BETONY - POJĘCIA WSTĘPNE
BETON - A ZRÓWNOWAŻONY ROZWÓJ
Beton - obok wody i energii - należy do podstawowych czynników materialnych w strategii zrównoważonego rozwoju. Wynika to z faktu, że produkcja betonu w świecie jest ogromna i osiąga średnio rocznie w ostatniej dekadzie ponad 3 mld m3, czyli masę około 7 mld ton (to ponad tona na każdego mieszkańca Ziemi).
DEFINICJE NORMOWE
Beton - materiał powstały w wyniku zmieszania cementu, kruszywa grubego i drobnego, wody oraz ewentualnych domieszek i dodatków, który rozwija swoje właściwości dzięki hydratacji cementu
Beton stwardniały - beton, który jest w stanie stałym i który osiągnął pewien poziom wytrzymałości
Beton wytworzony na budowie - beton wyprodukowany na placu budowy przez wykonawcę na jego własny użytek
Beton towarowy - beton dostarczony jako mieszanka betonowa przez osobę lub jednostkę nie będącą wykonawcą. Również: beton produkowany przez wykonawcę poza miejscem budowy oraz na miejscu budowy, ale nie przez wykonawcę
Miejsce (plac budowy) - obszar na którym podjęto prace budowlane
Producent - osoba lub jednostka produkująca mieszankę betonowa
Wykonawca - osoba lub jednostka stosująca mieszankę betonową do wykonania konstrukcji lub elementu
POJĘCIA DODATKOWE
Zaczyn cementowy - mieszanina spoiwa cementowego z wodą.
Zaprawa - mieszanina cementu i wody oraz wszystkich składników, które przechodzą w całości przez sito kontrolne o boku oczka kwadratowego 4 mm.
PODZIAŁ BETONÓW:
- ZE WZGLĘDU NA GĘSTOŚĆ
Beton ciężki - gęstość > 2600 kg/m3
Beton zwykły - gęstość > 2000 kg/m3 i ≤ 2600 kg/m3
Beton lekki - gęstość ≥ 800 kg/m3 i ≤ 2000 kg/m3
- ZE WZGLĘDU NA PRACĘ BETONU W KONSTRUKCJI
Betony konstrukcyjne - przeznaczone do przenoszenia obciążeń
Betony izolacyjne - przeznaczone na przegrody odznaczające się odpornością cieplną
- BETONY SPECJALNE
Betony hydrotechniczne - przeznaczone do wznoszenia budowli wodnych
Betony żaroodporne i ogniotrwałe - przeznaczone do użytkowania w temperaturach wyższych niż 2000C
Betony wodoszczelne - przeznaczone do wykonywania zbiorników na ciecze
Betony nawierzchniowe - przeznaczone na nawierzchnie dróg i lotnisk
Betony odporne na ścieranie - przeznaczone na nawierzchnie podłóg przemysłowych
Betony osłonowe - przeznaczone na osłony przed promieniowaniem radioaktywnym, itp.
TRWAŁOŚĆ
Betonu? Konstrukcji betonowej?
NIE MA TRWAŁEGO BETONU NIEZALEŻNIE OD WARUNKÓW PRACY
Jest to czas, w którym wybrana właściwość użytkowa (lub zespół takich właściwości) materiału eksploatowanego w danych warunkach nie pogorszy się poniżej ustalonego, dopuszczalnego poziomu. Dopuszczalny poziom danej właściwości określa się na podstawie szczegółowej analizy funkcji, jaką pełni materiał w elemencie lub konstrukcji.
Wg Neville'a dwa sposoby zakwalifikowania pojęcia „trwałość” według:
- okresu żywotności
- procesów degradacji, na jakie beton może być narażony podczas eksploatacji.
Trwałość oznacza, że dana konstrukcja betonowa będzie w dalszym ciągu pełniła swoje zamierzone funkcje, tzn. będzie utrzymywała swoją wymaganą wytrzymałość i zdatność do użytku w określonym okresie jej żywotności.
DEFINICJE NORMOWE
Oddziaływania środowiska - takie oddziaływania chemiczne i fizyczne na beton, które wpływają na niego lub na zbrojenie lub inne znajdujące się w nim elementy metalowe, a które nie zostały uwzględnione jako obciążenie w projekcie konstrukcyjnym
Okres użytkowania - okres, w którym stan betonu w konstrukcji odpowiada wymaganiom eksploatacyjnym dotyczącym tej konstrukcji, pod warunkiem, że jest ona właściwie użytkowana
KLASYFIKACJA
Klasy środowiska - klasy zagrożenia korozyjnego - klasy ekspozycji betonu (związane z oddziaływaniem środowiska). Destrukcyjne oddziaływanie środowiska na materiał prowadzące do obniżenia jego właściwości użytkowych definiuje się jako korozję.
