EGZAMIN - materia+éy - luty 12.01.2010, materiały budowlane


SPOIWA BUDOWLANE

Spoiwa mineralne- materiały
o właściwościach wiążących, wytwarzane przez wypalenie
i sproszkowanie surowców skalnych. Materiały te po wymieszaniu z woda twardnieją.

Proces wiązania i twardnienia spoiw zachodzi w wyniku reakcji chemicznych i przemian fizykochemicznych, jest
to proces nieodwracalny.

Podział spoiw w zależności
od użytych surowców

-wapienne (wapień CaCO3)

-gipsowe (kamień gipsowy

CaS04 ·2H2O, anhydryt,

gipsy z odsiarczania

-cementowe (wapienie, gliny,

margle, kreda, odpady

przemysłowe, żużle

wielkopiecowe, popioły lotne,

pyły, łupki przywęglowe, pyły

z pieców cementowych

-magnezjowe (zarobione

roztworami soli lub magnezyt

naturalny)

-krzemianowe (piasek, soda,

potas)

Podział spoiw ze względu
na zachowanie się spoiw w środowisku wody w czasie twardnienia

-spoiwa powietrzne wiążące
i twardniejące na powietrzu

(wapno budowlane

powietrzne, spoiwa gipsowe,

magnezjowe, krzemianowe)

-spoiwa hydrauliczne wiążące
i twardniejące zarówno
na

powietrzu jak i w wodzie,
po związaniu odporne na

działanie wody (cement,

wapno hydrauliczne)

Proces produkcji większości spoiw mineralnych składa się
z podstawowych procesów technologicznych:

-wydobycie surowców ze złoża

-przygotowanie surowców

-wypalanie

-przeróbka wyrobu wypalonego

(chłodzenie, rozdrabnianie, przemiał z dodatkami)

WIĄZANIE SPOIWA proces chemiczny, w wyniku, którego zmieszane z wodą spoiwo przechodzi ze stanu plastycznego w stały (początek i koniec wiązania)

TWARDNIENIE SPOIWA dalszy proces wiązania o charakterze fizykochemicznym (uwodnione składniki spoiwa twardnieją i uzyskują wytrzymałość)

ZACZYN mieszanina spoiwa
z wodą (cementowy, gipsowy, mleko wapienne - wapno z dużą ilością wody)

ZAPRAWA zaczyn zmieszany z drobnym kruszywem (0/2-piaskiem) np. zaprawa cementowa, wapienna, gipsowa, cement-wapienna)

MIESZANKA BETONOWA zaprawa zmieszana z kruszywem grubym (>2mm)

BETON mieszanka ( po stwardnieniu

WAPNO BUDOWLANE

Kilka rodzajów spoiw wapiennych służących do sporządzania zapraw murarskich, tynkarskich i specjalnych, wyrobów malarskich oraz do wytwarzania gotowych elementów murowych (bloczki z betonu komórkowego oraz bloczki wapienno-piaskowe

(silikatowe))

WAPNO POWIETRZNE spoiwo składające się z tlenku wapnia Cao lub wodorotlenku wapnia Ca(OH)2 po zrobieniu wodą powoli twardniejące na powietrzu i w zasadzie nietwardniejące pod wodą, uzyskiwane w procesie wypalania wapieni lub wapieni dolomitowych produkowane jako:

-wapno palone (niegaszone)

kawałkowe lub mielone

- wapno hydratyzowane

(gaszone) w postaci ciasta

wapiennego, zawiesiny

(mleka wapiennego), suchego

proszku

WAPNO HYDRAULICZNE spoiwo wiążące i twardniejące w zetknięciu z wodą, uzyskiwane z wypalenia wapieni gliniastych

-wapno hydrauliczne

naturalne

BETON KOMÓRKOWY

Materiał uzyskiwany ze spulchnionej zaprawy cementowej, wapiennej lub cementowo-wapiennej

Podstawowe składniki do produkcji betonu komórkowego:

-piasek

-wapno

-cement

-proszek glinowy

Czynnikiem porotwórczym jest wodór powstający na skutek reakcji glinu i wodorotlenku wapnia. Stosuje się również zamiast piasku popioły lotne lub mieszaniny piasku z popiołem lotnym

BLOCZKI WAPIENNO-PIASKOWE (silikaty)

otrzymywane są z mieszaniny piasku kwarcowego w ilości 90-92%, wapna 5-8%, wody w ilości potrzebnej do uzyskiwania mieszanki o wilgotnej konsystencji

WAPNO PALONE oraz wytwarzane z niego wapno gaszone (hydratyzowane (CaO)

Powstaje z wypalenia kamienia wapiennego lub dolomitu w postaci wapna palonego kawałkowego oraz wapna palonego mielonego

Wapno palone w zetknięciu z wodą wchodzi na ogół gwałtownie w reakcję egzotermiczną

WAPNO PALONE z wapieni CL (wapno wapniowe)

-surowiec do produkcji-czyste

wapienie (głównie składniki

CaCO3 - KALCYT)

- wapienie mogą zawierać

zanieczyszczenia

-wypalanie przeprowadza się w

temp. 900-1100°C i w wyniku

reakcji wypalania mamy

wapno palone (tlenek wapnia)

i dwutlenek węgla

-wapno palone wapniowe CL

otrzymuje się w postaci ziaren
i brył wielkości 30-180 mm

CaCO3 → CaCO+ ↑CO2
proces wypalania wapieni
na wapno

WAPNO PALONE
z dolomitu DL
(dolomitowe)

Wapno palone z wapieni dolomitowych lub dolomitów produkowane jest w warunkach analogicznych jak z wapieni tylko przy niższych temperaturach 800-900°C

CaCO3·MgCO3→CaO+MgO+2CO2 proces wypalania dolomitu na wapno

Wapno palone kawałkowe stosowane jest do dalszej przeróbki na wapno hydratyzowane

WAPNO GASZONE (hydratyzowane) stosowane:

-do celów użytkowych w budownictwie wapno palone poddaje się gaszeniu (łączeniu
z wodą) otrzymując wapno
gaszone Ca(OH)2

-wapno w zetknięciu z wodą gwałtownie reaguje wydzielając duże ilości ciepła

-reaktywność wapna określa się na podstawie krzywej gaszenia, która oznacza czas, po którym temperatura wapna podczas gaszenia osiąga temp., co najmniej 60°C, normowy czas gaszenia wapna ok. 30 min.

CaO+H2O→Ca(OH)2 proces gaszenia wapna (lasowanie)

Wapno hydratyzowane może być w postaci:

-ciasta wapiennego (mieszanina

plastyczna)

- mleka wapiennego

-wapno suchogaszone (wapno

gaszone metodami

przemysłowymi z małą ilością

wody)

Na wiązanie wapna rzutuje jego rozpuszczalność w wodzie, malejąca ze wzrostem temperatury

Wiązanie i twardnienie wapna jest wynikiem kilku zachodzących równocześnie procesów

Głównym mechanizmem wiązania i twardnienia wapna jest krystalizacja węglanu wapniowego -karbonatyzacja, pozostałe procesy wapna to:

-odparowanie wody

-bardzo powolna krystalizacja wodorotlenku wapniowego, którego kryształy łączące się tworzą szkielet krystaliczny

Twardnienie jest procesem powolnym, długotrwałym
(do kilku lat)

WAPNO HYDRAULICZNE

Ze względu na swoje właściwości jest spoiwem o charakterze między wapnem a cementem portlandzkim. Wypalane jest z wapieni marglistych o temp. 900-1100°C

Wapno naturalne hydrauliczne NHL wg PN-EN 459-1

Właściwości wapna budowlanego

-biała barwa(walory

dekoracyjne tynków

wapiennych)

-bardzo duże rozdrobnienie

poprawia urabialność

-wysoce egzotermiczna reakcja

z wodą

-korzystny wpływ na

mikroklimat pomieszczeń

-możliwość recyklingu

materiałów ze spoiwami

wapiennymi

Właściwości normowe wg PN-EN 459-1

-stopień zmielenia (pozostałość

na sicie o boku oczka

kwadratowego 0,009 mm i 0,2

mm, nie dotyczy ciasta

wapiennego

-wydajność oznaczana dla

wapna palonego

-stała objętość oznaczona dla

wszystkich rodzajów wapna

-wytrzymałość na ściskanie dla

wapna hydraulicznego

-czas wiązania dla wapna

hydraulicznego

-reaktywność temp. gaszenia
i czas

-gęstość nasypowa

Główne stosowanie spoiw wapiennych w budownictwie

-zaprawy wapienne lub

cementowo-wapienne

-produkcja suchych zapraw

- zaprawy do tynków

pocienionych(mineralne i

mineralno-polimerowe),

zaprawy do tynków

szlachetnych, zaprawy lekkie

ciepłochronne, renowacyjne,

konserwatorskie, zaprawy

specjalne zwiększające

przyczepność

-produkcja wyrobów

murowych i systemowych,

wapienno-piaskowych oraz
z autoklawizowanego betonu

komórkowego

SPOIWA GIPSOWE

Do produkcji spoiw gipsowych wykorzystujemy siarczany wapniowe pochodzenia naturalnego oraz gipsy odpadowe

GIPS NATURALNY otrzymujemy z kamienia gipsowego zawierającego w czystych odmianach ponad 95% dwuwodnego siarczanu wapniowego CaSO4·2H2O

GIPSY CHEMICZNE (syntetyczne) surowcem do produkcji spoiw gipsowych są tez odpady przemysłowe zawierające dwuwodny siarczan wapniowy CaSO4·2H2O - gips chemiczny lub syntetyczny

Wykorzystuje się gipsy z odsiarczania spalin w zakładach energetycznych

Gipsy syntetyczne różnią się od początek wiązaniagipsu naturalnego strukturą krystaliczną i bardzo drobnym uziarnieniem

SPOIWA GIPSOWE przeznaczone dla budownictwa obejmują dwie grupy:

-gips budowlany:

- gips gruboziarnisty GB-G

- gips drobnoziarnisty GB-D

-spoiwa gipsowe specjalne: gips szlachetny, gips tynkarski klej gipsowy

GIPS BUDOWLANY najbardziej rozpowszechnione spoiwo gipsowe, jest to biały proszek o zmiennym odcieniu, zawierające jako główny składnik półwodny siarczan wapniowy odmiany B

Właściwości charakterystyczne gipsu budowlanego

-krótki czas schnięcia dla GB-

G początek wiązania po

upływie 3 min, koniec

wiązania po upływie 30 min.

