REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU

Transkrypt

1 IX SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE GÓRAŻDŻE CEMENT S.A. Katedra Procesów Budowlanych Wydział Budownictwa Politechniki Śląskiej w Gliwicach GÓRAŻDŻE CEMENT HEIDELBERGCEMENT Group REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2007

2 KOMITET PROGRAMOWY Przewodniczący: prof. dr hab. inż. JANUSZ SZWABOWSKI Politechnika Śląska inż. ANDRZEJ BALCEREK Prezes Zarządu, Dyrektor Generalny Górażdże CEMENT S.A. Członkowie: mgr inż. CZESŁAW NIERZWICKI Dyrektor Handlowy, Członek Zarządu Górażdże CEMENT S.A. dr hab. inż. JACEK GOŁASZEWSKI Politechnika Śląska doc. dr inż. EDWARD KON Instytut Techniki Budowlanej w Warszawie dr hab. inż. ZBIGNIEW GIERGICZNY Górażdże CEMENT S.A. Sekretariat sympozjum: BARBARA PAJER Katedra Procesów Budowlanych Wydział Budownictwa Politechniki Śląskiej ul. Akademicka 5, Gliwice tel. (0-32) fax (0-32) rb4@polsl.pl 2

3 SPIS TREŚCI REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU I sesja Przewodniczący sesji - prof. dr hab. inż. Janusz Szwabowski Politechnika Śląska 1. Wpływ rodzaju popiołu lotnego na właściwości mieszanki betonowej - str. 5 - dr hab. inż. Zbigniew Giergiczny, mgr inż. Tomasz Pużak, Górażdże Cement S.A. 2. Kruszywa z recyklingu betonu a konsystencja mieszanki betonowej - str dr hab. inż. Zbigniew Giergiczny, Górażdże Cement S.A., mgr inż. Artur Golda, Betotech Sp. z o.o. Dąbrowa Górnicza 3. Beton po europejsku - str doc.dr inż. Edward Kon, Instytut Techniki Budowlanej w Warszawie 4. Technologia wykonywania posadzek fibrobetonowych - str dr inż. Artur Łagosz, AGH Kraków 5. Tendencje rozwojowe betonów samozagęszczalnych badania i wymagania -str.53 - dr inż. Maria Kaszyńska, Politechnika Szczecińska II sesja Przewodniczący sesji - dr hab. inż. Zbigniew Giergiczny Górażdże Cement S.A. 1. Objętość zaczynu cementowego w mieszance a reologiczne efekty działania superplastyfikatorów - str dr hab. inż. Jacek Gołaszewski, Politechnika Śląska 2. Badania losowości dystrybucji włókien w mieszankach na spoiwach cementowych - str dr inż. Tomasz Ponikiewski, Politechnika Śląska 3. Wpływ składu zaczynu na efektywność domieszki napowietrzającej - str dr inż. Beata Łaźniewska, Politechnika Śląska 4. Właściwości reologiczne betonów samozagęszczalnych wysokiej wytrzymałości - str dr inż. Maciej Urban, Politechnika Krakowska 3

4 4

5 IX SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2007 Zbigniew Giergiczny 1 Tomasz Pużak 2 WPŁYW RODZAJU POPIOŁU LOTNEGO NA WŁAŚCIWOŚCI MIESZANKI BETONOWEJ 1. Wprowadzenie Popioły lotne jako uboczne produkty spalania węgla są ważnym i cennym surowcem dla przemysłu materiałów budowlanych, zwłaszcza dla producentów cementu i betonu. Ma to swoje odzwierciedlenie w obowiązujących normach, które precyzyjnie określają wymagania dla popiołu stosowanego jako dodatek do cementu [1] lub betonu [2]. W ostatnich latach, oprócz typowych popiołów lotnych powstałych ze spalania pyłu z węgla kamiennego lub brunatnego, powstają nowe rodzaje popiołów, które są mieszaniną produktów równoczesnego spalania węgla i procesu odsiarczania gazów (popioły połączone z produktami suchych metod odsiarczania spalin i popioły z palenisk fluidalnych). Są to materiały które nie spełniają obowiązujących norm, ale jednocześnie stosowane jako dodatek do betonu (popioły z palenisk fluidalnych) na podstawie aprobat technicznych [3,4]. Przedmiotem badań autorów było określenie wpływu rodzaju popiołu lotnego na kształtowanie się właściwości mieszanki betonowej. W badaniach stosowano dwa rodzaje popiołu lotnego; krzemionkowy spełniający wymagania normy PN-EN 450-1:2006 oraz popiół z paleniska fluidalnego. Do przygotowania mieszanki betonowej zastosowano cementy: cement portlandzki CEM I 32,5R, cement portlandzki żużlowy CEM II/B-S 32,5R oraz cement hutniczy CEM III/A 32,5N LH/HSR/NA. 2. Charakterystyka materiałów stosowanych w badaniach W tablicy 1 przedstawiono skład chemiczny zastosowanych w badaniach popiołów lotnych. Popioły fluidalne różnią się zasadniczo od popiołów krzemionkowych powstających podczas spalania węgla w kotłach konwencjonalnych, które głównie składają się z kulistych, szklistych ziaren (rys.1a). 1 dr hab. inż., prof. nadzw. Politechniki Opolskiej; Górażdże Cement S.A.; zbigniew.giergiczny@gorazdze.pl 2 mgr inż., Górażdże Cement S.A.; tomasz.puzak@gorazdze.pl 5

6 a) b) Rys.1 Różne rodzaje popiołu lotnego a) popiół lotny krzemionkowy; b) popiół fluidalny W popiołach fluidalnych brak jest fazy szklistej, bowiem stopienie materiału nie następuje w temperaturze panującej w paleniskach fluidalnych (ok. 850 o C). Ziarna popiołu lotnego fluidalnego pokazano na rys.1b. Podczas spalania węgla w złożu fluidalnym w temperaturze około 850 C składniki mineralne paliwa ulegają następującym przemianom: do temperatury C zachodzi dehydroksylacja minerałów ilastych, powyżej C zdehydroksylowane minerały ilaste rozkładają się tworząc amorficzne glinokrzemiany o względnie dużej powierzchni właściwej. Najczęściej jest to częściowo zdehydroksylowany illit, korzystniejszy byłby bardziej reaktywny metakaolinit [5]. Produkty odsiarczania są zwykle całkowicie utlenione i występują najczęściej w postaci anhydrytu [6]. Zawartość siarczków jest śladowa i występują one głównie w postaci FeS 2 i CaS. Obecność dużych ilości reliktów zdehydroksylowanych minerałów ilastych np. wspomnianego już illitu oraz fazy amorficznej będącej produktem rozkładu minerałów ilastych ma duże znaczenie dla aktywności pucolanowej tych odpadów. Materiały te osiągają dużą reaktywność w wyniku aktywacji termicznej, bowiem podczas prażenia w odpowiedniej temperaturze takich minerałów ilastych jak kaolinit, montmorillonit, illit lub chloryt, następuje usunięcie z ich struktury grup wodorotlenowych i wody międzypakietowej. Wywołane w ten sposób zmiany strukturalne są tak duże, że prowadzą do powstawania faz amorficznych, co z kolei wpływa bardzo korzystnie na aktywność pucolanową [7-10]. Także zawartość w popiołach fluidalnych anhydrytu, kalcytu, nie związanego tlenku wapniowego CaO wpływa korzystnie na ich właściwości wiążące [6]. Ze względu na niską temperaturę panującą w reaktorze fluidalnym oraz krótki czas przebywania paliwa i sorbentu w obszarze wysokich temperatur, nie związany tlenek wapniowy jest bardzo reaktywny i nie powoduje niekorzystnych zmian objętości [11,12]. Skład chemiczny popiołów lotnych przedstawiono w tabeli 1. 6

