Ogólne zasady projektowania
betonów wysokowartoĘciowych
By projektowaç sk"ad betonów wysokowartoĘciowych, konieczna jest znajomoĘç nowych, moÅ»e nieco bardziej
skomplikowanych doĘwiadczalnych zaleÅ»noĘci mi´dzy jakoĘciowym i iloĘciowym sk"adem materia"u
a jego w"aĘciwoĘciami na etapie mieszanki i betonu stwardnia"ego.
Na wst´pie naleÅ»y podkreĘliç, Å»e omawiana grupa chlarz spoiw o róŻnych w"aĘciwoĘciach, zaĘ drugie
nowoczesnych kompozytów betonowych wywodzi zaowocowa"o pojawieniem si´ kolejnych generacji
si´ wprost z tradycyjnego betonu zwyk"ego. Stano- Ęrodków uplastyczniajÄ…cych i up"ynniajÄ…cych.
wi ona bowiem jeden z efektów konsekwentnej i od W kraju betonami wysokowartoĘciowymi BWW
dziesiÄ…tków lat prowadzonej modyfikacji tradycyj- (ang. HPC high performance concrete) przyj´to
nego betonu cementowego. Podstawowym celem umownie nazywaç betony klas powyÅ»ej B50, któ-
tej modyfi kacji by"o redukowanie pewnych przy- re oprócz wysokiej wytrzyma"oĘci na Ęciskanie
rodzonych mankamentów tego materia"u. Betony charakteryzujÄ… si´ takÅ»e i innymi cechami tech-
wysokowartoĘciowe stanowią doskona"y przyk"ad, nicznymi na podwyŻszonym poziomie. Cechy te to
jak stopniowo eliminujÄ…c lub znacznie ograniczajÄ…c g"ównie trwa"oĘç w warunkach oddzia"ywania czyn-
niedostatki materia"u tradycyjnego, uzyskaç ników Ęrodowiskowych, niska przepuszczalnoĘç
moŻna tworzywo o nowych, korzystniejszych dla Ęrodowiskowych mediów ciek"ych i gazowych,
w"aĘciwoĘciach. Warto w tym miejscu podkreĘliç, wysoka odpornoĘç na Ęcieranie itp.
Å»e grupa betonów wysokowartoĘciowych to nadal G"ównymi powodami si´gania przez konstrukto-
grupa betonów cementowych, tyle Å»e wykonywa- rów po betony wysokowartoĘciowe jest moÅ»liwoĘç
nych z nowoczesnych spoiw cementowych wyso- zmniejszenia przekrojów elementów i dzi´ki temu
kiej jakoĘci. Dodatkowymi wyróŻnikami tych beto- istotne obniÅ»enie ci´Å»aru w"asnego konstrukcji oraz
nów są ma"e wartoĘci wskaęnika wodno-spoiwowe- uzyskanie elementów o wysokiej trwa"oĘci.
go i nieroz"Ä…cznie z tym zwiÄ…zana koniecznoĘç sto-
sowania nowoczesnych domieszek plastyfikujących Ogólne zasady projektowania
lub up"ynniających. W przypadku betonów Projektowanie sk"adu kaŻdego betonu, w tym
o najwyÅ»szych wytrzyma"oĘciach konieczne jest takÅ»e betonów wysokowartoĘciowych, opiera si´
takŻe stosowanie dodatków mineralnych, zw"aszcza w ogólnoĘci na odpowiednim:
zaĘ py"u krzemionkowego. Jak widaç, wspomnia- kszta"towaniu w"aĘciwoĘci i doborze iloĘciowym
ne ograniczanie niedostatków betonu zwyk"ego zaczynu cementowego (sk"adajÄ…cego si´ w przy-
traktowanego jako prosty trójsk"adnikowy uk"ad padku BWW z cementu, ewentualnego dodatku
sk"adajÄ…cy si´ z cementu, kruszywa i wody nie mineralnego, wody i domieszki up"ynniajÄ…cej)
by"oby moÅ»liwe bez post´pu w innych dziedzinach: doborze jakoĘciowym i iloĘciowym kruszywa
chemii i technologii cementu oraz chemii polime- kszta"towaniu jakoĘci wi´zów (przyczepnoĘci)
rów. Pierwsze da"o technologowi betonu ca"y wa- mi´dzy zaczynem i ziarnami kruszywa.
29
budownictwo " technologie " architektura
p
r
o
j
e
k
t
o
w
a
n
i
e
b
e
t
o
n
ó
w
fot. Micha" Braszczyłski
Bieg schodowy w budynku
oraz o sk"adzie mineralogicznym i rozdrobnieniu
Polskiego Radia Kraków
pozwalajÄ…cym na uzyskanie szczelnej mikrostruk-
wykonany z betonu klasy
tury ukszta"towanego juÅ» stwardnia"ego zaczynu.
