Wymagania dot. cementu:

- cement powinien być cementem niskokalorycznym

- spoiwo z niskim udziałem alkaliów

- znaczący udział związków krzemianowych

- mniejszy udział alitu (C₃S) a większy belitu (C₂S)

- cementy grubszego przemiału

- cement CEM I można używać do konstrukcji niemasywnych i elementów znajdujących się powyżej wody

- im jest mniej C₃A w cemencie tym lepiej

Cementy:

< 0,5 niskoalkaiczne

0,5 - 0,6 średnioalkaiczne

0,6 - 0,9 wysokoalkaiczne

Na₂O + K₂O

(alkalia + kruszywo)

CEMENTY

CEM II/A-S CEM III/A specjalne:

CEM II/B-S CEM III/B LH (cement o niskim cieple hydratacji)

CEM II/A-V CEM III/C HSR(cement o wysokiej odporności na siarczany)

CEM II/B-V NA (cement niskoalkaliczny)

A - mniej dodatków

B - więcej dodatków

Kruszywa:

1. wg składu chemicznego:

- mineralne

• naturalne

• łamane

• sztuczne

- organiczne

• sztuczne

• naturalne (piasek, żwir, pospółka)

• wióry, zręby, trociny, sieczka, styropian

- Szczelność stosu

- Φ < 0,25 mm = 4 - 6 %

- PP = 35 - 40 %

- pyły => 1 - 3 %

Modyfikacja betonów hydrotechnicznych:

1. Domieszki chemiczne:

- napowietrzające

- opóźniające

- uszczelniające

- plastyfikatory

- superplastyfikatory:

• obniżenie w/c -> wzrost wytrzymałości

• poprawa urabialności (betony samozagęszczalne)

• zmniejszenie zużycia cementu -> redukcja skurczu, obniżenie ciepła hydratacji

Superplastyfikatory- związki wielocząsteczkowe o rozwiniętej budowie liniowej,

Powstające z syntezy chemicznej, droższe ale mniej zanieczyszczone,

dawka 10 razy większa niż plastyfikatorów (średnio 1,5 - 2%)

Dogodności stosowania superplastyfikatorów:

- dyspersja ziaren cementu w H₂O, większa powierzchnia właściwa ziaren

cementu, lepsze ich zwilżenie, pełna hydratacja, zmniejszona lepkość

mieszanki betonowej, efekt upłynnienia (cechy tiksotropowe)

Niedogodności:

- krótsze oddziaływanie na mieszankę betonową niż w przypadku

plastyfikatorów, po 60 -90 minutach mieszanka powraca do pierwotnej

urabialności.

Sposoby zapobiegania:

- dodawanie z opóźnieniem, dawkowanie porcjami

Wydłużenie czasu działania do >120 minut dzięki superplastyfikatorom nowej

generacji. Zastosowanie superplastyfikatorów łącznie z domieszkami

napowietrzającymi lub regulującymi wiązanie i twardnienie.

Na czym polega wyższość superplastyfikatorów:

• retencja urabialności, większe upłynnienie, większa redukcja wody zarobowej, mniejsze opóźnienia wiązania, brak w składzie formaldehydu, kompatybilność z dodatkami mineralnymi

Efektywność działania:

Cechy cementu: Wł. domieszki :

skład fazowy (C₃A) struktura związku

zawartość alkaliów ciężar cząsteczkowy polimeru

ilość wolnego CaO ilość superplastyfikatorów

powierzchnia właściwa sposób dodawania

Kompatybilność: cement- superplastyfikator

Kryterium podziału - wg ΔH₂O

• środki uplastyczniające ( plastyfikatory)

ΔH₂O 5-12% (8-15%)

- środki upłynniające ( superplastyfikatory)

ΔH₂O >12% (>15%)

Dla superplastyfikatorów nowej generacji => ΔH₂O >30%

Domieszki napowietrzające

Związki powierzchniowo czynne o działaniu hydrofobowym, mające zdolność do wytwarzania i stabilizowania dużej liczby pęcherzyków powietrza w mieszance betonowej, pozostających po stwardnieniu np. abitynian sodowy

• stosowane od 0,05 - 0,5% masy cementu

• objętościowa zawartość powietrza w mieszance =4÷6%

Cechy:

• poprawa mrozoodporności (+)

• zwiększenie nasiąkliwości (+)

• spadek wytrzymałości (-)

Zastosowanie:

• budownictwo hydrotechniczne

• betony do nawierzchni drogowych i lotniskowych

• betonowanie w warunkach zimowych

Jakość zależy od dokładności i jednorodności napowietrzenia. To z kolei jest zależne od intensywności mieszania ( im szybciej tym więcej pęcherzyków), granulometrycznego kruszywa (im mniej najdrobniejszych ziaren tym mniej pęcherzyków), sposób zagęszczania( im dłuższa wibracja tym więcej pęcherzyków ucieknie z mieszanki), sposób transportu mieszanki (pompowanie zmniejsza napowietrzanie).

