W konstrukcjach żelbetowych największe ziarna kruszywa nie powinny przekraczać 2/3 odległości miedzy dwoma prętami leżącymi w jednej płaszczyźnie. Przy wykonywaniu konstrukcji betonowych cienkościennych maksymalne średnice ziaren nie powinny być większe niż :

• 1/3 najmniejszego wymiaru przekroju poprzecznego elementu, jeżeli wymiar ten jest większy niż 6 cm

• 1/2 najmniejszego wymiaru przekroju poprzecznego elementu i 3/4 rozstawu prętów stalowych przy najmniejszym przekroju poprzecznym <60

Porowatość zaczynu i betonu

Głównym produktem hydratacji cementu portlandzkiego jest faza C-S-H (uwodniony krzemian wapnia). W jego strukturze znajdują się mikropory o średnicach 0,5-3 nm (tzw. pory żelowe)

Wodowięźliwość- Zdolność kruszywa do zatrzymywania wody. Ilość zatrzymanej wody zależy od uziarnienia kruszywa i powierzchni ziaren. Im drobniejsze kruszywo tym więcej wody zatrzymuje. Woda może być zatrzymana w trzech postaciach: błonkowa, meniskowa oraz kapilarna

pecznienie(wapnioweCaO->Ca(OH)2-gaszenie;2-krotny wzrost objetosci;magnezjoweMgO->Mg(OH)2;gipsowe3CaO*Al2O3*3CaSO4*31H2O-ilosc wody zalezy od miałkości i temp.spoiwa.

Pełzanie betonu jest właściwością związaną z zaczynem cementowym. Powstaje podczas ruchu wody w porach żelu(obciążenie wywołuje różnice ciśnienia wody co powoduje jej ruch). Całkowicie suchy zaczyn cementowy i beton nie ulegają temu odkształceniu reologicznemu.

kontrakcja(odwrotnosc pecznienia-w przypadku cementu, który w trakcie hydrolizy chlonie wode nie zwiekszajac swojej objetosci-powstaja mikropory)
skurcz-plastyczny(1/2 przez parowanie,1/2 przez reakcje chemiczne-hydratacje;mozemy zapobiegac czesciowo przez polewanie woda);zwykly(jednorodny-w calej objetosci traci wode;niejednorodny)

Typy betonow:
ciezkie-g>2600kg/m3(na kruszywach ciezkich uzyskiwanych z rud metali;np.baryt g=4500 BaSO4,magnetyt g=5200 Fe3O4)
zwykle-g=2000-2600kg/m3(najbardziej popularne;na kruszywach ze skal magmowych,osadowych,glebinowych)
lekkie-g=800-2000kg/m3(sztuczne; produkowane na lekkich skalach)
bardzo lekkie-g<800kg/m3(gazobeton;na kruszywie np.styropianowym)
beton towarowy,recepturowy,projektowany

Beton pompowy

• układane przy pomocy pomp mechanicznych: zasuw roboczy, tłok, wirnik, wsyp

• w czasie przerwy jest uruchamiany aby chronić beton przed segregacją i sedymentacją

• przy używaniu pompy należy stosować kilkunastosekundowe przerwy, aby chronić urządzenie przed spaleniem

• pracują przy ciśnieniach do 40 atmosfer

• pracują na rurociągach o różnych średnicach 80-120

• średnicę rurociągu dobieramy w zależności od kierunku przepływu

• przy rurociągach pionowych stosujemy minimalne średnice - średnicę rurociągu dobieramy w zależności od kierunku przepływu80-100

• wysięgniki z rurociągiem zakończone wężem gumowym o dł. 3-4 m

Beton wysokowytrzymały

• beton o wytrzymałości powyżej 40 MPa (do 60 MPa)

• zaleca się stosować cementy wysokich klas 42,5 i wyższych

• stosunek w/c 0,3 - 0,4

• stosowanie środków opóźniających wiązanie i plastyfikatory wytrzymałość skały kruszywa 2 razy większa niż wytrzymałość betonu, którą chcemy uzyskać

• zalecane jest kruszywo łamane lub naturalne o chropowatej powierzchni (duża przyczepność betonu np. bazalt, granit)

• wskazane jest pozbawienie kruszywa frakcji 2-4 mm

• ilość wody można zmniejszyć stosując odpowiedni stos okruchowy o jak najmniejszej jamistości

• przy projektowaniu mieszanki betonowej uwzględnia się ilość powietrza w mieszance

