Posebne vrste betona Izvođenje betonskih radova u ekstremnim klimatskim uslovima

Posebne vrste betona Izvođenje betonskih radova u ekstremnim klimatskim uslovima Predavanje, 25.12.2012. Pripremili: Doc.dr. Merima Šahinagić-Isović Asis. Marko Ćećez

SADRŽAJ Posebne vrste betona: Hidrotehnički beton Beton za kolovozne konstrukcije Beton za prednapregnute konstrukcije Prefabrikovani beton Dekorativni (vidljivi) beton Izvođenje betonskih radova u ekstremnim klimatskim uslovima: Izvođenje radova na niskim temperaturama Izvođenje radova na visokim temperaturama

Hidrotehnički beton Niska cijena Fizičko-mehaničke karakteristike i trajnost Osnovni (bitni) uslovi: Čvrstoća pri pritisku Vodonepropustljivost Otpornost na dejstvo mraza Skupljanje Ostali potreni uslovi: Čvrstoća pri zatezanju Toplina hidratacije Hemijska (koroziona) otpornost Otpornost prema abraziji i kavitaciji

Hidrotehnički beton Gravitacione brane: 1 - beton za uslove eksploatacije u vodi 2 - beton za uslove povremenog kontakta sa vodom 3 - beton za uslove eksploatacije iznad nivoa vode 4 - beton spoljašnji na nizvodnom licu brane 5 - beton unutrašnji (min. uslovi kvaliteta) 6 - beton na prelivnom organu (abrazija i kavitacija) Zoniranje betonske brane

Hidrotehnički beton Betoni nižih marki (od 10 pa nadalje), JUS U.E3.010 (B.II) Cementi niske topline hidratacije, m c =150-300kg/m 3 D max 125mm, najviše 6 frakcija Primjena različitih dodataka Gradijent hidrostatičkog pritiska: G n = H c G n 3 4 8 14 35 75 100 Marka vodonepropustljivosti V-4 V-6 V-8 V-10 V-12 V-14 V-16

Hidrotehnički beton Pomorske hidrotehničke konstrukcije: Beton u zoni promjenljivog nivoa vode: V-8 za armiranobetonske konstrukcije V-6 za nearmirane i slabo armirane konstrukcije (μ=0,5%) Beton u zoni iznad nivoa mora: V-6 za armiranobetonske konstrukcije V-4 za nearmirane i slabo armirane konstrukcije (μ=0,5%) Starost od 90 dana: čvrstoća pri pritisku (marka betona) čvrstoća pri zatezanju vodonepropustljivost betona Izuzetno se navedena svojstva ispituju pri starostima od 28 dana Izbacuju se zrna veća od 1/3 najmanje dimenzije betonskog tijela

Beton za kolovozne konstrukcije Prema JUS U E3.020 za betonske kolovoze: Jednoslojni betonski kolovozi (min 10cm) Dvoslojni betonski kolovozi (min 14cm, gornji sloj min 5cm) Prema JUS B. C1.011 i JUS B. C1.013 za cemente: klasa cementa 35 ili 45 dodatka max 15% (pucolana max 5%) C 3 A do 10% finoća mliva po Blenu do 3700 cm 2 /g (sa pucolanom do 3900 cm 2 /g) voda za standardnu konzistenciju do 29% početak vezivanja na T=20 C nakon 2h početak vezivanja na T=30 C nakon 1h čvrstoća pri savijanju nakon 28 dana min 6MPa

Beton za kolovozne konstrukcije Agregat: otpornost na drobljenje i habanje prema metodi Los Angeles termička kompatibilnost otpornost na dejstvo mraza D max 1/3 a b Dodaci: kompatibilni sa cementom Čvrstoća betona prizmatični uzorci 10x10x40cm MB i f zs za starost od 28 dana (10% fraktil) Predviđeno saobraćajno opterećenje MB (MPa) f zs (MPa) Vrlo teško 40 5,0 Teško 35 4,5 Ostalo 30 4,0

Beton za kolovozne konstrukcije Ostale karakteristike: Vodonepropusnost min V-6 (pri starosti od 28 dana) Otpornost na dejstvo mraza min M-200 (pri starosti od 28 dana) Otpornost t na habanje (pri starosti ti od 28 dana): 18cm 3 /50cm 2 u suhom stanju 35cm 3 /50cm 2 u vodom zasićenom stanju B.II, max v/c=0,5 Proizvodnja u fabrikama betona prema JUS U.M1.050, JUS U.M1.051 i JUS U.M1.052 Transport: transportovani beton Ugradnja: specijalnim finišerima Završna obrada: vibracione gladilice

