2010-12-28

1

Role betonu w elementach konstrukcyjnych

Norma PN-EN 206-1

(struktura normy, najwa

ż

niejsze postanowienia, klasy ekspozycji)

Trwało

ść

betonu jako jedna z podstawowych jego

cech

(normowe ograniczenia składu betonu)

- Mieszanka betonowa jest ciecz

ą

, która stosunkowo łatwo

..

przyjmuj

ą

c

ą

kształt formy i zag

ę

szcza si

ę

pod wpływem np.

..

wibrowania

- Beton cementowy stanowi

ś

rodowisko o zasadowym odczynie

..

o pH

≈

13 (beton „zdrowy”)

- W wyniku procesów zachodz

ą

cych w zaczynie cementowym

..

mieszanka przyjmuje posta

ć

ciała stałego (betonu

..

stwardniałego) charakteryzuj

ą

cego

..

si

ę

:

- du

żą

wytrzymało

ś

ci

ą

na

ś

ciskanie

f

cm

≈

ok.10 do ok. 50 MPa

(specjalne tworzywa cementowe nawet do 300 MPa)

- relatywnie mał

ą

wytrzymało

ś

ci

ą

na rozci

ą

ganie

f

tm

≈

ok. 0,1 f

cm

(st

ą

d konieczne zbrojenie)

Beton zwykły

(charakterystyka ogólna)

2010-12-28

2

Konstrukcyjne elementy betonowe

Elementy betonowe (nie zbrojone)

betonowa ława

fundamentowa

Konstrukcyjne elementy zbrojone (

ż

elbetowe)

1

2

3

0

16

2

2

2

2

1

0

2

2

6 20 mm

∅

2

3

2

2

2

3

15

35

10

10

1

0

1

0

1

0

zbrojenie: 18 16 mm

∅

zginany przekrój teowy

przekrój w kształcie U

2010-12-28

3

o

ś

oboj

ę

tna

1

2

3

0

16

2

2

2

2

1

0

2

2

6 20 mm

∅

2

3

2

2

2

3

wypadkowa sił

ś

ciskaj

ą

cych

(beton)

wypadkowa sił

rozci

ą

gaj

ą

cych

(stal)

s

tr

e

fa

ś

c

is

k

a

n

a

s

tr

e

fa

ro

z

c

i

ą

g

a

n

a

rami

ę

sił

wewn

ę

trznych

Rola betonu w elementach konstrukcyjnych

Schemat rozkładu sił wewn

ę

trznych w elemencie zginanym

Rola betonu w elementach konstrukcyjnych

Gdy pH

≥

11,8 istniej

ą

warunki dla tworzenia si

ę

na powierzchni zbrojenia

trwałej

tzw. warstwy pasywacyjnej

chroni

ą

cej stal przed korozj

ą

.

Warstw

ę

t

ą

tworz

ą

ż

elaziany wapniowe.

Gdy pH z jakichkolwiek przyczyn obni

ż

a si

ę

< 11,8

; np. karbonatyzacja lub

ługowanie Ca(OH)

2

- warstwa ta przestaje istnie

ć

i stal koroduje.

pr

ę

t

stalowy

beton

warstwa

pasywacyjna

2010-12-28

4

Rola betonu w elementach konstrukcyjnych

1/

Nadaje kształt elementowi

i jego przekrojowi poprzecznemu;

….

w elementach zbrojonych zapewnia i utrzymuje odpowiedni

ą

….

wielko

ść

ramienia sił wewn

ę

trznych

2/ Dzi

ę

ki wysokiej f

c

przenosi siły (obci

ąż

enia/napr

ęż

enia)

…

ś

ciskaj

ą

ce

3/ Dzi

ę

ki wysokiemu pH

aktywnie chroni stal

przed korozj

ą

Podsumowanie:

trzy podstawowe zadania betonu

Trwało

ść

betonu jako jedna z podstawowych jego

cech

Trwało

ść

– czas, w jakim w danych warunkach beton

zachowuje swoje wła

ś

ciwo

ś

ci na wymaganym poziomie,

pozwalaj

ą

cym na niezakłócone pełnienie przeze

ń

swoich

zało

ż

onych funkcji

Wg PN-EN 206-1

trwało

ść

ta, w ró

ż

nych warunkach

eksploatacji powinna wynosi

ć

50 lat.

