TECHNOLOGIA BETONU Betony wysokowartościowe BWW KRZYWA ROZWOJU BETONU BETONY NOWEJ GENERACJI Betony wysokowartościowe - BWW High-Prerformance Concrete HPC Fibrobetony (włóknobetony) Lekkie betony wysokowartościowe LBWW Lightweight Agreggate High-Performance Concrete LWA/HPC Betony wysokowartościowe samozagęszczalne BWWS Self Compacting High-Performance Concrete SC/HPC BETONY WYSOKOWARTOŚCIOWE PODZIAA ZE WZGLDU NA WYTRZYMAAOŚĆ NA ŚCISKANIE: Beton wysokowartościowy BWW High-Strength Concrete (HSC)/High-Performance Concrete (HPC) klasy > C50/60 B100 Beton bardzo wysokowartościowy BBWW Very High-Performance Concrete (VHPC) klasy B100 B 150 Beton ultra wysokowartościowy BUWW Ultra-High-Performance Concrete (UHPC) klasy powyżej B 150 BETONY BWW - DEFINICJE Beton, w którym jedna lub więcej cech charakterystycznych została udoskonalona przez odpowiedni dobór składników. Beton o niskim wskazniku wodno- cementowym, lub wodno-spoiwowym i zoptymalizowanym wskazniku kruszywo- składnik wiążący. Beton, w którym pojawia się skurcz samoczynny, gdy beton nie jest on odpowiednio pielęgnowany. JAK UZYSKAĆ BWW? Redukcja wody zarobowej (superplastyfikatory) Stosowanie wysokiej jakości cementów i kruszyw Wprowadzenie do składu aktywnych mikrowypełniaczy (pył krzemionkowy) Utrzymanie bardzo wysokiego reżimu technologicznego w procesie wytwarzania, transportu i układania mieszanki betonowej Pielęgnacja świeżego betonu CECHY CHARAKTERYSTYCZNE BWW W/C < 0,4 Wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach co najmniej 60 MPa Dobra urabialność utrzymywana co najmniej przez 1 godz. Duża trwałość związana ze szczelnością SKAAD BWW I BBWW Cement, Kruszywo, Woda Uzupełniające materiały wiążące Superplastyfikatory Współczynnik W/S W/S = 0,40 0,35 fC = 50 75 MPa W/S = 0,35 0,30 fc = 75 100 MPa W/S = 0,30 0,25 fc = 100 125 MPa W/S = 0,25 0,20 fc > 125 MPa DOBÓR SKAADNIKÓW Cement Klasy: CEM I 42,5; CEM I 52,5 i wyższe Ilość: od 400 do 550 kg/m3, a przy BUWW nawet powyżej 700 kg/m3 Kruszywo Max. średnica ziaren 20 mm Im wyższa projektowana wytrzymałość tym mniejsza max. średnica ziaren Wskaznik uziarnienia piasku 2,7 3,0 UZUPEANIAJCE MATERIAAY WIŻCE Pyły krzemionkowe od 3,0 do 10,0 % masy cementu, Popioły lotne od 10 do 30 % masy cementu, tylko do klas < B 100, Granulowany żużel wielkopiecowy od 15 do 30 % masy cementu ale z jednoczesnym użyciem 10 % pyłów krzemionkowych, tylko do klas < B 100 Metakaolin, popiół z łusek ryżowych, pył wapienny SUPERPLASTYFIKATORY Głównym celem użycia jest: zwiększenie ciekłości mieszanki betonowej lub zaprawy bez zmiany składu (W/C= const), zwiększenie wytrzymałości betonu przy redukcji ilości wody (efekt redukcji wskaznika W/C z zachowaniem konsystencji wyjściowej), mniejsze zużycie cementu bez uszczerbku dla wytrzymałości i urabialności mieszanki betonowej (z jednoczesną redukcją ilości wody zarobowej o 30 40%, W/C= const). SUPERPLASTYFIKATORY Ilość: od 0,5 do 2 % masy cementu, Dobór ilości i rodzaju Sp z uwagi na kompatybilność z cementem Badanie czasu wypływu zaczynu ze stożka Marsha Minimalna ilość wody Punkt nasycenia Sp[%] 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 Ilość wody [l/m3] 120-125 125-135 135-145 145-155 155-165 DOBÓR SPOIWA Betony do B 100 (B 75) " tylko cement " cement + popiół lotny " cement + pyły krzemionkowe " cement + żużel + pyły krzemionkowe " cement + popiół + pyły krzemionkowe Betony powyżej B 100 (B 75) " cement + pyły krzemionkowe PYAY KRZEMIONKOWE Ogólne równanie hydratacji cementu można zapisać w postaci: Cement + woda C-S-H (żel) + Ca(OH)2 + gliniany Dodanie do cementu pyłów