Składniki hydrauliczne i powietrzne powietrzne-wiążą i twardnieją tylko w powietrzu, nie są odporne na działanie wody np.wapno, gips. Hydrauliczne-mogą wiązać w powietrzu i pod wodą. Po stwardnieniu są odporne na działanie wody: SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃-składniki kwaśne, bez wypalania nie reagują.

Cement portlandzki biały Marki-25,35,45. Produk. z tych samych surowców co zwykły portlandzki, ale klinkier nie może zawierać zbyt dużo żelaza (Fe₂O₃≤0.5%-barwi na szary kolor) temp.wypalania 1500-1600^oC, do klinkieru w czasie przemiału dodaje się białych domieszek np. ziemia okrzemkowa 10-15%).Stosuje się dobielanie - po zmieleniu dogrzewamy do 800^oC bez dostępu tlenu. Zast.: tynki dekoracyjne, roboty elewac., płytki okładzinowe i podłogowe.

Wapno palone-mielone Wapno powst z wypal. Skał zawierających węglan wapnia. Otrzymuje się z bryły o średn do 18 cm, mielimy do ziaren o śr. mniejszej od 0,2 mm. Na budowie miesza się je z wodą (100 cząstek wapna i 32 cząstki wody), reagują tworząc wodorotlenek wapnia. Jest to proces lasowania, uwodnienia, jest to reakcja natychmiastowa. Zalecenie: wapno wymieszać z piaskiem, potem zarobić wodą (dodaje się opóźniacze: ok. 5% gipsu lub gliny). Zaleta: odpada czynność rozdrabniania. Wada: krótki okres gwarancji, spoiwo szkodliwe- żrące. Zast.: do zapraw, robót murarskich, tynków, do produkcji innych spoiw i bet. kom.

Wapno hydratyzowane Bryłę rozdrabniamy przez lasowanie-zalewamy małą ilością wody, nast. rozsadzenie, uzyskujemy mało wilg. masę,dodajemy 50- 60% wody w stosunku do ciężaru wapna. Lasowanie na 24-36 h przed użyciem. Zast.: zaprawy murarskie, tynki, do prod. cem.

Różnice między cem. portl. a hutniczym: Cem hut.: wolniejsze twardnienie w ciągu pierwszych tygodni, opóźnienie przyrostu wytrz. w chłodniejszych temp., większa wrażliwość na przedwczesne wysychanie, większa odp. na działanie agresywnych wód, większa odp. Na działanie wysokich temp., mniejsza kaloryczność, rzędu 60%.

Wiązanie gipsu: 1. polega na krystalizowanym wiązaniu wody: 2(CaSO₄⋅0,5H₂O)+3H₂O→2CaSO₄⋅2H₂O. 2. reakcja egzotermiczna. 3.używa się ok. 60-70% wody w stosunku do masy gipsu. 4.proces trwa szybko 10-40 min. 5.stosuje się opóźniacze: organiczne(sierść bydlęca), nieorg.(glukoza, sacharoza).

Krzywa uziarnienia ( dołem i górą) Krzywa opisuje ilość kruszywa nie przechodzącą przez odpowiednie sito. Górą: bardzo dużo drobnych frakcji, dobry beton urabialny, należy użyć więcej cem., wytrz. maleje, większa ścieralność. Dołem: przewaga dużych ziaren, mało drobnych frakcji, beton źle urabialny, trochę mniejsza wytrz.

Wskaźnik uziarnienia Kuczyńskiego: Oblicza się z krzywej przesiewu dla 10 sit normowych. W przypadku kruszyw do betonu U_k = 10-0,01Σ f_{i .}Współcz. Kuczyńskiego: dla kruszyw do betonu: 6≤ U_k≤7,5 , bardzo dobre, 5≤U_k≤7,5 , dobre; dla piasku: 3≤U_k≤4,5, b dobre; dla zapraw U_k = 6-0,01Σf_i.

Wodorządność i wodowięźliwość Wodorządność: ilość wody którą należy dodać do 1 kg krusz., aby uzyskać odpowiednią konsyst. mieszanki beton. Wodowięźliwość: zdolność kruszywa do zatrzym. wody. Zależy od uziarnienia krusz. i pow. ziaren. Woda może być zatrzymana w 3 post.:w. błonkowa, kapilarna, meniskowa.

Pielęgnacja miesz. beton. (świeżo ułożonego betonu) Ma na celu: ochronę miesz. przed urazami mech. I deszczami i przed wysychaniem (działanie słońca), utrzymanie bet. w stanie wilg. przez pewien okres: beton na cemencie a) portlandzki min 7 dni . b) hutniczym 14 dni . c) glinowym min 3 dni. Met. Utrzymywania wilg.: polewamy rozproszonym strumieniem wody, przykrywanie betonu matami utrzymującymi wilg., stosowanie preparatów (hydrolit). Pielęgnacja: polewanie po 24h od momentu ułożenia betonu, przez pierwsze 3 dni: 3 razy dziennie, raz w nocy.

Metoda projektowa, iteracji (metoda Kuczyńskiego) Jest to metoda doświadczalna, która polega na dobraniu takiego składu frakcji kruszywa, by otrzymać jak największą gęstość (zakładając R=20Mpa i znając A₁=14). Doświadczalnie dobieramy uziarnienie tak, aby była jak największa szczelność). Sprawdzamy warunek C/W, R=20. Przekształcamy wzór Bolomeya: C/W=R/A₁+0,5=1,9 (wzór B. Przyjęty dobrze). Projektujemy mieszankę C=1,9W

Projektowanie mieszanki betonowej:

-metody analityczne

-metody doświadczalne

-metody analityczno-doświadczalne

Projekt mieszanki bet. poprzedza projekt stosu okruch. (decyduje o ilości cem.):

-komponujemy kruszywo i sprawdzamy, czy mieści się ono w krzywych granicznych

-przyszła wytrzymałość, konsystencja, szczelność:

(wytrzymałość)

W=K⋅w_K+C⋅w_C (konsystencja)

(szczelność)

Im więcej mamy porów, tym mniejsza jest wytrzymałość.

