Spoiwa powietrzne i hydrauliczne, właściwości, przykłady.
Spoiwa powietrzne - wiążą tylko na powietrzu (gips). Składają się z CaO, MgO. Muszą czerpać do wiązania CO2 z powietrza
Hydrauliczne - wiążą tylko w środowisku wody - kwaśność (cementy, spoiwa żużlowe i popiołowe). Zawierają głównie SiO2, Al2O3, Fe2O3
Żywiczne - spoiwa, w których cement zastępujemy żywicami
Bitumiczne - zawierają bitum, smołę. Są zamiast cementu, czyli zawierają cząstki i związki polimerowe (bitum, smoła, asfalt)
Otrzymywanie i wiązanie wapna.
Wapno wypala się w piecu obrotowym na gaz, węgiel lub paliwa płynne. Proces wypalania nazywa się prażeniem. Wypala się w 900-1000oC i przebiega CaCO3 - CaO+CO2. Po wypaleniu uzyskujemy bryłki o śr 16;18 mm
Wiązanie wapna (karbonatyzacja)
Ca(OH)2+nH2O+CO2=CaCO3+(n+1)H2O
Składniki główne i 2-rzędne betonu
Kruszywo, cement, woda. Kruszywo(wypełniacz) i spoiwo.
Istota efektu ściany
Efekt ściany - wpływ na struktury betonu wszelkich powierzchni ograniczających objętość betonu. Jest to wzrost jamistości spowodowany punktowym opadaniem ziaren. Przy deskowaniu jamistość dochodzi do 100%. Po zdjęciu deskowania występują ubytki zaprawy. Minimalizacja efektu - zmniejszenie max wymiaru ziarna; zwiększenie ilości zaczynu lub zaprawy aby gęstość wzrosła z 1,1 do 1,2 lub 1,3.
Układanie mieszanki bet. pod wodą metodą Contraktor
Układamy mieszankę w deskowaniu za pomocą rury średnicy 45cm gwintowanej, która jest podwieszona z możliwością przemieszczania w pionie. Odl. między rurami 4-7m. Mieszanka jest podawana pod wcześniej położoną warstwą. Kruszywo nie większe niż ¼ średnicy rury. Mieszanka na granicy półciekłej i plastycznej.
Wpływ mrozu na beton, przyczyny destrukcji, zalecany skład bet. mrozoodpornego (domieszki)
Nasiąkliwość <+Miałkość,5% Miałkość średnica porów kruszywa d<4mikrometry
Domieszki - do betonowania w temp. do -15oC. Przyspieszają wiązanie, uszczelniają beton, obniżają temp. zamarzania wody. Związki: chlorek wapnia, chlorek sodu, azotan sodowy. Są to środki typu : Gelex, Antigel. Dają temp. betonu 18-20stC, utrzymującą się nawet przy - 15stC, co zaczyna wiązanie Miałkość wzrost wytrzymałości bez termicznych destrukcji mieszanki lub betonu.
Miałkość i jej wpływ na wł. Spoiw
Miałkość - stopień zmielenia. Wpływa na szybkość reakcji z wodą, czas wiązania i twardnienia.
Wapno palone mielone, właściwości, stosowanie na budowie
Wapno palone (zwykłe) - użycie: tynki, wyprawy wewn. i zewn., betony komórkowe, do produkcji wyrobów wapienno - piaskowych, do produkcji cementów. Łatwo chłonie wodę z powietrza i wchodzi w reakcję chemiczną - powstaje wodorotlenek wapnia lub węglan wapnia. Jest półproduktem - bezpośrednio nie jest używane.
Cel dodawania plastyfikatorów i superplastyfikatorów do mieszanki bet.
Plastyfikatory - substancje organiczne hydrofilne - lepiej zwilżające powierzchnię ziaren cementu - indukujące jednoimienne ładunki elektryczne): Plutan (zmniejsza ilość wody, zwiększa wytrzymałość).
Superplastyfikatory - oparte na żywicach syntetycznych. Silnie hydrofilne, dyspergujące lub smarne - kryjące ziarna warstwą smaru. SK1 (działają jak plastyfikatory, a oprócz tego zwiększają parametry wytrzymałości końcowej, a zmniejszają nasiąkliwość i porowatość), MB2 (posiada więcej żywicy w roztworze). Najsilniejszym jest Betonplast - zwiększa wytrzym. o 20%, zmniejsza wydatki cementu o 15%, zwiększa urabialność o 2-3% i ma cechy poprzedników
Wytrzym. Średnia, charakterystyczna i klasa bet.