• do projektowania stosuję się wzór Bolomey'a

Beton wysokowartościowy

• beton o wytrzymałości większej niż 60 MPa

• dobra urabialność przez co najmniej 1h od wymieszania składników

• dobra szczelność, odporność na ścieranie , mała nasiąkliwość

• posiada bardzo mały skurcz

• są odporne na korozję chemiczna

• uzyskujemy tworząc beton o bardzo małych porach, równomiernie rozłożonych

• obniżamy maksymalnie dodawanie wody (ciężkourabialny), dodajemy superplastyfikatorów

• cementy klas 42,5 oraz wyższe

• kruszywo łamane o chropowatej powierzchni

• piasek płukany , bez pyłu

• frakcja 2/4 powinna stanowić nie więcej niż 4%

• dodajemy mikrokrzemionkę w ilości 10-25% wagi cementu , która wypełnia pory cementu - zmielona jest do stanu koloidalnego

• przy projektowaniu bazujemy na wzorze Abramsa

• zastosowanie: wysokie budynki, mosty, tunele

Beton pompowy

• układane przy pomocy pomp mechanicznych: zasuw roboczy, tłok, wirnik, wsyp

• w czasie przerwy jest uruchamiany aby chronić beton przed segregacją i sedymentacją

• przy używaniu pompy należy stosować kilkunastosekundowe przerwy, aby chronić urządzenie przed spaleniem

• pompy mają wydajność 7 - 150 m³/h

• pracują przy ciśnieniach do 40 atmosfer

• pracują na rurociągach o różnych średnicach 80-120

• duże średnice stosuje się przy rurociągach poziomych

• przy rurociągach pionowych stosujemy minimalne średnice - średnicę rurociągu dobieramy w zależności od kierunku przepływu80-100

• wysięgniki z rurociągiem zakończone wężem gumowym o dł. 3-4 m

Cementy zwykle:

Moduł hydrauliczny Mz = 1,7 - 2,3

Wzrost Mz powoduje wzrost wytrzymałości na ściskanie, ale gorsza odporność na działanie siarczanów.

Moduł krzemianowy Ms = 2,4 - 2,7

Odpowiada za szybkość wiązania cementu, wzrost Ms następuje spowolnienie szybkości wiązania cementu.

Moduł glinowy Mg = 1 - 4

Im wyższy moduł glinowy tym wyższy skurcz, niższa odporność na siarczany, ale wyższa wytrzymałość i niższa kaloryczność

Cementy specjalne:

Niskokaloryczny,niskoalkaliczny(zawartość skl.alkalicznych<5%),hydrotechniczny(maly skurcz,niskie cieplo hydratacji),plastyfikowany,ekspansywny,biale(temp.wypalania 1500C-1600C-brak topnika-jedynie Fe,dodaje się srodki barwiace- Fe2O3, MnO2 i TiO2;przemiał prowadzi się w młynach o wykładzinach kamiennych lub ceramicznych stosując mało wydajne mielenie za pomocą kul kamiennych lub ze stopów niklu i molibdenu-koszt mielenia znacznie wyższy.),glinowy(glownie tlenek glinu,stosunkowo duze wytrz.,wiecej wody zarobowej 30%,odporność na podwyzszona temp.,temp.wypalania 1600C,brak pęcznienia)

wapno-wapien CaO,dolomit,kreda,tufy wulkaniczne oraz zanieczyszczenia:skladniki hydrauliczne-SiO2,Fe2O3,Al2O3

Mz = 1,7 - 4,5 wapno wysoko hydrauliczne

Mz = 4,5 - 9,0 wapno słabo hydrauliczne

Mz > 9,0 wapno zwykłe

Rodzaje wapna palonego z/w na zawartość CaO:

- wapno tłuste 94-99%

- wapno średnio tłuste 91-94 %

- wapno chude 85-91 %

W zależności od pochodzenia rozróżnia się trzy rodzaje wapna:

- wapniowe, wytwarzane z wapieni czystych CL

- dolomitowe, wytwarzane z wapieni dolomitowych DL

- hydrauliczne, wytwarzane z wapieni ilastych HL

Gips-podzial w zależności od sposobu prazenia:

Odmiana alfa-dehydratacja zachodzi w warunkach pary wodnej,dlatego jest grubokrystaliczny,duza wytrz.ok.40MPa,wysokie cieplo hydratacji

Odmiana beta-para odprowadzana,cisnienie atmosferyczne,drobnoziarnisty-drobne igielki,wytrz.ok 12MPa,nizsze cieklo wydzielane niż w alfa.Gips budowlany;modelowy;szpachlowy;tynkarski;gipsy polwodne

Spoiwa: gipsowe i anhydrytowe.

