Technologia betonu

Technologia betonu

Projektowanie betonów SCC i sprawdzanie ich właściwości

Kraków, 2012 r.

Czym jest współczesna technologia betonu?

Projektowanie składu mieszanki

betonowej

Wytwarzanie mieszanki betonowej

Układanie i zagęszczenie

mieszanki betonowej

Pielęgnacja „świeżego”

betonu

Beton o żądanych właściwościach fizyko-mechanicznych przy

uwzględnieniu kosztów i czasu

wykonaniaAnaliza

ekonomiczna

Kontrola jakości

Rozwój

betonu

Betony BSZ lub ang. SCC - definicja

• Wg normy PN-EN 206-9: 2010

• Inna definicja:

Beton, który pod własnym ciężarem rozpływa się i zagęszcza z zachowaniem jednorodności, wypełniając deskowanie ze zbrojeniem,

kanały, ramy, itp.

Beton, którego mieszanka ma taką zdolność do płynięcia podwłasnym ciężarem, która zapewnia całkowite wypełnienie nią wymaganej

przestrzeni, formy lub deskowania w sposób zagęszczonybez segregacji

Betony samozagęszczalne SCC

Właściwości, składnikii zastosowanie

Właściwości betonów SCC

• wysoka płynność i urabialność mieszanki betonowej (zdolność „płynięcia” mieszanki, a więc jej zdolność do zagęszczania pod wpływem siły ciężkości)

• zdolność szczelnego wypełniania form bez segregacji składników mieszanki, odporność na ‘bleeding’ (wyciek wody z mieszanki)

• zdolność do odpowietrzania ułożonej mieszanki bez konieczności wibrowania

• długi czas zachowania konsystencji i urabialności• wysokie parametry fizyko-mechaniczne

stwardniałego betonu• gładkość powierzchni stwardniałego betonu • właściwości BSZ pozwalają także na wydłużenie

czasu transportu, a skrócenie czasu wbudowywania

SCC ze względu na „płynięcie” mieszanki betonowej

charakteryzują się mniejszą zawartością kruszywa

grubego, a większym udziałem zaprawy.

Ponadto posiadają znacznie wyższy punkt piaskowy.

Stosunek masowy kruszywa grubego do drobnego

i do matrycy cementowej powinien wynosić 50% : 20% : 30%.

Właściwości scc dotyczące składu

Odporność betonów SCC na bazie cementu żużlowego CEM III na działanie środowisk zawierających jony chlorkowe

Otrzymywanie SCC

Projektowanie SCC

Algorytm projektowania betonów samozagęszczalnych

Składniki betonu SCC

• Cement – CEM I, CEM II, CEM III, zawartość300 – 450 kg/m3

• Kruszywo – spełniające wymagania dla betonu zwykłego, maksymalny wymiar ziarna 20 mm

• Punkt piaskowy kruszywa 40 – 50 %• Dodatki mineralne (popiół lotny, granulowany

żużel wielkopiecowy, kamień wapienny), zawartość przeciętnie 20 – 40 % masy cementu

• Superplastyfikatory (na bazie polikarboksyeterów lub polikarboksylanów)

• Wskaźnik w/c = 0,3 – 0,5• Zawartość spoiwa (cement + dodatek mineralny)

475 – 600 kg/m3

Składnik CEM I 42,5R CEM III/A 32,5NA

Ilość, kg/m3

Cement 450 360

Dodatek mineralny mączka kwarcowa: 100 kgmikrokrzemionka: 20 kg

popiół lotny: 170

Kruszywo 0/8 mm 1690 -

Kruszywo 0/16 mm - 1680

Woda 210 160

Superplastyfikator FM 38 9 -

Superplastyfikator FM 34 - 4,3

w/c 0,46   

Właściwość CEM I 42,5R CEM III/A 32,5NA

Wyniki badań

Rozpływ 65 cm 71 cm

Wytrzymałość po 1 dniu 20,0 MPa -

Wytrzymałość po 3 dniach 32,0 MPa 12,0 MPa

Wytrzymałość po 7 dniach - 29,0 MPa

Wytrzymałość po 28 dniach 61,0 MPa 48,0 MPa

Wytrzymałość po 56 dniach - 54,0 MPa

Przykładowe receptury betonu SCC

0,44

Specyfika projektowania składu betonu SCC

• Przy projektowaniu betonów samozagęszczalnych warunkiem podstawowym jest uzyskanie odpowiednich właściwości reologicznych mieszanki, a cechy wytrzymałościowe i trwałościowe traktowane są często, zwłaszcza w przypadku betonów niskich klas jako drugorzędne

• Odpowiednie właściwości reologiczne powinny umożliwić swobodne płynięcie i odpowietrzenie mieszanki betonowej przy braku sedymentacji ziaren kruszywa w mieszance, jak i braku wydzielania się z niej zaczynu.

