BETON - sztuczny kamień otrzymany przez związanie i stwardnienie mieszaniny wody, spoiwa i kruszywa.
MIESZANKA BETONOWA- do chwili stwardnienia
KLASA BETONU - symbol liczbowy odpowiadający wytrz. gwarantowanej (B7,5;10;12,5;15;17,5;20;25;30; 35;40;50) w Unii Europejskiej C12/15; 14/20; 20/25; 16/20
WYTRZYMAŁOŚĆ GWARANTOWANA - wytrzymałość poniżej której nie może znaleźć się więcej niż 5% wyników. Na jej podstawie określa się klasy betonu.
WŁAŚCIWOŚCI BETONU :
1. fizyczne : gęstość objętościowa (b. Zwykłe, ciężkie, specjalne) ; porowatość ; nasiąkliwość ; wodoszczelność, przepuszczalność wody ; przewodność cieplna ; skurcz
2. mechaniczne : wytrzymałość (ściskanie, rozciąganie, ścinanie, skręcanie, ścieranie) ; odporność na uderzenia ; współczynnik sprężystości
3. reologiczne : pełzanie, odkształcenia
WYTRZYMAŁOŚĆ BETONU NA ŚCISKANIE:
- wzór Fereta : Rb28=F[(c/ρc)/( c/ρc+W+V porów)]^2 , gdzie :c - ilość cementu; ρc - gęstość cementu ;V porów - porowatość mieszanki ; F - stała dośw. 180 - 260 Mpa
- wzór Bolomeya Rb28=A(c/w-0.5) c/w - stosunek cementu do wody; A zależy m.in. od kruszywa)
WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE stanowi jedynie kilka procent wytrzymałości na ściskanie Rr=a3√R2 ; 0.3<a<0.6. Większą wytrz. Rr charakteryzują się betony wiążące w środowisku wilgotnym i z kruszyw łamanych
PRZYCZEPNOŚĆ betonu do zbrojenia = 2*Rr, poprawia się ją mechanicznie (karbowanie powierzchni pręta)
SZCZELNOŚĆ betonu jest związana z występowaniem porów, które w większości betonów zajmują od 8 do 12 %, porowatość do 5 to wynik reakcji wiązania z wodą. Pozostałe około 7 to wynik odparowania wody. Cement do wiązania wykorzystuje ok. 25% swojej masy. Porowatość jest tym większa im rzadsza jest konsystencja mieszanki. Do wiązania wykorzystuje się ok. 50% dodanej wody.
SKURCZ jest wynikiem reakcji cementu z wodą i wysychania gdy nie polewa się betonu wodą to skurcz wynosi 0.2-0.5 mm/m. W betonach szybko twardniejących skurcz jest większy. Im mniej zaczynu tym mniejszy skurcz. Odkształcenie sprężyste betonu E=σ/ε ; Eb B10 - 18*1000 MPa ; B20 - 27*1000 MPa ; B40 - 35*1000 MPa ;
PEŁZANIE- narastanie odkształceń mimo nie zwiększania sił. Przyczyną jest wyciskanie wody z kapilarnych przestrzeni.
ODPORNOŚĆ NA TEMP.: do 200°C (beton nie reaguje negatywnie), powyżej (zwłaszcza ponad 600°C) może nastąpić zniszczenie betonu przez inną rozszerzalność cieplną kruszywa i zaczynu. Jest natomiast wrażliwy na niższą temp. - poniżej 0°C mieszanka zamarza i beton nie wiąże. Im później w trakcie wiązania nastąpiło zamarznięcie tym gorzej, gdyż zamarzająca woda może zniszczyć powstałe kryształy( zwiększenie objętości wody)
MROZOODPORNOŚĆ chroni beton przed rozsadzającym działaniem wody, należy stosować cementy szybko sprawne, rozmrażać kruszywo, podgrzewać wodę czyli elimin0wać złe warunki.
Plastyfikatory wprowadzane w trakcie mieszania, zwiększają ciekłość (plastyczność) mieszanki. Dzięki nim możemy uzyskać konsystencję ciekłą, której nie możemy osiągnąć dodając zaczynu. Bywa, że trochę zmniejszają wytrzymałość betonu. Występują w postaci cieczy lub proszków. Przy betonach o wysokiej wytrzymałości (wysoki c/w) konieczne jest stosowanie plastyfikatorów.
DOMIESZKI:
* Domieszki plastyfikujące wprowadzone do mieszanki powodują zwiększenie ciekłości i jednorodności mieszanki, poprawiają zwilżalność ziarn cementu i obniżają napięcie powierzchniowe wody zarobowej (klutanit, klutan, mixbet)
* Domieszki napowietrzające. Do tej grupy należą związki powierzchniowo czynne wykazujące zdolność wytwarzania drobnodyspersyjnej, trwałej piany. Powoduje to napowietrzanie oraz uplastycznianie mieszanki przez wytworzenie dużej ilości drobnych zamkniętych pęcherzyków, zmniejszają nasiąkliwość, podnoszą mrozoodporność, przeciwdziałają powstawaniu rys. (abiesod). Przy wykonywaniu robót w okresie zimowym przy budowlach hydrotechnicznych oraz nawierzchniach dróg i lotnisk.