Układanie mieszanki betonowej:

-stosuje się deskowanie

-przy deskowaniu ścianki kilkumetrowej stosuje się rury teleskopowe, którymi spuszcza się mieszankę, stosuje się też kieszenie i rękawy

-miesz. układamy od najniższego p-ktu

-przy betonowaniu dużych bloków należy układać warstwami. Jeżeli jedna warstwa zaschnie, należy zrobić przerwę roboczą. Stosuje się dodatki opóźniające wiązanie. Przy dodatku 0,01 (0,05)% cukru do masy cem. opóźniamy o 7,5 (20)h. Łagodniejsze dodatki to kwas fosforowy, Retarbet.

-przerwy robocze: uzyskujemy schropowacenie 2-3mm, usuwamy pył i resztki (powietrzem lub wodą), tworzymy warstwę wilgotną, kładziemy 2-3mm zaczynu cementowego C/W=0,4, betonujemy.

Wibrowanie - przekazywanie mieszance betonowej drgań mechanicznych o częstotliwości 3000-18000 drgań na minutę. Amplituda 0,5-0,7mm. Drgania powodują przemieszczanie się ziarn kruszywa. Maleje lepkość mieszanki, zmniejsza się tarcie wewnętrzne. 3 etapy zagęszczania: 1) kształtuje się makrostruktura, duże ziarna układają się ściśle 2) mikrostruktura, ziarna mniejsze układają się pomiędzy dużymi 3) upłynnia się zaczyn cement.

Rodzaje wibratorów:

-bezpośrednie (wewnętrzne) - zanurzony w mieszance na 60-70%; buława (napęd spalinowy, elektryczny lub o działaniu pneumatycznym)

-pośrednie (zewnętrzne, przyczepne) - montowane na ścianie deskowania lub formy, im bardziej płynna konsystencja tym większy zasięg

-powierzchniowe - do zagęszcz. cienkich elementów (płyty stropowe, posadzki)

-objętościowe (stoły wibracyjne) - stosowane w prefabrykacji (nośność do 20 ton)

Rewibracja polega na ponownym zawibrowaniu mieszanki betonowej po pewnym czasie od jej ułożenia (najlepiej 2-3h). Stosowanie rewibracji powoduje wzrost wytrzymałości betonu o 15-30%.

Przy wielokrotnym wibrowaniu można uzyskać wytrzymałość większą nawet o 50%. (niszczy C₃A, znikają meniski i aktywuje się cement).

Wirowanie - stosowane w prefabrykacji (rury, słupy trakcyjne). W wyniku siły odśrodkowe cząstki odkładają się na obrzeżach rury. Lżejsze cząsteczki (cement) tworzą na powierzchni szklistą, gładką powłokę. Czas wirowania 20-60 min (zależy od średnicy rury). Siła odśrodkowa (zal. od średnicy) 0,1-0,3 MPa.

Odpowietrzanie polega na wytworzeniu różnicy ciśnień na powierzchni betonu w czasie jego zagęszczania. Na powierzchni świeżego betonu układa się kołpaki połączone z pompą ssącą. Wielkość kołpaków 0,6x0,8-1,2x1,5m. W wyniku odpowietrzenia usuwamy część powietrza i 20-30% wody. Stosuje się od mieszanki P (C/W=0,5-0,6). Likwidujemy kanaliki kapilarne, zwiększamy wytrz. Wczesną (po 2 dniach 30-40% wytrz. 28 dniowej), maleje nasiąkliwość, polepsza się mrozoodporność o ok. 200%. Stosowane w prefabrykacji (płyty stropowe).

Beton odporny na ścieranie. Kruszywa bazalt, granit - najlepsze kruszywa łamane. Zanika rola zaprawy. Wytrzymałość skały powyżej 1200 KG/cm². Max. Wielkość ziarn to 20mm i nie więcej niż 0,6 grubości warstwy betonu.

Beton wysokowartościowy (BWW)
. Największa uzyskana wytrz. 120Mpa (Chicago). Dobra urabialność, co najmniej przez 1h od wymieszania skł., dobra szczelność, mała nasiąkliwość, dobra odporność na ścieranie, mróz. Beton wykonany jest przy użyciu pyłu krzemionki (w stanie koloidalnym) w ilościach 10-25% wagi cementu. Mikrokrzemionka (SiO₂) sama nie ma właściwości wiążących. Rozdrobniona i w obecności wody reaguje z Ca(OH)₂ tworząc krzemiany wapniowe i dając wysoki przyrost wytrz. Wypełnia mikroporyw zaczynie cementowym.

Uzyskanie wysokiej wytrz.: obniżenie W/C, zalecane W/C=0,2; stosuje się superplastyfikator o bardzo silnym działaniu (polski to Skorbet); wysokiej klasy cement portlandzki ≥45; ilość cementu 400-450 kg/m³; kruszywo łamane (bazalt, granit) do 16mm; piaski do 4mm (płukane - bez frakcji 0/0,5); punkt piaskowy 20-35%. BWW nie spełnia wzoru Bolomeya. Przy projektowaniu bazujemy na wzorze Abramsa:
. Zastosowanie: wysokie budynki, mosty, tunele, elektrownie atomowe.

