2010-12-28

1

TECHNOLOGIA BETONU

TECHNOLOGIA BETONU

(program i podstawowe poj

ę

cia)

(program i podstawowe poj

ę

cia)

Zalecana literatura:

Jamro

ż

y Z.: Beton i jego technologie, PWN, 2005

Ś

liwi

ń

ski J.: Beton zwykły - projektowanie i podstawowe wła

ś

ciwo

ś

ci, wyd. Polski

Cement, Kraków 1999

Dla szczególnie zainteresowanych:
Neville A.M.: Wła

ś

ciwo

ś

ci betonu, Polski Cement, 2000

Praca zbiorowa: Beton według normy PN-EN 206-1 - komentarz, wyd. Polski Cement,

PKN, Kraków 2004

Literatura uzupełniaj

ą

ca: artykuły w czasopismach technicznych i materiały konferencyjne

1. Beton cementowy i jego odmiany, podstawowe składniki i definicje.

Zastosowania betonu w budownictwie. Stwardniały beton zwykły jako

wieloskładnikowy kapilarno-porowaty materiał kompozytowy.

2. Rola betonu w elementach konstrukcyjnych. Trwało

ść

betonu jako jedna

z podstawowych jego cech. Norma PN-EN 206-1 i normy zwi

ą

zane.

3. Cement portlandzki. Zarys produkcji. Skład . Podstawowe wła

ś

ciwo

ś

ci na

temat stwardniałego zaczynu (kamienia) cementowego u jego roli w betonie.
Ogólny przegl

ą

d spoiw cementowych powszechnego u

ż

ytku.

4. Kruszywa do betonu i ich rola. Odmiany i podstawowe wła

ś

ciwo

ś

ci.

5. Woda do betonu i jej rola w mieszance betonowej. Domieszki chemiczne do

betonu i ich ogólna klasyfikacja (cel stosowania domieszek i po

żą

dane efekty).

Program wykładu

2010-12-28

2

6. Mieszanka betonowa i jej podstawowe wła

ś

ciwo

ś

ci. Woda jako składnik

kształtuj

ą

cy konsystencj

ę

i ograniczenia jej zawarto

ś

ci.

7. Beton stwardniały i jego wytrzymało

ść

na

ś

ciskanie i rozci

ą

ganie. Równanie

Bolomey’a. Klasa betonu. Relacja mi

ę

dzy wytrzymało

ś

ci

ą

betonu na

ś

ciskanie

i rozci

ą

ganie. Odkształcalno

ść

betonu w stanie osiowego

ś

ciskania i rozci

ą

gania

oraz parametry j

ą

opisuj

ą

ce.

8. Dobór jako

ś

ciowy składników i ilo

ś

ciowe ograniczenia składu (klasy ekspozycji).

Zarys tradycyjnych metod projektowania składu betonu zwykłego. Programy
komputerowe wspomagaj

ą

ce projektowanie składu.

9. Podstawowe procesy technologiczne: mieszanie, układanie, zag

ę

szczanie

i piel

ę

gnacja.

Program wykładu cd.

Zwykły beton cementowy, podstawowe składniki

i definicje.

Stwardniały beton zwykły jako wieloskładnikowy

materiał kompozytowy kapilarno-porowaty.

Zastosowania betonu w budownictwie.

2010-12-28

3

Zwykły beton cementowy, podstawowe składniki

i definicje

Według PN-EN 206-1 „Beton. Wymagania, wła

ś

ciwo

ś

ci, produkcja i zgodno

ść

”,

beton zwykły to materiał otrzymany przez zmieszanie cementu, grubego

i drobnego kruszywa oraz wody i ewentualnie dodatków i/lub domieszek.

Materiał ten powstaje w wyniku twardnienia zawartego w nim zaczynu

cementowego.

Ponadto, jego g

ę

sto

ść

pozorna w stanie wysuszonym zawiera si

ę

w granicach od

2000 do 2800 kg/m

3

.

W

ś

wietle szerszej definicji poj

ę

cia betonu, betonem nazwa

ć

mo

ż

na ka

ż

dy

materiał co najmniej dwuskładnikowy, w którym jeden składnik wyst

ę

puje w

postaci ziarnistej, a drugi pełni rol

ę

spoiwa ł

ą

cz

ą

cego wspomniane ziarna w jedn

ą

cało

ść

.

