TECHNOLOGIA BETONU

BETONY – POJĘCIA WSTĘPNE

NORMY

• PN-EN 206-1:2003

Beton.

Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i

zgodność

(tłumaczenie angielskiej wersji normy europejskiej EN 206-1:2000)

• W lipcu 2004 zatwierdzona zmiana do normy sygnowana jako

PN-EN 206-1:2003/A1:2004 będąca tłumaczeniem zmiany
europejskiej.

• Krajowe uzupełnienie Normy PN-EN 206-1

PN-B-06265:2004

BETON –

A ZRÓWNOWAŻONY ROZWÓJ

• Beton – obok wody i energii – należy do

podstawowych czynników materialnych w strategii
zrównoważonego rozwoju.

• Wynika to z faktu, że produkcja betonu w świecie

jest ogromna i osiąga średnio rocznie w ostatniej
dekadzie ponad 3 mld m

3

, czyli masę około 7 mld

ton.

(to ponad tona na każdego mieszkańca Ziemi)

DEFINICJE NORMOWE

• BETON – materiał powstały w wyniku zmieszania

cementu, kruszywa grubego i drobnego, wody oraz
ewentualnych domieszek i dodatków, który rozwija
swoje właściwości dzięki hydratacji cementu

• BETON STWARDNIAŁY – beton, który jest w stanie

stałym i który osiągnął pewien poziom wytrzymałości

BETON

BETON

KRUSZYWO

Drobne i grube

CEMENT

WODA

DOMIESZKI

CHEMICZNE

DODATKI

MINERALNE

DEFINICJE NORMOWE

• BETON WYTWORZONY NA BUDOWIE – beton

wyprodukowany na placu budowy przez wykonawcę na

jego własny użytek

• BETON TOWAROWY – beton dostarczony jako

mieszanka betonowa przez osobę lub jednostkę nie

będącą wykonawcą.

Również: beton produkowany przez wykonawcę poza

miejscem

budowy oraz na miejscu
budowy, ale nie przez
wykonawcę

DEFINICJE NORMOWE

• Miejsce (plac budowy) – obszar na którym

podjęto prace budowlane

• Producent – osoba lub jednostka

produkująca mieszankę betonowa

• Wykonawca – osoba lub jednostka stosująca

mieszankę betonową do wykonania
konstrukcji lub elementu

POJĘCIA DODATKOWE

• Zaczyn cementowy – mieszanina spoiwa

cementowego z wodą.

• Zaprawa – mieszanina cementu i wody oraz

wszystkich składników, które przechodzą w
całości przez sito kontrolne o boku oczka
kwadratowego 4 mm.

PODZIAŁ BETONÓW

ZE WZGLĘDU NA GĘSTOŚĆ

• Beton ciężki

gęstość > 2600 kg/m

3

• Beton zwykły

gęstość > 2000 kg/m

3

i ≤ 2600 kg/m

3

• Beton lekki

gęstość ≥ 800 kg/m

3

i ≤ 2000 kg/m

3

PODZIAŁ ZE WZGLĘDU NA PRACĘ BETONU W

KONSTRUKCJI

• Betony konstrukcyjne - przeznaczone do

przenoszenia obciążeń

• Betony izolacyjne - przeznaczone na

przegrody odznaczające się odpornością
cieplną

BETONY SPECJALNE

• Betony hydrotechniczne – przeznaczone do wznoszenia budowli

wodnych

• Betony żaroodporne i ogniotrwałe - przeznaczone do użytkowania w

temperaturach wyższych niż 200

0

C

• Betony wodoszczelne – przeznaczone do wykonywania zbiorników

na ciecze

• Betony nawierzchniowe – przeznaczone na nawierzchnie dróg i

lotnisk

• Betony odporne na ścieranie – przeznaczone na nawierzchnie

podłóg przemysłowych

• Betony osłonowe – przeznaczone na osłony przed promieniowaniem

radioaktywnym, itp.

TRWAŁOŚĆ

• Betonu?
• Konstrukcji betonowej?