(aparat VICATA)

-wytrzymałość stwardniałych

zaczynów gipsowych zależy

od ilości wody, badana po 2h

lub po wysuszeniu do suchej

masy wynosi 1,8 - 8,0 MPa

(wytrzymałość na ściskanie)

-zwiększona odporność na działanie ody można osiągnąć wprowadzając do gipsu wapno, silikony lub powleka się powierzchnię wyrobów gipsowych roztworami gipsowymi

-dopuszczalne pozostałości [%] na sicie o boku oczka kwadratowego 1 mm, 0,75 mm, 0,2 mm

GIPS SZPACHLOWY spoiwo wolnowiążące stosowane do montażu i szpachlowania ścianek działowych z płyt gipsowych, do wykonywania gładzi na różnych podłożach, wyrównania uszkodzeń

GIPS TYNKARSKI sucha zaprawa tynkarska do wykonywania wewnętrznych wypraw tynkarskich (do tynkowania mechanicznego GTM, do tynkowania ręcznego GTR)

KLEJ GIPSOWY odpowiednio dobrana mieszanka (sucha) wytwarzana w dwóch odmianach
P
- do klejenia prefabrykatów, T - do osadzania płyt gipsowo-

Kartonowych

WIĄZANIE I TWARDNIENIE

SPOIW GIPSOWYCH

Mechanizm wiązania spoiw gipsowych wynika z różnic rozpuszczalności siarczanów wapniowych o różnym stopniu uwodnienia i budowie krystalicznej

W procesie wiązania i twardnienia gipsu wyróżniamy 3 grupy:

1. rozpuszczalność półhydratu

w wodzie zmieszany z woda

półhydrat szybko przechodzi

do roztworu, powstaje

nasycony roztwór półhydratu

z którego wytrącają się

pierwotne ilości dwuhydratu

2. uwodnienie półhydratu
do trudniej rozpuszczalnego

dwuhydratu

3. krystalizacja dwuhydratu powstający szkielet krystaliczny „obrasta” nowymi utworami, które zrastając się tworzą coraz mocniejsze powiązania pomiędzy kryształami, z chwilą wyczerpania się półhydratu w roztworze ustaje proces wiązania gipsu.

APARAT VICATA składa się:

- trzonu

- igły

- pierścienia

Właściwości spoiw gipsowych - gipsu budowlanego

- mała energochłonność

procesu produkcji

- czystość ekologiczna

- krótki czas wiązania
i twardnienia, możliwość

regulowania domieszki

- łatwość formowania wyrobów

Właściwości stwardniałego zaczynu gipsowego

korzystne

-uzyskiwanie powierzchni

gładkich lub fakturowych

- lekkość (ρob=100-1300kg/m3)

-mała higroskopijność

-przepuszczalność pary wodnej

-dobra izolacja cieplna
λ=0,35 W/(m·K)

-dobra akumulacja ciepła

-niepalność i odporność

ogniowa

-korzystne działanie na

mikroklimat pomieszczeń

niekorzystne

-duża nasiąkliwość (15-35%)

-znaczny spadek wytrzymałości

przy zawilgoceniu

-mała odporność na uderzenia

-pełzanie w stanie zawilgocenia

-korozyjne działanie na stal

CEMENTY są to spoiwa hydrauliczne otrzymywane przez zmielenie klinkieru portlandzkiego z dodatkiem gipsu i innych składników mineralnych

KLINKIER do produkcji cementu jest wytwarzany przez wypalenie wapieni i glin lub margli, składnikami cementu są bezwodne związki zawierające głównie krzemionkę, glin i wapno.

Twardnienie cementu zachodzi przede wszystkim w wyniku powstawania uwolnionych krzemianów wapnia bardzo słabo rozpuszczalnych w wodzie.

PODSTAWOWA KLASYFIKACJA CEMENTÓW

- cementy powszechnego

użytku: cement portlandzki

CEM I, cement portlandzki

wieloskładnikowy CEM II,

cement hutniczy CEM III,

cement pucolanowy CEM IV,

cement wieloskładnikowy

CEM V

- cementy specjalne:

· cementy siarczanoodporne

SR (drogowy, mostowy,

drogowo-mostowy)

· cement o bardzo małym

cieple hydratacji VHL

(hydrotechniczny)

· cementy niskoalkaliczne NA

· cement glinowy

· cement biały

- cementy inne (cement murarski, spoiwa hydrauliczne do stabilizacji gruntów do celów drogowych)

Właściwości i wymagania normowe cementów

Cementy pełnią zasadniczą rolę w kształtowaniu cech technicznych betonu szczególnie jego twardości

Odpowiedni dobór cementu do określonych zastosowań wymaga znajomości jego podstawowych właściwości:

WYGLĄD CEMENTU miałki proszek barwy szarej o różnym odcieniu i intensywności, barwa cementu zależy głównie od rodzaju użytych surowców, technologii produkcji, dodatków mineralnych i stopnia mielenia

GĘSTOŚC CEMENTU

ρ = 3,1 - 3,2 kg/dm3

GĘSTOŚĆ NASYPOWA

ρ n = 1,0 - 1,9 kg/dm3

zależnie od stopnia zagęszczenia ta niska stosunkowo w odniesieniu do gęstości wartość wynika z adsorpcji przez ziarna cementu powietrza, którego objętość między nimi wynosi ok. 60%

STOPIEŃ ROZDROBNIENIA uziarnienie cementu określane powierzchnia właściwą, na ogół zawierające się w granicach 220-240 m2/kg

skład chemiczny określany procentową zawartością tlenków.

skład mineralny cztery podstawowe składniki:

- krzemian trójwapniowy (C3S)

-alit

- krzemian dwuwapniowy

(C2S) - belit

- glinian trójwapniowy (C3A)

- żelazoglinian wapniowy

(C4AF) - braunmilleryt

WYTRZYMAŁOŚC NA ŚCISKANIE stanowi podstawową cechę użytkową cementu, badania przeprowadza się zgodnie z PN-EN 196-1

Wytrzymałość na ściskanie cementu jest oznaczona liczbowo w MPa /(N/mm2)
i sprawdzane po 28 dniach dojrzewania zaprawy normowej:

- marka cementu (25, 35, 45,

50, 55, 60 w MPa)

- klas wytrzymałości cementu

(kiedyś marka teraz klasa)

CEMENTY POWSZECHNEGO UŻYTKU są produkowane w następujących klasach

- klasy normalnej

wytrzymałości wczesnej

(32,5N),( 42,5N), (52,5N)

- klasy wysokiej

wytrzymałości wczesnej

(32,5R), (42,5R), (52,5R)

- wytrzymałość na

rozciąganie zaprawy

cementowej jest 10-14 razy

mniejsza od wytrzymałości

na ściskanie

- szybkość narastania

wytrzymałości cementu

narasta wraz z upływem

czasu

- czas wiązania po

wymieszaniu cementu z wodą

rozpoczynają się reakcje

chemiczne i przemiany

fizyczne prowadzące do

gęstnienia i stopniowego

twardnienia zaczynu

cementowego - jest to

złożony proces wiązania

(hydratacja cementu)

czas wiązania cementu okres zarobienia cementu wodą do osiągnięcia pewnej wytrzymałości przez zaczyn, badanie przeprowadza się dla zaczynu o normalnej konsystencji w aparacie VICATA

czas wiązania cementu zależy od: rozdrobnienia spoiwa, jego składu chemicznego i mineralnego, temperatury otoczenia, wskaźnika wodno-cementowego

początek wiązania cementu nie powinien być krótszy niż 15-45 min. w zależności od rodzaju i klasy cementu

koniec wiązania cementu
(8-12 godz.) w zależności
od rodzaju i klasy cementu

- stałość objętości cementu zmiana objętości zaczynu (skurcz, pęcznienie) w wyniku procesu hydratacji cementu

przykład: skurcz zaprawy cementowej po 28 dniach wynosi 0,6 mm/m, natomiast betonu 0,3 mm/m

ogólna zasada: im większa wytrzymałość cementu (drobniejszy przemiał - większa wodożędność) tym większy skurcz zaprawy

