526


CEMENT

Cement - to hydrauliczne spoiwo mineralne, otrzymywane z surowców mineralnych (margiel lub wapień i glina) wypalonych na klinkier w piecu cementowym a następnie zmielenie otrzymanego spieku. Stosowany jest do przygotowywania zapraw cementowych, cementowo-wapiennych i betonów. Wykorzystywany jest do łączenia materiałów budowlanych. W zależności od składu klinkieru, sposobu produkcji, cementy dzielą się na:


oraz cementy specjalne np. cement kwasoodporny (otrzymywany z piasku kwarcowego z aktywną domieszką krzemionkową) - obecnie nie stosowany.

Natomiast ze względu na sposób i szybkość wiązania wyróżnia się:

Są także inne spoiwa, które w swojej nazwie mają słowo cement:
spoiwa powietrzne:


oraz wapno hydrauliczne, które należy do spoiw hydraulicznych i bywa nazywane cementem romańskim. Jednak proces produkcji i skład chemiczny tych materiałów różni się od pozostałych cementów.

Cement portlandzki - najczęściej stosowany, szary, sypki materiał, otrzymywany ze zmielenia klinkieru z gipsem i dodatkami hydraulicznymi. Wynalezienie cementu portlandzkiego przypisywane jest Anglikowi Josephowi Aspdinowi, który w 1824 uzyskał patent na jego wyrób. Nazwa pochodzi od koloru otrzymanego cementu, który przypominał wynalazcy kolor skał w Portland.

Klinkier cementowy otrzymuje się przez wypalenie w temperaturze + 1450°C mieszaniny zmielonych surowców zawierających wapień i glinokrzemiany. Podstawowe składniki klinkieru to:

Do wypalonego klinkieru dodaje się gips jako wypełniacz i w celu zmniejszenia reaktywności. W procesie wiązania powstają związki, które ulegając krystalizacji tworzą zwartą, twardą masę. Sam proces wiązania to reakcje chemiczne, z których dwie, najważniejsze to:

6 CaO·SiO2 + 9 H2O → 6 CaO·SiO2·9 H2O

3 CaO·Al2 O3 + 12 H2O = 3 CaO·Al2O3·12 H2O

Produkowane cementy różnią się między sobą klasami, tj. wytrzymałością mechaniczną określaną na normowych próbkach oraz tempem przyrostu wytrzymałości w czasie (N - normalnie twardniejące, R - szybkotwardniejące). Liczba określająca klasę cementu informuje o minimalnej wytrzymałości normowej zaprawy na ściskanie, wyrażonej w MPa po 28 dniach wiązania.

Do grupy cementów portlandzkich należy także cement portlandzki biały, otrzymywany bez domieszek związków żelaza, oraz cement murarski i cement portlandzki szybkotwardniejący. Rodzaje cementów dzielą sie też w/g powierzchni Blaine'a na 42,5 ,32,5 itd.

Cement hutniczy - otrzymywany jest z klinkieru portlandzkiego, regulatora czasu wiązania, którym może być gips, REA-gips, anhydryt (lub ich mieszanina) i granulowanego żużla wielkopiecowego. Cement ten jest bardziej odporny na działanie siarczanów niż cement portlandzki. Ma wolniejszy niż cement portlandzki przyrost wytrzymałości w czasie i niższe ciepło hydratacji.

Wyróżnia się:

  1. cement hutniczy CEM III/A - zawiera klinkier z dodatkiem 36-65% żużla

  2. cement hutniczy CEM III/B - zawiera klinkier z dodatkiem 66-80% żużla

  3. cement hutniczy CEM III/C - zawiera klinkier z dodatkiem 81-95% żużla

Cement glinowy - cement otrzymywany przez zmielenie boksytu z wapieniem, stopienie i ponowne zmielenie mieszanki. Cechuje go szybki przyrost wytrzymałości w pierwszych dniach po użyciu, podwyższona odporność na działanie wyższych temperatur. Z uwagi na znaczne (wyższe niż dla cementu portlandzkiego) ciepło hydratacji (wydzielanie ciepła podczas reakcji wiązania) można stosować go podczas betonowania zimą (przy temperaturze do - 10°C) bez specjalnych zabezpieczeń.

Cement pucolanowy - cement otrzymywany z klinkieru portlandzkiego, pucolany i siarczanu wapnia; najczęściej jest to: klinkier portlandzki, popiół lotny (popiół będący odpadem przy spalaniu węgla w elektrowniach) i gips. Cement pucolanowy posiada własności podobne do cementu hutniczego, czyli niskie ciepło hydratacji i większa odporność na działanie wód agresywnych (zwłaszcza na agresję siarczanową).

Cement żużlowy - Cementy żużlowe mają właściwości i zastosowanie podobne do cementu hutniczego. Do grupy cementów żużlowych należą:

Klasa cementu - w zależności od wytrzymałości na ściskanie (normowej po 28 dniach twardnienia), rozróżnia się 6 klas cementu (symbol R jest wyróżnikiem klasy cementu o wysokiej wytrzymałości wczesnej): 32,5, 32,5R, 42,5, 42,5R, 52,5, 52,5R (klasyfikacja wg normy PN-EN 197-1:2002 "Cement. Część 1. Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementu powszechnego użytku").
Stopień białości cementu - charakteryzuje białość ce-
mentu portlandzkiego białego określoną współczynnikiem odbicia światła od powierzchni próbki normowej wykonanej z badanego cementu.
Wodożądność cementu - stosunek wody do cementu, przy którym osiąga się normowy rozpływ normowej zaprawy cementowej.
Powierzchnia właściwa - wyraża stopień zmielenia cementu.
Wiązanie spoiwa - proces chemiczny zachodzący między spoiwem a wodą, powodujący utratę plastyczności zaczynu i nadanie mu cech ciała stałego.
Twardnienie spoiwa - proces zachodzący po zakończeniu wiązania, charakteryzujący się przyrostem wytrzymałości.

Spoiwa hydrauliczne:

Hydratacja, uwodnienie - ogół procesów chemicznych lub fizycznych, w których związkiem chemicznym przyłączanym do innej substancji jest woda, przy czym woda ta jest przyłączana w całości (nie powstają dodatkowo produkty uboczne). Ilość wody niezbędna do hydratacji cementu waha się od 20-25% jego masy

Cement siarczanoodporny HSR

CEM I - C3A ≤3%a, Al2O3 ≤5%

CEM II/B-V - C3A ≤10%(w klinkierze), Vc ≥25%

CEM III - S ≥25%

CEM IVd - C3A ≤10%(w klinkierze), Vc ≥25%

Cement niskoalkaiczny NA

CEM I - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM IIa - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM IV - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM V - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM II/B-S - S ≥21%; ≤0,7% Na2Oeqb

CEM III/A - S ≥49%; ≤0,95% Na2Oeqb

CEM III/A - S ≥50%; ≤1,10% Na2Oeqb

CEM III/B - ≤2% Na2Oeqb

CEM III/C - ≤2% Na2Oeqb

Faza żelowa lub żel CSH

BETON

Kruszywami nazywamy wszystkie okruchowe materiały kamienne wykorzystywane jako składniki betonów, bitumicznych mieszanek do budowy nawierzchni drogowych, itp. (najlepsze: bazalt, diabaz, granit)

Klasyfikacja i podział kruszyw

Ze względu na pochodzenie i sposób uzyskiwania kruszyw dzieli się je na:

W zależności od surowca skalnego i od sposobu produkowania kruszywa dzieli się na grupy:

W zależności od uziarnienia kruszywo dzieli się na trzy rodzaje:

Podział i wymagania kruszyw stosowanych do produkcji betonu szczegółowo określa Polska Norma PN-EN 12620:2004 Kruszywa do beton

Wyróżnia się następujące klasy konsystencji


• według metody opady stożka (EN 12350-2)
Klasa Opad stożka w [mm]
S1 od 10 do 40
S2 od 50 do 90
S3 od 100 do 150
S4 od 160 do 210
S5 ≥220


Zalecane granice od 10 mm do 210 mm

• według metody Vebe (EN 12350-3)
Klasa Czas Vebe w [s]
V0 od 30 do 21
V1 od 20 do 11
V2 od 10 do 6
V3 od 5 do 3
V4 ≥31

Zalecane granice od 30 s do 5 s


• według metody stopnia zagęszczalności (EN 12350-4)
Klasa Stopień zagęszczalności
C0 od 1,45 do 1,26
C1 od 1,25 do 1,11
C2 od 1,10 do 1,04od 5 do 3
C3 ≥1,46

Zalecane granice od 1,04 do 1,46


• według metody rozpływu (EN 12350-5)
Klasa Średnica rozpływu w [mm]
F1 ≤340
F2 od 350 do 410
F3 od 420 do 480
F4 od 490 do 550
F5 od 560 do 620
F6 ≥630

Zalecane granice od 340 do 620

Wytrzymałość na ściskanie według PN-EN 206-1:2003 - wytrzymałość betonu na ściskanie wyrażana jest wytrzymałością charakterystyczną zdefiniowaną jako wartość, poniżej której może się znaleźć nie więcej niż 5% wyników wszystkich pomiarów wytrzymałości danego betonu.

Wytrzymałość charakterystyczna - powinna być określona na próbkach o kształcie sześcianu o boku a=15cm (fck, cube) albo walca o wymiarach D=15cm i H=30cm (fck, cyl) po 28 dniach twardnienia w temp. 20oC.

Klasy wytrzymałości wg PN-EN 206-1:2003
Podstawę klasyfikacji może stanowić wytrzymałość charakterystyczna na ściskanie określana w 28 dniu dojrzewania na próbkach sześciennych lub walcowych o wymiarach jak wyżej.
Tablica - Klasy wytrzymałości na ściskanie betonu zwykłego i betonu ciężkiego
Klasa wytrzymałości na ściskanie. Minimalna wytrzymałość charakterystyczna oznaczana na próbkach walcowych
fck, cyl w [N/mm2]. Minimalna wytrzymałość charakterystyczna oznaczana na próbkach sześciennych fck, cube w [N/mm2]: C8/10, C12/15, C16/20, C20/25, C25/30, C30/37, C35/45, C40/50, C45/55, C50/60, C55/67, C60/75, C70/85
, C80/95, C90/105, C100/115 8, 12, 16, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100 10, 15, 20, 25, 30, 37, 45, 50
, 55, 60, 67, 75, 85, 95, 105, 115

Betony BWW, BBWW, BUWW
BWW - to beton o klasie wytrzymałości B60 - B120 (beton wysokiej wytrzymałości)
BBWW - to beton o klasie wytrzymałości B120 - B180 (beton bardzo wysokiej wytrzymałości)
BUWW - to beton o klasie wytrzymałości powyżej B180 (beton ultra wysokiej wytrzymałości)
Betony te stosuje się do budynków wysokich szkieletowych - o oszczędnych przekrojach, do budowli tuneli, platform wiertniczych, nawierzchni drogowych odpornych na ścieranie, mostów, itd.
Aby uzyskać wyższe parametry betonu należy:
- zmniejszyć końcową porowatość zaczynu
- stosować kruszywo łamane o Rm = 200-300 MPa (N/mm2)
- stosować bardzo drobne uszczelniające wypełniacze
- poprawić przyczepność zaczynu do kruszywa0.35; stąd< w/c <- w/c [BWW] 0.22 potrzeba stosowania superplastyfikatorów (SP) - mieszanka staje się rzadsza
- dobór odpowiedni kruszywa, spełnienie warunku najmniejszej wodożądności i największej szczelności; stosować kruszywo bez frakcji 0-0.05; max. wielkość ziarna do 16 mm; najlepsze kruszywo łamane o kształcie zbliżonym do sześcianu.

