Mieszanka betonowa i beton stwardniały - cechy i zastosowanie

Cechy mieszanki betonu zwykłego

Beton powinien spełniać podstawowe wymagania dotyczące: wytrzymałości (w tym wytrzymałości na ściskanie oraz jej przyrostu w czasie), przyczepności do stali zbrojeniowej, odporności na działanie mrozu i innych wpływów środowiska. W tym celu proporcje składników mieszanki betonowej powinny być tak dobrane, aby spełnione były założone właściwości mieszanki oraz stwardniałego betonu. Skład mieszanki powinien zapewnić:

• odpowiednią urabialność dla stosowanej metody wykonywania robót,

• odpowiednią (założoną) konsystencję.

Ponadto skład mieszanki betonu powinien być tak dobrany, aby po zagęszczeniu uzyskała strukturę zwartą, tzn. objętość pustek powietrznych nie przekraczała:

• 3 %, jeśli nominalny wymiar ziaren kruszywa jest nie mniejszy niż 16 mm,

• 4 %, jeśli powyższy warunek nie jest spełniony.

Urabialność mieszanki betonowej powinna być dostosowana do warunków formowania określonych przez:

• kształt i wymiary konstrukcji, elementu lub wyrobu betonowego (żelbetowego),

• ilość zbrojenia,

• zakładana gładkość i wygląd powierzchni betonu,

• sposób układania i zagęszczania mieszanki betonowej (ręczne przez sztychowanie lub ubijanie, mechaniczne przez wibrowanie, prasowanie i inne).

Dostosowanie urabialności mieszanki betonowej do wymienionych warunków polega na doborze odpowiedniej ilości zaprawy i łącznej ilości cementu oraz frakcji kruszywa o uziarnieniu poniżej 0,125 mm (tab. 1.).

Tabela 1. Zalecana ilość zaprawy w mieszance betonowej (wg poz. z przypisu 1)

Rodzaje konstrukcji, elementów lub wyrobów	Zalecana ilość zaprawy na 1 m³ mieszanki betonowej [dm³]	Najmniejsza suma objętości absolutnych cementu i ziaren kruszywa poniżej 0,125 mm na 1 m³ mieszanki betonowej [dm³]
Żelbetowe i betonowe konstrukcje masywne o najmniejszym wymiarze przekroju większym od 500 mm i kruszywie do 63 mm	400 ÷ 450	70
Sprężone, żelbetowe i betonowe konstrukcje, elementy i wyroby o najmniejszym wymiarze przekroju większym od 60 mm i kruszywie do 31,5 mm	450 ÷ 550	80
Sprężone, żelbetowe i betonowe konstrukcje, elementy i wyroby o najmniejszym wymiarze przekroju poniżej 60 mm i kruszywie do 16 mm	500 ÷ 550	95

Mieszanka betonowa jest ciałem plastycznym odkształcającym się łatwo pod działaniem siły i zachowującym ten kształt po ustaniu działania siły. Zdolność do zachowania kształtu jest wynikiem oddziaływania sił spójności między spolaryzowanymi drobinami wody i najdrobniejszymi ziarnami. Wraz z upływem czasu, w miarę przechodzenia coraz większej ilości drobin wodnych z fazy ciekłej do fazy stałej wzrasta lepkość mieszanki, która staje się betonem, czyli ciałem stałym o właściwościach sprężystych. Należy stosować taką technologię betonu, aby uzyskać mieszanki o dobrej urabialności, odpowiedniej konsystencji oraz podatności na zagęszczanie, jeśli mieszanki są łatwo urabialne, nie potrzeba dużej energii do ich ułożenia i zagęszczania, nie ulegają bowiem łatwemu rozdzielaniu (segregacji) składników. Dzięki temu zostaje zachowana jednorodność cech betonu.

Konsystencja mieszanki betonowej jest cechą charakteryzującą jej podatność na przemieszczanie się, przy zachowaniu jednorodnej struktury. Siłą wywołującą przemieszczanie może być ciężar własny mieszanki lub obciążenie zewnętrzne (np. podczas pompowania mieszanki). Podatność na przemieszczanie się mieszanki może być też wywołana pracą wibratorów podczas zagęszczania.

Wybór konsystencji mieszanki betonowej ma decydujące znaczenie z uwagi na warunki transportowania, układania, zagęszczania, wypełniania form i deskowań oraz z uwagi na otulanie prętów zbrojenia.

Zgodność z PN-EN 206-1:2003 konsystencję mieszanek betonowych dzieli się na klasy według następujących metod pomiaru:

• opadu stożka,

• Vebe (za pomocą aparatu Vebe),

• stopnia zagęszczalności,

• stolika rozpływowego.

