BETONI UVOD Komponente

BETONI Sadržaj aj 1. Uvod 2. Materijali za izradu betona 3. Određivanje sastava betona 4. Svojstva svežeg betona 5. Fizičko mehanička svojstva očvrslog betona 6. Reološka svojstva očvrslog betona 7. Ispitivanja betona metodama bez razaranja 8. Opšte osnove tehnologije betona 9. Laki betoni 10. Teški betoni BETONI UVOD BETON JE VEŠTAČKI KAMENI MATERIJAL, DOBIJEN OČVRŠĆAVANJEM MEŠAVINE NEKOG VEZIVNOG MATERIJALA I AGREGATA. ZA RAZLIKU OD MALTERA, ZA KOJE SE KORISTI SAMO SITAN AGREGAT, KOD BETONA NEMA OGRANIČENJA U POGLEDU GORNJE GRANICE KRUPNOĆE ZRNA AGREGATA. KAO VEZIVNI MATERIJALI KORISTE SE RAZNA MINERALNA VEZIVA (CEMENT, KREČ, GIPS,), KAO I ORGANSKA VEZIVA (ASFALT, POLIMERI), TE SE MOŽE GOVORITI O KREČ-BETONU, GIPS-BETONU, CEMENT- BETONU, ASFALT-BETONU, POLIMER-BETONU. 1

BETONI UVOD ŠTO SE AGREGATA TIČE, KORISTE SE AGREGATI VRLO RAZLIČITOG POREKLA, PRIRODNI I VEŠTAČKI: PRIRODNI ŠLJUNAK I PESAK, DROBLJEN KRUPAN I SITAN AGREGAT, ZGURE, EKSPANDIRANA GLINA, STRUGOTINA OD DRVETA I DR. MI ĆEMO SE U DALJEM OGRANIČITI SAMO NA BETONE KOD KOJIH JE VEZIVO CEMENT, KOJE BI FORMALNO POSMATRANO, TREBALO ZVATI CEMENT-BETONI. MEĐUTIM, U PRAKSI JE UOBIČAJENO DA SE BETONI NA BAZI CEMENTA ZOVU SAMO BETONI, PA ĆEMO SE I MI U DALJEM PRIDRŽAVATI TAKVOG STAVA. BETONI UVOD KAO NEOPHODNA KOMPONENTA ZA BETONE KOD KOJIH SE KAO VEZIVA KORISTE MINERALNA (NEORGANSKA) VEZIVA, DAKLE I CEMENT, JAVLJA SE: VODA. PORED AGREGATA, CEMENTA I VODE, U MEŠAVINI BETONA MOŽE DA BUDE PRISUTNA JOŠ JEDNA KOMPONENTA: HEMIJSKI I/ILI MINERALNI DODATAK (ADITIV). MEŠAVINA KOMPONENTNIH MATERIJALA ZA SPRAVLJANJE BETONA, SVE DOK NE OČVRSNE, NAZIVA SE SVEŽ BETON ILI BETONSKA SMEŠA. 2

BETONI UVOD Komponente betona BETONI UVOD Komponente betona Agregat (70 80% u betonskoj masi) Cement (10 20% u betonskoj masi) Voda (5 10% u betonskoj masi) Hemijski dodaci -aditivi (neobavezni, ali se u novije vreme vrlo često koriste, doziraju se u odnosu na masu cementa) 3

BETONI UVOD OSNOVNA PODELA BETONA NAJČEŠĆE SE VRŠI NA BAZI KRITERIJUMA KOJI SE ZASNIVA NA VREDNOSTIMA ZAPREMINSKE MASE - γ: Laki betoni: γ 1900 kg/m 3, Obični betoni: 1900 γ 2500 kg/m 3, Teški betoni: γ 2500 kg/m 3. BETONI UVOD 4

BETONI UVOD BETONI UVOD 5

BETONI UVOD Materijali za izradu betona AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA Učestvuje sa 70 80 % u masi betona. Ravnopravno se koriste: Prirodni (rečni) šljunak i pesak (jeftiniji, povoljniji oblik zrna ugradljivost i obradljivost), Drobljeni krupan i sitan agregat (skuplji, homogeniji sastav, oštroivičnost, bolja athezija sa cementnim kamenom). Štetni sastojci u agregatu: trošna zrna, glina, organske materije, škriljci,, lapori, serpentini, liskun, ugalj, gips. 6

Materijali za izradu betona AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA Beton je kompozitni materijal konglomerat koji se sastoji od 2 komponente: cementnog kamena i agregata Materijali za izradu betona AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA 7