Rodzaje betonów wysokowartościowych:

• Betony wysokiej wytrzymałości (BWW): to kompozyty cementowe o wytrzymałości na ściskanie od 60 do 120 MPa. Zakres ten przyjęto za większością źródeł europejskich oraz amerykańskich (min. Beton DIN 1045, Eurocode 2, ACI 318-89).
• Beton bardzo wysokowartościowy (BBWW): jego klasyfikacji dokonano poprzez przyporządkowanie wytrzymałości na ściskanie do przedziału od 120 do 180 MPa.
• Betony ultrawysokowartościowe (BUWW) - betony najnowszej generacji o wytrzymałości na ściskanie powyżej 180 MPa. Podczas badań stwierdzono, że betony z dodatkiem mikrozbrojenia oraz poddane specjalnej obróbce cieplno-wilgotnościowej uzyskują wytrzymałości nawet ponad 800 MPa. Betony najnowszej generacji
• Lekkie betony wysokowartościowe
Lekkie betony wysokowartościowe (LBWW) to betony powstałe z użyciem kruszyw lekkich, a przede wszystkim kruszyw sztucznych takich jak liapor czy leca (ze spęcznionych glin) lub lytag (ze spiekanych popiołów lotnych). LBWW stosuje się głównie w elementach konstrukcji platform wydobywczych i innych obiektów wykonywanych najpierw w suchych dokach (ze względu na gęstość materiału możliwy jest dogodny transport elementów do miejsca wbudowania) oraz w przęsłach mostów i przekryciach dużej rozpiętości. W praktyce LBWW, gęstości od 1850 do 2000 kg/m3, uzyskują wytrzymałość na ściskanie od 50 do 90 MPa.
• Włóknobeton wysokowartościowy - jest to beton ze zbrojeniem rozproszonym w postaci włókien metalowych, węglowych, polipropylenowych lub innych, długości około 20 mm i przekroju najczęściej około 1 mm2.
• Betony samozagęszczające
To betony o bardzo ciekłej konsystencji (normowy rozpływ 500-700 mm), z dużą zawartością cementu (powyżej 600 kg/m3) oraz małą ilością kruszywa. Wykonanie takich mieszanek jest możliwe tylko z zastosowaniem specjalnych dodatków i domieszek. Korygują one lepkość, zapobiegają segregacji i zmniejszają ciepło hydratacji.


Betony kompozytowe
Zastosowanie w betonie włókna rozproszonego jest niekiedy najlepszym sposobem na uniknięcie rys i pęknięć skurczowych oraz na poprawianie właściwości mechanicznych. Takie betony, nazywane kompozytowymi, najczęściej stosuje się do:
• budowy nawierzchni dróg, autostrad, mostów oraz dróg i posadzek przeznaczonych dla sprzętu ciężkiego
• wykonywania nawierzchni nabrzeży portowych lub budowy zbiorników w oczyszczalniach ścieków, zbiorników retencyjnych i kolektorów ściekowych
• wykonywania nawierzchni hal fabrycznych i targowych oraz posadzek o podwyższonej odporności na uderzenia i ścieranie.
• wykonywania budowli wodnych narażonych na obciążenia dynamiczne.
Mikrowłókna stosuje się jako dodatek do betonu natryskowego naprawczego (torkretowanie), do zapraw i mas samopoziomujących oraz przy produkcji prefabrykatów betonowych wielkogabarytowych i cienkościennych.

Domieszki do betonów

Typy modyfikatorów
Do domieszek zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające (plastyfikatory i superplastyfikatory), opóźniające i przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające. Dodatki, to m. in. pyły krzemionkowe i zbrojenie rozproszone, na przykład włókna stalowe, z tworzyw sztucznych, węglowe oraz pochodzenia organicznego.

• Plastyfikatory i superplastyfikatory
Plastyfikatory - domieszki obniżające napięcie powierzchniowe wody zarobowej w stopniu umożliwiającym ograniczenie jej zużycia o około 10% i przy zachowaniu tej samej konsystencji.

Superplastyfikatory - powodują powstawanie wokół ziaren cementu podwójnej warstwy jonowej, dzięki której zmniejszają się siły tarcia i następuje intensywna dyspersja zaczynu cementowego. Superplastyfikatory umożliwiają redukcję zużycia wody zarobowej o 30 do 35%, przy zachowaniu projektowanej konsystencji.

Surowce
• sole sulfonowanych melaminowo-formaldehydowych polimerów (SMF),
• sole sulfonowanych naftalenowo-formaldehydowych polimerów (SNF)
• oraz sulfonaty ligninowe i ich mieszaniny.
Domieszki te wpływają na równomierne rozłożenie kruszywa w mieszance, a tym samym na jednorodność mieszanki betonowej oraz na jednakowe zwilżenie ziaren kruszywa. Najczęściej dozowane są w ilości od 1 do 5% w stosunku do masy spoiwa. Zastosowane w maksymalnych dawkach, określonych przez producenta, powodują jednak zwiększenie napowietrzenia mieszanki betonowej, a w konsekwencji opóźnienie czasu wiązania cementu.

• Domieszki opóźniające wiązanie
Głównymi składnikami domieszek opóźniających wiązanie są fosforany, cukry i tlenki metali. Po zastosowaniu takich domieszek na powierzchni ziaren klinkieru cementowego tworzy się otoczka, która hamuje dostęp wody i blokuje powstawanie zarodków krystalizacji, na których pojawiają się produkty hydratacji. Domieszki opóźniające stosuje się w wypadku dłuższego transportu betonu, by zapobiec rozpoczęciu procesu wiązania. Modyfikatory te, dodane w ilości 0,2-2,0% w stosunku do ilości cementu, pozwalają zmniejszyć ilość wody zarobowej nawet o 10% i opóźnić czas wiązania o 3 do 24 godzin. Domieszki opóźniające wiązanie działają również uplastyczniająco.
Skutki uboczne
Na przykład w wyniku wydłużenia czasu między początkiem a końcem wiązania betonu istnieje niebezpieczeństwo powstawania rys skurczowych, a na skutek opóźnienia czasu twardnienia może zmniejszyć się wytrzymałość początkowa betonu. Zastosowanie opóźniaczy organicznych w połączeniu z niektórymi cementami może spowodować gwałtowne przyspieszenie wiązania, dlatego korzystniejsze jest stosowanie opóźniaczy nieorganicznych. Przedozowanie może doprowadzić do powstania niekontrolowanych porów powietrznych, które obniżają wytrzymałość.

• Domieszki przyspieszające wiązanie
Stosowane są głównie w betonach natryskowych, szybkowiążących, uszczelniających i wodoszczelnych. Stosowane w ilości od 0,5 do 5,0% w stosunku do masy cementu pozwalają osiągnąć maksymalną wytrzymałość betonu już po 6 godzinach. Dzięki nim można szybciej demontować formy i dlatego są stosowane przy produkcji wyrobów betonowych. Domieszki te mogą wywoływać skutki uboczne: niższą wytrzymałość końcową, większy skurcz przy zastosowaniu maksymalnych lub wyższych od dopuszczonych przez producenta dawek, a efekty uzależnione są od rodzaju cementu.

• Domieszki napowietrzające
Domieszki te poprzez redukcję napięcia powierzchniowego wody zarobowej wprowadzają do mieszanki pory powietrzne w kształcie kuleczek o średnicy 0-0,3 mm, co powoduje przerwanie istniejącego systemu kapilarnego betonu. Zastosowanie tych domieszek w betonach pozwala wykonywać elementy trwałe i odporne na działanie czynników atmosferycznych oraz agresywnego środowiska. Do grupy takich elementów zalicza się np. płyty chodnikowe, kanały odwadniające, podjazdy garażowe, stopnie schodów, mury betonowe, zbiorniki w oczyszczalniach ścieków.
Stosowane są najczęściej jako domieszki poprawiające mrozoodporność, podwyższające trwałość betonu i zmniejszające jego nasiąkliwość.

• Domieszki uszczelniające
Domieszki uszczelniające zmniejszają nasiąkliwość betonu poprzez hydrofobizację systemu kapilar. Mają działanie uplastyczniające, pozwalają także uzyskać szczelną strukturę betonu. Domieszki należące do tej grupy w wysokim stopniu poprawiają trwałość i odporność betonu na działanie środowiska agresywnego.
Domieszki uszczelniające są drogie, dlatego częściej stosowane są domieszki upłynniające i technologie betonów wodoszczelnych, w których wskaźnik w/s jest bardzo niski.

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

CEMENT

Cement - to hydrauliczne spoiwo mineralne, otrzymywane z surowców mineralnych (margiel lub wapień i glina) wypalonych na klinkier w piecu cementowym a następnie zmielenie otrzymanego spieku. Stosowany jest do przygotowywania zapraw cementowych, cementowo-wapiennych i betonów. Wykorzystywany jest do łączenia materiałów budowlanych. W zależności od składu klinkieru, sposobu produkcji, cementy dzielą się na:


oraz cementy specjalne np. cement kwasoodporny (otrzymywany z piasku kwarcowego z aktywną domieszką krzemionkową) - obecnie nie stosowany.

Natomiast ze względu na sposób i szybkość wiązania wyróżnia się:

Są także inne spoiwa, które w swojej nazwie mają słowo cement:
spoiwa powietrzne:


oraz wapno hydrauliczne, które należy do spoiw hydraulicznych i bywa nazywane cementem romańskim. Jednak proces produkcji i skład chemiczny tych materiałów różni się od pozostałych cementów.

Cement portlandzki - najczęściej stosowany, szary, sypki materiał, otrzymywany ze zmielenia klinkieru z gipsem i dodatkami hydraulicznymi. Wynalezienie cementu portlandzkiego przypisywane jest Anglikowi Josephowi Aspdinowi, który w 1824 uzyskał patent na jego wyrób. Nazwa pochodzi od koloru otrzymanego cementu, który przypominał wynalazcy kolor skał w Portland.

