1

BETON

I. Historia cementu i betonu

· Rzym PANTEON – KOPUŁA z zaprawy wapiennej z domieszką

popiołów wulkanicznych

· XVIII w. Anglia, Francja - produkcja wapna hydraulicznego

(wodotrwałego)

· 1825 r., Anglia – początki produkcji pierwszego cementu (portlandzki,

ponieważ miał barwę jak skały Portland)

· lata sześćdziesiąte i siedemdziesiąte XIX w. – początek żelbetu

(Francja)

II. Polska Norma Beton zwykły - PN-EN 206-1:2003

III. Literatura przedmiotu

opracowano na podstawie m.in.:

1. Praca zbiorowa pod kier. Małolepszego J.: Materiały budowlane: podstawy technologii i

metody badań. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków, 2004.

2. Osiecka E.: Materiały budowlane: spoiwa mineralne i kruszywa. Oficyna Wydawnicza

Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2005.

3. Praca zbiorowa pod kier. Stefańczyka B.: Budownictwo ogólne. Materiały i wyroby

budowlane, t. 1, Arkady, Warszawa, 2005.

1. Definicja betonu

Beton

jest to sztuczny kamień powstały po związaniu i stwardnieniu mieszanki

betonowej.

cement + woda + kruszywo drobne + kruszywo grube + domieszki =

mieszanka

betonowa

cement + woda = zaczyn cementowa

cement + woda + kruszywo drobne = zaprawa cementowa

2

2. Klasyfikacja betonu

a)

ze względu na

r

p

b)

ze względu na rodzaj

składnika wiążącego

c)

ze względu na rodzaj

kruszywa

d)

ze względu na

funkcję

· beton ciężki r

p

> 2600 kg/m

3

np. na kruszywie bazaltowym
· beton zwykły r

p

=

1800÷2600 kg/m

3

na kruszywie naturalnym
· beton lekki r

p

< 1800 kg/m

3

beton komórkowy,
keramzytobeton

· beton cementowy
· beton żywiczny

(na żywicach
syntetycznych -

polimerowy, cementowo-

polimerowy)
· beton asfaltowy

· beton żwirowy
· beton tłuczniowy
· beton keramzytowy
· beton żużlowy

· beton konstrukcyjny
(nośny - służy do
przenoszenia obciążeń)
· beton izolujący
termicznie (na przegrody
zewnętrzne)
· beton żaroodporny
(przeznaczony do
temp.>200

0

C)

· beton wodoszczelny
na zbiorniki na ciecze
· beton nawierzchniowy
nawierzchnie dróg i
lotnisk
· beton odporny na
ścieranie (nawierzchnie
podłóg przemysłowych)
· beton osłonowy
(do osłabienia
promieniowania
jonizującego)

3

3. Składniki betonu

· cement ~200 (300) ÷ 450 (550) kg/m

3

· woda ~150 ÷ 200 l/m

3

przy stosunku c/w . 1,6 (1.8)

· kruszywo > 1 m

3

na 1 m

3

betonu

· domieszki do kilku %

3.1. Cement portlandzki

– spoiwo hydrauliczne powstałe poprzez zmielenie

klinkieru cementowego z gipsem i dodatkami hydraulicznymi (np. żużel
wielkopiecowy).

Rodzaje cementów

Klinkier cementowy powstaje poprzez wypalenie surowców zawierających
wapień i glinokrzemiany.

Minerały zawarte w klinkierze cementowym:

· krzemian trójwapniowy - alit - C

3

S,

· krzemian dwuwapniowy - belit - C

2

S

· glinian trójwapniowy - C

3

A

· żelazoglinian wapniowy - braunmilleryt - C

4

AF

4

Schemat produkcji klinkieru portlandzkiego i cementu

5

Wiązanie cementu – hydratacja (uwodnienie), hydroliza – następuje na skutek
reakcji między minerałami zawartymi w cemencie i wodą.

