Betony nowej generacji- betony wysokowartościowe (BWW), fibrobetony (wloknobetony), Lekkie betony wysokowartościowe (LBWW), betony wysokowartościowe samozageszczalne (BWWS)

Betony wysokowartościowe-
bww – klasy > C50/60 – B100
BBWW – klasy B100 – B150
BUWW – klasy powyżej B150

BWW – definicje – beton, w którym jedna lub wiecej cech charakterystycznych zostala udoskonalona przez odpowiedni dobor składników, beton o niskim wskanziku wodno-cementowym, lub wodno-spoiwowym i zoptymalizowanym wskaźniku kruszywo-skladnik wiążący, beton, w którym pojawia się skurcz samoczynny, gdy beton nie jest odpowiednio pielęgnowany.

Jak uzyskac BWW? – redukcja wody zarobowej (superplastyfikatory), stosowanie wysokiej jakości cementow i kruszyw, wprowadzenie do składu aktywnych mikrowypelniaczy (pyl krzemionkowy), utrzymanie bardzo wysokiego rezimu technologicznego w procesie wytwarzania, transportu i ukladania mieszanki betonowej, pielegnacja świeżego betonu.

Cechy charakterystyczne –
w/c <0.4, wyt na sciskanie po 28 dniach co najmniej 60 MPa, dobra urabialność utrzymywana co najmniej przez 1 godz, duza trwałość zwiazana ze szczelnością

Sklad BWW i BBWW – cement, kruszywo, woda, uzupełniające materialy wiążące, superplastyfikatory
współczynnik w/s
w/s = 0,4 – 0,35 fc = 50 – 75 MPa
w/s = 0.35 – 0.3 fc = 75 – 100 MPa
w/s = 0,3 – 0,25 fc = 100 – 125 MPa
w/s = 0.25 – 0.2 fc > 125 MPa

Dobor składników – cement : klasy CEM I 42.5; CEM II 52.5 i wyższe, ilość : od 400 do 550 kg/m3 a przy BUWW nawet powyżej 700 kg/m3
- kruszywo, max srednica ziaren 20 mm, im wyzsza projektowana wyt tym mniejsza max srednica ziaren. Wskaznik uziarnienia piasku 2.7 – 3.0.

Usupelniajace materialy wiążące – pyly krzemionkowe (od 3.0 do 10% masy cementu), popioły lotne (od 10 do 30% masy cementu, tylko do klas <B100), granulowany zuzel wielkopiecowy (od 15 do 30% masy cementu ale z jednoczesnym uzyciem 10% pylow krzemionkowych tylko do klas <B100, meta kaolin – popiol z lusek ryzowych, pyl wapienny

Superplastyfikatory – głównym celem uzycia jest zwiekszenie ciekłości mieszanki betonowej lub zaprawy bez zmiany składu (w/c = const), zwiekszenie wytrzymałości betonu przy redukcji ilości wody (efekt redukcji wskaźnika w/c z zachowaniem konsystencji wyjściowej), mniejsze zuzycie cementu bez uszczerbku dla wytrzymalosci i urabialności mieszanki betonowej ( z jednoczesna redukcja ilości wody zarobowej o 30 – 40 %, w/c = const). Ilosc od 0.5 do 2 % masy cementu, dobor ilości i rodzaju Sp z uwagi na kompatybilność z cementem

Dobor spoiwa – Betony do B100 (B75) – tylko cement, cement + popiol lotny, cement + pyl krzemionkowy, cement + zuzel + pyl krzemionkowy, cement + popiol + pyl krzemionkowy. Betony powyżej B100 (B75), cement + pyl krzemionkowy.

Pyly krzemionkowe – Ogolne rownanie hydratacji cementu można zapisac w postaci cement + woda -> C-S-H (zel) + Ca(OH)2 + gliniany, dodanie do cementu pylow krzemionkowych pozwala uzyskac druga faze CSH i zmniejszyc ilość niepozadanych rozpuszczalnego Ca(OH)2

Projektowanie składu BWW – metody doświadczalne, rownanie bolomey’a (nieaktualne gdyz C/W > 2.8), rownanie konsystencji (nieaktualne ponieważ stosuje się domieszki upłynniające), rownanie szczelności – aktualne.

