1. Kryteria doboru kruszywa do betonów dla budownictwa wodnego

Beton jest uniwersalnym materiałem budowlanym, którego cechy umożliwiają

zastosowanie we wszystkich obszarach inżynierii lądowej i wodnej. Beton powstaje

przez wymieszanie odpowiednio dobranego kruszywa (mieszanki kruszyw) z zaczynem

cementowym, w którym cement stanowi spoiwo, a woda umożliwia dyspersje ziaren

cementu. Następnie, w procesie fizyko-chemicznym zwanym hydratacja, następuje przy

udziale wody związanie spoiwa cementowego z kruszywem.

Podstawowe cechy kruszywa do betonów hydrotechnicznych:

- dobra przyczepność do zaczynu cementowego

- powinno być kruszywem o takim składzie by nie podlegało działaniu destrukcyjnym na chemię

- jak najmniejszą nasiąkliwość

- mrozoodporność

- szczelność stosu

Dobór ilościowy i jakościowy jest bardzo ważny przy doborze do betonu, zajmuje ok. ¾ objętości betonu (kruszywo grube >2mm)

Kruszywa mogą być stosowane jako naturalne (piasek i żwir) oraz łamane (wymagają rozdrobnienia surowców skalnych - droga metoda)

Przyczepność może być mniejsza (ziarna gładkie - naturalne), większa (ziarna szorstkie - łamane). Urabialność z kruszyw naturalnych jest lepsza częściej stosowana.

Przyczepność mechaniczna lepsza przy kruszywach łamanych

Przyczepność chemiczna nie występuje przy wszystkich kruszywach - mały zakres

Przyczepność fizyczna - chwilowa na etapie wiązania woda która ………………..

Kruszywo może być kopane lub rzeczne (mniej zanieczyszczeń), kruszywo z obecnością cząstek mineralnych, gliny organicznych związków są to składniki zanieczyszczenia które ograniczają przyczepność mechaniczną - kopalne.

Przy kruszywach płukanych występuje więcej ziaren nieforemnych - brak równowagi geometrycznej- pogarszają urabialność.

Nie wskazane kruszywa lekkie ze skał porowatych celowo z zastosowaniem keramzytu.

Kruszywo musi być mrozoodporne - duże znaczenie w betonie , udział szkodliwych porów kapilarnych (0,1-0,01mm) jest szkodliwa w kruszywie, ponieważ woda w nich spowoduje po zamrożeniu naprężenia.

Skład frakcji w kruszywie:

Dn.<0,25mm , 4-6% szczelność stosu, PP 35-40%.

2. Grupy domieszek chemicznych przydatnych do modyfikacji właściwości betonów dla budownictwa wodnego.

Domieszki chemiczne

-Napowietrzające

-Opóźniające wiązanie

-Plastyfikatory

-Superplastyfikatory

Zadanie

- obniżające w/c - wzrost wytrzymałości

- poprawa urabialności

- zmniejszenie zużycia cementu

- redukcja skurczu - obniżenie ciśnienia hydratacji.

Podział

- Środki uplaststyczniające (plastyfikatory)

∆H2O 5-12%, 8-15%

- środki upłynniające (superplastyfikatory)

∆H2O > 12%, >25%

Dla superplastyfikatorów nowszej generacji ∆H2O > 30%

Superplastyfikatory nowej generacji

- większa retencja urabialności

- większe upłynnienie

- większa redukcja ilości wody zarobowej

- mniejsze zjawisko wyciekania wody zarobowej na powierzchnię próbki

Domieszki napowietrzające związki powierzchniowo czynne o działaniu hydrofobowym, mające zdolność wytwarzania i stabilizowania dużej liczby pęcherzyków powietrza w mieszance betonowej pozostającej pozostającej po stwardnieniu.

Stosowane od 0,05-0,5% masy cementu

Objętość zawartości powietrza w mieszance 4-6%

- poprawiają mrozoodporność

- zmniejszają nasiąkliwość

- spadek wytrzymałości

Zastosowanie

Beton hydrotechniczny

Beton do nawierzchni drogowych i lotniskowych.

Domieszki opóźniające wiązanie :

- są to preparaty przedłużające czas do rozpoczęcia przechodzenia betonu ze stanu plastycznego w sztywny

- zmniejszające rozpad składu cementu lub tworzące warstwę ochronną na ziarnach cementu

- opóźniające PW od 1-3 godzin

- wytrzymałość początkowa zmniejszona końcowa zwiększona

Zastosowanie

- betonowanie podczas upałów

- układanie na dużych powierzchniach i przy dużych objętościach betonu

- pompowanie mieszanki betonowej

- beton architektoniczny

- beton towarowy

Domieszki uszczelniające zwiększają wodoodporność - preparaty zmniejszają przepuszczalność betonu narażonego na działanie wody pod zwiększonym ciśnieniem, zmniejszają nasiąkliwość - żywica silikonowa

Przy doborze danej domieszki trzeba ją skorelować z rodzajem cementu CEM I, II lub III.

