АНАЛИЗА НА КОНСТРУКЦИИ И ДИМЕНЗИОНИРАЊЕ ТЕХНОЛОГИЈА НА БЕТОН - СВОЈСТВА НА ЦЕМЕНТ

АНАЛИЗА НА КОНСТРУКЦИИ И ДИМЕНЗИОНИРАЊЕ ТЕХНОЛОГИЈА НА БЕТОН - СВОЈСТВА НА ЦЕМЕНТ

Основни поими и дефиниции Терминот БЕТОН во општ случај означува широк спектар на вештачки градежни материјали од композитен тип кои се добиваат со агломерација на зрната (подразбира примена на различни врзни супстанци) на различни видови на агрегат. Според врзните средства: цемент-бетон, гипс-бетон, вар-бетон, асфалт-бетон, полимер-бетон... Дефиниција според Eurocode-2: Бетонот е материјал кој се добива со мешање на цемент, ситен и крупен агрегат и вода, кој настанува како резултат на стврднување на цементната паста (цемент и вода). Може да содржи и адитиви или додатоци. 2

Основни поими и дефиниции Мешавината на компонентите-составните материјали за добивање на бетон, се додека не стврдне, претставува свеж бетон кој сеуште е во пластична состојба и сеуште е обработлив и вградлив по некои од стандардните методи. Поимот БЕТОН во точното значење се однесува само на материјалот кој се добива со преминување на свежиот бетон во цврста агрегатна состојба. 3

Волуменски однос на компоненти во бетонот 4

Видови на бетони Во зависност од применетиот агрегат, но во функција на остварената вкупна порозност, основната поделба се врши врз основа на критериумот на волуменската маса: лесни γ<1900 kg/m 3 обични (нормални) γ =(1900 2500) kg/m 3 тешки γ>2500 kg/m 3 Во зависност од квалитетот на бетонот (јакост на притисок): ниска јакост <20 МРа средна јакост =(20 40) МРа висока јакост > 40 МРа 5

Видови на современи бетони Лесно-агрегатен бетон (lightweight concrete) Високо-јакосен бетон (high strength concrete) Бетон со високо квалитетни својства (high performance concrete) Само-компактирачки бетон (self compactable concrete) Бетон со намалено собирање-експанзивен бетон (shrinkage compensating concrete) Фибер (микро)-армиран бетон (fiber reinforced concrete) Полимер бетон (polymer modified concrete) Тешки бетони (heavyweight concrete) Масивен бетон(mass concrete) Бетон компактиран со валање(roller compacted concrete). 6

7

Зошто бетонот е најшироко применуваниот материјал? Отпорност на вода и агресивни води Можност за формирање на најразлични форми и големини Економичност Достапност Распространетост на основните компоненти насекаде низ светот Можност за рециклирање на индустриски отпад кој би се користел како цементен материјал или агрегат Современи видови кои ги подобруваат својствата на бетонот според потребите. 8

Цемент Дефиниција за портланд цемент според ПБАБ: Cementot e fino meleno hidrauli~no vrzno sredstvo koe se proizveduva od portland cementen klinker ili od portland-cementen klinker i mineralni dodatoci (granulirana zgura od visokite pe~ki, priroden ili ve{ta~ki pucolan ili me{avina na ovie dodatoci) so dodatok na gips i eventualno pomo{ni sredstva za melewe. Golemina na zrna na cement: 0.001-0.1 mm 9

Видови на цемент според составот Пortland-cement... PC k Пortland-cement со додаток на згура до 15%... PC 15z k Пortland-cement со додаток на згура od 15% do 30%... PC 30z k Пortland-cement со додаток на pucolan до 15%... PC 15p k Пortland-cement со додаток на pucolan od 15% do 30%.. PC 30p k Пortland-cement со me{an dodatok do 15%... PC 15d(z;p) k Пortland-cement со me{an dodatok od 15% do 30%... PC 30d(z;p) k Metalur{ki cement... M k Metalur{ki cement со додаток на pucolan... Mp k Пуцолански цемент од природен или вештачки пуцолан... P k 10

Класи на цемент Цементите се поделени во класи на квалитет кои се означуваат со броевите: 25, 35S, 35B, 45S, 45B, 55. S-спор прираст на јакоста B-брз прираст на јакоста. Пример: 1. Пortland-cement со додаток на 20% згура, класа 45B се означува: PC 30z 45B 2. Пortland-cement со додаток на 15% згура,10% пуцолан, класа 35S се означува: PC 30dz 35S 11

