TECHNOLOGIA BETONU

BETONY NOWEJ GENERACJI

Betony wysokowartościowe - BWW

High-Prerformance Concrete – HPC

Fibrobetony (włóknobetony)

Lekkie betony wysokowartościowe

– LBWW

Lightweight Agreggate High-Performance Concrete –

LWA/HPC

Betony wysokowartościowe

samozagęszczalne – BWWS

Self Compacting High-Performance Concrete – SC/HPC

BETONY

WYSOKOWARTOŚCIOWE

PODZIAŁ ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE:

Beton wysokowartościowy – BWW

High-Strength Concrete (HSC)/High-Performance Concrete (HPC)

klasy > C50/60 – B100

Beton bardzo wysokowartościowy –

BBWW

Very High-Performance Concrete (VHPC)

klasy B100 – B 150

Beton ultra wysokowartościowy –

BUWW

Ultra-High-Performance Concrete (UHPC)

klasy powyżej B 150

Beton, w którym jedna lub więcej cech

charakterystycznych została udoskonalona

przez odpowiedni dobór składników.

Beton o niskim wskaźniku wodno-

cementowym, lub wodno-spoiwowym i

zoptymalizowanym wskaźniku kruszywo-

składnik wiążący.

Beton, w którym pojawia się skurcz

samoczynny, gdy beton nie jest on

odpowiednio pielęgnowany.

BETONY BWW - DEFINICJE

JAK UZYSKAĆ BWW?

Redukcja wody zarobowej

(superplastyfikatory)

Stosowanie wysokiej jakości cementów i

kruszyw

Wprowadzenie do składu aktywnych

mikrowypełniaczy (pył krzemionkowy)

Utrzymanie bardzo wysokiego reżimu

technologicznego w procesie wytwarzania,

transportu i układania mieszanki betonowej

Pielęgnacja świeżego betonu

CECHY CHARAKTERYSTYCZNE

BWW

W/C < 0,4

Wytrzymałość na ściskanie po 28

dniach co najmniej 60 MPa

Dobra urabialność utrzymywana

co najmniej przez 1 godz.

Duża trwałość związana ze

szczelnością

SKŁAD BWW I BBWW

Cement, Kruszywo, Woda

Uzupełniające materiały wiążące
Superplastyfikatory

Współczynnik W/S

W/S = 0,40 – 0,35 f

= 50 –75 MPa

W/S = 0,35 – 0,30 f

= 75 – 100 MPa

W/S = 0,30 – 0,25 f

= 100 – 125 MPa

W/S = 0,25 – 0,20 f

> 125 MPa

Cement

Klasy: CEM I 42,5; CEM I 52,5 i wyższe
Ilość: od 400 do 550 kg/m

a przy BUWW nawet powyżej 700 kg/m

Kruszywo

Max. średnica ziaren 20 mm

Im wyższa projektowana wytrzymałość tym mniejsza

max. średnica ziaren
Wskaźnik uziarnienia piasku 2,7 – 3,0

DOBÓR SKŁADNIKÓW

UZUPEŁNIAJĄCE

MATERIAŁY WIĄŻĄCE

Pyły krzemionkowe

od 3,0 do 10,0 % masy cementu,

Popioły lotne

od 10 do 30 % masy cementu,

tylko do klas < B 100,

Granulowany żużel wielkopiecowy

od 15 do 30 % masy cementu

ale z jednoczesnym użyciem 10 % pyłów

krzemionkowych,

tylko do klas < B 100

Metakaolin, popiół z łusek ryżowych, pył wapienny

SUPERPLASTYFIKATORY

Głównym celem użycia jest:

zwiększenie ciekłości mieszanki betonowej

lub zaprawy bez zmiany składu (W/C=

const),

zwiększenie wytrzymałości betonu przy

redukcji ilości wody (efekt redukcji

wskaźnika W/C z zachowaniem konsystencji

wyjściowej),

mniejsze zużycie cementu bez uszczerbku

dla wytrzymałości i urabialności mieszanki

betonowej (z jednoczesną redukcją ilości

wody zarobowej o 30 ÷ 40%, W/C= const).

SUPERPLASTYFIKATORY

Ilość: od 0,5 do 2 % masy cementu,

Dobór ilości i rodzaju Sp z uwagi na

kompatybilność z cementem

Minimalna ilość wody

Badanie czasu

wypływu zaczynu

ze stożka Marsha

Punkt nasycenia Sp[%]

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Ilość wody [l/m

]

120-125

125-135

135-145

145-155

155-165

DOBÓR SPOIWA

Betony do B 100 (B 75)

•

tylko cement

•

cement + popiół lotny

•

cement + pyły krzemionkowe

•

cement + żużel + pyły krzemionkowe

•

cement + popiół + pyły krzemionkowe

Betony powyżej B 100 (B 75)