KLASY EKSPOZYCJI
1. Brak zagrożenia agresją środowiska lub zagrożenia korozją (X0)
2. Korozja spowodowana karbonatyzacją (XC1, XC2, XC3, XC4)
3. Korozja spowodowana chlorkami niepochodzącymi z wody morskiej (XD1, XD2, XD3)
4. Korozja spowodowana chlorkami z wody morskiej (XS1, XS2, XS3)
5. Agresywne oddziaływanie zamrażania/rozmrażania bez środków odladzających albo ze środkami odladzającymi (XF1, XF2, XF3,XF4)
6. Agresja chemiczna (XA1, XA2, XA3)
7. Agresja wywołana ścieraniem (wg PN-B-06265) (XM1, XM2, XM3)
KLASY EKSPOZYCJI A WYMAGANIA DLA BETONU
Maksymalne W/C
Minimalna klasa wytrzymałości betonu
Minimalna zawartość cementu, kg/m3
Dodatkowe wymagania, np. stopień napowietrzenia, rodzaj cementu
KLASY WYTRZYMAŁOŚCI NA ŚCISKANIE BETONU
Podstawę klasyfikacji stanowi wytrzymałość charakterystyczna na ściskanie określana w 28 dniu dojrzewania na próbkach walcowych o średnicy 150 mm i wysokości 300 mm (fck,cyl) lub na próbkach sześciennych o boku 150 mm (fck, cube), np. C 50/60; C (fck,cyl)/(fck,cube)
WYTRZYMAŁOŚĆ CHARAKTERYSTYCZNA
Wartość wytrzymałości, poniżej której może się znaleźć 5% populacji wszystkich możliwych oznaczeń wytrzymałości dla danej objętości betonu
- liczba obserwacji - 95% wyników ≥ fck
- liczba obserwacji - 5% wyników ≤ fck
KLASY
Beton zwykły i ciężki - C fck,cyl/fck,cube
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
Beton lekki - LC fck,cyl/fck,cube
LC8/9, LC12/13, LC16/18, LC20/22, LC25/28, LC30/33, LC35/38, LC40/44, LC45/50, LC50/55, LC55/60, LC60/66, LC70/77, LC80/88
BETON WYSOKIEJ WYTRZYMAŁOŚCI
Beton klasy wytrzymałości na ściskanie wyższej niż C50/60 w przypadku betonu zwykłego lub betonu ciężkiego i beton klasy wytrzymałości na ściskanie wyższej niż LC50/55 w przypadku betonu lekkiego
WYTRZYMAŁOŚĆ BETONU
Wytrzymałość jest zmienna w czasie i zależy od:
- właściwości samych składników betonu (cementu i kruszywa, dodatków i domieszek)
- warunków wykonania, dojrzewania i pielęgnacji betonu
Wytrzymałość betonu o określonym wieku i pielęgnowanego w określonej temperaturze zależy od:
- stosunku wodno-cementowego ω = W/C
- stopnia zagęszczenia
Wzory określające zależność wytrzymałości od stosunku wodno-cementowego ω =W/C lub cementowo-wodnego C/W:
- typu Fereta: R = f (1/ωn)
- typu Abramsa: R = f (1/Aω)
- typu Bolomeya: R = f (1/ω)
WZÓR WYTRZYMAŁOŚCI
- Wzór Bolomey'a (1925r.)
R = A [(C /(w + y)) - 0,5]
R - wytrzymałość na ściskanie
c, w, y - objętości absolutne cementu, wody i powietrza
R = A [(C / W) - a] + b
C, W - masy cementu i wody
A - wsp. zależny od cementu i kruszywa
- Wzór Bolomey'a przyjęty do projektowania
fcm = A1,2 [(C / W) ± a]
gdzie :
fcm - średnia wartość wytrzymałości na ściskanie po 28 dniach dojrzewania,
C/W - współczynnik cementowo-wodny
1,2< C/W ≤ 2,8 (3,2)
WSPÓŁCZYNNIKI A1,A2
A - wsp. zależny od klasy cementu i od użytego kruszywa,
a - współczynnik zależny od wartości C/W:
gdy C/W < 2,5 to a = 0,5 oraz A = A1
gdy C/W ≥ 2,5 to a = - 0,5 oraz A = A2 (tabela)
Kruszywa otoczakowe:
A1 - 32,5 - 18; 42,5 - 21; 52,5 - 23
A2 - 32,5 - 12; 42,5 - 14,5; 52,5 - 15
Kruszywa łamane:
A1 - 32,5 - 20; 42,5 - 24; 52,5 - 26
A2 - 32,5 - 13,5; 42,5 -15,5; 52,5 - 17,5