Испитување и услови на квалитет на цементот Цементот се испитува со цел да се утврди неговиот квалитет и дали одговара на намената за која е предвиден да се употреби. За да може резултатите добиени од испитувањата направени во различни лаборатории да се споредуваат, потребно е тие да се изведуваат според претходно пропишани стандарди, услови и методи. 12

Svojstvo Физички својства на цементот Odredeno po MKS PC k PC 15z k PC 30z k PC 15p k PC 30p k PC 15d (z,p) k PC 30d (z,p) k M k Mp k P k Finost na melewe (ostatok na sito so golemina na otvor 0.09mm), najmnogu % Specifi~na povr{ina po Blaine, najmalku, cm 2 /g Zafatninska te`ina bez pori i {uplini (specifi~na te`ina), najmalku, g/cm 3 Vreme na vrzuvawe B.C8.023 10 10 10 10 10 10 10 B.C8.024 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 B.C8.023 3 Ne se uslovuva, no rezultatite se naveduvaat vo izve{tajot za ispituvaweto B.C8.023 -po~etok ne pred, min 60 60 60 60 60 60 60 -kraj ne posle, h 10 10 10 10 10 10 10 Voda potrebna za konzistencija, najmnogu % B.C8.023 / / 31.0 31.0 / 31.0 32.0 Postojanost na volumenot na kola~iwa B.C8.023 Cementot e so postojan volumen ako nema pojava na radijalni i mre`asti psnatini, krivewa, raspa awa, vitoperewa Postojanost na volumenot po Le Shatelier-Zgolemuvawe na rastojanieto na iglite, najmnogu mm Postojanost na volumenot so avtoklavna deformacija*), najmnogu % B.C8.023 10 10 10 10 10 10 10 B.C8.025 / +0.5 / +0.5 +0.2 +0.5 / Linearni deformacii B.C8.029 Zadol`itelno se ispituva, a rezultatite, izrazeni vo mm/m', se naveduvaat vo izve{tajot za ispituvawe 13

Mehani~ki својства na cementite od poedini klasi Јакост на затегнување при свиткување и јакост на притисок. Minimalni jakosti vo MPa Klasa 1 den 3 dena 7 dena 28 dena f zs f p f zs f p f zs f p f zs f p 25 / / / / 2.5 10.0 4.0 22.0 35 S / / / / 3.5 14.0 5.0 31.0 B / / 3.0 14.0 / / 5.0 31.0 45 S / / 3.0 14.0 / / 5.5 40.0 B / / 3.5 18.0 / / 5.5 40.0 55 3.5 18.0 / / / / 6.5 49.0 14

Земање на проба за испитување на цементот Стандардизирана постапка: начин на испорака, пакување, сместување и земање на примероци за испитување. Неправилното земање на примерокот може да влијае на точноста на крајните резултати од испитувањето. 15

Определување на финоста на мелење на цементот Финоста на мелење се определува со просејување на цементот низ сито со отвори од 0.09mm со помош на воздушен млаз или рачно просејување, откако претходно ќе се просее на сито 0.5 mm. Се користат 50g цемент, претходно исушен на температура од 105-110 o С. Се сее 20 min. Се мери остатокот. Измерениот остаток се сее дополнително онолку пати по 2 min се додека во ситото не остане помалку од 0.1g. Се изразува во проценти а се прават 2 испитувања и се пресметува средна вредност. Разликата помеѓу две испитувања треба да е помала од 0.2%. Primer: PC 45S finost na melewe 4.6%. 16

Opredeluvawe na zafatninska te`ina na cementot Kaj cementot se razlikvaat dve zafatninski te`ini: Zafatninska te`ina vo rastresita sostojba Zafatninska te`ina vo zbiena sostojba. Se izveduva so pomo{ na standardna inka i cilindri~en sad so zafatnina od 1L(1dm 3 =10-3 m 3 ) na ~ij kraj mo`e da se dodade metalen prsten. Ispituvaweto se vr{i so sipuvawe na cementot vo cilindarot preku standardnata inka. Vo slu~ajot koga se opredeluva volumenskata te`ina vo rastresita sostojba, cementot se pu{ta slobodno da pa a vo konusot, odnosno opredeluvaweto na zafatninskata te`ina vo zbiena sostojba se vr{i so soodvetno ma{insko zbivawe. γ G G V 2 1 3 vr,( z) = ( kg / m ) 17

