1. Spoiwa budowlane, rodzaje i kryteria podziału

Spoiwa mineralne

- powietrzne (wiążące tylko w powietrzu) wapno, gips, krzemianowe, magnezowe

- hydrauliczne (wiążące w powietrzu i w wodzie) wapno hydrauliczne, cement

Spoiwa organiczne

- naturalne: smoły, asfalty, woski

- sztuczne: polimeryzacyjne, polikondensacyjne, poliaddycyjne

2. Skład chemiczny i mineralny cementów

Główne składniki chemiczne: tlenek wapnia 62-68%, krzemionka 18-25%, tlenek glinu 4-8%, tlenek żelaza 2-4%, tlenek magnezu 0,5-0,6%, trójtlenek siarki 0,8-3%, tlenek sodu i potasu 0,4-3 (alkalia).

Główne minerały: Alit C₃S 55-65%, Belit C₂S 15-25%, Celit C₃A8-10%, Braunmileryt C₄AF 8-15%

3. Podstawowe własności cementu i zaczynu cementowego

Właściwości cementu:

a) stopień rozdrobnienia

b) warunki wiązania

c) zmiana objętości

d) ciepło hydratacji

e) reaktywność hydratacji

f) wytrzymałość

a) Stopień rozdrobnienia

Rozdrobienie do takiego stopnia aby wchłonęło jak największą ilość wody F_B=2200-4500 cm²/g im F_B wyższa tym wytrzymałość cementu jest wyższa w fazie początkowej i po 28 dniach

b)cem powinien być tak zaprojektowany i transp aby nie zaczal wiazac przed wygładzeniem tj 1-1.5h

c)

rozróżniamy odkształcenia swobodne i wymuszone. Zmiana objętości może wystąpić w wodzie (narastanie betonu), w powietrzu (skurcz betonu). Skurcz zależy od powierzchni właściwej, ilości glinianów, kruszywa, stosunku W/C

dt - współczynnik skurczu

d) ilość ciepła jaka jest wydalana podczas wiązania i twardnienia

male

normalne

duze

e) Jeżeli w cemencie występuje znaczna ilość Na₂O + 0,658 K₂O>0,6% to zachodzą reakcje miedzy związkami alkalicznymi a minerałami w kruszywie >zaczyna Sie pęcznienie I pekanie

f) Wytrzymałość - jest to średnia arytmetyczna z 6 wartości wytrzymałości na ściskanie oznaczonej na komplecie 6 połówek pochodzących z 3 beleczek 4x4x16cm wykonanych z zaprawy normowej, zależy od składy fazowego i rozdrobnienia

4. Stopień rozdrobnienia cementów jego miary i wpływy na własności zaczynów i zapraw betonów.

Stopień rozdrobnienia cementu ma istotny wpływ na jego właściwości. Cementy bardziej miałkie szybciej wiążą, uzyskują wyższe wytrzymałości początkowe i w ogólnej swojej masie posiadają po związaniu wyższy stopień hydratacji.

5 Zmiany objętościowe zaczynu i zaprawy cementowych, rodzaje i wpływ na te własności cementu i warunków środowiskowych.

Takie właściwości zaczynu jak początkowa plastyczność mieszanki, z kolei porowatość kamienia cementowego i stała zawartość w nim pewniej ilości wilgoci bądź zmiennej ilości wody powodują że zarówno zaczyn jak i kamień cementowy są odkształcalne. Można wyróżnić *skurcz wewnętrzny powstający w wyniku kontrakcji przy wiązaniu cementu z wodą , *skurcz wewnętrzny lub pęcznienie wywołane zmianą wilgotności *odkształcenia termiczne wywołane zmianą temperatury *odkształcenia typu mechanicznego wywołane zmianami obciążeń zew.

6. Ciepło hydratacji cementu, zdefiniowanie cechy, wpływ na nią składu mineralnego cementu i przyjęte kryteria podziału.

Wiązanie cementów jest procesem egzotermicznym. Ilość wydzielanego ciepła zależy od rodzaju cementu. Wydzielające się ciepło podnosi temperaturę dojrzewającego zaczynu, zaprawy i betonu. Wydzielanie ciepła trwa nieprzerwanie, aż do momentu zakończenia hydratacje cementu

C3A,C3S,C4AF,C2S

7. Wytrzymałość cementu jako rezultat wpływu własności mineralnych i fizycznych. Kryteria podziału normowego.

Alit C₃S - szybkie twardnienie

Belit C₂S - wolny ale wysoki przyrost wytrzymałości

Celit C₃A - przyspiesza wiązanie

Braunmileryt C₄AF - powolny przyrost wytrzymałości

R- duza wytrz wczesna, N - mala wytrz wczesna + RYS

32.5NR ;42.5NR; 52.5NR

8. Normowa klasyfikacja cementów powszechnego użytku.

CEM I - cement portlandzki

CEM II - portlandzki Żużlowy, pKrzemionkowy, pPucolanowy, pPopiołowy, pŁupkowy, Wapienny, pWieloskładnikowy

