Beton. Praktyczny poradnik według firmy Sika. Preparaty antyadhezyjne

Transkrypt

1 Beton Praktyczny poradnik według firmy Sika Składniki betonu Norma EN 206-1:2000 Beton Mieszanka betonowa Beton stwardniały Beton natryskowy Preparaty antyadhezyjne Pielęgnacja

2 Sika firma z tradycją i doświadczeniem Sika rozpoczęła rozwój produkcji pierwszych domieszek do materiałów o spoiwie cementowym w roku 1910, w tym roku, kiedy firma została założona. W owym czasie podstawowe cele modyfikacji były następujące: skrócenie czasu wiązania zapraw cementowych, zwiększenie ich wodoszczelności lub wytrzymałości. Niektóre z tych najwcześniejszych materiałów są stosowane z powodzeniem aż do dzisiaj. Woda jest niezbędnym składnikiem betonu, gdyż zapewnia urabialność mieszanki betonowej i hydratację cementu, ale z drugiej strony, nadmiar wody w betonie stwardniałym niekorzystnie wpływa na jego właściwości. Z tego powodu Sika opracowała wiele produktów, które pozwalają na zmniejszenie ilości wody zarobowej przy jednoczesnym zachowaniu lub nawet poprawieniu konsystencji mieszanki betonowej, jej urabialności. Data Baza chemiczna Typowy wyrób Sika Główne działanie 1930 Lignosulfonian Plastocret Zmniejszenie wody do 10% 1940 Glukonian Plastiment Zmniejszenie wody do 10% oraz opóźnienie wiązania 1960 Sika Retarder, Fro-V Opóźnienie i napowietrzenie 1970 Naftalen Sikament-NN Zmniejszenie wody do 20% 1980 Melamina Sikament-300/-320 Zmniejszenie wody do 20%, zmniejszona zawartość powietrza 1990 Kopolimery winylowe Sikament-10/-12 Zmniejszenie wody do 25% Już od początku istnienia Sika zawsze była obecna wszędzie tam, gdzie cement, piasek, kruszywo grube i woda służyły do wyprodukowania zaprawy lub betonu Sika jest godnym zaufania partnerem przy wznoszeniu konstrukcji ekonomicznych i trwałych. Sika obecna na całym świecie Sika AG z siedzibą w Baar w Szwajcarii jest obecną na całym świecie firmą wyspecjalizowaną w dziedzinie chemii budowlanej. Sika jest liderem w technologii i produkcji materiałów do uszczelniania, klejenia, izolowania, wzmacniania i ochrony konstrukcji w budownictwie i przemyśle. Oferta firmy Sika zawiera wydajne domieszki do betonu, specjalistyczne zaprawy, uszczelniacze i kleje, materiały do izolacji i wzmacniania, systemy wzmacniania konstrukcji, posadzki i membrany wodoszczelne. Zespół redakcyjny Siki: T. Hirschi, H. Knauber, M. Lanz, J. Schlumpf, J. Schrabback, C. Spirig, U. Waeber Spis treści 1. Składniki betonu Definicje Spoiwa Kruszywo do betonu Domieszki do betonu Dodatki do betonu Najdrobniejsze frakcje Woda zarobowa Obliczanie objętości materiału Norma EN Definicje podane w normie Klasy ekspozycji związane z oddziaływaniem środowiska Klasyfikacja według konsystencji Klasy wytrzymałości na ściskanie Pojęcie współczynnika k (wyciąg z EN 206-1) Zawartość chlorków (wyciąg z EN 206-1) Specyfikacja betonu Kontrola zgodności Kontrola właściwości innych niż wytrzymałość Beton Główne zastosowania betonu Beton konstrukcji wykonywanych na mokro Beton do elementów prefabrykowanych Betony specjalne Beton pompowy Beton do nawierzchni Beton samozagęszczalny (SCC) Beton mrozoodporny Beton wysokiej wytrzymałości Beton w deskowaniu ślizgowym Beton odporny na działanie wody Beton architektoniczny Beton konstrukcji masywnych Beton zbrojony włóknami Beton ciężki 57 3

3 Beton układany pod wodą Beton lekki Beton zagęszczany walcem (RCC) Beton barwiony Beton o konsystencji wilgotnej do prefabrykacji Beton o zwiększonej odporności na ogień Beton do segmentów tuneli Beton monolityczny Beton ziarnisty 4. Mieszanka betonowa 4.1 Właściwości mieszanki betonowej Urabialność Opóźnienie wiązania/beton w podwyższonej temperaturze Przyspieszanie wiązania/beton w obniżonej temperaturze Konsystencja Występowanie wody lub mleczka cementowego na powierzchni ( bleeding ) Wykończenie Gęstość mieszanki betonowej Zawartość powietrza Pompowalność Kohezja Temperatura mieszanki betonowej Współczynnik w/c Badania mieszanki betonowej Urabialność Pobieranie próbek Badanie konsystencji metodą opadu stożka Badanie konsystencji metodą stopnia zagęszczalności Badanie konsystencji metodą stolika rozpływowego Określanie gęstości mieszanki betonowej Określanie zawartości powietrza Inne metody badania konsystencji mieszanki betonowej Beton stwardniały Właściwości betonu stwardniałego Wytrzymałość na ściskanie Beton o wysokiej wytrzymałości wczesnej Wodoszczelność Mrozoodporność Powierzchnia betonu Skurcz Odporność na siarczany Odporność chemiczna Odporność na ścieranie Wytrzymałość na zginanie Wydzielanie ciepła hydratacji Reakcja alkalia-kruszywo Badania betonu stwardniałego 107 Wymagania dotyczące próbek i form 107 Wykonywanie i pielęgnacja próbek 108 Wytrzymałość próbek na ściskanie 109 Wymagania dotyczące maszyn wytrzymałościowych 111 Wytrzymałość próbek na zginanie 111 Wytrzymałość próbek na rozciąganie przy rozłupywaniu 113 Gęstość betonu stwardniałego 113 Głębokość penetracji wody pod ciśnieniem 114 Mrozoodporność 115 Beton natryskowy 116 Definicja 116 Wymagania jakości betonu natryskowego 117 Przyrost wytrzymałości wczesnej 118 Wykonywanie natrysku 119 Metody badań i pomiarów 125 Mokry system Sika 127 Beton natryskowy z włóknami stalowymi 128 Beton natryskowy odporny na siarczany 129 Beton natryskowy o podwyższonej ognioodporności Preparaty antyadhezyjne Działanie preparatów antyadhezyjnych Wymagania stawiane preparatom antyadhezyjnym Wybór odpowiedniego preparatu antyadhezyjnego Preparaty antyadhezyjne do deskowań nasiąkliwych Preparaty antyadhezyjne do deskowań nienasiąkliwych Wskazówki użycia Stosowanie preparatów antyadhezyjnych Czas oczekiwania przed betonowaniem Betonowanie

4 8. Pielęgnacja Wstęp Składniki betonu 8.2 Metody pielęgnacji Sposoby pielęgnacji betonu Okres pielęgnacji 141 Domieszki do betonu a środowisko 143 Wstęp do wydania polskiego Niniejsza broszura jest tłumaczeniem z języka angielskiego broszury wydanej w grudniu Starano się możliwie wiernie zachować treść i formę oryginału. Przykładowo, cytowane w oryginale normy mają oznaczenia EN i numer normy, bez roku wprowadzenia i nazwy normy. Taką samą formę utrzymano na ogół w tłumaczeniu. Jeżeli w tekście jest numer normy EN 206-1, to polskim odpowiednikiem jest PN-EN 206-1:2003 Beton. Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność. Znając numer normy europejskiej można bez trudu znaleźć polski aktualny odpowiednik. W kilku miejscach podano przykłady norm PN-EN z numerami, głównie po to, żeby wykazać, że znając numer normy EN bez trudu można znaleźć aktualny odpowiednik normy PN-EN. Z drugiej strony w polskiej praktyce są stosowane również normy o statusie PN, co wynika z potrzeb krajowej praktyki budowlanej, np. na cementy specjalne lub rodzaje betonu, które nie są ujęte w normach europejskich. Normy te mają oznaczenia PN-B-xxxxx i zostały w miarę związku z tematem uwzględnione w tłumaczeniu. 1.1 Definicje Trzy główne składniki wystarczają aby wyprodukować beton: Spoiwo (cement) Kruszywo Woda Ze względu na ciągle rosnące wymagania co do jakości betonu, głównie jego trwałości, oraz wielkiemu postępowi w dziedzinie domieszek do betonu i ogólnie technologii betonu, możliwe jest obecnie otrzyma- nie wielu różnych rodzajów betonu. Beton Beton o uziarnieniu kruszywa > 8mm o gęstości zwykły w stanie suchym > 2000 kg/m 3, ale nie przekraczającej 2600 kg/m3 Beton Beton o gęstości w stanie suchym większej niż ciężki 2600 kg/m 3 Beton Beton o gęstości w stanie suchym większej niż 800 lekki kg/m 3, ale nie większej niż 2000 kg/m 3 Mieszanka Beton o gęstości w stanie suchym większej niż 800 betonowa kg/m 3, ale nie większej niż 2000 kg/m 3 Beton Beton, który jest w stanie stałym i który osiągnął stwardniały pewien poziom wytrzymałości Beton Beton wbudowany i zagęszczony, utrzymujący świeży nadany kształt, ale który nie osiągnął jeszcze mierzalnego wiązania (beton zielony, określenie stosowane głównie w prefabrykacji) 6 1. Składniki betonu 7