• NIE MA TRWAŁEGO BETONU NIEZALEŻNIE OD

WARUNKÓW PRACY

TRWAŁOŚĆ - POJĘCIA

• Jest to czas, w którym wybrana właściwość

użytkowa (lub zespół takich właściwości) materiału

eksploatowanego w danych warunkach nie

pogorszy się poniżej ustalonego, dopuszczalnego

poziomu.

• Dopuszczalny poziom danej właściwości określa się na

podstawie szczegółowej analizy funkcji, jaką pełni materiał w

elemencie lub konstrukcji.

TRWAŁOŚĆ - POJĘCIA

Wg Neville’a dwa sposoby zakwalifikowania
pojęcia „trwałość” według:
• okresu żywotności
• procesów degradacji, na jakie beton może być narażony

podczas eksploatacji.

• Trwałość oznacza, że dana konstrukcja betonowa będzie

w dalszym ciągu pełniła swoje zamierzone funkcje, tzn.

będzie utrzymywała swoją wymaganą wytrzymałość i

zdatność do użytku w określonym okresie jej

żywotności.

DEFINICJE NORMOWE

• ODDZIAŁYWANIA ŚRODOWISKA – takie oddziaływania

chemiczne i fizyczne na beton, które wpływają na niego lub na
zbrojenie lub inne znajdujące się w nim elementy metalowe, a
które nie zostały uwzględnione jako obciążenie w projekcie
konstrukcyjnym

• OKRES UŻYTKOWANIA – okres, w którym stan betonu w

konstrukcji odpowiada wymaganiom eksploatacyjnym
dotyczącym tej konstrukcji, pod warunkiem, że jest ona
właściwie użytkowana

KLASYFIKACJA

• Klasy środowiska – klasy zagrożenia korozyjnego

– klasy

ekspozycji betonu

(związane z oddziaływaniem

środowiska)

• Destrukcyjne oddziaływanie środowiska na

materiał prowadzące do obniżenia jego
właściwości użytkowych definiuje się jako

korozję

KLASY EKSPOZYCJI

PN-EN 206.1

Symbol

Nazwa klasy ekspozycji

Klasy ekspozycji

X0

Brak zagrożenia agresją środowiska lub zagrożenia

korozją

X0

XC

Korozja spowodowana karbonatyzacją

XC1, XC2,
XC3,XC4

XD

Korozja spowodowana chlorkami nie pochodzącymi
z wody morskiej

XD1, XD2, XD3

XS

Korozja spowodowana chlorkami z wody morskiej

XS1, XS2, XS3

XF

Agresywne oddziaływanie zamrażania/rozmrażania
bez środków odladzających albo ze środkami
odladzającymi

XF1, XF2, XF3,

XF4

XA

Agresja chemiczna

XA1, XA2, XA3

XM

Agresja wywołana ścieraniem (wg PN-B-06265)

XM1, XM2, XM3

KLASY EKSPOZYCJI

A WYMAGANIA DLA BETONU

• Maksymalne W/C
• Minimalna klasa wytrzymałości betonu
• Minimalna zawartość cementu, kg/m

3

------------------------------------------------------------------

• Dodatkowe wymagania, np. stopień

napowietrzenia, rodzaj cementu

Typ

zagrożenia

wskutek

agresji

zewnętrznej

Klasa

ekspozy

cji

Opis środowiska

Przykład przyporządkowania

do danej klasy

Min.

zawar

tość

ceme

ntu

[kg/

m

3

]

Max.

stosun

ek w/c

Min. klasa

wytrz. na

ściskanie

[N/mm

2

]

Wyma

gane

napowi

e-

trzanie

[%]

Brak

agresji

XO

-

dla betonów

niezbrojonych

wszystkie klasy

ekspozycji oprócz

XF, XA oraz

obciążeń

ścierających;

-

dla betonów

zbrojonych:

środowisko

bardzo suche

Elementy betonowe wewnątrz

budynków o małej wilgotności

powietrza

---

---

C 12/15

---

Karbona-
tyzacja

XC1

Suche

Elementy betonowe wewnątrz
budynków o normalnej
wilgotności powietrza

260

0,65

C 20/25

---

XC2

Przeważnie

mokre

-

części konstrukcji

hydrotechnicznych;