Charakterystyczna - wartość wytrzym. poniżej której znajduje się 5% populacji wszystkich możliwych oznaczeń wytrzymałości dla danej objętości betonu
Średnia - siła/pow.próbki. wszystkie parametry badamy po 28 dniach. Badamy 30,50,100 próbek. Im mniejsza próbka tym otrzymujemy większą wytrzymałość.
Klasa betonu -
Betonowanie dwuetapowe, charakterystyka metody, sprzęt
Wobec znacznej ilości grubego kruszywa - beton wykonany metodą dwuetapową posiada wyższą niż zwykły beton gęstość. Jest w mniejszym stopniu narażony na spękania i skurcz. Proces może się odbywać na powietrzu lub pod wodą; układanie mieszanki w 2 etapach: I ułożenie kruszywa grubego fi>31,5. II wprowadzenie zaczynu cementowego. Metody : Colerete (brytyjska), Prekapt (USA), Polerete (Polska). Metody różnią się sprzętem do wytworzenia iniektol.
Zalecany skład betonu podawanego pompą
Ziarna 0-0,25mm +ziarna cementu+woda
Torkret
Polega na dodaniu mieszance betonowej ekstra ilości energii kinetycznej, np. przez rzucanie. Ma bardzo dobrą przyczepność, w tym przyczepność między różnymi materiałami(np. stal zbrojeniowa-beton). Pow. torkretową zwilgoca się aby przyczepność nowej warstwy betonu do starej była jak najlepsza. Zbyt suchy spada z powierzchni, zbyt mokry spływa. Ilość wody reguluje automatyczny regulator dyszy.
3 dni przed torkretowaniem usuwamy z pow. części luźne lub stałe i zwilgocamy pow. Po 3 dniach układamy torkret: 1warstwa 1:3cm, II 2:5cm, III (po krótkiej przerwie - 3:4h). Natrysk z odl.1m. Rzucamy go prostopadle do pow. od dołu do góry. Pasy rzuconej pow. torkretuj 1,5-2m Dodatkowo między a mur a torkret możemy wmontować siatkę zbrojeniową, mocując ją kołkami do starego muru. 7-14 dni po utrzymać zawilgocenie. Nie wygładzać zewnętrznie, można dodać włókna i wióry stalowe aby zwiększyć wytrzymałość. Poprawia to też ścieralność, mrozoodporność i wytrzymałość termiczną.
Odporność na wys. temp. Betonu
Beton na cemencie portlandzkim wytrzymuje temp. do 200-250oC, ale mogą wystąpić mikropęknięcia i rysy. Żaroodporne do 1000oC, ogniotrwale powyżej 1200oC. Przy wyższych temp. stosujemy cementy gipsowe (50% tlenku glinu - do 1600oC, 80% do 2000oC)
Z czego składa się cement
Klinkier, cement, składniki nieklinkierowe (żużel wielkopiecowy, popioły lotne krzemionkowe i wapienne, łupek palony, wapień, pył krzemionkowy
Kaloryczność spoiw
Przemiany fiz-chem związane z wydzielaniem ciepła. Kaloryczność to miara tego ciepła. Zależy od miałkości i rodzaju spoiwa. Wpływa dodatnio na betonowanie w niskich temp. W przypadku budowli wielkogabarytowych niekorzystne ze względu na naprężenia termiczne - rozciągające (powstają rysy, pęknięcia)
Domieszki/dodatki, czym się różnią, definicje, wypisz domieszki
Domieszka - substancja chem. Dodawana w tak małych ilościach, że nie spowoduje to konieczności traktowania dodatkowo składnika objętości domieszki
Dodatek - subst. mineralna, której masa nie przekracza 5% cementu (od dołu). Ze względu na stosunkowo dużą ilość w porównaniu do innych substancji musi być uwzględniany przy obliczaniu objętości. Dodatki, np. popioły lotne lub mączki kamienne, a w fibrobetonach: włókna szklane PP lub nawet stalowe.
Gaszenie na mokro i sucho wapna, rodzaje ,definicje
Na sucho - hydratyzacja - uzyskuje się w wyniku gaszenia brył wapna małą ilością wody (50-60%masy wapna ). Biały proszek Ca(OH) przetrzymujemy po zarobieniu wodą przez 24-36godz. Tzw. Sezonowanie dogaszanie pozostałego CaO.