7 Tablica 1. Skład chemiczny popiołów lotnych Rodzaj Zawartość składnika, [% mas.] popiołu St.pr. SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO w. CaO MgO SO 3 Na 2 O K 2 O Cl - Krzemion. 2,3 51,5 27,8 7,5 0,1 3,7 2,5 0,7 1,1 3,0 0,007 Fluidalny 2,3 38,0 29,8 4,6 1,6 14,2 1,8 3,9 Nie badano 0,025 Określone podstawowe parametry jakościowe stosowanych popiołów według wymagań zawartych w normie PN-EN 450-1:2006 pokazano w tablicy 2. Popiół Strata prażenia [%] Tablica 2. Właściwości popiołów lotnych SO 3 [%] CaO wolne [%] Cl - [%] Aktywność pucolanowa [%] Po 28 Po 90 Miałkość, pozostałość na sicie 45 µm [%] Gęstość [g/cm 3 ] dniach dniach Krzemionkowy 2,24 0,67 0,07 0,007 78,43 93,2 34,0 2,13 Fluidalny 2,26 3,94 1,59 0,025 92,37 95,0 34,0 2,66 W tablicy 3 przedstawiono właściwości fizyczne i mechaniczne cementów zastosowanych w badaniach. Właściwość Zmiany objętości, Le Chatelier; [mm] Początek czasu wiązania; [minuty] Wytrzymałość na ściskanie po 2 dniach; [N/mm 2 ] Wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach; [N/mm 2 ] Tablica 3. Właściwości cementów Rodzaj cementu CEM I 32,5R CEM II/B-S 32,5R CEM III/A 32,5N-LH- NA/HSR 0,2 0,6 0, ,2 18,1 9,8 47,1 49,8 44,4 3. Oznaczenie wodożądności użytych w badaniach popiołów lotnych Wodożądność stosowanych w badaniach popiołów lotnych oznaczono według procedury podanej w Załączniku B do normy PN-EN 450-1:2006 [1]. Miarą wodożądności jest rozpływ mieszanki kontrolnej na cemencie bez dodatku popiołu lotnego oraz z dodatkiem popiołu (30% cementu w mieszance kontrolnej jest zastąpione popiołem lotnym). Wyniki przeprowadzonych oznaczeń pokazano w tablicach 4 i 5. 7

8 Tablica 4. Wodożądność krzemionkowego popiołu lotnego Rodzaj spoiwa Rozpływ Ilość wody Stosunek [mm] [ml] woda/spoiwo CEM I 32,5R ,5 70 % CEM I 32,5R + 30 % popiół ,5 CEM II/B-S 32,5R ,5 70% CEM II/B-S 32,5R % popiół CEM III/A 32,5N ,5 70% CEM III/A 32,5N % popiół V 0,5 Tablica 5. Wodożądność popiołu fluidalnego Rodzaj spoiwa Rozpływ Ilość wody Stosunek [mm] [ml] woda/spoiwo CEM I 32,5R ,5 70 % CEM I 32,5R + 30 % popiół ,6 fluidalny CEM II/B-S 32,5R ,5 CEM II/B-S 32,5R + 30 % popiół ,61 fluidalny CEM III/A 32,5N ,5 CEM III/A 32,5N + 30 % popiół ,62 fluidalny 4. Wpływ dodatku popiołów lotnych na właściwości mieszanki betonowej W tablicy 5 pokazano skład badanych mieszanek betonowych. Popiół lotny dodawano w ilości 20 i 33% w stosunku do masy cementu. Ilość cementu w poszczególnych mieszankach obliczano zgodnie z zasadami określonymi w normie PN-EN 206-1[1] z uwzględnieniem wartości k równej 0,2 oraz 0.4. Stosunek wody do cementu wynosił 0.5 (obliczony przy uwzględnieniu wartości k ). Ilość plastyfikatora dobierano tak, aby uzyskać opad stożka na poziomie cm. Przy dodatku popiołu fluidalnego zastosowano w poszczególnych mieszankach betonowych taką samą ilość superplastyfikatora, jak w przypadku dodatku popiołu krzemionkowego, którą następnie, w przypadku braku właściwej konsystencji zwiększano, aż do maksymalnej dawki zalecanej przez producenta (2% masy cementu). 8

9 Tablica 5. Skład mieszanek betonowych Symbol Wartość Zawartość składnika, [kg/m 3 ] mieszanki k Cement Popiół Piasek Żwir 2-8 Żwir 8-16 SP Woda I ,6 160 I/20-1 0, ,7 160 I/20-2 0, ,6 160 I/33-1 0, ,6 160 I/33-2 0, ,6 160 C II ,3 160 II/20-1 0, ,2 160 II/20-2 0, ,3 160 II/33-1 0, ,1 160 II/33-2 0, ,2 160 C III ,0 160 III/20-1 0, ,5 160 III/20-2 0, ,5 160 III/33-1 0, ,0 160 III/33-2 0, ,1 160 Objaśnienia do tablicy 5: SP-superplastyfikator; I-CEM I 32,5R; II- CEM II/B-S 32,5R; III CEM III/A 32,5N; 20,33 procentowy udział popiołu lotnego w składzie mieszanki; 1- k=0.2; 2-k=0.4 W mieszankach betonowych oznaczono: konsystencję metodą opadu stożka według normy PN-EN [11] (po zarobieniu oraz po 45 minutach), zawartość powietrza według normy PN-EN [12], temperaturę mieszanki betonowej. W tablicy 6 zamieszczono wyniki badań mieszanek betonowych z użyciem popiołu krzemionkowego, natomiast w tablicy 7 mieszanek betonowych z użyciem popiołu fluidalnego. Ze względu na to, że w przypadku dodatku popiołu lotnego fluidalnego mieszanka betonowa praktycznie sztywniała, w celu uzyskania zakładanego opadu stożka (15 18 cm) zdecydowano się na dozowanie maksymalnej ilości superplastyfikatora określonej przez producenta domieszki (2% masy cementu). Uzyskane wyniki przedstawiono w tablicy 8. Wprowadzenie do składu betonu, maksymalnie dopuszczalnej przez producenta ilości superplastyfikatora nie wpłynęło znacząco na zmianę konsystencji mieszanek betonowych zawierających popiół lotny fluidalny. W następnym etapie badań zdecydowano się zwiększyć ilość wody, aby osiągnąć opad stożka na zakładanym poziomie cm (przy ilości superplastyfikatora wynoszącej 2% w stosunku do masy cementu). Ilość wody w składzie mieszanek betonowych oraz uzyskane wyniki badań konsystencji zostały pokazane w tablicy 9. Tablica 6. Właściwości mieszanki betonowej z popiołem lotnym krzemionkowym (V) 9

10 Symbol mieszanki Opad stożka po zarobieniu T 0 ; cm Opad stożka po 45 minutach T 45 ; cm Zawartość powietrza; % Temperatura mieszanki; O C I ,6 18,8 I/20-1(V) ,6 18,7 I/20-2(V) ,7 18,0 I/33-1(V) ,6 19,4 I/33-2(V) ,6 18,6 II ,9 19,1 II/20-1(V) ,7 18,6 II/20-2(V) ,7 19,4 II/33-1(V) ,7 18,8 II/33-2(V) ,9 17,9 III ,9 19,0 III/20-1(V) ,9 18,0 III/20-2(V) ,9 18,8 III/33-1(V) ,9 17,9 III/33-2(V) ,7 18,9 Symbol mieszanki Tablica 7. Właściwości mieszanki betonowej z popiołem fluidalnym (F) Opad stożka Opad stożka po Zawartość po zarobieniu 45 minutach T 45 ; powietrza; T 0 ; cm cm % Temperatura mieszanki; O C I ,6 18,8 I/20-1(F 1 0 1,5 19,9 I/20-2(F) 2 0 1,5 19,9 I/33-1(F) 0 0 1,7 20,0 I/33-2(F) 0 0 1,5 20,1 II ,9 19,1 II/20-1(F) 1 0 1,8 20,3 II/20-2(F) 2 0 1,8 20,1 II/33-1(F) 0 0 1,6 21,1 II/33-2(F) 0 0 1,9 21,0 III ,9 19,0 III/20-1(F) 1 0 1,7 19,8 III/20-2(F) 1 0 1,6 19,9 III/33-1(F) 0 0 1,5 19,2 III/33-2(F) 0 0 1,5 19,2 10