Betony natryskiwane (Torkret) Nadanie składnikom mieszanki betonowej takiej energii kinetycznej, że padając na powierzchnię beton przylepia się tworząc powłokę betonową. Dobra przyczepność do wszystkich powierzchni. Metoda sucha - składniki podawane i mieszane są na sucho, woda dodawana jest w końcowej fazie. Woda w odpowiedniej ilości powoduje, że torkret nie spływa i nie odpryskuje. Przed położeniem warstwy torkretu moczymy powierzchnię (natrysk). Najpierw przylepia się zaczyn, następnie piasek, grubsze kruszywo. Metoda mokra - do zasypnika podawana jest mieszanka betonowa przygotowana wcześniej w betoniarce. Zalecany skład mieszanki: C portl. Kl. 25 i wyższej; K nie większe niż 15mm; max. Ziarna nie większe niż 1/3 średnicy węża, ½ grubości nakładanej warstwy, 1/3 odstępu między prętami zbrojenia. W/C=0,35-0,5. Wykonanie: oczyścić powierzchnię płomieniem lub szczotkami; na 2-3 dni przed ułożeniem torketu myjemy i nasycamy powierzchnię wodą pod ciśnieniem; zakładamy siatkę wzmacniającą na powierzchnię; torket układamy od dołu, pasami o szerokości 1-1,15m. Jednorazowo można ułożyć w metodzie suchej 2-5cm, w metodzie mokrej 1-3cm grubości torketu. Druga warstwa może być nakładana po 2h (poprzednia jeszcze mokra). Po dłuższej przerwie należy nawilżyć powierzchnię. Przez 14 dni należy utrzymywać torket wilgotny. Zastosowanie: prace remontowe, wzmacniające, zabezpieczające, stabilizacja zboczy, wykonanie siatkobetonu.

Betonowanie pod wodą - mieszanka betonowa musi być ułożona tak, aby był jak najmniejszy kontakt z wodą, układamy kilka warstw; pod nimi znajduje się warstwa, która nie miała kontaktu z wodą. Warstwy bet., które miały kontakt z wodą można zostawić lub w elementach konstrukcyjnych skuć. Metoda Contraktor (szwedzka) - mieszankę bet. podajemy przez rurę pod wcześniej położoną warstwę (rys) stalowa rura skręcana, która ustawiamy na dnie. Kurek wypycha wodę, gdy wypływa na powierzchnię, to mieszanka wypełnia całą rurę, która podnosi się wolno, aby mieszanka mogła spadać na dno. Rura cały czas musi być zanurzona w mieszance betonowej. Konsystencja PC-P; max ziarno 0.25 φ rury; W/C=0,6

Betonowanie dwuetapowe - może odbywać się na powietrzu lub pod wodą. I etap: ułożenie kruszywa grubego φ>31,5; II etap wprowadzenie zaczynu C (iniektol); zaczyn (C+P+W) rys Metody: 1. Clorete (GBR) 2. Prepakt (USA) 3. Polerete (PL) - metody różnia się sprzętem do przygotowania iniektolu. Polerete - iniektol przygotowuje się w b. szybkoobrotowych mieszadłach (ultramiksery). Składniki przemielone są prawie do stanu koloidalnego, bo beton ma dużą penetrację i lepkość. Iniektol wnika w wąskie pory i jamy. Pompa powinna działać cały czas, ultramixer okresowo rys

Zalety: beton nie ma skurczu, jeżeli jest przerwa robocza nie trzeba nic robić, jest to metoda tania

Transport mieszanki betonowej - Przenośniki taśmowe- wymagają zadaszenia, stosuje się długości do 100m, parowanie wody w słoneczne dni, konsystencja plastyczna, transport w górę i w dół pod pewnym kątem (GP-g20, d12; P/PC- g15, d10). Nośniki: pojemniki (Volfa), wózki samojezdne, wywrotki, pompy. Transport mieszanki do miejsca jej układania nie powinien powodować: segregacji składników, zmian składu, temp., konsystencji, przekraczających granice określone wymaganiami technologicznymi, zanieczyszczeń.

Pkt. piaskowy - jest to stosunek ziaren frakcji φ do 2mm do całkowitej ilości kruszywa, wyrażony w %; pkt. piask. powinien zawierać się w przedz. 25-50%

Transport mieszanki b. pompą - wyróżniamy: pompy mechaniczne (dawniej), pompy hydrauliczne (stacjonarne, ruchome). Zasada działania: (rys) ciś: 40-50at (wysokociś. 200-300at);na zasypniku znajduje się krata, aby odsiać duże ziarna; jedna zasuwa otwiera się, druga w tym czasie się zamyka i odwrotnie; wydajność: 7-155m³/h; gdy mieszanka dostarczona jest za późno i maszyna za długo stoi może nastąpić segregacja i sedymentacja (należy mieszać); na całej dł. rurociągu musi się utworzyć warstwa poślizgu; ciś przenoszone jest przez wodę, zaczyn; skład kruszywa: kruszywo mus być tak skomponowane, aby była jak najmniejsza jamistość, aby W i C nie zostały wyparte i pompowały się wraz z kruszywem; przy większych rurociągach stosuje się zaprawę o kon. P; max ziarno powinno być mniejsze od ziarna o φ: D=(2,5-3)d (ziarna nie mogą zamknąć rurociągu); konsystencja: GP-P-PC; dodatki: aby zmniejszyć opory stosuje się plastyfikatory i superplastyfikatory, stosuje się środki opóźniające czas wiązania. Trans. mieszanki b. w pionie - zalecane możliwie małe średnice rurociągów: φ80-100 (ciś. musi pokonać opory ruchu i ciężar mieszanki w części pionowej. Trans. na b. dużej odl. w poziomie - możliwie duże φ rurociągów (φ nawet do 200mm), im większa φ rurociągu tym mniejsza prędkość ruchu mieszanki przy określonej wydajności, opory ruchu proporcjonalne do prędkości kwadrat. Trans. w dół - mogą tworzyć się zatory oaz segregacja (zapchanie) (rys)