Na mokro - ciasto wapienne - na 100kg wapna 300-400l wody. Można gasić mechanicznie lub ręcznie.
Wpływ temp. wypalania na właściwości gipsu
Zbyt wysoka temp. daje tzw. Wapno martwe, nie podatne na gaszenie,. Może nastąpić proces powlekania ziarenek wapna nieprzepuszczalnymi dla wody stopionymi tlenkami zanieczyszczeń (najczęściej: krzemionka, tlenki żelaza, tlenki glinu, węglan magnezu)
Co to jest porowatość, wodorządność, wodowięźliwość, jamistość
Porowatość - objętość wolnych przestrzeni w masie grudki
Wodożądność - ilość wody jakiej wymaga 1kg materiału dla uzyskania wymaganej konsystencji mieszanki betonowej
Wodowięźliwość - ilość wody którą kruszywo potrafi zatrzymać. Cecha ta zależy od uziarnienia kruszywa. Im mniejsze ziarenka tym lepiej trzymają wodę.
Jamistość - objętość wolnych przestrzeni między ziarnami kruszywa znajdującego się w pojemniku
Zmiany objętości spoiw
Pęcznienie, kontrakcja, skurcz, narastanie, odkształcenia temp., pełzanie
Opisać metodę iteracji
Metoda Kuczyńskiego. 1.Dobór kruszywa (stos odruchów) - wymieszać aby dał jak najmniejszą jamistość (największą szczelność). 2.iteracja wykresu mk od rok. 3. Mając uziarnienie możemy dalej postępować analitycznie (metoda 3 równań), lub dalej doświadczalnie z równania. 4.odmierzamy nową masę kruszywa i sporządzamy zaczyn, który iterujemy pod względem zawartości kruszywa.
Odpowietrzanie mieszanki betonowej
Kolektor łączymy z pompą próżniową, a pompę ze zbiornikiem wody i powietrza.
Beton wysokowartościowy
Zagęszczony o dużej wytrzymałości 100-120MPa (w laboratoriach nawet do 160-200MPa. - duża szczelność, mrozoodporność, dobra urabialność, odporność na agresję chemiczną. Zawiera duże ilości mikrokrzemionki w formie wysokorozdrobnionej nawet do 1/5fi ziaren cementu. Wiąże w obecności wody, w normalnej temp., tworzy nierozpuszczalne w wodzie krzemiany wapnia.
Wibrowanie
Polega na przekazywaniu drgań (1500-1900drgań/min) amplituda 1,5. Na pow.wibrowania formuje się makrostruktura - opadają ziarna większe. W drugim etapie formuje się mikrostruktura - opadają ziarna piaskowe (do 2mm). Trzeci etap polega na upłynnieniu mieszanki betonowej (drgania przekazywane są cząstkom pylastym) aby nie przekroczyć upłynnienia wibruje się max 3-4min.
Wirowanie
W rurę stalową wkładamy mieszankę betonową i wprawiamy ją w ruch z 400-800 obr/min. W wyniku obrotu siła odśrodkowa wypycha wodę, a mieszankę zagęszcza.
Stosowane przede wszystkim przy produkcji rur. Czas wirowania 20-60min. Max ziarno fi8, konsystencja plastyczna, lżejsze cząstki (Cement) tworzą na pow. szklistą, gładką warstwę.
Beton mrozoodporny
400kg/m3 cementu (zbyt duża ilość powoduje skurcze oraz rysy); konsystencja gęstoplastyczna; kruszywo nienasiąkliwe; domieszki napowietrzające; na powierzchni tworzy się cienka błona elastyczna.
Odpowietrzanie
=23
Układanie mieszanki bet.
Konsystencja: ciekła wys. 0,5m, plastyczna i półplastyczna z wys. 3m, specjalna - 2m
W innym przypadku stosujemy rynnę lub rękaw spustowy zasobnika betoniarki, lub przez zestaw zrzutowy oraz rury teleskopowe, ale pamiętając o złagodzeniu kieszeniowym drogi zrzutu. Metody te stosuje się np. przy betonowaniu warstwowym na dużych blokowych powierzchniach (ale pamiętając, że nie można układać tak warstw, aby druga została wylana już po zakończeniu wiązania warstwy pierwszej). Nie można wibrować Ścieralność celu rozlania mieszanki w bloku bo wzmaga to i zwielokrotnia segregację składników. W celu rozrzutu mieszanki po bloku rozprowadzamy ją ręcznie lub maszynowo tzw. Spycharkami do rozprowadzania betonu. Można układać warstwy skokowo lub stopniowo
Ścieralność (bet. odporny na ścieranie)
Stosowanie kruszywa odpornego na ścierania (bazalt, granit), najlepsze grube kruszywo łamane. Wytrzymałość skały powyżej 1200kg/cm2. Odporność zależy od wytrzymałości zaprawy oraz czasu.
