CEMENT – spoiwo hydrauliczne, tj. zmielony drobno materiał nieorganiczny, który po zmieszaniu z woda daje zaczyn, wiążący i twardniejący w wyniku reakcji i procesów hydratacji. Po stwardnieniu pozostaje wytrzymały i twardy także pod wodą.

RODZAJE:

• CEM I – Portlandzki

• CEM II

  • portlandzki żużlowy

  • Portlandzki krzemionkowy

  • Portlandzki pucolanowy

  • Portlandzki popiołowy

  • Portlandzki łupkowy

  • Portlandzki wapienny

  • Portlandzki wieloskładnikowy

• CEM III – hutniczy

• CEM IV – pucolanowy

• CEM V – wieloskładnikowy

KLASA WYTRZYMAŁOŚCI CEMENTU- średnia arytmetyczna z sześciu wartości wytrzymałości na ściskanie, które oznaczano na komplecie 6 połówek pochodzących z 3 beleczek ( 40 x 40 x 160 mm) wykonanych z zaprawy normowanej, badanych po 28 dniach dojrzewania w warunkach naturalnych.

32,5 N- klasa o normalnej wytrzymałości wczesnej

32,5 R – klasa o wysokiej wytrzymałości wczesnej

DODATKOWE OZNACZENIA:

• NA- cement niskoalkaiczny

• LH – cement o niskim cieple hydratacji

• HSR – cement o podwyższonej odporności na działanie siarczanów

ZAPRAWA NORMOWA – mieszanina cementu, piasku normowanego i wody

ZACZYN CEMENTOWY – zaczyn składający się z 500g cementu i takiej ilości wody, aby odstęp pomiędzy bolcem, a płytą bazową w aparacie Vicata wynosiła 6 ± 2 mm.

CEM III/A 32,5 N – LH

Kruszywo – ziarnisty materiał odpowiedni do stosowania do betonu

Podział kruszywa:

• Za względu na pochodzenie:

  • Naturalne – pochodzenia mineralnego, które poza obróbka mechaniczną nie zostało poddane żadnej innej obróbce

  • Sztuczne – pochodzenia mineralnego, uzyskane w wyniku procesu przemysłowego obejmującego termiczną lub inna modyfikację

  • Z recyklingu – powstałe w wyniku przeróbki nieorganicznego materiału zastosowanego uprzednio w budownictwie

• Ze względu na gęstość:

  • Zwykłe – 2000 kg/m³ < q < 3000 kg/m³

  • Lekkie – q w stanie suchym < 2000 kg/m³ , q nasypowa w stanie luźnym suchym < 1200.

  • Ciężkie – q > 3000 kg/m³

• Ze względu na wielkość ziaren:

  • Drobne – D < 4mm

  • Grube – D > 4 mm i d > 2mm

• Ze względu na uziarnienie:

  • Pyły- frakcja kruszywa o wymiarach ziaren przechodzących przez sito 0,063 mm

  • Kruszywo naturalne 0/8 mm – pochodzenia lodowcowego lub rzecznego o wielkość ziaren D > 8mm

  • Kruszywo o ciągłym uziarnieniu – mieszanka kruszywa grubego mającego D > 45 i d =0

FRAKCJA KRUSZYWA- zbiór ziaren kruszywa o wymiarach zawartych pomiędzy kolejnymi dwoma sitami w zestawie sit np. 2/4

WYMIAR KRUSZYWA- oznaczenie kruszywa poprzez określenie dolnego (d) i górnego (G) wymiaru sita wyrażonego jako d/G np. 2/16

UZIARNIENIE- rozkład wymiarów ziaren wyrażony jako procent masy przechodzącej przez określony zestaw sit.

GĘŚTOŚĆ WŁAŚCIWA- stosunek masy kruszywa w stanie suchym do jego objętości bez porów wewnętrznych ziaren i przestrzeni międzyziarnowych.

GĘSTOŚĆ ZIAREN – stosunek masy kruszywa w stanie suchym do jego objętości wraz z porami wewnętrznymi ziaren, bez przestrzeni międzyziarnowych.

GĘSTOŚĆ NASYPOWA- stosunek masy kruszywa do jego objętości wraz z porami wewnętrznymi oraz przestrzeniami międzyziarnowych.

NASIĄKLIWOŚĆ- maksymalna ilość wody jaką jest w stanie wchłonąć w swoją strukturę kruszywo w określonym czasie.

WILGOTNOŚĆ- procentowa zawartość wody w masie kruszywa możliwa do usunięcia w procesie suszenia w temp 105-110’C.