Materijali za izradu betona AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA Y F Y E Fuler: = 100 d D EMPA: 50 d = + D d D (%) (%) Materijali za izradu betona AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA Sa granulometrijskom krivom mešavine agregata Moravac, iako se često ne može uklopiti u područja F E, dobijaju se betoni vrlo visokih čvrstoća 8

Materijali za izradu betona AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA Pravilnik BAB 87 (DIN 1048) preporučuje CEB (Evropski komitet za beton) Materijali za izradu betona AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA Primer kontinualnegranulometrijskekrive (D = 16 mm) 9

Materijali za izradu betona AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA Materijali za izradu betona AGREGAT KAO KOMPONENTA BETONA E z =0,8 1,0 (E z =0,9) D 0,9 R Er 1,4 za rečni agregat Er 1,2 za drobljeni agregat D 1,4 ρ (D 1,2 ρ) 10

Materijali za izradu betona Vlažnost agregata i njeno određivanje S obzirom na značaj vodocementnog faktora u proizvodnji betona, vlažnost agregata mora biti uzeta u obzir prilikom doziranja. Kako uobičajeni postupak određivanja vlažnosti putemsušenja do konstantne mase dugo traje, potrebno je primeniti mnogo brži postupak putem sifonskog suda. Postupak podrazumeva određivanjemase vlažnog agregata M av vagom, a zatim njegove zapremine V av pomoću sifonskog suda i menzure (v. sliku). (g za je prethodno određeno za čitavu isporuku agregata). Materijali za izradu betona CEMENT KAO KOMPONENTA BETONA Učestvuje u betonu sa svega 10 20%po masi, ali ima vrlo veliki uticaj na svojstva betona. Izbor cementa treba vršiti na osnovu njegovih sledećih svojstava: - Čvrstoća i brzina rasta čvrstoće (klasa cementa), -Toplota hidratacije, -Hemijska otpornost. U praksi, količina ina cementa se kreće e u granicama od 200 do 500 kg/m 3, ali, u najvećem em broju slučajeva 300 do 400 kg/m 3. 11

Komponente betona: : Cement Standard EN 197 Materijali za izradu betona Cement kao komponenta betona 12

Materijali za izradu betona Cement kao komponenta betona Materijali za izradu betona Voda kao komponenta betona Voda kao komponenta učestvuje u u betonu sa 5 10 % po masi. Voda za spravljanje betona ne sme da sadrži: Sastojke koji utiču u na proces hidratacije cementa Sastojke uzročnike korozije armature u armiranobetonskim konstrukcijama Ovi sastojci mogu da budu: Rastvoreni u vodi U vidu čvrstih, suspendovanih (dispergovanih) primesa (muljevite, blatne, glinene, drvene, ugljene čestice i dr.) 13

Materijali za izradu betona Voda kao komponenta betona Voda je podobna za izradu betona ako je: Vodonikov pokazatelj (ph) 4,5 9,5 Sulfatnih jona manje od 2700 mg/l Hloridnih jona manje od 300 mg/l Indeks organskih sastojaka manji od 200 mg/l Ukupno rastvorenih soli manje od 5000 mg/l (ne odnosi se na morsku vodu). Obična voda za piće: bez posebnih dokaza o podobnosti. Morska voda: Može se upotrebiti samo za spravljanje betona za nearmirane konstrukcije (izuzev kod primene AC). Materijali za izradu betona Aditivi (dodaci) kao komponenta betona Aditivi (dodaci) su neobavezna, četvrta komponenta betona, čijim se dodavanjem u vrlo maloj količini (prilikom spravljanja), mogu poboljšati neka svojstva svežeg i /ili očvrslog betona. U opštem slučaju, najčešće se radi o sledećim vrstama aditiva (hemijskih dodataka): Plastifikatori (superplastifikatori), Aeranti (uvlačivači vazduha), Akceleratori (ubrzivači vezivanja i/ili očvršćavanja), Retarderi (usporivači vezivanja), Zaptivači, Antifrizi (dodaci za betoniranje na niskim temperaturama). 14