Ścieralność odbywa się w 2 aspektach: przy przemieszczaniu przedmiotów po betonie następują równomierne straty kruszywa i zaczynu; niszczenia powierzchni betonu w wyniku uderzania drobnych ziaren (np.silosy), następuje niszczenie zaprawy otaczającej ziarna, aż w końcu są wyrywane.
Rewibracja
Polega na ponownym zawibrowaniu mieszanki betonowej po pewnym czasie od jej ułożenia (2-3h). Zalety:
- wzrost 28 dniowej wytrzymałości na ściskanie
- uwalnia z betonu uwięzioną wodę co poprawia znacznie wodoszczelność
- poprawia przyczepność między betonem i zbrojeniem przy górnej powierzchni betonu dzięki usunięciu wydzielanej wody.
Beton wodoszczelny
(hydrotechniczny). Przeznaczony do obiektów budownictwa wodnego. Marki W2, W4, W6, W8, gdzie 2,4,6,8 to wielkość ciśnienia wody zanurzonego w at., przy którym próbka grubości 15cm nie powinna wykazywać przesiąkania wody. Wodoszczelność wzrasta wraz z wiekiem betonu i zależy od jego początkowej wilgotności. Konsystencja możliwie najgęstsza, długa pielęgnacja wilgotnościowa (min.14 dni), dojrzewanie w temp. +40oC, cementy o małym cieple twardnienia, ilość cementu ograniczona do minimum, kruszywo o max średnicy ziaren 63mm
Beton natryskowy (torkret)
=13
Transport mieszanki bet.
Przenośniki taśmowe, pompy, betoniarki. Mieszanka nawodniona jest dowożona na budowy betonomieszarkami. Przy większej odległości dowozu do betonomieszarek samochodowych załadowuje się w betonowni suchą mieszankę i dopiero przed dojechaniem do placu budowy dodaje się wodę i miesza składniki.
Składowanie mieszanki bet.
Betonownie mają układ poziomy lub pionowy, w których w jednej części zgrupowane są zasobniki kruszywa i cementu, a w drugiej - betoniarki i odbiór mieszanki betonowej.
Agresja chemiczna
Korozja, agresja łupiąca - jony wapnia są rozpuszczane w wodzie, powstają wody miękkie i wykwity; reakcje wymiany - powstają nowe związki, które zmniejszają wytrzymałość bądź nie mają właściwości wiążących. Rodzaje agresji chemicznych:
Kwarcowa, węglanowa, siarczanowa,
Nagrzewanie i naparzanie
Nagrzewanie - para nie ma bezpośredniego kontaktu z betonem, mogą wystąpić naprężenia termiczne (zarysowania), w stałej temp. aż beton osiągnie wymaganą wytrzymałość końcową.
Naparzanie - ciśnienie 8-12at., temp. pary do 195oC (nie może przekroczyć 200), stosowane do termoobróbki betonów lekkich, komórkowych.
Mieszanie składników bet.
Zazwyczaj odbywa się w betoniarkach mieszadłowych. Wariant podstawowy: piasek i kruszywo grube, cement, woda. Wariant drugi: piasek z cementem, woda, kruszywo grube (stosowany przy betonach wyższej klasy, dwustopniowe dozowanie kruszywa, zmniejsza się w sposób widzialny praca betoniarki, zmniejsza się wydajność nawet o 39%. Wariant trzeci: cement z wodą, piasek, kruszywo grube. Wariant czwarty: kruszywo grube i 2/3 wody, cement, reszta wody. Wariant piąty: średnie kruszywo, cement, kruszywo grube i piasek, woda.
Beton odporny na działanie wysokiej temp.
- beton zwykły na cemencie portl.może pracować w sposób ciągły do temp. 200oC, przy wyższej następuje destrukcja (rysy).
Betonowanie dwuetapowe
=11
Składniki hydrauliczne i powietrzne
=1
Różnice między cementem Portlandzkim a hutniczym
Portlandzki - otrzymany ze zmielenia klinkieru portl. z dodatkiem 5% siarczanu wapnia dwuwodnego lub anhydrytu.