- kaloryczność, ciepło hydratacji (twardnienia)zależy od składu chemicznego i mineralnego cementu oraz od klasy wytrzymałości

Większa zawartość w cemencie glinianu trójwapniowego C3A i alitu C3S oraz większe rozdrobnienie spoiwa wpływa na wzrost jego kaloryczności

- właściwości chemiczne

cementu wynikają ze składu

chemicznego i mineralnego

cementów

- odporność chemiczna zależy

od składu chemicznego i

mineralnego cementów

CHARAKTERYSTYKA CEMENTÓW

Cement portlandzki CEM I

uniwersalne spoiwo hydrauliczne, z którego otrzymuje się stosunkowo szybko twardniejące wyroby, osiągające znaczną wytrzymałość, zawiera do 96% klinkieru portlandzkiego z dodatkiem gipsu i niekiedy dodatku żużla wielkopiecowego (niewielki)

Cement portlandzki wieloskładnikowy CEM II

klinkier portlandzki z mineralnym składnikiem typu hydraulicznego, pucolanowego lub obojętnego i gipsem jako regulatorem czasu wiązania. W Polsce szeroko stosowanym składnikiem są żużle wielkopiecowe granulowane, popioły lotne

przykładowe cementy portlandzkie wieloskładnikowe

- cement portlandzki żużlowy

(CEM II/A-S 32,5 R,
CEM II/A-S 42,5 R)

- cement portlandzki

popiołowy (CEM II/A-V

32,5R, CEM II/A-V 42,5 R)

- cement żużlowo-popiołowy

(CEM II/A-SV 32,5 R,

CEM II/A-SV 42,5 R)

- cement portlandzki

wapienny (CEM II/A-L

32,5 R, CEM II/A-L 42,5 R)

- cement portlandzki

krzemiankowy (CEM II/A-D

42,5 R, CEM II/A-D 52,5 R,

CEM II/A-D 52,5)

- cement portlandzki

popiołowy niskoalkaliczny

siarczanoodporny

(CEM II/B-V 32,5 R HSR NA)

Cement hutniczy CEM III spoiwo hydrauliczne uzyskiwane ze zmielenia klinkieru portlandzkiego z wysuszonym żużlem wielkopiecowym (20-95%) i kamienia gipsowego do 5%

Cement pucolanowy EM IV otrzymywany w wyniku wspólnego przemiału klinkieru portlandzkiego z gipsem i dodatkiem pucolany (sztuczna w postaci popiołu lotnego krzemiankowego w ilości do 55%.

Cement wieloskładnikowy CEM V, podstawowy składnik to klinkier portlandzki oraz mineralny materiał nieklinkierowy (popiół lotny krzemianowy, pucolany naturalne) naturalnie wypalane, wprowadzane w ilości:

18-33% - odmiana A

31-50% - odmiana B

Cementy specjalne
to spoiwa o dodatkowych właściwościach, które nie są objęte wymaganiami norm dla typowych cementów powszechnego użytku stosowane do betonów o większych wymaganiach technicznych np. większej odporności korozyjnej

przykładowe cementy specjalne: cement o wysokiej odporności na siarczany HSR,

cement o małym cieple hydratacji LH, cement niskoalkaliczny NA, cement glinowy, cement biały

Zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 206:1/A2:206 „Beton-cz.1Wymagania, właściwości, produkcja
i zgodność”
dobór cementu
do mieszanki betonowej należy wziąć pod uwagę:

- rodzaj realizacji robót

- przeznaczenie betonu

- warunki pielęgnacji

(np. obróbka cieplna)

- wymagania konstrukcyjne

- wymagania środowiska, na

które konstrukcja(klasy

ekspozycji)

- potencjalna reaktywność

kruszyw alkaliami zawartymi

w cemencie (w betonie)

Wybór (dobór) cementu do mieszanki betonowej i betonu zależy od:

- wymaganej klasy

wytrzymałości betonu na

ściskanie (C16/20) i rodzaju

konstrukcji

- wymaganej szybkości

wiązania cementu

- wymaganej szybkości

przyrostu wytrzymałości

betonu tj. dynamiki narastania

wytrzymałości (szybszy

wzrost wytrzymałości

następuje przy stosowaniu

cementów szybkotwar-

dniejących o symbolu R)

- środowiska konstrukcji

(środowisko agresywne)

wymaga stosowania

cementów uodpornionych
na czynniki agresywne.

- wymaganego ciepła

wydzielanego w czasie

hydratacji cementu (cementy

niskokaloryczne w przypadku

dużych budowli masywnych)

- warunków temperaturowych

(np. wpływ mrozów w okresie

zimy)

- ekonomicznie uzasadnionego

użycia danego cementu

(niezbyt wysokiej

wytrzymałości cementu dla

niskich klas betonu)

Cementy należy przechowywać w sposób zabezpieczający przed zawilgoceniem, które prowadzi do tzw. zwietrzenia (zmiana barwy, następnie w skutek hydratacji poszczególnych ziaren spoiwa
i ich wzajemnego wiązania - powstawanie grudek)

KRUSZYWO

Drobny materiał pochodzenia naturalnego lub sztucznego stosowany do zapraw i betonów

Podział kruszyw ze względu na pochodzenie:

- kruszywa naturalne: piasek (kruszywo drobne), żwir (kruszywo grube), pospółka

- kruszywa łamane: grys, gliniec, tłuczeń

- kruszywa sztuczne: żużel, łupki spiekane

Podział kruszyw ze względu na uziarnienie:

- kruszywa jednofrakcyjne (posiadają tylko 1 frakcję)

- kruszywa wielofrakcyjne o ciągłym uziarnieniu (złożone z grupy frakcji)

Do wykonania mieszanki betonowej potrzebujemy kruszywa wielofrakcyjnego
o ciągłym uziarnieniu

W budownictwie używa się:

- kruszywa ze skał o dużej wytrzymałości (granit, bazalt, porfir) do produkcji betonu o znacznej wytrzymałości na ściskanie oraz do wykonywania podbudów np. drogi

- kruszywa ze skał o niższej wytrzymałości (wapień, dolomit) stosowane do produkcji niektórych wyrobów betonowych (takich, które nie są mocno obciążone) oraz do wyrobu lastrico i tynków szlachetnych

- kruszywa specjalne ze skał o dużej gęstości (powyżej 2600 kg/m3) stosowane do ciężkich betonów, stosowane skały to: baryt, limonit, getyt, hematyt, magnetyt.

Ze względu na gęstość (objętość) ziaren kruszywa budowlane dzielimy na:

- kruszywa zwykłe o gęstości ziaren w stanie suchym >2000kg/ m3 i ˂3000 kg/ m3

- kruszywa lekkie gęstość ziaren w stanie suchym ≤2000kg/ m3 lub gęstości nasypowej w stanie luźnym suchym ≤1200kg/ m3

- kruszywa ciężkie o gęstości ziaren w stanie suchym ≥3000 kg/m3

Kruszywa to głównie materiały mineralne, wśród których wyróżnia się:

- kruszywo naturalne, które poza obróbką mechaniczną nie zostało poddane żadnej innej obróbce; można podzielić je na dwie grupy:

- kruszywo naturalne

kamienne (skalne)

występujące w przyrodzie w

postaci już rozdrobnionej,

jako skały luźne np. żwiry,

piaski, powstałe w wyniku

naturalnych procesów

rozdrobnienia skał

macierzystych wskutek

wietrzenia i ścierania

- kruszywo naturalne

kamienne łamane (skalne)

uzyskiwane ze skał

zwartych przez ich

rozdrobnienie

(rozkruszenie) w

urządzeniach kruszących

typu łamacze, kruszarki

- kruszywa sztuczne uzyskiwane z surowców mineralnych przeważnie w wyniku procesu przemysłowego obejmującego modyfikację, często są to kruszywa lekkie (keramzyt)

- kruszywa odpadowe pochodzące z odpadów przemysłowych poddanych jedynie obróbce mechanicznej

- kruszywa z recyklingu pozyskiwane w wyniku odpowiedniej przeróbki materiałów użytkowych już w obiektach budowlanych np. żelbetu, betonu, cegieł ceramicznych

- kruszywa organiczne (jako lekkie wypełniacze) naturalne np. odpady drzewne - wióry, trociny; sztuczne np. granulki styropianowe stosowane do styrobetonu.

- kruszywa specjalne uzyskiwane z bardzo twardych skał tj. kwarcyt, krzemień lub wytwarzane ze stopów mineralnych, porcelany, karborundu z praktycznym zastosowaniem do posadzek przemysłowych, ramp kolejowych ( na odpowiednie odporności na ścieranie)

Inny podział kruszyw
wg norm europejskich

- kruszywa zwykłe mineralne (naturalne, sztuczne, z recyklingu) do betonu każdego rodzaju wg PN-EN 12620

- kruszywa lekkie mineralne (naturalne, sztuczne, odpadowe, z recyklingu) do betonów i zapraw wg PN-EN 1305-1

- kruszywa do sporządzania zapraw budowlanych PN-EN 13139

KRUSZYWA ZWYKŁE
DO BETONÓW

Kruszywa naturalne kamienne piasek zwykły 0/2, żwir 2/63, pospółka - mieszanina piasku i żwiru, mieszanki kruszywa naturalnego, kruszywa łamane zwykłe (miał, tłuczeń, kliniec, kamień łamany, piasek łamany granulowany, gips łamany granulowany; mieszanki kruszywa łamanego, piasek uszlachetniony - płuczony i przesiany o określonym uziarnieniu wszelkiego rodzaju kruszywo

Kruszywo odpadowe mineralne np. żużel wielkopiecowy kawałkowy (kwaśny) - odpad tworzący się przy wytopie surówki z rud żelaza przy powolnym zastygnięciu płynnego żużla.

