Transcript Betong_forelesning_del_1_og_2

Betong
Forelesning i faget Materiallære
av Liv Torjussen
høgskolelektor ved HIG
1
Innledning
• Betong har mange positive egenskaper som
konstruksjonsmateriale
• Betong i bygg og anlegg
2
Teknologi
• Tilslaget utgjør 75 % av samlet volum
– Anbefalte og uønskede bergarter
• Gneis og granitt er bra
• Unngå alunskifer og humus
– Kornstørrelser
• Fra Grovt tilslag > 8mm
• til det fineste Silt: 0,002mm < kornstørrelse <0,06mm
– Finhetsmodul og siktekurve
• Finhetsmodulen finner vi ved å veie hver fraksjon og regne
fraksjonens % -andel av samlet vekt
• Siktekurven gir et bilde av kornfordelingen
for tilslagets ulike materialer
3
• Sement
– Mineraler i sementen
•
•
•
•
kalsium (Ca)
silisium (Si)
aluminium (Al)
og jern (Fe)
– Ulike typer til forsjellig bruk
•
•
•
•
Standard
Anlegg
Industri
Mur
4
• Masseforhold og miljøklasser
Bindemiddel er sement c og tilsetningsstoffer p
Vann/sementforhold = v/c
Masseforhold = M =v/c + p
• Miljøklasser etter NS 3420
LA = lite aggressivt miljø, innendørs
NA = noe aggressivt, utendørs
MA = meget aggressivt miljø
Masseforhold
0,9
0,6
0,45
• Etter ny standard NS-EN 206-1:
Miljøklasse
LA
NA
MA
Bestandighetsklasse
M90
M60
M45
5
Tilsetningsstoffer
• Hensikten
– Styrer størketiden
– Forbedrer støpeligheten
– Innfører luft i betongen
• Ulike typer
•
•
•
•
•
•
•
Vannreduserende
Superplastiserende
Størkningsretarderende
Størkningsakselererende
Herdingsakselererende
Luftinnførende
Andre stoffer
6
Proporsjonering
1030 kg sand (tørrvekt) med kornstørrelse fra 0 til 8 mm
850 kg pukk med kornstørrelse fra 12 til 22mm
330 kg sement, MP 30 (modifisert portlandcement)
2 l tilsetningsstoff ”P” (vannreduserende)
172 l vann
7
• Forskaling
– Støttende og bærende
– Tradisjonell forskaling
– Systemforskaling
Armeringen
• bindes opp i forskalingen
• Utstøping
– Betongen fylles på rett plass
Komprimering med vibrator
• Fjerner luftlommer
• Fordeler betongen
• Jevner overflaten
8
• Støpelighet
– Hvor lett betongen lar seg støpe ut
– Separasjon
• Separasjon
– Bleeding/vannseparasjon
– Separasjon av tilslag
• Herding
–
–
–
–
–
Størkning/avbinding
Hydratisering
Økende fasthet
28-døgnsfastheten
tid-fukt-temperatur
9
• Vinterstøping
–
–
–
–
–
–
–
Frostbestandig tilslag
Lavt v/c tall
Oppvarmet betong
Tildekking
Finmalt rapid/industri sement
Forskaling fri for is og snø
Tilsetningsstoffer:
• Størknings/herdningsakselerator
• Superplastiserende
• Luftinnførende
• Sommerstøping
– Størkningsretarderende stoffer
10
Armert betong
• Armeringens funksjon
– Høyfast, seigt og sveisbart stål
– Tar skjær, trykk og nesten all strekk
– Hindrer riss og svinn under herding
• Slakkarmering
–
–
–
–
Kamstål fra Ø6 til Ø40 (diameter i mm)
Kamstenger tar strekk og trykk
Bøyler tar skjærspenninger
Armeringsnett forenkler (i dekker og vegger)
11
• Spennarmering/spennbetong
– Broer og dekker
– Høgkvalitetstål i kanaler
– Strekk i stålet, trykk i betongen
– Større styrke, mindre riss
• Fiberarmering
– Stålfibere
– Komposittfibere
12
Overdekning
• Ulike hensyn
•
•
•
•
Korrosjon
Utstøping
Heft/forankring
Brannmotstand
• Krav avhengig av miljø
Slakkarmering med ø ≥ 5mm:
Miljøklasse
LA
NA
MA
Prosjektert overdekning
25
35
50
13
Bestandighet
• Armeringskorrosjon
Positive faktorer:
Høg alkalinitet (betong har ph>12,5)
Lavt v/c forhold
silika og flyveaske
God overdekning
Tett betong/lite riss
God komprimering osv.
