BETON

1. Spoiwa budowlane, rodzaje i kryteria podziału.

1. spoiwa powietrzne- wiążą, twardnieją i zachowują trwałość tylko w powietrzu.

- wapno

CaCO₃ <150^oC-1050^oC> CaO + CO₂↑

CaCO₃ węglan wapnia CaO wapno palone

CaO + H₂O (hydratacja) Ca(OH)₂ + O↑

Ca(OH)₂ wapno gaszone

Im dłuzej trwa hydratacja tym lepiej.

Ca(OH)₂ + CO₂ CaCO₃ + H₂O

- gips

2(CaSO₄ * 2H₂O) <250^oC-330^oC> (2 CaSO₄ * H₂O) /(CaSO₄ * 0,5H₂O) + 3H₂O↑

Gips jest wrażliwy na wilgoć.

- spoiwa magnezjowe

- spoiwa krzemianowe

b) spoiwa hydrauliczne- wiążą, twardnieją i zachowują trwałość w powietrzu i w wodzie.

- wapno hydrauliczne(hydraulizowane)

Posiada połowę potrzebnej wody w postaci proszku.

- cement

Prosukcja cementu- metoda mokra.

Do produkcji potrzebne są:

-surowce skaliste (skała wapienna, kreda, gips)

-surowce ilaste (gliny, iły, margle)

Ø < 60mm 80%

Składniki spoiw

CaO MX=

SiO₂

Fe₂O₃ MH > 4,5 spoiwa powietrzne

MgO MH= 2,2÷4,5 wapno hydraulizowane

Al₂O₃ MH= 1,8÷2,2 cement portlandzki

Wzory Boque pozwalają na policzenie procentowego udziału składników.

5. Stopień rozdrobnienia cementów, jego miary i wpływ na własności zaczynów, zapraw betonów.

Powierzchnia właściwa opisuje stopień rozdrobnienia cementu i decyduje, obok sładu fazowego, o aktywności cementu. Istotnie wpływa na większość właściwości i betonu w okresie początkowym hydratacji (reologię mieszanki, szybkość przyrostu wytrzymałości i skurcz). Przy dużej powierzchni własciwej kontakt cementu z wodą jest większy. Tym samym przebieg ich reakcji jest szybszy, wywołując bardziej dynamiczne zmiany własciwości zaczynu, a stopień hydratacji cementu w tym samym czasie jest większy.

Ogólnie im większa powierzchnia tym:

+ wyższa wytrzymałość wczena;

+ wyższa wytrzymałość końcowa;

+ szybsze tempo twardnienia;

- wyższe ciepło hydratacji;

- wyższy skórcz;

- wyższa wodorządność;

- wyższa podatność na zwietrzenia.

Warunki wiązania są nam potrzebne po to, aby sprawdzić czy cement nie będzie miał zbyt wczesnego twardnienia.

t _w = t_k - t_p t _w czas wiązania t_k czas końca wiązania t_p czas początku wiązania

Do badania służy aparat Vicata.

9. Wytrzymałość cementu jako rezultat wpływu własności mineralnych i fizycznych.

Kryteria podziału normowego.

Rodzaj cementu	Odmiana rodzaj dodatku
CEM I (cement portlandzki)	Klinkier cementu portlandzkiego + 5% gipsu
CEM II (cement portlandzki wieloskładnikowy)	Odmiana A 6-25% dodatku + 5% gipsu + reszta cementu portlandzkiego		Odmiana B 21-35% dodatku + 5% gipsu + reszta cementu portlandzkiego
CEM III (cementy hutnicze)	Odmiana A klinkier cementu portlandzkiego + gips + 36-65% żużel	Odmiana B klinkier cementu portlandzkiego + gips + 66-80% żużel		Odmiana C klinkier cementu portlandzkiego + gips + 81-95% żużel
CEM IV (cementy pucolanowe)	Odmiana A klinkier cementu portlandzkiego + gips + 11-35% pucolana naturalna		Odmiana B klinkier cementu portlandzkiego + gips + 36-55% pucolana naturalna
CEM V (cementy wieloskładnikowe)	Odmiana A klinkier cementu portlandzkiego + gips + 36-60% inne		Odmiana B klinkier cementu portlandzkiego + gips + 61-80% inne

Cement Norma przedmiotowa	Marka cementu	Odmiana	Wytrzymałość na ściskanie Mpa, nie mniej niż
						Po dniach
						1	3	7	28
	Portlandzki PN-88/B-30000		25	Normalnie twardniejący Szybkotwardniejący	-	-	-	25
			35		-	15	-	35
			45		-	20	-	45
			50		-	22	-	50
			55		-	25	-	55
			60		-	27	-	60
			35		12	22	-	35
			45		17	28	-	45
			50		20	32	-	50
			55		22	35	-	55
			60		24	38	-	60
	Portlandzki z dodatkami PN-88/B-30001		25	D20h, D20p	-	-	-	25
			35		-	15	-	35
	Hutniczy PN-88/B-30005		25	D60, D80	-	-	12	25
			35		-	10	-	35
	Portlandzki specjalny PN-80/B-30002	35	I, II	-	12	22	35
		45	II	-	18	28	45
	Pucolanowy PN-90/B-30007	25	I, II, III	-	-	12	25
		35	I, II, III	-	-	20	35
	Portlandzki biały PN-90/B-30010	25	I, II, III	-	-	15	25
		35			-	15	25	35
		45			-	20	30	45
Murarski PN-81/B-30003	15	-	-	-	10	15