Materijali za izradu betona Aditivi (dodaci) kao komponenta betona Danas se sve češće betonima dodaju i tzv. mineralni dodaci: Pucolani (prirodni i veštački), Zgura visokih peći, Elektrofilterski (leteći) pepeo, Krečnjačko brašno, Silikatna prašina (Silica Fume), itd. Materijali za a izradui betona Aditivi (dodaci) kao komponenta betona Plastifikatori (superplastifikatori): -Površinski aktivne supstance, koje u svežem betonu deluju kao svojevrsna maziva obavijaju zrnca cementa, stvarajući oko njih tanke opne, usled čega se značajno smanjuje trenje u masi. Superplastifikatori u obliku površinski aktivnih supstanci danas imaju vrlo široku primenu, pri čemu se njihovim dodavanjem svežem betonu: -Snižava viskozitet, tj. poboljšava ugradljivost i obradljivost, ne menjajući pritom količinu vode u betonu, ili -Omogućava značajno smanjenje količine vode (HRWRA) bez promene viskoziteta (ugradljivosti i obradljivosti) betonske smeše. 15

Materijali za a izradui betona Aditivi (dodaci) kao komponenta betona Aeranti (uvlačivači vazduha): -U strukturi betona formiraju fine mehuriće (globule) vazduha reda veličine 0,01 0,3 mm, ravnomerno raspoređene u masi cementnog kamena, na međusobnim rastojanjima do 0,25 mm. -Ovakva struktura betona uslovljava povećanje otpornosti očvrslog betona na dejstvo mraza, jer uvučeni mehurići prekidaju mrežu finih kapilara u cementnom kamenu, čime se, sa jedne strane smanjuje upijanje vode, a sa druge strane dobija prostor (za oko 20% rezervne zapremine pora) za širenje leda, čime se eliminišu unutrašnji naponi, koji dovode do destrukcije očvrslog betona -Optimalni procenat uvučenog vazduha obično iznosi 4 6% u odnosu na ukupnu zapreminu betona, čime se ne smanjuje čvrstoća betona, pošto uvučeni mehurići igraju i ulogu plastifikatora (smanjenje količine vode) Materijali za a izradui betona Aditivi (dodaci) kao komponenta betona Akceleratori (ubrzivači vezivanja i/ili očvršćavanja): -Najpoznatiji i najčešće primenjivan ubrzivač je, nsumnjivo, CaCl 2, koji ne utiče bitno na vezivanje cementa, ali u značajnoj meri ubrzava proces očvršćavanja cementa. U količini od samo 0,2% u odnosu na masu cementa omogućava brzi rast čvrstoće u prvih 7 dana, dok pri dozi od 2% ponekad omogućava da se nakon 7 dana dobiju 28-dnevne čvrstoće. -Kako joni hlorida, kao što je već ranije naglašavano, veoma ozbiljno utiču na koroziju čelične armature u betonu, u novije vreme koriste se bezhlorni aditivi ubrzivači, koji takođe doprinose brzom rastu čvrstoće. -Razume se da je prevashodna primena ove vrste aditiva prilikom betoniranja pri niskim temperaturama. 16

Materijali za a izradui betona Aditivi (dodaci) kao komponenta betona Retarderi (usporivači vezivanja): -Retarderi deluju na taj način što oko zrna cementa stvaraju opne koje sprečavaju brzo odvijanje hemijskih reakcija na relaciji cement voda -Najpoznatiji i najrašireniji usporivač je sadra (CaSO 4 2H 2 O). -Pored sadre, kao retarderi se koriste i dekstrin, razne vrste šećera (glikoza, saharoza), glicerin, oksidi cinka, olova i dr. Treba napomenuti da se ove materije dodaju u vrlo malim količinama, reda veličine 0,1% i da postoje takvi aditivi koji do određenog procenta deluju kao usporivači, dok pri većim količinama kao ubrzivači vezivanja cementa. -Primena retardera dolazi u obzir pri betoniranju na visokim temperaturama, pri transportovanju betona na dužim relacijama, u situacijama koje nalažu izvođenje betoniranja bez prekida i slično. Materijali za a izradui betona Aditivi (dodaci) kao komponenta betona Zaptivači: -Sastav aditiva zaptivača tako je podešen da se nakon njihove reakcije sa klinker mineralima dobijaju produkti koji zaptivaju kapilarne pore u cementnom kamenu. Na taj način se povećava stepen vodonepropustljivosti očvrslog betona (ako je m v /m c faktor dovoljno nizak, nisu potrebni!) -Dobijaju se na bazi masnih kiselina, a upotrebljavaju u obliku emulzija ili smolastih bitumenoznih formulacija. Antifrizi -Antifrizi su sredstva protiv zamrzavanja svežeg betona deluju tako što snižavaju tačku smrzavanja vode u njemu -Njihovom upotrebom omogućava se izvođenje betonskih radova i na temperaturama nižim od 0 0 C (CaCl 2, natrijum nitrat,nacl (so) i dr.), -U slučaju nearmiranihkonstrukcija primenjuju se u dozama i do 10% 17