11 Tablica 8. Konsystencja mieszanki betonowej przy maksymalnym dozowaniu superplastyfikatora (2%) Symbol mieszanki Opad stożka po zarobieniu t 0 ; cm Opad stożka po 45 minutach t 45 ; cm I/20-1(F) 3 1 I/20-2(F) 2 0 I/33-1(F) 1 0 I/33-2(F) 1 0 II/20-1(F) 3 0 II/20-2(F) 2 0 II/33-1(F) 1 0 II/33-2(F) 0 0 III/20-1(F) 3 1 III/20-2(F) 2 0 III/33-1(F) 0 0 III/33-2(F) 0 0 Tablica 9. Konsystencja mieszanek betonowych ze zwiększoną ilością wody (popiół fluidalny) Symbol mieszanki Opad stożka po Opad stożka po Ilość wody Stosunek zarobieniu T 0 45 minutach T 45 [kg] w/c [cm] [cm] I/20-1(F) ,54 I/20-2(F) ,54 I/33-1(F) ,58 I/33-2(F) ,57 II/20-1(F) ,54 II/20-2(F) ,55 II/33-1(F) ,58 II/33-2(F) ,57 III/20-1(F) ,55 III/20-2(F) ,56 III/33-1(F) ,60 III/33-2(F) ,61 5. Omówienie wyników badań W badaniach zastosowano dwa rodzaje popiołów lotnych; krzemionkowy ze spalania węgla kamiennego oraz popiół fluidalny ze spalania węgla brunatnego. Stosowane popioły różnią się składem chemicznym (tablica 1) i mineralnym [6]. Popiół lotny krzemionkowy spełnia wymagania normy PN-EN [2] dla popiołu lotnego stosowanego jako dodatek do betonu. Podstawowym jego składnikiem fazowym jest faza szklista, a ziarna posiadają postać sferyczną (rys.1a). Natomiast popiół fluidalny jest produktem powstałym w skojarzonym procesie spalania węgla i równoczesnego odsiarczania i przedstawia sobą amorficzne lub słabo 11

12 skrystalizowane produkty całkowitej lub częściowej dehydroksylacji substancji ilastej łupku stanowiącego skałę płonną w węglu, anhydrytu jako produkt odsiarczania, nieprzereagowany sorbent, np. CaCO 3, niezwiązane CaO, niespalony węgiel (bywa, że powyżej 5,0%) (rys. 1b). Popiół fluidalny z definicji nie spełnia wymagań zawartych w normie PN-EN [2]. Wprowadzenie popiołu lotnego krzemionkowego do składu zapraw (betonu) obniża wodożądność układu (tablica 4), natomiast dodatek popiołu lotnego fluidalnego zwiększa znacznie wodożądność (tablica 5). Zależność ta dotyczy współpracy wszystkich trzech użytych w badaniach cementów. a) b) Rys. 2 Opad stożka mieszanki betonowej z dodatkiem a) popiołu lotnego krzemionkowego b) popiołu lotnego fluidalnego a) b) Rys. 3 Opad stożka mieszanki betonowej z dodatkiem popiołu lotnego fluidalnego a) po zadozowaniu maksymalnej dawki superplastyfikatora b) po zadozowaniu maksymalnej dawki superplastyfikatora oraz dodatkowej ilości wody 12

13 Skutkuje to pogorszeniem właściwości reologicznych mieszanek betonowych. Mieszanka betonowa z dodatkiem popiołu lotnego krzemionkowego (wskaźnik w/(c +k p) = 0.5) posiada opad stożka na poziomie cm (tablica 6), natomiast opad stożka przy dodatku popiołu fluidalnego wynosi od 0 do 2 cm (mieszanka sztywnieje; tablica 7). Zilustrowano to na rys. 2. Zawartość powietrza w mieszance betonowej, z dodatkiem obydwu rodzajów popiołu lotnego, była na podobnym poziomie (tablica 6 i 7). W mieszankach z popiołem fluidalnym stwierdzono podwyższoną ich temperaturę (tablica 7), spowodowaną prawdopodobnie hydratacją reaktywnego CaO wolnego ze składu popiołu. Temperatura mieszanki betonowej z popiołem lotnym fluidalnym była o ok. 1 2 ºC wyższa od temperatury mieszanki betonowej z popiołem lotnym krzemionkowym (tablica 6 i 7). W przypadku wykonywania betonów masywnych może to skutkować powstaniem dodatkowych naprężeń termicznych. Po upływie 45 minut opad stożka, w przypadku dodatku popiołu krzemionkowego, wynosi od 14 do 16 cm (spadek ok. 2 3 cm), natomiast mieszanka betonowa z dodatkiem popiołu fluidalnego jest sztywna. Konsystencja mieszanki betonowej z popiołem fluidalnym nie ulega także istotnej zmianie po wprowadzeniu maksymalnej ilości superplastyfikatora (tabela 8; rys. 3a). Efektywnym rozwiązaniem okazał się wariant polegający na zadozowaniu maksymalnej ilości plastyfikatora ze zwiększoną zawartością wody (tabela 9; rys. 3b). Spadek konsystencji po 45 minutach był w tym przypadku znacznie większy niż dla mieszanki betonowej z dodatkiem krzemionkowego popiołu lotnego (tablica 6 i 9). Zwiększona ilość wody (wzrost współczynnika w/c z poziomu 0.5 do poziomu ) oznaczać może pogorszenie trwałości stwardniałego betonu. Jest to przedmiotem dalszych badań zespołu. 6. Podsumowanie Popiół lotny jako składnik betonu modyfikuje właściwości mieszanki betonowej. Wpływ popiołu lotnego na takie właściwości mieszanki betonowej, jak wodożądność, konsystencja i jej temperatura, uzależniony od składu chemicznego i fazowego popiołu lotnego oraz od rodzaju instalacji z jakiej pochodzi. Popiół lotny krzemionkowy spełniający wymagania normy PN-EN 450-1:2006 dla kategorii A (strata prażenia) i kategorii N (pozostałość na sicie 45µm), powoduje obniżenie wodożądności mieszanki betonowej, co skutkuje uzyskaniem pożądanej konsystencji przy niższej zawartości wody (przy niższym wskaźniku w/c). Natomiast dodatek popiołu lotnego fluidalnego, będącego mieszaniną popiołu lotnego otrzymanego w temperaturze ok. 850ºC oraz produktu odsiarczania w postaci anhydrytu i nie przereagowanego sorbentu (kamień wapienny, wolne CaO), prowadzi do negatywnych zmian we właściwościach mieszanki betonowej. Mieszanka z dodatkiem fluidalnego popiołu lotnego charakteryzuje się podwyższoną wodożądnością oraz tendencją do szybkiego wiązania wody (hydratacja reaktywnego CaO, brak fazy szklistej), co skutkuje podwyższoną jej temperaturą. Uzyskanie wymaganej konsystencji, w przypadku popiołu lotnego fluidalnego, wymaga dozowania dodatkowej ilości wody i plastyfikatora. Może to skutkować niższą trwałością stwardniałego betonu. 13