Domieszki opóźniające wiązanie. Opóźnienie początku wiązania w technologii betonu. Preparaty przedłużające czas do rozpoczęcia przechodzenia mieszanki betonowej ze stanu plastycznego w sztywny zmniejszające rozpuszczalność składników cementu lub tworzące warstewki ochronne na ziarnach cementu

Zastosowanie:

- betonowanie podczas upałów

- beton towarowy

- pompowanie mieszanki betonowej

- beton architektoniczny

- układanie na dużych powierzchniach i przy dużych objetościach betonu

Domieszki uszczelniające. Preparaty zmniejszające przepuszczalność betonów narażonych na działanie wody pod zwiększonym ciśnieniem i zmniejszające nasiąkliwość.

Np. pyły krzemionkowe, popioły lotne, mączki kamienne, mielone pucowany, bentonit, żywice sylikonowe, emulsje bitumiczne

Działanie przez:

- zmniejszenie liczby i przekroju kanalików

- zablokowanie porów otworowych

- związanie wodorotlenku wapnia w nierozpuszczalne związki blokujące filtracje wody,

- hydrofobizacja wgłębna

Skuteczność domieszki - czynniki determinujące:

• czas mieszania (sposób dodawania)

• skład mieszanki (chemizm)

• ilość domieszki

• obecność innych domieszek (szczególnie plastyfikatory i superplastyfikatory)

• rodzaj cementu (właściwości cementu, stopień rozdrobnienia cementu)

• rodzaj kruszywa (uziarnienie)

• temperatura

• wskaźnik wodno - cementowy W/C

Przy dobieraniu domieszek do betonu należy kierować się zasadą kompatybilności cement - domieszka.

Dodatki:

- popioły lotne

- żużle wielkopiecowe

- włókna polipropylenowe

Popiół lotny

- poprawia urabialność mieszanki betonowej

- zwiększa odporność na SO^2-₄

- zwiększenie odporności betonu na temperaturę (z 400 -> 600^oC)

- obniżenie zawartości cementu (przy betonach niższych klas)

- spowolnienie twardnienia

- zmniejszenie skurczu

- wodoodporność: maleje przy zamianie cementu na popiół; zwiększa się przy C=cost

- mrozoodporność: maleje (domieszki napowietrzające)

- niekiedy korozja stali (siarczki w popiele)

SiO₂ ≥ 40%

SO₃ ≤ 3%

Str. prażenia ≤ 7%

Powierzchnia właściwa ≥ 300m²/g (wg.Blaine'a)

Max ilość popiołów lotnych = 40% masy cementu

Żużel wielkopiecowy

Oddziałowywanie technologiczne podobne jak popiół lotny; granulowany, zmielony do miałkości popiołów

Włókna

Dodatki uodparniające na oddziałowywanie mechaniczne (stosowane po to by zmniejszyć skurcz w pierwszych 10h)

- jako mikrozbrojenie / zbrojenie rozproszone

Rola włókien

1. zmiana właściwości struktury kompozytu cementowego - powstawanie propagacji rys, redukcja pęknięć skurczowych, przenoszenie części sił wewnętrznych po zarysowaniu

Wpływ na to ma:

- równomierne rozmieszczenie włókien w matrycy

- przyczepność włókna - matryca

2. poprawa wytrzymałości - na rozciąganie przy zginaniu, na ściskanie; udarność; odporność na ścieranie; odporności zmęczeniowe; też: mrozoodporność i wodoszczelność

1. Włókna stalowe:

Parametry:

-długość 25-60mm

- średnica 0.5-2mm

- smukłość >=50

- wytrzymałość na rozciąganie stali, kształt prosty, z zakrzywionymi końcówkami, falisty.

Mają tendencję przy większej ilości do skupiania się w aglomeraty, tworząc tzw. jeże.

2. Włókna polipropylenowe

- produkowane jako fibrylowe (wiązki kilku włókien), cięte z folii lub włókna elementarne z przędzy

Właściwości włókien fibrylowych

- chropowate, dodatkowo rozdzielające się wskutek „mieszania” powierzchni-> z tego wynika dobra przyczepność z zaczynem cementowym; siatkowa postać włókien, 3-wymiarowe rozprowadzanie w matrycy.

-parametry: długość od 12-38mm, od 6 -12mm, średnica 35-40
m.