Hutniczy - otrzymany z zmielenia klinkieru portl. z gipsem i granulowanym żużlem wielkopiecowym
Porównanie:
- hutniczy ma opóźniony początek i koniec wiązania o 30%
- większa odporność na agresję chemiczną
- mniejsza kaloryczność
- większe przyrosty wytrzymałości po 28 dniach
- nawet o 40% mniejszy skurcz
- niższa nasiąkliwość, ale dużo gorsza mrozoodporność
Cement portlandzki biały
Charakteryzuje się dużym stopniem białości oraz parametrami odpowiadającymi cementom portlandzkim klasy 32,5 oraz 42,5. Do produkcji klinkieru białego używa się surowców o ograniczonej ilości tlenków barwiących, tj Fe2O3, Mn02 i Ti02. Cement biały zawiera głównie krzemiany wapnia. Żelazo w procesie spełnia rolę topika, a jego brak wymaga podwyższonej tem. w piecu. Przemiał w młynach o wykładzinach kamiennych lub ceramicznych stosując raczej mało wydajne mielenie za pomocą kul kamiennych, lub drogie kule ze stopów niklu i molibdenu. Przez to koszt mielenia cementu jest znacznie wyższy. Stopień białości wzrasta wraz z jego rozdrobnieniem. Temp. wypalania 1500-1600oC. Stosowany przede wszystkim do wytwarzania betonu architektonicznego, ozdobnej galanterii betonowej oraz zapraw murarskich i tynkarskich. Cement biały wykorzystywany jest do produkcji cementów kolorowych.
Wapno palone mielone
= 8
Wapno hydratyzowane
Wapno suchogaszone. Jest to suchy proszek Gotowy do użycia przy przygotowywaniu zapraw wapiennych i cementowo-wapiennych. Zaleca się gaszenie wapna hydratyzowanego w 24 h przed użyciem do tynkowania lub murowania.
Wiązanie gipsu
Polega na ponownym uwodnieniu spoiwa gipsowego - siarczanu wapnia półwodnego do siarczanu wapnia dwuwodnego wg reakcj:
CaSO4 . ½ H2O +3/2 H2O → CaSO4 . 2 H2O
Proces wiązania rozpoczyna się od momentu, kiedy spoiwo gipsowe zmiesza się z wodą. Spoiwa zaczyna rozpuszczać się aż do powstania roztworu nasyconego. Z przesyconego roztworu CaSO4 wykrystalizowują się kryształki gipsu dwuwodnego, w wyniku czego następuje wzrost wytrzymałości mechanicznej. Duża szybkość wiązania jest niekorzystna w pewnych okolicznościach - wtedy stosuje się opóźniacze.
Wodorządność i wodowięźliwość
Wodożądność - wpływa na konieczną ilość domieszki upłynniającej. Rośnie ze wzrostem rozdrobnienia. Jest to ilość wody jaką trzeba dodać do 1kg kruszywa, aby uzyskać odpowiednią konsystencję mieszanki betonowej.
Wodowięźliwość - zdolność kruszywa do zatrzymywania wody. Ilość zatrzymanej wody zależy od uziarnienia kruszywa i powierzchni ziaren. Im drobniejsze kruszywo tym więcej wody zatrzymuje. Woda może być zatrzymana w trzech postaciach: błonkowa, meniskowa, kapilarna.
Projektowanie mieszanki betonowej
Jest to ustalenie poszczególnych składników w kg/m3. Przed przystąpieniem do projektowania musimy uzyskać od projektanta konstrukcji betonowej info dotyczącą właściwości, wymiary elementów, sposób rozmieszczenia stali w betonie. Podstawą jest klasa betonu. Musi być też ustalona konsystencja, max wielkość ziaren kruszywa, sposób zagęszczenia i warunki eksploatacji konstrukcji betonowych. Mając te dane przystępujemy do czynności:
- dobór rodzaju składników
- określenie poszczególnych właściwości składników
- dobór odpowiedniego uziarnienia kruszywa
- ustalenie ilościowego składu mieszanki na 1m3 dowolną metodą projektowania
- kontrola - sprawdzenie czy beton posiada zaprojektowane właściwości
- ustalenie składu roboczego mieszanki
Metody projektowania:
Metoda podwójnego otulenia - wymaga segregacji kruszywa na żwir (Fi>2mm) i piasek (fi<2mm). Przyjmuje się, że znane są uziarnienia dla kruszyw, a następnie przyjmuje się konsystencję i klasę wytrzymałości. Metoda zakłada, że każde ziarno żwiru zostaje otulone warstwą zaprawy, a każde ziarno piasku - warstwą zaczynu cementowego.