krzemionkowych pozwala uzyskać drugą fazę CSH i zmniejszyć ilość niepożądanego rozpuszczalnego Ca(OH)2 SiO2 + x " Ca(OH)2 + y " H2O x " CaO " SiO2 " (x + y) H2O PROJEKTOWANIE SKAADU BWW METODY DOŚWIADCZALNE Równanie Bolomey a nieaktualne, gdyż C/W > 2,8 Równanie konsystencji nieaktualne, ponieważ stosuje się domieszki upłynniające Równanie szczelności aktualne! Wzór de Larrard a Kk Kc fc 28 = 2 Ą# ń# 1+ 3,1W / C ó#1,4 - 0,4exp(-11Pk / C)Ą# Ł# Ś# gdzie: Kk współczynnik uwzględniający wpływ rodzaju stosowanego kruszywa (przyjmuje się Kk = 4,9) Kc rzeczywista wytrzymałość cementu [MPa] W/C wskaznik wodno-cementowy Pk/C zawartość pyłu krzemionkowego w stosunku do masy cementu SKURCZ BETONU skurcz plastyczny skurcz samoczynny, samorodny, autogeniczny skurcz betonu wysychającego, skurcz termiczny, skurcz karbonatyzacyjny, SKURCZ BWW Skurcz całkowity mniejszy Skurcz samoczynny większy ! Skurcz samoczynny betonu w zależności od współczynnika W/C PIELGNACJA BWW Aby ograniczyć skutki wzrostu temperatury i zmian objętościowych w początkowym okresie wiązania i twardnienia BWW trzeba możliwie jak najwcześniej rozpocząć wodną pielęgnację betonu. Jest ona ważna z dwóch powodów: umożliwia hydratację jak największej ilości cementu i minimalizuje wartość skurczu samoczynnego. Tak jak w przypadku betonów zwykłych pielęgnacja wodą jest zalecana, tak w przypadku BWW jest ona niezbędna. SPOSOBY PIELGNACJI WAAŚCIWOŚCI MECHANICZNE W betonach zwykłych najsłabszym ogniwem jest stwardniały zaczyn cementowy i strefa przejściowa wokół ziaren kruszywa grubego. W betonach wysokowartościowych, w związku ze zwiększoną zdecydowanie wytrzymałością stwardniałego zaczynu cementowego, zanika strefa przejściowa między zaczynem i grubym kruszywem, które staje się najsłabszym ogniwem w betonie, co przejawia się w przechodzeniu rys właśnie przez ziarna grubego kruszywa. WAAŚCIWOŚCI MECHANICZNE Mniejsza różnica między sztywnością matrycy i kruszywa w BWW w porównaniu do betonów zwykłych zwiększa jednorodność rozkładu naprężeń, tworzy się mniej mikrorys, co przejawia się bardziej gwałtownym pękaniem. Przyrost wytrzymałości na rozciąganie jest relatywnie mniejszy, co świadczy o większej kruchości BWW. Moduł sprężystości większy Pełzanie mniejsze ODPORNOŚĆ BWW Odporność ogniowa jest mniejsza niż betonu zwykłego ze względu na niską przepuszczalność, co uniemożliwia odprowadzenie pary powstałej z wody zawartej w uwodnionym zaczynie w czasie pożaru, (pożary w tunelach) Zwiększona odporność betonu na reakcję alkalia-krzemionka. ODPORNOŚĆ BWW Zwiększona odporność na wpływy klimatyczne i oddziaływania środowisk agresywnych. Odporność na ścieranie BWW jest bardzo dobra dzięki wysokiej wytrzymałości i dobrej przyczepności między kruszywem i matrycą Przyczepność betonu do zbrojenia jest około 40% większa niż w przypadku betonów zwykłych. ZALETY BWW podwyższenie trwałości zmniejszenie ciężaru własnego konstrukcji zwiększenie wczesnej wytrzymałości betonu umożliwiające szybsze obciążenie konstrukcji zwiększenie wytrzymałości, pozwalające na projektowanie smuklejszych i lżejszych konstrukcji poprawa urabialności i pompowalności betonu ZALETY BWW większa odporność na ścieranie i agresję chemiczną nowe możliwości konstrukcyjne (większa rozpiętość przęseł, mniejsze przekroje słupów, większe powierzchnie pomieszczeń, itp.) zmniejszenie zużycia materiałów niższe koszty utrzymania obiektów walory estetyczne niższe koszty całkowite ZASTOSOWANIE BWW Mosty Platformy wiertnicze Budynki wysokie Płyty i nawierzchnie Beton architektoniczny (elewacyjny) Tunele Obiekty hydrotechniczne Elementy prefabrykowane