniausiai jis formuojamas kaip ekstruzinis
akmuo, pvz., Lavos srautas, bet taip pat gali susidaryti kituose mažuose kūnuose įsibraudamas,
kaip uolienos daikos plyšiuose ar kitame ploname uolieniniame sluoksnyje. Jo sudėtis panaši į
gabro uoliena. Skirtumas tarp bazalto ir gabro yra tai, kad bazaltas yra smulkiagrūdis uolas, o
gabras yra stambiagrūdis akmuo. Bazaltas naudojamas įvairiems tikslams. Dažniausiai jis yra
sutraiškomas naudojamas statybiniuose objektuose . Susmulkintas bazaltas naudojamas kelių
bazei tiesti, betono mišinyje kaip užpildas, kaip asfalto dangos agregatas, geležinkelio balastas,
filtravimo akmeniui drenažo laukuose ir kitais tikslais. Bazaltas taip pat supjaustytas į dimensinį
akmenį. Plonos bazaltos plokštės supjaustomos ir kartais poliruojamos, kad būtų naudojamos
kaip grindų plytelės, faneros, paminklai ir kiti akmens objektai.
Serpentinitas. Serpentinitas yra metamorfinis akmuo, kurį daugiausia sudaro serpantino
grupės mineralai antigoritas, litarditas ir krisolitas. Jo spalva varijuoja nuo žalios iki tamsiai
žalios. Paprastai susidaro serpantizacijos metu iš ultramafinių uolienų. Serpantinizacija –
geologinis žemos temperatūros metamorfinis procesas, kai cheminių reakcijų metu vandeniniai
feromagneziniai silikatiniai mineralai yra paverčiami vandeniniais silikato mineralais.
Serpantizacijos metu išsiskiria šiluma, sumažėja uolienos tankis ir iki 30 % padidėja tūris.
23
2. TYRIMO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI
Tyrimo tikslas – nustatyti skirtingų betono uolieninių užpildų įtaką dekoratyvinio betono
savybėms.
Tyrimo uždaviniai:
1. Nustatyti betono užpildų įtaką betono mišinio savybėms.
2. Nustatyti betono užpildų įtaką betono vandens įgeriamumui.
3. Nustatyti betono užpildų įtaką betono gniuždomajam stipriui.
4. Įvertinti betono užpildų įtaką betono atsparumui šalčiui.
24
3. TYRIMO METODIKA
3.1. Tyrimo objektas
Tiriamojo darbo objektas – dekoratyvinis betonas bei jo savybių pokyčiai, priklausomai
nuo skirtingų naudojamų užpildų.
Tiriamajame darbe iškeltų uždavinių įgyvendinimui panaudoti statybos techniniai
reglamentai, metodiniai patarimai, atlikti laboratoriniai tyrimai. Gauti rezultatai buvo
analizuojami duomenis lyginant tarpusavyje ir taikant grafinės analizės būdus. Tyrimo objektu
buvo pasirinkti – CEM I/42,5 R klasės pilkas ir CEM I/52,5 R baltas cementas (2.1 lentelė) bei 6
rūšių skalda kaip užpildas. Laboratoriniai tyrimai buvo atliekami siekiant nustatyti užpildų
poveikį betono mišinio bei sukietėjusio betono savybėms.
2.1 lentelė. Tyrime naudotų cementų deklaruojami parametrai
Parametras CEM I 42,5 R CEM I 52,5 R
Gniuždymo stipris, MPa Ankstyvasis ≥20 ≥30
Standartinis ≥42,5≤62,5 ≥52,5
Rišimosi pradžia, min ≥60 ≥45
Tūrio pastovumas, mm ≤10 -
Pirmiausia buvo atlikti skaldos tyrimai: nustatytas užpildų tankis bei vandens
įgeriamumas. Tyrimai buvo atlikti LST EN 1097-6:2013 standarte pateikta metodika.
Betono mišinių tyrimams laboratorijoje buvo pagaminti 7 skirtingi betono mišiniai: 2
kontroliniai mišiniai (balto/pilko cemento su granito skalda), 1 mišinys su pilku cementu ir
marmuro stambiuoju užpildu, 4 mišiniai su baltu cementu ir kvarcito, bazalto, serpantinito ir
dekoratyvinio granito „aguona“ (toliau – aguona) skaldomis. Kiekvienam betono mišiniui, buvo
nustatytas tankis (cilindro metodas) ir konsistencija (pagal pasklidimą kratant). Betono mišinio
tyrimai atlikti vadovaujantis LST EN 12350-2:2009 ir LST EN 12350-6:2009/P:2011
standartuose pateikta metodika.
Sukietėjusio betono tyrimams buvo pagaminti 63 standartinio dydžio (100 × 100 × 100
mm) betono kubai (7 partijos po 9 bandinius). Sukietėjusiam betonui atlikti tankio, gniuždomojo
stiprio ir vandens įgeriamumo tyrimai, vadovaujantis LST EN 13369:2018, LST EN 12390-
3:2009 ir LST EN 12390-7:2009 standartuose pateikta metodika.
3.2. Skaldos tyrimai
Betono mišinio gamyboje naudotai skaldai buvo atlikti tankio nustatymo bei vandens
įgeriamumo tyrimai pagal LST EN 1097-6:2013 standartuose pateiktas metodikas.
25
2.1 pav. Pasiruošimas skaldos tyrimui
Skaldos tankiui nustatyti, skalda buvo nuplauta ir išdžiovinta 105-110 oC temperatūroje ir
pasverti. Po to skalda buvo parafinuojama ir pasverta. Parafino masė ir tūris apskaičiuotas pagal
šias formules:
𝑚1 = 𝑚2 − 𝑚 (1)
m1 – parafino masė, g;
m2 – skaldos su parafinu masė, g;
m – švarios, išdžiovintos skaldos masė, g.
𝑉1 =𝑚1
𝜌 (2)
V1 – parafino tūris, cm3;
ρ – parafino tankis, g/cm3 (0,93 g/cm3).
Parafinuota skalda pasveriama vandenyje. Apskaičiuojamas parafinuotos ir
neparafinuotos skaldos tūriai:
𝑉2 =(𝑚2 − 𝑚3)
𝜌𝑣 (3)
V2 – parafinuotos skaldos tūris, g/cm3;
m3 – parafinuotos skaldos masė vandenyje, g;
26
ρv – vandens tankis, g/cm3 (1 g/m3).