-

większość fundamentów

280

0,60

C 25/30

---

XC3

Umiarkowanie

wilgotne

-

elementy betonowe wewnątrz

budynków o podwyższonej
wilgotności powietrza;

-

zewnętrzne elementy betonowe

osłonięte przed deszczem;

280

0,55

C 30/37

---

XC4

Cyklicznie: suche
- mokre

Elementy narażone na kontakt z

wodą, spoza klasy ekspozycji XC2

300

0,50

C 30/37

---

Typ

zagrożenia

wskutek

agresji

zewnętrzn

ej

Klasa

ekspo

zycji

Opis środowiska

Przykład

przyporządkowania do

danej klasy

Min.

zawart

ość

cement

u

[kg/m

3

]

Max.

stosun

ek w/c

Min. klasa

wytrz. na

ściskanie

[N/mm

2

]

Wymaga

ne

napowiet

rzanie

[%]

Korozja

chlorkowa

w strefie

śródlądowej

XD1

Umiarkowanie

wilgotne

Elementy betonowe

narażone na działanie mgły

chlorkowej

300

0,55

C30/37

---

XD2

Przeważnie mokre

-

betonowe elementy

basenów kąpielowych;

-

betonowe elementy

zbiorników przemysłowych,

gromadzących roztwory

chlorków;

300

0,55

C30/37

---

XD3

Cyklicznie: suche -

mokre

Części mostów,

nawierzchnie betonowe

dróg i parkingów

320

0,45

C35/45

---

Korozja

chlorkowa

w strefie

nadmorskiej

XS1

Owiew zasolonego

powietrza, co

najwyżej wilgotnego

Elementy zewnętrzne w

pobliżu wybrzeża

300

0,50

C30/37

---

XS2

Środowisko

podwodne

Zatopione części konstrukcji

morskich

320

0,45

C35/45

---

XS3

Cyklicznie: mokre -
wilgotne

Strefy obryzgu i obmywania
konstrukcji morskich (w
efekcie falowania morza)

340

0,45

C35/45

---

Typ

zagrożenia

wskutek

agresji

zewnętrznej

Klasa

ekspozy

cji

Opis środowiska

Przykład przyporządkowania

do danej klasy

Min.

zawarto

ść

cement

u

[kg/m

3

]

Max.

stosun

ek w/c

Min. klasa

wytrz. na

ściskanie

[N/mm

2

]

Wyma

gane

napowi

etrzani

e [%]

Agresja

spowodowana

zamrażaniem

i

rozmrażaniem

XF1

Nawilżanie

umiarkowane,

brak ingerencji

środków

odladzających

Pionowe odsłonięcia

elementów betonowych,

narażone na działanie deszczu

i mrozu

300

0,55

C 30/37

---

XF2

Nawilżanie

umiarkowane,

łącznie z

oddziaływaniem

środków

odladzających

Pionowe odsłonięcia

elementów betonowych,

narażone na działanie deszczu

i mrozu oraz zraszane

środkami odladzającymi

300

0,55

C 25/30

4,0

XF3

Nawilżanie

wysokie, brak

ingerencji

środków

odladzających

Poziome powierzchnie

elementów betonowych,

wystawione na działanie wody

i mrozu

320

0,50

C 30/37

4,0

XF4

Nawilżanie

wysokie, łącznie

z

oddziaływaniem

środków

odladzających

-

betonowe nawierzchnie dróg

i mostów odladzane środkami

chemicznymi;

-

elementy betonowe w strefie

oddziaływania mrozu oraz

zraszanie środkami

odladzającymi;

-

budowle morskie w strefie

zamarzania.

340

0,45

C 30/37

4,0

Agresja

chemiczna

XA1

Słabo agresywne

300

0,55

C 30/37

---

XA2

Średnio

agresywne

320

0,50

C 30/37

---

XA3

Silnie agresywne

360

0,45

C 35/45

---

KLASY WYTRZYMAŁOŚCI

NA ŚCISKANIE BETONU

• Podstawę klasyfikacji stanowi wytrzymałość

charakterystyczna na ściskanie określana w 28 dniu
dojrzewania na próbkach walcowych o średnicy 150 mm
i wysokości 300 mm (f

ck,cyl

) lub na próbkach sześciennych

o boku 150 mm (f

ck, cube

)

f

ck,cyl

f

ck,cube

np.