WODOŻĄDNOŚĆ – ilość wody potrzebna do otulenia ziaren znajdujących się w 1 kg kruszywa, aby uzyskać założoną konsystencję.

METODY DOBORU OPTYMALNEGO STOSUNKU OKRUCHOWEGO:

1. M. krzywych granicznych uziarnienia- polega na takim doborze proporcji pomiędzy kruszywem drobnym a grubym aby krzywa uziarnienia mieszanki kruszywowej mieściła się pomiędzy krzywymi granicznymi

2. M. punktu piaskowego – polega na dobrze proporcji pomiędzy kruszywem drobnym a grubym, aby punkt piaskowy mieszanki kruszywowej osiągnął założona wartość

3. M. kolejnych przybliżeń – polega na mieszaniu kolejno kruszywa drobnego i grubego w różnych proporcjach, określając każdorazowo szczelność mieszanki lub jej jamistość

PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI KRUSZYW:

• uziarnienie

• kształt kruszywa

• zawartość pyłów

• jakość pyłów

• gęstość ziaren i nasiąkliwość

• reaktywność alkaniczno-krzemionkowa

• opis petrograficzny

• substancje niebezpieczne

SPECYFICZNE WŁAŚCIWOŚCI KRUSZYW:

• odporność na rozdrabnianie

• odporność na ścieranie

• polerowalność

• odporność na ścieranie powierzchniowe

BETON - materiał powstały w wyniku zmieszania cementu, kruszywa grubego i drobnego, wody oraz ewentualnie domieszek i dodatków, który rozwija swe właściwości dzięki hydratacji cementu.

BETON PROJEKTOWANY – beton, którego wymagane właściwości i dodatkowe cechy są podane producentowi, odpowiedzialnemu za dostarczenie betonu zgodnego z wymaganymi właściwościami i dodatkowymi cechami.

BETON RECEPRUTOWY – beton, którego skład i składniki, jakie powinny być użyte, SA podane producentowi, odpowiedzialnemu za dostarczenie betonu o tak określonym składzie.

METODA PULL-OUT :

• małoniszcząca ocena wytrzymałości na ściskanie

• ocena jakości wykonania oraz warunków pielęgnacji warstwy zewn. Betonu

• kontrola przy odbiorze elementów betonowych

METODA SKELOMETRYCZNA - określa się powierzchniową twardość betonu na podstawie odskoku masy uderzeniowej młotka – tzw. liczby odbicia. Rodzaje młotka Schmidta:

• Typ N

• Typ L – energia uderzenia 3 krotnie mniejsza niż w typie N, zastosowanie do elementów cienkościennych

• Typ LB – analog do typu L, specjalna końcówka do badania wyrobów z ceramiki budow.

• Typ M – konstrukcje masywne

METODA ULTRADZWIĘKOWA- metoda nieniszczące, określa się prędkość rozchodzenia się podłużnych fal ultradźwiękowych w stwardniałym betonie. Metoda oszacowuje wytrzymałość na ściskanie betonu, wykrywa raki, pęknięcia i inne uszkodzenia

MIESZANKA BETONOWA- przemieszany równomiernie beton będący w stanie umożliwiającym jego zagęszczenie wybraną metodą.

CECHY MIESZANKI BETONOWEJ:

• urabialność- zdolność do łatwego i szczelnego wypełniania formy przy zachowaniu jednorodności mieszanki betonowej, cecha niemierzalna bezpośrednio.

• Jednorodność – zdolność do zachowania jednakowego składu w całej objętości mieszanki od momentu zmieszania do ułożenia i zagęszczenia w formie.

• Konsystencja- stopień płynności mieszanki betonowej

• Gęstość – określa się dla zagęszczonej mieszanki betonowej i jest to masa jednostki objętości zagęszczonej mieszanki

• Zawartość powietrza- objętość powietrza w zagęszczonej mieszance betonowej z pominięciem powietrza występującego w porach kruszywa.

METODY BADANIA KONSYSTENCJI:

• M. STOŻKA OPADOWEGO – formę stożka napełniamy 3 warstwami mieszanki betonowej, każdą warstwę zagęszczamy 25 uderzeniami prętem. Zdejmujemy formę i mierzymy opad. Na jego podstawie wybieramy klasę konsystencji.

• M. VEBE- układamy mieszankę betonową w formie jak wyżej, dokonujemy pomiaru opadu stożka. Przenosimy przeźroczysty krążek nad powierzchnię mieszanki i opuszczamy do zetknięcia. Zakręcamy śrubę i włączamy wibracje. Mierzymy czas do którego dolna powierzchnia krążka zetknie się z zaczynem cementowym. Na podstawie czasu wybieramy klasę.