5 1.2 Spoiwa 8 1. Składniki betonu Odmienne definicje mogą być stosowane w przypadku betonu natryskowego, betonu podawanego pompą, podawanego pojemnikami itd. Określają one wbudowywanie mieszanki betonowej do deskowań, postępowanie przy podawaniu w miejsce wbudowania (patrz następny rozdział). Cement (spoiwo hydrauliczne) jest to drobno zmielony materiał nieorganiczny, który po zmieszaniu z wodą daje zaczyn, wiążący i twardniejący w wyniku hydratacji oraz innych procesów, zachowujący po stwardnieniu wytrzymałość i trwałość także pod wodą. Głównymi surowcami stosowanymi do produkcji cementu portlandzkiego są wapień, margiel i glina, które są mieszane w określonych proporcjach. Ta mieszanka po wypaleniu w temperaturze około 1450 o C tworzy klinkier, który po zmieleniu z ewentualnymi dodatkami daje dobrze znany materiał budowlany. Oprócz cementów powszechnego użytku produkowane są cementy specjalne (oparte na klinkierze portlandzkim, glinowym i bezklinkierowe), stosowane w szczególnych przypadkach wynikających z warunków wykonawczych lub eksploatacyjnych betonów. Klasyfikacja cementów powszechnego użytku W Europie jest stosowana norma EN Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku. Norma dzieli cementy powszechnego użytku na następujące rodzaje: CEM I CEM II CEM III CEM IV CEM V Cement portlandzki Cement portlandzki wieloskładnikowy Cement hutniczy Cement pucolanowy Cement wieloskładnikowy Zgodnie z normą w cemencie mogą występować inne główne składniki niż klinkier cementu portlandzkiego (K) o następujących oznaczeniach: Granulowany żużel wielkopiecowy (S) Popiół lotny krzemionkowy (V) Popiół lotny wapienny (W) Pucolana naturalna (P) Pucolana przemysłowa (Q) Łupek palony (T) Wapień (kamień wapienny) (L) Pył krzemionkowy (D) Każdy rodzaj cementu może również zawierać składniki drugorzędne w ilości do 5% masy cementu. Składnikami drugorzędnymi mogą być mineralne materiały nieorganiczne lub składniki główne cementu wymienione w normie EN 197-1, o ile nie występują już w cemencie jako składniki zasadnicze. W zależności od ilości dodatków mineralnych w składzie cementu wyróżnia się jego rodzaje przedstawiono na następnej stronie. Główne rodzaje CEM I CEM II CEM III CEM IV CEM V Nazwa Cement portlandzki Cement portlandzki żużlowy Cement portlandzki krzemionkowy Cement portlandzki pucolanowy Cement portlandzki popiołowy Cement portlandzki łupkowy Cement portlandzki wapienny Cement portlandzki wieloskładnikowy3) Cement hutniczy Cement pucolanowy 3 ) Cement wieloskladnikowy 3 ) Oznaczenie Rodzaje cementów i ich skład wg EN Klinkier Żużel wielkopiecowy Pył krzemionkowy Skład (udział w procentach masy 1 ) Pucolana Składniki główne Popiół lotny Naturalna Wypalana Krzemionkowy Wapienny K S D 2 P Q V W T L 4 LL 5 CEM I CEM II/A-S CEM II/B-S CEM II A-D CEM II/A-P CEM II/B-P CEM II/A-Q CEM II/B-Q CEM II/A-V CEM II/B-V-V CEM II/A-W CEM II/B-W CEM II/A-T CEM II/B-T CEM II/A-L CEM II/B-L CEM II/A-LL CEM II/B-LL CEM II/A-M CEM II/B-M CEM III/A CEM III/B CEM III/C CEM IV/A CEM IV/B CEM V/A CEM V/B Wartości w tablicy odnoszą się do sumy składników głównych i składników drugorzędnych 2 Udział pyłu krzemionkowego jest ograniczony do 10% 3 W cementach portlandzkich wieloskładnikowych CEM II/A-M, w cementach pucolanowych CEM IV/A i CEM IV/B oraz w cementach wieloskładnikowych CEM V/A i CEM V/B główne składniki inne niż klinkier należy deklarować poprzez oznaczenie cementu 4 Całkowita ilość węgla organicznego (TOC) nie może przekraczać 0,2% wagowo 5 Całkowita ilość węgla organicznego (TOC) nie może przekraczać 0,5% wagowo 1. Składniki betonu 9 Łupek palony Wapień Składniki drugorzędne

6 1.3 Kruszywo do betonu Wytrzymałość Cementy są podzielone na trzy klasy wytrzymałości w zależności od wytrzymałości zaprawy normowej po 28 dniach. Minimalne, wymagane wytrzymałości w poszczególnych klasach wynoszą 32,5, 42,5 i 52,5 N/ mm 2. Cementy o normalnej wytrzymałości wczesnej mają za symbolem klasy oznaczenie N a o dużej wytrzymałości dwudniowej mają dodatkowe oznaczenie R. Pełne informacje o poszczególnych składnikach podane są w normie PN-EN 197-1:2002 Rozdział 5: Składniki 5.1 Wstęp 5.2 Składniki główne 5.2 Składniki drugorzędne Piasek i żwir tworzą ziarnistą, przestrzenną strukturę, której pusta przestrzeń powinna być tak szczelnie wypełniona zaczynem cementowym jak to możliwe. Kruszywo stanowi około 80% masy betonu i 70 75% jego objętości. Optymalne użycie kruszywa co do jego rozmiaru i jakości podnosi jakość betonu. Do betonu zwykłego stosowane są kruszywa pochodzenia skalnego (naturalne, łamane), które w wytwórniach są uzdatniane przez kruszenie, przesiewanie, mieszanie i płukanie. Kruszywo do betonu jest odpowiednie, jeżeli nie ma wpływu na twardnienie cementu, ma wystarczająco dobrą przyczepność do stwardniałego zaczynu cementowego i nie wystawia trwałości betonu na ryzyko. Kruszywa zwykłe i specjalne Kruszywo zwykłe Kruszywo ciężkie Kruszywo lekkie Kruszywo twarde Kruszywo z recyklingu Gęstość Z zasobów naturalnych, np. koryta 2,2 3,0 kg/dm 3 rzek, żwir z moren polodowcowych i inne. Materiał niekruszony lub kruszony, np. urobek skalny przy budowie tunelu. Gęstość Takie jak baryty, ruda żelaza, granulat stalowy. Do produkcji be- > 3,0 kg/dm 3 tonu ciężkiego ograniczającego przenikanie promieniowania radioaktywnego. Gęstość Takie jak ekspandowane gliny, pumeks, polistyren. Do betonu lekkie- < 2,0 kg/dm 3 go, betonów izolacyjnych. Gęstość Takie jak kwarc, karborund. Stosowanie przeważnie do warstwo- > 2,0 kg/dm 3 wych posadzek betonowych. Gęstość około Powstałe w wyniku przeróbki nieorganicznego materiału stosowa- 2,4 kg/dm 3 nego uprzednio w budownictwie, zwykle betonu. Kruszywa normowe W Europie kruszywa są określone są normą EN 12620, czyli w Polsce norma ta ma numer PN-EN Norma ta jest bardzo obszerna i podawanie większej ilości szczegółów niż zamieszczone poniżej nie jest przedmiotem tej publikacji. Dalsze odniesienia do normy podane są w Rozdziale 2. Wybrane definicje zamieszczone w normie (wraz z dodatkowymi uwagami): Kruszywo naturalne Kruszywo pochodzenia mineralnego, poddane tylko obróbce mechanicznej i/lub płukaniu. Mieszanka kruszyw Kruszywo składające się z ziaren grubych i drobnych (piasek). Mie- -szanka kruszyw może być wytwarzana bez wcześniejszego oddzielania kruszywa grubego od drobnego lub przez wymieszanie kruszywa grubego z drobnym (piasek). Kruszywo z recyklingu Kruszywo wytworzone przez mechaniczna obróbkę nieorganicznego materiału uprzednio użytego jako materiał budowlany, np. beton. Wypełniacz (pył skalny) Kruszywo w większości przechodzące przez sito 0,063 mm, które jest dodawane w celu uzyskania specjalnych właściwości. Kategoria uziarnienia Określenie kruszywa przez dolny (d) i górny (D) rozmiar sita, wyrażone w postaci ułamka d/d. Kruszywo drobne (piasek) O wymiarach ziaren D równych 4 mm lub mniejszych. Kruszywo drobne może być produkowane przez naturalne oddzielenie od skał lub żwiru i/lub kruszenie skał lub żwiru lub przez obróbkę materiałów produkowanych przemysłowo. Kruszywo grube Określenie frakcji o większych rozmiarach o D równych 4 mm lub większych oraz d nie mniejszych niż 2 mm. Kruszywo pochodzenia naturalnego 0/8 mm Kruszywo pochodzenia lodowcowego lub/i rzecznego, o D nie większym niż 8 mm. Kruszywo takie może być wytworzone również przez wymieszanie kruszywa przetworzonego. Pyły Frakcja kruszywa o wymiarze ziaren przechodzących przez sito 0,063 mm. Uziarnienie kruszywa Rozkład wymiarów ziaren wyrażony w procentach masy przechodzącej przez określony zestaw sit. Frakcje przechodzące, krzywe uziarnienia Rozmiar cząstek jest wyrażany rozmiarem otworu sit przez które przechodzą badane cząstki Składniki betonu 1. Składniki betonu 11

7 Zgodnie z normą EN stosowane sita muszą mieć otwory kwadratowe. Rodzaje stosowanych sit Otwór < 4 mm Otwór < 4 mm Siatka z metalowego drutu Otwory wycięte w blasze Norma PN-EN 12620:2004 ogółem ustala 26 wymagań i przypisuje im ujęte odpowiednimi normami odpowiednie oznaczenia. Odrębnie sformułowano wymagania dotyczące granic i tolerancji uziarnienia dla kruszywa grubego, kruszywa drobnego i naturalnego. Określenie składu ziarnowego metodą przesiewania określona jest normą PN-EN 933-1:2000. Do szczególnych zastosowań dopuszczone są kruszywa o uziarnieniu specjalnym, należy wówczas określić specjalne granice uziarnienia, stosując sita serii R20 według ISO 565:1990, z włączeniem odpowiednich sit spośród 0,063, 0,125,,500, 1, 4, 8, 16, 31,5 i 63 mm. Uziarnienie badanego kruszywa i pole zalecanego uziarnienia według EN Informacje praktyczne Optymalny kształt ziarna, naturalne/łamane Sześcienne/kuliste ziarna są sprawdzone jako lepsze niż ziarna wydłużone, które mogą wpływać niekorzystnie na konsystencję. Ziarna łamane mają trochę większą wodożądność ze względu na większą powierzchnię, ale beton ma większą wytrzymałość, zwłaszcza na rozciąganie. Przewaga kruszywa łamanego Powierzchnia kruszywa łamanego pochodzącego ze skał, dużych bloków itd. składa się tylko z powierzchni łamanych, podczas gdy kru-szywo łamane z otoczaków ma również powierzchnie naturalne. Kruszywo łamane jest obecnie stosowane przy budowie tuneli zgodnie z motto Miejsce wydobycia = miejsce wbudowania. Piaski z kamieniołomu Mogą być krępe ale również wydłużone lub płaskie, zależnie od skały. Nie prowadzą one do dobrej konsystencji a ich wodożądność jest ogólnie wyższa. Szkodliwe zanieczyszczenia Ił, humus, margiel, glina, gips i kruszywo zawierające siarczany, chlorki i alkalia są potencjalnie szkodliwe a ich obecność i możliwe zagrożenia musza być wyjaśnione. Przechodzi przez sito w % wagowo Górna granica Krzywa uziarnienia badanego kruszywa Dolna granica Fizyczne wymagania w stosunku do kruszyw Norma PN-EN 12620:2004 Kruszywa do betonu, Załącznik ZA1 (informacyjny) podaje zestawienie podstawowych właściwości kruszyw ze względu na zamierzone zastosowanie do przygotowania betonu do zastosowania w budynkach, do dróg i innych obiektów budowlanych. Zestawienie to obejmuje: kształt, wymiar i gęstość ziaren, obecność zanieczyszczeń, odporność na rozdrabnianie/kruszenie, odporność na polerowanie/ścieranie, skład/zawartość, stałość objętości, nasiąkliwość, stancje niebezpieczne (w tym promieniowanie radioaktywne), trwałość (zamrażanie/rozmrażanie, reaktywność alkalicznokrzemionkowa) Składniki betonu Wymiar otworów w mm Składnik Rozmiar cząstek w mm Zawartość w mieszance w % Pył wapienny 0 0,25 2,5 Piasek okrągły ,0 Piasek okrągły ,5 Żwir otoczakowy ,0 Żwir otoczakowy ,0 Żwir otoczakowy ,0 W tym przypadku zarówno piasek jak żwir były płukane a dla poprawienia konsystencji dodano drobnego wypełniacza. Trwałość Właściwość ta zależy głównie od odporności na zamrażanie/rozmrażanie kruszywa grubego, która musi być odpowiednia do przewidywanych warunków eksploatacji i sprawdzona gdy niezbędne. Alternatywne źródła kruszywa Złoża kruszywa zarówno grubego jak i drobnego są nieodnawialne i bardzo często na wyczerpaniu. W ostatnich latach rośnie zarówno zainteresowanie jak i stosowanie kruszyw odpadowych i z recyklingu. Najczęściej zagospodarowywane są: Beton z rozbiórki, który po przekruszeniu może zastąpić (z ograniczeniami) kruszywo grube, Odzyskiwanie kruszywa drobnego z instalacji płuczących kruszywo w żwirowniach. Przydatność kruszywa z recyklingu powinna być sprawdzona w każdym przypadku. 1. Składniki betonu 13