13. Rodzaje kruszyw stosowanych do betonów.

Według normy PN-EN 12620:2004:

a) Kruszywo naturalne- kruszywo pochodzenia mineralnego, które poza obróbką
mechaniczną nie zostało poddane żadnej innej obróbce.

b) Kruszywo sztuczne- kruszywo pochodzenia mineralnego, uzyskane w wyniku procesu
przemysłowego obejmującego termiczną lub inną modyfikację.

c) Kruszywo z recyklingu- kruszywo powstałe w wyniku przeróbki nieorganicznego
materiału zastosowanego uprzednio w budownictwie.

d) Kruszywo wypęłniające- kruszywo, którego większość przechodzi przez sito 0,063mm,
które może być dodawane do materiału budowlanego w celu uzyskania i poprawienia
pewnych właściwości.

Podział kruszyw ze względu na ich gęstość:

a) Kruszywo zwykłe- kruszywo o gęstości ziaren w stanie suchym >2000kg/m³ i
<3000kg/m³, oznaczonej zgodnie z PN-EN 1097-6.

b) Kruszywo lekkie- kruszywo pochodzenia mineralnego o gęstości ziaren w stanie
suchym ≤2000kg/ m³, oznaczonej zgodnie z PN-EN 1097-6, lub gęstości nasypowej w
stanie luźnym suchym ≤1200kg/ m³, oznaczonej zgodnie z PN-EN 1097-3.

c) Kruszywo ciężkie- kruszywo o gęstości ziaren w stanie suchym ≥3000kg/m³,
oznaczonej zgodnie z PN-EN 1097-6.

Podział kruszyw ze względu na wielkość ziaren:

Wymiar kruszywa- oznaczenie kruszywa poprzez określenie dolnego (d) i górnego (D) wymiaru sita wyrażone jako d/D (dopuszcza się pewne ilości podziarnia tj. kruszywa przechodzącego przez górne sito (D)).

a) Kruszywo drobne- kruszywo o wymiarach ziaren D≤4mm (może powstać w wyniku
naturalnego rozdrobnienia skały albo żwiru, kruszenia skały albo żwiru lub
przetworzenia kruszywa sztucznego).

b) Kruszywo grube- kruszywo o wymiarach ziaren D≥4mm i d≥2mm.

c) Kruszywo naturalne 0/8mm- jest to kruszywo pochodzenia lodowcowego lub
rzecznego o wielkości ziaren D≤8mm (kruszywo takie może być również wytwarzane
przez mieszanie kruszywa przetworzonego).

d) Kruszywo o ciągłym uziarnieniu- jest to mieszanka kruszywa grubego i drobnego
mającego D≤45mm i d=0mm.

e) Pyły- frakcja kruszywa o wymiarach ziaren przechodzących przez sito 0,063mm.

f) Frakcja- zbiór ziaren kruszywa o wymiarach ziaren zawartych pomiędzy kolejnymi
dwoma sitami w zestawie sit.

17. Metody doboru optymalnego składu kruszywa do betonu.

Metoda normowych krzywych uziarnienia (dla betonów klas B30-B37)

21. Opisowe stopnie płynności (konsystencji) mieszanki betonowej i metody jej pomiaru.

Metody: (opis w kserach „badania mieszanki betonowej str3-9)

- Vebe,

- opadu stożka,

- stopnia zagęszczalności,

- stolika rozpływowego.

Klasy konsystencji mieszanki betonowej

Sposoby zagęszczania i warunki formowania (kształt przekroju i ilość zbrojenia)	Metoda pomiaru konsystencji
		Vebe		Opadu stożka
		Klasa	Czas Vebe [s]	klasa	Opad stożka [mm]
Mieszanki wibrowane (powyżej 100Hz) i wibroprasowane; przekroje proste, rzadko zbrojone	V1	30-21	-	-
Mieszanki wibrowane lub ubijane ręcznie; przekroje proste, rzadko zbrojone	V2	20-11	-	-
Mieszanki wibrowane i ręcznie sztychowane; przekroje proste normalnie zbrojone (ok. 1-2,5%), przekroje złożone, rzadko zbrojone	V3	10-6	S1	10-40
Mieszanki wibrowane lub ręcznie sztychowane; przekroje złożone, gęstozbrojone lub ręcznie sztychowane, proste przekroje normalnie zbrojone	-	-	S2	50-90
Mieszanki ręcznie sztychowane	-	-	S3 S4	100-150 160-210