Metoda 3 równań. I zakładamy klasę betonu. II zakładamy konsystencję w zależności od zbrojenia, deskowania itp. III zakładamy szczelność mieszanki betonowej. Warunek wytrzymałości: R = A1(c/w - 0,5) c/w < 2,5 , R = A2(c/w + 0,5) c/w > 2,5. Warunek konsystencji: : w = cwc + kwc [dm3] . Warunek objętości absolutnych: V= C/γc + k/γk + w
Metoda prof. Kuczyńskiego (metoda iteracji). Polega na dobraniu takiego składu frakcji kruszywa, aby otrzymać jak największą gęstość. Składa się z 2 części:
- skomponowania kruszywa - aby jamistość była jak najmniejsza, czyli staramy się uzyskać jak największą gęstość pozorną
- szukamy optymalnego składu frakcji kruszywa.
Dalej metodą analityczną - 3 równań albo można dalej projektować metodą doświadczalną
Krzywa uziarnienia (dołem i górą)
Opisuje ilość kruszywa nie przechodzącego przez odpowiednie sito:
- gdy krzywa ucieka górą: bardzo dużo drobnych frakcji, beton urabialny, należy użyć więcej cementu, wytrzymałość maleje, większa ścieralność
- gdy krzywa ucieka dołem: przewaga dużych ziaren, mało drobnych frakcji, beton źle urabialny.
Wskaźnik uziarnienia Kuczyńskiego
Oblicza się z krzywej przesiewu dla 10 sit normowych:
w przypadku kruszyw do betonu Uk= 10 - 1/100 ∑ fi
zalecane normą współczynniki Kuczyńskiego:
- dla kruszyw do betonu 6< Uk <7,5
- dla piasku 3< Uk <7,5
dla zapraw piaskowych Uk= 6 - 1/100 ∑ fi
Metody projektowania (iteracji)
= 48=22
Powietrze i jego wpływ na mieszanki
Pielęgnacja mieszanki bet.
Ma na celu: ochronę mieszanki przed urazami mechanicznymi (drgania); ochrona przed deszczem i słońcem (zbytnie nawodnienie i wysychanie); ochrona przed niską temp. lub mrozem; ochrona przed gwałtownym ochłodzeniem.
Pielęgnacja:
- podlewanie rozpoczynamy po 24 h od momentu ułożenia mieszanki
- gdy temp. jest powyżej 15oC przez pierwsze 3 dni 3 razy dziennie, raz w nocy, potem jak niżej
- gdy temp. poniżej 15oC wystarczy stosować środki zapobiegające parowaniu
- beton na cem. Portlandzkim min. 7 dni, na hutniczym 14 dni, na glinowym 3 dni.
Metody utrzymywania wilgoci:
- polewamy rozproszonym strumieniem wody
- przykrywanie betonu matami utrzymującymi wilgoć
- stosowanie preparatów, które zapobiegają parowaniu (, np. Hydrolit- preparat nakładany pędzlem lub pistoletem, zapobiega parowaniu wody, po 7-14 dniach ulatnia się)
- przykrywanie materiałami utrzymującymi wilgoć (maty z wełny szklanej); przykrywamy beton i polewamy wodą
Beton wysokowartościowy
=24
Beton wysokowytrzymały
- o wytrzymałości powyżej 40MPa (do 60Mpa)
- zaleca się stosowanie cementów wysokich klas 42,5 i wyższych
- stosunek w/c 0,3-0,4
- stosowanie środków opóźniających wiązanie: plastyfikatory - materiały dodawane do wody zarobowej w małych ilościach w stosunku do wagi cementu
- wytrzymałość skały kruszywa 2 razy większa niż wytrzymałość betonu, którą chcemy uzyskać
- zalecane kruszywo łamane lub naturalne o chropowatej powierzchni (duża przyczepność betonu - np.bazalt, granit)
- wskazane jest pozbawienie kruszywa frakcji 2-4 mm
- ilość wody można zmniejszyć stosując odpowiedni stos okruchowy o jak najmniejszej jamistości
- przy projektowaniu mieszanki betonowej uwzględnia się ilość powietrza w mieszance (w innych rodzajach ilość powietrza się pomija)
- do projektowania stosuje się wzór Bolomey'a
Betonowanie pod wodą
- mieszanka betonowa musi być ułożona tak, aby był jak najmniejszy kontakt z wodą
- układamy kilka warstw
- pod nimi znajduje się warstwa która nie miała kontaktu z woda
- warstwy betonu które miały kontakt z wodą można zostawić, lub w elementach konstrukcyjnych skuć
- układanie mieszanki odbywa się przy pomocy pojemników i pomp.