Opredeluvawe na specifi~na povr{ina spored Blaine Pod izrazot specifi~na povr{ina se podrazbira razviena ili zbiena povr{ina na site ~esti~ki sodr`ani vo eden gram cement isu{en na 105-110 o С do postojana te`ina. Se opredeluva spored metodata na Blaine so pomo{ na Blaine-ov permeabilimetar koj se sostoi od: - Staklena U cevka so {lifuvano grlo vo koe se postavuva metalna }elija so cementnata epruveta. - Staklen otklon so zatvora~, zad koj se nao a gumeno crevo so pumpa za iscicuvawe na vozduhot. - Te{ko isparliva, nehigroskopna i so mal viskozitet te~nost koja ja ispolnuva U cevkata do oznakata M 4. - Od desnata strana se i oznakite M 1, M 2, M 3. 18

Opredeluvawe na specifi~na povr{ina spored Blaine Se formira cementnata epruveta so dijametar 12.7mm i visina od 15mm. Se otvora slavinata i so gumenata pumpa se izvlekuva vozduhot se dodeka te~nosta ne se iska~i do oznakata M 1. Potoa se zatvora slavinata i poradi strueweto na vozduhot niz epruvetata, nivoto na te~nosta opa a. Koga }e se spu{ti do oznakata M 2, se pu{ta {toperka i se meri vremeto za koe te~nosta }e se spu{ti do oznakata M 3. Bidej}i viskoznosta na vozduhot zavisi od temperaturata, vo isto vreme se registrira i temperaturata na vozduhot. Specifi~nata povr{ina se opredeluva spored formulata: S k T s cm g p 2 = η ( ) ( / ) k константа која зависи од спец.тежина на цементот и температурата на воздухот η = 0939. (константа на инструмент) S cm g 2 min p = 2400 / 19

Opredeluvawe na standardnata konzistencija na cementot Standardnata konzistencija na cementot se opredeluva so pomo{ na Vikatoviot aparat vo ~ij dolen del se postavuva cilindar. Cementnata pasta mo`e da se priprema vo me{alka ili ra~no, pri {to merodaven e rezultatot dobien so priprema vo me{alka. Pri ma{inska priprema prvo vo sadot se stavaat 150cm 3 voda i potoa se dodava 600g cement. Po opredeleno vremetraewe na me{aweto se dodava voda spored vizuelna procenka (prethodno izmerena). Po zavr{enoto me{awe vedna{ se ispolnuva cilindarot. 20

Opredeluvawe na normalnata (standardnata) konzistencija na cementot-(standardna ka{a) Vaka prigotvenata epruveta se postavuva vo Vikatoviot aparat i sondata so vaqakot od 10mm vnimatelno se spu{ta vo centarot na prstenot taka da nalegne na povr{inata, da ja tangira i se pu{ta slobodno da propa a niz nea. Po 30s se ot~ituva na mernata skala. Ako vaqakot zastane na 5-7mm nad staklenata plo~a, se smeta deka cementot ima standardna konzistencija. Vo sprotivno, ako vaqakot zastane nad 7mm ili pomine pod 5mm, mora da se napravi nova ka{a so zgolemena ili namalena koli~ina na voda i ispituvaweto se povtoruva. 21

Opredeluvawe na po~etokot i krajot na vrzuvawe na cementot Opredeluvaweto na po~etokot i krajot na vrzuvaweto se opredeluvaat otkako na cementnata pasta }e se opredeli standardnata konzistencija. Za opredeluvawe na po~etokot i krajot na vrzuvaweto ni slu`i Vicatoviot aparat vo koj vo sondata namesto cilinder od 10mm, se stava igla so povr{ina na popre~niot presek od 1mm 2. Podvi`nata sonda za da ima povtorno te`ina od 300 ± 2g, na aparatot se stava dopolnitelen teg. Po 15s se ~ita polo`bata do kade propadnala i ako po izvr{enite tri merewa na tri razli~ni mesta izvr{eni edno po drugo, iglata se zapre na 3-5mm nad staklenata plo~ka se smeta deka nastanal po~etokot na vrzuvawe na cementot. Seriite od po tri merewa se izveduvaat na okolu ½ ~as pred o~ekuvaniot po~etok na vrzuvawe, a se vr{at vo intervali od po 10 minuti, pa to~nosta so koja se izrazuva po~etokot na vrzuvawe e ±10min. 22