𝑉 = 𝑉2 − 𝑉1(4)
V – neparafinuotos skaldos tūris, g/cm3.
Pagal gautus rezultatus apskaičiuojamas skaldos natūralus tankis:
𝜌𝑛 =𝑚
𝑉(5)
ρn – skaldos natūralus tankis, g/cm3.
Skaldos vandens įgeriamumas buvo nustatytas pagal LST EN 13369 standarte pateiktą
metodiką. Skalda buvo sudėta į indą su 20 ± 5 oC temperaturos geriamuoju vandeniu. Mirkymas
truko 3 paras, įsitikinus, kad pasiekta pastovi mase m1, atliekant du svėrimo bandymus 24
valandų intervalu ir įsitikinant, kad skaldos masės skirtumas mažesnis kaip 0,1 proc.
Prieš pasveriant, kiekvienas skaldos mėginys nušluostomas audeklu, kad būtų pašalintas
vandens perteklius nuo paviršių (Pav. ). Mėginiai pasverti ir užrašyta mėginio masė m1.
Džiovinimo spintoje skalda buvo džiovinama 105 ± 5 oC temperatūroje krosnyje iki
pastovios masės (Pav.). Džiovinimas vyksta bent 3 paras. Pastovi masė pasiekiama, kai skaldos
mėginių masės skirtumas po dviejų nuoseklių svėrimų kas 24 valandas yra mažesnis kaip 0,1
proc. Prieš sveriant, skalda atvėsinta iki kambario temperatūros ir užrašoma bandinio masė m2.
Kiekvieno mėginio vandens įgėrio procentinė vertė apskaičiuojama pagal šią formulę:
𝑤 = (𝑚1 − 𝑚2)
𝑚2∙ 100 (6)
čia:
w – skaldos mėginio vandens įgeriamumas, %;
m1 – skaldos masė po mirkymo vandenyje, g;
m2 – skaldos masė po džiovinimo, g.
3.3. Betono mišinių paruošimas
Betono mišinių paruošimui buvo naudotos šios sudedamosios dalys:
• Cementas CEM I/ 42,5 R (Pilkas portlandcementis) (R – greitai kietėjantis);
• Cementas CEM I/ 52,5 R (Baltas portlandcementis);
• Smėlis (frakcija 0-4 mm);
27
• Dekoratyvinė skalda: granitas (kontroliniams bandiniams); kvarcitas, raudona; bazaltas,
juoda; serpantinitas, žalia; marmuras, balta; aguona, šviesiai pilka; (frakcija 4-16 mm);
• Plastifikatorius;
• Vanduo.
Mišinio ruošimui pasveriamas cementas, vanduo, užpildai ir pamatuojamas reikiamas
kiekis plastifikatoriaus. Į indą supylus vandenį (jame jau būna ištirpintas plastifikatorius) ir
cementą, mišinys gerai išmaišomas mechanine maišykle. Po 30 sekundžių supilamas smėlis,
mišinys maišomas kiek greičiau. Sustabdžius maišymą, nuo sienelių nubraukiamas ten esantis
mišinys. Tada maišymas tęsiamas dar apie 1 minutę.
Betono mišiniams buvo naudojami smulkusis (smėlis) ir stambusis užpildas (skalda).
Betono mišinių nominalioji sudėtis nurodyta 2.1 lentelėje.
2.1 lentelė. Betono mišinio sudėtis
Parametro
pavadinimas Cementas Smėlis Skalda Plastifikatorius Vanduo
Medžiagos
masė 1 m3
mišinio (kg)
363 988 915 2 175
3.4. Konsistencijos ir tankio nustatymas
Betono mišinio konsistencija nustatoma siekiant nustatyti betono klojumą. Kuo mišinys
plastiškesnis, tuo patogiau dirbti. Dažniausiai klojumas didinamas pilant papildomą kiekį
vandens, tačiau tokiu būdu mažėja sukietėjusio betono stipris, atsparumas šalčiui bei kitos
savybės. Šiam tikslui gali būti naudojamas plastifikuojantis priedas, kuris palengvina darbą su
mišiniu bei sumažina vandens kiekį jame.
Šio tyrimo metu, konsistencija buvo nustatinėjama pagal pasklidimą kratant, remiantis
LST EN 12350-2:2009 standarte pateikta metodika. Paruošus sklidimo staliuką, į kūginę formą
dviem sluoksniais išpilamas betono mišinys, paviršius išlyginamas ir pašalinamas perteklius. Po
30 sekundžių forma vertikaliai pakeliama. Lėtai pakėlus staliuko viršutinę dalį, ji paleidžiama
laisvai kristi. Veiksmas kartojamas 15 kartų. Liniuote išmatuotos didžiausios pasklidimo vertės ir
išmatuotų verčių vidurkis užrašomas.
28
2.2 pav. Betono mišinio slankumo nustatymas
Betono mišinio tankis nustatytas cilindro metodu, remiantis LST EN 12350-6:2009
pateikta metodika. Į žinomos masės ir talpos cilindro formos indą supilamas betono mišinys
tankinamas metaliniu strypu. Masė su indu pasveriama, betono mišinio tankis apskaičiuojamas
pagal formulę:
𝜌𝑏.𝑚𝑖𝑠. =𝑚2 − 𝑚1
𝑉𝑐, 𝑘𝑔/𝑚3 (7)
m1 – cilindro formos indo masė, kg;
m2 – cilindro su betono mišiniu masė, kg;
Vc – cilindro tūris, m3.
3.5. Betono bandinių paruošimas
Darbo pradžioje paruošiamos 100 × 100 × 100 mm bandinių formos (2.3 pav.): jos
išvalomos, suvaržomos bei ištepamos plonu alyvos sluoksnius. Formos pripildomos mišiniais bei
pritvirtinamos prie vibracinio stalelio. Sutankinus mišinius, nuo formų nubraukiamas perteklius.
Formos su bandiniais paliekamos 24 valandas kietėti, o po šio laiko, atsargiai išėmus iš formų,
bandiniai pažymimi ir panardinami į vandenį. Bandiniai paliekami kietėti dar 27 paras.
Iš viso buvo pagaminti 63 standartinio dydžio (100 × 100 × 100 mm) betono kubai.