Kruszywa z recyklingu np. gruz betonowy.

Podstawowe pojęcia
i definicje

Kruszywo o ciągłym uziarnieniu to mieszanka kruszywa grubego i drobnego

Wymiar kruszywa oznaczenie kruszywa przez określenie dolnego (d) i górnego (D) wymiaru sita wyrażone jako d/D

Kruszywo drobne określenie drobniejszego kruszywa o wymiarach ziaren D równych
4 mm lub mniejszych (D≤4mm)

Kruszywo grube oznaczenie kruszywa grubego o wymiarach ziaren D=4mm lub większych oraz d=2mm lub większych (D≥4mm, d≥2mm)

Pyły frakcja o wymiarach ziaren przechodzących przez sito o boku oczka 0,063 mm

Frakcja kruszywa zespół ziaren kruszywa, których wymiary zawarte są w granicach określonych przesiewem przez sito
(o większych otworach) i pozostających na dolnym sicie (o mniejszych otworach)

Przesiew część badanego kruszywa o ziarnach przechodzących przez oczko danego sita

Odsiew część kruszywa o ziarnach pozostających na danym sicie

Nadziarno część kruszywa pozostająca na większym sicie (górnym) z dwóch sit granicznych używanych do badania uziarnienia

Kategoria kruszywa jest to poziom właściwości kruszywa wyrażony jako przedział wartości lub wartość graniczna.

Cechy techniczne kruszyw
do betonu

- badania podstawowych

właściwości kruszyw (sposób

pobierania próbek) PN-EN 932

- badania geometryczne właściwości kruszyw PN-EN 933, badanie składu ziarnowego kruszywa PN-EN 933-1 efekt końcowy krzywa przesiewu kruszywa

- badania mechaniczne i fizyczne właściwości kruszyw PN-EN 1099 (badanie odporności na ścieranie, oznaczenie gęstości nasypowej i jamistości (w stanie luźnym
i zagęszczonym) oznaczenie zawartości wody przez suszenie w suszarce z wentylacją.

- badanie właściwości cieplnych i odporności kruszyw na działanie czynników atmosferycznych PN-EN 1367,oznaczenie

mrozoodporności, oznaczenie skurczu kruszywa przy wysychaniu

- badanie kruszyw wypełniających do mieszanek bitumicznych PN-EN 13179

- oznaczenie zawartości humusu w kruszywie PN-EN 1744-1

- opis petrograficzny - skład mineralny kruszywa skalnego

przykł. analiza sitowa kruszywa drobnego (0/2) i kruszywa grubego (2/16)

METODY DOBORU KRUSZYWA DO BETONU

Metoda punktu piaskowego - wyznaczenie stosunku wagowego kruszywa grubego do kruszywa drobnego przy znanych punktach piaskowych pojedynczych kruszyw (drobne i grube) i projektowanym punkcie piaskowym mieszanki kruszywowej

Punkt piaskowy kruszyw - procentowa zawartość kruszywa przechodzącego przez sito o boku oczka 2mm, określony na podstawie analizy sitowej kruszywa drobnego
i grubego. Projektowany (żądany punkt piaskowy) mieszanki kruszywowej zależy od:

- stosunku C/W

- Z - ilości zaprawy w dm3/1m3

mieszanki betonowej

- konsystencji mieszanki

Betonowej

Metoda iteracji (kolejnych przybliżeń) polega na mieszaniu kruszyw (drobnego i grubego) w odpowiednich proporcjach (stosunkach) i określeniu ich jamistości i wodożądności. Uziarnieniem optymalnym jest uziarnienie, w którym (jk+wk) jest najmniejsza w analizowanych próbkach

Jamistość ilość wolnych przestrzeni pomiędzy ziarnami kruszywa wyrażona w procentach

Wodożądność ilość wody w, dm3 jaką należy dodać do kilograma kruszywa, aby uzyskać projektowaną konsystencję mieszanki betonowej.

Kruszywa lekkie
do betonów i zapraw

Kruszywa lekkie ziarniste materiały o strukturze porowatej, zapewniającej wyrobom lekkość i dobre właściwości termoizolacyjne

zastosowanie: do betonów lekkich, zapraw ciepłochronnych, luzem jako warstwy termoizolacyjne

charakteryzuje się gęstością objętościową w stanie suchym nie większą niż 2000 kg/m3 lub gęstością nasypową w stanie luźnym nie większą niż 1200 kg/m3

PODZIAŁ KRUSZYW LEKKICH

Kruszywa lekkie naturalne materiały mineralne uzyskiwane w wyniku łamania i kruszenia niektórych skał naturalnych tj. pumeks naturalny, tufy wulkaniczne, wapienie lekkie.

Kruszywa lekkie sztuczne uzyskiwane z surowców mineralnych, których struktura ulega przemianie w wyniku stosowanej obróbki termicznej np. materiały syntetyczne (polimerowe do styrobetonów)

Kruszywa lekkie odpadowe mineralne odpady przemysłowe wykorzystywane jako kruszywa bezpośrednio lub po beztemperaturowej obróbce lub modyfikacji odpadów.

KRUSZYWA DO ZAPRAW ziarna do 2mm to kruszywo wypełniające wg PN; rozróżnia się dwie klasy petrograficzne piasku (kruszywo drobne) do zapraw budowlanych:

- naturalne w stanie naturalnego rozdrobnienia

- łamane otrzymywane w zależności od składu ziarnowego wyróżniamy 2 odmiany

Mieszanki betonowe i beton
wg normy europejskiej
PN-EN 2060-1

MIESZANKA BETONOWA całkowicie wymieszane składniki betonu (cement, kruszywo, woda, ewentualnie dodatki i domieszki), które są jeszcze w stanie umożliwiającym zagęszczenie wybrana metodą

BETON materiał ze zmieszania cementu, kruszywa grubego i drobnego, wody oraz ewentualnych domieszek i dodatków, który uzyskuje swoje właściwości w wyniku hydratacji (wiązania) cementu

BETON STWARDNIAŁY beton, który w stanie stałym osiągnął pewien poziom właściwości.

BETON WYTWORZONY NA BUDOWIE beton wyprodukowany na placu budowy przez wykonawcę na jego własny użytek

BETON TOWAROWY beton dostarczany jako mieszanka betonowa przez osobę lub jednostkę niebędącą wykonawcą.

BETON PROJEKTOWANY
(o ustalonych właściwościach) beton, którego wymagane właściwości i dodatkowe cechy są podane producentowi odpowiedzialnemu za dostarczenie betonu zgodnie
z dodatkowymi cechami, ( jaki ja beton chcę)

BETON RECEPTUROWY beton, którego skład i składniki, jakie powinny być użyte są podane producentowi odpowiedzialnemu za dostarczenie betonu o określonym składzie, (z czego zrobiony jest beton)

SPECYFIKACJA końcowe zestawienie udokumentowanych cech wymagań technicznych dotyczących wykonania lub składu betonu podane producentowi

SPECYFIKUJĄCY osoba lub jednostka ustalająca specyfikację mieszanki betonowej i stwardniałego betonu.

Beton zwykły - beton o gęstości w stanie suchym większej niż 2000kg/m3, ·ale nieprzekraczającej 2600kg/m3

Beton wysokiej wytrzymałości BWW - beton klasy wytrzymałości na ściskanie wyższej niż C50/60
w przypadku betonu zwykłego lub ciężkiego i betonu klasy wytrzymałości na ściskanie wyższej niż LC50/55 w przypadku betonu lekkiego

C50/60:
C - klasa betonu

50 - fck,cyl wytrzymałość charakterystyczna betonu na ściskanie określana na próbkach walcowych w MPa

60 - fck,cube wytrzymałość charakterystyczna betonu na ściskanie określane na próbkach sześciennych

Przy betonie lekkim przy literze C mamy dużą literę L.

Wytrzymałość charakterystyczna - wartość wytrzymałości, poniżej której może znaleźć się 50% populacji wszystkich możliwych oznaczeń wytrzymałości dla danej objętości betonu.

ZARÓB - ilość mieszanki betonowej wyprodukowana
w jednym cyklu operacyjnym betoniarki lub ilości rozładowania w ciągu 1 min.
z betoniarki o ciągłej pracy.

CEMENT (spoiwo hydrauliczne) drobno zmielony materiał organiczny, który po zmieszaniu z wodą daje zaczyn wiążący i twardniejący w wyniku hydratacji oraz innych procesów, zachowujący po stwardnieniu wytrzymałość
i twardość także pod wodą.

KRUSZYWO - ziarnisty materiał odpowiedni do stosowania do betonu.

DOMIESZKA - składnik dodawany podczas procesu mieszania betonu w małych ilościach w stosunku do masy cementu w celu modyfikacji mieszanki betonowej lub stwardniałego betonu.