• M. OZNACZENIA STOPNIA ZAGĘSZCZALNOŚCI- wypełniamy pojemnik mieszanką, bez ubijania. Usuwamy nadmiar packą metalową. Zagęszczamy mieszankę na stoliku wibracyjnym. Mierzymy s (opad w pojemniku) w 4 miejscach i liczymy średnią. Mierzymy wewn. Wysokość pojemnika.

$$c\ = \ \frac{h}{h - s}$$

• M. STOLIKA ROZPŁYWOWEGO- zwilżamy formę, umieszczamy centralnie na górnej płycie stolika i unieruchamiamy. Formę wypełniamy mieszanką betonową w dwóch warstwach, każdą ubijając lekko 10 razy drążkiem zagęszczającym. Wyrównujemy poziom do górnej krawędzi formy. Czekamy 30 s, zdejmujemy formę. 15 razy podnosimy i opuszczamy płytę. Mierzymy średnicę d1 i d2.

METODY BADANIA ZAWARTOŚCI POWIETRZA:

• M. SŁUPA WODY- napełniamy pojemnik mieszanką w trzech warstwach. Przykręcamy pokrywę i wlewamy wodę do poziomu zero. Przykręcamy pompę do zaworu i zwiększamy ciśnienie do 100kPa. Dokonujemy odczytu poziomu wody z rurki pomiarowej h1. Odkręcamy zawór i ponownie odczytujemy poziom wody h2.

$p\ = \ \frac{2\ \times (h1 - h2)}{5000}$%

• M. CIŚNIENIOMIERZA- pojemnik wypełnić zagęszczoną mieszanką w trzech warstwach, zamocować pokrywę. Zamknąć zawór powietrzny, otworzyć wodny. Wlewać wodę przez jeden zawór aż będzie wylewała się z drugiego. Ostukać przyrządzenie. Zamknąć zawory i pompować powietrze, aż wskazówka ciśnieniomierza osiągnie poziom ciśnienia początkowego. Po kilku sekundach otworzyć zawór główny powietrzny. Dokonać odczytu w skali A. A_c=A₁ – G

PROJEKTOWANIE SKŁADU MIESZANKI BETONOWEJ M. ANALITYCZNO – DOŚWIADCZALNĄ:

Polega na poszukiwaniu metodą kolejnych przybliżeń skłądu mieszanki betonowej, odpowiadającego założeniom projektu. Dobór składników polega na:

1. Skomponowaniu mieszanki kruszywowej o optymalnym stosie okruchowym metodami:

   1. Krzywych granicznych uziarnienia

   2. Punktu piaskowego

   3. Metodą kolejnych przybliżeń

2. Dodaniu do tego kruszywa zaczynu o W/C obliczonym ze wzoru BOLOMEY’A a takiej ilości aby otrzymać daną konsystencję.

KLASA WYTRZYMAŁOŚCI NA ŚCISKANIE BETONU np. C 16/20 jest to symbol literowo-liczbowy: pierwsza liczba po C oznacza wytrzymałość charakterystyczną oznaczoną na próbkach walcowych (Ø 150mm, h 300mm) - f_{ck cyl} , druga liczba oznacza tą wytrzymałość na próbkach sześciennych o boku 150 mm f_{ck, cube}

WYTRZYMAŁOŚĆ CHARAKTERYSTYCZNA- wartość wytrzymałości, poniżej której może znaleźć się 5% populacji wszystkich możliwych oznaczeń wytrzymałości dla danej objętości betonu. Badanie wykonuje się po 28 dniach dojrzewania próbek.

DOMIESZKA- materiał dodawany podczas wykonywania mieszanki betonowej, w ilości nie większej niż 5% masy cementu w betonie, w celu zmodyfikowania właściwości mieszanki betonowej i/lub stwardniałego betonu.

RODZAJE DOMIESZEK:

• Redukująca ilość wody/uplastyczniająca – plastyfikator – umożliwia zmniejszenie zawartości wody w mieszance betonowej bez wpływu na jej konsystencję, lub która bez zmniejszania ilości wody powoduje zwiększenie stopnia płynności mieszanki betonowej.

• Znacznie redukująca ilość wody – superplastyfikator –umożliwia znaczne zmniejszenie zawartości wody w danej mieszance betonowej bez wpływu na jej konsystencję lub która bez zmniejszania ilości wody powoduje znaczne zwiększenie opadu stożka/rozpływu lub oba te efekty jednocześnie.