Materijali za a izradui betona Aditivi (dodaci) kao komponenta betona Danas na tržištu postoji vrlo veliki asortiman aditiva i oni uglavom nose različita trgovačka imena. Uz ove aditive idu i prospekti u kojima se daju uslovi primene i doziranja. Ovi uslovi se, međutim, uglavnom odnose na primenu sa čistim PC, a kako se čist PC (CEM I) kod nas primenjuje u vrlo ograničenim količinama, svaki od aditiva treba ispitati sa onim cementom sa kojim će se primenjivati. Kad je reč o aditivima plastifikatorima (superplastifikatorima), ubrzivačima, a posebno aditivima usporivačima, u cilju određivanja njihovih potrebnih doza, osim laboratorijskih ispitivanja, potrebno je vršiti i ispitivanja u realnim uslovima, na realnim temperaturama. Određivanje sastava betona Redosled postupaka 18

Određivanje sastava betona Redosled postupaka Određivanje sastava betona Redosled postupaka 19

Određivanje sastava betona Određivanje kolik ličine ine vode Utvrđivanj vanje e projektovanih svojstava betona Čvrstoća betona f k,28 koju je potrebno laboratorijski potvrditi u toku projektovanja betonske mešavine treba da bude najmanje jednaka karakterističnoj vrednosti čvrstoće za važeći fraktil od 10%, a ostala svojstva za određenu vrednost povoljnija od projektovanih. Pravilnik BAB 87 preporučuje vrednosti prema priloženoj tablici: 20

Određivanj vanje e potrebnog vodocementnog faktora Vrednost vodocementnogfaktora m v /m c određuje se na osnovu prethodno utvrđene 28-dnevne čvrstoće pri pritisku i odabranih komponentnihmaterijala, putem brojnih empirijskih formula, ili dijagrama, kao što je, na primer, priloženi dijagram prema Valcu. U okviru slajdova koji slede, biće pokazano u tu svrhu nekoliko najčešće korišćenih empirijskih formula, uz potrebna objašnjenja. FIZIČKO MEHANIČKA SVOJSTVA BETONA Osnovni zakoni čvrstoće betona 21

Određivanj vanje e potrebnog vodocementnog faktora U formuli Beljajeva: f pc klasa primenjenog cementa k parametarzavisanodvrste agregata, kako sledi: -Rečni: k=4,0 -Drobljeni: k=3,5 U formuli Ferea za vrednost parametra k treba uzeti: k = 250, za cement PC 32,5 k = 320, za cement PC 42,5 k = 390, za cement PC 52,5 Određivanj vanje e potrebnog vodocementnog faktora Formula Bolomej -a: 1 0,5ω 1 f k, 28 = A f pc = A f pc ( 0,5) f pc klasa cementa, ω ω A = 0,55 0,65 (u zavisnosti od MB i granulom. sastava agregata). Formula Skramtajev-a: 1 Za 2,5, tj. : ω 0,40 : ω 1 f k,28 = A1 f pc ( 0,5) ω 1 Za 2,5, tj. : ω 0,40 : ω 1 f k,28 = A2 f pc ( + 0,5) ω Nije teško uočiti da je formula Skramtajev-a za slučaj ω 0,40 isto što i formula Bolomej-a; drugim rečima, Skramtajev je, praktično, dopunio formulu Bolomej-a i slučajem kada je ω 0,40. 22

Određivanj vanje e količine ine cementa i agregata Količina cementa: mv mv mc = ω mc = = mv m c m ω v Količina agregata: m γ a sa m + γ c sc m + λ v sv + v š = 1 3 [ m ] m m c v m a = γ sa 1 v š γ sc γ sv (v š = 2 % = 0,02 m 3 /m 3 betona) m a = γ sa m 0,98 γ c sc m γ 3 [ kg / m ] 3 [ kg / m ] Provera zapreminske mase svežeg betona: g b = m c + m a + m v (+m ad ) [kg/m 3 ] v sv 3 [ kg /m ] Količina cementa m c sračunava se direktno na osnovu prethodno određene količine vode m v i vodocementnog faktora w = m v /m c Za određivanje potrebne količine agregata m a trebaimati prethodno određene vrednosti g sc i g sa Ukoliko se radi o betonu bez aeranta, za vrednostv š treba usvojiti 0,01 0,03 (1% 3%). Određivanje količine ine agregata po frakcijama 23

