Komponente betona: Agregat, Voda i Aditivi Predavanje, 05.11.2013. Pripremili: Doc.dr. Merima Šahinagić-Isović Asis. Marko Ćećez SADRŽAJ z z Osnovni uslovi kvaliteta agregata Granulometrijski sastav agregata z z z z z Modul finoće agregata Oblik i tekstura zrna agregata Fizičko-mehaničke osobine agregata Voda za građevinarstvo Dodaci (aditivi) z z Plastifikatori, superplastifikatori, aeranti, zaptivači Akceleratori (ubrzivači), retarderi (usporivači) , antifrizi Osnovni uslovi kvaliteta agregata z 70-80% u ukupnoj masi betona ⇒ Agregat: ⇒ ⇒ ⇒ Prirodni: a) prirodno nevezane stijene (drobina, šljunak, pjesak) b) drobljen i mljeven kamen (tucanik, grus, mljeven kamen) Vještački: a) razni otpadni materijali i industrijski nuz-produkti (ložišna zgura, leteći pepeo, kristalna zgura, granulisana zgura, pjenušava zgura) b) specijalni proizvodi za primjenu u malterima i betonima (keramzitekspandirana glina, ekspandirani perlit, ekspandirani vermikulit) Za spravljanje betona koriste se: prirodni šljunak i pijesak, drobljen kamen, razne vrste zgura, pucolana, ekspandirana glina i sl. ⇒ ⇒ Riječni agregat: jeftiniji, povoljnjiji u pogledu ugradljivosti i obradljivosti Drobljen agregat: skuplji, homogeniji u petrografskom pogledu, povećane mehaničke karakteristike (nezaobljenost zrna) Osnovni uslovi kvaliteta agregata z ⇒ U savremenim konstrukcijama koristi se isključivo separisani (frakcionisani) agregat JUS B.B3.100 predviđa upotrebu slijedećih nominalnih frakcija: ⇒ Osnovne frakcije: 0/4mm 4/8mm 8/16mm 16/32 (16/31,5)mm 32/63 (31,5/63)mm 63/125mm ⇒ Međufrakcije: 0/1mm 0/2mm 1/4mm 2/4mm 8/11 (8/11,2)mm 11/16 (11,2/16)mm mm 16/22 (16/22,4)mm 22/32 (22,4/31,5)mm 32/45 (31,5/45)mm 45/63mm Osnovni uslovi kvaliteta agregata Granulometrijski sastavi frakcija agregata Osnovni uslovi kvaliteta agregata ⇒ Osnovna podjela agregata koji se koristi za spravljanje betona: ⇒ ⇒ ⇒ Sitan (zrna prolaze kroz sita otvora 4mm) Krupan (zrna koja ne prolaze kroz sita otvora 4mm) Komponente štetne sa aspekta fizičko-mehaničkih svojstava betona, definišu se minerološko-petrografskim ispitivanjima: ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ izmjenjena (slaba) zrna, glinoviti pješčari, lapori i laporoviti karbonati, argilošisti, mikašisti, filiti, škriljci, gips, glina i glinci, serpentin, liskun, ugalj i dr. uzročnici alkalno-silikatne reakcije (opal-amorfni, tridimit, kristobalit, rožnjaci, vulkanska stakla, hidroliskuni i dr.) uzočnici korozije armature (minerali koji sadrže halogene element: halit, silvin i minerali koji sadrže sumpor: pirit, markiz, pirotin, anhidrit) uzočnici spriječavanja hidratacije (organska jedinjenja: saharit, masti) Agregat (separisan prirodni) Ispitivanje Metoda prema standardu Uslovi kvaliteta Mineraloško-petrografski sastav JUS B.B8.004 Ne smije sadržati štetne sastojke Sastojci koji spriječavaju hidrataciju cementa JUS B.B8.004 Ne smije sadržati Zapreminska masa zrna JUS B.B8.031 2000 – 3000 kg/m3 Upijanje vode JUS B.B8.031 Najviše 1,5% Otpornost protiv drobljenja u cilindru JUS B.B8.030 Količina sitneži najviše 30% Postojanost na dejstvo mraza JUS B.B8.044 Gubitak najviše 12% Ukupni sumpor kao SO3 JUS B.B8.042 Najviše 1,0% Hloridi JUS B.B8.042 Najviše 0,10% (0,02% za konstrukcije od prednapregnutog betona) Sadržaj organskih materija JUS B.B8.039 Boja tečnosti svjetlija od standardne Agregat (separisan prirodni) Ispitivanje Metoda prema standardu Uslovi kvaliteta JUS B.B8.038 Najviše 0,50% u sitnom i 0,25% u krupnom agregatu JUS B.B8.037 Najviše 4,0% za betone otporne na dejstvo mraza i mraza i soli najviše 3,0% Sadržaj lakih čestica JUS B.B8.034 Najviše 1,0% za betone čiji je izgled uslov kvaliteta najviše 0,50% Obavijenost površine zrna glinom JUS B.B8.004 Nesmije postojati Otpornost protiv drobljenja i habanja JUS B.B8.045 Koeficijent “Los Angeles” najviše 35,0 Sadržaj grudvi gline Sadržaj slabih zrna Agregat (sirovina-kamen) Ispitivanje Metoda prema standardu Uslovi kvaliteta Mineraloško-petrografski sastav JUS B.B8.003 Utvrđuje se ali ne predstavlja uslov kvaliteta Habanje brušenjem JUS B.B8.015 Najviše 30 cm3/50 cm2 Zapreminska masa zrna JUS B.B8.032 2000 – 3000 kg/m3 Upijanje vode JUS B.B8.010 Najviše 1,0% Minimaln 80 MPa odnosno 160 Mpa*) - u suhom stanju - u vodom zasićenom stanju JUS B.B8.012 Postojanost na dejstvo mraza JUS B.B8.002 Najviše 5% Ukupni sumpor kao SO3 JUS B.B8.042 Najviše 1,0% Hloridi JUS B.B8.042 Najviše 0,10% (0,02% za konstrukcije od prednapregnutog betona) *) Za betone izložene habanju i eroziji Minimalno 64 MPa odnosno 128 MPa*) Granulometrijski sastav agregata b) Izbor granulometrijskog sastava najznačajnije pitanje tehnologije betona: postići povoljnu ugradljivost i obradljivost svježe betonske mješavine postizanje odgovarajućih fizičko-mehaničkih osobina očvrslog betona ⇒ Za spravljanje betona potrebno: a) primjeniti optimalnu količinu cementne paste (velika količina smanjuje čvrstoću, vodonepropustljivost, otpornost na dejstvo mraza, hemijsku otpornost i dr., a povećava skupljanje i tečenje betona) primjeniti agregat odgovarajućeg granulometrijskog sastava (jednozrni agregati neprihvatljivi i sa tehničkog i sa ekonomskog aspekta, suho trenje u masi) ⇒ a) b) Teorijske strukture jednozrnih betona Granulometrijski sastav agregata ⇒ Teorijski: ⇒ ⇒ Najkrupnije zrno D, popunjava se sa zrnima 6-7 puta manjim prečnikom (9% praznina), pa opet sa 6-7 puta manji prečnik (3% praznina) itd. Praktično: ⇒ ⇒ Loptasta zrna nepovoljna sa gledišta ugradljivosti i obradljivosti, kao i sa ekonomskog stanovišta Agregati kontinualnog granulometrijskog sastava, najbolja “upakovanost” zrna Granulometrijski sastav agregata ⇒ 0/4, 4/8, 8/16 i 16/31,5mm ⇒ nominalno najkrupnije zrno agregata (D) stvarno najkrupnije zrno agregata (maksimalno zrno) (Dmax) ⇒ Granulometrijski sastav agregata ⇒ Kod eksperimentalnog definisanja kompozicije agregata težiti: ⇒ ⇒ ⇒ Većem procentu najkrupnije frakcije (voditi računa o ugradljivosti i obradljivosti) Granulometrijski sastav sitnog agregata u referentnom području Sitne čestice (prašinaste i glinovite) veličine ispod 0,09mm, definisane su u tabeli (veća količina može da smanji čvrstoću i otpornost na dejstvo mraza, poveća upijanje vode, skupljanje i tečenje): Osnovna frakcija ili međufrakcija Maksimalni sadržaj sitnih čestica (%) *) Vrijednost ⇒ a) b) Sitan agregat Krupan agregat 0/4 0/1 0/2 1/4 2/4 Sve frakcije i međufrakcije 5 ili 10*) 3 1 5% odnosi se na prirodni, a vrijednost 10% na drobljeni agregat Referentne granulometrijske krive za beton i AB: po starim propisima: Fuler i EMPA po novim propisima: DIN 1048 Referentne granulometrijske krive d D ● Fuler: ⇒ koristimo sitniji agregat - bliže krivoj Fuler ⇒ F = 100 ukoliko se zahtjeva beton većih