Rodzaje domieszek:

- redukujące ilość wody:

domieszki uplastyczniające,

domieszki upłynniające

- zwiększające wiążliwość

wody

- domieszki napowietrzające

- przyspieszające wiązanie

- przyspieszające twardnienie

- opóźniające wiązanie

-zwiększające wodoodporność

- domieszki wielofunkcyjne: (opóźniająco uplastyczniająca, opóźniająco upłynniająca, przyspieszająco uplastyczniaj.)

DODATEK - drobnoziarnisty składnik stosowany do betonu w celu poprawy pewnych właściwości lub uzyskania specjalnych właściwości.

BADANIA ZGODNOŚCI - badanie wykonane prze producenta w celu oceny - zgodności betonu.

OCENA ZGODNOŚCI - systematyczne badania stopnia, jakim wyrób spełnia wyspecyfikowane wymagania.

ODDZIAŁYWANIE ŚRODOWISKA / klasa ekspozycji / oddziaływania chemiczne lub fizyczne, które wpływają na beton lub na zbrojenie lub inne znajdujące się w nim elementy metalowe, a które nie zostały uwzględnione jako obciążenia w projekcie konstrukcyjnym.

XO - brak zagrożenia agresji środowiska lub zagrożenia korozji.

XC - korozja spowodowana karbonatyzacją

XD - korozja spowodowana chlorkami niepochodzącymi
z wody morskiej

XS - korozja spowodowana chlorkami z wody morskiej

XF - agresywne oddziaływanie polegające na zamrażaniu i odmrażaniu bez środków odladzających albo ze środkami odladzającymi.

XA - agresja chemiczna

XM - agresja wywołana ścieraniem.

Skuteczność działania domieszek zależy od wielu czynników

- składu domieszki i jej zawartości

- rodzaju cementu i jego składu mineralnego

- zawartości wody w mieszance betonowej, wskaźnik c/w

- uziarnienia i rodzaju kruszywa

- wyjściowej konsystencji mieszanki betonowej

- temperatury otoczenia

- czasu mieszania

Dobierane rodzaje próbek do badań:

próbka punktowa - ilość mieszanki betonowej pobrana
z części partii lub masy betonu, składających się z jednej lub więcej porcji, dokładnie wymieszanych ze sobą

próbka złożona - ilość mieszanki betonowej składającej się z kilku porcji pobranych z różnych miejsc partii lub mieszanki, dokładnie wymieszanych ze sobą.

PARTIA MIESZANKI BETONOWEJ to ilość mieszanki betonowej wykonywana w jednym cyklu mieszarki okresowej lub wykonywane w czasie 1 min.
w mieszarce o pracy ciągłej, przywożona jako gotowa w betoniarce samochodowej,
gdy jej napełnienie wymaga więcej niż 1 cyklu pracy mieszarki okresowej lub
więcej niż 1 min. mieszana
w mieszarce o pracy ciągłej.

KONSYSTENCJA - stopień ciekłości mieszanki betonowej

Oznaczenie gęstości mieszanki betonowej

Określenie przez ważenie mieszanki w pojemniku o znanej objętości i masie. Gęstość określamy na podstawie jej masy i objętości

Oznaczenie zawartości powietrza w mieszance betonowej - określa się bezpośrednio przez zastosowanie odpowiedniego urządzenia (nie powinno być więcej niż 2%)

Klasa wytrzymałości na ściskanie - podstawowy parametr stwardniałego betonu w Pa

Klasa wytrzymałości betonu na ściskanie może być określana:

- metoda niszczącą (na próbkach sześciennych lub walcowych)

- metoda nieniszczącą (zastosowanie młotka Schmidta, betonoskopu)

BADANIA NISZCZĄCE

Określenie wytrzymałości betonu na ściskanie przeprowadza się na próbkach sześciennych o wymiarach boku (100,150,200,250,300mm w zależności od ziaren kruszywa D), walcowych (d=100,150,200,250,300mm; h=2d)

Zasady przygotowania
próbek do określenia klasy wytrzymał
. betonu na ściskanie

- minimalna ilość próbek 3 szt.

- przygotowanie próbek
zgodnie z PN-EN

- pielęgnacja próbek zgodnie z
Pn-EN (temperatura,
wilgotność)

- ocenę klasy wytrzymałości
betonu sprawdzamy po

28 dniach

Zasady wykonania sprawdz.klasy wytrzymał. betonu na ściskanie

- maszyna wytrzymałościowa

- powierzchnia ściskana
prostopadła do kierunku

formowania

- określenie wytrzymałości

betonu na ściskanie

pojedynczej próbki wg wzoru

0x01 graphic

gdzie:

F1- stosunek siły niszczącej w KN

Aci - pole powierzchni próbki (pole osiowe) prostopadłej do powierzchni formowania cm2.

Każdą wartość wytrzymałości próbki określamy z dokładnością 0,5 MPa.

Kryteria zgodności dotyczące wytrzymałości betonu na ściskanie, (czyli ocena zgodności)

przykład oblicz.

Projektowana klasa wytrzymałości betonu na ściskanie C16/20. Wynik oznaczenia klasy wytrzymałości betonu na ściskanie przeprowadza się na 3 próbkach sześciennych
i zestawiono w tabeli:

Nr

próbki

Siła

niszcząca Fci [KN]

Pole powierzchni ściskanej Aci[cm2]

Wtrzymałoć na ściskanie

Fci [MPa]

1

689,00

225,00

30,5

2

754,00

225,00

33,5

Σ fci

96

0x01 graphic

32,00

n - liczba próbek

Dla klasy wytrzymałości na ściskanie

C16/20 →fck=fck,cube=20MPa

Badania nieniszczące betonu przeprowadza się w istniejących konstrukcjach bez zniszczenia elementu zgodnie z normą
PN-EN 12 504-2:2002

WODOSZCZELNOŚĆ BETONU

Cecha charakteryzująca odporność betonu na przeciekanie wody pod ciśnieniem. Cecha ta jest bardzo ważna w przypadku zastosowania betonu do budowli hydrotechnicz. lub na zbiorniki wody.

Wodoszczelność oznacza się stopniami wodoszczelności - symbol literowo liczbowy, służący klasyfikacji betonu pod względem przepuszczalności wody przez beton. Liczba po literze W oznacza dzisięciokrotną wartość ciśnienia wody [MPa] działającego na próbki betonu.

Stopień wodoszczelności zależy
od wskaźnika ciśnienia obliczonego jako stosunek wysokości słupa wody (w metrach) do grubości przegrody (w metrach). Stopień wodoszczelności jest osiągany gdy pod ciśnieniem wody na 4 próbki betonu z badanych 6 próbek nie stwierdza się przesiąkania wody

przykł:

beton o wskaźniku wodoszczelności W2 - wskaźnik ciśnienia wynosi 0,5-5,0 MPa

MROZOODPORNOŚĆ BETONU (odporność betonu na działanie mrozu) jest ważną cechą w przypadkach zastosowania betonu do konstrukcji narażonych na działanie zmiennych warunków atmosferycznych, przede wszystkim w budowlach inżynierskich, hydrotechnicznych, komunikacyjnych i przemysłowych.

Proces wykonania mieszania betonu składa się z wielu czynników:

1.gromadzenie i składowanie surowców

2.dozowanie składników (wagowo, objętościowo)

3.mieszanie mieszanki betonowej

4.przełożenie mieszanki betonowej do pojemników lub urządzeń transportowych

Każda z tych czynności powinna być kontrolowana np. pobieranie próbek składników i próbek mieszanki betonowej do badania
ich właściwości

Do produkcji mieszanki betonowej

używa się następujących maszyn
i urządzeń:

- urządzenia do składowania
i przemieszczania kruszywa

- silosy do cementu

- urządzenia do dozowania

- mieszarki, betoniarki

Podczas transportowania mieszanki betonowej nie można dopuścić do następujących sytuacji:

Wybór środków transportu mieszanki betonowej zależy od odległości dowozu i konsystencji mieszanki betonowej.

Najbardziej popularne środki transportu: wózki, taczki, pojemniki z uchylnym dnem, wózki pojemnikowe z napędem elektrycznym i spalinowym, przenośniki taśmowe, samochody z pojemnikami obrotowymi,
lub ze skrzyniami wyposażonymi
w wibrator.

Mieszanka betonowa dostosowana do transportu pompą powinna mieć konsystencję plastyczną lub półciekłą, zawartość cementu nie powinna być mniejsza niż 250 kg/m3, a wskaźnik
c/w = 1,5-2,0

Zaleca się także w takich przypadkach użycie domieszek uplastyczniających i drobnoziarnistych dodatków w postaci popiołów lotnych lub glinki bentonitowej

Odległość pompowania mieszanki betonowej nie powinna przekraczać 300m, a wysokość 35m.

Podczas transportu i wyładowania mieszanki betonowej należy postępować tak, aby można było uniknąć segregacji, zanieczyszczeń i strat składników.

Maksymalny dopuszczalny czas transportu w istotny sposób zależy od:

- składu mieszanki betonowej

- warunków atmosferycznych

- i nie powinien przekraczać czasu początku wiązania cementu tj. 60 min. od zakończenia mieszania.