Opredeluvawe na po~etokot i krajot na vrzuvawe na cementot Otkako }e se postigne po~etokot na vrzuvaweto, cementnata ka{a so prstenot vnimatelno se lizga po staklenata plo~a, se odvojuva od nea, se prevrtuva i prevrtena se postavuva vo Vicat-oviot aparat. Opredeluvaweto na po~etokot i krajot na vrzuvaweto se opredeluvaat otkako na cementnata pasta }e se opredeli standardnata konzistencija. Dobro izbri{anata igla se postavuva taka da tangira na gornata povr{ina na cementnata pasta i se pu{ta slobodno da pa a niz nea. Se vr{at tri ubodi i ako po izvr{enite tri merewa na tri razli~ni mesta izvr{eni vo ednakvi intervali na 30min. Ako iglata se zapre na 0-1mm smetano od povr{inata na prevrtenata cementna epruveta se smeta deka nastanal krajot na vrzuvawe na cementot. To~nosta so koja se izrazuva krajot na vrzuvawe e ±30min. Do po~etokot na vrzuvawe ne smee da dojde pred 60 minuti, a do krajot na vrzuvawe ne smee da dojde po 10 ~asa. 23

Opredeluvawe na zafatninska postojanost na cementot Opredeluvaweto na zafatninskata postojanost na cementot se vr{i po edena od slednive dva metodi: Metod so kola~iwa Metod so prstenite na Le-Chatelier. Negativna strana na metodot so kola~iwa e {to trae dolgo (28dena) i rezultatite se opredeluvaat vizuelno. Vtoriot metod e poprakti~en bidej}i trae samo 27 ~asa i rezultatite se izrazuvaat numeri~ki. 24

Metod so kola~iwa Se prigotvuvaat 3 cementni kola~iwa. Za sekoe kola~e 3 min. se me{aat 100g. cement so onoj procent na voda koj dava ka{a so normalna konzistencija. Se oblikuvaat dodeka ne se dobie pribli`no kru`na forma so dijametar 9cm i debelina 1.5cm. Trite kola~iwa se ~uvaat 24 ~asa vo zatvorena prostorija so temperatura od 20 ± 2 0 S i relativna vla`nost od 95%. Po 24 ~asa kola~iwata se vadat, se odlepuvaat od staklenite plo~ki i se registriraat nekoi promeni kako iskrivuvawe ili puknatini na rabovite, radijalni, koncentri~ni ili mre`esti puknatini i sl. Vo slednite 27 dena se tretiraat sekoe na razli~en na~in. Po 1+27=28dena se vr{i posleden makroskopski pregled na prvite dve kola~iwa, kako i na tretoto vareno kola~e. Ako ne se zabele`at nikakvi vidlivi deformacii (deformirawe i odronuvawe na rabovite, mre`esti i radijalni puknatini), mo`e da se zaklu~i deka cementot e zafatninski postojan. Ako na edno ili na site tri se vidlivi deformacii, mo`e da se zaklu~i deka cementot e zafatninski nepostojan. 25

Metod so prstenite na Le-Chatelier Za izveduvawe na opitot potrebni se 3 Le-Chatelier-ovi prsteni koi se izrabotuvaat od bronza. Prstenite so cilindri~na forma (cilindar prese~en po dol`ina na obvivkata ) so standardni dimenzii, a na dvete strani pricvrsteni se dve igli. Trite prsteni se polnat so cementna pasta, апотоаse stavaat vo sad so voda pri {to treba da se pokrieni so voda minimum 2-3cm. Potoa se meri rastojanieto me u vrvovite na iglite i srednata vrednost se ozna~uva so d 1. Po 24 ± ¼~asa dr`ewe vo voda, prstenite se vadat, se otstranuvaat tegovite i staklenite plo~i i povtorno se meri rastojanieto me u vrvovite na iglite. Srednata vrednost se ozna~uva so d 2. Prstenite so iglite nagore se postavuvaat vo sad so voda zaa piewe so temperatura od 20 ± 2 0 S. Sadot so prstenite postepeno se zagreva taka {to po ½ ~as vodata da zovrie. Po 2 ½ ~asa sadot se otstranuva od ognot, se ostava na sobna temperatura da se oladi po {to se vadat prstenite i se meri rastojanieto me u vrvovite na iglite. Srednata vrednost se ozna~uva so d 3. Ako d 3 -d 2 <10mm, cementot e zafatninski postojan. Vo sprotivno e zafatninski nepostojan. Razlikata d 2 -d 1 e samo informativna. 26