Klinkier cementowy otrzymuje się przez wypalenie w temperaturze + 1450°C mieszaniny zmielonych surowców zawierających wapień i glinokrzemiany. Podstawowe składniki klinkieru to:

Do wypalonego klinkieru dodaje się gips jako wypełniacz i w celu zmniejszenia reaktywności. W procesie wiązania powstają związki, które ulegając krystalizacji tworzą zwartą, twardą masę. Sam proces wiązania to reakcje chemiczne, z których dwie, najważniejsze to:

6 CaO·SiO2 + 9 H2O → 6 CaO·SiO2·9 H2O

3 CaO·Al2 O3 + 12 H2O = 3 CaO·Al2O3·12 H2O

Produkowane cementy różnią się między sobą klasami, tj. wytrzymałością mechaniczną określaną na normowych próbkach oraz tempem przyrostu wytrzymałości w czasie (N - normalnie twardniejące, R - szybkotwardniejące). Liczba określająca klasę cementu informuje o minimalnej wytrzymałości normowej zaprawy na ściskanie, wyrażonej w MPa po 28 dniach wiązania.

Do grupy cementów portlandzkich należy także cement portlandzki biały, otrzymywany bez domieszek związków żelaza, oraz cement murarski i cement portlandzki szybkotwardniejący. Rodzaje cementów dzielą sie też w/g powierzchni Blaine'a na 42,5 ,32,5 itd.

Cement hutniczy - otrzymywany jest z klinkieru portlandzkiego, regulatora czasu wiązania, którym może być gips, REA-gips, anhydryt (lub ich mieszanina) i granulowanego żużla wielkopiecowego. Cement ten jest bardziej odporny na działanie siarczanów niż cement portlandzki. Ma wolniejszy niż cement portlandzki przyrost wytrzymałości w czasie i niższe ciepło hydratacji.

Wyróżnia się:

  1. cement hutniczy CEM III/A - zawiera klinkier z dodatkiem 36-65% żużla

  2. cement hutniczy CEM III/B - zawiera klinkier z dodatkiem 66-80% żużla

  3. cement hutniczy CEM III/C - zawiera klinkier z dodatkiem 81-95% żużla

Cement glinowy - cement otrzymywany przez zmielenie boksytu z wapieniem, stopienie i ponowne zmielenie mieszanki. Cechuje go szybki przyrost wytrzymałości w pierwszych dniach po użyciu, podwyższona odporność na działanie wyższych temperatur. Z uwagi na znaczne (wyższe niż dla cementu portlandzkiego) ciepło hydratacji (wydzielanie ciepła podczas reakcji wiązania) można stosować go podczas betonowania zimą (przy temperaturze do - 10°C) bez specjalnych zabezpieczeń.

Cement pucolanowy - cement otrzymywany z klinkieru portlandzkiego, pucolany i siarczanu wapnia; najczęściej jest to: klinkier portlandzki, popiół lotny (popiół będący odpadem przy spalaniu węgla w elektrowniach) i gips. Cement pucolanowy posiada własności podobne do cementu hutniczego, czyli niskie ciepło hydratacji i większa odporność na działanie wód agresywnych (zwłaszcza na agresję siarczanową).

Cement żużlowy - Cementy żużlowe mają właściwości i zastosowanie podobne do cementu hutniczego. Do grupy cementów żużlowych należą:

Klasa cementu - w zależności od wytrzymałości na ściskanie (normowej po 28 dniach twardnienia), rozróżnia się 6 klas cementu (symbol R jest wyróżnikiem klasy cementu o wysokiej wytrzymałości wczesnej): 32,5, 32,5R, 42,5, 42,5R, 52,5, 52,5R (klasyfikacja wg normy PN-EN 197-1:2002 "Cement. Część 1. Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementu powszechnego użytku").
Stopień białości cementu - charakteryzuje białość ce-
mentu portlandzkiego białego określoną współczynnikiem odbicia światła od powierzchni próbki normowej wykonanej z badanego cementu.
Wodożądność cementu - stosunek wody do cementu, przy którym osiąga się normowy rozpływ normowej zaprawy cementowej.
Powierzchnia właściwa - wyraża stopień zmielenia cementu.
Wiązanie spoiwa - proces chemiczny zachodzący między spoiwem a wodą, powodujący utratę plastyczności zaczynu i nadanie mu cech ciała stałego.
Twardnienie spoiwa - proces zachodzący po zakończeniu wiązania, charakteryzujący się przyrostem wytrzymałości.

Spoiwa hydrauliczne:

Hydratacja, uwodnienie - ogół procesów chemicznych lub fizycznych, w których związkiem chemicznym przyłączanym do innej substancji jest woda, przy czym woda ta jest przyłączana w całości (nie powstają dodatkowo produkty uboczne). Ilość wody niezbędna do hydratacji cementu waha się od 20-25% jego masy

Cement siarczanoodporny HSR

CEM I - C3A ≤3%a, Al2O3 ≤5%

CEM II/B-V - C3A ≤10%(w klinkierze), Vc ≥25%

CEM III - S ≥25%

CEM IVd - C3A ≤10%(w klinkierze), Vc ≥25%

Cement niskoalkaiczny NA

CEM I - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM IIa - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM IV - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM V - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM II/B-S - S ≥21%; ≤0,7% Na2Oeqb

CEM III/A - S ≥49%; ≤0,95% Na2Oeqb

CEM III/A - S ≥50%; ≤1,10% Na2Oeqb

CEM III/B - ≤2% Na2Oeqb

CEM III/C - ≤2% Na2Oeqb

Faza żelowa lub żel CSH

BETON

Kruszywami nazywamy wszystkie okruchowe materiały kamienne wykorzystywane jako składniki betonów, bitumicznych mieszanek do budowy nawierzchni drogowych, itp. (najlepsze: bazalt, diabaz, granit)

Klasyfikacja i podział kruszyw

Ze względu na pochodzenie i sposób uzyskiwania kruszyw dzieli się je na:

W zależności od surowca skalnego i od sposobu produkowania kruszywa dzieli się na grupy:

W zależności od uziarnienia kruszywo dzieli się na trzy rodzaje:

Podział i wymagania kruszyw stosowanych do produkcji betonu szczegółowo określa Polska Norma PN-EN 12620:2004 Kruszywa do beton

Wyróżnia się następujące klasy konsystencji


• według metody opady stożka (EN 12350-2)
Klasa Opad stożka w [mm]
S1 od 10 do 40
S2 od 50 do 90
S3 od 100 do 150
S4 od 160 do 210
S5 ≥220


Zalecane granice od 10 mm do 210 mm

• według metody Vebe (EN 12350-3)
Klasa Czas Vebe w [s]
V0 od 30 do 21
V1 od 20 do 11
V2 od 10 do 6
V3 od 5 do 3
V4 ≥31

Zalecane granice od 30 s do 5 s


• według metody stopnia zagęszczalności (EN 12350-4)
Klasa Stopień zagęszczalności
C0 od 1,45 do 1,26
C1 od 1,25 do 1,11
C2 od 1,10 do 1,04od 5 do 3
C3 ≥1,46

Zalecane granice od 1,04 do 1,46


• według metody rozpływu (EN 12350-5)
Klasa Średnica rozpływu w [mm]
F1 ≤340
F2 od 350 do 410
F3 od 420 do 480
F4 od 490 do 550
F5 od 560 do 620
F6 ≥630

Zalecane granice od 340 do 620

Wytrzymałość na ściskanie według PN-EN 206-1:2003 - wytrzymałość betonu na ściskanie wyrażana jest wytrzymałością charakterystyczną zdefiniowaną jako wartość, poniżej której może się znaleźć nie więcej niż 5% wyników wszystkich pomiarów wytrzymałości danego betonu.

Wytrzymałość charakterystyczna - powinna być określona na próbkach o kształcie sześcianu o boku a=15cm (fck, cube) albo walca o wymiarach D=15cm i H=30cm (fck, cyl) po 28 dniach twardnienia w temp. 20oC.

Klasy wytrzymałości wg PN-EN 206-1:2003
Podstawę klasyfikacji może stanowić wytrzymałość charakterystyczna na ściskanie określana w 28 dniu dojrzewania na próbkach sześciennych lub walcowych o wymiarach jak wyżej.
Tablica - Klasy wytrzymałości na ściskanie betonu zwykłego i betonu ciężkiego
Klasa wytrzymałości na ściskanie. Minimalna wytrzymałość charakterystyczna oznaczana na próbkach walcowych
fck, cyl w [N/mm2]. Minimalna wytrzymałość charakterystyczna oznaczana na próbkach sześciennych fck, cube w [N/mm2]: C8/10, C12/15, C16/20, C20/25, C25/30, C30/37, C35/45, C40/50, C45/55, C50/60, C55/67, C60/75, C70/85
, C80/95, C90/105, C100/115 8, 12, 16, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100 10, 15, 20, 25, 30, 37, 45, 50
, 55, 60, 67, 75, 85, 95, 105, 115

Betony BWW, BBWW, BUWW
BWW - to beton o klasie wytrzymałości B60 - B120 (beton wysokiej wytrzymałości)
BBWW - to beton o klasie wytrzymałości B120 - B180 (beton bardzo wysokiej wytrzymałości)
BUWW - to beton o klasie wytrzymałości powyżej B180 (beton ultra wysokiej wytrzymałości)
Betony te stosuje się do budynków wysokich szkieletowych - o oszczędnych przekrojach, do budowli tuneli, platform wiertniczych, nawierzchni drogowych odpornych na ścieranie, mostów, itd.
Aby uzyskać wyższe parametry betonu należy:
- zmniejszyć końcową porowatość zaczynu
- stosować kruszywo łamane o Rm = 200-300 MPa (N/mm2)
- stosować bardzo drobne uszczelniające wypełniacze
- poprawić przyczepność zaczynu do kruszywa0.35; stąd< w/c <- w/c [BWW] 0.22 potrzeba stosowania superplastyfikatorów (SP) - mieszanka staje się rzadsza
- dobór odpowiedni kruszywa, spełnienie warunku najmniejszej wodożądności i największej szczelności; stosować kruszywo bez frakcji 0-0.05; max. wielkość ziarna do 16 mm; najlepsze kruszywo łamane o kształcie zbliżonym do sześcianu.

Rodzaje betonów wysokowartościowych:

• Betony wysokiej wytrzymałości (BWW): to kompozyty cementowe o wytrzymałości na ściskanie od 60 do 120 MPa. Zakres ten przyjęto za większością źródeł europejskich oraz amerykańskich (min. Beton DIN 1045, Eurocode 2, ACI 318-89).
• Beton bardzo wysokowartościowy (BBWW): jego klasyfikacji dokonano poprzez przyporządkowanie wytrzymałości na ściskanie do przedziału od 120 do 180 MPa.
• Betony ultrawysokowartościowe (BUWW) - betony najnowszej generacji o wytrzymałości na ściskanie powyżej 180 MPa. Podczas badań stwierdzono, że betony z dodatkiem mikrozbrojenia oraz poddane specjalnej obróbce cieplno-wilgotnościowej uzyskują wytrzymałości nawet ponad 800 MPa. Betony najnowszej generacji
• Lekkie betony wysokowartościowe
Lekkie betony wysokowartościowe (LBWW) to betony powstałe z użyciem kruszyw lekkich, a przede wszystkim kruszyw sztucznych takich jak liapor czy leca (ze spęcznionych glin) lub lytag (ze spiekanych popiołów lotnych). LBWW stosuje się głównie w elementach konstrukcji platform wydobywczych i innych obiektów wykonywanych najpierw w suchych dokach (ze względu na gęstość materiału możliwy jest dogodny transport elementów do miejsca wbudowania) oraz w przęsłach mostów i przekryciach dużej rozpiętości. W praktyce LBWW, gęstości od 1850 do 2000 kg/m3, uzyskują wytrzymałość na ściskanie od 50 do 90 MPa.
• Włóknobeton wysokowartościowy - jest to beton ze zbrojeniem rozproszonym w postaci włókien metalowych, węglowych, polipropylenowych lub innych, długości około 20 mm i przekroju najczęściej około 1 mm2.
• Betony samozagęszczające
To betony o bardzo ciekłej konsystencji (normowy rozpływ 500-700 mm), z dużą zawartością cementu (powyżej 600 kg/m3) oraz małą ilością kruszywa. Wykonanie takich mieszanek jest możliwe tylko z zastosowaniem specjalnych dodatków i domieszek. Korygują one lepkość, zapobiegają segregacji i zmniejszają ciepło hydratacji.