Tak wi

ę

c mówi

ć

mo

ż

na nie tylko o tytułowym betonie cementowym, ale tak

ż

e

o asfaltobetonie, trocinobetonie, betonie

ż

ywicznym itp. Poszczególne nazwy

podkre

ś

laj

ą

albo rodzaj u

ż

ytego spoiwa, albo rodzaj zastosowanego materiału

ziarnistego (kruszywa, lub inaczej wypełniacza).

We współczesnej literaturze bardzo cz

ę

sto dla tej obszernej grupy materiałów

u

ż

ywa si

ę

okre

ś

lenia kompozyty betonopodobne.

Spoiwo

(matryca)

Kruszywo

(

wypełniacz

)

Beton

(kompozyt)

- Zaczyn cementowy

-

ś

ywica syntetyczna

- Asfalt (bitum)
-……………………...
- …………………..

- Kruszywo kamienne

- Kruszywo sztuczne
- Kruszywo metalowe
- Kruszywo org. (trociny)
……………………...

- Beton cementowy

- Beton

ż

ywiczny

- Asfaltobeton
- Trocinobeton
- ……………………...

2010-12-28

4

Zwykły beton cementowy, podstawowe składniki

i definicje

Cement
to spoiwo hydrauliczne b

ę

d

ą

ce wypalonym, drobno zmielonym materiałem

mineralnym, który po zmieszaniu z wod

ą

tworzy zaczyn, posiadaj

ą

cy zdolno

ść

do

wi

ą

zania i twardnienia zarówno w

ś

rodowisku powietrznym jak i wodnym. Ponadto

zaczyn ten zachowuje swoje wła

ś

ciwo

ś

ci wytrzymało

ś

ciowe oraz odpowiedni

ą

trwało

ść

podczas eksploatacji w obydwu tych warunkach.

Kruszywo
to rozdrobniony, ziarnisty materiał pochodzenia mineralnego (skalnego) o ziarnach
otoczonych lub łamanych, których wielko

ść

odpowiada wymaganiom stawianym

przy stosowaniu ich do produkcji betonu.

Domieszka chemiczna
to produkt dodawany w niewielkich ilo

ś

ciach w stosunku do masy cementu w celu

po

żą

danej modyfikacji wła

ś

ciwo

ś

ci mieszanki betonowej i/lub betonu

stwardniałego. Całkowita ilo

ść

domieszki lub zespołu domieszek nie powinna by

ć

mniejsza ni

ż

0,2% i nie wi

ę

ksza ni

ż

5 % masy cementu.

Dodatek mineralny
to mocno rozdrobniony materiał nieorganiczny dodawany do betonu w celu
poprawienia pewnych jego wła

ś

ciwo

ś

ci lub uzyskania wła

ś

ciwo

ś

ci specjalnych.

Rozró

ż

nia si

ę

dwa typy dodatków: dodatki oboj

ę

tne (typ I) oraz pucolany

i dodatki o słabym działaniu hydraulicznym (typ II).

Zaczyn cementowy
to mieszanina cementu i wody, przy czym wagowe proporcje obydwu
składników, opisane tzw. współczynnikiem cementowo-wodnym c/w (lub wodno-
cementowym w/c), powinny si

ę

mie

ś

ci

ć

w granicach od około 1,5 do około 2,8

(od 0,65 do 0,35). Ze wzgl

ę

du na procesy zachodz

ą

ce w zaczynie cementowym

od chwili wymieszania cementu z wod

ą

i zwi

ą

zane z tym przemiany tego

tworzywa w czasie, nale

ż

y rozró

ż

ni

ć

zdefiniowany wy

ż

ej „zaczyn cementowy”

oraz „stwardniały zaczyn cementowy”, zwany cz

ę

sto kamieniem cementowym.

Ten ostatni, to materiał posiadaj

ą

cy w pełni uformowan

ą

struktur

ę

i wła

ś

ciwo

ś

ci.

Zaprawa cementowa
to mieszanina cementu, wody i kruszywa o maksymalnym wymiarze ziaren 2
mm, albo inaczej mieszanina zaczynu cementowego i piasku. Ze wzgl

ę

du na

przemiany zachodz

ą

ce w zaczynie, tak

ż

e i tu rozró

ż

ni

ć

nale

ż

y „zapraw

ę

” oraz

„zapraw

ę

stwardniał

ą

”.