B100
PoniewaÅ» betony BWW sÄ… z regu"y wykonywane
z udzia"em domieszek up"ynniajÄ…cych (superplasty-
fi katorów), zaleca si´, aby stosowany cement zawie-
ra" moŻliwie ma"o (<10%) glinianu trójwapniowego
C3A. ZawartoĘç tego sk"adnika wp"ywa bowiem istot-
nie na efekt up"ynnienia mieszanki betonowej i jej
stabilnoĘç w czasie.
Kruszywo kamienne, którego materia" posiada niemal
zawsze lepsze w"aĘciwoĘci niŻ stwardnia"y zaczyn ce-
mentowy, powinno byç dobrej jakoĘci, z surowca skal-
nego o moŻliwie wysokiej wytrzyma"oĘci, o ziarnach
posiadajÄ…cych kszta"t i powierzchni´ sprzyjajÄ…ce uzy-
skaniu wysokiej przyczepnoĘci zaczynu oraz o uziar-
nieniu zapewniajÄ…cym moÅ»liwie niskÄ… jamistoĘç sto-
su okruchowego (minimalizacja zawartoĘci zaczy-
nu, jako sk"adnika o w"aĘciwoĘciach mniej korzyst-
nych). Zalecany maksymalny wymiar ziarna nie po-
winien przekraczaç 10 do 15 mm (w krajowej prak-
tyce 16 mm). Stosowanie wi´kszych ziaren powodu-
je zwi´kszenie niejednorodnoĘci materia"u oraz sprzy-
ja koncentracji napr´Å»eÅ‚ w wyt´Å»onym materiale,
a w konsekwencji obniŻenie jego wytrzyma"oĘci.
Ze wzgl´du na wspomnianÄ… juÅ» koniecznoĘç stoso-
NaleÅ»y tu podkreĘliç, Å»e obydwa najwaÅ»niejsze wy- wania niskich wartoĘci wskaÄ™nika w/c niezb´dnym
magania stawiane BWW (wysoka wytrzyma"oĘç na sk"adnikiem mieszanki staje si´ jedna z wysoko-
Ęciskanie i wysoka trwa"oĘç) sÄ… zbieÅ»ne, bowiem efektywnych domieszek up"ynniajÄ…cych (super-
czynniki, dzi´ki którym moÅ»liwe jest uzyskanie plastyfi katorów). Z jednej strony umoÅ»liwiajÄ… one
wysokich wytrzyma"oĘci sprzyjają równoczeĘnie uzyskanie nawet ciek"ej konsystencji mieszan-
wysokiej trwa"oĘci i vice versa. Reasumując, ki przy bardzo niskim wskaęniku wodno-spoiwo-
aby uzyskaç beton o moÅ»liwie najwyÅ»szej wym, z drugiej zaĘ powodujÄ… dezagregacj´ sku-
wytrzyma"oĘci i najniŻszej przepuszczalnoĘci dla pisk ziaren cementu, pozwalając na lepsze wy-
mediów zewn´trznych która zazwyczaj w sposób korzystanie spoiwa poprzez zwi´kszenie jego po-
dominujÄ…cy decyduje o trwa"oĘci konieczne sÄ…: wierzchni w"aĘciwej. NaleÅ»y tu zwróciç uwag´, Å»e
maksymalizacja wytrzyma"oĘci (a wi´c efektywnoĘç dzia"ania domieszki zaleÅ»y istotnie od
i szczelnoĘci) stwardnia"ego zaczynu, związana rodzaju uŻytego cementu oraz rodzaju wprowa-
g"ównie z minimalizacją wskaęnika wodno-spo- dzonego ewentualnie dodatku mineralnego. Z te-
iwowego oraz stosowaniem odpowiednich do- go powodu kaÅ»dorazowo efektywnoĘç ta musi byç
datków mineralnych i domieszek chemicz- sprawdzona doĘwiadczalnie.