Betony kompozytowe
Zastosowanie w betonie włókna rozproszonego jest niekiedy najlepszym sposobem na uniknięcie rys i pęknięć skurczowych oraz na poprawianie właściwości mechanicznych. Takie betony, nazywane kompozytowymi, najczęściej stosuje się do:
• budowy nawierzchni dróg, autostrad, mostów oraz dróg i posadzek przeznaczonych dla sprzętu ciężkiego
• wykonywania nawierzchni nabrzeży portowych lub budowy zbiorników w oczyszczalniach ścieków, zbiorników retencyjnych i kolektorów ściekowych
• wykonywania nawierzchni hal fabrycznych i targowych oraz posadzek o podwyższonej odporności na uderzenia i ścieranie.
• wykonywania budowli wodnych narażonych na obciążenia dynamiczne.
Mikrowłókna stosuje się jako dodatek do betonu natryskowego naprawczego (torkretowanie), do zapraw i mas samopoziomujących oraz przy produkcji prefabrykatów betonowych wielkogabarytowych i cienkościennych.

Domieszki do betonów

Typy modyfikatorów
Do domieszek zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające (plastyfikatory i superplastyfikatory), opóźniające i przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające. Dodatki, to m. in. pyły krzemionkowe i zbrojenie rozproszone, na przykład włókna stalowe, z tworzyw sztucznych, węglowe oraz pochodzenia organicznego.

• Plastyfikatory i superplastyfikatory
Plastyfikatory - domieszki obniżające napięcie powierzchniowe wody zarobowej w stopniu umożliwiającym ograniczenie jej zużycia o około 10% i przy zachowaniu tej samej konsystencji.

Superplastyfikatory - powodują powstawanie wokół ziaren cementu podwójnej warstwy jonowej, dzięki której zmniejszają się siły tarcia i następuje intensywna dyspersja zaczynu cementowego. Superplastyfikatory umożliwiają redukcję zużycia wody zarobowej o 30 do 35%, przy zachowaniu projektowanej konsystencji.

Surowce
• sole sulfonowanych melaminowo-formaldehydowych polimerów (SMF),
• sole sulfonowanych naftalenowo-formaldehydowych polimerów (SNF)
• oraz sulfonaty ligninowe i ich mieszaniny.
Domieszki te wpływają na równomierne rozłożenie kruszywa w mieszance, a tym samym na jednorodność mieszanki betonowej oraz na jednakowe zwilżenie ziaren kruszywa. Najczęściej dozowane są w ilości od 1 do 5% w stosunku do masy spoiwa. Zastosowane w maksymalnych dawkach, określonych przez producenta, powodują jednak zwiększenie napowietrzenia mieszanki betonowej, a w konsekwencji opóźnienie czasu wiązania cementu.

• Domieszki opóźniające wiązanie
Głównymi składnikami domieszek opóźniających wiązanie są fosforany, cukry i tlenki metali. Po zastosowaniu takich domieszek na powierzchni ziaren klinkieru cementowego tworzy się otoczka, która hamuje dostęp wody i blokuje powstawanie zarodków krystalizacji, na których pojawiają się produkty hydratacji. Domieszki opóźniające stosuje się w wypadku dłuższego transportu betonu, by zapobiec rozpoczęciu procesu wiązania. Modyfikatory te, dodane w ilości 0,2-2,0% w stosunku do ilości cementu, pozwalają zmniejszyć ilość wody zarobowej nawet o 10% i opóźnić czas wiązania o 3 do 24 godzin. Domieszki opóźniające wiązanie działają również uplastyczniająco.
Skutki uboczne
Na przykład w wyniku wydłużenia czasu między początkiem a końcem wiązania betonu istnieje niebezpieczeństwo powstawania rys skurczowych, a na skutek opóźnienia czasu twardnienia może zmniejszyć się wytrzymałość początkowa betonu. Zastosowanie opóźniaczy organicznych w połączeniu z niektórymi cementami może spowodować gwałtowne przyspieszenie wiązania, dlatego korzystniejsze jest stosowanie opóźniaczy nieorganicznych. Przedozowanie może doprowadzić do powstania niekontrolowanych porów powietrznych, które obniżają wytrzymałość.

• Domieszki przyspieszające wiązanie
Stosowane są głównie w betonach natryskowych, szybkowiążących, uszczelniających i wodoszczelnych. Stosowane w ilości od 0,5 do 5,0% w stosunku do masy cementu pozwalają osiągnąć maksymalną wytrzymałość betonu już po 6 godzinach. Dzięki nim można szybciej demontować formy i dlatego są stosowane przy produkcji wyrobów betonowych. Domieszki te mogą wywoływać skutki uboczne: niższą wytrzymałość końcową, większy skurcz przy zastosowaniu maksymalnych lub wyższych od dopuszczonych przez producenta dawek, a efekty uzależnione są od rodzaju cementu.

• Domieszki napowietrzające
Domieszki te poprzez redukcję napięcia powierzchniowego wody zarobowej wprowadzają do mieszanki pory powietrzne w kształcie kuleczek o średnicy 0-0,3 mm, co powoduje przerwanie istniejącego systemu kapilarnego betonu. Zastosowanie tych domieszek w betonach pozwala wykonywać elementy trwałe i odporne na działanie czynników atmosferycznych oraz agresywnego środowiska. Do grupy takich elementów zalicza się np. płyty chodnikowe, kanały odwadniające, podjazdy garażowe, stopnie schodów, mury betonowe, zbiorniki w oczyszczalniach ścieków.
Stosowane są najczęściej jako domieszki poprawiające mrozoodporność, podwyższające trwałość betonu i zmniejszające jego nasiąkliwość.

• Domieszki uszczelniające
Domieszki uszczelniające zmniejszają nasiąkliwość betonu poprzez hydrofobizację systemu kapilar. Mają działanie uplastyczniające, pozwalają także uzyskać szczelną strukturę betonu. Domieszki należące do tej grupy w wysokim stopniu poprawiają trwałość i odporność betonu na działanie środowiska agresywnego.
Domieszki uszczelniające są drogie, dlatego częściej stosowane są domieszki upłynniające i technologie betonów wodoszczelnych, w których wskaźnik w/s jest bardzo niski.

zmielenie mieszanki. Cechuje go szybki przyrost wytrzymałości w pierwszych dniach po użyciu, podwyższona odporność na działanie wyższych temperatur. Z uwagi na znaczne (wyższe niż dla cementu portlandzkiego) ciepło hydratacji (wydzielanie ciepła podczas reakcji wiązania) można stosować go podczas betonowania zimą (przy temperaturze do - 10°C) bez specjalnych zabezpieczeń.

Cement pucolanowy - cement otrzymywany z klinkieru portlandzkiego, pucolany i siarczanu wapnia; najczęściej jest to: klinkier portlandzki, popiół lotny (popiół będący odpadem przy spalaniu węgla w elektrowniach) i gips. Cement pucolanowy posiada własności podobne do cementu hutniczego, czyli niskie ciepło hydratacji i większa odporność na działanie wód agresywnych (zwłaszcza na agresję siarczanową).

Cement żużlowy - Cementy żużlowe mają właściwości i zastosowanie podobne do cementu hutniczego. Do grupy cementów żużlowych należą:

Klasa cementu - w zależności od wytrzymałości na ściskanie (normowej po 28 dniach twardnienia), rozróżnia się 6 klas cementu (symbol R jest wyróżnikiem klasy cementu o wysokiej wytrzymałości wczesnej): 32,5, 32,5R, 42,5, 42,5R, 52,5, 52,5R (klasyfikacja wg normy PN-EN 197-1:2002 "Cement. Część 1. Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementu powszechnego użytku").
Stopień białości cementu - charakteryzuje białość ce-
mentu portlandzkiego białego określoną współczynnikiem odbicia światła od powierzchni próbki normowej wykonanej z badanego cementu.
Wodożądność cementu - stosunek wody do cementu, przy którym osiąga się normowy rozpływ normowej zaprawy cementowej.
Powierzchnia właściwa - wyraża stopień zmielenia cementu.
Wiązanie spoiwa - proces chemiczny zachodzący między spoiwem a wodą, powodujący utratę plastyczności zaczynu i nadanie mu cech ciała stałego.
Twardnienie spoiwa - proces zachodzący po zakończeniu wiązania, charakteryzujący się przyrostem wytrzymałości.