29
2.3 pav. Paruoštos betono bandinių formos (dešinėje) ir betono mišiniai supilti formas (kairėje)
3.6. Betono bandinių stiprio gniuždant nustatymas
Po 28 parų kietėjimo, bandiniai išimami bei nušluostomi, išmatuojami matmenys bei
pasveriami. Gniuždomasis stipris buvo nustatytas naudojant “CONTROLS MCC8” gniuždomąjį
presą (Pav.). Bandiniai ant plokštės dedami plokštumomis, kurios lietėsi su formos sienelėmis.
Bandinio stipris gniuždant fc apskaičiuojamas pagal formulę:
𝑓𝑐 = 𝛽𝐹
𝐴, 𝑁/𝑚𝑚2(8)
F – ardančioji gniuždymo jėga (N);
A – bandinio gniuždymo plotas (mm2);
β – koeficientas, įvertinantis bandinių dydį (2.2 lentelė).
2.2 lentelė. Bandinių dydžio įtakos koeficientas β, skaičiuojant betono bandinių stiprį gniuždant
Kubo kraštinė, mm 100 150 200 300
β 0,95 1,00 1,05 1,10
30
2.4 pav. Betono bandinių stiprio gniuždant tyrimas
3.7. Betono bandinių vandens įgeriamumo tyrimai
Šio tyrimo metu, betono bandinių vandens įgeriamumas buvo nustatytas pagal LST EN
13369 standarte pateiktą metodiką. Panaudota tokia įranga:
− Ventiliuojama džiovinimo spinta (kurioje gali būti palaikoma 105 ± 5 oC
temperatūra);
− Plokščiadugnis indas (bandiniams mirkyti);
− Svarstyklės;
− Standus šepetys ir kempinė.
Pradžioje darbo, bandiniai buvo paruošti – šepeciu nuvalytos dulkės ir pan. Tada
bandiniai buvo panardinti į indą su 20 ± 5 oC temeperaturos geriamuoju vandeniu. Bandiniai
buvo atskirti vienas nuo kito mažiausiai 15 mm ir panardinti mažiausiai 20 mm nuo vandens
paviršiaus. Mirkymas truko 3 paras, įsitikinus, kad pasiekta pastovi mase m1, atliekant du
svėrimo bandymus 24 valandų intervalu ir įsitikinant, kad bandinių masės skirtumas mažesnis
kaip 0,1 proc.
Prieš pasveriant, kiekvienas bandinys nušluostomas audeklu, kad būtų pašalintas vandens
perteklius nuo paviršiaus (2.5 pav. ). Bandinys pasveriamas ir užrašoma bandinio masė m1.
31
2.5 pav. Betono bandiniai po mirkymo
Džiovinimo spintoje bandiniai išdėstomi mažiausiai 15 mm atstumu ir džiovinami 105 ±
5 oC temperatūroje krosnyje iki pastovios masės (2.6 pav.). Džiovinimas vyksta bent 3 paras.
Pastovi masė pasiekiama, kai bandiniu masės skirtumas po dviejų nuoseklių svėrimų kas 24
valandas yra mažesnis kaip 0,1 proc. Prieš sveriant, bandiniai atvėsinami iki kambario
temperatūros ir užrašoma bandinio masė m2.
Kiekvieno bandinio vandens įgėrio procentinė vertė apskaičiuojama pagal šią formulę:
𝑤 = (𝑚1 − 𝑚2)
𝑚2∙ 100 (9)
čia:
w – betono bandinio vandens įgeriamumas, %;
m1 – betono bandinio masė po mirkymo vandenyje, g;
m2 – betono bandinio masė po džiovinimo, g.
32
2.6 pav. Betono bandinių džiovinimas džiovinimo spintoje
3.8. Betono bandinių atsparumo šalčiui tyrimai
Betono atsparumas šalčiui apskaičiuotas vadovaujantis tuometinio Lietuvos žemės ūkio
universiteto Statybinių konstrukcijų katedros mokslininkų kolektyvo (Vaišvila ir kt., 2004)
sukurta metodika. Pirmiausia, priklausomai nuo betono vandens įgeriamumo ir vandens
įgeriamumo, apskaičiuotas empirinis šalčio ciklų skaičius:
𝑛 = 𝑚 ∙ ∆𝑓𝑐𝑘 (10)
čia:
n – šalčio ciklų skaičius;
∆fc – betono stiprio sumažėjimas veikiant šalčio ciklams (darbe priimta 5% reikšmė), %;
m ir k – koeficientai parinkti iš mokslinėje publikacijoje (Vaišvila ir kt., 2004) pateiktos
prieduose.
Apskaičiavus empirinę reikšmę atsparumas šalčiui perskaičiuotas į standartinį šalčio
ciklų skaičių F, pagal formulę:
𝐹 = 34,848 ∙ 𝑛0,6157 (11)
čia:
F – standartinių bandymo šalčio ciklų skaičius, po kurių bandinių stipris sumažėja ne
daugiau kaip 5%;
n – šalčio ciklų skaičius, apskaičiuotas pagal formulę, kai ∆fc = 5 %.
33
4. TYRIMO REZULTATAI
4.1. Skaldos tyrimai
Skaldos tankio tyrimas. Skaldos tankio ir vandens įgeriamumo tyrimų rezultatai nurodyti
3.1 lentelėje ir 3.1 bei 3.2 paveiksluose.
3.1 lentelė. Užpildų tankis
Skaldos Matavimo
vienetai
Nustatyta vidutinė
reikšmė
Deklaruojami
skaldos tankiai
literatūroje
Granitas
kg/m3
2851 2730
Marmuras 3096 2700
Kvarcitas 2451 2660
Aguona 2764 -
Serpantinitas 2523 2680
Bazaltas 2817 3000
Palyginus tyrime gautas tankių reikšmes su literatūroje pateikiamomis reikšmėmis,
pastebėta, kad gautos reikšmės yra panašios. Informacijos apie dekoratyvinio granito skaldą
„aguona“ – nerasta.