Betonowanie w obniżonej temp. - obniż. temp. to <10^oC (średnia dobowa), działanie chłodu powoduje: przedłużenie czasu wiązania, zwolnienie procesu twardnienia. w celu niwelowania szkodliwości chłodu mamy 4 najbardziej popularne metody: 1. modyfikacja przygotowania miesz. b., 2. metoda podgrzewania składników lub miesz. b., 3. metoda zachowania ciepła, 4. metoda cieplaków. Metody: 1)Modyfikacja przygotowania miesz. b. polega na mod. składu, aby charakteryzowała się dużym ciepłem hydratacji i możliwie szybkim przyrostem wytrzymałości; C powinny być wyższych marek (35 i wyższe); C o możliwie dużej zawartości alitu C₃S; im C drobniej zmielony tym szybciej reaguje z wodą, nie zalecane C z dodatkami hydraulicznymi; min ilość C: 270kg na 1m³ betonu; nie zalecane C hutnicze (długi czas wiązania); stosuje się różnego rodzaju domieszki np. CaCl₂ (uplastyczniacze). 2) Metoda podgrzewania miesz. b.- wodę najłatwiej podgrzać zwojnicą; kruszywo podgrzewane w silosach; w hałdach za pomocą szpilek; nie zaleca się podgrzewanie cementu; wrzucenie do betoniarki zimnych składników i podgrzanie w betoniarce; podgrzanie betonu w deskowaniu. 3) Metoda zachowania ciepła- beton należy tak przykryć, aby była jak najmniejsza ucieczka ciepła (maty, płyty). 4) Metoda cieplaków- cieplak: pomieszczenie zamknięte, izolowane, w którym wykonujemy element

Naparzanie nisko i wysokoprężne - 1) Naparzanie niskoprężne (2 metody): (rys) a) naparzanie- para dopływa dołem; para ma bezpośredni kontakt z b. b) nagrzewanie (rys) para nie ma bezpośredniego kontaktu z betonem; ciepło przekazywane jest przez blachę, deskowanie; przy naparza i nagrzewaniu, zwłaszcza przy elem. masywnych, mogą nastąpić naprężenia termiczne (zarysowania elem.); przyjęto wytyczne wzrostu i obniżenia temp. (cykl termo obróbki składa się z 4 faz): I Dojrzewanie wstępne: cykl trwa 2-6h; beton ma uzyskać taką wytrzymałość, aby nie pękał w wyższej temp. (0,3-0,7Mpa); II Rozgrzewanie: wzrost temp. w czasie zależy od rodz. elem., grubości, rodzaju cementu: 25-30^oC/h (elementy cienkościenne); 20-25^oC/h (elementy grubościenne); III Nagrzew izotermiczny: utrzymanie stalej temp.; trwa tak długo, aż uzyskamy wymagane R (końcowe); IV Studzenie: wyłączamy dopływ pary (łagodnie); otwieramy komorę => elem. błyskawicznie paruje (nie mogą powstać rysy skurczowe; 2) Naparzanie wysokoprężne (autoklawizacja)- ciś. 8-12at, temp pary do 195^oC (nie może przekroczyć 200), stosowane do obróbki betonów lekkich, komórkowych; Autoklaw (może być ruchomy): zbiorniki stalowe (dobra szczelność), para ucieka dołem, z góry izolacja termiczna.

Ubijanie: stosowane przy konsystencjach wilgotnych; ubijaki: ciężar 25kg, częstotliwość : 500-1000drgań/min (rys)

Zagęszczanie mieszanki b. (zawsze jest 2-3% porów) - rodzaje porów: 1) pory kontrakcyjne- powstają w wyniku działań chemicznych (minerały reagując z wodą zmniejszają objętość), przeciwnie niż pęcznienie; 2) pory powietrzne- powstają w wyniku pozostania pow. po zawibrowaniu, zagęszczeniu, wielkość: w b. φ 2-5mm, w zaprawie φ 2mm; 3) pory strukturalne- powstają gdy zastosowaliśmy zbyt mały współczynnik wypełnienia, zbyt mało zaprawy; 4) pory kapilarne- powstają gdy stosujemy mieszanki b. W/C=0,4-0,6, prawie 50% wody zostaje, cześć paruje, część tworzy pory i jamy b. (φ=1-3mm); 5) pory sedymentacyjne- powstają pod większymi ziarnami kruszywa w czasie zagęszczenia mieszanki (φ=1-3cm); Usuwanie porów (zagęszczanie)- 2 metody: I Metody, w których nie zmieniamy W/C - wibrowanie, ubijanie; II Metody, w których (W/C)początk. > (W/C)końc. -wirowanie, odpowietrzanie.

Trans. i składowanie składników do prod. b. - a) Cement: na budowę trafia w stanie luźnym, w workach, samochodami lub cementowozami; tran. naczepą- (rys) Przenośniki pneumatyczne cementu: cement podajemy grawitacyjnie, wydajność 25-35ton/h, (rys) Przechowywanie cementu w workach: budynek wietrzony, cement w workach można składować, ale nie wyżej niż 10 worków, odległość od ściany 30cm, przejście (dla taczki) 110-140cm, (rys) b) Kruszywo: 1) hałdy: stożkowe, pryzmowe, dachowe, nerkowe; 2) silosy: przenośniki rewersyjne, (rys) 3) bunkry (magazyny przejściowe): odbiór dołem (przenośnik progowy), (rys)

Stopień zwietrzenia cementu Zleżenie cementu powoduje powstawanie grudek (w silosie, worki), utratę aktywności → wietrzenie. W zależności od twardości grudek cement traci na aktywności ( i wytrzym.). Badanie stopnia zwietrzenia: 1. Grudki słabe - jeżeli grudki można rozgnieść w palcach (rozpadają się w H₂O to cement stracił kilka % wytrzymałości. Można go stosować do wykonawstwa betonu gdy C/W=1,8-10% (należy zwiększyć o 10% ilość cementu). 2. Grudki twarde - jeżeli grudki nie dają się rozgnieść w palcach (nie rozpadają się w H₂O → to cement trzeba przesiać przez sito o oczkach 2mm i spr. % zwartość grudek na sieci - jeżeli grudek jest <30% ogólnej zawartości to można stosować po spr. wytrzymałości . - gdy >30% cementu nie wolno stosować do betonu konstr.