8 1.4 Domieszki do betonu Stale rosnące wymagania ze strony użytkowników narzucają konieczność modyfikacji mieszanki betonowej i samego betonu. Powszechnym sposobem modyfikacji tych właściwości jest stosowanie domieszek. W przedmowie do PN-EN 206:2003 wśród norm powołanych wymienia się PN-EN 934-2, która daje precyzyjna definicje domieszki do betonu: domieszka materiał dodawany podczas wykonywania mieszanki betonowej w ilości nie przekraczającej 5 % masy cementu w betonie, w celu zmodyfikowania właściwości mieszanki betonowej lub stwardniałego betonu. W tej samej normie znajduje się klasyfikacja najbardziej popularnych domieszek. Domieszki redukujące ilość wody uplastyczniające Pozwalają na zmniejszenie ilości wody w danej mieszance betonowej bez wpływu na konsystencję lub na poprawę urabialności bez zwiększenia ilości wody lub na jednoczesne osiągnięcie obydwu efektów. Domieszki znacznie redukujące ilość wody upłynniające Pozwalają na znaczne zmniejszenie ilości wody w danej mieszance betonowej bez wpływu na konsystencję lub na znaczną poprawę urabialności bez zwiększenia ilości wody lub na jednoczesne osiągnięcie obydwu efektów. Domieszki zwiększające więźliwość wody Zmniejszają tendencję do wypływania wody na powierzchnię zagęszczonej mieszanki betonowej. Domieszki napowietrzające Wprowadzają w czasie procesu mieszania określoną ilość małych, równomiernie rozmieszczonych pęcherzyków powietrza, które pozostają w betonie po jego stwardnieniu. Napowietrzenie powoduje m.in. istotne zwiększenie mrozoodporności betonu stwardniałego. Domieszki przyśpieszające wiązanie Przyspieszają początek wiązania i wzrost wytrzymałości początkowej. Domieszki przyśpieszające twardnienie Przyspieszają początkowe twardnienie baz wpływu lub z wpływem na czas wiązania. Domieszki opóźniające wiązanie Opóźniają początek wiązania i utrzymują konsystencję. Domieszki zwiększające wodoodporność Zmniejszają kapilarną nasiąkliwość wodą betonu stwardniałego. Domieszki opóźniające/uplastyczniające Połączony efekt uplastyczniający (efekt zasadniczy) i opóźniacza wiązania (efekt drugorzędny). Domieszki opóźniające/upłynniające Połączony silny efekt uplastyczniający (efekt zasadniczy) i opóźniacza wiązania (efekt drugorzędny). Domieszki przyspieszające/uplastyczniające Połączony efekt uplastyczniający (efekt zasadniczy) i przyspieszacza wiązania (efekt drugorzędny). 1.5 Dodatki do betonu Dozowanie domieszek według PN-EN 206-1: Dozwolone dozowanie Małe dozowanie Do 5 % masy cementu (Efekt większego dozowania na zachowanie i trwałość musi być sprawdzony) Domieszki dozowane poniżej 0,2 % masy cementu są dozwolone jeśli rozcieńczone z częścią wody zarobowej Jeśli całkowita ilość stosowanych domieszek przekracza 3 l/m3 betonu, ilość wody którą zawierają musi być uwzględniona przy obliczaniu współczynnika woda/cement. Jeżeli stosowana jest więcej niż jedna domieszka, ich wzajemna zgodność musi być wcześniej sprawdzona. Efekty i stosowanie domieszek opisanych powyżej (i innych) są opisane szczegółowo w następnych rozdziałach. Dodatki do betonu są drobnoziarnistymi materiałami które są na ogół dodawane do betonu w znaczącej ilości (5% - 20%). Są stosowane w celu uzyskania lub poprawienia określonych właściwości mieszanki betonowej lub/i betonu stwardniałego. Norma EN i polski odpowiednik PN-EN wymienia dwa typy nieorganicznych dodatków do betonu. Typ I Zasadniczo nieaktywne materiały takie jak wypełniacze wapienne, pył kwarcowy i kolorowe pigmenty. Pigmenty W celu zabarwienia betonu są stosowane tlenki metali, głownie tlenki żelaza. Dodawane są w ilości 0,5-5% masy cementu. Muszą zachować kolor i być stabilne w alkalicznym środowisku cementu. W przypadku niektórych pigmentów rośnie wodożądność mieszanki, na co ma również wpływ ilość pigmentu. Mączki skalne (pył kwarcowy, mielony wapień) Mieszanki o małej ilości frakcji pylastych mogą być modyfikowane przez wprowadzenie maczek skalnych. Te nieaktywne składniki służą do poprawienia krzywej uziarnienia kruszywa. Rośnie wodożądność, zwłaszcza przy mączkach wapiennych. Inne rodzaje domieszek, które są dostępne na rynku, np. zmniejszające skurcz, inhibitory korozji stali, nie są jeszcze wymienione w normie PN- -EN Składniki betonu 1. Składniki betonu 15

9 Właściwości mączek skalnych wg DIN Materiał Mączki skalne Właściwość Pył kwarcowy Pył wapienny Jednostka Gęstość kg/m 3 (ciężar właściwy) 1 Powierzchnia cm 2 /kg właściwa Ciężar kg/m 3 nasypowy * 1 Ciężar 0,2 ok. 40 % nasypowy * 1 *Ta właściwość powinna być uwzględniona przy obliczaniu pojemności silosów i innych obliczeniach 1 Doświadczenie obecne Typ II Pucolanowe lub inne materiały o ukrytych właściwościach hydraulicznych takie jak naturalne pucolany (tras) popiół lotny i pył krzemionkowy. Popiół lotny jest drobnym popiołem z elektrowni opalanych węglem, który może być użyty jako dodatek zarówno przy produkcji cementu jak i betonu. Jego skład zależy od głównie od rodzaju węgla, jego pochodzenia i warunków spalania. Pył krzemionkowy (mikrokrzemionka) składa się głównie ze sferycznych cząsteczek amorficznego tlenku krzemu pochodzącego z produkcji silikonu i związków silikonowych. Ma powierzchnię właściwą m 2 na gram i jest bardzo aktywna pucolaną. Dozowanie pyłu krzemionkowego wynosi od 5 % do maksimum 10 % wagi cementu. 1.6 Najdrobniejsze frakcje Beton o uziarnieniu kruszywa do 32 mm Beton o uziarnieniu kruszywa do 16 mm Najdrobniejsze składniki mieszanki betonowej i betonu to: cement frakcje kruszywa o uziarnieniu od 0 do 0,125 mm ewentualnie dodatek lub dodatki Najdrobniejsze składniki działają jak smar w mieszance betonowej i poprawiają urabialność oraz retencję wody. Powodują zmniejszenie tendencji do segregacji mieszanki betonowej i czynią jej zagęszczanie łatwiejszym. Z drugiej strony zbyt duża zawartość najdrobniejszych składników w mie- -szance czyni ją zbyt lepką. Można również spodziewać się zwiększonego skurczu i pełzania betonu, co wynika z większej zawartości wody. Podane niżej ilości są sprawdzone jako najlepsze: Kruszywo naturalne Składników najdrobniejszych pomiędzy 350 a 400 kg/m 3 Składników najdrobniejszych pomiędzy 400 a 450 kg/m 3 Kruszywo łamane Składników najdrobniejszych pomiędzy 375 a 425 kg/m 3 Składników najdrobniejszych pomiędzy 425 a 475 kg/m 3 Wyższa ilość składników najdrobniejszych jest przyjmowana zwykle dla betonu samozagęszczalnego (SCC). Właściwość Tabela porównawcza cement/pucolany Materiał Cementy CEM I 42,5* CEM II A-LL 32,5 R* Pucolany przemysłowe Popioły lotne Pył krzemionkowy Jednostka Gęstość ok ok ok kg/m 3 (ciężar właściwy) 1 Powierzchnia właściwa ok ok cm 2 /kg Ciężar ok ok kg/m 3 nasypowy * 1 Ciężar 2, % nasypowy * 1 Ciężar nasypowy * do 98 % * Dane dla przypadkowo wybranych cementów powszechnego użytku ** Ta właściwość powinna być uwzględniona przy obliczaniu pojemności silosów i innych obliczeniach 1 Według aktualnej wiedzy na temat pucolanów Składniki betonu 1. Składniki betonu 17

10 1.7 Woda zarobowa Przydatność wody do produkcji betonu zależy od jej pochodzenia. Norma EN 1008 podaje następujące rodzaje: Woda pitna Odpowiednia do betonu. Nie ma potrzeby sprawdzania. Woda odzyskana z procesów przemysłowych, np. woda po myciu Na ogół przydatna do betonu, ale należy spełnić wymagania podane w Załączniku A powyższej normy, np. dodatkowa ilość cząstek stałych w betonie, wtedy kiedy woda pochodzi z mycia w przemyśle betonów nie może przekraczać 1 % całkowitej ilości kruszywa zawartej w betonie. Woda gruntowa Może być przydatna, ale musi być zbadana. Woda morska i zasolona Może być używana do betonu niezbrojonego lecz nie betonu zbrojonego lub sprężonego. W przypadku betonu zbrojonego lub z wbudowanymi elementami metalowymi nie można przekroczyć dopuszczalnej ilości chlorków w betonie. Woda ze ścieków Nie może być stosowana do betonu. Woda mieszana może pochodzić ze zmieszania wody odzyskanej z procesów w przemyśle betonów i wody z innego źródła. Należy spełnić warunki odnoszące się do wody mieszanej. Badania wstępne (EN 1008, Tablica 1) Najpierw wodę należy zbadać na ślady olejów i tłuszczu, środków spieniających (detergenty!), zawiesin, zapach (np. bez zapachu siarkowodoru po dodaniu kwasu solnego), odczyn ph ma być powyżej 4 i obecność humusu. Woda, która nie spełnia jednego lub kilku wymagań podanych w Tablicy 1, może być stosowana tylko wtedy kiedy spełnia podane niżej wymagania co do składu chemicznego a jej użycie nie ma negatywnego wpływu na czas wiązania i przyrost wytrzymałości (norma EN 1008 podaje metodykę badań). Właściwości chemiczne Chlorki Zawartość chlorków w wodzie nie może przekraczać wartości podanych poniżej: Zastosowanie Najwyższa zawartość chlorków w mg/l Beton sprężony lub zaprawa iniekcyjna 500 Beton zbrojony lub z wbudowanymi ele mentami metalowymi Beton bez zbrojenia lub metalowych ele mentów wbudowanych Siarka Zawartość siarki w wodzie zarobowej nie może przekraczać 2000 mg/l. Alkalia Jeżeli do betonu jest stosowane kruszywo wrażliwe na alkalia, musi być sprawdzona zawartość alkaliów w wodzie zarobowej. Zawartość alka- -liów (ekwiwalent Na 2 O) nie powinna być zwykle wyższa niż 1500 mg/l. Jeżeli wartość ta jest przekroczona, woda taka może być użyta pod warunkiem upewnienia się, że nie dojdzie do szkodliwych reakcji wszelkich alkaliów w betonie z krzemianami. Szkodliwe zanieczyszczenia Należy wykonać badania przede wszystkim na obecność cukrów, fosforanów, azotanów, ołowiu i cynku. O ile wyniki są pozytywne, należy określić ich ilości i porównać do dopuszczalnych limitów lub wykonać badania czasu wiązania mieszanki oraz wytrzymałości betonu na ściskanie. Granice analiz chemicznych: Składnik Najwyższa zawartość w mg/l Cukry 100 Fosforany, wyrażone jako P 2 O Azotany, wyrażone jako NO Ołów, wyrażony jako Pb Cynk, wyrażony jako Zn Czas wiązania i wytrzymałość Początek wiązania, na próbkach z badaną wodą, nie może być krót- -szy niż 1 godzina i nie może różnić więcej niż 25% od czasu wiązania na próbkach wykonanych przy użyciu wody destylowanej lub dejonizowanej. Koniec wiązania nie może być dłuższy niż 12 godzin i nie może różnić więcej niż 25% od czasu wiązania na próbkach wykonanych przy użyciu wody destylowanej lub dejonizowanej. Średnia wytrzymałość na ściskanie po 7 dniach na próbach z badaną wodą musi wynosić co najmniej 90% wytrzymałości na ściskanie na próbkach wykonanych przy użyciu wody destylowanej lub dejonizowanej. Granice analiz chemicznych: Składniki betonu 1. Składniki betonu 19