3.1 pav. Skaldos vidutinis tankis
0.000
500.000
1000.000
1500.000
2000.000
2500.000
3000.000
3500.000
Granitas Marmuras Kvarcitas Aguona Serpantinitas Bazaltas
Tan
kis
, kg/m
3
34
Atlikus skaldos tankio nustatymo tyrimą, gauti rezultatai pavaizduoti 3.1 pav. Nustatytos
tankių reikšmės vidutiniškai svyravo nuo 2500 iki 3100 kg/m3. Didžiausias tankis nustatytas –
marmuro skaldos. Mažiausi – kvarcito ir serpantinito skaldoms.
Skaldos vandens įgeriamumo tyrimas.
Mažiausias vidutinis vandens įgeriamumas buvo nustatytas marmuro bei aguonos skaldai
– apie 0,70 %. Taip pat, apie 1% - bazalto ir granito skaldos. Didžiausias nustatytas įgeriamumas
– kvarcito skalda (2 %).
Vandens įgeriamumo nustatymas yra svarbus dėl poveikio betono gaminiui: esant
didesniam skaldos vandens įgeriamumui, didėja ir vandens kiekis, kurį absorbuoja skalda bei
sumažėja vandens kiekis, rišantis cementą.
Pastebėta, kad didesnio tankio skaldos sugeria mažesnį kiekį vandens palyginus su
kitomis skaldomis.
3.2 pav. Vidutinis skaldos vandens įgeriamumas
4.2. Betono mišinio tyrimai
Paruoštiems betono mišiniams buvo atlikti 2 tyrimai: tankio nustatymas cilindro metodu
ir konsistencija pagal pasklidimą kratant. Gauti rezultatai pateikti 3.3 pav. ir 3.2 lentelėje.
Betono mišinio tankis
Atlikus betono mišinio tankio tyrimus nustatyta, kad vidutinės mišinio tankio reikšmės
svyruoja nuo 2158 kg/m3 iki 2321 kg/m3. Didžiausias tankis nustatytas balto cemento mišiniui su
bazalto skalda (BB – 2321 kg/m3), o mažiausias – balto cemento mišinys su serpantinito skalda
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
Granitas Marmuras Kvarcitas Aguona Serpantinitas Bazaltas
Vid
uti
nis
van
den
s įg
eria
mum
as,
%
35
(BS – 2158 kg/m3). Apskaičiuota, kad balto cemento betono mišinio su bazalto skalda (BB)
apskaičiuotas tankis yra apie 6 % didesnis negu kontrolinio mišinio (BG) tankis, o betono
mišinio su baltu cementu ir serpantinito skalda (BS) tankis apie 2 % mažesnis negu kontrolinis
mišinys (BG). Svarbu pažymėti, kad kontrolinių mišinių (BG IR PB) tankiai skiriasi nežymiai
(betono mišinio su pilku cementu tankis šiek tiek didesnis – 0,5 %).
Gauti rezultatai rodo (3.3 pav.), kad tankis varijuoja nepriklausomai nuo cemento tipo,
todėl galima teigti, kad mišinio tankis tiesiogiai priklauso nuo skaldos tipo: bazalto skaldos
tankis – vienas didžiausių, o serpantinito – vienas mažiausių. Visa tai galima sieti su skaldos
sudėtimi, jų forma, grublėtumu bei paviršiaus plotu.
3.3 pav. Betono mišinių tankiai
Betono mišinio konsistencija
Betono mišinio konsistencijos tyrimas atliktas siekiant nustatyti skirtingų užpildų įtaką
mišinio konsistencijai. Tyrimas atliktas naudojantis pasklidimo kratant metodu. Gauti rezultatai
nurodyti 3.2 lentelėje.
2050.00
2100.00
2150.00
2200.00
2250.00
2300.00
2350.00
Tan
kis
, kg/m
3
BG PG PM BK BA BS BB
36
3.2 lentelė. Betono mišinio konsistencijos nustatymas
Mišinio pavadinimas
(cemento tipas ir skaldos
tipas)
Mišinio konsistencija, mm Mišinio sklidumo
klasė
BG 620 F5
PG 600 F5
PM 550 F4
BK 530 F4
BA 590 F5
BS 510 F4
BB 600 F5
Atlikus gautų rezultatų analizę, pastebėta, kad betono mišinių konsistencijos vidurkis
svyruoja nuo 510 mm iki 620 mm, t.y. apie 20 %. Didžiausias sklidumas nustatytas
kontroliniams bandiniams, balto (620 mm) ir pilko cemento (600 mm) su granito skalda bei balto
cemento mišiniui su bazalto skalda (600 mm). Mažiausia sklidumo reikšmė buvo nustatyta balto
cemento mišiniui su serpantinito (BS) skalda (510 mm), t.y. mišinys – plastiškesnis. Tai galima
sieti su didesniu serpantinito skaldos vandens įgeriamumu, kadangi daugiau vandens
sunaudojama skaldos paviršiaus sudrėkinimui negu granito ar bazalto skaldos. Tuo tarpu,
vanduo, kuris “lieka” po užpildų paviršiaus sudrėkinimo, pasiskirsto po betono mišinį ir jį
suskystina.
Išmatavus mišinių konsistenciją, jie buvo priskirti atitinkamai sklidumo klasei. Iš tirtųjų
mišinių, 3 mišiniai buvo priskirti F4 klasei ir 4 mišiniai buvo priskirti F5 (abu kontrolės mišiniai
priskirti šiai klasei. Visi mišiniai, pagal sklidumo klases priskiriami takiesiems mišiniams.
Standėjantis mišinys parodo, kad dekoratyvinė skalda įgeria daugiau vandens, bei norint gauti
tam tikros konsistencijos mišinį jam reikėtų daugiau vandens, taigi, toks betonas taptų silpnesnis.
Apibendrinant mišinio tyrimus, galima daryti išvadą, kad skirtinga skalda turėjo skirtingą
poveikį betono mišiniams: tankesni mišiniai – pasižymėjo didesniu sklidumu, o mažesnio tankio
– mažesniu.
4.3. Sukietėjusio betono tyrimai
Betono tankis.
Po 28 parų kietėjimo, betono bandiniams buvo atlikti tankio nustatymo, gniuždomojo
stiprio ir vandens įgeriamumo tyrimai. Gauti rezultatai pateikti žemiau.
37
Tankis yra vienas iš pagrindinių kriterijų klasifikuojant betoną. Sukietėjęs betonas gali
būti sunkusis, normalusis ar lengvasis.