Beton za prednapregnute p konstrukcije Agregat: sve vrste da ispunjavaju uslove PBAB87 Cement na bazi PC definisani: JUS B.C1.009, JUS B.C1.011, JUS B.C1.013 i JUS B.C1.014 izbjegavati cemente sa dodatkom pucolana aluminatni cement Dodaci: svi koji nisu agresivni prema čeliku na bazi hlorida nisu dozvoljeni Dozvoljeno 0,2% hlor-jona u odnosu na m c 0,4% m c uz dokaz na štetno dijelovanje na čelik B.II, min MB30 Za prednaprezanje elemenata t< 28 dana, čvrstoća pri pritisku 70% p p j, p p čvrstoće predviđene za starost od 28 dana (min 30MPa)

Prefabrikovani beton Prednosti u odnosu na klasičnu tehnologiju betona: Dobijamo betone ujednačenih kvaliteta, odnosno betone visokih fizičko-mehaničkih svojstava i visoke trajnosti Omogućavamo očvršćavanje betona u kratkim rokovima Omogućavamo odvijanje proizvodnog procesa tokom cijele godine Povećavamo ukupnu proizvodnost pogona i povećavamo racionalnost produkcije

Prefabrikovani beton Osnovne tehnološke operacije: Priprema armature i kablova za prednaprezanje (eventualno) i njihovo postavljanje u oplate-kalupe Spravljanje i ugrađivanje betona uz primjenu odgovarajućih uređaja za njegovo kompaktiranje (vibriranje, presovanje i dr.) Primjena postupaka ubrzanog očvršćavanja betona (hidrotermalna obrada) Izvođenje prednaprezanja (ako postoji) Osnovne tehnološke šeme: Lančana Lančano-agregatna Konvejerska Štandna Kasetna

Prefabrikovani beton Lančano-agregatna šema: Kalupi i izbetonirani elementi sa kalupima se pomoću kranova premještaju od punkta do punkta sa intervalom vremena koji zavisi od trajanja operacije na datom punktu 1-oslobađanje elementa od kalupa 2-premazivanje kalupa 3-montaža armature i/ili kablova za prednaprezanje p 4-ugrađivanje betona 5-hidrotermalna obrada A-dovoz armature B-dovoz svježeg betona C-odnošenje elementa na deponiju P1-prenošenje kalupa P2-transport elementa do komore za hirotermalnu obradu P3- iznošenje elementa iz komore za hidrotermalnu obradu

Prefabrikovani beton Konvejerska šema: Kalupi i izbetonirani elementi sa kalupima se pomoću tzv. pulzirajuće trake premještaju od punkta do punkta u tačno određenim vremenima 1-uređaj za podizanje 2-uređaj za horizontalni transport 3-pogon lifta 4-transporter svježeg betona 5-vibrouređaj 6-uređaj za zaglađivanje površine 7-zona odležavanja 8-komora za prethodnu termičku obradu 9-pogon uređaja za spuštanje 10-uređaj za spuštanje 11-kalup 12-komora za konačnu termičku obradu

Prefabrikovani beton Štandni način proizvodnje: Elementi ostaju na jednom mjestu a mašine i potrebna oprema se premještaju od jednog do drugog kalupa npr. izrada prefabrikata na stazama za prednaprezanje Kasetni način proizvodnje: elementi u vertikalnim kalupima-kasetama npr. ravni tankozidni elementi (unutrašnji i spoljni betonski paneli) Prema JUS U.E3.050: MB20 za armirani i beton MB30 za prednapregnuti beton čvrstoća neophodna za dalje operacije, ali 15MPa

Dekorativni (vidljivi) beton Dva osnovna načina obrade: Primjenom izvjesnih postupaka koji će se sprovoditi tokom izrade samog elementa (konstrukcije) Primjenom određenih postupaka koji će biti primjenjeni tek po završetku izrade elementa (konstrukcije), k tek pošto beton dostigne predviđenu čvrstoću Karakteristike komponenti: Obojeni cementi Agregat čist i homogenog sastava Količina cementa zajedno sa količinom sitnih čestica agregata g (<0,25mm): Najveća frakcija agregata (mm) Najmanja ukupna količina cementa i čestica manjih od 0,25 mm (kg/m 3 ) 4-8 500-575 8-16 425-500 16-32 350-425