Metody:
- Contraktor
- betonowanie dwuetapowe
Transport mieszanki pompą
- pompy : mechaniczne, rotacyjne, hydrauliczne
- ciśnienie 40-50 at.
- na zasypniku znajduje się krata aby nie było dużych ziaren
- jedna zasuwa otwiera a druga w tym czasie zamyka i odwrotnie
- wydajność 7-155 m3/h
- w czasie przerwy, gdy nie następuje mieszanie składników może nastąpić ich segregacja i sedymentacja
- na całej długość rurociągu musi się utworzyć warstwa poślizgu
- ciśnienie przenoszone jest przez wodę
- skład kruszywa: krzywa musi być tak skomponowana, aby była jak najmniejsza jamistość, żeby woda i cement nie zostały wyparte
- przy większych rurociągach stosuje się zaprawę o konsystencji P
- max ziarno powinno być mniejsze od ziarna o średnicy D=(2,5 - 3)d, gdzie : D - średnica rurociągu, d - średnica ziarna
- konsystencja: od GP-P-PC
- aby zmniejszyć opory ruchu stosuje się plastyfikatory i superplastyfikatory oraz środki opóźniające czas wiązania
- zaleca się możliwie małe średnice rurociągów fi80-100mm, gdyż ciśnienie musi pokonać opory ruchu i ciężar mieszanki w części pionowej (transport w pionie)
- możliwe duże średnice rurociągów nawet do fi200mm (transport w poziomie)
- im większa średnica rurociągu, tym mniejsza prędkość ruchu mieszanki przy określonej wydajności, opory ruchu proporcjonalne do kwadratu prędkości
- przy transporcie w dół mogą tworzyć się zatory oraz następować segregacja (zapychanie rurociągu)
Betonowanie w obniżonej temp.
Temp.obniżona - poniżej 10oC (średnia dobowa). Działanie chłodu powoduje przedłużenie procesu wiązania i zwolnienie procesu twardnienia (bardzo małe przyrosty wytrzymałości). Metody przeciwdziałania:
modyfikacja mieszanki: aby cechował się dużym ciepłem hydratacji i możliwie szybkim przyrostem wytrzym. cement: wyższych marek, o możliwie dużej zawartości alitu C3S, drobniej zmielony będzie szybciej reagował z wodą, nie zalecane cementy z dodatkami hydraulicznymi i porcelanowymi. Ilość cementu nie mniejsza niż 270kg/m3 betonu. Stosuje się domieszki typu chlorek wapnia CaCl2 (powoduje korozję zbrojenia, więc nie zawsze można stosować), Angitel oraz telex obniżają temp. zamarzania wody oraz przyspieszają czas wiązania. Kruszywo powinno mieć nasiąkliwość do 2% i zawierać małe ilości frakcji pylastej. Mieszanka powinna zawierać małe ilości wody (woda zamarza i rozsadza beton)
podgrzewanie mieszanki: 2 rodzaje metody: bezpośrednia, polegająca na podgrzaniu składników w betoniarce poprzez doprowadzenie pary (przez dysze, łopatki) oraz pośrednia, polegająca na podgrzaniu poszczególnych składników zanim zostaną zmieszane (nie zaleca się podgrzewania cementu, wodę najłatwiej podgrzać zwojnicą, kruszywo podgrzewa się w silosach)
metoda zachowania ciepła: beton należy tak przykryć, aby była jak najmniejsza ucieczka ciepła (maty, płyty) jest to tzw. Metoda termosu. Stosuje się maty szklanej folii, maty słomiane lub zwykłe deskowanie
metoda cieplaków: stosowanie powłok pneumatycznych. Cieplak jest to pomieszczenie zamknięte, izolowane, w którym wykonujemy element.
Ubijanie
Zagęszczanie mieszanki bet.
Metody: wibrowanie, wstrząsanie, ubijanie, prasowanie, tłoczenie, metody łączne: wibroprasowanie, wibrotłoczenie. Metody zagęszczania, w których odprowadzamy część wody zarobowej: odpowietrzanie i wirowanie.