11 1.8 Obliczanie objętości materiału Celem tego obliczenia jest określenie objętości betonu z ilości materiałów przyjętych do obliczenia. Objętość materiału należy rozumieć jako objętość poszczególnych składników betonu. Założenie obliczenia jest takie, że przyjęte ilości cementu, wody, kruszywa, domieszek i dodatków wymieszane w celu uzyskania 1 m 3 betonu oraz pory po zagęszczeniu zsumują się do objętości 1 m 3. Obliczone objętości i masy na 1 m 3 betonu Surowiec użyty do Dozowanie Potrzebna ilość Gęstość Wydajność projektowanego w % w kg na 1m 3 właściwaw w l na betonu (zgodnie z recepturą) kg/l 1 m 3 Cement Rodzaj: 3,15 kg (sprawdzić) Dodatkowe spoiwo Rodzaj: kg Dodatek pyłu krzemionkowego (dodatkowe spoiwo) Domieszka 1 Rodzaj: Domieszka 2 Rodzaj: kg kg kg 3,15 (sprawdzić) Spodziewana lub planowana zawartość powietrza 1 % = 10 l na 1 m 3 % _ Woda zarobowa w/c lub w/s = (uwzględnić wodę zawartą w kruszywie) kg 1,0 Całkowita objętość w litrach bez kruszywa grubego i piasku 297 Kruszywo (w stanie suchym) Cały beton kg kg na 1 m3) 2,65 (sprawdzić) kg/l (gęstość właściwa świeżego betonu)) (= dla 1000 l) 1000 l (= 1 m 3 ) = kierunek obliczeń Uwaga! Jeżeli całkowita ilość domieszki (domieszek) przekracza 3 l/m 3 betonu, ilość wody w domieszce (domieszkach) musi być uwzględniona przy obliczaniu współczynnika wodno-cementowego. Surowiec użyty do Dozowanie Potrzebna ilość Gę stość Wydajność projektowanego w % w kg na 1m 3 właściwaw w l na betonu ( z g o d n i e kg/l 1 m 3 z recepturą) Cement 3, Rodzaj: CEM I kg 325 (sprawdzić) Dodatkowe spoiwo Rodzaj: kg Dodatek pyłu 9 krzemionkowego (dodatkowe spoiwo) kg 19,5 3,15 (sprawdzić) Domieszka 1 Rodzaj: ViscoCrete (obliczona do sumy cementu i krzemionki) kg 4,13 Domieszka 2 Rodzaj: Spodziewana lub planowana zawartość powietrza 1 % = 10 l na 1 m 3 % 3,0 _ kg wraz z zawartą wodą Woda zarobowa w/c lub w/s = 155* (uwzględnić wodę zawartą w kruszywie) kg 155 1,0 Całkowita objętość w litrach bez kruszywa grubego i piasku 297 Kruszywo (w stanie suchym) kg 1863 Cały beton kg 2362 na 1 m 3 ) 2,65 (sprawdzić) kg/l (gęstość właściwa świeżego betonu)) 30 (= dla 1000 l) 1000 l (= 1 m 3 ) * teoretycznie około 1 litr wody powinien być dodany w zastępstwie suchej masy użytej domieszki Składniki betonu 1. Składniki betonu 21

12 2. Norma EN 206-1:2000 Europejska norma betonowa EN-206-1:2000 była wprowadzona w Europie z okresami przejściowymi o różnej długości, zależnie od kraju. W Polsce norma na beton była wprowadzona w czerwcu 2003 roku i ma oznaczenie PN-EN 206-1:2003. Norma EN odnosi się do konstrukcji wykonywanych na mokro, elementów i konstrukcji prefabrykowanych i wyrobów prefabrykowanych konstrukcyjnych stosowanych w budynkach i budownictwie inżynieryjnym. Ma zastosowanie do: betonu zwykłego betonu ciężkiego betonu lekkiego betonu sprężonego W przygotowaniu są europejskie normy dla następujących rodzajów betonu: betonu natryskowego betonu do budowy dróg i innych powierzchnia narażonych na ruch 2.1 Definicje podane w normie Norma EN i krajowe odpowiedniki nie odnoszą się do: betonu komórkowego betonu spienionego betonu o otwartej strukturze (beton jamisty) zaprawy o maksymalnej średnicy ziaren 4 mm betonu o gęstości mniejszej niż 800 kg/m 3 betonu żaroodpornego W normie EN 206-1: wyraźnie rozdzielono funkcje przypisywane dwóm niezależnie działającym podmiotom, jakimi są producent mieszanki i wykonawca (zamawiający mieszankę betonową. Definicje betonu projektowanego i beton recepturowego podano niżej. Właściwości betonu, warunki użytkowania Beton projektowany Beton, którego wymagane właściwości i dodatkowe cechy są podane producentowi odpowiedzialnemu za dostarczenie betonu zgodnego z wymaganymi właściwościami i dodatkowymi cechami. Beton recepturowy Beton, którego skład i składniki, jakie powinny być użyte są podane producentowi odpowiedzialnemu za dostarczenie betonu o tak określonym składzie. Oddziaływanie środowiska Takie oddziaływania chemiczne i fizyczne na beton, które wpływają na niego lub na zbrojenie lub inne znajdujące się w nim elementy metalowe, a które nie zostały uwzględnione jako obciążenia w projekcie konstrukcyjnym Specyfikacja Końcowe zestawienie udokumentowanych wymagań technicznych dotyczących wykonania lub skladu betonu podane producentowi Normowy beton recepturowy Beton recepturowy, którego skład jest podany w normie przyjętej w kraju stosowania betonu Specyfikujący Osoba lub jednostka ustalająca specyfikację mieszanki betonowej i stwardniałego betonu. Producent Osoba lub jednostka produkująca mieszankę betonową. Wykonawca Osoba lub jednostka stosująca mieszankę betonową do wykonywania konstrukcji lub elementu. Zawartość wody w betonie Całkowita zawartość wody Woda dodana oraz woda już zawarta w kruszywie i znajdująca się na jego powierzchni, a także woda w domieszkach i dodatkach zastosowanych w postaci zawiesin jak również woda wynikająca z dodania lodu lub naparzania. Efektywna zawartość wody Różnica między całkowitą ilością wody w mieszance betonowej a ilością wody zaabsorbowaną przez kruszywo. Współczynnik woda/cement Stosunek efektywnej ilości wody do zawartości masy cementu w mieszance betonowej. Ładunek, dostarczanie, miejsce użycia Beton wytworzony na budowie Beton wyprodukowany na placu budowy przez wykonawcę na jego własny użytek. Beton towarowy Beton dostarczany jako mieszanka betonowa przez osobę lub jednostkę nie będącą wykonawcą. W znaczeniu niniejszej normy betonem towarowym jest również: - beton produkowany przez wykonawcę poza miejscem budowy, - beton produkowany na placu budowy, ale nie przez wykonawcę Norma EN 206-1: Norma EN 206-1:

13 Ładunek Ilość mieszanki betonowej transportowana pojazdem, składająca się z jednego lub większej ilości zarobów. Zarób Ilość mieszanki betonowej wyprodukowana w jednym cyklu operacyjnym betoniarki lub ilość rozładowana w ciągu 1 min z betoniarki o pracy ciągłej. 2.2 Klasy ekspozycji związane z oddziaływaniem środowiska Oznaczenie Klasy XO Oddziaływania środowiska są sklasyfikowane jako klasy ekspozycji. Wybór klas ekspozycji zależy od warunków występujących w miejscu użycia betonu. Ta klasyfikacja oddziaływania nie wyklucza rozważenia warunków specjalnych występujących w miejscu użycia betonu lub zastosowania środków ochrony takich jak użycie stali nierdzewnej lub innego odpornego na korozje metalu i wykonanie powłok ochronnych na beton lub na zbrojenie. Beton może być przedmiotem więcej niż jednej opisanych akcji. Oddziaływania środowiska na jakie jest on narażony mogą stąd wymagać ich wyrażenia jako kombinacja klas ekspozycji. Tablica Opis środowiska Przykłady występowania klas ekspozycji Brak zagrożenia agresją środowiska lub zagrożenia korozją Dotyczy betonów niezbrojonych i nie zawierających innych elementów metalowych: wszystkie środowiska z wyjątkiem przypadków występowania zamrażania/ rozmrażania, ścierania lub agresji chemicznej Beton wewnątrz budynków o bardzo niskiej wilgotności powietrza Dotyczy betonów zbrojonych lub zawierających inne elementy metalowe: bardzo suche Korozja spowodowana karbonatyzacją XC1 Mokre, sporadycznie suche Beton wewnątrz budynków o niskiej wilgotności powietrza Beton stale zanurzony w wodzie XC2 Mokre, sporadycznie suche Powierzchnie betonu narażone na długotrwały kontakt z wodą Najczęściej fundamenty XC3 Umiarkowanie wilgotne Beton wewnątrz budynków o umiarkowanej lub wysokiej wilgotności powietrza Beton na zewnątrz osłonięty przed deszczem Oznaczenie Klasy Opis środowiska Przykłady występowania klas ekspozycji XC4 Cyklicznie mokre i suche Powierzchnie betonu narażone na kontakt z wodą, ale nie jak w klasie ekspozycji XC2 Korozja spowodowana chlorkami nie pochodzącymi z wody morskiej XD1 Umiarkowanie wilgotne Powierzchnie betonu narażone na działanie chlorków z powietrza XD2 Mokre, sporadycznie Baseny suche Beton narażony na działanie wody przemysłowej zawierającej chlorki XD3 Cyklicznie mokre i suche Elementy mostów narażone na działanie rozpylonych cieczy zawierających chlorki Nawierzchnie dróg Płyty parkingów Korozja spowodowana chlorkami z wody morskiej XS1 Narażenie na działanie Konstrukcje zlokalizowane na wybrzeżu lub w jego pobliżu soli zawartych w powietrzu, ale nie na bezpośredni kontakt z woda morską XS2 Stałe zanurzenie Elementy budowli morskich XS3 Strefy pływów, rozbryz- Elementy budowli morskich gów i aerozoli Agresywne oddziaływanie zamrażania/rozmrażania bez środków odladzających albo ze środkami odladzającymi XF1 Umiarkowanie nasyco- Pionowe powierzchnie betonowe narażone na deszcz i zamarzane wodą bez środków nie odladzających XF2 Umiarkowanie nasyco- Pionowe powierzchnie betonowe konstrukcji drogowych narażone ne wodą ze środkami na zamarzanie i działanie środków odladzających z powietrza odladzającymi XF3 Silnie nasycone Poziome powierzchnie betonowe narażone na deszcz i zamarzawodą bez środków nie odladzających XF4 Silne nasycenie wodą ze Jezdnie dróg i mostów narażone na działanie środków środkami odladzającymi odladzających lub wodą morską Powierzchnie betonowe narażone bezpośrednio na działanie aerozoli zawierających środki odladzające i zamarzanie Strefy rozbryzgu w budowlach morskich narażone na zamarzanie Agresja chemiczna XA1 Środowisko chemiczne Beton w oczyszczalniach ścieków, zbiorniki na zawiesiny mało agresywne zgodnie z tablicą XA2 Środowisko chemiczne Elementy betonowe stykające się z woda morską; elementy średnio agresywne zgod- w gruncie korodującym beton nie z tablicą XA3 Środowisko chemiczne Zakłady przemysłowe o wyziewach agresywnych w stosunku do silnie agresywne zgodnie betonu, zbiorniki na pasze, konstrukcje betonowe do odprowaz tablicą dzania spalin Norma EN 206-1: Norma EN 206-1:

14 Wartości graniczne klas ekspozycji dotyczących agresji chemicznej gruntów naturalnych i wody gruntowej Tablica Związek Charakterystyka chemiczna Jednostka XA1 XA2 XA3 Woda gruntowa Siarczan 2- SO 4 mg/l 200 i 600 Dwutlenek węgla ph mg/l 6,5 i 5,5 CO 2 mg/l 15 agresywne i 40 Amoniak + NH 4 mg/l 15 i 30 Magnez MG 2+ mg/l 300 i 1000 Grunt Siarczany 2- SO 4 mg/l 2000 i 3000 > 600 i 3000 < 5,5 i 4,5 > 40 i 100 > 30 i 60 > 1000 i 3000 > 3000 i Lista klas ekspozycji i odpowiadająca najmniejsza zawartość cementu podana jest przy końcu rozdziału 2. > 3000 i 6000 < 4,5 i 4,0 > 100 aż do nasy - cenia > 60 i 100 > 3000 aż do nasy - cenia > i Klasyfikacja według konsystencji Klasy konsystencji podane niżej nie odpowiadają sobie bezpośrednio. Dla betonu wilgotnego, to jest betonu o malej zawartości wody, konsystencja nie jest klasyfikowana. Stopień zagęszczalności Oznaczenie klasy Stopień zagęszczalności CO 1 1,46 C1 1,45 do 1,26 C2 1,25 do 1,11 C3 1,10 do 1,04 Średnica rozpływu Oznaczenie klasy Stopień zagęszczalności F F2 350 do 410 F3 420 do 480 F4 490 do 550 F5 560 do 620 F6 630 Opad stożka Oznaczenie klasy Stopień zagęszczalności S1 10 do 40 S2 50 do 90 S3 100 do 150 S4 160 do 210 S Ve-Be Oznaczenie klasy Stopień zagęszczalności V V1 30 do 21 V2 20 do 11 V3 10 do 6 V4 do 3 1 Nie zaleca się stosowania w tym zakresie 2 Nie zaleca się stosowania w tym zakresie, ale stosuje się powszechnie dla betonu samozagęszczalnego Norma EN 206-1: Norma EN 206-1:

15 2.4 Klasy wytrzymałości na ściskanie Wytrzymałość charakterystyczną można określać na walcach o średnicy 150 mm i wysokości 300 mm lub na próbkach sześciennych 150 mm. Klasy wytrzymałości na ściskanie betonu zwykłego i betonu ciężkiego Klasa wytrzymałości Wytrzymałość charakterystyczna próbki walcowej f ck.cyl MPa C 8/ C 12/ C 16/ C 20/ C 25/ C 35/ C 35/ C 40/ C 45/ C 50/ C 55/ C60/ C 70/ C80/ C 90/ C 100/ Klasy wytrzymałości na ściskanie betonu lekkiego Klasa wytrzymałości Wytrzymałość charakterystyczna próbki walcowej f ck.cyl MPa LC 8/9 8 9 LC 12/ LC 16/ LC 20/ LC 25/ LC 30/ Wytrzymałość charakterystyczna próbki sześciennej f ck. cube MPa Wytrzymałość charakterystyczna próbki sześciennej f ck. cube MPa Klasa wytrzymałości Wytrzymałość charakterystyczna próbki walcowej f ck.cyl MPa LC 35/ LC 40/ LC 45/ LC 50/ LC 55/ LC 60/ LC 70/ LC 80/ Klasy gęstości betonu lekkiego Wytrzymałość charakterystyczna próbki sześciennej f ck. cube MPa Klasa D1.0 D1.2 D1.4 D1.6 D1.8 D2.0 gęstości > 1000 > 1200 > 1400 > 1600 > 1800 i 1000 i i i i i Pojęcie współczynnika k (wyciąg z EN 206-1) Pojęcie współczynnika k umożliwia uwzględnienie dodatków typu II (popiół lotny, pył krzemionkowy) - przez zastąpienie terminu współczynnik woda/cement terminem współczynnik woda/(cement + k x dodatek - przez ustalenie minimalnej zawartości cementu. Wartość k zależy od określonego dodatku. Pojęcie współczynnika k dla popiołu lotnego zgodnego EN 450 Maksymalna ilość popiołu lotnego, uwzględniana w wartości współczynnika k, powinna spełniać warunek: popiół lotny/cement 0,33 masowo. W przypadku zastosowania większych ilości popiołu lotnego, jego nadmiaru nie należy uwzględniać przy obliczaniu współczynnika woda/(cement + k x popiół lotny) oraz w minimalnej ilości cementu Norma EN 206-1: Norma EN 206-1:

16 Dla betonów zawierających cement CEM I zgodny z EN dopuszcza się następujące wartości współczynnika k: CEM I 32,5 k = 0,2 CEM I 42,5 i klasy wyższe k = 0,4 Minimalną ilość cementu wymagana w odpowiedniej klasie ekspozycji (patrz punkt 2.6) można zmniejszyć maksymalnie o ilość równą k x (minimalna zawartość cementu 200) kg/m3, a dodatkowo ilość (cement + popiół lotny) nie powinna być mniejsza niż minimalna zalecana ilość cementu. Pojęcie współczynnika k nie jest zalecane w przypadku betonów zawierających jednocześnie popioły lotne i cement CEM I odporny na siarczany w przypadku klas ekspozycji XA2 i XA3, jeżeli substancja agresywną jest siarczan. Pojęcie współczynnika k dla pyłu krzemionkowego zgodnego z PN- EN A1:2009. Maksymalna ilość pyłu krzemionkowego, uwzględniana we współczynniku woda/cement oraz w zawartości cementu, powinna spełniać warunek: pył krzemionkowy/cement 0,11 masowo. W przypadku użycia większych ilości pyłu krzemionkowego, jego nadmiaru nie należy uwzględniać w obliczaniu wartości współczynnika k. W przypadku betonów zawierających cement CEM I zgodny z EN dopuszcza się stosowanie następujących wartości współczynnika k: współczynnik w/c 0,45 k = 2,0 > 0,45 k = 2,0 z wyjątkiem klas ekspozycji XC i XF, dla których k = 1,0. Minimalna ilość cementu w zależności od klasy ekspozycji podana jest na str. 30. Jednoczesne użycie popiołu lotnego zgodnego z EN 450 i pyłu krzemionkowego zgodnego z PN-EN A1:2009. Dla zapewnienia wystarczającej alkaliczności betonu zbrojonego i sprężonego, należy spełnić następujące warunki maksymalnej ilości popiołu lotnego i pyłu krzemionkowego: popiół lotny (0,66 x cement 3 x pył krzemionkowy) wagowo pył krzemionkowy/cement 0,11 wagowo 2.6 Zawartość chlorków (wyciąg z EN 206-1) Zastosowanie betonu Bez zbrojenia stalowego lub innych elementów metalowych, z wyjątkiem uchwytów odpornych na korozję Ze zbrojeniem stalowym lub z innymi elementami metalowymi Ze stalowym zbrojeniem sprężającym Zawartość chlorków betonie, określana jako procentowa zawartość jonów chloru do masy cementu, nie powinna przekraczać wartości przewidzianej w wybranej klasie podanej w poniższej tablicy. Maksymalna zawartość chlorków w betonie Klasa zawartości chlorków a Cl 1,0 1,0% Cl 0,20 Cl 0,40 Cl 0,10 Cl 0,20 Maksymalna zawartość Clodniesiona do masy cementu b 0,20% 0,40% 0,10% 0,20% a Klasa zawartości chlorków odpowiednia dla betonu o specjalnym zastosowaniu, zależy od postanowień przyjętych w kraju stosowania betonu. b W przypadku stosowania dodatków typu II oraz ich uwzględniania w masie cementu, zawartość chlorków wyraża się jako procentową zawartość jonów chloru w odniesieniu do masy cementu wraz z całkowita masą uwzględnianych dodatków. Ilość ta nie może być zmniejszona o więcej niż 30 kg/m3 w betonie użytkowanym w klasach ekspozycji dla których minimalna zawartość cementu wynosi 300 kg/m 3. Dodatkowo, ilość (cement + k x pył krzemionkowy) nie może być mniejsza niż minimalna ilość cementu wymagana dla odpowiedniej klasy ekspozycji Norma EN 206-1: Norma EN 206-1:

17 Klasy ekspozycji Korozja wywołana chlorkami Zamrażanie/Rozmnażanie Środki chemiczne Woda morska Chlorki niepochodzące agresywne z wody morskiej Korozja spowodowana karbonatyzacją Brak zagrożenia agresją środowiska lub zagrożenia korozjąt XO XC1 XC2 XC3 XC4 XS1 XS2 XS3 XD1 XD2 XD3 XF1 XF2 XF3 XF4 XA1 XA2 XA3 Maximum w/c Minimalna C12/15 C20/ C25/ C30/ C30/ C30/ C35/ C35/ C30/ C30/ C35/ C30/ C25/ C30/ C30/ C30/ C30/ C35/ klasa wytrzymałości Minimalna zawartość cementu kg/m 2 Minimalna a 4.0 a 4.0 a zawartość powietrza (%) Inne wy Kruszywo zgod- Produkt odporny na magania ne z EN siarczany b o odpowiedniej mrozoodporności a Gdy beton nie jest napowietrzony, zaleca się badanie jego właściwości użytkowych odpowiednią metodą, porównując z betonem, którego odporność na zamrażanie/rozmrażąnie w danej klasie eksopzycji jest potwierdzona b w przypadku gdy SO 2 wskazuje na klasy ekspozycji XA2 oraz XA3 jest niezmiennie ważne, aby stosować cement odporny na siarczany jest sklasyfikowany pod względem odporności na siarczany, zaleca sie stosowanie cementu o średniej lub wysokiej odporności na siarczany dla klasy ekspozycji XA2 (oraz dla klasy ekspozycji XA!, jeeśli występuje) oraz cementu o wysokiej odporności na siarczany dla klasy ekspozycji XA Specyfikacja betonu 2.8 Kontrola zgodności Produkcja Wprowadzenie normy EN rozszerzyło ilość wymagań podawanych przy zamawianiu betonu lub przy przetargach. Niżej podano przykład specyfikacji betonu projektowanego, do podawania pompą, z przeznaczeniem wykonania płyty dennej na gruncie w warunkach występowania wody gruntowej. Wymaganie zgodności z EN Wymaganie zgodności z EN Klasa wytrzymałości na ściskanie: C 30/37 Klasa ekspozycji: XC 4 Klasa zawartości chlorków: Cl 0,20 Maksymalny nominalny rozmiar ziarn kruszywa: 32 mm Klasa konsystencji: C3 Pompowalny Kontrola zgodności obejmuje ogół działań i decyzji podejmowanych według zasad zgodności, przyjętych przed sprawdzeniem zgodności betonu ze specyfikacją. Kontrola zgodności rozróżnia działania dla betonu projektowanego i betonu recepturowego. Pobieranie i badanie próbek betonu zwykłego i betonu ciężkiego należy przeprowadzać albo na betonach o indywidualnych składach albo na rodzinach betonów o ustalonej adekwatności. Minimalna częstotliwość pobierania próbek do oceny zgodności wg EN 206-1(beton projektowany) Pierwsze 50 m 3 produkcji Minimalna częstotliwość pobierania próbek Po pierwszych 50 m3 produkcji a Beton z certyfikatem kontroli produkcji Beton bez certyfikatu kontroli produkcji Początkowa (do 3 próbki 1/200 m 3 lub 1/150 m 3 lub momentu uzyska- 2/tydzień produkcji 1/dzień produkcji nia co najmniej 35 wyników badań) Ciągła b (po uzyska- 1/400 m 3 lub niu co najmniej 35 1/tydzień produkcji wyników badań) a Pobieranie próbek powinno być rozłożone w czasie produkcji i nie zaleca się pobierania więcej niż 1 próbki z każdych 25 m3 mieszanki. b Gdy odchylenie standardowe ostatnich 15 wyników przekracza 1,37 δ, częstotliwość pobierania próbek należy zwiększyć do częstotliwości wymaganej dla produkcji początkowej, do uzyskania następnych 35 wyników badań. Kryteria zgodności wytrzymałości na ściskanie patrz EN Norma EN 206-1: Norma EN 206-1:

18 2.9 Kontrola właściwości innych niż wytrzymałość 3. Beton Zgodnie z EN należy wykonywać badania właściwości mieszanki betonowej i betonu inne niż wytrzymałość na ściskanie. Plan pobierania próbek i badań oraz kryteria zgodności podane są dla konsystencji mieszanki betonowej (urabialności), wytrzymałości przy rozłupywaniu, gęstości, zawartości cementu, zawartości powietrza, zawartości chlorków i współczynnika w/c. Szczegóły w normie. Szczegóły poszczególnych metod badania podane są w rozdziale 4 i rozdziale Główne zastosowania betonu Pożytecznym jest sklasyfikować zastosowania betonu na podstawie obserwacji gdzie i jak jest wytwarzany oraz do czego ma zastosowanie, gdyż od tych czynników zależą bardzo różne wymagania i właściwości. Struktura zużycia cementu w dwóch bliskich europejskich krajach w 2002 roku jest przykładem jak mogą różnić się sposoby wykorzystania cementu: Szwajcaria Niemcy Około 72% do produkcji Około 55% do produkcji betonu towarowego betonu towarowego Około 17% do firm Około 20% do producentów handlowych zaopatrujących wyrobów betonowych budownictwo Około 7% do produkcji Około 11% do produkcji prefabrykatów prefabrykatów Około 4% do innych Około 14% do innych zastosowań zastosowań Norma EN 206-1: Beton 35

19 3.1.1 Beton konstrukcji wykonywanych na mokro Beton do konstrukcji na mokro mieszany na budowie lub dowożony z wytwórni pozostaje na stałe jako element konstrukcji w miejscu jego ułożenia i zagęszczenia w deskowaniu. Wytwornie betonu towarowego, które dostarczają beton, są obecnie tak powszechne na wielu rynkach, że wykonawca robót może być zaopatrzony w beton, a właściwie mieszankę betonową w sposób szybki i odpowiedzialny. Betoniarnia na placu budowy w dalszym ciągu jest rozwiązaniem ekonomicznym i dogodnym logistycznie w przypadkach dużych konstrukcji, kiedy beton jest potrzebny w sposób ciągły. Beton do konstrukcji na mokro może być produkowany w wielu odmianach i musi być zgodny z wielu wymaganiami zawartymi w specyfikacjach technicznych. Jego zastosowanie może być podzielone na następujące etapy: Opracowanie składu betonu Przed opracowaniem składu (receptury) betonu jego właściwości muszą być określone w wymaganiach dotyczących konkretnego obiektu. Powinny być zdefiniowane następujące parametry: - Wymagania wytrzymałości - Wymagania trwałości - Wymagania estetyczne - Maksymalny nominalny rozmiar kruszywa - Metoda układania - Szybkość układania - Konsystencja mieszanki - Ogólne warunki brzegowe (temperatura i inne) - Metoda i czas dostarczania - Okres pielęgnacji/dojrzewania - Określenie wymagań do badań - Skład mieszanki i specyfikacja - Badania wstępne - Korekta składu, jeżeli konieczna Betony otrzymane z tych parametrów są wyszczególnione w rozdziale 3.2. Właściwości mieszanki betonowej i jej badanie są omówione szczegółowo w rozdziale 4 a właściwości betonu i jego badanie w rozdziale 5. Produkcja Produkcja jest czynnikiem krytycznym dla otrzymywanego betonu a składa się zasadniczo z dozowania i mieszania składników. Na właściwości betonu podczas mieszania mogą mieć wpływ następujące czynniki: - Rodzaj mieszalnika - Podawanie składników - Wielkość mieszalnika - Kontrola jakości wytwórni - Intensywność mieszania - Operator betoniarki - Czas mieszania - Czyszczenie/konserwacja mieszalnika Superplastyfikatory powinny być na ogół mieszane z wodą zarobową lub dodawane do mieszanki razem z wodą (nie wcześniej). Dalsze informacje na ten temat są podane w kartach technicznych wyrobów Sika. Przygotowanie na budowie Przygotowanie na budowie składa się z: - Uruchomienia systemów dostarczania/układania betonu - Przygotowania deskowania z uwzględnieniem stosowania środków zmniejszania przyczepności - Sprawdzenie zbrojenia - Sprawdzenie deskowania (mocowanie, szczelność, dopuszczalne ciśnienie) - Dostarczenie narzędzi do zagęszczania (wibratory itd.) oraz do wykończenia (belki, zacieraczki) Dostarczanie Jeżeli beton jest dostarczany samochodami, należy uwzględnić następujące dodatkowe czynniki: - Czas dostarczania (warunki ruchu drogowego, możliwe korki itd.) - Określenie niezbędnych obrotów mieszalnika na betonowozie w czasie transportu - Nie pozostawiać betonowozu wystawionego na działanie słońca w czasie postoju/oczekiwania - Dla betonu samozagęszczalnego (SCC) określić maksymalną ilość betonu w betonowozie - Nie dodawać wody lub dodatkowej porcji domieszki, jeżeli nie jest to określone - Wymieszać starannie przed rozładunkiem ( 1 minuta na m 3 betonu) Układanie Beton jest na ogół układany w ograniczonym i określonym okresie. Następujące czynniki mają wpływ na tę operację, która jest krytyczna dla jakości betonu w konstrukcji: - Sprawdzenie dokumentu dostawy - Użycie właściwego sprzętu (wibratory itd.) - Unikanie nadmiernego okresu do czasu wbudowania - Ciągłe układanie i zagęszczanie - Powtórne zagęszczenie przy dużych objętościach - Podjąć odpowiednie środki w przypadku przerw w układaniu - Wykonać konieczne prace wykończeniowe (kontrola końcowa) Pielęgnacja Odpowiednia i prawidłowo wykonana pielęgnacja ma podstawowe znaczenie dla uzyskania stałej i odpowiedniej jakości betonu. Na jej skuteczność maja wpływ następujące czynniki: - Chronić od skrajnych warunków pogodowych (działanie słońca, wiatru, deszczu, mrozu itd.) - Po zakończeniu układania chronić przed wstrząsami i wibracją - Stosować firmowe środki pielęgnacji - Przykrywać folią lub matami przeciwmrozowymi - Utrzymywać w stanie wilgotnym i nawilżać gdy niezbędne - Stosować okres pielęgnacji odpowiedni do temperatury Dalsze szczegóły pielęgnacji podane są w rozdziale Beton 3. Beton 37

20 3.1.2 Beton do elementów prefabrykowanych Beton do prefabrykatów jest stosowany do produkcji elementów które są dostarczane na budowę po ich stwardnieniu. Znika zatem praktyka długiej podróży mieszanki betonowej, co zmienia całą technologię wykonania. Beton stosowany do produkcji elementów prefabrykowanych wymaga uprzemysłowionej praktyki produkcji a dobry skład mieszanki betonowej i jej stała optymalizacja są podstawowe dla jakości. Następujące punkty są ważne na różnych etapach produkcji: Opracowanie składu betonu Przed opracowaniem składu (receptury) betonu jego właściwości musza być określone w wymaganiach dotyczących konkretnego rodzaju elementu, zamierzonego zastosowania i warunków eksploatacji. Zwykle powinny być zdefiniowane następujące parametry: - Wymagania wytrzymałości - Wymagania trwałości - Wymagania estetyczne - Maksymalny nominalny rozmiar kruszywa - Metoda układania - Szybkość układania - Konsystencja mieszanki - Ogólne warunki brzegowe (temperatura i inne) - Dostarczanie betonu i jego układanie - Okres pielęgnacji/dojrzewania - Określenie wymagań do badań - Uwzględnienie wymagań specyficznych dla danego rodzaju elementu - Określenie pielęgnacji - Skład mieszanki i specyfikacja - Badania wstępne - Korekta składu, jeżeli konieczna Betony otrzymane z tych parametrów są wyszczególnione w rozdziale 3.2. Właściwości mieszanki betonowej są omówione szczegółowo w rozdziale 4 a jej badanie w rozdziale 4.2. Właściwości betonu są podane w rozdziale 4 a jego badanie w rozdziale 5.2. Produkcja Produkcja jest czynnikiem krytycznym dla otrzymywanego betonu a składa się zasadniczo z dozowania i mieszania składników. Na właściwości betonu podczas mieszania mogą mieć wpływ następujące czynniki: - Rodzaj mieszalnika - Wielkość mieszalnika - Intensywność mieszania - Czas mieszania - Podawanie składników - Kontrola jakości wytwórni - Operator betoniarki - Czyszczenie/konserwacja mieszalnika 3.2 Betony specjalne Beton pompowy Superplastyfikatory powinny być na ogół mieszane z wodą zarobową lub dodawane do mieszanki razem z wodą (nie wcześniej). Dalsze informacje na ten temat są podane w kartach technicznych wyrobów Sika. Przygotowanie Przygotowanie w wytwórni prefabrykatów składa się z: - Dostarczenia form i sprzętu do transportu/podawania - Przygotowania form z uwzględnieniem stosowania środków zmniejszania przyczepności - Sprawdzenie zbrojenia - Sprawdzenia form (mocowanie, szczelność) - Dostarczenie narzędzi do zagęszczania oraz do wykończenia Układanie Beton jest na ogół układany w określonym, krótkim czasie. Następujące czynniki mają wpływ na pozytywne wykonanie tej operacji, która jest krytyczna dla jakości betonu w elemencie: - Sprawdzenie betonu przeznaczonego do układania - Użycie właściwego sprzętu (wibratory) - Unikanie nadmiernego okresu do czasu wbudowania - Ciągłe układanie i zagęszczanie - Bardzo staranne wykończenie - Kontrola końcowa Pielęgnacja Ze względu na zwykle ciągłą produkcję elementów prefabrykowanych, wymagane są krótkie czasy wykonania poszczególnych etapów, stąd również pielęgnacja musi być wykonana w ograniczonym czasie a na jej skuteczność maja wpływ następujące czynniki: - Uwzględnić pielęgnacje przy projektowaniu składu betonu - Stosować naparzanie, jeżeli konieczne - Po zakończeniu układania chronić przed wibracją - Stosować firmowe środki pielęgnacji - Przykrywać folią lub matami przeciwmrozowymi - Utrzymywać w stanie wilgotnym i nawilżać gdy niezbędne - Stosować okres pielęgnacji odpowiedni do temperatury Dalsze szczegóły pielęgnacji podane są w rozdziale 8. Obecnie beton pompowy ma wiele zastosowań spełnia wiele różnorodnych wymagań. Podstawowym warunkiem jest odpowiedni skład mieszanki betonowej, aby mogła być pompowana bez segregacji i zatykania przewodów. Skład Kruszywo - Maksymalna średnica: < 1/3 średnicy przewodów - Skład zaprawy w betonie pompowanym musi zapewniać dobrą spójność mieszanki dla uniknięcia jej segregacji w czasie podawania Beton 3. Beton 39