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Sadržaj aj poglavlja Uvod Struktura svežeg betona Reološka svojstva (samo osnovni pojmovi) Tenološka svojstva: Konzistencija Raslojavanje Ugradljivosti obradljivost Ostala svojstva: Zapreminska masa Mehanička otpornost Procenat uvučenog vazduha Vreme vezivanja (vreme ugradljivostii obradljivosti) betona Pritisak na oplatu (detaljnije u okviru predmeta Tehnologija betona) Temperatura SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Uvod Svež beton je specifičan, višekomponentnipolidisperzan sistem, koji se dobija homogenizacijommešavine komponentnihmaterijala o kojima je bilo reči na prethodnim slajdovima. U ovom sistemu prisutne su fino disperzne čestice cement, vrlo sitne čestice agregata i eventualno neki praškasti mineralni dodaci, zatim znatno krupnija zrna sitnog i krupnog agregata, voda, aditivi (eventualno) i mehurići vazduha (bilo namerno uvučenog putem aditiva aeranta, bilo zarobljenog u svežem betonu tokom mešanja). Usled prisustva unutrašnjih sila međudejstva čestica čvrste i tečne faze (međumolekularne sile, sile viskoznog trenja, kapilarne sile), svež beton poseduje određen stepen kohezivnosti (strukturnu čvrstoću), ali se odlikuje i svojstvima koja su karakteristična za viskozne tečnosti. Njegova svojstva su, ustvari, negde na sredini između pravih viskoznih tečnosti i čvrstih tela, pri čemu on poseduje svojstva tzv. strukturirane viskozne tečnosti. 24

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Uvod Od pravih tečnosti razlikuje se posedovanjem strukturne čvrstoće, a od čvrstih tela srazmerno malom elastičnošću i sposobnošću podnošenja značajnih plastičnih deformacija, čak i pri vrlo malim opterećenjima. Svojstva svežeg betona zavise od velikog broja uticajnih parametara, ali se celokupan kompleks ovih parametara generalno može svesti na dva osnovna faktora: 1) Karakteristike komponenata 2) Strukturu mešavine. Jedno od najznačajnijih svojstava ovog sistema ogleda se u sposobnosti da pod uticajem različitih mehaničkih dejstava menja svoja svojstva. Reč je o tiksotropiji, tj, o pojavi promenljivosti parametara viskoznosti u funkciji kretanja, odnosno mirovanja čestica. Drugo bitno svojstvo je stalna promenljivost parametara u funkciji vremena (gubljenje fluidnosti, povećanje viskoznosti i dr.), što je uslovljeno odvijanjem fizičko hemijskih procesa tokom hidratacije cementa. SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Struktura svežeg eg betona Strukturasvežeg betona najčešće se razmatra kao struktura sistema koji se sastoji od 2 komponente (2 faze): cementne paste i agregata. U sastav cementne paste uvek se uračunavaju i vrlo fine čestice agregata (ispod 0,09 mm), kao i eventualni mineralni dodaci (silikatna prašina, EF pepeo, zgura, pucolanii dr.). Velika specifična površina ovih najsitnijih čestica ima za posledicu pojavu unutrašnjih sila veze u svežem betonu -sile apsorpcionog, molekularnog i kapilarnog međudejstva. Ove sile bitno utiču na sva svojstva svežeg betona, a u prvom redu na stepen povezanosti (kohezivnost) sistema. Svojstva cementne paste, kao i svežeg betona u celini, zavise od odnosa čvrste i tečne faze: sa povećanjem sadržaja vode povećava se pokretljivost (fluidnost), a smanjuje strukturna čvrstoća. Voda o kojoj je reč najčešće je vezana voda (hemijski ili fizički vezana). 25

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Struktura svežeg eg betona U zavisnosti od odnosa cementne paste i agregata, definišu se 3 tipa strukture svežeg betona, kako sledi: Tri tipa strukture svežeg betona Struktura I Zrna agregata su međusobno veoma udaljena (razmaknuta) zbog prisustva velike količine cementne paste, tako da njihovo uzajamno delovanje i ne postoji Dobra fluidnosti dobra kompaktibilnostmešavine Struktura II Cementne paste je manje ona samo ispunjava prostore između zrna, sa neznatnim razdvajanjem susednih zrna slojem maziva debljine 1-3 preč. zrna cementa Dopunski efekat trenja između zrna agregata, usled čega: slabija ugradljivosti obradljivost mešav. SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Struktura svežeg eg betona Tri tipa strukture svežeg betona Struktura II (nastavak) Da bi se ostvarila fluidnostkao kod Strukture I, potreban je ili viši m v /m c faktor, ili određenim postupcima smanjiti viskoznost mešavine (vibriranje, pritisak) Struktura III Cementne paste je malo, ona samo obavija zrna agregata tankim slojem, a prostore između zrna delimično ispunjava Obradljivostmešavine veoma slaba i pri kompaktiranju, ako je uopšte i moguće, moraju se primeniti posebni postupci. Uticaj agregata na svojstva je veliki (suvo trenje u mešavini) 26