Transport i składowanie składników do produkcji betonu
Kruszywo - dostarczane do betonownie transportem wodnym, samochodowym lub kolejowym. Z wagonów kruszywo rozładowywane jest za pomocą łopaty mechanicznej bezpośrednio do bunkrów umieszczonych wzdłuż toru kolejowego, lub na przenośnik taśmowy, który podaje kruszywo na hałdy. Z barek kruszywo jest wybierane chwytakami. Do transportu samochodowego używa się wywrotek. Wysypują one kruszywo do lejów zasypowych, skąd przenośniki taśmowe podają je na hałdy, lub do zasobników przy betonowni. Kruszywo posortowane podawane jest wprost na skład, a dowożone ze żwirowni najpierw do sortowni lub kruszarki z sortownikiem. Pow. placu składowego powinna być utwardzona, z odpływem wód opadowych. Każdy rodzaj kruszywa, trakcja i frakcja musi leżeć na osobnej hałdzie zazwyczaj fałdy koliste lub ciągłe są oddzielone ścianami.
Cement - dowożony specjalnymi cementowozami i przeładowywany do zasobników pneumatycznie.
Dozowanie składników betonu odbywa się za pomocą specjalnych dozowników, wg recept opracowanych przez laboratorium betonowni, metodą objętościowo-wagową lub wagową. Dozownik automatycznie wyłącza podajnik cementu lub przenośnik taśmowy podający kruszywo, gdy w dozowniku jest już potrzebna ilość materiału. Mieszanie odbywa się zwykle w betoniarkach mieszadłowych.
Węzły betoniarskie
Kolejność dozowania składników do betonowania
=38
Punkt piaskowy
Jest to stosunek ziarna frakcji piaskowych do całości (ogólnej ilości kruszywa). Jest to procentowa zawartość piasku.
Stopień zwietrzenia cementu
- grudkowanie cementu
- jeżeli daje się rozetrzeć w palcach, lub w wodzie rozpuszcza się, początkowe wietrzenie (cement stracił do 10% R)
- jeżeli nie daje się rozetrzeć i rozpuścić - to trzeba cement przesiać przez sito (ok.2mm), zważyć ilość grudek i określić ile się ich znajduje w rzeczywistości
- jeśli grudek jest mniej niż 30% - pozostaje cement zbadać (określić wytrzymałość) i przeszacować (obniżyć klasę)
- jeżeli grudek jest więcej niż 30% - to cement nie nadaje się do betonów konstrukcyjnych, tylko ewentualnie do zaprawy
Lasowanie wapna
Jest to gaszenie wapna - polega na łączeniu wapna z dużą ilością wody. Dobrze gaszone powinno mieć kolor od białego do szarego. Barwa brązowa oznacza że jest spalone czyli gaszone zbyt dużą ilością wody. Dobre ciasto wapienne jest lepkie, tłuste i jednolite. Jeśli w dotyku wyczuwa się szorstkość i grudkowatość, tzn., że wapno jest zaparzone lub niedogaszone. Zawartość wody w cieście wapiennym powinna wynosić ok.50%. Gaszenie może odbywać się ręcznie lub mechanicznie. Ręcznie - w skrzyni zwanej Folą
Wiązanie i twardnienie cementu
Po zarobieniu cementu wodą zaczynają się procesy fizykochemiczne, powstają nowe związki. Proces wiązania i twardnienia przebiega w 3 etapach:
Bezpośrednio po zarobieniu cementu wodą następuje rozpad ziaren cementu - hydroliza (woda dostaje się do środka cementu), proces ten trwa od kilku do kilkunastu minut
Proces hydratacji: wiązanie wody - powstaje żel cementowy, proces ten trwa od kilku minut do kilku godzin
twardnienie (krystalizacje) - żel cementowy przeradza się w trudno rozpuszczalne kryształy i zwiększa się wytrzymałość, następuje po kilku - kilkunastu godzinach i trwa nawet do kilku lat.
Rodzaje gipsu
W zależności od sposobu prażenia mamy 2 rodzaje gipsu budowlanego:
Odmiana α - powstaje gdy wypalanie zachodzi przy obecności pary wodnej, gips gruboziarnisty, duża wytrzymałość na ściskanie (do 50Mpa), bardzo wysokie ciepło hydratacji
Odmiana β - powstaje gdy wypalanie zachodzi przy odprowadzeniu pary wodnej, gips drobnoziarnisty, kryształki typu igiełka, mała wytrzymałość (ok. 6MPa), niskie ciepło hydratacji.