Trwało

ść

betonu zapewnia si

ę

przez odpowiedni jako

ś

ciowo

i ilo

ś

ciowo skład, poprawne uło

ż

enie, zag

ę

szczenie

oraz odpowiedni

ą

piel

ę

gnacj

ę

. Jednym z głównych

czynników zapewniaj

ą

cych trwało

ść

betonu jest jego zwarta

struktura wewn

ę

trzna.

2010-12-28

5

Konstrukcja betonowa

EN ...
Normy dla
prefabrykowanych
wyrobów betonowych

EN 1992

(Eurokod 2)

Projektowanie konstrukcji

betonowych

PN-B-03264

Konstrukcje betonowe,

ż

elbetowe i spr

ęż

one

EN 206-1

Beton

ENV 13670-1

Wykonywanie

konstrukcji

betonowych

PN-EN 12350
Badania mieszanki
betonowej

PN-N 12390
Badania betonu

EN 13791
Ocena wytrzymało

ś

ci

betonu
w konstrukcjach

PN-EN 12504
Badania betonu
w konstrukcjach

PN-EN 197

Cement

PN-EN 450
Popiół lotny do
betonu

PN-EN 13263
Pył krzemionkowy do
betonu

PN-EN 934-2
Domieszki do betonu

PN-EN 12620
Kruszywa do betonu

PN-EN 13055-1
Kruszywa lekkie

PN-EN 1008
Woda zarobowa do
betonu

PN-EN 12878
Pigmenty

Norma PN-EN 206-1

i normy zwi

ą

zane

Norma PN-EN 206-1: Beton. Wymagania, wła

ś

ciwo

ś

ci, produkcja i zgodno

ść

(struktura normy)

Definicje i symbole

Klasyfikacja

Klasy

ekspozycji

Klasy konsystencji

mieszanki betonowej

Klasy wytrzymało

ś

ci

betonów na

ś

ciskanie

Klasy g

ę

sto

ś

ci

betonów lekkich

Okre

ś

lenie zasad kontroli i kryteriów zgodno

ś

ci

Beton wytworzony na budowie, beton towarowy

Warunki wytwarzania

personel/sprz

ę

t/urz

ą

dzenia

Wymagania

Skład betonu

Składniki betonu

Mieszanka betonowa

Podział odpowiedzialno

ś

ci

Specyfikuj

ą

cy

Producent betonu

Wykonawca konstrukcji i elementów

2010-12-28

6

Typ zagro

ż

enia

wskutek

agresji

zewn

ę

trznej

Klasa

ekspozycji

Opis

ś

rodowiska

Przykład przyporz

ą

dkowania do danej

klasy

Min.

zawarto

ść

cementu

kg/m

3

Max.

stosunek

w/c

Min. klasa

wytrz. na

ś

ciskanie

MPa

Wymagane

napowietrzanie

%

Brak agresji

XO

-dla betonów niezbrojonych
wszystkie klasy ekspozycji
oprócz XF, XA oraz obci

ąż

e

ń

ś

cieraj

ą

cych;

- dla betonów zbrojonych:

ś

rodowisko bardzo suche

Elementy betonowe wewn

ą

trz

budynków o małej wilgotno

ś

ci

powietrza

---

---

C 12/15

---

Karbonatyza-

cja

XC1

Suche

Elementy betonowe wewn

ą

trz

budynków o normalnej wilgotno

ś

ci

powietrza

260

0,65

C 20/25

---

XC2

Przewa

ż

nie mokre

- cz

ęś

ci konstrukcji

hydrotechnicznych;

- wi

ę

kszo

ść

fundamentów

280

0,60

C 25/30

---

XC3

Umiarkowanie wilgotne

-elementy betonowe wewn

ą

trz

budynków o podwy

ż

szonej

wilgotno

ś

ci powietrza;

- zewn

ę

trzne elementy betonowe

osłoni

ę

te przed deszczem;