14 Literatura [1] PN-EN 197-1:2002 Cement- Część1. Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku [2] PN-EN 450-1:2006 Popiół lotny do betonu. Część 1: Definicje, specyfikacje i kryteria zgodności [3] Zestaw wyrobów do modyfikacji betonu: dodatek Flubet I domieszka Betostat. Aprobata Techniczna ITB AT /2001. Warszawa, [4] Zestaw materiałów i dodatek FLUBET i domieszka BETOSTAT do modyfikacji betonu stabilizacji kruszyw cementem. Aprobata Techniczna IBDiM Nr AT/ Warszawa [5] Sabir B., Wilg S., Baj J.: Metakaolin and calcined clays as pozzolans for concrete: a review. Cement and Concrete Composites, vol. 23, 2001, pp [6] Giergiczny Z.: Rola popiołów lotnych wapniowych I krzemionkowych w kształtowaniu właściwości współczesnych spoiw budowlanych i tworzyw cementowych. Politechnika Krakowska, seria: Monografie 325, Kraków, [7] He Ch., Makovicky E., Osbaek B. : Thermal stability and pozzolanic activity of calcined kaolin. Applied Clay Science 9 (1994), pp [8] Caldarone M.A., Gruber K.A. : High Reactivity Metakaolin for High Performance Concrete. Proceedings Fifth International Conference : Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete, Milwaukee, Wisconsin, USA, [9] He Ch., Makovicky E., Osbaek B. : Thermal treatment and pozzolanic activity of Na and Ca - montmorillonite. Applied Clay Science, 10, , (1996). [10] Pytel Z., Małolepszy J.: Wpływ warunków prażenia gliny kaolinowej na jej własności pucolanowe. Cement Wapno Beton, nr 3, 1999, str [11] PN-EN Badania mieszanki betonowej Badanie konsystencji metodą opadu stożka [12] PN-EN Badania mieszanki betonowej Badanie zawartości powietrza - metody ciśnieniowe THE INFLUENCE OF FLY ASH TYPE ON THE PROPERTIES OF CONCRETE MIXTURE Summary The addition of fly ash into concrete composition modifies the properties of fresh concrete mixture as well as hardened concrete. The efficiency of this influence depends on the amount and quality added fly ash (fineness, chemical and mineral composition). Silica fly ash, fulfilling the requirements of PN-EN 450-1:2006 and with high content of glass phase, implemented into concrete composition, decreases water demand of the mixture and thus, allows to reach desired consistency with lower w/c ratio. However, fluidized fly ash implemented into concrete receipt significantly increases the temperature and water demand of the mixture (hydration of active CaO of fly ash composition). The process produces low effectiveness of plasticizers and dosage of larger amounts of water to reach desired concrete consistency. 14

15 IX SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2007 Artur Golda 1 Zbigniew Giergiczny 2 WPŁYW DODATKU KRUSZYWA Z RECYKLINGU NA KONSYSTENCJĘ MIESZANEK BETONOWYCH 1. Wprowadzenie Stosowanie kruszywa pochodzącego z odpowiednio przetworzonego gruzu budowlanego staje potrzebą ekonomiczno - ekologiczną. Obecnie w krajach Unii Europejskiej powtórnie przetwarzane jest średnio 28% odpadów budowlanych, z czego większość znajduje zastosowanie jako niwelacje terenu oraz podbudowy. 100% 90% 80% 70% 22% 60% Jako kruszywo do betonu 50% 40% 30% 20% 10% 68% 2% 43% 2% 26% Jako podbudowy i niwelacje terenu 0% Belgia Wielka Brytania Unia Europejska Rys. 1. Wykorzystanie gruzu budowlanego w krajach Unii Europejskiej Niewielkie wykorzystanie gruzu budowlanego do produkcji betonu towarowego spowodowane jest w dużej mierze opóźnieniem we wprowadzeniu przez kraje UE normy EN Test for geometrical properties of aggregates Part 11: Classification test for constituents of coarse recycled aggregates ujednolicającej wytyczne stosowania kruszyw z recyklingu. 1 Mgr inż. Betotech Sp. z o.o. Dąbrowa Górnicza.; artur.golda@betotech.pl 2 Dr hab. inż. prof. ndzw. Politechniki Opolskiej, Górażdże Cement S.A.; zbigniew.giergiczny@gorazdze.pl 15

16 Obecnie najpowszechniej stosowane niemieckie wytyczne dotyczące oceny właściwości kruszyw z recyklingu. Wprowadzają one podział na cztery podstawowe rodzaje: TYP I, TYP II, TYP III oraz TYP IV (tabela 1), dla których określają także obszar zastosowania ( tabela 2) Tabela 1 Właściwości kruszywa z recyklingu wg wytycznych niemieckich [1,2] Rodzaj kruszywa TYP I Kruszywo z betonu TYP II Kruszywo z elementów budowlanych TYP III Kruszywo z elementów murowych TYP IV Kruszywo mieszane Beton, naturalne kruszywo Cegła Zawartość [%] Tynk Inne mineralne składniki 1 Asfalt Zanieczyszczenia 2 Maksymalna zawartość rozpuszczalnych chlorków [%] masy Minimalna gęstość w stanie suchym kg/dm 3 Maksymalna nasiąkliwość masowa [%] ,2 2, ,5 2, , ,5 1, ,15 1,500-1 Na przykład beton lekki zaprawa budowlana, pumeks, beton komórkowy 2 Na przykład szkło, ceramika, papier, gips, plastik, metal, drewno Tabela 2 Maksymalna zawartość frakcji grubych kruszyw z recyklingu w zależności od rodzaju betonu wg wytycznych niemieckich [1,2] Maksymalna zawartość frakcji grubych kruszyw z recyklingu w [%] zawartości całkowitej kruszyw Beton zbrojony Rodzaj Podbudowy stabilizacje 1 Elementy wewnętrzne Elementy zewnętrzne kruszywa TYP I TYP II TYP III TYP IV Obejmuje również frakcje drobne 16

17 Podczas projektowania i wykonywania mieszanek betonowych należy uwzględnić wpływ, jaki wywierają one na właściwości reologiczne (konsystencję, urabialność) i stwardniałego betonu [3-6]. Głównym problemem, z jakim można się spotkać, jest wysoka nasiąkliwość kruszyw z recyklingu (zwanych dalej RCA). Wrasta ona wraz ze stopniem rozdrobnienia odzyskiwanego gruzu betonowego. Pociąga to za sobą konieczność stosowania tego rodzaju kruszyw w stanie nasycenia wodą (podobnie jak w przypadku stosowania kruszyw lekkich o wysokiej nasiąkliwości) oraz zwiększenia minimalnego wymiaru ziarna. Mieszanki z zastosowanym kruszywem z recyklingu w stanie suchym charakteryzują się bardzo dużymi spadkami konsystencji (w porównaniu do mieszanek z kruszywem naturalnym) w czasie do 15 minut od pierwszego kontaktu wody z cementem [3]. Zmiany konsystencji są szczególnie widoczne w przypadku stosowania domieszek uplastyczniających oraz upłynniających, które są absorbowane wraz z wodą zarobową przez kruszywo (rys. 2). 180 wartość opadu stożka [mm] czas [min] Kruszywo naturalne + 0,9% m.c. superplastyfikator Kruszywo naturalne + 50% kruszywa RCA Kruszywo naturalne + 50% kruszywo RCA + 0,9% m.c. superplastyfikator Rys. 2. Zmiana konsystencji mieszanek betonowych z RCA w czasie Zachowanie konsystencji powiązane jest również z maksymalnym wymiarem ziarna kruszywa RCA stosowanego przy produkcji mieszanek betonowych ( rys. 3). Na zmianę konsystencji (pogorszenie) wraz ze wzrostem rozdrobnienia kruszywa RCA ma wpływ ilość zaczynu cementowego (frakcje drobne) oraz ilość zaprawy we frakcjach o uziarnieniu powyżej 4 mm (tabela. 3). 17