Spoiwa gipsowe specjalne:gips szpachlowy,tynkarski,klej gipsowy

Hydratacja gipsu-proces bardzo szybki(stosuje się rozne domieszki w celu spowolnienia,np.sol kwasu borowego-baraks,5% wapno,glukoze techniczna,sacharoze,fruktoze)

modol hydrauliczny Mz=CaO/SiO2+Fe2O3+Al2O3=1,7-2,3

modol krzemianowy Ms=SiO2/Al2O3+Fe2O3=2,4-2,7

modol glinowy

Domieszki - subst. Org. Lub nie org. , których nie traktujemy jako składników obj. Dodawane w ilościach mniejszych niż 5% całk. Masy cementu. Sa to subst. W postaci: płynów, proszków, zawiesin. Modyfikacja własciwosci betonów na drodze reakcji fiz., chem., lub fiz.-chem.

Dodatek - subst., które wplywaja na obj. Cementu. Wystepuja w ilosci wiekszej niż 5% np. popioły lotne. Dodatkami nowej generacji sa włókna polipropylenowe lub stalowe. Rozróżniamy dodatki: obojetne chem. Lub prawie obojetne w stosunku do skł. Cem. Oraz puculanowe - zawieraja duzo krzemionki, nie maja wł. Wiążących, tworzą związki nie rozpuszczalne w wodzie.

1. Domieszki modyfikujace właściwości reologiczne: zwiekszenie cieklosci, trzeba jednak zachowac odpowiednia spojność.

1)b. gestoplastyczny +domieszki= plynny

2)obnizenie w/c przy zachowaniu tej samej konsystencji(zmniejszenie ilosci wody zarobowej)

3)zmniejszenie ilosci cem. przy zachowaniu śr.wytrzymałości.

ad.2) plastyfikatory - obnizenie wody 8-18%, Dodaje się je do wody zarobowej w bardzo niewielkiej ilości (0,2-0,5% w stosunku do masy cementu).

Superplastyfikatory- obnizenie ilosci wody 8-302. Domieszki napowietrzające - znaczace zwiekszenie mrozoodpornosci, polepszenie urabialnosci, zwiekszaja w sposób sztuczny ilosc frakcji pylastej np. Abiesad E1 - do betonow hydrotechnicznych, wodny roztwor srodkow powierzchniowo czynnych.

3. Domieszki przyspieszajace wiązanie - preparaty które powoduja natychmiastowe wiazanie cementu, zastosowanie ograniczone, można stosowac do pilnych prac remontowych oraz ukladanie w niskich temperaturach

a)chlorek wapnia CaCl2 - przyspiesza uwalnianie się wapnia, powstanie zarodnikow przyspieszajacych proces, zwieksza uplastycznienie, duze wydzielanie ciepla, dodajemy jedynie do cem hutniczych i portlandzkich, nigdy do glinowych, nie można dodawac do betonow sprezonych, powoduje korozje stali,intensywne wykwity, spadek wytrzymalosci

b) kwas solny- dziala podobnia jak CaCl2, przyspiesza hydratacje ziaren cementu

c) chlorek sodu i potasu

4. Domieszka opozniajace wiezanie- betonowanie duzych elementow, beton ukladany warstwowo

5. Domieszki przeciwmrozowe - przyspieszaja proces wiazania, uszczelniaja mieszanke betonowa, obnizaja temp. Zamarzania wody

6. Domieszki zageszczajace- zwiekszaja kohezję mieszanki betonowej, samoczynne odprowadzanie powetrza, produkowane na bazie polimerow

7. Domieszki zwiekszajace wiezliwosc wody- aby woda nie ulegla utracie z zaczynu, woda nie ma mozliwosci uciekania- hydratacja w szerszym zakresie.