Odświeżanie cementu 1. Dodanie do betonu zamiast czystej wody zarobowej - 4% roztworu kwasu solnego (w wyniku zachodzących reakcji fiz-chem. kwas rozkłada powstały nalot). 2. Stosowanie chlorku wapnia CaCl₂ w ilości ok. 4% do wagi cementu . Aktywacja cementu: - dodatkowy przemiał cementu na budowie (C+W+elem. stalowe, które miażdzą grudki)

Lasowanie wapna: (wapno mokro gaszone = ciasto wapienne)

a) metoda ręczna - lasowanie w skrzyniach drewnianych (Fola), - wrzucamy bryły do foli i zalewamy wodą mieszamy aż uzyskamy konsystencję gęstej śmietany (20-30 min), - przepuszczamy porcjami przez sito (otwieramy od dołu) przy zbyt małej ilości wody → wapno spalone (brązowe), przy dużej ilości wapno zatopione. - jednolitą masę spuszczamy do dołu w zależności od zastosowania wapna sezonuje się (im dłużej leży w wodzie ciasto jest bardziej plastyczne, tłuste, jednorodniejsze) - w dole wapno pokrywamy warstwą piasku 20cm, im dłużej leży w wodzie tym lepszy gatunkowo. Przechowywać: - w przypadku murów → min 3tyg, - tynki zwykłe → 3 mies. - tynki szlachetne → 6-12 mies.

b) metoda mechaniczna - przy użyciu mieszarki JUŻ (wydajność 2-4 ton/h) - bryły są jednocześnie mielone i mieszane z wodą - w zależności od zastosowania sezonuje się 1-2 tyg. - po sezonowaniu uzyskujemy mieszaninę 50% Ca(OH)₂ i 50% H₂O.

Wiązanie i twardnienie cementu Po zarobieniu cementu wodą zaczynają się procesy fizykochemiczne → powstają nowe związki. Proces wiązania i twardnienia przebiega w etapach: I Bezpośrednio po zarobieniu cementu wodą następuje rozpad ziaren cementu - hydroliza (woda penetruje do środka ziarn cementu) proces ten trwa od kilku do kilkunastu minut. II Proces hydratacji wiązania wodą powstaje żel cementowy, trwa to od kilku min. do kilku godzin. III Twardnienie - krystalizacja → żel cementowy przeobraża się w trudnorozpuszczalne kryształy i zwiększa się wytrzymałość, następuje po kilku - kilkunastu godz. Trwa nawet do kilku lat.

Rodzaje gipsu 1. Gips dwuwodny CaSo₄⋅2H₂O 2. Gips bezwodny (anhydryt) CaSo₄. W zależności od technologii wypalania i dodatków możemy uzyskać 2 grupy spoiw gipsowych: szybkowiążące (budowlany, modelowy, wysokowytrzymały), i wolnowiążące (anhydryt, estrychgips).

Gips budowlany - wypalany w T=150-190C^o (w zależności od zawartości domieszek) - w zal. Od sposobu wypalania otrzymujemy dwa rodzaje gipsu bud.: α - wypalany w atmosf. pary wodnej - gips gruboziarnisty - duża wytrzym. na ściskanie (do 50MPa) - b. wysokie ciepło hydratacji. - w praktyce nie uzyskujemy odmian. β - powstaje przy odprowadzaniu pary wodnej - gips drobnoziarnisty - mała wytrzym. do 6MPa, niski stopień hydratacji. W praktyce nie otrzymujemy odmian α, β w czystej postaci (zwykle jest to mieszanina z nadmiarem α lub β. Gips wysoko wytrzymały zawiera głównie rodzaj α - po wypaleniu otrzymujemy bryły, które są mielone. Zastosowanie : tynki wewnętrzne, suche tynki, posągi, bloczki.

Anhydryt - przy podnoszeniu temp. wypalania przy ok. 200^oC następuje częściowa hydratacja gipsu (gips traci 0,5 części wody) Przy dalszym podnoszeniu temp. mamy coraz mniej gipsu półwodnego a więcej anhydrytu. Aby anhydryt nie rozpłukał się stosuje się katalizatory, które uaktywniają gips przyśpieszają wiązanie np. Fe₂So₄

Estrychgips - gips podłogowy CaO, jest katalizatorem, po dodaniu wody wiąże. Czas: od 6 do 36 godz. Może mieć domieszki wapna, gipsów. Zaleta: Odporny na wodę. Stosuje się: sztuczny marmur, pustaki, bloczki, zaprawy murarskie.

SPOIWA POWIETRZNE I HYDRAULICZNE (SKŁADY CHEM. , WŁASNOŚCI).

Powietrzne - wiąże tylko na powietrzu i twardnieje. Po stwardnieniu nie są odporne na działanie wody. Zbudowane są ze skał powietrznych CaO, MgO, gipsy budowlane, wapna magnezjowe i krzemianowe.

Hydrauliczne - wiążą i twardnieją w wodzie i na powietrzu , po stwardnieniu są odporne na działanie wody. Są to spoiwa, które zawierają składniki hydrauliczne SiO₂, Al₂O₃. np. cement portlandzki, hutniczy i hydrauliczny.

OTRZYMYWANIE I WŁASNOŚCI WAPNA PALONEGO MIELONEGO

Otrzymywanie: W wytwórni bryły są mielone w młynach do mniejszych 0,2mm. Na budowie podlega gaszeniu. Szybko reaguje z wodą, wydziela się ciepło. Jego temperatura dochodzi do 100⁰C. Najpierw wapno mieszamy z piaskiem 1:3 i dodajemy wodę . Aby przedłużyć czas wiązania dodajemy dodatki (glinę-5%). Żywotność wapna 2do3 tygodnie, tworzą się bryły i chłoną wilgotność z powietrza. Szkodliwe dla zdrowia.