Spoiwa hydrauliczne:

Hydratacja, uwodnienie - ogół procesów chemicznych lub fizycznych, w których związkiem chemicznym przyłączanym do innej substancji jest woda, przy czym woda ta jest przyłączana w całości (nie powstają dodatkowo produkty uboczne). Ilość wody niezbędna do hydratacji cementu waha się od 20-25% jego masy

Cement siarczanoodporny HSR

CEM I - C3A ≤3%a, Al2O3 ≤5%

CEM II/B-V - C3A ≤10%(w klinkierze), Vc ≥25%

CEM III - S ≥25%

CEM IVd - C3A ≤10%(w klinkierze), Vc ≥25%

Cement niskoalkaiczny NA

CEM I - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM IIa - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM IV - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM V - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM II/B-S - S ≥21%; ≤0,7% Na2Oeqb

CEM III/A - S ≥49%; ≤0,95% Na2Oeqb

CEM III/A - S ≥50%; ≤1,10% Na2Oeqb

CEM III/B - ≤2% Na2Oeqb

CEM III/C - ≤2% Na2Oeqb

Faza żelowa lub żel CSH

BETON

Kruszywami nazywamy wszystkie okruchowe materiały kamienne wykorzystywane jako składniki betonów, bitumicznych mieszanek do budowy nawierzchni drogowych, itp. (najlepsze: bazalt, diabaz, granit)

Klasyfikacja i podział kruszyw

Ze względu na pochodzenie i sposób uzyskiwania kruszyw dzieli się je na:

W zależności od surowca skalnego i od sposobu produkowania kruszywa dzieli się na grupy:

W zależności od uziarnienia kruszywo dzieli się na trzy rodzaje:

Podział i wymagania kruszyw stosowanych do produkcji betonu szczegółowo określa Polska Norma PN-EN 12620:2004 Kruszywa do beton

Wyróżnia się następujące klasy konsystencji


• według metody opady stożka (EN 12350-2)
Klasa Opad stożka w [mm]
S1 od 10 do 40
S2 od 50 do 90
S3 od 100 do 150
S4 od 160 do 210
S5 ≥220


Zalecane granice od 10 mm do 210 mm

• według metody Vebe (EN 12350-3)
Klasa Czas Vebe w [s]
V0 od 30 do 21
V1 od 20 do 11
V2 od 10 do 6
V3 od 5 do 3
V4 ≥31

Zalecane granice od 30 s do 5 s


• według metody stopnia zagęszczalności (EN 12350-4)
Klasa Stopień zagęszczalności
C0 od 1,45 do 1,26
C1 od 1,25 do 1,11
C2 od 1,10 do 1,04od 5 do 3
C3 ≥1,46

Zalecane granice od 1,04 do 1,46


• według metody rozpływu (EN 12350-5)
Klasa Średnica rozpływu w [mm]
F1 ≤340
F2 od 350 do 410
F3 od 420 do 480
F4 od 490 do 550
F5 od 560 do 620
F6 ≥630

Zalecane granice od 340 do 620

Wytrzymałość na ściskanie według PN-EN 206-1:2003 - wytrzymałość betonu na ściskanie wyrażana jest wytrzymałością charakterystyczną zdefiniowaną jako wartość, poniżej której może się znaleźć nie więcej niż 5% wyników wszystkich pomiarów wytrzymałości danego betonu.

Wytrzymałość charakterystyczna - powinna być określona na próbkach o kształcie sześcianu o boku a=15cm (fck, cube) albo walca o wymiarach D=15cm i H=30cm (fck, cyl) po 28 dniach twardnienia w temp. 20oC.

Klasy wytrzymałości wg PN-EN 206-1:2003
Podstawę klasyfikacji może stanowić wytrzymałość charakterystyczna na ściskanie określana w 28 dniu dojrzewania na próbkach sześciennych lub walcowych o wymiarach jak wyżej.
Tablica - Klasy wytrzymałości na ściskanie betonu zwykłego i betonu ciężkiego
Klasa wytrzymałości na ściskanie. Minimalna wytrzymałość charakterystyczna oznaczana na próbkach walcowych
fck, cyl w [N/mm2]. Minimalna wytrzymałość charakterystyczna oznaczana na próbkach sześciennych fck, cube w [N/mm2]: C8/10, C12/15, C16/20, C20/25, C25/30, C30/37, C35/45, C40/50, C45/55, C50/60, C55/67, C60/75, C70/85
, C80/95, C90/105, C100/115 8, 12, 16, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100 10, 15, 20, 25, 30, 37, 45, 50
, 55, 60, 67, 75, 85, 95, 105, 115

Betony BWW, BBWW, BUWW
BWW - to beton o klasie wytrzymałości B60 - B120 (beton wysokiej wytrzymałości)
BBWW - to beton o klasie wytrzymałości B120 - B180 (beton bardzo wysokiej wytrzymałości)
BUWW - to beton o klasie wytrzymałości powyżej B180 (beton ultra wysokiej wytrzymałości)
Betony te stosuje się do budynków wysokich szkieletowych - o oszczędnych przekrojach, do budowli tuneli, platform wiertniczych, nawierzchni drogowych odpornych na ścieranie, mostów, itd.
Aby uzyskać wyższe parametry betonu należy:
- zmniejszyć końcową porowatość zaczynu
- stosować kruszywo łamane o Rm = 200-300 MPa (N/mm2)
- stosować bardzo drobne uszczelniające wypełniacze
- poprawić przyczepność zaczynu do kruszywa0.35; stąd< w/c <- w/c [BWW] 0.22 potrzeba stosowania superplastyfikatorów (SP) - mieszanka staje się rzadsza
- dobór odpowiedni kruszywa, spełnienie warunku najmniejszej wodożądności i największej szczelności; stosować kruszywo bez frakcji 0-0.05; max. wielkość ziarna do 16 mm; najlepsze kruszywo łamane o kształcie zbliżonym do sześcianu.

Rodzaje betonów wysokowartościowych:

• Betony wysokiej wytrzymałości (BWW): to kompozyty cementowe o wytrzymałości na ściskanie od 60 do 120 MPa. Zakres ten przyjęto za większością źródeł europejskich oraz amerykańskich (min. Beton DIN 1045, Eurocode 2, ACI 318-89).
• Beton bardzo wysokowartościowy (BBWW): jego klasyfikacji dokonano poprzez przyporządkowanie wytrzymałości na ściskanie do przedziału od 120 do 180 MPa.
• Betony ultrawysokowartościowe (BUWW) - betony najnowszej generacji o wytrzymałości na ściskanie powyżej 180 MPa. Podczas badań stwierdzono, że betony z dodatkiem mikrozbrojenia oraz poddane specjalnej obróbce cieplno-wilgotnościowej uzyskują wytrzymałości nawet ponad 800 MPa. Betony najnowszej generacji
• Lekkie betony wysokowartościowe
Lekkie betony wysokowartościowe (LBWW) to betony powstałe z użyciem kruszyw lekkich, a przede wszystkim kruszyw sztucznych takich jak liapor czy leca (ze spęcznionych glin) lub lytag (ze spiekanych popiołów lotnych). LBWW stosuje się głównie w elementach konstrukcji platform wydobywczych i innych obiektów wykonywanych najpierw w suchych dokach (ze względu na gęstość materiału możliwy jest dogodny transport elementów do miejsca wbudowania) oraz w przęsłach mostów i przekryciach dużej rozpiętości. W praktyce LBWW, gęstości od 1850 do 2000 kg/m3, uzyskują wytrzymałość na ściskanie od 50 do 90 MPa.
• Włóknobeton wysokowartościowy - jest to beton ze zbrojeniem rozproszonym w postaci włókien metalowych, węglowych, polipropylenowych lub innych, długości około 20 mm i przekroju najczęściej około 1 mm2.
• Betony samozagęszczające
To betony o bardzo ciekłej konsystencji (normowy rozpływ 500-700 mm), z dużą zawartością cementu (powyżej 600 kg/m3) oraz małą ilością kruszywa. Wykonanie takich mieszanek jest możliwe tylko z zastosowaniem specjalnych dodatków i domieszek. Korygują one lepkość, zapobiegają segregacji i zmniejszają ciepło hydratacji.


Betony kompozytowe
Zastosowanie w betonie włókna rozproszonego jest niekiedy najlepszym sposobem na uniknięcie rys i pęknięć skurczowych oraz na poprawianie właściwości mechanicznych. Takie betony, nazywane kompozytowymi, najczęściej stosuje się do:
• budowy nawierzchni dróg, autostrad, mostów oraz dróg i posadzek przeznaczonych dla sprzętu ciężkiego
• wykonywania nawierzchni nabrzeży portowych lub budowy zbiorników w oczyszczalniach ścieków, zbiorników retencyjnych i kolektorów ściekowych
• wykonywania nawierzchni hal fabrycznych i targowych oraz posadzek o podwyższonej odporności na uderzenia i ścieranie.
• wykonywania budowli wodnych narażonych na obciążenia dynamiczne.
Mikrowłókna stosuje się jako dodatek do betonu natryskowego naprawczego (torkretowanie), do zapraw i mas samopoziomujących oraz przy produkcji prefabrykatów betonowych wielkogabarytowych i cienkościennych.

Domieszki do betonów

Typy modyfikatorów
Do domieszek zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające (plastyfikatory i superplastyfikatory), opóźniające i przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające. Dodatki, to m. in. pyły krzemionkowe i zbrojenie rozproszone, na przykład włókna stalowe, z tworzyw sztucznych, węglowe oraz pochodzenia organicznego.

• Plastyfikatory i superplastyfikatory
Plastyfikatory - domieszki obniżające napięcie powierzchniowe wody zarobowej w stopniu umożliwiającym ograniczenie jej zużycia o około 10% i przy zachowaniu tej samej konsystencji.

Superplastyfikatory - powodują powstawanie wokół ziaren cementu podwójnej warstwy jonowej, dzięki której zmniejszają się siły tarcia i następuje intensywna dyspersja zaczynu cementowego. Superplastyfikatory umożliwiają redukcję zużycia wody zarobowej o 30 do 35%, przy zachowaniu projektowanej konsystencji.

Surowce
• sole sulfonowanych melaminowo-formaldehydowych polimerów (SMF),
• sole sulfonowanych naftalenowo-formaldehydowych polimerów (SNF)
• oraz sulfonaty ligninowe i ich mieszaniny.
Domieszki te wpływają na równomierne rozłożenie kruszywa w mieszance, a tym samym na jednorodność mieszanki betonowej oraz na jednakowe zwilżenie ziaren kruszywa. Najczęściej dozowane są w ilości od 1 do 5% w stosunku do masy spoiwa. Zastosowane w maksymalnych dawkach, określonych przez producenta, powodują jednak zwiększenie napowietrzenia mieszanki betonowej, a w konsekwencji opóźnienie czasu wiązania cementu.

• Domieszki opóźniające wiązanie
Głównymi składnikami domieszek opóźniających wiązanie są fosforany, cukry i tlenki metali. Po zastosowaniu takich domieszek na powierzchni ziaren klinkieru cementowego tworzy się otoczka, która hamuje dostęp wody i blokuje powstawanie zarodków krystalizacji, na których pojawiają się produkty hydratacji. Domieszki opóźniające stosuje się w wypadku dłuższego transportu betonu, by zapobiec rozpoczęciu procesu wiązania. Modyfikatory te, dodane w ilości 0,2-2,0% w stosunku do ilości cementu, pozwalają zmniejszyć ilość wody zarobowej nawet o 10% i opóźnić czas wiązania o 3 do 24 godzin. Domieszki opóźniające wiązanie działają również uplastyczniająco.
Skutki uboczne
Na przykład w wyniku wydłużenia czasu między początkiem a końcem wiązania betonu istnieje niebezpieczeństwo powstawania rys skurczowych, a na skutek opóźnienia czasu twardnienia może zmniejszyć się wytrzymałość początkowa betonu. Zastosowanie opóźniaczy organicznych w połączeniu z niektórymi cementami może spowodować gwałtowne przyspieszenie wiązania, dlatego korzystniejsze jest stosowanie opóźniaczy nieorganicznych. Przedozowanie może doprowadzić do powstania niekontrolowanych porów powietrznych, które obniżają wytrzymałość.