Betono bandinių tankio reikšmės pateiktos 3.3 lentelėje bei 3.4 paveiksle.
3.3 lentelė. Betono bandinių tankio reikšmės
Bandinio
numeris Matavimo
vnt.
BG PG PM BK BA BS BB
1
kg/m3
2141 2274 2208 2098 2089 2183 2260
2 2156 2298 2165 2172 2191 2137 2255
3 2147 2264 2182 2125 2178 2109 2088
4 2092 2240 2196 2128 2159 2101 2258
5 2135 2254 2267 2099 2172 2081 2265
Vidurkis 2134 2266 2204 2125 2158 2122 2225
Nustatyta, kad vidutinės betono bandinių tankio reikšmės (3.4 pav.) svyruoja nuo 2122
kg/m3 iki 2266 kg/m3 . Didžiausias tankis nustatytas pilko cemento bandiniams su granito skalda
(PG) (kontrolinis bandinys) ir balto cemento su bazalto skalda (BB – 2225 kg/m3), o mažiausias
– balto cemento bandiniams su serpantinito skalda (BS). Balto bazalto bandiniai vidutiniškai apie
5 % tankesni negu balto cemento su granito skalda, tuo tarpu balto serpantinito bandinių
vidutinis tankis yra apie 0,5 % mažesnis už kontrolinio bandinio (BG) vidutinę tankio reikšmę.
Kontrolinių bandinių (BG IR PB) tankiai skiriasi nežymiai (pilko cemento bandinio
tankis kiek didesnis – apie 6 %).
Palyginus betono mišinių tankio reikšmes su sukietėjusio betono bandinių vidutinėmis
reikšmėmis (3.4 pav.), pastebėta, kad sukietėjusių PG bandinių vidutinis tankis padidėja apie 3
%. Tuo tarpu, visų kitų bandinių vidutiniai tankiai pamažėja nuo 0,7 iki 4 %. Didžiausias pokytis
pastebėtas BB bandinių – nuo 2321 kg/m3 iki 2225 kg/m3, mažiausias – PM bandinių (2218
kg/m3 iki 2204 kg/m3).
38
3.4 pav. Betono mišinių ir bandinių vidutinis tankis
Betono stipris gniuždant.
Pati svarbiausia betono savybė – stipris gniuždant. Ši savybė priklauso nuo daugybės
veiksnių, keletas jų – vandens ir cemento santykis mišinyje, cemento stiprio, užpildų kokybės,
kietėjimo trukmės ir t.t. Tyrimo metu buvo sugniuždyti 35 betono bandiniai (7 partijos po 5
kubelius). Gauti rezultatai pavaizduoti 3.4 lentelėje.
3.4 lentelė. Betono bandinių stipriai gniuždant
Bandinių
pavadinimas Stipris gniuždant, MPa
BG 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. Vidurkis MIN MAX
22,73 30,66 32,45 32,55 32,17 30,11 22,73 32,55
PG 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5.
28,18 29,13 32,60 30,18 33,78 30,77 28,18 33,78
PM 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5.
23,80 23,01 23,32 20,20 23,60 22,79 20,20 23,80
BK 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5.
26,72 31,56 30,94 30,49 26,77 29,30 26,72 31,56
BA 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5.
20,59 21,36 20,60 21,51 21,12 21,04 20,59 21,51
BS 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5
23,19 21,06 18,07 22,83 20,42 21,11 18,07 23,19
BB 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5
30,77 24,10 29,18 30,22 25,67 27,99 24,10 30,77
Bandymo rezultatuose matoma, kad stipris žymiai skiriasi priklausomai nuo užpildo (3.5
pav.). Kontrolinių bandinių vidutinės reikšmės buvo didžiausios – 30,11 MPa (BG) ir 30,77
2000.00
2050.00
2100.00
2150.00
2200.00
2250.00
2300.00
2350.00
BG PG PM BK BA BS BB
Bet
ono
ban
din
ių t
ankio
vid
uti
nės
reik
šmės
, kg/m
3
Betono mišinio tankis
Betono kubelių tankis
39
(PG). Balto cemento bandinių su kvarcito skalda vidutinė stiprio reikšmė taip pat buvo viena
didžiausių – 29,30 MPa. Šių bandinių vidutinis stipris buvo apie 3 % mažesnis negu kontrolinių
bandinių (BG). Tyrimo metu mažiausia stiprio reikšmė gniuždant nustatyta balto cemento
bandiniams su „aguonos“ skalda (BA) – 21,04 MPa. Pastaroji reikšmė yra 30 % mažesnė negu
kontrolinių bandinių vidutinė reikšmė. Svarbu pažymėti, kad balto cemento bandinių su
serpantinito skalda (BS) vidutinė stiprio reikšmė buvo itin artima BA reikšmei. Taip pat, vienam
iš BS bandinių buvo nustatyta mažiausia stiprio gniuždant reikšmė. 3.5 pav. diagramoje galima
pastebėti, kaip bandinių stipris gniuždant pasiskirsto į grupes: BG, PG, BK ir BB stipriai – apie
30 MPa, o PM, BA ir BS – apie 20 MPa.
3.5 pav. Betono bandinių gniuždomojo stiprio vidutinės reikšmės
Visa tai galima paaiškinti, kad įprastinė granitinė skalda (naudota kontrolinių bandinių
gamyboje) yra skirta betonui ir ji pasižymi reikiamomis betonui savybėmis – stiprumu,
šiurkštumu ir kt. Tuo tarpu, dekoratyvinė skalda „aguona“ yra gludinti akmenėliai, todėl jos
sukibimas su cementiniu akmeniu yra prastas, kas ir įtakojo stiprio sumažėjimą. Betonas su
serpantinito skalda pasižymėjo mažu stipriu, kadangi jau tankio tyrimai parodė, kad šis betonas
yra mažiausio tankio, o šios dvi savybės tarpusavyje yra susijusios.