18 140 wartość opadu stożka [mm] Kruszwo RCA Dmax 8 mm Kruszywo RCA Dmax 16 mm czas [min] Rys. 3. Zmiana konsystencji mieszanek betonowych z RCA w czasie w zależności od uziarnienia Tabela. 3 Zawartość zaczynu oraz zaprawy w poszczególnych frakcjach RCA Frakcja Zawartość 0/0,3 65% - masa zaczynu 0/4 20% - masa zaczynu 4/8 60% - masa zaprawy 8/16 40% - masa zaprawy 16/31,5 20% - masa zaprawy Zaczyn jako najbardziej porowaty składnik kruszywa odpowiada w największym stopniu za absorpcje składników ciekłych mieszanki. Z tego powodu, zarówno projekt normy EN , jak również wytyczne niemieckie, ograniczają zawartość frakcji drobnych bogatych w stwardniały zaczyn cementowy. Celem badań realizowanych przez autorów było określenie wypływu kruszyw z recyklingu na konsystencję mieszanek betonowych, które zaprojektowano i wykonano, zarówno bez, jak i z dodatkiem popiołu lotnego. 2. Materiały stosowane w badaniach 2.1. Kruszywo z recyklingu Zastosowane w badaniach kruszywo z recyklingu otrzymano w wyniku przeróbki gruzu budowlanego pochodzącego z rozbiórki konstrukcji żelbetonowych. Proces przeróbczy składał się z usunięcia stali zbrojeniowej oraz poddania gruzu betonowego procesowi rozdrabniania w kruszarce szczękowej do frakcji 0/63mm. Materiał przesiewano na sitach w celu uzyskania kruszywa frakcji 2/8 mm oraz 8/16 mm. 18

19 Kruszywo z recyklingu zostało poddane badaniom cech geometrycznych oraz fizycznych zgodnie z normą PN-EN 12620:2003 Kruszywo do betonu oraz z wytycznymi niemieckimi [1,2]. Wyniki uzyskanych badań zostały przedstawione w tabelach 4 i Kruszywa naturalne Kruszywa naturalne stosowano w celu uzupełnienia stosu okruchowego betonów z RCA oraz jako składnik betonu porównawczego. Wyniki badań właściwości geometrycznych oraz fizycznych kruszywa frakcji 0/2, 2/8 i 8/16 zestawiono w tabeli 4. Tabela.4. Właściwości kruszyw stosowanych w badaniach Kruszywo naturalne Kruszywo z recyklingu Właściwość frakcja 0/2 frakcja 2/8 frakcja 8/16 2/8 8/16 Kategoria uziarnienia G f 85 G c 85/20 G c 85/20 G c 85/20 G c 85/20 Kategoria zawartości pyłów <0,063mm F 3 f 1,5 f 1,5 f 1,5 f 1,5 Wskaźnik płaskości - Fl 15 Fl 15 Fl 15 Fl 20 Mrozoodporność - F 1 F 1 F 16 F 16 Tabela.5. Właściwości kruszywa RCA zgodnie z wytycznymi niemieckimi [1,2] Zawartość [%] Frakcja kruszywa Beton, naturalne kruszywo Cegła Tynk Inne mineralne składniki Asfalt Zanieczyszczenia Maksymalna zawartość rozpuszczalnych chlorków [%] masy Minimalna gęstość w stanie suchym kg/dm 3 Maksymalna nasiąkliwość masowa [%] 2/8 99 0,7 0 0,0 0,3 0,2-2,288 8,7 8/ ,5 0 0,0 0,0 0,1-2,411 6, Popiół lotny W pracy zastosowano popiół lotny krzemionkowy ze spalania węgla kamiennego. Popiół spełniał wymagania normy PN-EN 450-1:2006 Popiół lotny do betonu - Część 1: Definicje, specyfikacje i kryteria zgodności o właściwościach zestawionych w tabeli 6. 19

20 Badana cecha Tabela.6. Właściwości popiołu lotnego Wskaźnik aktywności pucolanowej po 28 dniach po 90 dniach Zawartość chlorków Straty prażenia Oznaczenie wolnego CaO Gęstość Bezwodnik kwasu siarkowego SO3 Oznaczenie miałkości Wynik 83,6% 90,4% 0,015% 3,8% 0,04% 2,34 g/cm 3 0,7% 18,9% 2.4. Cement W badaniach stosowano cement portlandzki żużlowy CEM II/B-S 32,5 R spełniający wymagania normy PN-EN 197-1:2002 Cement Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku Domieszki chemiczne W celu poprawy urabialności i konsystencji mieszanek betonowych zastosowano superplastyfikator na bazie sulfonianów naftalenowych oraz sulfonianów melaminowych. Dla potrzeb wykonania mieszanek betonów napowietrzonych zastosowano domieszkę napowietrzającą syntetyczno naturalną. Zarówno, superplastyfikator, jak i domieszka napowietrzająca, spełniały wymagania normy PN-EN 934-2:2002 Domieszki do betonu, zaprawy i zaczynu Część 2 Domieszki do betonu Definicje, wymagania, zgodność, znakowanie, etykietowanie Mieszanki betonowe W celu oceny wpływu dodatku kruszyw z recyklingu na konsystencję mieszanek betonowych zaprojektowano: mieszanki zawierające kruszywo z recyklingu (tabela 7), mieszanki zawierające kruszywo z recyklingu z dodatkiem popiołu lotnego (tabela 8), mieszanki zawierające kruszywo z recyklingu, napowietrzone (tabela 9). Opierając się na praktycznym doświadczeniu zaprojektowano receptury betonów z kruszywem RCA w taki sposób, aby odpowiadały one powszechnie stosowanym betonom zwykłym w klasach C25/30 ( tabela 7-9). W celu określenia wpływu dodatków i napowietrzenia zaprojektowano receptury betonów z dodatkiem popiołów lotnych oraz domieszką napowietrzającą. Receptury betonów napowietrzonych spełniały wymagania normy PN-EN dla klasy ekspozycji XF [7]. Aby zminimalizować wpływ absorpcji wody i domieszek przez kruszywa grube z recyklingu, użyto ich w stanie pełnego nasycenia wodą. Mieszanki betonowe zostały poddane badaniom: opadu stożka zgodnie z PN-EN :2001 Badanie mieszanki betonowej Część 2: Badanie konsystencji metodą opadu stożka 20

21 rozpływu placka zgodnie z PN-EN :2001 Badanie mieszanki betonowej Część 5: Badanie konsystencji metodą stolika rozpływowego. Zawartość powietrza w mieszance betonowej została określona zgodnie z PN-EN :2001 Badanie mieszanki betonowej Część 7: Badanie zawartości powietrza Metody ciśnieniowe 4. Wyniki badań i ich omówienie 4.1. Konsystencja Konsystencja mieszkanek betonowych maleje wraz ze wzrostem zawartości kruszywa RCA w całości stosu okruchowego. Zależność ta jest szczególnie widoczna w przypadku mieszanek betonowych wykonywanych bez dodatku popiołu lotnego (rys. 4). Dodatek popiołu lotnego do składu betonu, jak i jego napowietrzenie, w zasadniczy sposób wpływają na stopień konsystencji mieszanki betonowej. Mieszanki z dodatkiem popiołu lotnego lub napowietrzone charakteryzują się znacznie lepszą urabialnością, brakiem oznak segregacji składników oraz ograniczonym wpływem zawartości kruszywa RCA na konsystencję (rys. 5 6). Mieszanki betonowe napowietrzone i z dodatkiem popiołu lotnego charakteryzują się również znacznie lepszym zachowaniem konsystencji w czasie (rys. 7-8). Oznaczenie mieszanki laboratoryjnej Tabela. 7. Składy betonów bez dodatków mineralnych Kruszywo [kg/m 3 ] Zawartość cementu CEM II/B-S 32,5 R [kg/m 3 ] Zawartość wody [kg/m 3 ] Naturalne RCA TYP I Superplastyfikat or[% m.c.] 0% ,9 10% ,9 20% ,9 30% ,9 40% ,9 50% ,9 21