• Domieszki przyspieszające wiązanie
Stosowane są głównie w betonach natryskowych, szybkowiążących, uszczelniających i wodoszczelnych. Stosowane w ilości od 0,5 do 5,0% w stosunku do masy cementu pozwalają osiągnąć maksymalną wytrzymałość betonu już po 6 godzinach. Dzięki nim można szybciej demontować formy i dlatego są stosowane przy produkcji wyrobów betonowych. Domieszki te mogą wywoływać skutki uboczne: niższą wytrzymałość końcową, większy skurcz przy zastosowaniu maksymalnych lub wyższych od dopuszczonych przez producenta dawek, a efekty uzależnione są od rodzaju cementu.

• Domieszki napowietrzające
Domieszki te poprzez redukcję napięcia powierzchniowego wody zarobowej wprowadzają do mieszanki pory powietrzne w kształcie kuleczek o średnicy 0-0,3 mm, co powoduje przerwanie istniejącego systemu kapilarnego betonu. Zastosowanie tych domieszek w betonach pozwala wykonywać elementy trwałe i odporne na działanie czynników atmosferycznych oraz agresywnego środowiska. Do grupy takich elementów zalicza się np. płyty chodnikowe, kanały odwadniające, podjazdy garażowe, stopnie schodów, mury betonowe, zbiorniki w oczyszczalniach ścieków.
Stosowane są najczęściej jako domieszki poprawiające mrozoodporność, podwyższające trwałość betonu i zmniejszające jego nasiąkliwość.

• Domieszki uszczelniające
Domieszki uszczelniające zmniejszają nasiąkliwość betonu poprzez hydrofobizację systemu kapilar. Mają działanie uplastyczniające, pozwalają także uzyskać szczelną strukturę betonu. Domieszki należące do tej grupy w wysokim stopniu poprawiają trwałość i odporność betonu na działanie środowiska agresywnego.
Domieszki uszczelniające są drogie, dlatego częściej stosowane są domieszki upłynniające i technologie betonów wodoszczelnych, w których wskaźnik w/s jest bardzo niski.

hydratacji cementu waha się od 20-25% jego masy

Cement siarczanoodporny HSR

CEM I - C3A ≤3%a, Al2O3 ≤5%

CEM II/B-V - C3A ≤10%(w klinkierze), Vc ≥25%

CEM III - S ≥25%

CEM IVd - C3A ≤10%(w klinkierze), Vc ≥25%

Cement niskoalkaiczny NA

CEM I - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM IIa - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM IV - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM V - ≤0,6% Na2Oeqb

CEM II/B-S - S ≥21%; ≤0,7% Na2Oeqb

CEM III/A - S ≥49%; ≤0,95% Na2Oeqb

CEM III/A - S ≥50%; ≤1,10% Na2Oeqb

CEM III/B - ≤2% Na2Oeqb

CEM III/C - ≤2% Na2Oeqb

Faza żelowa lub żel CSH

BETON

Kruszywami nazywamy wszystkie okruchowe materiały kamienne wykorzystywane jako składniki betonów, bitumicznych mieszanek do budowy nawierzchni drogowych, itp. (najlepsze: bazalt, diabaz, granit)

Klasyfikacja i podział kruszyw

Ze względu na pochodzenie i sposób uzyskiwania kruszyw dzieli się je na:

W zależności od surowca skalnego i od sposobu produkowania kruszywa dzieli się na grupy:

W zależności od uziarnienia kruszywo dzieli się na trzy rodzaje:

Podział i wymagania kruszyw stosowanych do produkcji betonu szczegółowo określa Polska Norma PN-EN 12620:2004 Kruszywa do beton

Wyróżnia się następujące klasy konsystencji


• według metody opady stożka (EN 12350-2)
Klasa Opad stożka w [mm]
S1 od 10 do 40
S2 od 50 do 90
S3 od 100 do 150
S4 od 160 do 210
S5 ≥220


Zalecane granice od 10 mm do 210 mm

• według metody Vebe (EN 12350-3)
Klasa Czas Vebe w [s]
V0 od 30 do 21
V1 od 20 do 11
V2 od 10 do 6
V3 od 5 do 3
V4 ≥31

Zalecane granice od 30 s do 5 s


• według metody stopnia zagęszczalności (EN 12350-4)
Klasa Stopień zagęszczalności
C0 od 1,45 do 1,26
C1 od 1,25 do 1,11
C2 od 1,10 do 1,04od 5 do 3
C3 ≥1,46

Zalecane granice od 1,04 do 1,46


• według metody rozpływu (EN 12350-5)
Klasa Średnica rozpływu w [mm]
F1 ≤340
F2 od 350 do 410
F3 od 420 do 480
F4 od 490 do 550
F5 od 560 do 620
F6 ≥630

Zalecane granice od 340 do 620

Wytrzymałość na ściskanie według PN-EN 206-1:2003 - wytrzymałość betonu na ściskanie wyrażana jest wytrzymałością charakterystyczną zdefiniowaną jako wartość, poniżej której może się znaleźć nie więcej niż 5% wyników wszystkich pomiarów wytrzymałości danego betonu.

Wytrzymałość charakterystyczna - powinna być określona na próbkach o kształcie sześcianu o boku a=15cm (fck, cube) albo walca o wymiarach D=15cm i H=30cm (fck, cyl) po 28 dniach twardnienia w temp. 20oC.

Klasy wytrzymałości wg PN-EN 206-1:2003
Podstawę klasyfikacji może stanowić wytrzymałość charakterystyczna na ściskanie określana w 28 dniu dojrzewania na próbkach sześciennych lub walcowych o wymiarach jak wyżej.
Tablica - Klasy wytrzymałości na ściskanie betonu zwykłego i betonu ciężkiego
Klasa wytrzymałości na ściskanie. Minimalna wytrzymałość charakterystyczna oznaczana na próbkach walcowych
fck, cyl w [N/mm2]. Minimalna wytrzymałość charakterystyczna oznaczana na próbkach sześciennych fck, cube w [N/mm2]: C8/10, C12/15, C16/20, C20/25, C25/30, C30/37, C35/45, C40/50, C45/55, C50/60, C55/67, C60/75, C70/85
, C80/95, C90/105, C100/115 8, 12, 16, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100 10, 15, 20, 25, 30, 37, 45, 50
, 55, 60, 67, 75, 85, 95, 105, 115

Betony BWW, BBWW, BUWW
BWW - to beton o klasie wytrzymałości B60 - B120 (beton wysokiej wytrzymałości)
BBWW - to beton o klasie wytrzymałości B120 - B180 (beton bardzo wysokiej wytrzymałości)
BUWW - to beton o klasie wytrzymałości powyżej B180 (beton ultra wysokiej wytrzymałości)
Betony te stosuje się do budynków wysokich szkieletowych - o oszczędnych przekrojach, do budowli tuneli, platform wiertniczych, nawierzchni drogowych odpornych na ścieranie, mostów, itd.
Aby uzyskać wyższe parametry betonu należy:
- zmniejszyć końcową porowatość zaczynu
- stosować kruszywo łamane o Rm = 200-300 MPa (N/mm2)
- stosować bardzo drobne uszczelniające wypełniacze
- poprawić przyczepność zaczynu do kruszywa0.35; stąd< w/c <- w/c [BWW] 0.22 potrzeba stosowania superplastyfikatorów (SP) - mieszanka staje się rzadsza
- dobór odpowiedni kruszywa, spełnienie warunku najmniejszej wodożądności i największej szczelności; stosować kruszywo bez frakcji 0-0.05; max. wielkość ziarna do 16 mm; najlepsze kruszywo łamane o kształcie zbliżonym do sześcianu.

Rodzaje betonów wysokowartościowych:

• Betony wysokiej wytrzymałości (BWW): to kompozyty cementowe o wytrzymałości na ściskanie od 60 do 120 MPa. Zakres ten przyjęto za większością źródeł europejskich oraz amerykańskich (min. Beton DIN 1045, Eurocode 2, ACI 318-89).
• Beton bardzo wysokowartościowy (BBWW): jego klasyfikacji dokonano poprzez przyporządkowanie wytrzymałości na ściskanie do przedziału od 120 do 180 MPa.
• Betony ultrawysokowartościowe (BUWW) - betony najnowszej generacji o wytrzymałości na ściskanie powyżej 180 MPa. Podczas badań stwierdzono, że betony z dodatkiem mikrozbrojenia oraz poddane specjalnej obróbce cieplno-wilgotnościowej uzyskują wytrzymałości nawet ponad 800 MPa. Betony najnowszej generacji
• Lekkie betony wysokowartościowe
Lekkie betony wysokowartościowe (LBWW) to betony powstałe z użyciem kruszyw lekkich, a przede wszystkim kruszyw sztucznych takich jak liapor czy leca (ze spęcznionych glin) lub lytag (ze spiekanych popiołów lotnych). LBWW stosuje się głównie w elementach konstrukcji platform wydobywczych i innych obiektów wykonywanych najpierw w suchych dokach (ze względu na gęstość materiału możliwy jest dogodny transport elementów do miejsca wbudowania) oraz w przęsłach mostów i przekryciach dużej rozpiętości. W praktyce LBWW, gęstości od 1850 do 2000 kg/m3, uzyskują wytrzymałość na ściskanie od 50 do 90 MPa.
• Włóknobeton wysokowartościowy - jest to beton ze zbrojeniem rozproszonym w postaci włókien metalowych, węglowych, polipropylenowych lub innych, długości około 20 mm i przekroju najczęściej około 1 mm2.
• Betony samozagęszczające
To betony o bardzo ciekłej konsystencji (normowy rozpływ 500-700 mm), z dużą zawartością cementu (powyżej 600 kg/m3) oraz małą ilością kruszywa. Wykonanie takich mieszanek jest możliwe tylko z zastosowaniem specjalnych dodatków i domieszek. Korygują one lepkość, zapobiegają segregacji i zmniejszają ciepło hydratacji.


Betony kompozytowe
Zastosowanie w betonie włókna rozproszonego jest niekiedy najlepszym sposobem na uniknięcie rys i pęknięć skurczowych oraz na poprawianie właściwości mechanicznych. Takie betony, nazywane kompozytowymi, najczęściej stosuje się do:
• budowy nawierzchni dróg, autostrad, mostów oraz dróg i posadzek przeznaczonych dla sprzętu ciężkiego
• wykonywania nawierzchni nabrzeży portowych lub budowy zbiorników w oczyszczalniach ścieków, zbiorników retencyjnych i kolektorów ściekowych
• wykonywania nawierzchni hal fabrycznych i targowych oraz posadzek o podwyższonej odporności na uderzenia i ścieranie.
• wykonywania budowli wodnych narażonych na obciążenia dynamiczne.
Mikrowłókna stosuje się jako dodatek do betonu natryskowego naprawczego (torkretowanie), do zapraw i mas samopoziomujących oraz przy produkcji prefabrykatów betonowych wielkogabarytowych i cienkościennych.

Domieszki do betonów

Typy modyfikatorów
Do domieszek zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające (plastyfikatory i superplastyfikatory), opóźniające i przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające. Dodatki, to m. in. pyły krzemionkowe i zbrojenie rozproszone, na przykład włókna stalowe, z tworzyw sztucznych, węglowe oraz pochodzenia organicznego.