8. Domieszki ekspansywne- w znacznym zakresie eliminuja podstawowy mankament betonow- skurcz- zrownowazony jest pecznieniem

9. Domieszki uszczelniajace- obnizaja nasiakliwosc betonow a tym samym zwiekszaja szczelnosc np. kaolinit, bentonit-podstawy tworzenia domieszek

10. Domieszki zwiekszajace przyczepnosc betonow do roznych powierzchni- charakteryzuja się duzo organicznoscia wplywu wody, folie wysokocisnieniowe na bazie cementu, w wiekszosci oparte sa o zywice

11. Domieszki barwiace- wystepuja w postaci proszkow i plynow. Tlenki metali: dwutlenek weglanu- biale zabarwienie, tlenek zelaza - zolte, dodatek chromu- zielony, sadza-czarny

Składniki modyfikujące:

Żużel wielkopiecowy - materiał o utajnionych właściwościach hydraulicznych.Wytwarzany jest przez szybkie chłodzenie płynnego żużla o odpowiednim składzie, otrzymywanego przy wytapianiu surówki w wielkim piecu.Występują dwa rodzaje żużla: temperowany (w wyniku gaszenia, składający się z brył, skład CaO < 40% oraz SiO₂ >40% ) oraz granulowany (dodawany do cementu w postaci zmielonej, skład CaO 41-44% oraz SiO₂ 35-45%)

Pucolana - naturalna i sztuczna jest to materiał, który samodzielnie nie twardnieje, ale drobno zmielona w obecności wody i wodorotlenku wapnia tworzy związki o właściwościach hydraulicznych. Pucolana składa się głównie z SiO₂ i Al₂O₃ . Pucolana naturalna występuje w postaci materiału wulkanicznego.

Popiół lotny krzemionkowy - powstaje na skutek osadzenia pylistych cząstek spalin wytwarzających się w paleniskach węglowych wymagania dla popiołu: CaO < 10%, SiO₂ >25%

Popiół lotny wapienny - powstaje podczas odpylania gazów z instalacji kotłowych, w których spala się węgiel brunatny w paleniskach pyłowo-wirowych, a także przy spalaniu węgla kamiennego i brunatnego. Wymagania dla popiołu: CaO < 5% , SiO₂ > 25%,

Łupek palony -jest wypalany w temperaturze 800°C. Zawiera on fazy podobne do klinkieru portlandzkiego oraz tlenki o znacznej reaktywności. Drobno zmielony łupek wykazuje wyraźne właściwości hydrauliczne i pucolanowe.

Pył krzemionkowy - składa się z bardzo drobnych kulistych cząstek o średnicy 0,01-0,5 um o dużej zawartości krzemionki bezpostaciowej. Powstaje w procesie odpylania pieców hutniczych przy produkcji żelazokrzemu. Jest on zbudowany z substancji zawierającej 90-98% SiO2.najbardziej aktywny dodatek pucolanowy.

Wapień - wypełniacz, stosowany jako dodatek do cementu portlandzkiego, 75% czysty wapień, dopuszczalne 25% innych zanieczyszczeń po wypaleniu. Mamy 2 rodzaje: LL - 0,2%stanowi węgiel, może pęcznieć, drugi to L- 0,5% stanowi węgiel. Nie posada właściwości wiążących, pucolanowych, hydraulicznych, wpływa na poprawę niektórych cech mieszanki betonowej, dlatego dodawany jest do cementu na etapie produkcji.

Betoniarki:

z/w na czas pracy:

• betoniarki o pracy okresowej

• betoniarki o pracy ciągłej

Betoniarki grawitacyjne

• składniki opadają grawitacyjnie

• wolnospadowa uchylona

• wolnospadowa dwukierunkowa

• wolnospadowa nieuchylna z rynną wysypową (tylko do betonów o konsystencji półciekłej)

Betoniarki o pracy ciągłej:

• betoniarki rotorowe

• betoniarki planetarne

• betoniarki z gniotownikiem i mikserem

• bardzo wysokie obroty-ziarna cementu są dobrze rozprowadzone

• proces hydratacji jest kilkakrotnie lepszy i szybszy

• uzyskujemy betony o wyższych wytrzymałościach

szybszy proces wymieszania, a także wszystkie konsystencje

Wibrowanie mieszanki betonowej

Ułożona mieszanka betonowa powinna być zagęszczona za pomocą odpowiednich urządzeń mechanicznych: wibratorów wgłębinowych, powierzchniowych, przyczepnych, prętowych.