Zastosowanie: Prace murarskie, tynki, tynki szlachetne, pustaki, bloczki, do produkcji lekkich betonów. Proporcje : na 100 części wagowych - 32 części wagowe wody. Mielimy wapno do uziarnienia 0,0085 - 0,2 mm.

OTZRYMYWANIE WAPNA MOKROGASZONEGO.

Wapno mokrogaszone- w postaci brył gasimy dużą ilością wody, na 100 kg CaO dajemy 200-300 litrów wody. Gaszenie ręczne przeprowadza się w skrzyniach drewnianych lub stalowych lub też maszynowo.

ESTRICHIGIPS WŁASNOŚCI ZASTOSOWANIE.

Jest to gips podłogowy, CaO jest katalizatorem .Po dodaniu wody wiąże. Koniec wiązania po 36 h. Może mieć domieszki wapna i gipsu. Odporny na wodę. Zastosowanie: Sztuczny marmur, pustaki, bloczki zaprawy murarskie.

CEMENT EKSPANSYWNY.

Cement który w czasie wiązania powiększa swoją objętość. Zaczyn - 15 mm na 1 m dł. beton 2mm na 1m dł. Celowo sprowadza się do powstanie ekringitu. W momencie gdy cement przestaje wiązać mógłby popękać więc mamy stabilator- powstrzymuje dalsze rozszerzanie.

Zastosowanie : wszelkie prace remontowe, posadzki.

PROJEKTOWANIE KRUSZYW DLA BETONU ZWYKŁEGO.

63 mm - beton zwykły. Max. ziarna nie mogą być większe od 1/3 b , b>6 cm , 1/2b b<= 6cm .Gdy uzbrojenie 2/3 b. Ziarna tak projektujemy tak aby było jak najmniej wolnych przestrzeni - różne frakcje. Przesiewamy przez 11 sit normowych. Sporządzamy krzywą granulometryczną- mówi ile procent przechodzi przez konkretne sito.

KONSYSTENCJA I URABIALNOŚĆ MIESZANKI BET.

Konsystencja- stopień ciekłości mieszanki betonowej: wilgotna, gęstoplastyczna, plastyczna, półciekła i ciekła. Sposób wyznaczania: metoda stożka opadowego, metoda Ve-Be.

Urabialność - zdolność do dokładnego przyjęcia kształtu formy. Zależy od: ilości zaprawy(więcej zaprawy lepsza urabialność).

WODOWIEŹLIWOŚĆ I WODOŻĄDNOŚĆ KRUSZYWA

Wodowięźliwość - zdolność kruszywa do zatrzymania wody. Woda występuje w trzech postaciach: błonkowata (tworząca powłoki na powierzchni ziarna), meniskowa (na styku ziaren), kapilarna (miedzy ziarnami). Ilość zatrzymanej wody zależy od szorstkości ziarna.

Wodożądność - Ilość wody w litrach którą należy dodać do 1 kg kruszywa, aby uzyskać odpowiednią konsystencję mieszanki. Do obliczenia wymaganej ilości wody służą wzory Sterna i Boloneya.

MIAŁKOŚĆ. - stopień zmielenia cementu.

a) metoda sita - wymiar w mikrometrach b)aparat Breina - cm²/g - (cm ²suma wszystkich zew. powierzchni ziaren).Wpływ na właściwości mieszanki:- całkowitemu uwodnieniu ulegają ziarna mniejsze od 15 mikrometrów;- uwodnienie przez 28 dni (10 -15 mikrometrów);- ulegają w połowie uwodnieniu > od 15 mikrometrów - 90 dni. Po zarobieniu wodą zachodzą 2 procesy:Hydroliza - rozkład ziaren pod wpływem wody. Hydratacja - uwodnienie w którym woda zostaje chemicznie związana z cementem

RODZAJE PORÓW W BETONIE.

a)Kontrakcyjne - powstają w wyniku działań chem. (minerały reagując z wodą zmniejszają objętość)

b)Powietrzne - w wyniku pozostania powietrza po zawibrowaniu i zagęszczeniu ( w betonie średnica 2-5 mm, w zaprawie 2 mm )

c)Strukturalne - powstają gdy zastosujemy zbyt mały współczynnik wypełnienia (zbyt mało zaprawy)

d)Kapilarne - Powstają gdy stosujemy mieszanki betonowe w/c = 0,4 do 0,6 średnica porów 1 -2-3 mm.

e)Sedymentacyjne - powstają pod większymi ziarnami kruszywa czasie zagęszczania mieszanki.

WYPALANIE , LASOWANIE, WIĄZANIE WAPNA

Wypalanie - CaCO₃ → (900-1100⁰C) CaO +CO₂↑ (- 1772kj/kg - trzeba dostarczyć ciepła) Temperatura zależy od ilości domieszki. Po wypalaniu otrzymujemy bryły. Lasowanie ( gaszenie)

CaO+H₂O → Ca(OH)₂ + 1126 kj/kg. Objętość masy wzrasta 2 razy.

W zależności od szybkości przechodzenia w Ca (OH)₂ :

S - szybkogaszące do 15 min., U - umiarkowane 15 - 30 min., W- wolno > od 30 min. Wapno przepalone - szare. Wiązanie - (Karbonizacja) Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O - proces długotrwały , CO₂ czerpane z powietrza ( trwa do 3 lat).