22 Oznaczenie mieszanki laboratoryjnej Tabela. 8. Składy betonów z dodatkiem popiołu lotnego Kruszywo [kg/m 3 ] Zawartość cementu CEM II/B-S 32,5 R [kg/m 3 ] Zawartość popiołu lotnego [kg/m 3 ] Zawartość wody [kg/m 3 ] Naturalne RCA TYP I Superplastyfikator [% m.c.] 0% p ,9 10% p ,9 20% p ,9 30% p ,9 40% p ,9 50% p ,9 Oznaczenie mieszanki laboratoryjnej Zawartość cementu CEM II/B-S 32,5 R [kg/m 3 ] Tabela. 9. Składy betonów napowietrzonych Kruszywo [kg/m 3 ] Zawartość wody [kg/m 3 ] Naturalne RCA TYP I Superplastyfikat or[% m.c.] Domieszka napowietrzająca [% m.c.] 0% n ,1 0,21 10% n ,1 0,20 20% n ,1 0,25 30% n ,1 0,25 40% n ,1 0,3 50% n ,1 0,33 22

23 Zmiana wilekości opadu stożka w czasie dla miesznek bez dodatków mineralnych Zmiana wilekości rozpływu w czasie dla miesznek bez dodatków mineralnych opad stożka [mm] min 15 min 30 min 60 min 90 min czas [min] 0% 10% 20% 30% 40% 50% rozpływ [mm] min 15 min 30 min 60 min 90 min czas [min] 0% 10% 20% 30% 40% 50% Rys. 4. Zmiana konsystencji mieszanek betonowych bez dodatków mineralnych w czasie w zależności do zawartości RCA opad stożka [mm] Zmiana wilekości opadu stożka w czasie dla mieszanek z dodatkiem popiołu lotnego min 15 min 30 min 60 min 90 min czas [min] RCA 0% 10% 20% 30% 40% 50% rozpływ [mm] Zmiana wilekości rozpływu w czasie dla mieszanek z dodatkiem popiołu lotnego min 15 min 30 min 60 min 90 min czas [min] Rys. 5. Zmiana konsystencji mieszanek betonowych z popiołem lotnym w czasie w zależności do zawartości RCA 23

24 opad stożka [mm] Zmiana wilekości opadu stożka w czasie dla mieszanek napowietrzonych min 15 min 30 min 60 min 90 min czas [min] RCA 0% 10% 20% 30% 40% 50% rozpływ [mm] Zmiana wilekości rozpływu w czasie dla mieszanek napowietrzonych 0 5 min 15 min 30 min 60 min 90 min czas [min] Rys. 6. Zmiana konsystencji mieszanek betonowych napowietrzonych w czasie w zależności do zawartości RCA 250 Wielkość opadu stożka 50% p 50% 50% n [mm] [min] Rys. 7. Zmiany opadu stożka w czasie mieszanek betonowych zawierających kruszywo z recyklingu (50% p z dodatkiem popiołu lotnego; 50% - bez dodatku popiołu, 50% n - napowietrzona) 700 Wielkość rozpływu 50% p 50% 50% n [mm] [min] Rys. 8. Zmiany konsystencji mieszanek betonowych zawierających kruszywo z recyklingu oznaczono metodą rozpływu 24

25 4.2. Zawartość powietrza Zawartość powietrza w mieszankach betonowych zależy, podobnie, jak konsystencja, od ilości kruszywa z recyklingu. Jednym z założeń podczas projektowania i wykonywania mieszanek betonowych było uzyskanie napowietrzenia na poziomie 5,0 ± 0,5%, co wymagało stałego zwiększania zawartości domieszki napowietrzającej wraz ze wzrostem ilości RCA (tabela 6). Zachowanie napowietrzenia w zależności od czasu wykazało nieznaczne zmniejszenie ilości powietrza w czasie do 60 min, w mieszankach z kruszywem z recyklingu (rys. 9). W mieszance betonu porównawczego zawartość napowietrzenia wzrosła o 0,2%, co odpowiada charakterystyce zastosowanej domieszki chemicznej dla betonów zwykłych. Zmiana zawartości napowietrzenia w mieszankach betonowych z RCA zawartość powietrza [%] 5,6 5,4 5,2 5 4,8 4,6 4,4 4, min 60 min czas [min] 0% 10% 20% 30% 40% 50% Rys. 9. Zmiana napowietrzenia mieszanek betonowych 5. Podsumowanie Stosowanie kruszywa z recyklingu w mieszankach betonowych staje się coraz powszechniejsze. Głównymi obszarami zastosowania RCA są stabilizacje oraz podbudowy. Przedstawione badania dowodzą, iż kruszywo to, po odpowiednim przygotowaniu, może być stosowane w mieszankach betonów konsystencji S3 S4. Niezwykle istotnym aspektem, podczas projektowania i wykonywania mieszanek betonowych RCA jest uwzględnienia wpływu dodatków mineralnych oraz napowietrzenia na właściwości reologiczne (konsystencję, urabialność). Dodatek popiołów lotnych, jak również napowietrznie betonu, korzystnie wpływają na urabialność oraz konsystencję mieszanek. Mieszanki te wykazują również znacznie lepszą charakterystykę zachowania konsystencji w czasie, przez co stają się bardziej przewidywalne przy zmiennym czasie przerobu. Zwiększenie ilości RCA w stosie okruchowym mieszanki działa niekorzystnie na napowietrzenie, które ulega zmniejszeniu. Konieczna staje się korekta ilości domieszki 25

26 napowietrzającej w zależności od zawartości RCA. Zawartość powietrza w czasie w mieszankach RCA wykazuje tendencje spadkową. Zmiana ta jest jednak nieznaczna (w badaniach nie przekroczyła 0,6%). Możliwe jest więc dobranie domieszki napowietrzającej w takiej ilości, aby nie zostało przekroczone progowe napowietrzenie [7]. Literatura [1] DIN , Aggregates for Concrete and Mortar, February, 2002 [2] DAfStb-Guideline: Concrete with Recycled Aggregates. Sustainable Construction: Use of Recycled Concrete Aggregate [3] Golda A.; Król A : Drugie życie betonu. Budownictwo, Technologie, Architektura, nr 4(36), 2006, s [4] Tsung-Yueh t.; Yuen-Yuen C.; Chao-Lung H.; Properties of HPC with recycled aggregates. Cement and Conrete Research, vol. 36, 2006, pp [5] Kozłowski M.; Sawicki M.: Gospodarka odpadami. Recykling materiałów budowlanych. Maksymalnie Budowlany Przewodnik dla Inwestora, nr 2, 2004, s [6] Grodzicka A.; Siemaszko-Lotkowska D.; Wolska-Kotańska Cz.: Wybrane aspekty charakterystyki kruszyw pochodzących z recyklingu betonu i ich wykorzystanie. Materiały konferencji naukowo-technicznej Budownictwo spełniające wymagania zrównoważonego rozwoju. Mrągowo 2002, s [7] PN-EN Beton Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność [8] Giergiczny Z.: Rola popiołów lotnych krzemionkowych i wapniowych w kształtowaniu właściwości współczesnych spoiw budowlanych i kompozytów cementowych. Seria Inżynieria Lądowa, Monografia 325, Kraków,2006 s INFLUENCE OF RECYCLED CONCRETE AGGREGATE ON CONSISTENCY FRESH CONCRETE MIXTURE Summary This paper determines the influence of recycled concrete aggregate addition on the properties of concrete containing varying amount of recycled aggregates in its composition (change of coarse aggregate fractions from 10 to 50%). The experimental results shows positive influence of fly ash addition and air content on consistency of fresh concrete mixtures. The consistency of fresh concrete is related to amount of recycled aggregates. 26