• Właściwości reologiczne można wystarczająco dokładnie opisywać za pomocą dwóch parametrów reologicznych – granicy płynięcia (warunkującej wystąpienie płynięcia mieszanki) i lepkości plastycznej (mającej istotne znaczenie dla urabialności, stabilności oraz zdolności do samoodpowietrzenia mieszanek).

Rys. Zmiany właściwości reologicznych mieszanki w wyniku modyfikacji jej składu

Rys. Główne czynniki decydujące o właściwościach reologicznych mieszanki

Specyfika składu betonu samozagęszczalnego

Błędy powierzchni mieszanki SCC

Badaniewłaściwości

SCC

Właściwości reologicznemieszanki i metody ich pomiaru

Rys. Właściwości reologiczne mieszanki oraz testy ich pomiaru

Im mniejsza jest granica płynięcia, tym lepsza jest urabialność mieszanki

Im mniejsza jest lepkość plastyczna mieszanki tym większa jest jej płynność, a więc również urabialność.

TAB.1. Zalecane do badania właściwości reologicznych mieszanki samozagęszczalnejTesty techniczne i ich korelacje z parametrami reologicznymi

Rozpływ swobodny

Badanie średnicy rozpływumieszanki pozwalają określićgranicę płynięcia mieszanki.

Granica płynięcia jest mniejsza gdy średnica rozpływu jest większa.

Lepkość

Badania czasu rozpływu lub czasu wypływu pozwalają na określenielepkości plastycznej. Lepkość plastycznajest tym większa im ww.czasy są dłuższe.

Chwilowa zdolność płynięcia

Odporność na segregację

TAB. Wymagane parametry reologiczne mieszanek samozagęszczalnych

TAB. Wymagane parametry reologiczne mieszanek samozagęszczalnych c.d.

Efekty stosowania betonu SCC

• brak konieczności zagęszczania mieszanki betonowej

• zmniejszenie pracochłonności formowania elementów

• łatwość zabudowy mieszanki w konstrukcjach o skomplikowanym kształcie i dużej ilości zbrojenia

• bardzo wysoka jakość wykonania (jednorodność ułożonego betonu)

• uzyskanie bardzo dokładnego odwzorowania powierzchni form bez raków i pęcherzy (beton architektoniczny)

• zwiększenie szybkości wykonywania konstrukcji

• eliminacja hałasu związanego z wibrowaniem mieszanki

SCCzastosowanie

SCC znajdują zastosowanie jako materiały do wykonywania

konstrukcji betonowych o skomplikowanych kształtach,

z gęstym zbrojeniem, w tym także budowli podwodnych.

Ponadto betony samozagęszczalne

są doskonałym betonem architektonicznym, zapewniającym

gładką powierzchnię wykonywanych elementów.

Zastosowanie SCC

Most Akashi Kaikyo, Japonia

3,911 km rozpiętości

Bloki kotwiące kabli niosących konstrukcję podwieszoną

Beton SCC

Zalety betonów SCC w porównaniu do tradycyjnego betonu

Podsumowanie

• Wprowadzanie nowych rozwiązań w technologii betonu pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie tego materiału w budownictwie (trwałość, koszt i szybkość realizacji).

• Realizacja nowoczesnych technologii wymaga szerokich działań eksperymentalnych oraz opracowania nowych metod badawczych.

• Warunkiem koniecznym jest wysoka kultura techniczna producentów betonów i firm wykonawczych oraz poziom fachowej wiedzy pracowników.

Książki:

1. Wiesław Kurdowski – Chemia cementu i betonu, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2010

2. Beton według normy PN – EN 206-1 – komentarz-, praca zbiorowa pod kierunkiem prof. Lecha Czarneckiego, Wyd. Polski Cement, Kraków 2004

Artykuły:

1. P. Rovnanikova, S. Grzeszczyk – „Odporność betonów samozagęszczalnych na bazie cementu żużlowego (CEM III) na działanie środowisk zawierających jonychlorkowe”, Roczniki Inżynierii Budowlanej, Zeszyt 7/2007