čvrstoća, imamo oblik zrna koji nije povoljan, ako ne postoji primjena efikasnih sredstava za ugrađivanje ⎛d d ⎞ ⎟ E = 50⎜⎜ + D ⎟⎠ ⎝D ● EMPA: ⇒ koristimo krupniji agregat - bliže krivoj EMPA ⇒ ukoliko se zahtjeva beton većih čvrstoća, imamo agregat sa zaobljenim zrnima, imamo efikasna sredstva za ugrađivanje Referentne granulometrijske krive ● Kontinualna granulometrijska kompozicija: ⇒ područje (3), povoljna granulometrijska kompozicija ⇒ područje (4), prihvatljiva granulometrijska kompozicija ⇒ područje (5), zahtjeva povećanu količinu vode ⇒ područje (1) i (2), nedovoljno ugradljivi ● Diskontinualna granulometrijska kompozicija(U) Diskontinualna granulometrijska kompozicija ⇒ Prednosti: ⇒ ⇒ ⇒ Mane: ⇒ ⇒ ⇒ izvanredno velika kompaktnost betona visoke fizičko-mehaničke osobine ekstrakcija i korištenje samo pojedinih kategorija zrna iz prirodne mješavine agregata, ekonomski neprihvatljivo vrlo teško ugradljivi, zahtjeva povećane količine vode, može prouzrokovati segregaciju Između najkrupnijeg i najsitnijeg zrna u okviru jedne frakcije toleriše se odnos 2 Valetova diskontinualna granulometrijska kompozicija Modul finoće agregata 1 1 m 1 m M= ( p1 + p2 + p3 + ... pm ) = ∑ pi = ∑ (100 − yi ) 100 100 i =1 100 i =1 F F 1 m log 2 ≅ ≅ M= p ∑ i 100 i =1 log 2 100 ⋅ log 2 30 ⇒ F = površina ograničena posmatranom granulometrijskom krivom, ordinatnom osom i pravom paralelnom apcisi povučenom kroz ordinatu Y=100% ⇒ Dva agregata sa istim modulima finoće (uz zadovoljenje svih drugih bitnih uslova) daju betone približno istih mehaničkih karakteristika Elementi za definisanje modula finoće agregata Oblik i tekstura zrna agregata ⇒ Oblik zrna agregata (JUS B.B3.100): ⇒ ⇒ ⇒ Krupni agregat: ne smije da bude više od 20% pljosnatih i dugaljastih zrna (odnos najveće prema najmanjoj domenziji veći od 3) Sitni agregat: ne propisuje se oblik zrna Zapreminski koeficijent (JUS B.B8.049): ⇒ veća vrijednost daje betone bolje ugradljivosti i obradljivosti, kao i visoke fizičko-mehaničke karakteristike ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ za prirodan (riječni) agregat kF>0,18 za drobljeni agregat kF>0,15 za mješani agregat kF>0,18 Tekstura zrna agregata: ⇒ manja hrapavost površine zrna agregata daje betone bolje ugradljivosti i obradljivosti, a veća hrapavost daje betone boljih fizičko-mehaničkih karakteristika ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ Staklast (crni kamen, opal) Gladak (valutice šljunka, meki krečnjaci) Fino hrapav (bazalt, trahit, porfir, neki krečnjaci) Pjeskovito hrapav (pješčari) Grubo hrapav (granit, gabro, gnajs) Saćast i šupljikav (bigar, plovućac) Fizičko-mehaničke osobine agregata z Zapreminska masa: 1700-2000 kg/m3 γ zz = ′ mov V Zap.masa vodom zasićenih površinski suhih zrna agregata γ zz ≅ γ s γ zs = z mo V Zap.masa zrna suhog agregata Upijanje vode i vlažnost agregata ′ − m0 mov u= ⋅ 100(%) m0 z Smrzlost agregata Fizičko-mehaničke osobine agregata z Drobljivost agregata m D = 2 ⋅ 100(%) m1 D= D= m1- masa uzorka prije djelovanja sile m2- masa sitnježi m1 ⋅ 100(%) m1- masa uzorka koja je prošla kroz sito m m2 ⋅ 100(%) m m2- masa uzorka koja je ostala na situ m- ukupna masa uzorka Fizičko-mehaničke osobine agregata z Drobljivost i habanje m − m1 LA = 0 ⋅ 100(%) m0 m0- masa uzorka prije ispitivanja m1- masa ostatka uzorka na situ 1,6mm Mašina “Los Angeles” z Postojanost agregata (natrijumsulfat) Voda za građevinarstvo: • • za proizvodnju i spravljanje drugih građevinskih materijala negativni uticaj na objekat (konstrukciju) Porijeklo vode: • • – – – • Atmosferska (velika količina gasova, prašine, čađi) Površinska: Riječna (veća ili manja količina rastvornih materijala) Jezera i močvare (velika količina organskih materija) Morska (velika količina min.supstanci, NaCl,MgCl,MgSO4,CaSO4) Podzemna (mineralizovane, nisu agresivne) Primjese u vodi: ⇒ ⇒ H2O (γs=1g/cm3) Primjese u prirodnoj vodi: ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ Voda za spravljanje betona: ⇒ ⇒ ⇒ Mehaničke (plivaju, lebde ili se talože) Koloidne suspenzije od gline ili nekih drugih organskih materija Rastvorene soli i gasovi Raznorazni mikroorganizmi i bakterije Ne smije da sadrži sastojke koji mogu nepovoljno da utiču na hidrataciju cementa Ne smije da ima sastojke koji mogu da budu uzročnici korozije armature u AB konstrucijama Ocjena podobnosti “sumnjive” vode: ⇒ ⇒ Vrijeme vezivanja cementa (ne više od 30 min) Čvrstoća uzroka maltera ili betona (10%, pri starostima od 7 i 28 dana) Uslovi kvaliteta vode za spravljanje betona Vrijednosti propisane za Karakteristika vode nearmirani beton armirani beton prednapre-gnuti beton 4,5 do 9,5 4,5 do 9,5 4,5 do 9,5 - 300 100 2700 2700 1000 - - 100 Sadržaj nitrata (NO3-) 500 500 500 Sadržaj fosfata (P2O5) 100 100 100 Sadržaj NaHCO3 1000 1000 1000 Potrošnja KMnO4 200 200 200 Sadržaj rastvorljivih materija, kao ostatak isparenja bistre ili procijeđene vode 5000 5000 2000 Sadržaj rastvorljivih materija, kao razlika ostatka isparenja neprocijeđene i procijeđene vode 2000 2000 2000 pH vrijednost Sadržaj hlorida (Cl-) Sadržaj sulfata (SO42-) Sadržaj sulfida (S2-) Napomena: Prikazani sadržaj (osim pH vrijednosti) predstavlja maksimalne dozvoljene količine izražene u mg/l Dodaci (Aditivi) • Plastifikatori: ⇒ poboljšavaju ugradljivost i obradljivost smanjuju količinu vode od 10% do 15% fino dispergovani materijali: bentonit, elektrofilterski pepeo, pucolani i dr. doziraju se u količini od 0,2 do 3% u odnosu na masu cementa • Superplastifikatori: ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ smanjuju količinu vode preko 30% vodeni rastvori sulfonovanog melamin formaldehida,sulfonovanog naftalin formaldehida ili modifikovanog lignosulfonata tečnosti specifične mase od 1100-1200kg/m3 Dodaci (Aditivi) • Plastifikatori: ⇒ Dva osnovna tipa: ⇒ ⇒ čestice sfernog (ili približno sfernog) oblika imaju ulogu kuglica koje svojim oblikom i “podmazanom” površinom smanjuju trenje unutar mase svježeg betona čestice su svojevrsna maziva, koje proizvode efekat deflokulacije zrna cementa i stvaraju tanke opne oko njih, što smanjuje trenje Dodaci (Aditivi) • ⇒ ⇒ Aeranti (uvlačivači vazduha): povećava se otpornost na dejstvo mraza (ne smanjuje se čvrstoća) formiraju mjehuriće vazduha od 0,01 do 0,3mm ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ smanjuje se kapilarno upijanje vode dobija se prostor za nesmetano širenje leda (eliminacija unutrašnjih napona) smolasta organska jedinjenja doziraju se u količini od 0,5-1%u odnosu na masu cementa koriste se kod betonskih kolovoza, aerodromskih pista, kanala i sl. kombinovano dejstvo mraza i soli: Najveća frakcija agregata (mm) Količina uvučenog vazduha – sadržaj pora (%) 31,5/63 2–3 16/31,5 3–5 8/16 5–7 4/8 7 - 10 Dodaci (Aditivi) • Aeranti: • Zaptivači: ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ regulatori strukture betona (isto kao aeranti) zaptivaju kapilarne pore u cementnom kamenu povećavaju stepen vodonepropustljivosti očvrslog betona masne kiseline (kaprinska, sterainska, oleinska) u obliku emulzija ili smolastih bitumenoznih formulacija Dodaci (Aditivi) • ⇒ ⇒ Akceleratori (ubrzivači): betoniranje po hladnom vremenu, brzi prirast čvrstoće, hitne intervencije i sl. alkalni silikati i aluminati (od 0,1%), kalcijum hlorid CaCl2 (od 0,2 do 2%), natrijum hlorid, natrijum sulfat, natrijum nitrat (od 2-5%) ⇒ ⇒ • ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ 0,2% (brz prirast čvrstoće u prvih 7 dana) 2% (nakon 7 dana ostvaruje čvrstoću koja odgovara od 28 dana) Retarderi (usporivači): oko zrna cementa stvaraju tanke opne koje spriječavaju brzo odvijanje hemijskih procesa na relaciji cement-voda (hidratacija) betoniranje na visokim temperaturama, transportovanje na veće udaljenosti, betoniranje bez prekida i sl. sadra CaSO4⋅H2O, dekstrin, razne vrste šećera (glukoza, saharoza), glicerin, oksidi cinka i olova dodaju se u količini od 0,1% Dodaci (Aditivi) • ⇒ ⇒ ⇒ Antifrizi: snižavaju tačku smrzavanja vode betoniranje na niskim temperaturama (<0ºC) kalcijum hlorid, natrijum nitrat, natrijum hlorid (kuhinjska so) i dr. ⇒ ⇒ ⇒ kod nearmiranih konstrukcija dodaju se i do 10% kod armiranih i prenapregnutih konstrukcija je strogo ograničeno Regulatori procesa vezivanja i očvršćavanja betona Vrsta aditiva Efekat vezivanja Efekat očvršćavanja Ubrzivač NaF K2SO4 CaCl2 CaCl2 FeCl2 Ca(NO3)2 Na2SO4 Usporivač sadra melasa dekstrin šećeri Antifriz Isto kao u slučaju vezivanja, ali sa povećanim dozama NaCl, CaCl2, NaNO3, K2CO3 i drugo Uslovi primjene dodataka betonu ⇒ JUS U.M1.034-039 i JUS U.M1.044 ⇒ Kvantitativno se uslovljava: ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ Vrijeme vezivanja i postojanost zapremine cementa sa plastifikatorom, aerantom i zaptivačem (JUS B.C1.011) Povećanje sadržaja vazduha u cementnom malteru pri upotrebi aeranta treba da je veće od 4% (u odnosu na malter bez aeranta) smanjenje vode u cementnom malteru (pri upotrebi plastifikatora, a pri istoj konzistenciji JUS B.C8.042) treba da iznosi najmanje 5% čvrstoće pri pritisku maltera sa aditivima u odnosu na čvrstoće “čistih” maltera (etalona) treba da su: Vrsta dodatka betonu Plastifikator Čvrstoća pri pritisku (%) 1 dan 3 dana 7 dana 28 dana 90 95 95 95 Aerant Smanjenje od 5% za svaki % uvučenog vazduha Usporivač vezivanja Ubrzivač vezivanja Zaptivač Ne uslovljava se 115 100 Ne uslovljava se 100 90 100 100 Uslovi primjene dodataka betonu Etalon % Plastifik atori % Aeranti kod uvučenog vazduha za dodatna 2% prema etalonu % Uspori vači veziva nja 1) % Ubrziva či vezivan ja2) % 100 100 100 100 110 110 110 90 90 90 90 100 Otpornost prema dejstvu mraza 100 100 120 Vodonepropustljivost (V-n – marka vodonepropustljivosti) V-n V-n V-n Vrsta ispitivanja 1) 2) Dodaci za betoniranj e pri niskim temperatur ama % Ubrzivač i porasta čvrstoće % Zaptivač i % 100 60 130 120 100 90 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 V-n - V-n V-(n+2) Usporivači koji pomjeraju početak vezivanja za najmanje 6 sati prema etalonu Ubrzivači koji pomjeraju početak vezivanja na 5 minuta V-n Slijedeće predavanje: OSOBINE SVJEŽEG BETONA
© Copyright 2024 Paperzz