27 IX SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2007 Edward Kon 1 AKTUALNY STAN W ZAKRESIE NORMALIZACJI BETONU W zakresie technologii betonu mija 10 lat od wprowadzenia w Polsce pierwszej normy europejskiej którą była norma na popiół lotny do betonu. Od tego czasu zbiór norm dawnych, tworzonych przez dziesięciolecia, polskich stopniał do jednej normy na badania radiograficzne elementów betonowych, a druga istniejąca obecnie norma PN powstała niedawno i jest praktycznie normą europejską, jako że są to uzupełnienia krajowe do betonowej normy 206. Pozostałe wszystkie 148 norm dotyczących betonu i materiałów pokrewnych są już normami PN-EN. Dokłada się starań aby normy były możliwie szybko wprowadzane w języku polskim. Polski Komitet Normalizacyjny finansuje jednak przede wszystkim tłumaczenia norm zharmonizowanych i terminologicznych i oczekuje we wprowadzaniu pozostałych norm większego zaangażowania, również finansowego, branży budowlanej. Ponieważ rozproszone środowisko przedsiębiorstw budowlanych nie wykazuje zainteresowania pracami normalizacyjnymi, to część norm, przede wszystkim na metody badań, pozostało na etapie uznania, czyli pozostało w języku oryginału. Trzeba mieć w ogóle na uwadze, że dla wszystkich wspólnych norm europejskich istnieje okres gdy norma została przez Polski Komitet Normalizacyjny już uznana i wprowadzona do norm polskich z oznaczeniem U, ale do czasu opracowania przez Komitet Techniczny PKN i opublikowania drukiem pozostaje dostępna tylko w trzech językach urzędowych Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego CEN a praktycznie posługujemy się wersją w języku angielskim. Poniżej przedstawiono aktualny stan zbioru norm dotyczących betonu, jego technologii, systemów i materiałów naprawczych, technik badawczych, szczególnie uwzględniając nowości. Nie przedstawiamy norm dotyczących kruszyw i spoiw. 1. Normy podstawowe Norma EN Beton. Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność została po kilkunastu latach prac CEN ustanowiona w końcu 2000 r. Normą polską stała się w czerwcu W stosunku do dotychczasowej normy krajowej całkowicie zmieniła 1 dr inż., Zakład Betonu Instytutu Techniki Budowlanej Przewodniczący Komitetu Technicznego PKN 274 Beton 27

28 podejście do produkcji i oceny betonu stawiając na plan pierwszy trzy podstawowe zagadnienia: trwałość betonu, produkcja betonu towarowego i ocena zgodności. Norma 206 jest jedyną w zbiorze norm dotyczących betonu kruszywowego, dla której dopuszcza się modyfikacje postanowieniami krajowymi. Przez najbliższe pięć lat nie przewiduje się prac nad zmianami w tej normie. Normę rozszerzono przez dwie zmiany PN-EN 206-1:2003/A1 : 2005 i A2 : Modyfikacje krajowe zostały przez Komitet Techniczny 274 Beton opracowane w 2004 roku, w oparciu o inicjatywę Stowarzyszenia Producentów Betonu Towarowego i Stowarzyszenia Producentów Cementu jako PN-B Krajowe uzupełnienia 206-1:2003. Dokument ten pozwala stosować współczynnik k, regulujący stosowanie dodatków, również dla niektórych cementów z dodatkami, przesuwa granice klas betonu dla niektórych klas ekspozycji, modyfikuje w dół wartości minimalnych zalecanych zawartości cementu, wprowadza klasy odporności na ścieranie, podaje normowe betony recepturowe i zakresy stosowania różnych typów cementów. Do funkcjonowania normy 206 uważa się za niezbędne stosowanie właściwych i skorelowanych sposobów wykonywania konstrukcji betonowych. Przepisy na to są zawarte w prenormie ENV Wykonywanie konstrukcji betonowych część 1: Uwagi ogólne, która jako polski dokument została wydana przez PKN w 2002 r. staraniem SPBT i odpowiada dotychczasowym krajowym warunkom wykonania i odbioru. Prenorma ta, w czasie okresu próbnego uzyskała wysoką ocenę i w 2008 r. ma być przekształcona w EN. Liczba 1 przy oznaczeniu normy 206 wskazuje na zamiar stworzenia następnych arkuszy normy. Mają to być odrębne normy dotyczące wymagań dla betonów drogowych i mostowych, hydrotechnicznych czy zbrojonych włóknami. Dotychczas jednak prace w tym kierunku pozostają na etapie zamiarów. 2. Badanie mieszanki betonowej i betonu Siedem norm na badanie mieszanki betonowej ustanowiono jako serię PN-EN 12350:2001 regulując zasady pobierania próbek, badanie konsystencji czterema metodami, w tym nową metodą stopnia zagęszczalności, oznaczanie gęstości i badanie zawartości powietrza metodami ciśnieniowymi. Przewiduje się dodanie niebawem do tego zestawu dwóch metod oceny konsystencji betonów samozagęszczalnych. Osiem norm na badania betonu wprowadzono jako serię PN-EN w latach , obejmując wymagania dotyczące próbek do badania i form, wykonywanie i pielęgnację próbek, ocenę wytrzymałości na ściskanie, zginanie i na rozciąganie przy rozłupywaniu, ocenę gęstości betonu w różnych stanach wilgotności, badanie głębokości penetracji wody i wymagania dla maszyn wytrzymałościowych. Trwają opracowywanie normy EN na badanie mrozoodporności betonu. 3. Badanie betonu w konstrukcji Seria norm na badania betonu w konstrukcji powstawała od PN-EN :2001 Odwierty rdzeniowe wycinanie, ocena i badanie wytrzymałości na ściskanie, przez PN- EN :2002 Badania nieniszczące. Oznaczanie liczby odbicia i PN-EN :2005 Oznaczanie prędkości fali ultradźwiękowej do PN-EN :2006 Oznaczanie siły wyrywającej (pull out). Ukoronowaniem tego zestawu jest długo oczekiwana norma 28

29 EN 13791:2007 U, nie posiadająca jeszcze wersji krajowej, na ocenę wytrzymałości na ściskanie betonu w konstrukcji i elementach prefabrykowanych, podająca zależności pomiędzy wynikami badań różnymi metodami a rzeczywistą klasą betonu w tym zależność wytrzymałości rzeczywistej od oznaczanej na odwiertach rdzeniowych. Omówiono zasady kalibracji i oceny wyników dla metod pośrednich, niszczących i nieniszczących, takich jak oznaczanie liczby odbicia, prędkości fali ultradźwiękowej czy siły wyrywającej. Norma jest niezbędna przy ocenie jakości betonu w ramach ekspertyz i badań sprawdzających konstrukcję. 4. Domieszki do betonu Podstawowa norma na domieszki do betonu, zaprawy i zaczynu PN-EN ustanowiona w 1999 r., została wydana w nowej rozszerzonej wersji w roku Towarzyszą jej PN-EN 934-6:2001 na pobieranie próbek, kontrolę i ocenę zgodności domieszek i PN-EN 934-4:2002 na domieszki do zaczynów iniekcyjnych do kanałów kablowych Normę PN-EN na domieszki do zapraw do murów wprowadzono w 2004r. Zaawansowane jest przygotowanie normy EN na domieszki do betonu natryskowego. Wciąż brak normy podstawowej EN 934-1, zawierającej wymagania podstawowe dla domieszek, lecz postęp prac wskazuje, że powinna być ustanowiona w 2008 r. Dziewięć norm serii PN-EN 480 : objęło metody badań domieszek podając betony wzorcowe, oznaczanie czasu wiązania, oznaczanie wody wydzielającej się samoczynnie, absorpcję kapilarną, analizę w podczerwieni, zawartość suchej substancji, chlorków i alkaliów, oraz ocenę charakterystyki porów powietrznych. Później ustanowiono PN-EN :2004 na wzorcową zaprawę do murów i PN-EN :2006 U, na badanie wpływu domieszek na korozję stali zbrojeniowej metodą elektro chemiczną, nie mającą jeszcze polskiej wersji. Plik norm serii 480 został w większości zweryfikowany w roku 2006 i mimo że w większości wprowadzane zmiany są niewielkie, został opublikowany, oprócz arkuszy 6, 7 i 10, jako całkowicie nowe wydanie. W kraju normy te funkcjonują jako normy uznane (U), czyli laboratoriom badawczym są dostępne w oryginalnej wersji językowej. 5. Normy na zaczyn iniekcyjny do kanałów kablowych. Osłony kabli Normy na zaczyn iniekcyjny do kanałów kablowych jako normy PN-EN zostały opublikowane w 1998 r. W zweryfikowanej wersji, która zostanie ustanowiona jako EN w 2007 r. Wprowadzono liczne zmiany: EN 447 Zaczyn iniekcyjny do kanałów kablowych Wymagania podstawowe Normę rozszerzono o ocenę przesiewu, badanie czasu wiązania i badanie gęstości. Usunięto rozróżnienie na zwykłe i specjalne zaczyny iniekcyjne. Umożliwiono stosowanie dodatku pyłu krzemionkowego. Wprowadzono zasady oceny zgodności. W badaniu lepkości umownej wycofano urządzenie zanurzeniowe, wprowadzając badanie rozpływności zaczynu. Dopuszczalną wielkość zmian objętościowych określono jako ± 0,5 %. Stosowane próbki ograniczono do sześcianów 40 mm, usuwając badanie na beleczkach i na walcach. EN 446 Zaczyn iniekcyjny do kanałów kablowych Metody iniekcji 29