• Plastyfikatory i superplastyfikatory
Plastyfikatory - domieszki obniżające napięcie powierzchniowe wody zarobowej w stopniu umożliwiającym ograniczenie jej zużycia o około 10% i przy zachowaniu tej samej konsystencji.

Superplastyfikatory - powodują powstawanie wokół ziaren cementu podwójnej warstwy jonowej, dzięki której zmniejszają się siły tarcia i następuje intensywna dyspersja zaczynu cementowego. Superplastyfikatory umożliwiają redukcję zużycia wody zarobowej o 30 do 35%, przy zachowaniu projektowanej konsystencji.

Surowce
• sole sulfonowanych melaminowo-formaldehydowych polimerów (SMF),
• sole sulfonowanych naftalenowo-formaldehydowych polimerów (SNF)
• oraz sulfonaty ligninowe i ich mieszaniny.
Domieszki te wpływają na równomierne rozłożenie kruszywa w mieszance, a tym samym na jednorodność mieszanki betonowej oraz na jednakowe zwilżenie ziaren kruszywa. Najczęściej dozowane są w ilości od 1 do 5% w stosunku do masy spoiwa. Zastosowane w maksymalnych dawkach, określonych przez producenta, powodują jednak zwiększenie napowietrzenia mieszanki betonowej, a w konsekwencji opóźnienie czasu wiązania cementu.

• Domieszki opóźniające wiązanie
Głównymi składnikami domieszek opóźniających wiązanie są fosforany, cukry i tlenki metali. Po zastosowaniu takich domieszek na powierzchni ziaren klinkieru cementowego tworzy się otoczka, która hamuje dostęp wody i blokuje powstawanie zarodków krystalizacji, na których pojawiają się produkty hydratacji. Domieszki opóźniające stosuje się w wypadku dłuższego transportu betonu, by zapobiec rozpoczęciu procesu wiązania. Modyfikatory te, dodane w ilości 0,2-2,0% w stosunku do ilości cementu, pozwalają zmniejszyć ilość wody zarobowej nawet o 10% i opóźnić czas wiązania o 3 do 24 godzin. Domieszki opóźniające wiązanie działają również uplastyczniająco.
Skutki uboczne
Na przykład w wyniku wydłużenia czasu między początkiem a końcem wiązania betonu istnieje niebezpieczeństwo powstawania rys skurczowych, a na skutek opóźnienia czasu twardnienia może zmniejszyć się wytrzymałość początkowa betonu. Zastosowanie opóźniaczy organicznych w połączeniu z niektórymi cementami może spowodować gwałtowne przyspieszenie wiązania, dlatego korzystniejsze jest stosowanie opóźniaczy nieorganicznych. Przedozowanie może doprowadzić do powstania niekontrolowanych porów powietrznych, które obniżają wytrzymałość.

• Domieszki przyspieszające wiązanie
Stosowane są głównie w betonach natryskowych, szybkowiążących, uszczelniających i wodoszczelnych. Stosowane w ilości od 0,5 do 5,0% w stosunku do masy cementu pozwalają osiągnąć maksymalną wytrzymałość betonu już po 6 godzinach. Dzięki nim można szybciej demontować formy i dlatego są stosowane przy produkcji wyrobów betonowych. Domieszki te mogą wywoływać skutki uboczne: niższą wytrzymałość końcową, większy skurcz przy zastosowaniu maksymalnych lub wyższych od dopuszczonych przez producenta dawek, a efekty uzależnione są od rodzaju cementu.

• Domieszki napowietrzające
Domieszki te poprzez redukcję napięcia powierzchniowego wody zarobowej wprowadzają do mieszanki pory powietrzne w kształcie kuleczek o średnicy 0-0,3 mm, co powoduje przerwanie istniejącego systemu kapilarnego betonu. Zastosowanie tych domieszek w betonach pozwala wykonywać elementy trwałe i odporne na działanie czynników atmosferycznych oraz agresywnego środowiska. Do grupy takich elementów zalicza się np. płyty chodnikowe, kanały odwadniające, podjazdy garażowe, stopnie schodów, mury betonowe, zbiorniki w oczyszczalniach ścieków.
Stosowane są najczęściej jako domieszki poprawiające mrozoodporność, podwyższające trwałość betonu i zmniejszające jego nasiąkliwość.

• Domieszki uszczelniające
Domieszki uszczelniające zmniejszają nasiąkliwość betonu poprzez hydrofobizację systemu kapilar. Mają działanie uplastyczniające, pozwalają także uzyskać szczelną strukturę betonu. Domieszki należące do tej grupy w wysokim stopniu poprawiają trwałość i odporność betonu na działanie środowiska agresywnego.
Domieszki uszczelniające są drogie, dlatego częściej stosowane są domieszki upłynniające i technologie betonów wodoszczelnych, w których wskaźnik w/s jest bardzo niski.


F1 ≤340
F2 od 350 do 410
F3 od 420 do 480
F4 od 490 do 550
F5 od 560 do 620
F6 ≥630

Zalecane granice od 340 do 620

Wytrzymałość na ściskanie według PN-EN 206-1:2003 - wytrzymałość betonu na ściskanie wyrażana jest wytrzymałością charakterystyczną zdefiniowaną jako wartość, poniżej której może się znaleźć nie więcej niż 5% wyników wszystkich pomiarów wytrzymałości danego betonu.

Wytrzymałość charakterystyczna - powinna być określona na próbkach o kształcie sześcianu o boku a=15cm (fck, cube) albo walca o wymiarach D=15cm i H=30cm (fck, cyl) po 28 dniach twardnienia w temp. 20oC.

Klasy wytrzymałości wg PN-EN 206-1:2003
Podstawę klasyfikacji może stanowić wytrzymałość charakterystyczna na ściskanie określana w 28 dniu dojrzewania na próbkach sześciennych lub walcowych o wymiarach jak wyżej.
Tablica - Klasy wytrzymałości na ściskanie betonu zwykłego i betonu ciężkiego
Klasa wytrzymałości na ściskanie. Minimalna wytrzymałość charakterystyczna oznaczana na próbkach walcowych
fck, cyl w [N/mm2]. Minimalna wytrzymałość charakterystyczna oznaczana na próbkach sześciennych fck, cube w [N/mm2]: C8/10, C12/15, C16/20, C20/25, C25/30, C30/37, C35/45, C40/50, C45/55, C50/60, C55/67, C60/75, C70/85
, C80/95, C90/105, C100/115 8, 12, 16, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100 10, 15, 20, 25, 30, 37, 45, 50
, 55, 60, 67, 75, 85, 95, 105, 115

Betony BWW, BBWW, BUWW
BWW - to beton o klasie wytrzymałości B60 - B120 (beton wysokiej wytrzymałości)
BBWW - to beton o klasie wytrzymałości B120 - B180 (beton bardzo wysokiej wytrzymałości)
BUWW - to beton o klasie wytrzymałości powyżej B180 (beton ultra wysokiej wytrzymałości)
Betony te stosuje się do budynków wysokich szkieletowych - o oszczędnych przekrojach, do budowli tuneli, platform wiertniczych, nawierzchni drogowych odpornych na ścieranie, mostów, itd.
Aby uzyskać wyższe parametry betonu należy:
- zmniejszyć końcową porowatość zaczynu
- stosować kruszywo łamane o Rm = 200-300 MPa (N/mm2)
- stosować bardzo drobne uszczelniające wypełniacze
- poprawić przyczepność zaczynu do kruszywa0.35; stąd< w/c <- w/c [BWW] 0.22 potrzeba stosowania superplastyfikatorów (SP) - mieszanka staje się rzadsza
- dobór odpowiedni kruszywa, spełnienie warunku najmniejszej wodożądności i największej szczelności; stosować kruszywo bez frakcji 0-0.05; max. wielkość ziarna do 16 mm; najlepsze kruszywo łamane o kształcie zbliżonym do sześcianu.

Rodzaje betonów wysokowartościowych:

• Betony wysokiej wytrzymałości (BWW): to kompozyty cementowe o wytrzymałości na ściskanie od 60 do 120 MPa. Zakres ten przyjęto za większością źródeł europejskich oraz amerykańskich (min. Beton DIN 1045, Eurocode 2, ACI 318-89).
• Beton bardzo wysokowartościowy (BBWW): jego klasyfikacji dokonano poprzez przyporządkowanie wytrzymałości na ściskanie do przedziału od 120 do 180 MPa.
• Betony ultrawysokowartościowe (BUWW) - betony najnowszej generacji o wytrzymałości na ściskanie powyżej 180 MPa. Podczas badań stwierdzono, że betony z dodatkiem mikrozbrojenia oraz poddane specjalnej obróbce cieplno-wilgotnościowej uzyskują wytrzymałości nawet ponad 800 MPa. Betony najnowszej generacji
• Lekkie betony wysokowartościowe
Lekkie betony wysokowartościowe (LBWW) to betony powstałe z użyciem kruszyw lekkich, a przede wszystkim kruszyw sztucznych takich jak liapor czy leca (ze spęcznionych glin) lub lytag (ze spiekanych popiołów lotnych). LBWW stosuje się głównie w elementach konstrukcji platform wydobywczych i innych obiektów wykonywanych najpierw w suchych dokach (ze względu na gęstość materiału możliwy jest dogodny transport elementów do miejsca wbudowania) oraz w przęsłach mostów i przekryciach dużej rozpiętości. W praktyce LBWW, gęstości od 1850 do 2000 kg/m3, uzyskują wytrzymałość na ściskanie od 50 do 90 MPa.
• Włóknobeton wysokowartościowy - jest to beton ze zbrojeniem rozproszonym w postaci włókien metalowych, węglowych, polipropylenowych lub innych, długości około 20 mm i przekroju najczęściej około 1 mm2.
• Betony samozagęszczające
To betony o bardzo ciekłej konsystencji (normowy rozpływ 500-700 mm), z dużą zawartością cementu (powyżej 600 kg/m3) oraz małą ilością kruszywa. Wykonanie takich mieszanek jest możliwe tylko z zastosowaniem specjalnych dodatków i domieszek. Korygują one lepkość, zapobiegają segregacji i zmniejszają ciepło hydratacji.


Betony kompozytowe
Zastosowanie w betonie włókna rozproszonego jest niekiedy najlepszym sposobem na uniknięcie rys i pęknięć skurczowych oraz na poprawianie właściwości mechanicznych. Takie betony, nazywane kompozytowymi, najczęściej stosuje się do:
• budowy nawierzchni dróg, autostrad, mostów oraz dróg i posadzek przeznaczonych dla sprzętu ciężkiego
• wykonywania nawierzchni nabrzeży portowych lub budowy zbiorników w oczyszczalniach ścieków, zbiorników retencyjnych i kolektorów ściekowych
• wykonywania nawierzchni hal fabrycznych i targowych oraz posadzek o podwyższonej odporności na uderzenia i ścieranie.
• wykonywania budowli wodnych narażonych na obciążenia dynamiczne.
Mikrowłókna stosuje się jako dodatek do betonu natryskowego naprawczego (torkretowanie), do zapraw i mas samopoziomujących oraz przy produkcji prefabrykatów betonowych wielkogabarytowych i cienkościennych.