nych umoŻliwiających, przy z regu"y bardzo Kolejnym sk"adnikiem betonu BWW jest zazwy-
ma"ej zawartoĘci wody, uzyskanie odpowiedniej czaj dodatek mineralny. Najcz´Ä˜ciej jest nim
urabialnoĘci mieszanki py" krzemionkowy, który dzi´ki bardzo wyso-
d"1 µm), bar-
maksymalizacja wytrzyma"oĘci i szczelnoĘci kiemu rozdrobnieniu (uziarnienie
materia"u kruszywa, związana z doborem dzo duŻej powierzchni w"aĘciwej (oko"o 20 m2/g)
materia"u kruszywa i jego uziarnieniem i związanej z tym aktywnoĘci chemicznej, ko-
maksymalizacja mocy wi´zów, jakie "Ä…czÄ… oby- rzystnie modyfi kuje stwardnia"y zaczyn cemen-
dwa te komponenty oraz szczelnoĘci strefy sty- towy, w tym takŻe zaczyn w strefie jego kon-
kowej, co zwiÄ…zane jest z obydwoma wymienio- taktu z kruszywem. NaleÅ»y podkreĘliç, Å»e beto-
nymi wyÅ»ej czynnikami. ny BWW niÅ»szych klas (do oko"o B70) uzyskaç
Nie moÅ»na tu oczywiĘcie zapominaç o nies"ychanie moÅ»na w warunkach przemys"owych, stosujÄ…c
waŻnej roli innych czynników technologicznych, cement o rzeczywistej wytrzyma"oĘci oko"o 45
jak efektywnoĘç zag´szczania mieszanki betono- MPa, zwyk"e, lecz poprawnej jakoĘci (uziarnienie,
wej, czas i warunki piel´gnacji itp. kszta"t ziaren, brak zanieczyszczeÅ‚ pylastych) kru-
szywo otoczakowe oraz domieszk´ up"ynniajÄ…cÄ….
Projektowanie jakoĘciowe, podstawowe Kruszywa z materia"ów kamiennych o wysokiej
wymagania dotyczÄ…ce sk"adników BWW wytrzyma"oĘci oraz py" krzemionkowy stajÄ… si´
Dla wykonania scharakteryzowanego wczeĘniej niezb´dnymi, gdy chcemy uzyskaç betony klas
betonu wysokowartoĘciowego konieczne jest, co powyŻej oko"o B70.
oczywiste, stosowanie sk"adników o odpowiednich
w"aĘciwoĘciach. Dotyczy to spoiwa cementowego, Projektowanie iloĘciowe
kruszywa, domieszki up"ynniającej oraz ewentual- ustalanie iloĘciowego sk"adu BWW
nych dodatków mineralnych. i jego przebieg
JeÅ»eli mowa o cemencie, to najcz´Ä˜ciej zaleca si´ Projektowanie sk"adu BWW prowadzi si´ przede
stosowanie spoiw o rzeczywistej wytrzyma"oĘci wszystkim metodami doĘwiadczalnymi. Wy-
na Ęciskanie nie mniejszej od oko"o 45 MPa nika to g"ównie z tego, Że mieszanka betono-
30
Numer specjalny 2003: Domieszki do betonu
fot. Wojciech Gruszka
wa nie jest prostym, trójsk"adnikowym uk"adem. Podsumowanie
W wyniku koniecznoĘci stosowania domieszek Jak widaç, dla bardziej doĘwiadczonego projek-
up"ynniajÄ…cych oraz aktywnego dodatku mi- tanta projektowanie sk"adu BWW w istocie nie-
neralnego staje si´ ona uk"adem co najmniej zbyt róŻni si´ od projektowania sk"adu betonów
pi´ciosk"adnikowym, którego w"aĘciwoĘci sÄ… bar- zwyk"ych. Zasadnicza róŻnica polega na tym, iÅ»
dzo czu"e zarówno na jakoĘciowe, jak i iloĘciowe przy projektowaniu sk"adu BWW konieczna jest
zmiany sk"adu. Znane i powszechnie stosowa- znajomoĘç nowych, moÅ»e nieco bardziej skom-
ne przy projektowaniu sk"adu betonów zwyk"ych plikowanych doĘwiadczalnych zaleÅ»noĘci mi´dzy
zaleÅ»noĘci wiąŻące wytrzyma"oĘç ze sk"adem jakoĘciowym i iloĘciowym sk"adem materia"u a je-
(równania Bolomeya, Abramsa itp.) w przypadku go w"aĘciwoĘciami na etapie mieszanki i beto-
BWW przestajÄ… byç aktualne. Jest to spowodowa- nu stwardnia"ego. Zwróciç teÅ» naleÅ»y uwag´ na
ne tym, Å»e w przypadku BWW stosuje si´ niskie koniecznoĘç staranniejszego jakoĘciowego doboru
lub bardzo niskie wartoĘci wskaęnika w/s, zazwy- sk"adników, czemu sprzyjają przepisy nowej nor-
czaj poniÅ»ej 0,35 (c/w > 2,8), co stanowi granic´ my PN-EN 206-1.
Schemat ilustrujÄ…cy jeden
stosowalnoĘci równania Bolomeya.
ze sposobów post´powania
Podobnie, lecz tym razem z powodu stosowania prof. Jacek ÂliwiÅ‚ski
podczas projektowania
domieszek up"ynniajÄ…cych, nieaktualnym staje si´ Politechnika Krakowska sk"adu BWW
tradycyjne równanie konsystencji, uzaleŻniające
niezb´dnÄ… iloĘç wody tylko od iloĘci oraz jakoĘci
Przyj´cie za"oÅ»eÅ‚:
spoiwa i kruszywa.
klasa wytrzyma"oĘci,
Jedynym z trzech równał podstawowych, które
konsystencja,
z oczywistych wzgl´dów zachowuje swÄ… waÅ»noĘç,
przeznaczenie betonu
Dobór rodzaju, klasy i przyj´cie
jest równanie szczelnoĘci, zgodnie z którym suma
i warunki eksploatacji
minimalnej zawartoĘci cementu
obj´toĘci absolutnych wszystkich sk"adników ma
si´ równaç jednostce obj´toĘci zag´szczonej mie-
szanki betonowej.