21 Normowe wartości zawartości najdrobniejszych frakcji ( 0,125 mm) wg EN Kruszywo do 8 Kruszywo do 16 Kruszywo do 32 mm mm mm 450 kg/m kg/m kg/m 3 Zalecenia Sika Max. Ø kruszywa Kruszywo Kruszywo łamane naturalne 8 mm 500 kg/m kg/m 3 16 mm 425 kg/m kg/m 3 32 mm 375 kg/m kg/m 3 Krzywa uziarnienia kruszywa. Beton pompowy powinien mieć, jeżeli możliwe, uziarnienie kruszywa skomponowane z kilku oddzielnych frakcji handlowych. Ważne jest uzyskanie ciągłości krzywej uziarnienia. Zawartość frakcji 4 8 mm powinna być mała, ale z zachowaniem ciągłości krzywej uziarnienia. Przechodzi przez sito w % wagowo Górna granica wg EN Pole dobrego uziarnienia kruszywa betonu pompowego Rozmiar sita w mm Cement Zalecana najniższa zawartość cementu Dolna granica wg EN Max. Ø kruszywa Kruszywo Kruszywo łamane naturalne 8 mm 380 kg/m kg/m 3 16 mm 330 kg/m kg/m 3 32 mm 300 kg/m kg/m 3 Współczynnik woda/spoiwo Jeżeli ilość wody jest za duża w czasie pompowania ma miejsce segregacja i oddzielanie się zaczynu cementowego co może prowadzić do czopowania przewodów. Należy zawsze dążyć do zmniejszania ilości wody przez stosowanie plastyfikatorów. Urabialność Mieszanka betonowa powinna mieć plastyczną konsystencję i dobrą spójność. Najlepsza metodą sprawdzenia konsystencji betonu pompowego jest metoda badania stopnia zagęszczalności. Konsystencja mieszanki betonowej Metoda badania Klasa konsystencji Pomiar Stopień C2 C3 1,04 1,25 zagęszczalności Średnica rozpływu F3 F cm Preparaty zmniejszające tarcie Nieodpowiednie kruszywo, zmienna jakość składników betonu, duża odległość podawania lub duży wymagany wydatek wymagają stosowania preparatów poprawiających pompowalność mieszanek betonowych. Zmniejszają one tarcie mieszanki o ścianki przewodów, zmniejszają zużywanie się przewodów oraz zwiększają wydajność pompowania. Przewody - Średnica od 80 mm do 200 mm, zwykle 100 mm, 125 mm - Im mniejsza średnica tym trudniejsze pompowanie (wskaźnik powierzchnia wewnętrzna/przekrój) - Złącza odcinków rur musza być szczelne aby nie następował spadek ciśnienia i wyciekanie zaczynu - Pierwsze kilka metrów powinno być możliwie poziome i bez kolanek. Szczególnie ważne przed odcinkami pionowymi - W lecie chronić przewody przed działaniem słońca Warstwa poślizgowa Przed rozpoczęciem podawania betonu, najpierw przepycha się zaczyn cementowy lub zaprawę cementowa w celu wytworzenia na ściankach przewodów warstwy poślizgowej. - Przykładowy skład: zaprawa 0 4 mm, ilość cementu jak dla następującego betonu lub trochę większa. Zużycie zależne jest od długości i średnicy przewodów. Wpływ powietrza w mieszance betonowej Beton mrozoodporny, napowietrzony może być podawany pompą, jeżeli zawartość powietrza wynosi > 5%, gdyż większa ilość powietrza wywołuje sprężystość mieszanki betonowej Beton 3. Beton 41

22 Zastosowanie wyrobów Sika Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie Sikament Sika ViscoCrete Superplastyfikator Zmniejszenie ilości wody. Zwiększona wytrzymałość i wodoszczelność przy zagwarantowanej konsystencji (urabialności) i pompowalności SikaFume Pył krzemionkowy Wyższa wytrzymałość, poprawiona wodoszczelność, lepsza pompowalność Sika Pump-Start-1 Preparat smarujący Poprawia pompowalność mieszanki przy trudnym kruszywie i chroni sprzęt przed nadmiernym zużyciem Sika Stabilizer Stabilizator Utrzymuje kohezję wewnętrzną. Poprawia pompowalność mieszanki przy trudnym kruszywie i chroni sprzęt przed nadmiernym zużyciem Beton do nawierzchni Beton do nawierzchni ma wiele różnych zastosowań i często wykonywany jest jako alternatywa nawierzchni asfaltowych, co wynika z jego trwałości i innych zalet. Zastosowanie betonu do wykonywania nawierzchni: Budowa dróg tradycyjnych Ronda betonowe Pasy startowe Posadzki przemysłowe Kiedy beton jest używany do takich zastosowań, warstwa betonu spełnia zarówno funkcję przenoszenia obciążeń jak i warstwy ścieralnej. Dla spełnienia tych dwóch wymagań, beton musi mieć następujące właściwości: Dużą wytrzymałość na zginanie Mrozoodporność Przeciwpoślizgowość Odporność na ścieranie Skład betonu jest decydującym czynnikiem decydującym o uzyskaniu tych właściwości. Kryteria wyboru składników betonu są następujące: Kruszywo - Stosować mieszanki o małej zawartości frakcji drobnych - Stosować wyrównaną krzywą uziarnienia - Kruszywo łamane lub częściowo łamane zwiększa odporność na poślizg i wytrzymałość na zginanie Cement - Dozowanie kg/m3, zwykle CEM I 42,5 Dodatki - Pył krzemionkowy do nawierzchni o dużym obciążeniu ruchem lub dla ogólnego podniesienia trwałości - Podniesienie odporności na poślizg przez posypanie powierzchni węglikiem krzemu lub grysem Beton nawierzchniowy jest betonem specjalnym i należy zwrócić specjalną uwagę na następujące punkty: - Na dużych powierzchniach stosowany jest specjalistyczny sprzęt. Konsystencja mieszanki musi być odpowiednia do stosowanego sprzętu. - Zwiększenie odporności na poślizg można uzyskać obróbką mechaniczna lub szczotkowanie powierzchni. - Bardzo ważna jest prawidłowa pielęgnacja. Zastosowanie wyrobów Sika Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie Sikament Sika ViscoCrete Superplastyfikator Zmniejszenie ilości wody. Poprawa wytrzymałości na ściskanie i zginanie. Poprawa konsystencji. SikaFume Pył krzemionkowy Duża wytrzymałość, zwiększona wodoszczelność SikaAer Domieszka Zwiększenie mrozoodporności napowietrzająca SikaRapid Przyspieszacz twardnienia Szybszy przyrost wytrzymałości Sika Retarder Opóźniacz wiązania Opóźniony początek wiązania Sika Antisol -E20 Preparat do pielęgnacji Ochrona przed przedwczesnym wysychaniem W Polsce istnieje krajowa norma PN-B-06265:2005 w której m.in. sklasyfikowano agresję wywołaną ścieraniem oraz podano zalecane wartości graniczne dla składu oraz właściwości betonu narażonego na ścieranie Beton samozagęszczalny Beton samozagęszczalny (SCC) ma większą niż beton konwencjonalny zawartość cząstek drobnych ze względu na większą ilość spoiwa i inny kształt krzywej uziarnienia kruszywa. Te zmiany, w połączeniu ze specjalnymi superplastyfikatorami, pozwalają na wyprodukowanie mieszanek betonowych o szczególnie dobrej płynności przy zachowaniu ich spoistości. Beton samozagęszczalny otwiera nowe potencjalne możliwości w porównaniu do betonu tradycyjnego: Stosowanie gęstego zbrojenia Do skomplikowanych geometrycznie kształtów Do smukłych elementów Ogólnie, tam gdzie właściwe zagęszczenie betonu jest utrudnione Gdy specyfikacje wymagają elementów z betonu o dużej jednorodności Do betonowań o wymaganym dużym postępie prac Do obniżenia hałasu (wyeliminowanie lub ograniczenie wibracji) Do poprawienia warunków pracy (operatorzy wibratorów) Beton 3. Beton 43