WAPNO HYDRATYZOWANE I HYDRAULICZNE

Wapno hydratyzowane (suchogaszone) - na budowę dostarczane w bryłach. Dodajemy 50 - 60 % wody w stosunku do wapna. Woda rozsadza wapno. Rozbija do frakcji 0,2mm - bo zwiększa objętość. Mamy wilgotny proszek. Po lasowaniu przechowywane jest 24-36 h przed użyciem ( aby grudki uległy gaszeniu), bo jak to się stanie w murze to może rozsadzić. Zastosowanie: tynki, tynki szlachetne, prace murarskie, ( w niskich temp. można stosować do pustaków i bloczków.)Wapno hydrauliczne - zawiera 6- 20% składników hydraulicznych. Są wypalane trochę w wyższych temperaturach. Na budowę dostarczane są zmielone. Wiąże w 2 etapach: karbonizacja , wiązanie hydrauliczne.

OTRZYMYWANIE CEMENTU PORTLANDZKIEGO BIAŁEGO

Surowce mają mieć mało Fe₂O₃ < 0,5% aby był biały. Topnikiem jest Fe, temperaturę podnosimy do 1500-1600⁰C. Przed przemiałem dodaje się środków wybielających.10-15% - ziemia okrzemkowa. Wybielanie cementu - po zmieleniu cement ogrzewa się do tem. 800⁰C bez dostępu tlenu. Fe₂O₃ → FeO - jaśniejsze. Można barwić na różny kolor. Zastosowanie do tynków ozdobnych.

BETONY POMPOWE - ciśnienie pomp - 40 -50 atm. (4.5 Mpa) Wydajność 7-155 m³/h

Mechanizm ruchu mieszanki betonowej w rurociągu. Tłok wywiera ciśnienie na mieszankę ( można porównać z ciśnieniem hydrodynamicznym, Działa na jedne kruszywa. W wyniku różnicy ciśnienia występują naprężenia tnące. Wielkość naprężenia jest proporcjonalna do osi rurociągu. Blisko ścianki mieszanka ulega ścięciu. Przed uruchomieniem pompy pomagamy utworzyć warstwę poślizgu. W zależności od długości rurociągu tłoczy się zaczyn lub zrób.

WSTRZĄSANIE - odmiana wibracji, też na stole wibracyjnym (podrzucanie mieszanki na wysokość 2-2,5 cm.

UBIJANIE - przy konsystencji wilgotnej, ciężar ubijania 2,5 kg, uyskujemy betony jamiste - małoszczelne

WIROWANIE - umożliwia usuniecie większej ilości wody 20-30 % . Rura wprowadzana jest w ruch obrotowy.

CIEPŁO HYDRATACJI SPOIWA(KALORYCZNOŚĆ)

-wydzielanie ciepła przy zetknięciu z wodą (j/g, kj/kg), zależy od: 1.składu chem. spoiwa, rośnie wraz z zawartością CaO i Al₂0₃. 2. miałkości spoiwa(im drobniejsza tym szybsza reakcja) 3. temperatury otoczenia (wzrost o 10 stopni =2 razy szybsza reakcja). Przy betonach masywowych kaloryczność jest nieporządana - temp może wzrastać pow. 100 stopni co może być przyczyną naprężeń wewn. Spoiwa kaloryczne wiążą i tężeją szybciej co pomaga przy budowie w niskich temp. Jest niekorzystne przy betonowaniu dużych elementów.

WYPALANIE I WIĄZANIE GIPSU

w praktyce występuje w 2 postaciach: gips dwuwodny i bezwodny(anhydryt)

1.wypalanie gipsu 2 wodnego:

CaSO₄*2H₂O = temp(150-190) = CaSO4 * 0,5 H₂O +1,5H₂O

W zależności od warunków wypalania otrzymujemy 2 odmiany: alfa i beta. Alfa- wypalane w atmosferze pary wodnej, jest gruboziarnisty, ma dużą wytrzymałość, wydziela dużo ciepła przy wiązaniu.

Beta- wypalaniu przy odprowadzany pary wodnej- drobnoziarnisty w postaci igieł, mała wytrzymałość i małe ciepło hydratacji.

2.Wiązanie(hydratacja)- polega na przyłączeniu wody, wydziela się ok. 125kJ/kg ciepła: 2(CaSO₄*0.5H₂O)+3H₂O= 2CaSO4*2H2O

Wiązanie alfa-beta przebiega bardzo szybko.

EFEKT ŚCIANY

określa się wpływ na strukturę betonu wszelkich powierzchni ograniczających objętość betonu. Jest to wzrost jamistości spowodowany punktowym oparciem ziaren.

Przy deskowaniu jamistość dochodzi do100% również przy zastosowaniu siatki jamistość też duża.

Zapobieganie wzrostowi jamistości:-1. zwiększenie ilości zaprawy, 2. zmniejszenie wielkości ziaren.

Po zdjęciu deskowania występują ubytki zaprawy - raki

TERMOOBRÓBKA BETNU

-składa się z 4 cykli, przyjęto wytyczne podnoszenia i obniżenia temp.

1.dojrzewanie wstępne w temp 20 C -powinno tu wystąpić wytrzymałość 0.3Mpa(elementy cienkościenne) i 0,7 Mpa (elem. Grubościenne). Trwa 2-6h. 2.Rozgrzew. zależy od grubości(wzrost temp.)Wzrost dla elem cienkościennych: DT/dt = 25-30 C/h Dla masywowych 20-25C/h 3.Temp. Stała - nagrzew izotermiczny

4.studzenie - przerywamy dopływ pary

BETON NATRYSKOWY - TOKRET

powstaje w wyniku rzucania mieszanki betonowej na ścianę, ma bardzo dużą przyczepność.