Klasy konsystencji mieszanki betonowej i współczynnik Sterna

konsystencja	Metoda badania i klasa konsystencji					Współczynnik Sterna [N]
		Opad stożka [mm]	Czas Vebe [s]		Rozpływ [mm]
wilgotna	-		V0 ≥31		-	0,95
gęstoplastyczna	-		V1 30-21 V2 20-11		-	1,2
plastyczna	S1 10-40		V3 10-6		F1 ≤340	1,45
półciekła	S2 50-90		V4 4-3		F2 350-410	1,7
ciekła	S3 100-150		-		F3 420-480 F4 490-550	1,95
Mieszanka samozagęszczalna	S4 160-210 S5 ≥220		-		F5 560-620 F6 ≥620

Warunek konsystencji: W=Cw_c + Kw_c

Stopień ciekłości mieszanki betonowej zależy przede wszsytkim od ilości wody oraz ilości powierzchni właściwej cementu, a także właściwości kruszywa (ilości, rodzaju uziarnienia kruszywa, kształtu, powierzchni i średnicy ziaren).

23. Wytrzymałość charakterystyczna betonu, parametry i związki analityczne ją określające
wraz z interpretacją graficzną.

Wytrzymałość charakterystyczna- jest to wartość wytrzymałości, poiżej której może się znaleźć 5% populacji wszystkich możliwych oznaczań wytrzymałości dla danej objętości betonu. Badanie wytrzymałości charakterystycznej przeprowadza się po 28 dniach dojrzewania próbek.

Beton projektujemy na wytrzymałość średnią f_cm.

f_cm ≤ f_ck + t * σ

t= 1,48

σ- odchylenie standardowe

Produkcja	Liczba „n” badań wytrzymałości na ściskanie w zbiorze	Kryterium 1	Kryterium 2
				Średnia z „n” wyników (fcm ) [MPa]	Dowolny pojedyńczy wynik badania (fci ) [MPa]
Początkowa	3	fcm ≥ fck + 4	fcm ≥ fck - 4
Ciągła	15	fcm ≥ fck + 1,48 * σ	fcm ≥ fck - 4

σ =

29. Normowe kryterium podziału szybkości wzrostu wytrzymałości betonu w czasie i
równanie pozwalające na ilościowe wyznaczenie tych zmian.

33. Moduł sprężystoścu betonu, definicja, rodzaje, charakter zalezności od wytrzymałości
betonu i rodzaju kruszywa oraz postawowe związki analityczne wiążące go z
wytrzymałością.

Wraz z postępem procesu twardnienia i wzrostem wytrzymałości zaczyn i beton wykazują coraz mniejsze odkształcenia plastyczne i stają się coraz bardziej sprężyste. Przyrost wartości współczynnika sprężystości zaczynu i betonu w czasie jest bardzo podobny do zmian wytrzymałości. Wśród czynników o największym znaczeniu dla sprężystości zaczynu dominują stopień hydratacji cementu i stosunek
, czyli podstawowe wielkości decydujące o porowatości i mikrostrukturze porów. Choć w betonie znaczenie tych czynników jest niepodważalne, to decydujący wpływ na współczynnik sprężystości betonu ma kruszywo, jego własny współczynnik sprężystości oraz stosunek objetości kruszywa do objętości betonu. Charakter zmian modułu spręzystości betonu bardziej przypomina wytrzymałosć na rozciąganie niż na ściskanie, co jest częściowo związane z przyczepnością zaczynu do kruszywa. Natomiast do czynników mających przeciwny wpływ na wytrzymałość i moduł sprężystości betonu należą stopień nasycenia wodą oraz stosunek objętości kruszywa grubego do objętości betonu, których wzrost xwiększa moduł sprężystości, a może zmniejszać wytrzymałość.

Nieliniowa zależność σ_c = ε_c betonu stwarza mozliwości różnego określania współczynnika sprężystości. Określa się zatem:

- współczynnik średni (sieczny) E_cm = tgα_m, o największym znaczeniu praktycznym-
wyzaczany dla siecznej w zakresie naprężeń od 0 do 0,4 f_cm,

- współczynnik początkowy (inaczej dynamiczny) E_co = tgα₀ - wyznaczany dla stycznej przy
σ_c=0,

- współczynnik chwilowy E_c =
= tgα₁ - związany ze styczną w dowolnym punkcie
krzywej σ_c= ε_c; dla σ_c= f_cm współczynnik E_c=0, a dla σ_c=0 współczynnik E_c = E_co jest
wartością maksymalną.

Współczynnik sprężystości jest często szacowany za pomocą wzorów doświadczalnych uzależniających jego wartość od wytrzymałości. Na przykład według PN-B-03264:2002 i Eurokodu 2-1
E_cm = 9500 (f_ck + 8)
, MPa

37. Rodzaje zagęszczania wibracyjnego mieszanki, urządzenia i główne zasady realizacji tego procesu.

Ksera od Mierzwy tom1 (mniejsze) od str241 do245

---