Po transporcie mieszanki betonowej następuje:

- ułożenie mieszanki betonowej
w deskowaniu

- zagęszczenie mieszanki betonowej

Należy nie dopuścić w tych procesach do segregacji mieszanki betonowej i zwiększenia w niej ilości wody.

Wysokość swobodnego opadania mieszanki betonowej o konsystencji plastycznej
nie powinna być większa niż 3m.

W przypadku mieszanki o większej ciekłości wysokość swobodnego opadania nie powinna być większa od 0,5m.

Jeżeli istnieją przypadki większych wysokości należy stosować się do zrzucenia mieszanki betonowej poprzez leje, rury, rynny, pomosty.

Czas pomiędzy ułożeniem kolejnych warstw mieszanki betonowej nie powinien być większy niż czas początku wiązania, tak aby każdą kolejną warstwę mieszanki układać na świeżej warstwie.

Mieszankę betonowa należy:

- układać równomiernie

- rozprowadzać za pomocą łopat, rozgarniaczy płaskich lub za pomocą płasko lub pochyło przesuwnych wibratorów pogrążonych (buławowych)

Sposoby zagęszczania mieszanki betonowej: ubijanie, sztychowanie, utrząsanie, wibrowanie, wibroprasowanie, prasowanie, próżniowanie.

Sposoby zagęszczania mieszanki betonowej dobiera się zależnie od:

- wymiarów elementów
betonowych

- konsystencji mieszanki

- zlokalizowania konstrukcji

betonowej

- rodzaju form lub deskowań

- technicznego wyposażenia

Wykonawców

Ubijanie mieszanki betonowej ma zastosowanie przy układaniu mieszanki o konsystencji wilgotnej np. płyta betonową

Sztychowanie polega na zagęszczeniu mieszanki betonowej prętem - konsystencje mieszanki od plastycznej do ciekłej

Utrząsanie mieszanki jest skuteczne gdy beton jest drobnoziarnisty z dużą ilością zaprawy, mieszanka ma konsystencję plastyczną do ciekłej. Cecha charakterystyczną utrząsania jest duża amplituda i mała częstotliwość.

Wibrowanie najczęściej stosowany sposób zagęszczania mieszanki betonowej. Upłynniana w wyniku wibrowania mieszanka betonowa przyjmuje kształt formy i wywiera ciśnienie na jej ściany.

Urządzenia do wibrowania charakteryzują się następującymi parametrami: przyspieszeniem, częstotliwością drgań, amplituda drgań, siłą wzbudzającą drganie urządzeń.

Rodzaje wibratorów:

- wibratory pogrążalne zanurzone
są w ułożonej mieszance betonowej i nadają jej ruchy drgające przez bezpośredni styk

- wibratory powierzchniowe składają się z płyty dociskowej
i umieszczonego na płycie urządzeniem wymuszającym drgania

- wibratory przyczepne mocowane do deskowania lub do boków formy

- stoły wibracyjne składają się
z płyty nośnej podpartej sprężonych amortyzatorach umieszczonych
w cylindrach teleskopowych oraz
z zespołu wirujących mimośrodów wymuszających drganie płyty
i przedmiotów na niej zamocowanych.

METODA OPADU STOŻKA

polega na zagęszczeniu mieszanki betonowej w formie ściętego stożka, forma wypełniona w trzech warstwach każda z nich jest zagęszczona 25 uderzeniami pręta sztychowego. Po zdjęciu formy opad stożka mieszanki betonowej stanowi miarę jej konsystencji miarodajny opad wynosi 10-210 mm.

METODA VeBe

polega na pomiarze czasu Vebe(początek - włączenie stolika wibracyjnego; koniec - płytka zetknie się z mieszanką betonową), miarodajny czas Vebe wynosi 5-30s. Miarą metody Vebe jest czas.

METODA STOPNIA ZAGĘSZCZENIA

polega na wypełnieniu prostopadłościennego pojemnika luźną wsypana mieszanką betonową i zagęszczeniu na stoliku wibracyjnym lub wibratorem wgłębnym. Stopień zagęszczalności c określa
się wg wzoru:

0x01 graphic

gdzie:

h1 - wewnętrzna wysokość pojemnika

s - wartość średnia z pomiarów 4 odległości od powierzchni zagęszczonej mieszanki betonowej do górnej krawędzi pojemnika z zaokrągleniem do 1mm

c - stopień zagęszczalności

METODA STOLIKA ROZPŁYWOWEGO

polega na określeniu średnicy rozpływu mieszanki pod wpływem 15 wstrząsów

Istota projektowania mieszanki betonowej

Skład mieszanki betonowej może być ustalony dowolną metodą, zapewniającą uzyskanie betonu o wymaganych właściwościach przy oszczędnym zużyciu cementu.

ETAPY PROJEKTOWANIA mieszanki betonowej

1) ustalenie założeń wstępnych

oraz wodoszczelność

2) określenie wymaganych właściwości betonu i mieszanki betonowej

fcm = fck,cube + z (zapas)

z = 6 - 12 MPa

przykł.

dla C16/20 → fck, cyl = 16MPa

fck, cube = 20 MPa

zapas z = 6 - 12 MPa

fcm = 20 + 8 = 28 MPa

Dostosowanie urabialności mieszanki betonowej do jej geometrycznych cech elementu, jego masywności, gęstości zbrojenia i gładkości powierzchni elementu odbywa się przez:

- dobór odpowiedniej ilości zaprawy: Z dm3/m3 mieszanki betonowej

- dobór odpowiedniej ilości w zaprawie frakcji pyłowych do 0,125 mm łącznie z cementem: Vcp dm3/m3

Wartości Z i Vcp przyjmujemy w zależności od rodzaju wyrobów lub konstrukcji na podstawie tabeli

- minimalna ilość cementu
w kg/m3, maksymalna wartość w/c w betonie z uwagi na klasę ekspozycji i minimalną klasę betonu Cmin, kg/m3

3) dobór i ocena składników mieszanki betonowej:

cement, kruszywo, woda → podstawowe składniki mieszanki betonowej;

cement - klasę i rodzaj cementu przyjmuje się w zależności od wytrzymałości betonu na ściskanie, zastosowania oraz warunków dojrzewania np. CEM I 32,5

kruszywo - dobieramy takie kruszywa, które spełniają wymogi podstawowe normy PN-EN 12620:2000

przykład:

kruszywo drobne 0/2 - P1=97,6%

ρk (gęstość) = 2,65 kg/dm3

f (zawartość frakcji pyłowych) = 1,10%

wk (wodożądnośc kruszywa) = 0,043

dm3/kg

P1 = punkt piaskowy

kruszywo grube 2/16

P2 = 1,10%

ρk = 2,65 kg/dm3

f = 0,17%

wk = 0,043 dm3/kg

Dobór kruszywa metoda punktu piaskowego dla:

- konsystencji mieszanki betonowej
K-3 (plastycznej

- ilość zaprawy Z =500 dm3 / m3

- stosunku c/w = 1,6 →(na podstawie

tablicy) P = 34%

Stosunek zmieszania kruszyw

0x01 graphic

Stosunek wagowy kruszywa grubego do drobnego jest 1,93 przy punkcie piaskowym 1,93

Określenie wodożądności kruszywa
na podstawie wskaźników wodnych
w zależności od projektowanej konsystencji mieszanki wodnej.

woda-wodociągowa stosowana do betonu powinna odpowiadać wymaganiom PN-EN 1008:1997

4) zaprojektowanie mieszanki betonowej - skład mieszanki betonowej może być ustalony dowolna metodą

5) sprawdzenie cech technicznych mieszanki betonowej i betonu - cechy techniczne mieszanki betonowej: konsystencja mieszanki betonowej, zawartość powietrza
w mieszance betonowej;

cechy techniczne stwardniałego betonu:

klasa wytrzymałości betonu
na ściskanie, wodoszczelność, mrozoodporność

6) sporządzenie receptury roboczej - recepta laboratoryjna określa skład
1m3 mieszanki betonu w odniesieniu do kruszywa suchego. Dla warunków produkcji należy sporządzić receptę roboczą uwzględniającą wilgotność kruszywa, pojemność betoniarki oraz sposób dozowania (czy składniki są dozowane wagowo w kg, czy objętościowo w dm3)

METODY PROJEKTOW. MIESZANKI BETONOWEJ

Metody obliczeniowe:

- metoda trzech równań

- metoda czterech równań

podwójnego otulenia (metoda

Paszkowskiego)

- programy komputerowe
i numeryczne

- metody doświadczalne:

metoda zaczynu

Metoda trzech równań - rozwiązywanie układu
trzech równań z trzema niewiadomymi

1. równanie wytrzymałości

(Bolomeya)

dla 0x01 graphic

dla 0x01 graphic

A1, A2 - współczynnik A we
wzorze Bolomeya, zależy od:

- klasy cementu,

- rodzaju kruszywa grubego
(naturalne, łamane)

- wartości c/w dla c/w ˂2,5 - A1,

c/w ≥2,5 - A2

(tablica do projektowania

fcm - średnia wytrzymałość na

ściskanie MPa

c/w - stosunek cementowo -

wodny

2) równanie szczelności

0x01 graphic

c - ilość cementu kg/m3

k - ilość kruszywa kg/m3

ρc - gęstość cementu kg/m3

ρk - gęstość kruszywa kg/m3

w - ilość wody dm3

3) równanie wodożądności

0x01 graphic

Jest to recepta laboratoryjna, jest to ilość cementu, kruszywa i wody przypadająca na m3

Metoda doświadczalna:

Metoda zaczynu - istotą tej metody są 2 podstawowe założenia:

1) c/w = const.