Skuteczność domieszki zależy od składu, ilości domieszki, obecności innych domieszek, rodzaju cementu, czasu mieszania, rodzaju kruszywa, temperatury otoczenia stosunku w/c.

3. Technologie specjalne realizacji masywnych konstrukcji hydrotechnicznych

Są to pewne sposoby wykonania betonu ze względu na dużą termikę - egzotermia większe temperatury, zapobiegające naprężeniom rozciągającym.

Ograniczenie egzitermii:

- wstępne chłodzenie mieszanki betonowej obniżenie temperatury mieszanki o 8-12 C/ 12-18 C/ 10-18 C.

- wewnętrzne chłodzenie ułożonego betonu

- obniżenie temperatury w rdzeniu bloku o 15 C

Chłodzone może być kruszywo, cement, w pewnym sensie i woda ( wodę zastępuje się lodem) - nie narusza w/c

8-10 C to chłodzenie kruszywa zimną wodą może być zagrożone w/c, bezpośrednio amoniakiem lub zimnym powietrzem

- sprężanie młodego betonu za pomocą cięgna:

- cięgna o działaniu wzdłużnym

- beton ekspansywny

Beton hydrotechniczny to beton o wysokiej jakości gdzie trwałość jest parametrem nadrzędnym. Rodzaje cementu dla betonu hydrotechnicznego :

- CEM III

- CEM IV

- CEM II

- cementy specjalne o niskim cieple hydratacji

Cem III - redukcja skurczu i ciepła hydratacji

Domieszki napowietrzające

Zasada kompatybilności

Deskowanie filtracyjne

Kontrola jakości

Np. Zapora Hoover Dam w USA 35 rok

4mln m 3

Zastosowano chłodzenie w konstrukcji 940 km 1 cal rurociąg ilość lodu 1000T/doba

Dwa lata budowy

Zapora trzech przełomów w Chinach

Budowa po powodzi w 93

Zagrożona sejsmicznie.

4. Potencjalne źródła błędów projektowania zbiorników prostopadłościennych

Błędy wynikają z nieuwzględniania w obliczeniach obciążenia temperaturą, niewłaściwe

uwzględnianie wielkości skurczu betonu ,niewłaściwe uwzględnianie wpływu dylatacji nieuwzględnienie przestrzennej pracy konstrukcji niewłaściwe przyjmowanie obciążenia gruntem, błędne wyznaczanie sił tnących na krawędziach zbiornika , w wyniku pomijania współpracy zb. z podłożem, w wyniku pomijania w obliczeniach wsp. Poisona, na wskutek błędów zawartych w tablicach.

Zbiorniki prostopadłościenne należy zaliczyć do konstrukcji specjalnych. Stosowanie dylatacji musi być bardzo wnikliwie przeanalizowane i uzasadnione. Nie można bezkrytycznie do tego typu konstrukcji stosować zawartych w literaturze zaleceń dotyczących maksymalnych odległości miedzy dylatacjami. Błędne także, jest stosowanie normy dotyczącej murów oporowych w celu sprawdzenia warunku stateczności poszczególnych segmentów zdylatowanego zbiornika. Ponieważ o szczelności zbiornika decydują wzajemne

przemieszczenia poszczególnych segmentów, zatem taką konstrukcję należy analizować jako

całość. Nie bez znaczenia jest także ocena zasadności stosowania dylatacji konstrukcji

w zależności od warunków gruntowych jej posadowienia. Na słabych gruntach występuje

duże prawdopodobieństwo nierównomiernego osiadania, a zatem duże zagrożenie

wzajemnego przesuwania się poszczególnych segmentów zbiornika, co może prowadzić do

zniszczenia taśm dylatacyjnych i przecieków

Należy podkreślić, że najważniejszym problemem w projektowaniu zbiorników prostopadłościennych jest zapewnienie szczelności konstrukcji, aby zapobiec

zanieczyszczeniu środowiska. W tym celu najkorzystniejszym rozwiązaniem jest wykonanie

konstrukcji bez szczelin dylatacyjnych. Dodatkowe naprężenia w konstrukcji żelbetowej

powstałe na skutek skurczu, można skutecznie zminimalizować stosując odpowiednią

technologię betonowania elementów konstrukcji. Natomiast pozostałe wpływy obciążenia

ściekami, wpływy termiczne, nierównomierne osiadanie można uwzględnić na etapie

projektowania nie wprowadzając żadnych dylatacji.

---