JakoĘciowy dobór
Dobór rodzaju
Wyniki najnowszych badał dotyczących relacji
sk"adników
superplastyfikatora
mi´dzy sk"adem i w"aĘciwoĘciami betonów BWW
powoli uzupe"niajÄ… wspomnianÄ… luk´. Równa-
Dobór i ustalenie sk"adu
Oszacownie wartoĘci w/c
nie typu Bolomeya zastÄ…piç moÅ»na obecnie na
ziarnowego kruszywa
(lub w/s) oraz pk/c
przyk"ad doĘwiadczalnym równaniem opracowa-
niezb´dnych dla uzyskania
nym przez de Larrarda [de Larrard F., Gorse J.F.,
wymaganej wytrzyma"oĘci
np. z zaleŻnoĘci de Larrarda
Puch C.: Comparative study of various silica fume
betonu
as additives in high performance cementitious ma-
terials, Materials and Structures, vol. 25, 1992,
dla BWW zazwyczaj:
265-272], wed"ug którego wytrzyma"oĘç betonu Przyj´cie iloĘci cementu
e" C C = od 400 do 500 kg/m3
(C ), dodatku (PK)
na Ęciskanie dojrzewającego 28 dni w warunkach
min
PK = od 00,5 do 0,1 C
i wody (W) oraz obliczenie
normalnych wynosi:
W = W/C " C
obj´toĘci zaczynu:
V =C/Ác+PK/Ápk+W
z
kkk
c
f =
c28 2
1+3,1 w/c
1,4 0,4exp (-11 pk/c) Obliczenie obj´toĘci
kruszywa: Vk=1000 V
z
gdzie:
kk wspó"czynnik uwzgl´dniajÄ…cy wp"yw rodza-
Obliczenie masy
ju stosowanego kruszywa [-], (dla wi´kszoĘci
kruszywa: K= VkÁĘr k
kruszyw stosowanych do BWW mieĘci si´ on i jego rozdzielenie na
piasek i kruszywo grube
w granicach od 4,9 do 5,2)
k rzeczywista wytrzyma"oĘç cementu [MPa]
c
w/c wskaęnik wodno-cementowy [-]
Wst´pne ustalenie sk"adu:
pk/c zawartoĘç py"u krzemionkowego w stosun-
C; PK, Kd, K , W
g
ku do masy cementu [kg/kg].
Jedną z propozycji moŻliwego przebiegu projekto-
wania sk"adu BWW ilustruje pokazany obok sche-
Wykonanie zarobu
mat, w którym zastosowane skróty oznaczają:
próbnego i ustalenie
C, PK, Kd, K , W zawartoĘç odpowiednio ce- iloĘci
g
superplastyfikatora
mentu, py"u krzemionkowego, kruszywa
drobnego i grubego oraz wody [kg/m3]
Ác, Ápk, Ákd, Ákg g´stoĘci sk"adników jak
Powtórne wykonanie
wyŻej [kg/dm3]
zarobu i weryfikacja
ÁĘr k=UkdÁkd+UkgÁkg Ęrednia waÅ»ona g´stoĘç
w"aĘciwoĘci mieszanki
kruszywa, obliczana z uwzgl´dnieniem
i betonu stwardnia"ego
udzia"u kruszywa drobnego (Ukd) i grube-
go (Ukg); wartoĘç potrzebna tylko w przy-
padku, gdy obydwa kruszywa róŻniÄ… si´
KOREKTY niezgodne zgodne KOREKTY
g´stoĘciÄ…
31
budownictwo " technologie " architektura
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
I Ogólne zasady wykonania projektuOgolne zasady proj sieci wod kanZarządzanie Wiedzą2 Ogólne zasady oceny zgodności maszynMikromacierze DNA – zasady projektowania sondZasady projektowania uk kompen MBOgólne zasady przemieszczania zwierząt towarzyszących po terytorium UE04 Zasady projektoweIII Słownik pojęć Zasady projektowania sieciOgólne zasadyFormuła kompozytowa betonu podstawą koncepcji projektowania betonów SCCzasady projektowania betonu cementowegoOgolne zasady formatowania prac dyplomowych dla MiBM(Podstawowe zasady projektowania i montażu instalacji nawadniających)id86więcej podobnych podstron