1.metoda sucha - składniki mieszane są na sucho w odpowiednich mieszalnikach, przy pomocy sprężonego powietrza doprowadzonego do dyszy gdzie dodawana jest woda. Natrysk z odległości 1m- regulacja wody. Najpierw mniejsze ziarna ulegają rozproszeniu (do 60%) potem następne warstwy. 2.mokra - w tokretnicy wszystkie składniki są mieszane i tłoczone pneumatycznie rurociągiem na miejsce betonowania. Do dyszy doprowadzony jest przewód z wodą pod ciśnieniem. Regulujemy dopływ wody. Natryskać możemy na dowolnie nachylone powierzchnie

ODPOWIETRZENIE MIESZANKI BETONOWEJ

-Na powierzchni świeżej mieszanki układamy kołpaki podłączone do pompy próżniowej, wysysamy wodę i powietrze. Siatki i tkanina uniemożliwiają przedostanie się ziaren kruszywa przy wysysaniu powietrza. W wyniku odpowietrzania usuwamy 10-20% wody zasobowej , niszczymy kanaliki kapilarne, usuwamy część powietrza, po 2 dniach otrzymujemy 40-60% wytrzymałości 28-dniowej, 20% lepszą mrozoodporność.

PIELĘGNACJA MŁODEGO BETONU

-trzeba dostarczyć mu pewnych ilości wody w miarę dojrzewania - to umożliwia zajście procesów chemicznych (cement portlandzki polewamy min. 7 dni , glinowy min. 3 dni, hutniczy min 4 dni. Metody utrzymywania wilgoci :1.polewanie rozproszonym strumieniem wody 2.pokrywamy beton matami słomianymi i polewamy wodą 3.stosujemy preparaty hydrolityczne, którymi pokrywamy elementy betonowe, Utrudniają parowanie wody zarobowej, same się utleniają 4.po ułożeniu świeżej pow. Betonu chronić przed słońcem, wiatrem, deszczem, itp.

METODY WIBROWANIA

1.bezpośrednia- zanurzenie wibratorów w ułożoną mieszankę betonową, bardzo szybko zanurzamy i wolno wyjmujemy, wibratory nowego typu(pneumatyczne) umożliwiają płynną regulację drgań. Skuteczność działania 20-100cm 2.pośrednia (zewnętrzna)- wibrator przymocowuje się do deskowania(wibrator przyczepny). Skuteczność działania 20-50cm. 3.wibrowanie powierzchniowe- do zagęszczenia cienkich elementów np. stropów. Skuteczność 20-40cm. 4.stoły wibracyjne -stosowane w prefabrykatach. Płyty 30-80m nośność 20 ton

BETONOWANIE PODWODNE(KONTRAKCYJNE)

Sypanie betonu pod wodę poprzez specjalną rurę podtrzymywaną dźwigiem. Tak wbijana mieszanka tworzy na kształt stożka. Kolejne partie betonu rozpychają stożek a warstwa mieszanki podnosi się przy kolejnych wrzuceniach. Rurę trochę podnosimy, przy kolejnym wrzucaniu dolna warstwa zostaje unieruchomiona, a kolejne partie rozpychane są do góry. Jeżeli betonujemy większy element. To obok dostawiamy kolejne rury(odstęp min:4-6cm)

WYPALANIE I WIĄZANIE GIPSU ( WZORY CHEMICZNE )

Wypalanie : Ca SO₄ * 2H₂O
CaS0₄ * 0,5H₂O+1,5H₂O

Wiązanie : 2(CaSO₄ * 0,5H₂O)+3H₂O
CaSO₄ * 2H₂O

POROWATOŚĆ I JAMISTOŚĆ KRUSZYW.

Porowatość -stosunek objętości porów ziaren kruszywa do objętości całej próbki ( ilość pustek w monolicie) P=(1-ρ_O/ρ)*100% Jamistość-wyraża udział objętości przestrzeni międzyziarnowych w objętości kruszywa J = (1-ρn/ρp) (pustki pomiędzy ziarnami.)

WSPÓŁCZYNNIK UZIARNIENIA WG KUCZYŃSKIEGO

Oblicza się go z krzywej przesiewu dla dziesięciu sit normowych.

a)w przypadku kruszyw do betonu U_k= 10-1/100 Σ f_i f_i- ilość kruszywa przechodzącego przez sito „i” b)zalecane normą współczynniki Kuczyńskiego:1) dla kruszyw do betonu6≤U_k≤7,5 kruszywa bardzo dobre 5≤U_k≤7,5 kruszywa drobne 2) dla piasku3≤U_K≤7,5 najlepsze piaski c) dla zapraw U_k= 6-1/100 Σ f_i

PROJEKTOWANIE MIESZANKI BETONOWEJ METODĄ ITERACJI. (MET.KUCZYŃSKIEGO)

Jest to metoda doświadczalna, która polega na dobraniu takiego składu frakcji kruszywa by otrzymać jak największą gęstość ( zakładając wytrzymałość R=20MPa i znając A₁=14)

a)projektowanie kruszywa : max. Ziarna ( doświadczalnie dobieramy tak aby była jak największa szczelność) b)jedyny warunek C/W sprawdzić R=20MPa. Przekształcając wzór Boloney'a: R = A₁ (C/W-0,5) ;C/W = R/A₁ +0,5 = 20/14 +0,5 ≈1,9 warunek dobrze przyjęty

c) czyli mieszanki betonowej wynosi : C= 1,9W

RÓŻNICA POMIĘDZY KRUSZYWEM NATURALNYM KRUSZONYM, KRUSZYWEM ZWYKŁYM ŁAMANYM, KRUSZYWEM ŁAMANYM GRANULOWANYM.

Naturalne łamane - np. piasek kruszony ( drobny 0-2mm ), lub grys z otoczakami ( grube 4-63 mm ), to kruszywa występujące w przyrodzie, rozdrobnione skały i minerały przez wiatr, deszcz itp. -gładsze powierzchnie ziaren. Zwykłe łamane - np. miał ( 0-2 mm ), kliniec ( 4-63 mm ), kamień łamany ( 63-250 mm )., to kruszywa powstałe w procesie łamania skał.

O ostrych krawędziach, szorstkiej powierzchni i nieregularnym kształcie ziaren.

Łamane granulowane - ( dwukrotnie łamane )np. piasek łamany ( 0 - 2 mm ), grys ( 4 - 63 mm ).

---