2) ilość kruszywa =const.

Konsystencja mieszanki betonowej zależy od ilości dodanego zaczynu cementowego o c/w = const.
do znanej ilości kruszywa

Ilość zarobu próbnego nie w tej metodzie może być mniejsza niż 8 dm3

Do wykonania zarobu próbnego ilość kruszywa w tej metodzie nie może być mniejsza niż 15 kg (na 1m3 betonu wchodzi 2000kg kruszywa)

Ilość zaczynu cementowego (cement + woda) wykonujemy
w ilości 1/3 masy kruszywa

Dwa podstawowe typy dodatków nieorganicznych

I typ: dodatki prawie obojętne, kruszywa wypełniające zgodnie z PN-EN 12620:2004, barwniki zgodnie z PN-EN 12878:2001

II typ: dodatki o właściwość.

pucolanowych lub utajonych właściwościach hydraulicznych i popiół lotny zgodnie z PN-EN 450 oraz pyły krzemionkowe

WIBROPRASOWANIE polega
na jednoczesnym wibrowaniu i prasowaniu przez obciążenie górnej powierzchni elementu betonowego

PRASOWANIE polega na wywieraniu nacisku na mieszankę wsypaną do gniazda maszyny formującej dużą siłą o nacisku jednostkowym 10-40 MPa; stosowane w przypadku produkcji prostych elementów z mieszanki betonowej o konsystencji plastycznej.

PRÓŻNIOWANIE polega na tym, że wykonuje się mieszankę o konsystencji półciekłej, a po ułożeniu w deskowaniu lub formie odciąga się z tej mieszanki powietrze i wodę zmniejszając przez to wskaźnik c/w

WIROWANIE polega na nadaniu formowanym elementom dużej prędkości obrotowej

Pielęgnacja mieszanki betonowej

Pielęgnację i ochronę należy rozpocząć po zagęszczeniu betonu, tak aby szybko jak to jest możliwe.

Pielęgnacja mieszanki betonowej
i betonu polega na przeciwdziałaniu

przedwczesnemu wysychaniu mieszanki betonowej i betonu, przede wszystkim wskutek działania promieni słonecznych
i wiatru.

Ochrona mieszanki betonowej
i betonu polega na przeciwdziałaniu

- wymywaniu przez deszcz lub

przez bieżącą wodę

- gwałtownym ochłodzeniu w ciągu

kilku pierwszych dni po ułożeniu

- wysokim wewnętrznym różnicom
temperatury

- niskiej temperatury lub mrozowi

- wibracjom lub uderzeniom, które

mogą uszkodzić beton i mogą

wpłynąć ujemnie na jego

przyczepność do zbrojenia.

Podstawowymi elementami mieszanki betonowej i betonu
następujące zabiegi
i czynności:

- przechowywanie na budowie

gotowych elementów

- przykrywanie folią

- stosowanie mokrych przykryć

- spryskiwanie wodą

- stosowanie środków

pielęgnacyjnych, które tworzą

powłoki ochronne

Wymagany okres pielęgnacji zależy od szybkości, z jaką jest osiągana żądana odporność na penetrację gazów lub cieczy warstwy betonu stanowiącej otulinę zbrojenia.

Beton osiąga założone właściwości wytrzymałościowe dzięki reakcjom uwodnienia składników cementu.

Przebieg tych reakcji chemicznych zależy od temperatury otoczenia (temperatury wysokie przyspieszają, a w niskich temperaturach - przy zamarzaniu wody, proces hydratacji jest utrudniony)

W warunkach klimatycznych Polski aktualne są zabiegi pielęgnacyjne i warunki wykonywania betonów w okresie obniżonych temperatur.

TEMPERATURA KRYTYCZNA to taka, przy której zamarza w betonie około 50% wody niezwiązanej i wynosi od -1°C do
-3°C (zależna od ilości soli rozpuszczalnych w wodzie, które obniżają temperaturę jej zamarzania)

Znaczne obniżenie temperatury powoduje wolniejsze wiązanie cementu

OBRÓBKA MIESZANKI BETONOWEJ

Przyspieszanie dojrzewania betonu jest zabiegiem umożliwiającym wcześniej do transportu i do montażu produkowanych elementów betonowych i żelbetowych.

W przemysłowej produkcji

elementów betonowych niezbędne jest uzyskanie następującej wytrzymałości:

- do rozformowania 0,25 fck

- do składowania 0,5 fck

- do transportu i montażu 0,7 fck

Przyśpieszone dojrzewanie osiąga się przez:

- stosowanie cementów

szybkotwardniejących

- stosowanie dodatków i domieszek

przyśpieszających wiązanie

- obróbkę cieplna betonu

(stosowanie podgrzewanych

składników mieszanki lub przez

nagrzanie uformowanych

elementów w środowisku

wodnym bądź w środowisku pary

wodnej.

Obróbka cieplna betonu ze względu na wielkość stosowania ciśnienia może być:

- ciśnieniowa - wykonywana
w temperaturze wyższej niż

temperatura wrzenia wody
i wymaga stosowania urządzeń

ciśnieniowych, zwanych

autoklawami, stosowana częściej

w przypadku betonów np.

autoklawizowany beton

komórkowy

- bezciśnieniowa - wykonywana,

gdy temp. dojrzewającego betonu
i otaczającego środowiska nie

przekracza temperatury wrzenia

wody (temp. podwyższona

˂60°C, temp. wysoka ≥ 60°C) przykładem jest nagrzewanie.

Celem obróbki cieplnej jest przyśpieszenie dojrzewania bądź umożliwienie dojrzewania w okresie zimowym (jest procesem bardzo kosztownym)

Ze względu na długość trwania obróbki cieplnej wprowadzono następujące pojęcia:

- krótki cykl -mniej niż 6h

- średni cykl - trwający 6-12h

- długi cykl - dłużej niż 12 h

Podział cyklu obróbki cieplnej na fazy:

Faza wstępnego dojrzewania do czasu uzyskania wytrzymałości betonu do 0,4 MPa i niezmienności kształtu, trwa o. 2 h

Podgrzewanie rozpoczęcie po zabetonowaniu w czasie nie krótszym niż 4-8 h w zależności
od początku temperatury ułożonej mieszanki 20°C - 5°C; max. temp. podgrzania 65 °C

Faza podnoszenia temperatury
w zależności od rozmiarów nagrzewanych elementów
i konstrukcji formy, szybkość podnoszenia temp. ok. 20°C/h do 30°C/h

Szybkość studzenia nie powinna być większa niż 10°C/h, różnica temperatury między środowiskiem grzewczym i betonem nie powinna być większa niż 40°C

Zastosowanie betonu
do konstrukcji betonowych

Rodzaj konstrukcji

Najniższa klasa betonu

Konstrukcje betonowe

C12/15

Konstrukcje żelbetowe

- zbrojone stalą

(A-0, A-I, A-II, A-III)

- zbrojone stalą (A-III N)

C12/15

Konstrukcje sprężone

- kablobetonowe

- strunobetonowe

C25/30

C30/37

Konstrukcje żelbetowe poddane obciążeniu wielokrotnie zmiennemu

C25/30

Cechy betonu konstrukcyjnego

Odkształcalność betonu pod wpływem występujących w nim naprężeń:

- sprężyste - jeżeli po odciążeniu elementu, a więc po usunięciu obciążenia naprężenia znikają całkowicie

- plastyczne (trwałe) - jeśli po odciążeniu nie zmieniają się.

Reologiczne odkształcenie betonu (odkształcenia występują z upływem czasu): skurcz i pełzanie.

SKURCZ stopniowe zmniejszanie się objętości betonu, co może być przyczyną występowania rys w konstrukcji.

Skurcz jest wynikiem procesów chemicznych (chemicznego wiązania wody w procesie hydratacji) i fizycznych (związanych z parowaniem wody do otoczenia), zachodzących w zaczynie cementowym,

Po 28 dniach twardnienia betonu skurcz osiąga ok. 50 % wartości całkowitej, po roku ok. 90%, a po 3 latach 100%.

Skurcz można zmniejszyć odpowiednio pielęgnując świeży beton (utrzymywanie w stanie wilgotnym, ochrona przed niekorzystnym wpływem czynników atmosferycznych)

PEŁZANIE stopniowe zwiększanie się odkształceń plastycznych betonu. Pełzanie betonu powoduje następujące niekorzystne zjawiska;

- zwiększenie ugięć elementów
i konstrukcji

- zwiększenie szerokości rys

- zwiększenie strat sprężenia

w konstrukcjach sprężonych

(kablobeton i strunobeton)

Najintensywniejsze pełzanie występuje w pierwszych czterech miesiącach, osiągając w tym czasie do 50% swej wartości całkowitej

Może jeszcze narastać przez kilka lat.