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Reološka svojstva Svojstva očvrslog betona u velikoj meri zavise od stepena zbijenosti svežeg betona, koja se ostvaruje tokom procesa ugrađivanja i završne obrade. Ova svojstva, dakle, bitnozavisei odtehnoloških postupakakojise primenjujuprilikom ugrađivanja i završne obrade betona. Kvalitetno ugrađivanje i završna obrada, koji se izvode uz primenu određenog postupka zbijanja (kompaktiranja), generalno posmatrano, zavise od reoloških svojstava betonske smeše. e. SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva Reološkasvojstva svežeg betona značajno utiču na njegova Tehnološka svojstva, kao i na Svojstva očvrslog betona. Da bi se dobio očvrsli beton zahtevanih karakteristika, neophodno je da sveži beton ima odgovarajuća svojstva, koja će pri primeni određenih Tehnoloških postupaka (spravljanje, transport, ugrađivanje i dr.) obezbediti da se dobije zahtevani kvalitet očvrslog materijala Drugim rečima, svež beton treba da ispunjava uslov Tehnologičnosti, što podrazumeva njegovu sposobnost da odgovori zahtevima koje nameću pojedine faze tehnološkog procesa proizvodnje betona i izrade konkretnog betonskog elementa (ili konkretne betonske konstrukcije) Svojstvo t e h n o l o g i č n o s t i svežeg betona treba shvatiti kao skup većeg broja posebnih svojstava koja su od značaja u čitavom tehnološkom lancu počev od doziranja, homogenizacije (mešanja), pa sve do završne obrade gornjih površina i nege ugrađenog betona Sve ove karakteristike se mogu posmatrati u funkciji reoloških parametara svežeg betona strukturne čvrstoće, viskoznosti,suvog trenja u masi i dr., što u prvom redu važi za Svojstvo ugradljivosti 27

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva U praksi se tehnologičnost svežeg betona najčešće razmatra kao funkcija k o n z i s t e n c i j e svežeg betona. Pod pojmom konzistencija podrazumeva se skup svojstava svežeg betona koja suod značaja za njegovuugradljivosti obradljivost. Samipojmovi ugradljivost i obradljivost, pak, označavaju sposobnost svežeg betona da primenom određenog postupka zbijanja (kompaktiranja) homogenom masom upotpunosti ispuni sve prostore ograničenekalupom (oplatom). Druga definicija se praktično svodi na formulaciju po kojoj se pod konzistencijom podrazumeva skup svih svojstava koja se iskazuju pojmovima pokazatelja pokretljivosti i krutosti betonske mešavine. U vezi sa ovako shvaćenim pojmom konzistencijeu praksi se najčešće govori o krutoj, slabo plastičnoj, plastičnoj i tečnoj betonskoj mešavini, odnosno o krutoj, slabo plastičnoj, plastičnoj i tečnoj konzistenciji svežeg betona. SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva Homogenost (homogenity), Ugradljivost (kompaktibilnost-compactability), Povezanost (kohezivnost -cohesiveness), Stabilnost (stability) - suprotstavljivost segregaciji i izdvajanju vode, Transportabilnost (transportability), Pumpabilnost(pumpability), Završna obradljivost gornjih površina (workability) i dr. Tehnološko svojstvo ugradljivosti svežeg betona posebno je značajno sa stanovišta kvaliteta očvrslog betona. Od ovog svojstva bitno zavisi mogućnost zbijanja kompaktiranja svežeg betona, a od stepena ostvarene zbijenosti i stepen kompaktnosti, odnosno ostvarena veličina zapreminske mase očvrslog betona, a sa njom i veličina ostvarene čvrstoće i trajnost betona (v. sled. slajd) 28