30 Normę skorelowano z ENV Wykonywanie konstrukcji betonowych wprowadzając trzy poziomy badań: - badania typu - badania kontrolne dla konkretnego obiektu - inspekcję w czasie produkcji Usunięto pojęcia iniekcji wtórnej i wypełnienia poiniekcyjnego. Nowy rozdział w normie opisuje specyfikację projektową, plan jakości i ewentualne wymagania specjalne. Podano zakres prób wstępnych umożliwiających modyfikacje wykonania iniekcji. Usunięto stosowanie urządzenia do przesiewania. Rozszerzono opis pompy i mieszalnika. Ustalono wymagania dla inspekcji według klas zgodnie z ENV na wykonywanie konstrukcji betonowych. Podano zakres inspekcji przed, w czasie i po iniektowaniu według obu klas. EN 445 Zaczyn iniekcyjny do kanałów kablowych Metody badań Uproszczono stosowane metody badania eliminując metody niepraktyczne i weryfikując procedury. Wprowadzono badanie przesiewu celem eliminacji drobnych zbryleń. Usunięto zanurzeniową próbę oceny lepkości, utrzymano metodę lejka wypływowego i wprowadzono metodę oceny rozpływu zaczynu. Wprowadzono trudny test nachylonego przewodu oceniający stabilność zaczynu i jego podatność na oddzielanie wody. Usunięto badanie zmiany objętości metodą z pojemnikiem i badanie wytrzymałości na ściskanie na walcach. Norma na osłony kabli sprężających została po raz pierwszy wprowadzona w 1999 r. obecnie została zharmonizowana i obowiązuje jako PN-EN 523 : 2004 Osłony kabli sprężających z taśm stalowych. Terminologia, wymagania, sterowanie jakością, z przyjęciem systemu atestacji zgodności Dodatki do betonu 6.1. Popiół lotny do betonu CEN zdecydował przeprowadzić harmonizację normy EN 450 : 1994 Popiół lotny do betonu Definicje, wymagania i kontrola jakości z powodu wprowadzania technik współspalania różnych paliw jak dodawane do węgla biomasa, odpady drzewne i papiernicze, włókna, odpady komunalne, opony itp. Nowa norma dopuszcza wielkość dodatku do paliwa węglowego na poziomie do 20 % wagowo a udział popiołu lotnego ze spalania materiałów innych niż węgiel może wynosić nie więcej niż 10%. Nowa norma, podobnie jak poprzednia, nie podaje wskazówek technologicznych, receptur będących wiedzą inżynierską, zasady stosowania popiołu pozostawia PN-EN a definicja wskaźnika aktywności popiołu nie uległa zmianie Przydatność popiołu do betonu ustala i dokumentuje producent popiołu działając w najbardziej wymagającym systemie oceny zgodności + 1. System ten obejmuje tak prowadzenie fabrycznej kontroli produkcji jak i stały nadzór badawczy i organizacyjny upoważnionej jednostki notyfikowanej. Wprowadzenie certyfikacji, jak w normie cementowej, umożliwia znakowanie popiołu europejskim znakiem CE. Norma jest dwuczęściowa, jak norma cementowa. PN-EN 450-1: 2006 Popiół lotny do betonu Definicje, wymagania i kryteria zgodności, PN-EN : 2006 Popiół lotny do betonu Ocena zgodności. 30

31 Wprowadzono podział popiołów na trzy kategorie pod względem wielkości strat prażenia (A - straty prażenia do 5%, B pomiędzy 2 a 5 %, C pomiędzy 4 a 9 % ) oraz na dwie kategorie miałkości - ( S do 12 % i N do 40 %). W załączniku zalecono metodę oznaczania zmian wodożądności pod wpływem dodatku popiołu kategorii S i postawiono wymaganie co do wielkości zmniejszenia wodożądności. Dla popiołów ze współspalania dodano badania kontrolne krzemionki reaktywnej, sumy tlenków, tlenku magnezu, alkalii i związków fosforu, których nie wykonuje się jeżeli popiół pochodzi ze spalania samego węgla. Jednocześnie zwiększono częstotliwość oznaczeń większości cech popiołu. Druga część normy to przewodnik po etapach i zasadach kontroli jakości. W części dotyczącej zadań producenta podano wymagania dla fabrycznej kontroli produkcji (księga jakości, systemy zarządzania i system dokumentowania danych) i zasady wewnętrznej kontroli jakości obejmującej dokumentację procesu i wykonywanie pomiarów jak również zasady samokontroli. W zadaniach jednostki certyfikującej podano zasady i częstotliwość inspekcji, raporty, badania typu oraz inspekcję zakładu produkcyjnego i inspekcję kontroli produkcji. Podano również postępowanie w przypadku nie uzyskania zgodności oraz procedurę działania jednostki rozjemczej. Przygotowywany jest odrębny dokument techniczny będący przewodnikiem po zasadach oceny zgodności popiołu lotnego. Jest również prawie gotowe rozszerzenie normy o badania fosforanów Pył krzemionkowy do betonu Wobec stosowania w betonach wysokowartościowych pyłu krzemionkowego, produktu ubocznego przy produkcji stopów żelazo krzemowych, dawał się odczuć brak normy na pył krzemionkowy chociaż lata doświadczeń potwierdzały wysoką aktywność pucolanową pyłów i ich przydatność do modyfikowania betonu. Procedura uzgodnień z Mandatem Komisji Europejskiej trwała ponad 10 lat ale norma jest od razu zharmonizowana i tak jak dla popiołu lotnego dwuczęściowa: PN-EN : 2006 Pył krzemionkowy Definicje, wymagania i kryteria zgodności PN-EN : 2006 U Pył krzemionkowy ocena zgodności Norma nie omawia technologii stosowania pyłu krzemionkowego. Ilość pyłu i jego wpływ na wytrzymałość i inne właściwości betonu określa się na podstawie badań wstępnych bądź dotychczasowych doświadczeń. Stosowanie pyłu krzemionkowego w technologii betonu jest usankcjonowane wprowadzeniem pojęcia współczynnika k który modyfikuje wartość współczynnika woda/cement wartością współczynnika woda/(cement + k x dodatek). Zastosowanie pyłu krzemionkowego pozwala zmniejszać ilość cementu, w takich granicach aby suma cement + k x pył nie była mniejsza niż wymagana minimalna zawartość cementu w danej klasie ekspozycji. Nie można również zmniejszyć zawartości cementu o więcej niż o 30 kg/m 3 w betonach użytkowanych w tych klasach ekspozycji w których minimalna zawartość cementu jest określona na poziomie niższym niż 300 kg/m 3. Norma pył podaje wymagania dotyczące składu chemicznego pyłu krzemionkowego i wymagania wielkości powierzchni właściwej w granicach od 35,0 do 15,0 m 2 /g oraz wielkość wskaźnika aktywności na poziomie 100 %. Dla pyłu krzemionkowego stosowanego do wyrobów budowlanych przyjęto wymagający system oceny zgodności 1+ w którym kontrola jakości odbywa się pod 31