Inne parametry związane
z odkształceniem betonu

- współczynnik odkształcenia

poprzecznego betonu ściskanego

(współczynnik Poissona) vc=0,2

- współczynnik rozszerzalności

liniowej betonu wyrażający

stosunek zmiany Δl długości

próbki do jej długości l w wyniku

zmiany temperatury o 1°C można

przyjmować wartość 0,00001/°C

Beton „nowej generacji” - beton
o podwyższonych właściwościach mechanicznych i fizycznych

Podział betonów nowej generacji” ze względu na gęstość objętości:

- beton ciężki ρob > 2800kg/m3

- beto zwykły ρob=2000-2800kg/m3

- beton lekki ρob˂ 2000kg/m3

Podział betonów ze względu na przeznaczenie konstrukcji:

- beton konstrukcyjny, z którego wykonane elementy mogą przejmować obciążenia zewnętrzne od innych elementów

- beton konstrukcyjno-izolacyjny charakteryzuje się tym, że można przejmować pewne obciążenia ,
ale jednocześnie posiada podwyższone walory izolacji termicznej (beton z zastosowanym kruszywem z kulek styropianowych)

- beton izolacyjny służy w zasadzie do wykonania wyłącznie elementów, które przenoszą co najwyżej tylko własny ciężar, ale muszą spełniać odpowiednie wymagania izolacyjności termicznej.

- beton architektoniczny charakterystyczny wygląd strony zewnętrznej (licowej)

Podział betonów w zależności od technologicznych warunków pracy:

- beton hydrotechniczny

(budownictwo wodne)

- beton żaroodporny ( beton

ognioodporny)

- beton wodoszczelny

- beton mrozoodporny

- beton o podwyższonej

odporności na ściskanie

- beton o podwyższonej

odporności na agresję chemiczną

- beton do nawierzchni

drogowych

- beton ochronny przed

promieniowaniem aktywnym

Tradycyjna technologia projektowania betonów znana od wielu lat okazuje się we współczesnym świecie niewystarczająca.

Do najważniejszych najnowszych osiągnięć w dziedzinie betonów można zaliczyć:

- betony wysokowartościowe (wysokich wytrzymałości)

- betony samozagęszczalne

- włóknobetony

Betony wysokowartościowe (wysokich wytrzymałości) określane skrótem BWW klasyfikowane są na podstawie wytrzymałości betonu na ściskanie od 60- 120 MPa. Są to betony modyfikowane dodatkiem pyłów

krzemionkowych i domieszką superplastyfikatora.

Charakterystyczne cechy BWW:

- większa wczesna wytrzymałość
na ściskanie

- wysoka końcowa wytrzymałość
na ścinanie i ściskanie

- niska ścieralność

- większa szczelność i trwałość

- duża odporność na działanie

środowiska

- brak otwartych porów kapilarnych

- mały skurcz (zachodzi szybciej
w pierwszych 10 dniach osiąga
ok. 70% wartości końcowych) małe zarysowania betonu.

Beton BBWW - bardzo wysokich wytrzymałości (wytrzymałość na ściskanie w granicach 120-180 MPa) jest to materiał stosowany
w praktyce w nielicznych krajach wymagający składników o wyjątkowo wysokiej jakości.

Betony BUWW

ultrawysokowytrzymałościowe stanowiące najnowszą generację nowych materiałów na bazie cementów. Wytrzymałości uzyskujemy nawet do 300Mpa,
przy najnowocześniejszej obróbce cieplno-wilgotnościowej, są one
z dodatkiem mikrozbrojenia.

WŁÓKNOBETONY są to betony
z zastosowania rozproszonego zbrojenia w postaci włókien metalowych, węglowych polipropylenowych lub innych
o długości ok. 20mm i polu przekroju ok. 1 mm2

Betony samozagęszczalne - betony silnie upłynnione (normowy rozpływ 500-700mm) z dużą zawartością cementu 600 kg/m3. wykonanie takich mieszanek betonowych jest możliwe tylko dzięki zastosowaniu specjalnych dodatków i domieszek, które korygują lepkość, zapobiegają segregacji i zmniejszają ciepło hydratacji.

Konstrukcja sprężona - konstrukcja, w której w sposób celowy i kontrolowany wprowadza się siły wewnętrzne przeciwdziałające efektom obciążenia - siłom
i odkształceniom. Do wprowadzenia sił służą cięgna sprężające, materiały ekspansywne lub siłowniki. Najczęściej spotykanymi są konstrukcje sprężone z betonu zbrojonego cięgnami jako strunobeton lub kablobeton. Do wykonania takich konstrukcji stosuje się betony o wysokiej wytrzymałości na ściskanie (betony wysokich klas).

Przykładowa specyfikacja betonu projektowanego: specyfikacja misi zawierać:

- odwołanie do normy PN-EN

206-1

- klasę wytrzymałości betonu:

C25/30

- konstrukcję: S3 (metoda stożka

opadowego)

- przeznaczenie: beton zbrojony

- klasę ekspozycji: XC2 (C2

karbonatyzacja)

- rozwój wytrzymałości: wolny

- maksymalne uziarnienie 32mm

Przykładowa specyfikacja betonu recepturowego:

Beton na płytę fundamentową

- odwołanie do normy PN-EN

206-1

- rodzaj cementu CEM III/A 32,5

- współczynnik w/c: 0,50

- zawartość cementu 330 kg/m3

- rodzaj kruszywa: kruszywo o

uziarnieniu ciągłym zgodnie z PN-

EN 12620:2004

- maksymalne wymiary ziarn: 32

Mm

- dodatki i domieszki: BV (firma)
2 kg/m3 mieszanki betonowej

ZACZYNY I ZAPRAWY BUDOWLANE

Zaczyn budowlany- mieszanina spoiw lub lepiszczy z wodą np. zaczyny wapienne, cementowe, gipsowe, zawiesiny gliniane.

Zaprawy budowlane - materiały otrzymywane z mieszaniny spoiwa lub lepiszczy, drobnego kruszywa, wody lub innej cieczy zarobowej oraz ewentualnie dodatków
i domieszek poprawiających właściwości zaprawy świeżej lub stwardniałej.

Podział zaczynów i zapraw budowlanych:

- zaczyny i zaprawy budowlane zwykłe

- zaczyny i zaprawy budowlane

specjalne modyfikowane

Oznaczenia zapraw ze względu na rodzaj użytego spoiwa:

- zaprawa cementowa: c

- zaprawa cem.-wap.: cw

- zaprawa wapienna: w

- zaprawa gipsowa: g

- zaprawa gips.-wap.: gw

- zaprawa cem.-glin.: cgl

Podstawowy parametr mechaniczny (cecha) zaprawy budowlanej to marka zaprawy, czyli wytrzymałośc zaprawy na ściskanie.

Jest to symbol literowo-liczbowy Mn, symbol M oznacza markę zaprawy, symbol n=0,3;0,6;1,2,4,7,12,15,i 20 określa wytrzymałość zaprawy na ściskanie w Mpa oznaczana wg obowiązującej normy PN-B-04500:1985

Gęstość objętości zaprawy:

- wapiennej 1700 kg/m3

- cem.-wap. 1850 kg/m3

- cementowej 2000 kg/m3

Zaprawy specjalne
i modyfikowane dostępne w postaci gotowych produkowanych fabrycznie suchych zapraw budowlanych (workowych)
lub w postaci gotowych zapraw upłynnionych.

W zaprawach suchych spoiwem jest cement, wapno i gips, a wypełniaczem drobne kruszywo
lub inne substancje mineralne lub dodatki i domieszki chemiczne.

Gotowe płynne zaprawy budowlane, spoiwem są wodne syntetyczne żywice np. akrylowe, wysokiej jakości wypełniacze
i modyfikatory.

Zaprawy specjalne nowej generacji nie mają jednoznacznego nazewnictwa i trudno dokonać ich klasyfikacji.

Zaprawy płynne nazywane często wyprawami tynkarskimi, klejami, pastami lub kremami.

Przykłady zaprawy nowej generacji:

- zaprawy elewacyjne i ścienne (zwykłe, pocienione, ciepłochronne)

- zaprawy pocienione (klejące)
do płytek mineralnych i płyt

Izolacyjnych

- zaprawy do rekonstrukcji i napraw

elementów betonowych
i ceramicznych

- zaprawy chemoodporne (ścienne
i posadzkowe)

- zaprawy i zaczyny iniekcyjne

- zaprawy tynkarskie np. barwione

do tynków szlachetnych - CR.

Metody badania zapraw budowlanych

- konsystencja zaprawy budowlanej, miara konsystencji jest głębokość zanurzenia stożka
w naczyniu stożkowym z zaprawą, odczytane w centymetrach na wyskalowanej tarczy pomiarowej. Za wynik miarodajny przyjmuje
się średnią arytmetyczną co najmniej 3 pomiarów, przy założeniu, że różnica pomiędzy kolejnymi pomiarami nie przekracza 1 cm.

- plastyczność zaprawy określa się przez pomiar średni rozpływu próbki na stoliku wstrząsowym

- oznaczenie czasu zachowań właściwości roboczych polega na określeniu czasu, po którym zaprawa gęstnieje na tyle, że wartość pomiaru konsystencji zmniejszy się o 3 cm, a plastyczność o 4 cm.

- oznaczenie przyczepności zaprawy stwardniałej do podłoża polega na określeniu siły odrywającej próbkę od podłożu
i obliczeniu przyczepności przypadającej na jednostkę powierzchni.



Wyszukiwarka