Wibrowanie:

• polega na przekazywaniu mieszance dużych drgań f = 1500-200-7000-19000 dr/min

• amplituda drgań: 0,07 - 0,5 - 0,7 - 1,5 mm

• dzieli się na 3 fazy: I faza- fomuje się makrostruktura, II faza- formuje się mikrostruktura, III faza- zmniejsza się lepkość zaczynu

• proces ten jest bardzo krótki, trwa od 1-3 minut

Parametry wibracji:

1.Przyspieszenie drgań

• drgania z reguły są harmoniczne a = 0,011Af² [m/s²] A- amplituda f- częstotliwość

• w praktyce stosujemy drgania takie aby: 2g <a < 15g

2.Częstotliwość

• zależy od max ziarna, kształtu, formy i konsystencji

3.Amplituda

• dobór amplitudy uzależniony jest od konsystencji mieszanki

4.Czas wibracji

5.Siła wzbudzająca F=M_kf² / 10⁴ [N] M_k = Q_e

Q- masa mimośrodu

M_k - siła kinematyczna

6.Intensywność wibracji J = Va = 8π²A²f³  

Wirowanie:

• stosowane przede wszystkim przy produkcji rur (długość: 2-20m , ∅ 0,2-2 m)

• cały proces odbywa się w różnego typu wirówkach

• obroty uzależnione są od średnicy rury

• mieszankę wprowadzamy do wirującej maszyny (600-800 obrotów)

• w czasie wirowania następuje pewna segregacja mieszanki betonowej

• czas wirowania 20-60 minut

• max ziarno ∅8

• konsystencja plastyczna

• stosowane w prefabrykacji (rury, słupy trakcyjne)

• w wyniku siły odśrodkowej cząstki odkładają się na obrzeżach rury

• lżejsze cząstki (cement) tworzą na powierzchni szklistą, gładką powierzchnię

• siła odśrodkowa (zależy od średnicy) 0,1-0,3 MPa

Odpowietrzanie:

• jest jednym ze sposobów zagęszczania mieszanki betonowej

• możemy usunąć 10-40% powietrza i wody zarobowej

• polega na wytworzeniu różnicy ciśnień na powierzchni betonu w czasie jego zagęszczania

• na powierzchnię świeżej mieszanki betonowej układamy kołpaki

• w/c = 0,5 - 0,6

• odpowietrzone betony mają duże wytrzymałości wczesne: po 2 dniach osiagają 30- 40 % wytrzymałości 28 dniowej

• nasiąkliwość maleje

• mrozoodporność polepsza się o ok. 200%

• stosowane w prefabrykacji

• wytrzymałość po zakończeniu 0,2 MPa

• bardzo mały skurcz

• znacznie lepsze parametry

• urządzenie składa się z : kołpaki (60/80, 120/150) , tkanina filtracyjna oraz rzędy siatek (zabezpieczają przed wysychaniem składników), separator wodny, blacha spowalniająca prędkość

Prace betonowe w obniżonych temperaturach

Metody przeciwdziałania:

1.Modyfikacja mieszanki betonowej:

• polega na modyfikacji składu, aby charakteryzowała się dużym ciepłem hydratacji i możliwie szybkim przyrostem wytrzymałości

• cement powinien być: wyższych marek, o możliwie dużej zawartości alitu C₃S, drobniej zmielony będzie szybciej reagował z wodą, nie zalecane cementy z dodatkami hydraulicznymi oraz pucolanowymi.

• stosuje się różnego rodzaju domieszki np. chlorek wapnia CaCl₂ (powoduje korozję zbrojenia, dlatego nie zawsze można stosować ), Antigel oraz Gelex obniżają temperaturę zamarzania wody oraz przyśpieszają czas wiązania

• kruszywo powinno mieć nasiąkliwość do 2%, zawierać małe ilości frakcji pylastej

• mieszanka powinna zawierać małe ilości wody (woda zamarza i rozsadza beton)

2.Podgrzewanie mieszanki betonowej:

• często stosowana

• mamy dwa rodzaje tej metody: bezpośrednia, polegająca na podgrzaniu składników w betoniarce poprzez doprowadzenie pary (przez dysze, łopatki) oraz pośrednia, polegająca na podgrzaniu poszczególnych składników zanim zostaną zmieszane (nie zaleca się podgrzewania cementu, wodę najłatwiej podgrzać zwojnicą, kruszywo podgrzewa się w silosach)

3.Metoda zachowania ciepła

• beton należy tak przykryć, aby była jak najmniejsza ucieczka ciepła (maty, płyty) jest to tzw. metoda termosu

• stosuje się maty szklanej folii, maty słomiane lub zwykłe deskowanie

4.Metoda cieplaków

• stosowanie powłok pneumatycznych

• cieplak jest to pomieszczenie zamknięte, izolowane, w którym wykonujemy element

---