2010-12-28

5

Mieszanka betonowa
to mieszanina wszystkich składników betonu przed zwi

ą

zaniem zaczynu,

b

ę

d

ą

ca w stanie plastycznym i daj

ą

ca si

ę

zag

ę

szcza

ć

normalnymi metodami.

W celu sprecyzowania czasu, w którym mamy do czynienia z mieszank

ą

beto-

now

ą

, zazwyczaj jako granic

ę

przyjmuje si

ę

czas pocz

ą

tku wi

ą

zania

charakterystyczny dla u

ż

ytego cementu.

Beton lub beton stwardniały
to sztucznie otrzymany materiał posiadaj

ą

cy w pełni ukształtowan

ą

struktur

ę

i wła

ś

ciwo

ś

ci, powstały w wyniku monolitycznego poł

ą

czenia ziaren kruszywa ze

stwardniałym zaczynem cementowym.

Stwardniały beton zwykły jako wieloskładnikowy

materiał kompozytowy kapilarno-porowaty

stwardniały zaczyn cementowy (V, W)

Z

Z

wi

ę

zy mi

ę

dzy zaczynem i kruszywem

(przyczepno

ść

)

ziarna kruszywa (V, W)

K

K

V

z

, W

z

V

k

, W

k

2010-12-28

6

3

4

5

1

2

7

8

6

ciecze

gazy

1.

pory

ż

elowe,

2.

pory na styku ziaren
kruszywa z zaczynem
(strefa stykowa !),

3.

pory powietrzne otwarte,

4.

pory kapilarne w zaczynie,

5.

pory zamkni

ę

te,

6.

pory sedymentacyjne,

7.

mikrorysy,

8.

ziarno kruszywa

Beton jako materiał kapilarno-porowaty

Beton jako materiał kapilarno-porowaty

2010-12-28

7

Zastosowania betonu w budownictwie

Podwieszony most

ż

elbetowy

Beton cementowy jest najpopularniejszym materiałem konstrukcyjnym

Główne kierunki zastosowa

ń

betonów cementowych:

- Obiekty kubaturowe (budynki ró

ż

nego rodzaju, konstrukcji i przeznaczenia),

- Obiekty in

ż

ynierskie (budowle masywne, obiekty mostowe, przemysłowe, tunele

itp.),

- Obiekty liniowe (budownictwo komunikacyjne, drogi, autostrady i wyposa

ż

enie),

- Prefabrykowane elementy konstrukcyjne, elementy infrastruktury podziemnej,
elementy drobnowymiarowe itp.

- Naprawy i modernizacje istniej

ą

cych obiektów (materiały naprawcze na bazie

spoiw mineralnych),

- oraz wiele innych zastosowa

ń

.

Zastosowania betonu w budownictwie

Podwieszony most

ż

elbetowy w Szwecji

2010-12-28

8

Most

ż

elbetowy o długo

ś

ci 6 km w Danii

Zapora betonowa

2010-12-28

9

Betonowe, szkieletowe budynki wysokie – wie

ż

owiec w Japonii (2003)

Mo

ż

liwo

ść

bardzo szybkiego post

ę

pu robót.

beton architektoniczny

2010-12-28

10

Przykłady wykorzystania betonu przez architekta

(tzw. beton architektoniczny)

2010-12-28

11

Mo

ż

liwo

ść

wykonywania „fotografii” na powierzchni elementów betonowych

Obiekt z prefabrykowanych elementów

ż

elbetowych

2010-12-28

12

Nawierzchnie betonowe

i wiadukt

ż

elbetowy

Korytko

ś

ciekowe

Kostka brukowa

2010-12-28

13

Rury i inne elementy infrastruktury podziemnej

Most w Japonii nara

ż

ony na oddziaływanie szczególnie niekorzystnych

warunków

ś

rodowiskowych …

2010-12-28

14

… i efekty długotrwałego oddziaływania takich warunków

Jak zaprojektowa

ć

i wykona

ć

beton o zało

ż

onej trwało

ś

ci

w zało

ż

onych warunkach jego eksploatacji b

ę

dzie tak

ż

e

przedmiotem dalszych wykładów