280

0,55

C 30/37

---

XC4

Cyklicznie: suche - mokre

Elementy nara

ż

one na kontakt z wod

ą

,

spoza klasy ekspozycji XC2

300

0,50

C 30/37

---

Korozja

chlorkowa w

strefie

ś

ródl

ą

dowej

XD1

Umiarkowanie wilgotne

Elementy betonowe nara

ż

one na

działanie mgły chlorkowej

300

0,55

C 30/37

---

XD2

Przewa

ż

nie mokre

- betonowe elementy basenów
k

ą

pielowych;

- betonowe elementy zbiorników
przemysłowych, gromadz

ą

cych

roztwory chlorków;

300

0,55

C 30/37

---

XD3

Cyklicznie: suche - mokre

Cz

ęś

ci mostów, nawierzchnie

betonowe dróg i parkingów

320

0,45

C 35/45

---

KLASY EKSPOZYCJI wg PN-EN 206-1

Typ

zagro

ż

enia

wskutek

agresji

zewn

ę

trznej

Klasa

ekspozyc

ji

Opis

ś

rodowiska

Przykład przyporz

ą

dkowania do

danej klasy

Min.

zawarto

ść

cementu

kg/m

3

Max.

stosunek

w/c

Min. klasa

wytrz. na

ś

ciskanie

N/mm

2

Wymagane

napowietrza

nie %

Korozja
chlorkowa w
strefie
nadmorskiej

XS1

Owiew zasolonego
powietrza, co
najwy

ż

ej wilgotnego

Elementy zewn

ę

trzne w pobli

ż

u

wybrze

ż

a

300

0,50

C 30/37

---

XS2

Ś

rodowisko

podwodne

Zatopione cz

ęś

ci konstrukcji

morskich

320

0,45

C 35/45

---

XS3

Cyklicznie: mokre -
wilgotne

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

340

0,45

C 35/45

---

Agresja
spow.
zamra

ż

aniem

i rozmra

ż

.

XF1

Nawil

ż

anie

umiarkowane, brak
ingerencji

ś

rodków

odladzaj

ą

cych

Pionowe odsłoni

ę

cia elementów

betonowych, nara

ż

one na

działanie deszczu i mrozu

300

0,55

C 30/37

---

XF2

Nawil

ż

anie

umiarkowane, ł

ą

cznie

z oddziaływaniem

ś

rodków

odladzaj

ą

cych

Pionowe odsłoni

ę

cia elementów

betonowych, nara

ż

one na

działanie deszczu i mrozu oraz
zraszane

ś

rodkami odladzaj

ą

cymi

300

0,55

C 25/30

4,0

XF3

Nawil

ż

anie wysokie,

brak ingerencji

ś

rodków

odladzaj

ą

cych

Poziome powierzchnie elementów
betonowych, wystawione na
działanie wody i mrozu

320

0,50

C 30/37

4,0

XF4

Nawil

ż

anie wysokie,

ł

ą

cznie z

oddziaływaniem

ś

rodków

odladzaj

ą

cych

- betonowe nawierzchnie dróg i
mostów odladzane

ś

rodkami

chemicznymi;

- elementy betonowe w strefie
oddziaływania mrozu oraz
zraszanie

ś

rodkami odladzaj

ą

cymi;

- 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

Ś

rednio agresywne

320

0,50

C 30/37

---

XA3

Silnie agresywne

360

0,45

C 35/45

---

2010-12-28

7

PODSUMOWANIE OGRANICZENIA SKŁADU BETONU

WYNIKAJ

Ą

CE ZE ZRÓ

ś

NICOWANIA WARUNKÓW

EKSPLOATACJI (klas ekspozycji)

W PEWNYCH PRZYPADKACH

NIE WYMAGANIA

KONSTRUKCYJNE,

LECZ

TRWAŁO

ŚĆ

B

Ę

DZIE DETERMINOWA

Ć

SKŁAD BETONU ORAZ JEGO

KLAS

Ę

X0

(brak agresji

)

XC

(karbonatyzacja

)

XS

(woda

morska)

XD

(inne chlorki)

XF

(zamra

ż

anie/

rozmra

ż

anie)

XA

(agresja

chemiczna)

Klasa
betonu

C12/15

C20/25

C30/37

C25/30

C30/37

C

min

[kg/m

3

]

---

260

300

(w/c)

max

---

0,65

0,50

0,55

p

min

[%]

---

4,0

(z wyj

ą

tkiem

XF1)

---

cement odporny

na siarczany