Transcript Projektowanie betonów SCC i sprawdzanie ich właściwości

Technologia betonu
Projektowanie betonów SCC
i sprawdzanie ich właściwości
Kraków, 2012 r.
Czym jest współczesna technologia betonu?
Wytwarzanie
mieszanki betonowej
Projektowanie
składu mieszanki
betonowej
Układanie i zagęszczenie
mieszanki betonowej
Beton o żądanych
właściwościach fizykomechanicznych przy
uwzględnieniu kosztów i
czasu wykonania
Pielęgnacja
„świeżego” betonu
Analiza
ekonomiczna
Kontrola jakości
Rozwój
betonu
Betony BSZ lub ang. SCC - definicja
• Wg normy PN-EN 206-9: 2010
Beton, który pod własnym ciężarem rozpływa się i zagęszcza
z zachowaniem jednorodności, wypełniając deskowanie ze zbrojeniem,
kanały, ramy, itp.
• Inna definicja:
Beton, którego mieszanka ma taką zdolność do płynięcia pod
własnym ciężarem, która zapewnia całkowite wypełnienie nią wymaganej
przestrzeni, formy lub deskowania w sposób zagęszczony
bez segregacji
Betony samozagęszczalne
SCC
Właściwości, składniki
i 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
Właściwości scc dotyczące składu
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%.
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, zawartość
300 – 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
Przykładowe receptury betonu SCC
Składnik
CEM I 42,5R
CEM III/A 32,5NA
Ilość, kg/m3
Cement
450
360
Dodatek mineralny
popiół lotny: 170
Kruszywo 0/8 mm
mączka kwarcowa: 100 kg
mikrokrzemionka: 20 kg
1690
Kruszywo 0/16 mm
-
1680
Woda
210
160
Superplastyfikator FM 38
9
-
Superplastyfikator FM 34
-
4,3
w/c
0,46
0,44
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
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
Badanie
właściwości
SCC
Właściwości reologiczne
mieszanki i metody ich pomiaru
Rys. Właściwości reologiczne mieszanki oraz testy ich pomiaru
TAB.1. Zalecane do badania właściwości reologicznych mieszanki samozagęszczalnej
Testy techniczne i ich korelacje z parametrami reologicznymi
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.
Rozpływ swobodny
Badanie średnicy rozpływu
mieszanki pozwalają określić
granicę płynięcia mieszanki.
Granica płynięcia jest
mniejsza gdy średnica
rozpływu jest większa.
Lepkość
Badania czasu rozpływu
lub czasu wypływu
pozwalają na określenie
lepkości plastycznej.
Lepkość plastyczna
jest 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
SCC
zastosowanie
Zastosowanie SCC
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.
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.
Artykuły:
1. P. Rovnanikova, S. Grzeszczyk – „Odporność betonów samozagęszczalnych
na bazie cementu żużlowego (CEM III) na działanie środowisk zawierających jony
chlorkowe”, Roczniki Inżynierii Budowlanej, Zeszyt 7/2007
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