C 50/60

C

(f

ck,cyl

)/(f

ck,cube

)

WYTRZYMAŁOŚĆ CHARAKTERYSTYCZNA

Wartość wytrzymałości, poniżej której może się znaleźć 5%

populacji wszystkich możliwych oznaczeń wytrzymałości dla
danej objętości betonu

licz

ba

o

b

se

rw

acj

i

wytrzym ałość

na ściskanie

[MP a]

R

śr

R

b

G

95% wyników R



b

G

1,64 s(R)

f

ck

5% wyników



f

ck

f

ck

f

cm

f

ck,cyl

KLASA

f

ck,cube

8

12
16
20
25
30
35
40
45
50

55
60
70
80
90

100

C8/10

C12/15
C16/20
C20/25
C25/30
C30/37
C35/45
C40/50
C45/55
C50/60

C55/67
C60/75
C70/85
C80/95

C90/105

C100/115

10
15
20
25
30
37
45
50
55
60

67
75
85
95

105
115

KLASY

Beton
zwykły
i ciężki

f

ck,cyl

KLASA

f

ck,cube

8

12
16
20
25
30
35
40
45
50

55
60
70
80

LC8/9

LC12/13
LC16/18
LC20/22
LC25/28
LC30/33
LC35/38
LC40/44
LC45/50
LC50/55

LC55/60
LC60/66
LC70/77
LC80/88

9

13
18
22
28
33
38
44
50
55

60
66
77
88

KLASY

Beton

lekki

BETON WYSOKIEJ WYTRZYMAŁOŚCI

• Beton klasy wytrzymałości na ściskanie

wyższej niż C50/60 w przypadku betonu
zwykłego lub betonu ciężkiego i beton klasy
wytrzymałości na ściskanie wyższej niż
LC50/55 w przypadku betonu lekkiego

WYTRZYMAŁOŚĆ BETONU

Wytrzymałość jest zmienna w czasie i zależy od:

• właściwości samych składników betonu (cementu i kruszywa,

dodatków i domieszek)

• warunków wykonania, dojrzewania i pielęgnacji betonu

Wytrzymałość betonu o określonym wieku i pielęgnowanego
w określonej temperaturze zależy od:

• stosunku wodno-cementowego



= W/C

• stopnia zagęszczenia

WYTRZYMAŁOŚĆ – W/C

Wzory określające zależność wytrzymałości od
stosunku wodno-cementowego ω =W/C lub
cementowo-wodnego C/W

:

• typu Fereta: R = f (1/ω

n

)

• typu Abramsa: R = f (1/A

ω

)

• typu Bolomeya: R = f (1/ω)

WZÓR WYTRZYMAŁOŚCI

• Wzór Bolomey’a przyjęty do projektowania

gdzie :

f

cm

– średnia wartość wytrzymałości na ściskanie

po 28 dniach dojrzewania,
C/W – współczynnik cementowo-wodny

1,2< C/W ≤ 2,8 (3,2)



















a

W

C

A

f

cm

WSPÓŁCZYNNIKI A

1,

A

2

Rodzaj

kruszywa

Współczynniki

A

1

, A

2

Klasa cementu

32,5

42,5 52,5

Otoczakowe

A

1

18

21

23

A

2

12

14,5

15

Łamane

A

1

20

24

26

A

2

13,5

15,5

17,5

A – wsp. zależny od klasy cementu i od użytego kruszywa,

a – współczynnik zależny od wartości C/W:
gdy 1,2 < C/W ≤ 2,5 to a = 0,5 oraz A = A

1

gdy 2,5 < C/W ≤ 2,8 to a = - 0,5 oraz A = A

2

(tabela)

WYTYCZNE DOBORU CEMENTU

WG. „STAREJ NORMY”

Beton zwykły

Najmniejsza ilość

cementu w mieszance

betonowej, [kg/m

3

]