Domieszki do betonów

Typy modyfikatorów
Do domieszek zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające (plastyfikatory i superplastyfikatory), opóźniające i przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające. Dodatki, to m. in. pyły krzemionkowe i zbrojenie rozproszone, na przykład włókna stalowe, z tworzyw sztucznych, węglowe oraz pochodzenia organicznego.

• Plastyfikatory i superplastyfikatory
Plastyfikatory - domieszki obniżające napięcie powierzchniowe wody zarobowej w stopniu umożliwiającym ograniczenie jej zużycia o około 10% i przy zachowaniu tej samej konsystencji.

Superplastyfikatory - powodują powstawanie wokół ziaren cementu podwójnej warstwy jonowej, dzięki której zmniejszają się siły tarcia i następuje intensywna dyspersja zaczynu cementowego. Superplastyfikatory umożliwiają redukcję zużycia wody zarobowej o 30 do 35%, przy zachowaniu projektowanej konsystencji.

Surowce
• sole sulfonowanych melaminowo-formaldehydowych polimerów (SMF),
• sole sulfonowanych naftalenowo-formaldehydowych polimerów (SNF)
• oraz sulfonaty ligninowe i ich mieszaniny.
Domieszki te wpływają na równomierne rozłożenie kruszywa w mieszance, a tym samym na jednorodność mieszanki betonowej oraz na jednakowe zwilżenie ziaren kruszywa. Najczęściej dozowane są w ilości od 1 do 5% w stosunku do masy spoiwa. Zastosowane w maksymalnych dawkach, określonych przez producenta, powodują jednak zwiększenie napowietrzenia mieszanki betonowej, a w konsekwencji opóźnienie czasu wiązania cementu.

• Domieszki opóźniające wiązanie
Głównymi składnikami domieszek opóźniających wiązanie są fosforany, cukry i tlenki metali. Po zastosowaniu takich domieszek na powierzchni ziaren klinkieru cementowego tworzy się otoczka, która hamuje dostęp wody i blokuje powstawanie zarodków krystalizacji, na których pojawiają się produkty hydratacji. Domieszki opóźniające stosuje się w wypadku dłuższego transportu betonu, by zapobiec rozpoczęciu procesu wiązania. Modyfikatory te, dodane w ilości 0,2-2,0% w stosunku do ilości cementu, pozwalają zmniejszyć ilość wody zarobowej nawet o 10% i opóźnić czas wiązania o 3 do 24 godzin. Domieszki opóźniające wiązanie działają również uplastyczniająco.
Skutki uboczne
Na przykład w wyniku wydłużenia czasu między początkiem a końcem wiązania betonu istnieje niebezpieczeństwo powstawania rys skurczowych, a na skutek opóźnienia czasu twardnienia może zmniejszyć się wytrzymałość początkowa betonu. Zastosowanie opóźniaczy organicznych w połączeniu z niektórymi cementami może spowodować gwałtowne przyspieszenie wiązania, dlatego korzystniejsze jest stosowanie opóźniaczy nieorganicznych. Przedozowanie może doprowadzić do powstania niekontrolowanych porów powietrznych, które obniżają wytrzymałość.

• Domieszki przyspieszające wiązanie
Stosowane są głównie w betonach natryskowych, szybkowiążących, uszczelniających i wodoszczelnych. Stosowane w ilości od 0,5 do 5,0% w stosunku do masy cementu pozwalają osiągnąć maksymalną wytrzymałość betonu już po 6 godzinach. Dzięki nim można szybciej demontować formy i dlatego są stosowane przy produkcji wyrobów betonowych. Domieszki te mogą wywoływać skutki uboczne: niższą wytrzymałość końcową, większy skurcz przy zastosowaniu maksymalnych lub wyższych od dopuszczonych przez producenta dawek, a efekty uzależnione są od rodzaju cementu.

• Domieszki napowietrzające
Domieszki te poprzez redukcję napięcia powierzchniowego wody zarobowej wprowadzają do mieszanki pory powietrzne w kształcie kuleczek o średnicy 0-0,3 mm, co powoduje przerwanie istniejącego systemu kapilarnego betonu. Zastosowanie tych domieszek w betonach pozwala wykonywać elementy trwałe i odporne na działanie czynników atmosferycznych oraz agresywnego środowiska. Do grupy takich elementów zalicza się np. płyty chodnikowe, kanały odwadniające, podjazdy garażowe, stopnie schodów, mury betonowe, zbiorniki w oczyszczalniach ścieków.
Stosowane są najczęściej jako domieszki poprawiające mrozoodporność, podwyższające trwałość betonu i zmniejszające jego nasiąkliwość.

• Domieszki uszczelniające
Domieszki uszczelniające zmniejszają nasiąkliwość betonu poprzez hydrofobizację systemu kapilar. Mają działanie uplastyczniające, pozwalają także uzyskać szczelną strukturę betonu. Domieszki należące do tej grupy w wysokim stopniu poprawiają trwałość i odporność betonu na działanie środowiska agresywnego.
Domieszki uszczelniające są drogie, dlatego częściej stosowane są domieszki upłynniające i technologie betonów wodoszczelnych, w których wskaźnik w/s jest bardzo niski.

i posadzek przeznaczonych dla sprzętu ciężkiego
• wykonywania nawierzchni nabrzeży portowych lub budowy zbiorników w oczyszczalniach ścieków, zbiorników retencyjnych i kolektorów ściekowych
• wykonywania nawierzchni hal fabrycznych i targowych oraz posadzek o podwyższonej odporności na uderzenia i ścieranie.
• wykonywania budowli wodnych narażonych na obciążenia dynamiczne.
Mikrowłókna stosuje się jako dodatek do betonu natryskowego naprawczego (torkretowanie), do zapraw i mas samopoziomujących oraz przy produkcji prefabrykatów betonowych wielkogabarytowych i cienkościennych.

Domieszki do betonów

Typy modyfikatorów
Do domieszek zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające (plastyfikatory i superplastyfikatory), opóźniające i przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające. Dodatki, to m. in. pyły krzemionkowe i zbrojenie rozproszone, na przykład włókna stalowe, z tworzyw sztucznych, węglowe oraz pochodzenia organicznego.

• Plastyfikatory i superplastyfikatory
Plastyfikatory - domieszki obniżające napięcie powierzchniowe wody zarobowej w stopniu umożliwiającym ograniczenie jej zużycia o około 10% i przy zachowaniu tej samej konsystencji.

Superplastyfikatory - powodują powstawanie wokół ziaren cementu podwójnej warstwy jonowej, dzięki której zmniejszają się siły tarcia i następuje intensywna dyspersja zaczynu cementowego. Superplastyfikatory umożliwiają redukcję zużycia wody zarobowej o 30 do 35%, przy zachowaniu projektowanej konsystencji.

Surowce
• sole sulfonowanych melaminowo-formaldehydowych polimerów (SMF),
• sole sulfonowanych naftalenowo-formaldehydowych polimerów (SNF)
• oraz sulfonaty ligninowe i ich mieszaniny.
Domieszki te wpływają na równomierne rozłożenie kruszywa w mieszance, a tym samym na jednorodność mieszanki betonowej oraz na jednakowe zwilżenie ziaren kruszywa. Najczęściej dozowane są w ilości od 1 do 5% w stosunku do masy spoiwa. Zastosowane w maksymalnych dawkach, określonych przez producenta, powodują jednak zwiększenie napowietrzenia mieszanki betonowej, a w konsekwencji opóźnienie czasu wiązania cementu.

• Domieszki opóźniające wiązanie
Głównymi składnikami domieszek opóźniających wiązanie są fosforany, cukry i tlenki metali. Po zastosowaniu takich domieszek na powierzchni ziaren klinkieru cementowego tworzy się otoczka, która hamuje dostęp wody i blokuje powstawanie zarodków krystalizacji, na których pojawiają się produkty hydratacji. Domieszki opóźniające stosuje się w wypadku dłuższego transportu betonu, by zapobiec rozpoczęciu procesu wiązania. Modyfikatory te, dodane w ilości 0,2-2,0% w stosunku do ilości cementu, pozwalają zmniejszyć ilość wody zarobowej nawet o 10% i opóźnić czas wiązania o 3 do 24 godzin. Domieszki opóźniające wiązanie działają również uplastyczniająco.
Skutki uboczne
Na przykład w wyniku wydłużenia czasu między początkiem a końcem wiązania betonu istnieje niebezpieczeństwo powstawania rys skurczowych, a na skutek opóźnienia czasu twardnienia może zmniejszyć się wytrzymałość początkowa betonu. Zastosowanie opóźniaczy organicznych w połączeniu z niektórymi cementami może spowodować gwałtowne przyspieszenie wiązania, dlatego korzystniejsze jest stosowanie opóźniaczy nieorganicznych. Przedozowanie może doprowadzić do powstania niekontrolowanych porów powietrznych, które obniżają wytrzymałość.

• Domieszki przyspieszające wiązanie
Stosowane są głównie w betonach natryskowych, szybkowiążących, uszczelniających i wodoszczelnych. Stosowane w ilości od 0,5 do 5,0% w stosunku do masy cementu pozwalają osiągnąć maksymalną wytrzymałość betonu już po 6 godzinach. Dzięki nim można szybciej demontować formy i dlatego są stosowane przy produkcji wyrobów betonowych. Domieszki te mogą wywoływać skutki uboczne: niższą wytrzymałość końcową, większy skurcz przy zastosowaniu maksymalnych lub wyższych od dopuszczonych przez producenta dawek, a efekty uzależnione są od rodzaju cementu.

• Domieszki napowietrzające
Domieszki te poprzez redukcję napięcia powierzchniowego wody zarobowej wprowadzają do mieszanki pory powietrzne w kształcie kuleczek o średnicy 0-0,3 mm, co powoduje przerwanie istniejącego systemu kapilarnego betonu. Zastosowanie tych domieszek w betonach pozwala wykonywać elementy trwałe i odporne na działanie czynników atmosferycznych oraz agresywnego środowiska. Do grupy takich elementów zalicza się np. płyty chodnikowe, kanały odwadniające, podjazdy garażowe, stopnie schodów, mury betonowe, zbiorniki w oczyszczalniach ścieków.
Stosowane są najczęściej jako domieszki poprawiające mrozoodporność, podwyższające trwałość betonu i zmniejszające jego nasiąkliwość.

• Domieszki uszczelniające
Domieszki uszczelniające zmniejszają nasiąkliwość betonu poprzez hydrofobizację systemu kapilar. Mają działanie uplastyczniające, pozwalają także uzyskać szczelną strukturę betonu. Domieszki należące do tej grupy w wysokim stopniu poprawiają trwałość i odporność betonu na działanie środowiska agresywnego.
Domieszki uszczelniające są drogie, dlatego częściej stosowane są domieszki upłynniające i technologie betonów wodoszczelnych, w których wskaźnik w/s jest bardzo niski.


Wyszukiwarka