Dekorativni (vidljivi) beton Način a: Horizontalni paneli sa licem prema dole: odgovarajuće matrice od gume, drveta ili plastičnih masa Horizontalni paneli sa licem prema gore: valjci sa određenim udubljenima i ispupčenjima Način b: Dodatno glačanje (ručno ili mašinski) očvrslog betona Postupci brušenja, pjeskarenja, pikovanja i dr. Otkrivanje zrna agregata primjenom mehaničkih (metalnih) četki (1,5MPa) ili mlaza vode (cca 0,4MPa) Postupak nanošenja krupnih zrna agregata (cca 20mm) preko sloja cementnog maltera 10-20mm, lakim valjcima ili vibriranjem Razastiranje sloja pjeska (1-2cm), sloja krupnog agregata, pa se preko toga ugrađuje beton, te slijedi otkrivanje zrna agregata i uklanjanje pjeska

Izvođenje betonskih radova u ekstremnim klimatskim uslovima Prema PBAB87 to su spoljne temperature <5 C i >30 C Posebni uslovi su iz sljedećih razloga: Ako je temperatura svježeg betona <5 C (ispod 0 C), dolazi do smrzavanja betona, degradacije njegove strukture i drastičnog pada fizičko-mehaničkih osobina Ako je temperatura >30 C C, dolazi do brzog procesa hidratacije, produkti hidratacije imaju slabija mehanička svojstva, pojava značajnijih termičkih napona i povećan broj mikroprslina Ako je temperatura >30 C, povećava se potreba za vodom (zahtjevana konzistencija), smanjivanje čvrstoće i trajnosti betona

Izvođenje radova na niskim temperaturama Na temperaturama <5 C: Koristiti cemente viših klasa i manjih procenata dodatka d zgure (cemente viših toplota hidratacije) Izbjegavati cemente sa dodatkom pucolana i pucolanske cemente Koristiti veće količine cementa Koristiti dodatke tipa palstifikatora i superplastifikatora (smanjenje vodocementnog faktora), te : akceleratore i antifrize Temperatura Količina dodataka (%) u odnosu na masu cementa očvršćavanja betona ( C) NaCl+CaCl 2 NaNO 3 K 2 CO 3 (potaša) -5 3,0+0 4-6 5-6 -10 3,5+1,5 6-8 6-8 -15 3,0+4,5 8-10 8-10 -20 - - 10-12 -25 - - 12-15 Optimalne količine protivmraznih dodataka betonu

Izvođenje radova na niskim temperaturama Na mjestu ugrađivanja: Karakteristike presjeka minimalne dimenzije (cm) Temperatura ( C) Vrlo tanki presjeci (<30 cm) 10-13 Tanki presjeci (30-90 cm) 7-10 Normalni presjeci (90-180 cm) 5-7 Masivni presjeci (>180 cm) 3-5 Minimalne temperature betona na mjestu ugrađivanja T bu za transport pomoću automiksera: ΔT=0,25(T bu -T v ) za transport pomoću otvorenih dampera: ΔT=0,20(T bu -T v ) za transport t pomoću ć pokrivenih ki ihdampera: ΔT=0,10(TT 0 bu -T v ) ΔT=2 C ako je spoljna temperatura iznad -1 C ΔT=5 C ako je spoljna temperatura između -1 i -15 C ΔT=8 C ako je spoljna temperatura ispod -15 C

Izvođenje radova na niskim temperaturama Na mjestu spravljanja: Temperatura spoljašnje sredine ( C) Karakteristike presjeka minimalne dimenzije (cm) <30 30-90 90-180 >180 > -1 12-15 9-12 7-9 5-7 -15 do -1 15-18 12-15 10-12 8-10 < -15 18-21 15-18 13-15 11-13 Minimalne temperature betona na mjestu spravljanja T bo T bo S T m + S T m + S T m S m + S m + S m a a a c c c v v v = a a c c v v ( C) S a,s c,s v specifični toplotni kapaciteti T a,t c,t v početne temperature m a,m c,m v mase agregata, cementa i vode u 1m 3 Za povećanje temperature betona za 1 C temperaturu agregata za cca 1,5 C ili agregat (max.65 C) temperaturu cementa za cca 10 C ili cement (max.50 C) temperaturu vode za cca 3,5 C voda (max.100 C)