Największa

wartość

W/C

niezbrojony

zbrojony

Osłonięty przed

bezpośrednim działaniem

czynników atmosferycznych

190

220

0,75

Narażony bezpośrednio na

działanie czynników

atmosferycznych

250

270

0,60

Narażony na stały dostęp

wody przed zamarznięciem

270

290

0,55

WYTYCZNE DOBORU CEMENTU

WG. „STAREJ NORMY”

Największa ilość cementu nie powinna
przekraczać:

• 450 kg/m

3

– w betonach klas poniżej B35

• 550 kg/m

3

– w betonach pozostałych klas

WYTYCZNE DOBORU ILOŚCI CEMENTU WG.

„NOWEJ NORMY”

KLASA EKSPOZYCJI

X0

XC1

XC2

XC3

XC4

MAKSYMALNE

W/C

-

0,65

0,60

0,55

0,50

MINIMALNA

KLASA

WYTRZYMAŁOŚCI

C12/15 C20/25 C20/25 C30/37 C30/37

MINIMALNA

ZAWARTOŚĆ

CEMENTU (kg/m

3

)

-

260

280

280

300

W zależności od klasy ekspozycji

(przykład - klasa 1 i 2)

WYTYCZNE DOBORU KRUSZYWA

Maksymalny wymiar ziaren kruszywa nie
powinien przekraczać:
• ¼ najmniejszego wymiaru elementu konstrukcyjnego,
• odległości między prętami zbrojenia zmniejszonej o 5 mm

, z wyjątkiem specjalnych zastosowań wymagających np.
grupowania prętów,

• 1,3 grubości otulenia (zastrzeżenie to nie dotyczy 1 klasy

ekspozycji).

ZALECANA ILOŚĆ ZAPRAWY

Rodzaje wyrobów,

elementów lub konstrukcji

Zalecana ilość zaprawy w

dm

3

na 1 m

3

mieszanki

betonowej

Żelbetowe i betonowe konstrukcje masywne o
najmniejszym wymiarze przekroju większym niż
500 mm i kruszywie do 63 mm

400 – 450

Sprężone, żelbetowe i betonowe wyroby, elementy
i konstrukcje o najmniejszym wymiarze przekroju
większym niż 60 mm i kruszywie do 31,5 mm

450 -550

Sprężone, żelbetowe i betonowe wyroby, elementy
i konstrukcje o najmniejszym wymiarze przekroju
nie większym niż 60 mm i kruszywie do 16 mm

500 - 550

DEFINICJE

• BETON PROJEKTOWANY – beton, którego

wymagane

właściwości

i dodatkowe cechy są podane producentowi,

odpowiedzialnemu za dostarczenie betonu zgodnego z

wymaganiami i dodatkowymi cechami

• BETON RECEPTUROWY – beton, którego

skład i składniki

,

jakie powinny być użyte, są podane producentowi

odpowiedzialnemu za dostarczenie betonu o tak

określonym składzie

• NORMOWY BETON RECEPTUROWY – beton recepturowy,

którego skład jest podany w normie przyjętej w

kraju

stosowania

DEFINICJE

• SPECYFIKACJA – końcowe zestawienie

udokumentowanych wymagań technicznych
dotyczących wykonania lub składu betonu,
podane producentowi

• SPECYFIKUJĄCY – osoba lub jednostka

ustalająca specyfikację mieszanki betonowej
i stwardniałego betonu

ZMIANY

Krajowe uzupełnienie PN-B-06265:2004
dopuszcza dla klasy ekspozycji:

• X0 minimalną klasę wytrzymałości C8/10
• XC1 i XC2 minimalną klasę C16/20
• XC3 minimalną klasę C20/25
• XC4 minimalną klasę C25/30

NORMOWY BETON RECEPTUROWY

• NBR 10

klasa wytrzymałości C8/10
min. zawartość cementu 210kg/m

3

• NBR 15

klasa wytrzymałości C12/15
min. zawartość cementu 270kg/m

3

• NBR 20

klasa wytrzymałości C16/20
min. zawartość cementu 290kg/m

3