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva: : Ispitivanje konzistencije Prema našim standardima za ispitivanje konzistencije svežeg betona na raspolaganju su sledeće 4 metode: -Metoda sleganja (Slump Method) -Metoda rasprostiranja (Flow Method) -VEBE metoda (Vebe Method) i -Metoda sleganja vibriranjem (Compaction Method) Napred navedene metode i prema ostalim svetskim i evropskim standardima predstavljaju osnovna 4 postupka za ispitivanje konzistencije, pri čemu je Slump Method širom sveta najčešće zastupljen Prema evropskom standardu EN 206 iz 2000. god., postoje takođe napred navedene 4 metode. 29

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Spravljanje betona SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva svojstva: Ispitivanje konzistencije Metoda sleganja (Slump Method) 30

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije Metoda sleganja(slump Method) SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije Metoda sleganja (Slump Method) Tačnost 10mm h 31

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije Metoda rasprostiranja (Flow Method) SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije VEBE metoda (Vebe Method) 32

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije Metoda sleganja vibriranjem kompaktiranjem (Compaction Method) SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije Važna napomena: Ako konzistencija nekog svežeg betona prema jednoj metodi odgovara nekom tipu konzistencije, to ne mora da znači da i prema ostalim metodama taj beton treba takođe da odgovara istom tipukonzistencije! 33

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva: Ispitivanje konzistencije Međuzavisnost pokazatelja konzistencije po metodi sleganja i po VEBE metodi SVOJSTVA SVEŽEG BETONA Faktori uticaja na tehnologičnost svežeg betona Tehnologičnost svežeg betona, pre svega ugradljivost i obradljivost, zavisi od niza uticajnih faktora, ali odlučujuću ulogu ima količina vode. Za odabranu vrstu i granulometrijski sastav agregata, a pri određenoj temperaturi mešavine, nezavisno od primenjene količine cementa (u uobičajenim granicama 200 500 kg/m 3 ), konzistencija betonske mešavine zavisiće samo od primenjene količine vode. Ovaj stav je poznat kao pravilo konstantnog sadržaja vode. Napred navedeni stav drugim rečima znači da: za odabrani agregat (vrstu i veličinu D) i za utvrđenu konzistenciju svežeg betona, količina vode će biti jednaka za sve primenjene količine cementa (200 500 kg/m 3 ), tj. za sve vodocementne faktore ω=m v /m c, odnosno za sve marke betona MB. Na sledećem slajdu ovaj stav je ilustrovan i putem tablice potrebnih količina vode za različite mere sleganja Δh, za rečni, odnosno drobljeni agregat, sa tri različite veličine najkrupnijeg zrna D. Na nekoliko slajdova koji potom slede dat je uticaj veličine D, temperature mešavine T i vremena t proteklog od početka mešanja betona. 34

SVOJSTVA SVEŽEG BETONA Tehnološka svojstva: Konzistencij EG BETONA7.10.09. onzistencija (Vrsta agregata, t) Promena konzistencije u funkciji proteklog vremena t nakon mešanja SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva: Konzistencij onzistencija (T,, D) Zavisnost konzistencije svežeg betona od njegove temperature T i veličine nominalno najkrupnijeg zrna agregata D 35

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva: Raslojavanje ( Raslojavanje (segregacija) Shematski prikaz procesa raslojavanja nedovoljno koherentne sveže betonske mešavine tokom zbijanja vibriranjem SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Tehnološka svojstva: Kohezivnost Fotografija koherentne sveže betonske mešavine nakon opita rasprostiranja 36

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Ostala svojstva: Zapreminska masa Određuje se tokom izrade uzoraka od svežeg betona za ispitivanje svojstava očvrslog betona. Ovi uzorci formiraju se u čeličnim kalupima, najčešće na načine prikazane donjom skicom pod a) i b) Kod zbijanja betona putem pervibratorske igle, koje se u praksi i najčešće koristi (a), kalup sa nastavkom ne sme da leži na tvrdoj podlozi, kako bi se izbegli reflektovani vibracioni talasi i interferencija Na skici pod b) dat je postupak zbijanja na vibrostolu, koji se koristi kod prefabrikacije betonskih elemenata Određivanje zaprem. mase: Mb, sv Mk+ b Mk 3 γb, sv = = [ kg/m ] V V k k SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Ugradjivanje betona 37