Izvođenje radova na niskim temperaturama Osnovni principi tehnologije zimskog betoniranja: zagrijavati vodu na 40-70 C (T v -1 C) zagrijavanje agregata: sistemi za zagrijavanje putem vodene pare (perforirane cijevi) termička zaštita bunkera za agregat i silosa za cement transportna sredstva sa određenim sistemima termičke zaštite pri ugrađivanju a betona: prekrivanje otvorenih površina betona (elementa i konstrukcija) prikaladnim izolacionim materijalima izrada oplata sa dodatnim izolacionim slojevima postavljanje izbetoniranih elemenata i konstrukcija u zatvorene prostore direktno zagrijavanje elemenata i konstrukcija putem vodene pare, otvorene vatre, električne struje i dr.

Izvođenje radova na niskim temperaturama Osnovni principi tehnologije zimskog betoniranja: ne smije se dozvoliti naglo hlađenje betona u prvih 24h po završetku betoniranja max. dopušteni padovi temperature na površinama betona elemenata u prvih 24h po ugrađivanju betona: Karakteristike presjeka minimalne dimenzije (cm) Temperatura ( C) Vrlo tanki presjeci (<30 cm) 28 Tanki presjeci (30-90 cm) 22 Normalni presjeci (90-180 cm) 17 Masivni presjeci (>180 cm) 11 spasavanje smrznutog betona: neposredno po završetku procesa ugrađivanja (etapa I), zagrijavanjem, kompaktiranjem i zaštitom od daljeg dejstva mraza polijevanje cementnim mlijekom

Izvođenje radova na niskim temperaturama Termos metoda: pogodna kod masivnih konstrukcija, tj. konstrukcija koje su sa malim površinama kontakta sa spoljašnom sredinom stepen masivnosti je određen tzv. modulom površine: M p = naročito uspješna kod konstrukcija kod kojih je M p 6 kod većih modula površine koristi se u kombinaciji sa protivmraznim dodacima ukupna količina toplote u betonu treba da bude jednaka gubicima toplote koje će konstrukcija imati pri hlađenju do 0 C, za neko vrijeme hlađenja t h : F V t h γ ST + mq bsv, b bu c cth = ( ) 3, 6M T T p bs v R op α

Izvođenje radova na visokim temperaturama Osim visoke temeperature, nepovoljni faktori su: Niska relativna vlažnost (RH) Povećana brzina vjetra Nepovoljni faktori uslovljavaju: potrebu za većom ć količinom vode brzu promjenu konzistencije skraćivanje vremena početka vezivanja svježeg betona brzo isparavanje vode, nastanak prslina i pukotina (veliko plastično skupljanje) povećanje skupljanja: hidratacionog i hidrauličnog smanjenje čvrstoće i trajnosti Na temperaturama >30 C: koristiti manje količine cementa i cemente sa malom toplinom hidratacije upotreba veće količine vode i aditiva

Izvođenje radova na visokim temperaturama Osnovni principi tehnologije ljetnjeg betoniranja: lagerovanjem vode za spravljanje betona u cisternama ukopanim u zemlju (20-22 C) izvođenje termičke zaštite silosa za cement ili bar bojenjem ovih silosa bijelom bojom zaštita agregata od direktnog dijelovanja sunca putem nastrešica, povremeno kvašenje krupnih čestica agregata ueđajima za fino raspršivanje hlađenje vode u hladnjacima tzv.kulerima (6 C) ubacivanjem drobljenog leda u cisterne za lagerovanje vode ili u mješalicu transportna sredstva izolovana od djelovanja visokih spoljašnjih temperatura i što manjeg kapaciteta, transportni put što kraći mjesto ugrađivanja zaštiti od sunca i vjetra, a u prvih nekoliko sati obezbjediti povremeno hlađenje oplate izbjegavati ugradnju betona po danu (noćno betoniranje) njegovanje najmanje 7-10 dana, neprekidnim kvašenjem (perforirane cijevi, sistem raspršivanja), pokrivačima od jute, filca i sl.

Slijedeće predavanje: KONTROLA KVALITETE BETONA I PROJEKAT BETONA