CEM III - cem hutniczy

CEM IV - cem pucolanowy

CEM V - cem wieloskładnikowy

9. Cementy specjalne, rodzaje i kryteria podziału

- HSR - cem o podwyższonej odporności na siarczany, powinny niskie gliniany C₃A<3%

- NA - cem o niskich alkaliach Cem II, IV, V Na₂O_eq<0,6%

- LH - Niskim cieple hydratacji ∑Q_f<270J/g

Kryteria podziału

- Skład chemiczny - zawartość alkaliów, skł. fazowego CO₂, Cl

- Czas wiązania i stałości objętości

- Zawartość pucolanów

- Stopień zmielenia

10. Woda do betonów, klasyfikacja i główne wymagania

woda pitna, odzyskiwana z produkcji betonu, woda ze źródeł podziemnych, morska, zasadowa z kanalizacji

Wymagania:

• zawiesina < 4ml osadu

• zapach - brak

• detergenty - piana znika w ciagu 2 min

• jony wodorowe pH>4

• substancje humusowe = 0

• barwa - blado żółta

zawartość chlorków siarczanów i alkali musi być chemicznie zbadana

11. Rodzaje kruszyw stosowanych dla betonu.

Kruszywo naturalne

• kamienne: naturalne (drobne, grube), łamane (zwykłe,................)

• lekkie: naturalne, sztuczne

Kruszywo organiczne

• naturalne

• sztuczne

Podział ze wzgl. na gęstość

-zwykłe :2000<G_z<3000 kg/m³

-ciężkie: G_z>3000 kg/m³

^-lekkie: G_z<2000 G_l<1200

podział ze wzgl na wielkość ziarna

- drobne D<4mm

- grube D>4 i d>2mm

- naturalne D<8 i d=0

- o ciągłym uziarnieniu D<45mm d=0

- pyły D<0,063

12. Skład granulometryczny kruszywa, zdefiniowanie krzywej uziarnienia i frakcji.

Skład granulometryczny - poznanie uziarnienia kruszywa wyznaczenie procentowego udziału występujących w badanym kruszywie frakcji.

Frakcja - grupa ziaren wydzielona przez 2 najblizsze sita

Krzywa uziarnienia - krzywa z której odczytujemy procentową zawartość frakcji, wskaźnik różnorodności uziarnienia, wskaźnik krzywizny uziarnienia. + rozmiary oczek sit

13. Wskaźniki liczbowe charakteryzujące technologiczne własności kruszywa do betonów

- Wskaźnik uziarnienia

- Szczelność kruszywa

S_k=1-j_k

- Jamistość

J=1-s_k

- Punkt piaskowy

- Wodorządność kruszywa

[dm³/kg]

- Powierzchnia właściwa

[dm³/kg]

14. Metody doboru optymalnego składu kruszywa do betonów

- metoda krzywych normalnych <8,16,32,64mm

- metoda iteracji - to kruszywo najlepsze którego G_w^z jest najwyższa czyli min jamistość

- metoda punktu piaskowego jest to procentowa zawartość ziaren do 2mmw stosie okruchowym. Optymalny punkt piaskowy wynosi ok. 33% P_pm=(P_pP+P_żŻ)/(P+Ż)

15. Iteracyjny dobór kruszywa do betonów, kryterium optymalizacji i metodyka postępowania

Iteracja kruszywa - Dobór uziarnienia metodą kolejnych przybliżeń (iteracji) polega na mieszaniu kolejno kruszywa drobnego i grubego w różnych proporcjach określając każdorazowo szczelność mieszanki lub jej jamistość. Warunek j_k+w_k=min. Minimum jamistości kruszywa oznacza że mieszanka kruszywa jest najgęstsza (gęstość nasypowa największa), mniej porów tzn. mniej zaczynu potrzeba do ich wypełnienia. Jest to ekonomiczniejsze, ponieważ cement jest najdroższym składnikiem betonu. Minimum wodożądności oznacza, że mieszanka kruszywa zawiera najmniej drobnych ziaren, których wodożądność jest największa.