• Napowietrzająca – umożliwia wprowadzenie podczas mieszania, określonej ilości drobnych równomiernie rozmieszczonych pęcherzyków powietrza, które pozostają w betonie stwardniałym

• Przyśpieszająca wiązanie – skracają czas do rozpoczęcia przechodzenia mieszanki ze stanu plastycznego w stan sztywny

• Przyśpieszająca twardnienie – zwiększają szybkość narastania wytrzymałości betonu, wpływając lub nie na czas wiązania

• Opóźniająca wiązanie – przedłuża czas do rozpoczęcia przechodzenia mieszanki ze stanu plastycznego w stan sztywny

• Uszczelniająca – zwiększająca wodoszczelność – zmniejszają absorbcję kapilarną stwardniałego betonu

• Kompleksowa np. grupy domieszek

KORZYŚCI WPŁYWAJĄCE Z ZASTOSOWAŃ PLASTYFIKATORÓW:

• Zwiększenie ciekłości mieszanki betonowej przy stałym w/c

• Zmniejszenie ilości wody zarobowej w granicach 8-18% plastyfikator i 18-30% superplastyfikator

• Zwiększenie szczelności, zmniejszenie porowatości

• Zwiększenie wytrzymałości na ściskanie ok 5-20%

• Obniżenie nasiąkliwości, poprawa wodoszczelności, wzrost mrozoodporności

• Zmniejszenie zużycia cementu

KIERUNKI ZASTOSOWAĆ PLASTYFIKATORÓW:

• Beton towarowy

• Mieszanki betonowe o dużej ciekłości

• Betony do wyrobów, elementów i konstrukcji żelbetowych i sprężonych

• Beton natryskowy

KIERUNKI ZASTOSOWAŃ DOMIESZEK NAPOWIETRZAJĄCYCH:

• Betony narażone na działanie mrozów

• Betony i zaprawy wykonane w warunkach zimowych

• Betony na nawierzchnię drogowe i lotniskowe

• Beton natryskowy

• Betony hydrotechniczne

KORZYŚCI Z ZASTOSOWANIA DOMIESZEK PRZYŚPIESZAJĄCYCH WIĄZANIE/TWARDNIENIE:

• Przyśpieszenie procesu hydratacji betonu i skrócenie czasu wydzielania się ciepła hydratacji

• Wcześniejsze oddanie konstrukcji do użytku

• Obniżenie temp zamarzania wody

KIERUNKI ZASTOSOWANIA DOMIESZEK PRZYŚPIESZAJĄCYCH WIĄZANIE/TWARDNIENIE:

• Elementy prefabrykowane

• Beton natryskowy

• Betony i zaprawy szybkowiążące

• Wyroby betonowe przeznaczone do szybkiego rozformowania

KIERUNKI ZASTOSOWANIA DOMIESZEK OPÓŹNIAJĄCYCH WIĄZANIE:

• Betonowanie w czasie upałów

• Transport świeżego betonu

• Układanie betonu w sposób ciągły na dużych powierzchniach

• Beton pompowany

KORZYŚCI Z ZASTOSOWANIA DOMIESZEK USZCZELNIAJĄCYCH:

• Zmniejszają nasiąkliwość

• Przeciwdziałają podciąganiu kapilarnemu

• Zmniejszają przesiąkliwość zapraw i betonów narażonych na działanie wody pod ciśnieniem

DODATEK- drobnoziarnisty składnik stosowany do betonu w celu poprawy pewnych właściwości lub uzyskania specjalnych właściwości. Materiał dodawany podczas wykonywania mieszanki betonowej w ilości przekraczającej 5% masy cementu.

PODZIAŁZE WZGLĘDU NA CHEMICZNY MECHANIZM ODDZIAŁYWANIA:

• Mikrowypełniacze – materiały obojętne lub prawie obojętne, nie reagujące chemicznie z zaczynem np. mączki kamienne

• Materiały o utajonych właściwościach hydraulicznych – pobudzone obecnością klinkieru portlandzkiego wiążą i twardnieją w kontakcie z wodą np. granulowane żużle wielkopiecowe

• Materiały pucolanowe – zawierają aktywną krzemionkę, która reaguje z Ca(OH)₂ w środowisku wodnym np. pucolany naturalne i sztuczne

KORZYŚCI WYNIKAJĄCE Z ZASTOSOWANIA DODATKÓW:

• Powolna hydratacja

• Poprawiają urabialność

• Poprawiają szczelność betonu

• Zapobiegają segregacji składników

• Obniżają koszt betonu i zużycie cementu