Schemat hydratacji cementu

6

Właściwości cementu

symbol R oznacza odmianę cementu o wysokiej wytrzymałości wczesnej

7

3.2. Kruszywo do betonu

Klasyfikacja kruszyw

8

Kruszywa kamienne naturalne i łamane

9

Zalecane krzywe uziarnienia kruszywa naturalnego

10

3.3. Domieszki

(poprawiają właściwości mieszanki betonowej i betonu):

- uplastyczniające (Kluta Mixbet) polepszają urabialność

- napowietrzające (abiesod) zmieniają lepkość mieszanki betonowej

- opóźniające wiązanie

- przyspieszające wiązanie (chlorek wapniowy)

- uszczelniające (hydrobet)

- spulchniające (zwiększają mrozoodporność)

- przeciwmrozowe (chlorek wapniowy) umożliwiają betonowanie zimą w temp.

bliskiej 0

o

C

- barwiące (pigmenty)

4. Projektowanie składu mieszanki

Ustalenie składu mieszanki wymaga:

· odpowiedniego zaprojektowania, czyli dobrania rodzaju i ilości składników,
np. metodą –

- trzech równań
- zaczynu
- dwustopniowego przepełnienia form

· należy przy tym określić (uwzględnić) sposób –

- wykonania mieszanki betonowej
- sposób formowania elementów

- pielęgnacji świeżego betonu

5. Właściwości mieszanki betonowej

· urabialność

– jednorodność rozmieszczenia składników

– jednorodność cech

– zdolność do łatwego wypełniania formy

· konsystencja

– wilgotna
– gęstoplastyczna

– plastyczna

– półciekła

– ciekła

11

· podatność mieszanki na zagęszczenie
Zagęszczenie ułożonej w formie mieszanki betonowej ma na celu ścisłe i
jednocześnie

jednorodne

rozmieszczenie

składników

w

przestrzeni

przeznaczonej do zabetonowania (np. wibrowanie na stole, wgłębne; ubijanie;
pracowanie).

6. Pielęgnacja świeżego betonu

Beton podczas wiązania i twardnienia wymaga pielęgnacji, którą realizuje się
poprzez:

– zapewnienie odpowiedniej temperatury
– zapewnienie odpowiedniej wilgotności
– ewentualna ochrona przed mrozem

7. Właściwości betonu

7.1. Właściwości fizyczne

-

r

p

, beton zwykły ~2200÷2400 kg/m

3

-

porowatość

(dla dobrze zagęszczonego betonu 8÷12)

-

nasiąkliwość

(~2÷6% wagowo)

-

wodoszczelność

(zależy od uziarnienia kruszywa, stopnia zagęszczenia,

domieszek)

-

przewodność cieplna

l

bet.zwykły

1,0 ÷ 1,7 W/m

× K

(w warunkach średnio wilgotnych, w zależności od

r

p

)

-

skurcz

(~0,3%)

7.2. Właściwości mechaniczne

- wysoka wytrzymałość na ściskanie f

c

(R

bc

)

zależy od rodzaju i proporcji składników (klasy cementu, c/w),
warunków dojrzewania, szczelności, wieku betonu

12

KLASA BETONU

– symbol liczbowy określający jego jakość, odpowiadający

charakterystycznej wytrzymałości na ściskanie f

ck

/ gwarantowaną

wytrzymałość betonu

G

cube

c

f

,

(

G

b

R

),

np.

C12/15

G

cube

c

f

,

(

G

b

R

) - wytrzymałość na ściskanie gwarantowana przez producenta z

prawdopodobieństwem 95%

B10

C8/10

, B15

C12/15

, B20

C16/20

, B25

C20/25

,

- wytrzymałość na rozciąganie (~1/10 wytrzymałości na ściskanie) f

ct

(R

bt

)

- odporność na ścieranie (zależy od kruszywa)

- odporność na uderzenie (zależy od wytrzymałości)

- podatność na odkształcenia pod wpływem obciążeń

w zakresie sprężystym odkształcenia proporcjonalne do naprężeń

s = E e

- odkształcenia na skutek zmian temperatury
a - współczynnik rozszerzalności liniowej a = 1,2 × 10

-5

1/

o

C

zmiana długości

Dl = l × Dt × a

- odkształcenie na skutek zmian wilgotności

13

7.4. Właściwości określające odporność na oddziaływanie środowiska

- odporność na agresję chemiczną

- odporność na wysokie temperatury

- odporność na niskie temperatury

- odporność na działanie mrozu

8. Zastosowanie

Beton jest podstawowym materiałem do wykonywania:

- fundamentów budynków i budowli
- elementów nośnych ściskanych (słupy, ściany)
- nawierzchni dróg
- masywnych budowli piętrzących wodę (zapory, jazy)
- budowli podziemnych (tunele, kolektory)
- budowli przemysłowych (kominy, chłodnie kominowe)