Negative bidrag:
Karbonatisering , CO₂ inntrenging (Ph synker)
Høyt kloridinnhold (sjøvann, vegsalt ol.)
Frost (frysing og tining i fuktig miljø)
Sulfat/nitratsprenging
Syreangrep
Saltutslag/utluting
14
Brannmotstandsevne
– Ubrennbart materiale
– Høy varmekapasitet
Avskalling under brannforløp:
– Overflater, hjørner
– Eksplosivt ved rask oppvarming
Brannisolering:
– Holder temperaturen under 500⁰C
15
Mekaniske egenskaper
Fasthet – trykkfasthet
– Faktorer som reduserer fastheten:
•
•
•
•
•
•
•
For høyt v/c-tall
For mye/store luftporer
Dårlig gradert tilslag
Dårlig komprimering
Separasjon
Frysing i herdeperioden
Tidlig uttørking
– Positive faktorer
• Sementtype
• Tilsetting av pozzolaner
16
• Betongens stivhet
– Deformasjon/nedbøyning ved belastning
– Tilslagets stivhet og mengde er avgjørende
• Tetthet
– Vanntett betong
– Minimalt med riss
– Nok armering
– Nok overdekning
– Rett plassert armering
– Tette skjøter/overganger
17
Materialfasthet
• Dimensjonering
• Bruksgrensetilstand
• Bruddgrensetilstand
• Laster
• Permanent last/egenlast
• Variabel last (Nyttelast og Naturlaster)
Karakteristisk last er en statistisk verdi
• Betongfasthet
• Karakteristisk terningtrykkfasthet etter 28 døgns herding
• Fasthetsklasse C 25, C35, osv
Karakteristisk fasthet er en statistisk verdi
18
Spenninger og tøyninger
Arbeidsdiagram:
Prøvestykke med tverrsnittsareal A (mm²) og lengde L(mm)
– utsettes for belastning/kraft F (N)
– som gir forlengelse Δ (mm)
Spenning σ (N/mm²)= F/A
og tøyning ε= Δ/L i ⁰/₀₀
Brudd ved ε= 3,5 ⁰/₀₀
Se trykkprøvemaskin side 15
19
• Elastisitetsmodul, E-modul (forenklet : E= σ/ ε)
– er motstandsevne mot elastisk deformasjon
– E betong
ca 23 000 N/mm²
– E stål
ca 200 000 N/mm²
• Trykk
– Betong tåler mye trykk
• Strekk
– Armeringen må ta (nesten) all strekk
• Bøyning
– Gir trykk i tverrsnittes øvre del
– Gir strekk i nedre del
– Hovedarmeringen legges i nedre del i bjelker og dekker
20
Dimensjonsendringer
Pga last, fukt, temperatur
• Store strekkbelastninger gir sprekkdannelser
– Redusert bæreevne
– Redusert bestandighet
• Kryp
• Svinn og svelling
• Riss
21
• Levetid og gjenvinning
– Historikk
– Resirkulering
– Gjenbruk
22
Les mer:
• Kompendiet i Materiallære, HIL, 2009
• Betongboka, Norcem, Universitetsforlaget, 1995
• Grunnleggende betongteknologi, Byggenæringen, 2004
• Byggforskserien, Sintef Byggforsk
• Betongkonstruksjoner, prosjektering, Gyldendal, 2001
• Eurocode 2: Prosjektering av betongkonstruksjoner
og mye stoff du finner ved å søk på internett
Bildene i presentasjonen er hentet fra Sintef/Byggforsk og ulike betongprodusenter
23