Pagal gautus stiprio vidutinius rezultatus buvo nustatytos betono bandinių klasės (3.5
lentelė). Klasės pasiskirstė taip: C12/15 klasei priskirtos 3 partijos, C16/20 klasei – 1 partija,
C20/25 – 3 partijos. Žemiausia klasė, t.y. C12/15, nustatyta bandiniams iš balto cemento su
“aguonos” skalda (BA) bei bandiniams su serpantinito skalda (BS), taip pat šiai klasei priskirti
0
5
10
15
20
25
30
35
BG PG PM BK BA BS BB
Bet
ono
sti
pri
o g
niu
ždan
t vid
uti
nės
rei
kšm
ės,
MP
a
40
betono bandiniai iš pilko cemento su marmuro skalda (PM). Aukščiausia nustatyta klasė –
C20/25. Jai buvo priskirti kontroliniai betonai ir betono bandiniai iš balto cemento su kvarcito
skalda (BK).
3.5 lentelė. Bandinių betono klasės pagal gniuždomąjį stiprį
Bandinys BG PG PM BK BA BS BB
Stipris
gniuždant
(MPa)
30,77
30,11 22,79 29,30 21,04 21,11 27,99
Betono
klasė C20/25 C20/25 C12/15 C20/25 C12/15 C12/15 C16/20
Vandens įgeriamumas.
Vandens įgeriamumas – medžiagos savybė sugerti ir išlaikyti aplink save esantį vandenį.
Betono bandinių vandens įgeriamumo vidutinės reikšmės pavaizduotos 3.6 pav.
3.6 lentelė. Betono bandinių vandens įgeriamumo reikšmės
Bandinių
pavadinimas
Masė prieš
užmerkimą, kg
Masė po
užmerkimo, kg
Vandens
įgeriamumas, %
Vidutinis
įgeriamumas, %
BG 1.1. 2,246 2,112 5,97 6,06 1.2. 2,267 2127 6,18
1.3. 2,271 2,134 6,03
PG 2.1. 2,281 2,153 5,60 5,52 2.2. 2,293 2,173 5,23
2.3. 2,264 2,134 5,73
PM 3.1. 2,312 2,181 5,66 5,86 3.2. 2,262 2,122 6,19
3.3. 2,312 2,179 5,74
BK 4.1. 2,237 2,112 5,60 5,61 4.2. 2,231 2,106 5,60
4.3. 2,233 2,108 5,61
BA 5.1. 2,204 2,085 5,38 5,31 5.2. 2,246 2,129 5,19
5.3. 2,200 2,082 5,36
BS 6.1. 2,170 2,037 6,11 5,94 6.2. 2,194 2,067 5,78
6.3. 2,095 1,971 5,94
BB 7.1. 2,365 2.234 5.53 5,74 7.2. 2,341 2.194 6.30
7.3. 2,341 2.215 5.39
41
Atlikus betono bandinių vandens įgeriamumo tyrimus nustatyta, kad vidutinės
įgeriamumo reikšmės gana panašios ir svyruoja nuo 5,31 % iki 6,06 %. Didžiausias vandens
įgėris nustatytas vienam iš kontrolinių bandinių – balto cemento su granitine skalda bandiniams
(BG – 6,06 %). Mažiausias – balto cemento bandinių su „aguonos“ skalda (BA – 5,31 %).
Apskaičiuota, kad balto cemento betono bandinių vidutinis vandens įgeriamumas siekia 5,7 %,
t.y. 0,4 % mažiau negu kontrolinio bandinio. Tuo tarpu, pilko cemento bandinių (PM) vandens
įgėris buvo 0,3 % didesnis negu kontrolinių (PG) bandinių.mišinio su bazalto skalda (BB)
apskaičiuotas tankis yra apie 6 % didesnis negu kontrolinio mišinio (BG) tankis, o betono
mišinio su baltu cementu ir serpantinito skalda (BS) tankis apie 2 % mažesnis negu kontrolinis
mišinys (BG). Didžiausias vandens įgeriamumo reikšmių skirtumas pastebėtas tarp kontrolinių
bandinių (BG ir PG) – 0,5 %.
Didesnį betono bandinių įgeriamumą sąlygoja didesnis porų ir kapiliarų kiekis.
3.7 pav. Betono bandinių vandens įgeriamumo vidutinės reikšmės
Visų tirtų betonų rezultatai rodo, kad toks betonas gali būti naudojamas daugelyje
konstrukcijų, išskyrus konstrukcijas, kurioms keliami specifiniai vandens įgeriamumo
reikalavimai, kaip pavyzdžiui, hidrotechnikos statinių konstrukcijoms esančioms kintamo
vandens lygio zonoje (vandens įgeriamumas turi būti mažesnis kaip 5 %).
Betono bandinių atsparumas šalčiui
Pagal gautus stiprumo ir vandens įgėrio rezultatus buvo atliktas teorinis atsparumo šalčiui
skaičiavimas. Gauti rezultatai pateikti 3.7 lentelėje.
4.8
5
5.2
5.4
5.6
5.8
6
6.2
Vid
uti
nės
van
den
s įg
eria
mum
o r
eikšm
ės,
%
BG PG PM BK BA BS BB
42
Atlikus skaičiavimus nustatyta, kad standartiniai šalčio ciklai varijuoja itin įvairiai – nuo
94 iki 177. Didžiausia reikšmė nustatyta pilko cemento bandiniams su granito skalda (PG – 177),
o mažiausia – balto cemento bandiniams su serpantinito skaldos užpildu (BS). Apskaičiuota, kad
pilko cemento bandinių su marmuro skalda (PM) atsparumas šalčiui yra apie 40 % mažesnis
negu kontrolinio mišinio (PG) atsparumas. Atlikus gautų rezultatų analizę, pastebėta, kad
vidutinis balto cemento bandinių atsparumas šalčiui yra gana panašus į kontrolinį – kontrolinių
BG bandinių atsparumas yra 5 % mažesnis negu kitų balto cemento bandinių atsparumas. Todėl
galima teigti, kad šalčio atsparumui įtaką daro ir cemento, ir skaldos tipas.
Pagal gautas betono atsparumo šalčiui markes (3.7 lentelė) matyti, kad atspariausias
šalčio poveikiui yra kontrolinis betonas su pilku cementu ir granitine skalda (PG) – jis atlaiko
F150, o mažiausiai atsparus betonas su balto cemento ir serpantinito skaldos užpildu (BS) – F75.
Likusieji betonai atitiko F100 atsparumo šalčiui markę.