16. Dodatki i domieszki, zdefiniowanie, rodzaj i charakter ich wpływu na cechy mieszanki i betonu.

Domieszka - materiał dodawany do mieszanki betonowej w ilości nie większej niż 5% masy cementu w betonie w celu zmodyfikowana właściwości

Dodatek - jw. >5%

Domieszki: redukujące ilość wody (plastyfikatory), napowietrzające, przyspieszajace/opóźniające woiazanie, przyspieszajace twardnieniem uszczelniajace

Dodatki:

-materiały hydrauliczne

-materiały pucolanowe (zawierające bezpostaciową krzemionkę)

-wypełniacze - nie reagują z zaczynem cementowym

Wzrost wytrzymałości

Poprawa urabialności

Poprawa strefy kontaktowej zaczyn-kruszywo

17. Opisowe stopnie płynności (konsystencji) mieszanki betonowej i metody jej pomiaru

Opisowe stopnie płynności (konsystencji)to: wilgotna, gęstoplastyczna, plastyczna, półciekła, ciekła. Metody pomiaru konsystencji wg nowej normy: stożka opadowego, Vebe, stolika rozpływowego, stopnia zagęszczenia.

18. Szczelność i jamistość mieszanki betonowej, zdefiniowanie cechy i zasady pomiaru.

Szczelność - udział objętości ziaren kruszywa wraz z porami wewnętrznymi w całkowitej objętości kruszywa (określa się ja w stanie zagęszczonym i luźnym)

Jamistość - udział objętości wolnych przestrzeni między ziarnowych w całkowitej objętości kruszywa (określa się ja w stanie zagęszczonym i luźnym)

19. Równania analityczne opisujące stadium mieszanki betonowej

Równanie konsystencji:

ck_c+pk_p+żk_ż=w, k_c=w_cρ_c, k_p=w_pρ_p, k_ż=w_żρ_ż, k_c, k_p, k_ż- współczynniki wodożądności wyrażone w dm³ wody na dm³ danego składnika, w_c, w_p, w_ż - wodożądności wyrażone w dm³ na kg danego składnika.

Równanie szczelności:

c+p+w+ż=1

20. Zdefiniowanie wytrzymałości na ściskanie betonu i jej normowe wyróżniki

Jest to wytrzymałość f_c=F/A oznaczamy ja na próbkach walcowych 15/30 i kostkach sześciennych 10x10, 15x15, 20x20. f_c¹⁵=1.05f_c²⁰ =0.96f_c¹⁰ =1.25f_c^15/30

21. Wytrzymałość charakterystyczna betonu, parametry i związki analityczne ją określające wraz z interpretacją graficzną.

Wytrzymałość charakterystyczna f_ck - jest to wartość wytrzymałości poniżej której może się znaleźć 5% populacji wszystkich możliwych oznaczeń wytrzymałości dla danej objętości betonu. Badanie wytrzymałości charakterystycznej przeprowadza się po 28 dniach dojrzewania próbek. Związki f_cm= f_k+2σ, f_cm= f_k+6 + RYS

22. Pojęcie klasy wytrzymałości betonu i przykładowe jej wyszczególnienia z podziałem na poziom wytrzymałości.

Klasa betonu to symbol liczbowy określający jakość betonu. Liczba symbolizujaca klase jest rowna wytrzymałości gwarantowanej (walec/sześcian)

C8/10, C12/15, C16/20, C20/25, C25/30, C30/37, C35/45, C40/50, C45/55, C50/60, C55/67, C60/75, C70/85, C80/95, C90/105, C100/115

23. Równanie wytrzymałości betonu jako funkcja wpływu jakościowych i ilościowych parametrów materiałowych jego składu.

Równanie Bolomeya

A₁ i „-” gdy 1,2<
<2,5

A₂ i „+” gdy 2,5<
<3,2

F_cm - wytrzymałość średnia

28. Inne rodzaje wytrzymałości betonu.

Wytrzymałość na rozciąganie f_ct =0,1 f_cm

Wytrzymałość na zginanie f_ct =0,2 f_cm

Fcf= 3FL/2bh^2

25. Normowe kryterium podziału szybkości wzrostu wytrzymałości betonu w czasie i równanie pozwalające na ilościowe wyznaczenie tych zmian.

f_c(t)=f_c28[1+α(t-28)] t=28-90 dni

α=0,004 - cem hutniczy

α=0,02 - cem normalny

α=0,001 - cem szybkotwardniejace

f_cm(t)=f_cm28[S(1-

S=0,2 cem szybkotwardniejace

S=0,25 cem normalne

S=0,37 cem wolno twardniejące

26. Trwałość betonów w konstrukcjach, zdefiniowanie i czynniki decydujące o niej.

Trwałość betonu jest czas w ciągu którego zespół jego cech pozostaje na przynajmniej dostatecznym poziomie. A także jest to zdolność do zachowywania właściwości użytkowych tego materiału i konstrukcji przez założony czas. Proces i szybkość niszczenia danego betonu są wysoce zależne od środowiska oraz przebiegu jego oddziaływania na beton. Niszczenie betonu w procesach agresji chemicznej i fizycznej zachodzi w czasie wykładniczo z narastającym przyśpieszeniem aż do nagłego całkowitego rozpadu i pęknięcia.