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Ostala svojstva: Čvrstoća a mladih betona Zavisnost čvrstoće svežih i mladih betona od vodocementnogfaktora SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Ostala svojstva: Sadržaj zaostalog (uvu aj zaostalog (uvučenog) vazduha Princip rada aparature na skici zasniva se na registrovanju smanjenja zapremine zbijenog betona (snižavanje nivoa u kalupu) izloženog određenom pritisku Pritisak se ostvaruje putem jednostavne vazdušne pumpe (1), a meri manometrom (2) Pod pritiskom vazduha većim od atmosferskog dolazi do smanjenja zaprem. betona u kalupu Aparat je izbaždarentako da sniženje nivoa vode u cevi odgovara zapremini (u %) vazduha zaostalog u betonu nakon njegovog zbijanja (vibriranja) u kalupu 38

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Ostala svojstva: Sadržaj zaostalog (uvu aj zaostalog (uvučenog) vazduha SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Vreme vezivanja betonskih smeša 39

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Vreme vezivanja betonskih smeša SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Vreme vezivanja betonskih smeša 40

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Vreme vezivanja betonskih smeša SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Ostala svojstva:pritisak na oplatu Vertikalni pritisak p v i horizontalni pritisak p h na oplatu, saglasno priloženoj skici, može se definisati izrazima: P v = 10 g b,sv h max (kn/m 2 ) P h = p h (g b,sv, φ, h, v) (kn/m 2 ) (g b,sv zaprmasa svežeg betona; φ ugao unutr. trenja svežeg betona; v brzina betoniranja) 41

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Ostala svojstva:pritisak na oplatu A Gornja površina betona B Dubina do koje se propagira uticaj vibratora C Gornja površ. vezanog betona (sa poč. čvrst.) p b =10 g b,sv h 1 (kn/m 2 ) (jer je: φ = β = 0) p c = p b + pb =10 g b,sv [h 1 -(h - h 1 ) d p ](kn/m 2 ) Koeficijenti d p u funkciji uglova φ i β Horizontalni pritisak svežeg betona na oplatu φ=0 za beton u trenutku vibriranja φ=20 0 za beton liveni koji se više ne može zbijati φ=30 0 za plastičan beton φ=50 0 za beton koji se revibrira β=25 0 za grubo rendisanu dasku β=16-18 0 za uglačanu dasku ili oplatu premazanu slojem sintetičke smole (za rendis. dasku: φ=20 0 SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Ostala svojstva: Temperatura sve : Temperatura svežeg eg betona Temperatura svežeg betona menja se tokom vremena i zavisi od većeg broja uticajnih parametara: Početne temperature mešavine (na izlasku iz mešalice) Temperature sredine Toplote hidratacije cementa Razmene toplote sa okolinom i dr. Početna temperatura: S atama + ScTc mc + SvTvmv T ( 0 b0 = C) S ama + Scmc + Svmv Ovde su: S a, S c i S v Specifični toplotni kapaciteti agregata, cementa i vode, T a, T c i T v Početne temperature agregata, cementa i vode, m a, m c i m v Mase agregata, cementa i vode, respektivno (kg/m 3 ) Kako je: S a S c 0,84 J/g 0 C, a S v = 4,2 J/g 0 C, izraz (1) postaje: 0,2 ( Tama + Tcmc ) + Tvmv 0 Tb0 = ( C) 0,2 ( m + m ) + m a c v 42

SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Ostala svojstva: : Temperatura svežeg eg betona SVOJSTVA SVEŽEG EG BETONA Ostala svojstva: : Temperatura svežeg eg betona Numerički primer: m a =1800 kg/m 3 ; m c =400 kg/m 3 ; m v =200 kg/m 3 : 0,2(1800Ta + 400Tc ) + 200Tv T, = ( 0 C) b sv 0,2(1800 + 400) + 200 1 ( T b, sv = (360Ta + 80Tc + 200Tv ) 0 C) 640 T = 0,5625T + 0,125T 0, 3125T ( 0 C) b, sv a c+ Ako je, npr. T vazd =T a =T c =40 0 C, T v = 24 0 C (Sasvim realan slučaj za letnje uslove kod nas, kada je, npr. : temperatura vazduha u hladu 32 33 0 C, agregat u nepokrivenim otvorenim boksovima, na suncu, silos za cement takođe na suncu, a za spravljanje betona se koristi voda iz obližnje reke ili jezera) Dobiće se: T b,sv = 0,6875 40+0,3125 24=27,5+7,5=35 0 C (BAB 87, čl. 261: Za beton koji se ne ugrađuje pos. postupcima T b,max =30 0 C) Šta uraditi? Iz uslova T b 30 0 C T v 1/0,3125 (30-27,5)=2,5/0,3125 = 8 0 C Dakle: Hladiti vodu na 8 0 C! (Tablama leda, ili putem specijalnih WaterChiller a) v 43