3.7 lentelė. Betono bandinių atsparumas šalčiui
Bandinys BG PG PM BK BA BS BB
Stipris
gniuždant
(MPa)
30,77 30,11 22,79 29,30 21,04 21,11 27,99
Vandens
įgeriamumas,
%
6,06 5,52 5,86 5,61 5,31 5,94 5,74
Standartinių
šalčio ciklų
skaičius
106 177 102 122 115 94 117
Atsparumo
šalčiui markė F100 F150 F100 F100 F100 F75 F100
43
4.4. Estetinis vaizdas
3.8 pav. Nupoliruoti betono bandiniai BS (viršuje) ir PG (apačioje)
44
3.9 pav. Nupoliruoti betono bandiniai PM (viršuje) ir BA (apačioje)
45
3.10 pav. Nupoliruoti betono bandiniai BG (viršuje) ir BK (apačioje)
46
3.11 pav. Nupoliruoti betono bandiniai BB (viršuje) ir visi bandiniai (apačioje)
47
REZULTATŲ APIBENDRINIMAS
Apibendrinant visus gautus rezultatus, galima teigti jog dekoratyvinio betono gamybai
galima pasirinkti įvairių uolienų, turinčių skirtingus atspalvius, skaldą, kaip stambų užpildą.
Tačiau reikia įvertinti, kad kai kurios betono savybės pasikeis.
Naudojant marmuro, serpatinito ar dekoratyvinio granito užpildus betono konsistencija
standės, todėl reiktų papildomai naudoti plastiklius ar superplastiklius. Taip pat ši uoliena turės
neigiamos įtakos betono gniuždomajam stipriui ir atsparumui šalčiui. Norint tenkinti
konstrukcijoms keliamus reikalavimus reikėtų pasirinkti bent dviem klasėms aukštesnę betono
sudėtį.
Naudojant kvarcito užpidus betono konsistencija taip pat standės, tačiau čia pastebima
mažesnis gniuždomojo stiprio ir atsparumo šalčiui sumažėjimas. Šiuos rodiklius galima išlaikyti
tam pačiame lygyje naudojant plastiklius ar superplastiklius bei šiek tiek pasikoregavus betono
sudėtį (pavyzdžiui sumažinus vandens ir cemento santykį).
Naudojant bazalto užpildus reiktų atkreipti dėmesį tik gniuždomojo stiprio ir atsparumo
šalčiui sumažėjimą, čia taip pat galima būtų naudoti plastiklius ar superplastiklius arba šiek tiek
pakoreguoti betono sudėtį (pavyzdžiui sumažinus vandens ir cemento santykį).
48
IŠVADOS IR PASIŪLYMAI
1. Atlikus betono mišinio tyrimus, nustatyta, kad mišinys su baltu cementu ir bazalto skalda
pasižymi didžiausiu tankiu, o mišinys su baltu cementu ir serpantinito skalda - mažiausiu.
Taip pat nustatyta, kad dekoratyvinė skalda mažino betono sklidumą, didžiausią įtaką betono
mišinio konsistencijai turėjo serpantinito skalda.
2. Vertinant dekoratyvinės skaldos įtaką betono gniuždomajam stipriui nustatyta, kad betonas
su kvarcito skalda išliko tos pačios klasės kaip ir kontrolinis betonas. Tuo tarpu dekoratyvinė
granitinė skalda „aguona“, serpantinitas ir marmuras sumažino betono gniuždomąjį stiprį per
dvi klases (nuo C20/25 iki C12/15).
3. Betono vandens įgeriamumo dekoratyvinė skalda žymiai nepadidino, visais atvejai vandens
įgeriamumas gautas mažesnis kaip 7 %, todėl jis gali būti naudojamas ir hidrotechninėje
statyboje betonuojant konstrukcijas esančias virš kintamo vandens lygio.
4. Betono atsparumui šalčiui turėjo neigiamos įtakos serpantinito skalda (atsparumo šalčiui
markė sumažėjo nuo F100 iki F75) ir marmuro skalda (atsparumo šalčiui markė sumažėjo
nuo F150 iki F 100).
49
LITERATŪROS SĄRAŠAS
1. ALYAMAÇ, K. E., TUĢRUL, E. 2014. A durable, eco-friendly and aesthetic concrete
work: marble concrete, in 11 th International Congress on Advances in Civil
Engineering. Istanbul. Turkey.
2. DELTUVA, J., GEČYS, R. 1999. Betono užpildų kokybės kriterijų vertinimo analizė, in
Betonas ir gelžbetonis: dabartis ir ateitis. Kaunas. Lietuva, 75–79.
3. DELTUVA, J. 1998. Heterogeninių statybinių mišinių sandara ir savybės. Kaunas:
Technologija. 263 p.
4. DELTUVA, J. 1995. The Transformation Principles of Concrete Macrostructure to the
Structural Elements, in 4 th International Conference on Modern Building Materials,
Structures and Techniques. Vilnius. Lithuania, 86 – 91.
5. FINOŽENOK, O. 2009. Betono atliekų antrinio naudojimo betono mišiniuose galimybių
tyrimai: magistro darbas. Vilnius, 2009.
6. GURSKIS, V. 2008. Statybinės medžiagos: mokomoji knyga. Kaunas: Ardiva, 134 p.
7. GURSKIS, V. 2008. Statybinių medžiagų laboratoriniai darbai. Metodiniai patarimai.
Kaunas: Ardiva, 65 p.
8. HEBHOUB, H., AOUN, H., BELACHIA, M., HOUARI, H., GHORBEL, E. Use of
waste marble aggregates in concrete. In Construction and building materials. 2011,
Volume 25, Pages 1167-1171.
9. JOCIUS, V. Cemento tipo, užpildų ir oro kiekio mišinyje įtaka betono atsparumui ugniai:
daktaro disertacija: technologijos mokslai, medžiagų inžinerija (08T).Vilnius, 138 p.
10. LST EN 13369:2018. Bendrosios surenkamųjų betono gaminių taisyklės.
11. LST EN 12350-2:2009. Betono mišinio bandymai. 2 dalis. Slankumo bandymas.
12. LST EN 12350-6:2011. Betono mišinio bandymai. 6 dalis. Tankis.
13. LST EN 12390-3:2009. Sukietėjusio betono bandymai. 3 dalis. Bandinių gniuždymo
stipris.
14. LST EN 12390-7:2009. Sukietėjusio betono bandymai. 7 dalis. Sukietėjusio betono
tankis.