27. Środowiska oddziaływań agresywnych i zasady materiałowej ochrony betonu wg normy PN-EN 206.

X0 - brak zagrożeń agresją środowiska i korozją

XC1-4 korozja spowodowana karbonatyzacją

XS1-3 korozja spowodowana wodą morską

XD1-3 korozja chlorkowa spowodowana innymi chlorkami niż woda morska

XF1-4 zamrażanie i odmrażanie

XA1-3 środowiska chemicznie agresywne

28. Inne najważniejsze cechy fizyczne betonu i przyjęte kryteria ich oceny wg PN - 88/B - 06250 i PN - EN 206.1.

- Porowatość - porowatość betonu jest to stosunek sumy objętości pustek w betonie do jego objętości (nie uwzględnia się porów w ziarnach kruszywa). Porowatość charakteryzuje się wskaźnikiem porowatości p=1-s s=ρ_o/ ρ_w

- Nasiąkliwość - zdolność do pochłaniania stykającej się z nim wody. Beton jest również higroskopijny i wchłania wilgoć z powietrza. Wraz ze wzrostem nasiąkliwości maleje jego mrozoodporność, beton w naturalnych warunkach zawsze zawiera pewną ilość wody , a określa się ten stan jako wilgotność betonu.

- Wodoszczelność - zdolność do przeciwstawiania się przepływowi przez beton wody będącej pod ciśnieniem. Oznacza się ją stopniami wodoszczelności. Od wodoszczelności zależy w dużej mierze odporność korozyjna betonu. Stopień wodoszczelności można podnieść przez dodanie domieszki uszczelniającej lub przez obniżenie ilości wody zarobowej, co dla zachowania niezmienionej wytrzymałości wymaga zastosowania cementu niższej wytrzymałości.

- Mrozoodporność - odporność betonu w stanie nasycenia wodą na wielokrotne kolejna zamrażanie i odtajanie. Zamrażana woda zmieniająca się w lód, zwiększa swoją objętość. Wywołuje to ciśnienie hydrauliczne, uszkodzenia powstają gdy ciśnienie przekroczy wytrzymałość betonu na rozciąganie.

- Ścieralność

29. Moduł sprężystości betonu, definicja i rodzaje charakterystycznych zależności od wytrzymałości betonu i rodzaju kruszywa oraz podstawowe związki analityczne wiążące go z wytrzymałością.

Moduł sprężystości betonu E jest wskaźnikiem odkształcalności podłużnej betonu i wyraża się stosunkiem odpowiedniego naprężenia do odkształcenia. Rozróżnia się moduł początkowy E_cd=tgα_c, moduł chwilowy E_c=limΔσ_c/Δε_c= tgα₁, moduł średni E_m=tgα_m. w betonie decydujący wpływ na moduł sprężystości ma kruszywo, jego własny współczynnik sprężystości oraz stosunek objętości kruszywa do objętości betonu. Przeciwny wpływ na wytrzymałość i moduł sprężystości betonu ma stopień nasycenia wodą oraz stosunek objętości kruszywa grubego do objętości betonu E_cm=9500(f_ck+8)^1/3

30. Pełzanie i skurcz betonu, zdefiniowanie zależności analitycznie je określających.

Pełzanie- oznacza odkształcenie się elementów w czasie pod wpływem stale działającego obciążenia. Pełzanie występuje także w betonie i ma duże znaczenie. Główną przyczyną pełzania jest przemieszczanie elementów żelu i wody. Wyróżniamy dlatego pełzanie podstawowe - zachodzące przy niezmiennej wilgotności i pełzanie z wymuszeniem. Pełzanie betonu rośnie wraz ze wzrostem naprężenia i występuje nawet przy małych obciążeniach. Wskaźnik pełzania - φ_p=ε_peł^k/ε_sp.n

Skurcz - zależy od skurczu zaczynu cementowego zawartego w tym betonie. Kruszywo obniża wielkość skurczu i wydłuża proces skurczalności proporcjonalnie do ilości kruszywa w betonie. Skurcz może się rozpoczynać w okresie wiązania i w początkowym okresie twardnienie betonu. Wywołany jest odparowywaniem wody z zewnętrznej warstwy i zmianą temperatury od ciepła hydratacji. ε_sk (t)=C/Wxt^1/3//10⁴

.

---