*Domieszki uszczelniające zwiększają wodoszczelność betonu przez mechaniczne wypełnianie porów i tworzenie związków chemicznych działających hydrofobowo. Inne działanie to lekkie napowietrzanie betonu (hydrobet, hydrozol)
*Domieszki przyspieszające wiązanie i twardnienie powodują większy skurcz betonu, stosuje się je tam, gdzie jest obawa zamarznięcia mieszanki betonowej oraz w miejscach które uzależniają dalszy montaż. Obniżają wytrzymałość końcową. Jeżeli są stosowane zimą powinny być stosowane również domieszki napowietrzające. (chlorek wapnia węglan sodu, gelex)
*Środki pielęgnacyjne i utwardzające powierzchnię betonu - substancje, które rozprowadzone cienką warstwą na powierzchni betonu zabezpieczają przed utratą wody potrzebnej do hydratacji lub zwiększają wytrzymałość na ścieranie, przeciwdziałając łuszczeniu i pyleniu się powierzchni, zabezpieczją przed parowaniem wody (hydrolit), zwiększają wytrzymałość na ścieranie (hartobet, polibet)
BETONY SPECJALNE - jakaś cecha betonu jest tak samo ważna jak wytrzymałość na ściskanie np. wodoszczelne, hydrotechniczne, żaroodporne, komunikacyjne, lekkie
WODOSZCZELNY - przeciwstawia się przepływowi wody pod ciśnieniem. Są to konstrukcje cienkościenne, gęsto zbrojone. Wodoszczelność W2,W4,W6,W8,W10,W12 2-oznacza wytrzymałość na 0.2 MPa (woda nie przenika). Stosuje się cementy świeże, charakteryzujące się małymi skurczami (niskim ciepłem hydratacji), kruszywo nienasiąkliwe o jak najmniejszej jamistości. Stosuje się domieszki uszcz., plastyfikatory. Betony należy polewać min. 10 dni.
HYDROTECHNICZNY - do wielkich konstrukcji (tamy, zapory) masywnych poddawanych parciu wody. W czasie budowania powstaje różnica temperatur wewnątrz i na zewnątrz, mogą powstać rysy więc stosujemy cementy o małym skurczu i niskiej temperaturze hydratacji np. C35/90 (po 90 dniach uzyskuje wytrzymałość). Stosunek wysokości słupa wody do grubości budowli h/b<5 dla W-4; 5-10 dla W-6 ; >10 dla W-8. Stosuje się plastyfikatory, domieszki uszczelniające i napowietrzające. Powinno się stosować mało cementu (bo dużo - zwiększa skurcz, temp. Hydratacji)
BETON DO NAWIERZCHNI KOMUNIKACYJNYCH (kostki, płyty, beton wykonywany na miejscu) Mała nasiąkliwość. Wytrzymałość na ściskanie Rc-40MPa Rr=5,5MPa Składa się z dwóch warstw.
BETON O PODWYŻSZONEJ ODPORNOŚCI NA ŚCIERANIE - stwardniały zaczyn ściera się bardziej niż kruszywo, doprowadza się do tego aby na powierzchni było jak najmniej zaczynu cementowego, można dodać uzupełniacz, opiłki żelaza, można nawierzchnię posypać grysem
Korozja w środowisku agresywnym (procesy związane z ługowanem rozpuszczalnych składników przez wodę; reakcje wymiany między betonem a środowiskiem; powstawanie soli lub innych związków- korozja chem. ; powstawanie soli, które krystalizując rozsadzają beton)
BETON ODPORNY NA WYSOKIE TEMPERATURY - cała struktura (zaczyn i kruszywo) powinna mieć podobną rozszerzalność termiczną, aby wyeliminować naprężenia, kruszywo żaroodporne. Stosuje się też wypełniacze w postaci mączki, cementy zwykłe lub glinowe (lepsze). Funkcjonują do 1100°C.
BETON Z DODATKIEM ŻYWIC - cementowo-polimerowe(polimer jest dodawany z cementem do mieszanki); żywiczny (wyłącznie żywica jest spoiwem); cementowy impregnowany (po stwardnieniu tworzywem sztucznym). Bardzo duża wytrzymałość (100 MPa) duża szczelność, odporność na działanie czynników chemicznych, dobra przyczepność do starych betonów i szybki przyrost wytrzymałości. Wady : duży koszt wytwarzania , znaczne pełzanie, wrażliwość na podwyższoną temp. Starzenie się tworzyw sztucznych. Trudno się je wykonuje, przydatne przy naprawie elementów betonowych.
BETONY O DUŻEJ WYTRZYMAŁOŚCI - (od B-60 do B-150). Charakteryzują się bardzo małą porowatośćią, stosuje się do nich cementy najwyższych marek, należy je jednak stosować w niedużych ilościach , aby zmniejszyć skurcz, dodawać mało wody i superplastyfikatory. Stosować kruszywa o jak najmniejszej jamistości i małej wodożądności, eliminuje się ziarna do 0.5 mm, stosuje się mikrokrzemionkę do 10%
METODA ITERACJI : jak mamy kilka kruszyw składowych. Pierwszą czynnością jest skomponowanie mieszanki kruszywa o największej szczelności, o najmniejszej jamistości, które dodatkowo charakteryzuje się najmniejszą wodożądnością , określaną za pomocą wskaźnika uziarnienia kruszywa. W Polsce - wskaźnik Kuczyńskiego Uk=10-1/10*(P1+P2+P3+....+P10); Pi-procentowa zawartość kruszywa przechodząca przez dane sito. Uk ma wartość od 5.0 do 7.5