15. NAGROCKIENĖ, D., ŽURAUSKIENĖ, R. 2007. Statybinės medžiagos ir jų gaminiai.
Vilnius: Technika, 182 p.
16. NAUJOKAITIS, A. 2006. Statybinės medžiagos. Užpildai. Vilnius: Technika, 248 p.
50
17. SUDARSHAN, D. KORE, VYAS, A.K. Impact of marble waste as coarse aggregate on
properties of lean cement concrete. In Case studies in construction materials. 2016,
Volume 4, Pages 85-92.
18. STATYBOS TECHNINIS REGLAMENTAS STR 2.05.05:2005. Betoninių ir
gelžbetoninių konstrukcijų projektavimas.
19. VAIDILA, A., VĖLYVIS, J. 2008. Statybos menas. Statybinės medžiagos. Bendrieji
statybos darbai. Vilnius: Mintis, 281 p.
20. VAIŠVILA, K. A., RAMONAS, Č., MIKUCKIS, F., GURSKIS, V. Hidrotechninių
statinių betono stipris veikiant šalčiui. In LŽŪU mokslo darbai. 2004, Nr. 63 (16).
21. WILSON, J. R. 1995. A collector‘s guide to rock, mineral & fossil. Utah: UGS. [žiūrėta
2019-05-17]. Prieiga per internetą: https://books.google.lt/books?id=t-
XvE8DTiW0C&pg=PA1&redir_esc=y&fbclid=IwAR03WGgn2l3un6yC-
j7rbY57LfjMVlq5T3tTZdcIH-Erp7kzwjqlTrrcXO8#v=onepage&q&f=false.
22. ŽURAUSKIENĖ, R., NAUJOKAITIS, A. P., MAČIULAITIS, R. ŽURAUSKAS, R.
2012. Statybinės medžiagos: vadovėlis. Vilnius: Technika, 540 p.
51
DARBO APROBACIJA
Tyrimų rezultatai paskelbti mokslinėje konferencijoje:
Lažauninkas D. 2019. Užpildų įtaka dekoratyvinio betono savybėms, Jaunasis
mokslininkas 2019, VDU, Kaunas, 1 – 6 p.
Tyrimų rezultatai paskelbti leidinyje:
Lažauninkas D. 2019. Užpildų įtaka dekoratyvinio betono savybėms, Jaunasis
mokslininkas 2019 straipsnių rinkinys, VDU, Kaunas, 1 – 6 p.
52
PRIEDAI
Betono atsparumo šalčiui m ir k vertės
wm 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
5 m 1,2123 1,23654 1,26078 1,28502 1,30926 1,3335 1,35208 1,37066 1,38924 1,40782 1,4264 1,44192
k 1,1414 1,14802 1,15464 1,16126 1,16788 1,1745 1,17934 1,18418 1,18902 1,19386 1,1987 1,20354
5,1 m 1,1823 1,2065 1,2307 1,2550 1,2792 1,3035 1,3220 1,3406 1,3592 1,3778 1,3964 1,4119
k 1,1314 1,1380 1,1447 1,1513 1,1579 1,1645 1,1694 1,1742 1,1790 1,1839 1,1887 1,1936
5,2 m 1,1522 1,1765 1,2007 1,2249 1,2492 1,2734 1,2920 1,3106 1,3292 1,3477 1,3663 1,3818
k 1,1214 1,1281 1,1347 1,1413 1,1479 1,1545 1,1594 1,1642 1,1691 1,1739 1,1787 1,1836
5,3 m 1,1222 1,1464 1,1707 1,1949 1,2191 1,2434 1,2620 1,2805 1,2991 1,3177 1,3363 1,3518
k 1,1115 1,1181 1,1247 1,1313 1,1379 1,1446 1,1494 1,1542 1,1591 1,1639 1,1688 1,1736
5,4 m 1,0921 1,1164 1,1406 1,1649 1,1891 1,2133 1,2319 1,2505 1,2691 1,2877 1,3062 1,3218
k 1,1015 1,1081 1,1147 1,1213 1,1280 1,1346 1,1394 1,1443 1,1491 1,1539 1,1588 1,1636
5,5 m 1,0621 1,0863 1,1106 1,1348 1,1591 1,1833 1,2019 1,2205 1,2390 1,2576 1,2762 1,2917
k 1,0915 1,0981 1,1047 1,1114 1,1180 1,1246 1,1294 1,1343 1,1391 1,1440 1,1488 1,1536
5,6 m 1,0321 1,0563 1,0805 1,1048 1,1290 1,1533 1,1718 1,1904 1,2090 1,2276 1,2462 1,2617
k 1,0815 1,0881 1,0948 1,1014 1,1080 1,1146 1,1195 1,1243 1,1291 1,1340 1,1388 1,1437
5,7 m 1,0020 1,0263 1,0505 1,0747 1,0990 1,1232 1,1418 1,1604 1,1790 1,1975 1,2161 1,2316
k 1,0715 1,0782 1,0848 1,0914 1,0980 1,1046 1,1095 1,1143 1,1192 1,1240 1,1288 1,1337
5,8 m 0,9720 0,9962 1,0205 1,0447 1,0689 1,0932 1,1118 1,1303 1,1489 1,1675 1,1861 1,2016
k 1,0616 1,0682 1,0748 1,0814 1,0880 1,0947 1,0995 1,1043 1,1092 1,1140 1,1189 1,1237
5,9 m 0,9419 0,9662 0,9904 1,0147 1,0389 1,0631 1,0817 1,1003 1,1189 1,1375 1,1560 1,1716
k 1,0516 1,0582 1,0648 1,0714 1,0781 1,0847 1,0895 1,0944 1,0992 1,1040 1,1089 1,1137
6 m 0,9119 0,93008 0,94826 0,96644 0,98462 1,0028 1,01646 1,03012 1,04378 1,05744 1,0711 1,08476
k 1,0416 1,0482 1,0548 1,0613 1,0679 1,0745 1,07936 1,08422 1,08908 1,09394 1,0988 1,10366
6,1 m 0,8819 0,8994 0,9170 0,9346 0,9522 0,9697 0,9829 0,9961 1,0092 1,0224 1,0356 1,0490
k 1,0316 1,0382 1,0448 1,0514 1,0579 1,0645 1,0694 1,0742 1,0791 1,0840 1,0888 1,0937