Wzor Larrarda – f_c28=(K_kK_c)/[(1+3.1*W/C)/(1.4-0.4exp(-11Pk/C)]² gdzie K_k – współczynnik uwzględniający wpływ rodzaju stosowanego kruszywa (przyjmuje się K = 4.9), K_c – rzeczywista wytrzymałość cementu (MPa), W/C – wskaźnik wodno-cementowy, Pk/C – zawartość pylu krzemionkowego w stosunku do masy cementu.

Skurcz Betonu – skurcz plastyczny, skurcz samoczynny, samorodny, autogeniczny, skurcz betonu wysychającego, skurcz termiczny, skurcz karbonatyzacyjny.

Skurcz BWW - skurcz całkowity – mniejszy, skurcz samoczynny – wiekszy.

Pielegnacja BWW – aby ograniczyc skutki wzrostu temperatury i zmian objętościowych w początkowym okresie wiazania i twardnienia BWW trzeba możliwie jak najwcześniej rozpocząć wodna pielegnacje betonu, jest ona wazna z dwoch powodow: umozliwia hydratacje jak największej ilości cementu i minimalizuje wartość skurczu samoczynnego, tak jak w przypadku betonow zwykłych pielegnacja woda jest zalecana, tak w przypadku BWW jest ona niezbedna.

Właściwości mechaniczne – w betonach zwykłych najsłabszym ogniwem jest stwardnialy zaczyn cementowy i strefa przejsciowa wokół ziaren kruszywa grubego. W betonach wysokowartościowych, w związku ze zwiekszona zdecydowanie wytrzymałością stwardnialego zaczynu cementowego, zanika strefa przejsciowa miedzy zacznem i grubym kruszywem, które staje się najsłabszym ogniwem w betonie, co przejawia się w przechodzeniu rys wlasnie przez ziarna grubego kruszywa. Mniejsza roznica miedzy sztywnością matrycy i kruszywa w BWW w porównaniu do betonow zwykłych zwieksza jednorodność rozkładu naprężeń, tworzy się mniej mikrorys, co przejawia się bardziej gwaltowynm pekaniem. Przyrost wytrzymałości na rozciaganie jest relatywnie mniejszy, co swiadczy o większej kruchośc. Pelzanie mniejsze.

Odpornosc BWW – odporność ogniowa jest mniejsza niż betonu zwykłego ze względu na niska przepuszczalność co uniemozliwia odprowadzenie pary powstałej z wody zawartej w uwodnionym zaczynie w czasie pozaru (pozary w tunelach), zwiekszona odporność betonu na reakcje alkalia – krzemionka. Zwiekszona odporność na wpływy klimatyczne i oddziaływanie środowisk agresywnych. Odpornosc na scieranie BWW jest bardzo dobra dzieki wysokiej wytrzymałości i dobrej przyczepności miedzy kruszywem i matryca. Przyczepnosc betonu do zbrojenia jest około 40% wieksza niż w przypadku betonow zwykłych.

Zalety BWW – podwyższenie trwałości, zmniejszenie cieazu wlasnego konstrukcji, zwiekszenie wczesnej wytrzymałości betonu umożliwiające szybsze obciążenie konstrukcji, zwiekszenie wytrzymałości, pozwalające na projektowanie smuklejszych i lżejszych konstrukcji, poprawa urabialności i pompowalnosci betonu. Wieksza odporność na scieranie i agresje chemiczna. Nowe możliwości konstrukcyjne. Zmniejszenie zuzycia materiałów. Nizsze koszty utrzymania obiektow. Walory estetyczne. Nizsze koszty całkowite.

Zastosowanie BWW – mosty, platformy wiertnicze, budynki wysokie, plyty i nawierzchnie, betony architektoniczne, tunele, obiekty hydrotechniczne, elementy prefabrykowane.