Испитување на механичките карактеристики на цементот Се иspituva jakosta na zategnuvawe pri svitkuvawe i jakosta na pritisok na cementot. Tie se opredeluvaat na epruveti so oblik na prizmi so dimenzii 40 x 40 x 160 mm: - Cement - toj {to se ispituva (450g); - Standarden pesok (3 frakcii x 450g) - Voda (225g) 27

Прибор за изработка на пробни епрувети-kalap Kalapot za izrabotka na probnite epruveti e trodelen i e izraboten od ~elik, na toj na~in {to vo nego mo`e istovremeno da se napravat tri prizmi. 28

Pribor za izrabotka na probni epruveti-me{alka Me{alkata se sostoi od slednite delovi: Sad so volumen od 5L od nekorodira~ki ~elik so opredelen oblik i dimenzii. Lopatka za me{awe od nekorodira~ki ~elik koja se dvi`i so dve brzini. Taa se vrti okolu svojata oska i okolu pogonskata oska istovremeno. 29

Pribor za izrabotka na probni epruveti - vibraciona masa za vgraduvawe 30

Ispituvawe na epruvetite - jakost na zategnuvawe pri svitkuvawe Jakosta na zategnuvawe pri svitkuvawe se opredeluva so pomo{ na aparat (Mihaelis-ova vaga) vo koj se nao aat dva vaqaci so dijametar 10mm na osovinsko rastojanie od 100 ili 106.7mm, na koi se postavuva probnata epruveta taka {to silata na optovaruvawe da dejstvuva paralelno so izramnetata strana na epruvetata. Se simulira prosta greda. Преку систем на лостови се нанесува сilata na optovaruvawe R која postepeno raste. σ s M = = W 6 M 3 h σ јакост на затегнување при свиткување s M момент на свиткување [ MNm] [ m] h страна на попречниот пресек [ МРа] M = P L 4 L = 100mm σ = 0. 231 P L = 106. 7 mm σ = 0. 250 P s s 31

Ispituvawe na epruvetite - jakost na pritisok Neposredno po ispituvaweto na jakosta na zategnuvawe pri svitkuvawe, dvete polovini na skr{enite prizmi se ispituvaat na pritisok, taka {to pravecot na silata na optovaruvawe e paralelen so izramnetata strana na epruvetata. σ = p P F σ јакост на притисок p [ МРа] P сила при лом на епруветата [ MN] 2 F належна површина на епруветата m 32

Mehani~ki својства na cementite od poedini klasi Јакост на затегнување при свиткување и јакост на притисок. Minimalni jakosti vo MPa Klasa 1 den 3 dena 7 dena 28 dena f zs f p f zs f p f zs f p f zs f p 25 / / / / 2.5 10.0 4.0 22.0 35 S / / / / 3.5 14.0 5.0 31.0 B / / 3.0 14.0 / / 5.0 31.0 45 S / / 3.0 14.0 / / 5.5 40.0 B / / 3.5 18.0 / / 5.5 40.0 55 3.5 18.0 / / / / 6.5 49.0 33

Opredeluvawe na sobirawe i {irewe na cementot Сe upotrebuva Graf-Kaufman-oviot aparat. Na sto`erot na osnovata vgradeno e le`i{te za postavuvawe na probnoto telo. Ramkata na gorniot kraj ima fiksno le`i{te na koe nalegnuva gorniot reper na epruvetata, a na dolniot kraj ima podvi`no le`i{te za dolniot reper na epruvetata. Dolnoto le`i{te na ramkata e povrzano so instrument za ~itawe na deformaciite, nare~en komparator. So nego se ~itaat promenite na dol`inata na prizmata. Epruvetite se merat na 72 ± ½ ~as, 4, 7, 14, 21, 28 denovi kako i na 60 i 90 denovi. Sobiraweto na malterot se izrazuva vo mm/m vo odnos na prvoto merewe, a za rezultat se zema srednata vrednost od trite epruveti. 34