•

cement + pyły krzemionkowe

PYŁY KRZEMIONKOWE

Ogólne równanie hydratacji cementu można

zapisać w postaci

Cement + woda → C-S-H (żel) + Ca(OH)

+ gliniany

Dodanie do cementu pyłów krzemionkowych

pozwala uzyskać drugą fazę CSH i zmniejszyć

ilość niepożądanego rozpuszczalnego Ca(OH)

SiO

+ x ⋅ Ca(OH)

+ y ⋅ H

O →

x ⋅ CaO ⋅ SiO

⋅ (x + y) H

PROJEKTOWANIE

SKŁADU BWW

METODY DOŚWIADCZALNE

Równanie Bolomey’a

nieaktualne

gdyż C/W > 2,8

Równanie konsystencji

nieaktualne

, ponieważ stosuje się

domieszki upłynniające

Równanie szczelności –

aktualne!

Wzór de Larrard’a

(

)

exp

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

−

gdzie:

– współczynnik uwzględniający wpływ rodzaju

stosowanego kruszywa (przyjmuje się K

= 4,9)

– rzeczywista wytrzymałość cementu [MPa]

W/C – wskaźnik wodno-cementowy

Pk/C – zawartość pyłu krzemionkowego w stosunku do

masy cementu

SKURCZ BETONU

skurcz plastyczny

skurcz samoczynny,

samorodny, autogeniczny

skurcz betonu wysychającego,

skurcz termiczny,

skurcz karbonatyzacyjny,

PIELĘGNACJA BWW

Aby ograniczyć skutki wzrostu temperatury

i zmian objętościowych w początkowym

okresie wiązania i twardnienia BWW trzeba

możliwie jak najwcześniej rozpocząć wodną

pielęgnację betonu.

Jest ona ważna z dwóch powodów:

umożliwia hydratację jak największej ilości

cementu i minimalizuje wartość skurczu

samoczynnego.

Tak jak w przypadku betonów zwykłych

pielęgnacja wodą jest zalecana, tak w

przypadku BWW jest ona niezbędna.

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE

W betonach zwykłych najsłabszym

ogniwem jest stwardniały zaczyn

cementowy i strefa przejściowa wokół

ziaren kruszywa grubego.

W betonach wysokowartościowych, w

związku ze zwiększoną zdecydowanie

wytrzymałością stwardniałego zaczynu

cementowego, zanika strefa przejściowa

między zaczynem i grubym kruszywem,

które staje się najsłabszym ogniwem w

betonie, co przejawia się w przechodzeniu

rys właśnie przez ziarna grubego kruszywa.

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE

Mniejsza różnica między sztywnością

matrycy i kruszywa w BWW w porównaniu

do betonów zwykłych zwiększa

jednorodność rozkładu naprężeń, tworzy się

mniej mikrorys, co przejawia się bardziej

gwałtownym pękaniem.

Przyrost wytrzymałości na rozciąganie jest

relatywnie mniejszy, co świadczy o większej

kruchości BWW.

Moduł sprężystości większy

Pełzanie mniejsze

ODPORNOŚĆ BWW

Odporność ogniowa jest mniejsza niż

betonu zwykłego ze względu na niską

przepuszczalność, co uniemożliwia

odprowadzenie pary powstałej z wody

zawartej w uwodnionym zaczynie w

czasie pożaru, (pożary w tunelach)

Zwiększona odporność betonu na

reakcję alkalia-krzemionka.

ODPORNOŚĆ BWW

Zwiększona odporność na wpływy

klimatyczne i oddziaływania środowisk

agresywnych.

Odporność na ścieranie BWW jest bardzo

dobra dzięki wysokiej wytrzymałości i

dobrej przyczepności między kruszywem i

matrycą

Przyczepność betonu do zbrojenia jest

około 40% większa niż w przypadku

betonów zwykłych.

ZALETY BWW

podwyższenie trwałości

zmniejszenie ciężaru własnego

konstrukcji

zwiększenie wczesnej wytrzymałości

betonu umożliwiające szybsze obciążenie

konstrukcji

zwiększenie wytrzymałości, pozwalające

na projektowanie smuklejszych i lżejszych

konstrukcji

poprawa urabialności i pompowalności

betonu

ZALETY BWW

większa odporność na ścieranie i

agresję chemiczną

nowe możliwości konstrukcyjne

(większa rozpiętość przęseł, mniejsze

przekroje słupów, większe powierzchnie

pomieszczeń, itp.)

zmniejszenie zużycia materiałów

niższe koszty utrzymania obiektów

walory estetyczne

niższe koszty całkowite

ZASTOSOWANIE BWW

Mosty

Platformy wiertnicze

Budynki wysokie

Płyty i nawierzchnie

Beton architektoniczny

(elewacyjny)

Tunele

Obiekty hydrotechniczne

Elementy prefabrykowane

Document Outline