Podatność na zagęszczanie jest cechą określającą zmniejszanie objętości porów powietrznych w mieszance pod wpływem jej zagęszczania. Uzyskanie idealnie zwartych betonów jest w rzeczywistości niemożliwe. Dopuszcza się objętość pustek:

• 2-procentową - w mieszankach betonów zwykłych bez dodatków napowietrzających,

• 4-, 5- lub 6-procentową - w mieszankach z dodatkami napowietrzającymi.

Przy doborze cementu należy uwzględnić zastosowanie betonu (niezbrojony, zbrojony, sprężony), ciepło hydratacji oraz warunki środowiska, w którym beton będzie użytkowany. Zalecane najmniejsze ilości cementu w mieszance betonowej zagęszczonej mechanicznie podano w tabeli 2. Jeśli mieszanka betonowa będzie zagęszczona ręcznie, to zawartość cementu podaną w tabeli 2. należy zwiększyć o 20 kg/m³. Największa ilość cementu nie powinna przekraczać 450 ÷ 500 kg/m³ mieszanki betonowej.

Konstrukcje betonowe są wbudowane w obiekty budowlane znajdujące się w różnych środowiskach. Przez określenie środowisko należy tu rozumieć chemiczne i fizyczne warunki oddziaływania, których skutki należy uwzględniać przy projektowaniu konstrukcji.

Klasyfikacja środowisk agresywnych chemicznie w stosunku do betonu dotyczy także gruntów i wody gruntowej o temperaturze 5 i 25ºC oraz dostatecznie małej prędkości przepływu (wody statycznej).

Chlorek wapnia (CaCl₂) i domieszki zawierające chlorki nie powinny być dodawane do betonu zbrojonego. Zawartość chlorków wyraża się jako sumę jonów chloru zawartych w cemencie. Maksymalne zawartości chlorków w mieszance betonowej nie powinny przekraczać wartości podanych w tabeli 3.

Tabela 2. Zalecenia dotyczące składu i właściwości betonu (wg PN-EN 206-1:2003)

Klasy ekspozycji		Maksymalna wartość współczynnika W/C	Minimalna klasa wytrzymałości	Minimalna zawartość cementu [kg/m³]
Brak zagrożenia agresją środowiska lub korozją	X0	-	C12/15	-
Korozja spowodowana karbonatyzacją	XC1 XC2 XC3 XC4	0,65 0,60 0,55 0,50	C20/25 C25/30 C30/37 C30/37	260 280 280 300
Korozja spowodowana chlorkami z wody morskiej	XS1 XS2 XS3	0,50 0,45 0,45	C30/37 C35/45 C35/45	300 320 340
Korozja spowodowana chlorkami niepochodzącymi z wody morskiej	XD1 XD2 XD3	0,55 0,55 0,45	C30/37 C30/37 C35/45	300 300 320
Agresywne oddziaływanie zamrażania/rozmrażania	XF1 XF2 XF3 XF4	0,55 0,55 0,50 0,45	C30/37 C25/30 C30/37 C30/37	300 300 320 340
Agresja chemiczna	XA1 XA2 XA3	0,55 0,50 0,45	C30/37 C30/37 C35/45	300 320 360

Tabela 3. Maksymalne zawartości chlorków w mieszance betonu zwykłego

Zastosowanie betonu	Maksymalna zawartość Cl¯ odniesiona do masy cementu
Bez zbrojenia stalowego lub innych elementów metalowych, z wyjątkiem uchwytów odpornych na korozję	1,0%
Ze zbrojeniem stalowym lub z innymi elementami metalowymi	0,20%
Ze stalowym zbrojeniem sprężającym	0,10%

Ilość domieszek w mieszance betonowej może wynosić 0,2 ÷ 5% masy cementu. Wprowadza się je do mieszanki bezpośrednio lub po wcześniejszym wymieszaniu z częścią wody zarobowej. Jeśli ilość ciekłych domieszek przekracza 3 dm³ w 1 m³ mieszanki betonowej, to trzeba uwzględnić ją w obliczeniu współczynnika cementowo-wodnego.

Dodatki mogą być stosowane tylko w ilościach niepogarszających trwałości betonu i niepowodujących korozji zbrojenia.

Temperatura mieszanki betonowej w okresie między jej mieszaniem i układaniem powinna zawierać się między 5 a 20ºC. Jeśli jest niższa, należy stosować domieszki obniżające temperaturę zamarzania zaczynu cementowego.

Na podstawie: „Materiały budowlane”, Edward Szymański, 2005 r. (amw)

Klasy ekspozycji betonu na agresywne chemiczne czynniki środowiska wg PN-EN 206-1:2003 (mw)

2 Cechy mieszanki betonowej

(amw) materiałoznawstwo Strona 1 z 3

---