Wpływ włókien stalowych i polipropylenowych na właściwości betonu (tab)

Właściwość:

1. skurcz 2. wytrz. na ściskanie 3. wytrz. na rozciąganie 4 wytrz na zginanie 5. wytrz. na miejscowy dotyk 6. udarność 7. moduł sprężystości 8. mrozoodporność 9. ścieralność 10. wodoszczelność 11. nasiąkliwość

Rodzaje włókien:

1. stalowe:

ad.1) redukcja o około 30-50%

ad.2) wzrost o 10-30%

ad.3) wzrost o 20-40%

ad.4) wzrost o 30-70%

ad.5) wzrost o 15-30%

ad.6) wzrost do 6 razy

ad.7) praktycznie bez zmian

ad.8) wzrost o 30-60%

ad.9) redukcja do 50%

ad.10) praktycznie bez zmian lub niewielkie polepszenie

ad.11) bez zmian lub niewielki wzrost

2. polipropylenowe:

ad.1) redukcja o ok. 30-50%(zwłaszcza skurcz plastyczny)

ad.2) niewielki wzrost

ad.3) niewielki wzrost

ad.4) niewielki wzrost

ad.5) niewielki wzrost

ad.6) wzrost do 3 razy

ad.7) praktycznie bez zmian

ad.8) wzrost o ok. 30%

ad.9) praktycznie bez zmian

ad.10) polepszenie o ok 20%

ad.11) bez zmian lub niewielkie obniżenie

Wykonawstwo betonów hydrotechnicznych

Betony hydrotechniczne: wodoszczelność (wodoodporność) i/lub mrozoodporność i/lub odporność na erozję i/lubodporn. na kawitację

Przeznaczone do bud. hydrotechnicznych na których co najmniej na jedną powierzchnie chociaż częściowo oddziaływuje woda.

Konstrukcje hydrotech.: - niemasywne (g≤50cm); -średniomasywne(g=50-150cm); - masywne(g>150cm).

Zastosowanie:

zbiorniki na ciecze, obudowy rzek, kanały( Kon. niemasywne), filary, przyczółki, mostów, śluzy, jazy, zapory,(konst. masywne).

Uwarunkowania środowiskowe: -

- czynniki fizyczne, -

- oddz. chemiczne,

- oddz. mechanicz.(erozja, kawitacja, ścieranie),

- oddz. klimatyczne

- odzdz mrozu.

Uwarunkowania technologiczne: -związane z termiką betonów

Dobór składników:

-cem. : cem II, cem III, specjalne LH, HSL, NA

-kruszywa (kompozyty)

-dodatki: popioły, żużle, Pk, włókna(stalowe i PP)

-domieszki: pl i sp, napowietrzające, opóźniające, uszczelniające.

Technologia realizacji: ->konstr. masywne <-warunki dużej budowy

Ze zbrojeniem hybrydowym(włókna PP+stalowe) przydatne wówczas gdy zbrojenie włóknami stalowymi jest zbyt małe, by zupełnie wyeliminować rysy skurczowe. W takich betonach po działaniu włókien PP przejmują role zbrojenia rozproszonego przejmują włókna stalowe.

Szczególne właściwości: - mrozoodporność,- odporność na oddział. chemiczne, -wodoszczelność, -wytrz. na ściskanie - nasiąkliwość

Transport mieszanki betonowej:

- temp. mieszania = 5 - 30 ˚ C

- czas transportu = 20 - 120 min

Betonowanie z podziałem na bloki (betonowanie jednoetapowo)

- wariant ze stosowaniem przerw pionowych

- wariant ze stosowaniem przerw poziomych

Przerwy robocze - wynikają ze względów statyczno - konstrukcyjnych i uwarunkowań techniczno - organizacyjnych (szybkość wiązania, wymiary geometryczne, rotacja form).

Otwarte do ustąpienia występowania czasowo obciążeń technicznych wywołanych skurczem.

Przerwy dylatacyjne - wykonuje się przez pozostawienie szczelin o szerokości 1-2 cm przechodzących przez wszystkie elementy ścian. W ścianach zbiorników na ciecze w osi zdylatowanych elementów umieszcza się elastyczne taśmy dylatacyjne. Przerwy te stosuje się zarówno z uwagi na pracę termiczną konstrukcji oraz z uwagi na skurcz bądź pęcznienie betonu. Według Kobiaka i Stachurskiego gdy wpływy skurczowe zostały mocno zmniejszone przez wykonanie dylatacji roboczych, oraz gdy nie występują wpływy termiczne ( Np. przy zbiornikach obsypanych gruntem ) dylatacje stałe ścian zbiorników prostopadłościennych wykonuje się co około 40 cm . Jeżeli jednak wpływy termiczne są znaczne, odległość między dylatacjami powinna być zmniejszona do 12 cm .

Nie przestrzeganie podanych powyżej zaleceń, powoduje, że zdylatowane ściany klawiszują, a przerwy dylatacyjne ulegają nadmiernym przemieszczeniom podłużnym i poprzecznym. Stwarza to miedzy innymi mało elastyczny wygląd i nieszczelności.

Max odległości między pionowymi przerwami roboczymi konstrukcji ścian betonowych
Grubość ściany (cm)	Odstęp między dylatacjami (m)
do 30 30 - 60 60 - 100 100 - 150 150 - 200	10 - 20 8 - 15 6 - 10 5 -8 4- 6

---