23 Skład Kruszywo Zalecany maksymalny nominalny rozmiar kruszywa w granicach mm, ale w zasadzie wszystkie kruszywa mogą być stosowane. Przykład uziarnienia kruszywa Frakcja SCC 0/8 SCC 0/16 SCC 0/32 Układanie SCC Metoda układania Beton samozagęszczalny jest wbudowywany w taki sam sposób jak beton konwencjonalny. Nie może być on swobodnie zrzucany z dużej wysokości. Najlepsze wykorzystanie ciekłości mieszanki i najlepszy wygląd powierzchni uzyskuje się przy napełniania deskowaniu od dołu. Osiąga się to przez wbudowywanie przewodów tłocznych w opierzenie deskowania i podobnymi sposobami. 0/4 mm 60% 53% 8/16 mm /32 mm - - Zawartość cząstek drobnych 0,125 mm (cement, dodatki, pyły) SCC 0/4 mm 650 kg/m 3 15% 15% 30% Zawartość spoiwa Biorąc pod uwagę zawartość cząstek drobnych, mogą być określone następujące ilości cementu i kruszywa, które są zależne od wymaganej jakości betonu i rodzaju użytego piasku: Całkowita ilość cementu i dodatków SCC 0/4 mm kg/m 3 SCC 0/8 mm kg/m 3 SCC 0/16 mm kg/m 3 SCC 0/32 mm kg/m 3 Sika Pump-Start-1 SikaFume Deskowania Deskowanie do betonu samozagęszczalnego musi być czyste i szczelne. Ciśnienie na deskowanie może być większe niż dla normalnego betonu zagęszczanego przez wibrowanie. Ciśnienie to zależne jest od lepkości mieszanki betonowej, tempa betonowania oraz wysokości warstwy mieszanki. Przy projektowaniu deskowania należy na ogół przyjmować pełne parcie hydrostatyczne z uwzględnieniem gęstości betonu. Zastosowanie wyrobów Sika SCC 0/8 mm 550 kg/m 3 Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie SCC 0/16 mm 500 kg/m 3 Sika Viscocrete-1 Superplastyfikator SCC 0/32 mm 475 kg/m 3 SCC (letni) Sika ViscoCrete-2 Superplastyfikator SCC (zimowy) Ilość wody Ilość wody w betonie samozagęszczalny zależy od wymaganej jakości betonu i może być okreslona jako: Sika Stabilizer SikaAer SikaRapid Sika Retarder Superplastyfikator SCC (prefabrykacja) Pył krzemionkowy Stabilizator Napowietrzacz Przyspieszacz twardnienia Opóźniacz wiązania Zwiększona wytrzymałość i wodoszczelność Duża redukcja wody Wspomaga właściwość samozagęszczania Znacznie poprawia kohezję mieszanki Duża wytrzymałość, zwiększona wodoszczelność Poprawia stabilność wprowadzonego powietrza Znacznie poprawia kohezję Zastępuje najdrobniejsze cząstki Do kontroli procesów wiązania i twardnienia betonu samozagęszczalnego Ilość wody >200 l/m l/m 3 SCC 0/16 mm Niska jakość betonu Standardowa jakość betonu Wysoka jakość betonu Beton mrozoodporny Kiedy mokra powierzchnia betonu jest wystawiona na działanie czynników atmosferycznych a temperatura może spaść poniżej zera zawsze należy stosować beton mrozoodporny. Domieszki do betonu W celu uzyskania optymalnego dozowania wody, zapewnienia jednorodności mieszanki betonowej i jej zwięzłości stosowane są sperplastyfikatory trzeciej generacji Sika ViscoCrete. Elewacje z betonu architektonicznego Konstrukcje mostów Wloty do tuneli Nawierzchnie Ściany oporowe Beton 3. Beton 45

24 Przed dodanie domieszki napowietrzającej, w czasie przygotowywania Transport mieszanki betonowej tworzą się w najdrobniejszej zaprawie (cement, Należy spodziewać się zmiany ilości powietrza w czasie transportu. Zanajdrobniejsze frakcje kruszywa, woda) małe, zamknięte, kuliste pęche- leżnie od sposobu dostarczania mieszanki oraz wstrząsów związanych rzyki powietrza. Celem jest zapewnienie, że beton stwardniały będzie z transportem, w betonie zachodzi proces poprawy lub pogorszenia stopmrozoodporny, co jest uzyskiwane przez stwo-rzenie pustek, do których nia wymieszania mieszanki. Beton napowietrzony musi być wymieszany może rozprężać się lód w czasie temperatur ujemnych. ponownie przed wbudowaniem a pomiar ilości powietrza w tym czasie jest najbardziej istotny. Rodzaj, wielkość i rozkład pęcherzyków powietrza Pęcherzyki powietrza w zwykłym betonie są na ogół zbyt duże Zagęszczanie betonu napowietrzonego (> 0,3 mm), aby podnieść jego mrozoodporność. Działające pęcherzyki Prawidłowa wibracja usuwa z betonu głownie powietrze złapane podpowietrza są wprowadzane przy użyciu specjalnych domieszek napo- -czas układania, wliczając duże pustki powietrza. Przedłużona ponad wietrzających. Pęcherzyki tworzą się w mieszance betonowej podczas potrzebę wibracja może zmniejszyć ilość dobrego powietrza o 10 do jej mieszania. Dla uzyskania pełnego efektu, nie mogą one być od siebie 30%. Beton o tendencji do segregacji może utracić prawie całe powietrze w zbyt dużych odległościach. Rozstaw efektywny pęcherzyków jest i wykazuje spienienie na powierzchni. nazywany wskaźnikiem dyspersji powietrza L. Zastępowanie najdrobniejszych cząstek Produkcja/czas mieszania 1% wprowadzonego powietrza zastępuje około 10 kg najdrobniejszych W celu zapewnienia mrozoodporności betonu czas mieszania mieszanki cząstek (< 0,2 mm) na3 betonu. Pęcherzyki powietrza mogą poprawić betonowej musi być dłuższy niż dla betonu zwykłego i kontynuowany po urabialność sztywnych mieszanek o malej zawartości drobnych frakcji. dodaniu domieszki. Zwiększenie czasu mieszania z 60 do 90 sekund zwiększa zawartość powietrza do 100%. Projektowanie betonu napowietrzonego Muszą być podane szczegóły dotyczące wytrzymałości, zawartości po- Wymagana ilość pęcherzyków powietrza wietrza i metodyki badań. Przy dużych inwestycjach należy przeprowa- Dla uzyskania wysokiej mrozoodporności matryca cementowa musi za- dzić badania wstępne w rzeczywistych warunkach. W czasie prac betowierać około 15% odpowiednich pęcherzyków powietrza. Długoletnie nowych sprawdzać należy napowietrzenie mieszanki w wytwórni betonu doświadczenie wykazało, że jeżeli ilość powietrza w betonie mierzona i w miej-scu jego wbudowania. metoda ciśnieniowa wynosi: - Beton z kruszywem do 32 mm od 3% do 5% - Beton z kruszywem do 16 mm od 4% do 6% Charakterystyka pęcherzyków powietrza Mieszanka betonowa o zawartości powietrza 7% lub większej może być wbudowywana tylko po wcześniejszych badaniach i próbach. Czynniki wpływające na napowietrzenie Uziarnienie kruszywa Pęcherzyki tworzą się głównie we frakcji 0,25 0,5 mm stosowanego piasku. Frakcje grubsze nie mają wpływu na efekt napowietrzenia. Najdrobniej cząstki kruszywa i cement w przypadku niektórych domie- -szek mogą powstrzymywać napowietrzenie. Pozytywne efekty drugorzędne Kształt: kulisty, zamknięty Rozmiar: 0,02 do 0,3 mm Wskaźniki dyspersji 0,20 mm mrozoodporny 0,15 mm odporny na zamrażanie/ rozmrażanie Poprawa urabialności Zamykanie kapilar (odporność na wodę) Lepsza spójność mieszanki betonowej Konsystencja Efekty negatywne Zmniejszenie wytrzymałości Beton napowietrzony stosuje się na ogół przy konsystencji mieszanki plastycznej i półciekłej. Mieszanka upłynniona przez zwiększenie ilości Zastosowanie wyrobów Sika wody może nie utrzymywać powietrza co do ilości lub czasu jak oryginalny beton. Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie wyrobu Sikament Sika Superplastyfikator W celu zmniejszenia porowatości kapilarnej Temperatura ViscoCrete i stąd zmniejszenia ilości wody Zdolność napowietrzenia spada przy wzroście temperatury mieszanki betonowej i na odwrót. SikaAer Napowietrzacz Wprowadzenie powietrza dla zapewnienia mrozoodporności SikaFume Pył krzemionkowy Dla późniejszego zagęszczenia Sikacrete stwardniałego zaczynu cementowego i dla poprawy przyczepności pomiędzy kruszywem a stwardniałym zaczynem cementowym Beton 3. Beton 47

25 3.2.5 Beton o wysokiej wytrzymałości Wysoka wytrzymałość Betony o wysokiej wytrzymałości na ściskanie ( > 60 MPa) są klasyfikowane do grupy betonów wysokowartościowych i są stosowane do wykonywania wielu różnych konstrukcji. Często są stosowane do wykonywania słupów o dużej nośności i wielu elementów prefabrykowanych. Tradycyjne mieszanki betonowe o wysokiej wytrzymałości Przy produkcji tradycyjnych betonów o wysokiej wytrzymałości zarówno skład mieszanki jak i jej składniki wymagają szczególnej uwagi, podo- -bnie jak układanie. Kruszywo o dużej wytrzymałości z odpowiednim kanciastym, kształtem i uziarnieniem < 32 mm Bardzo szczelna i stąd o dużej wytrzymałości matryca cementowa uzyskana przez znaczącą redukcje ilości wody Specjalne spoiwa o dużym przyroście wytrzymałości i dobrej przyczepności do kruszywa (pył krzemionkowy) Stosowanie rzadkich konsystencji mieszanki dzięki stosowaniu domieszek aby zapewnić dobre odpowietrzenie przy zagęszczaniu Przykład składu CEM I 52,5 450 kg/m 3 Pył krzemionkowy 45 kg/m 3 Kruszywo Łamany wapień krzemionkowy Przeliczony współczynnik w/c 0,28 Wytrzymałość po 7 dniach 95 MPa Wytrzymałość po 28 dniach 110 MPa Wytrzymałość po 90 dniach 115 MPa Nowoczesne składy betonu wysokiej wytrzymałości Wiele różnych składów betonu i zapraw wysokiej wytrzymałości zostało opracowanych w tym samym czasie co składy betonu o niskiej i średniej wytrzymałości. W przypadku opracowywania składu BWW badania i prace maja wspólne poszukiwanie składników o dużej wytrzymałości oraz zmniejszenie ilości wody. Uzyskuje się to przez stosowanie specjalnie dobranych kruszyw i ich uziarnienia oraz superplastyfikatorów. Zwiększenie wytrzymałości można również uzyskać przez nowe techniki wysychania i twardnienia, np. twardnienie ciśnieniowe. Beton wytwarzany w ten sposób, a częściej zaprawy, może osiągnąć wytrzymałość 150 MPa do ponad 200 MPa. Należy zwrócić uwagę że: Beton wysokiej wytrzymałości jest bardzo szczelny Stąd pielęgnacja betonu wysokiej wytrzymałości jest nawet ważniejsza niż zwykle, gdyż ograniczona jest migracja wilgoci z wnętrza betonu Beton wysokiej wytrzymałości jest kruchy ze względu na jego wytrzymałość i większą sztywność (wpływ na właściwości przy ścinaniu) Przy zmniejszeniu ilości wody poniżej 0,38 część cząstek cementu spełnia rolę drobnego kruszywa, gdyż nie wszystek cement może być uwodniony Oprócz cementu portlandzkiego zwykle stosowane są w dużej ilości dodatki o ukrytych właściwościach hydraulicznych i materiały pucolanowe, które mają doskonałe właściwości zwiększania wytrzymałości po długim upływie czasu Zastosowanie wyrobów Sika Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie wyrobu Sika Visco- Crete Superplastyfikator W celu zmniejszenia porowatości kapilarnej i stąd zmniejszenia ilości wody SikaFume Sikacrete Pył krzemionkowy Dla lepszego zagęszczenia i zwiększenia wytrzymałości stwardniałego zaczynu cementowego i do zwiększenia przyczepności między kruszywem a stwardniałym zaczynem cementowym Beton w deskowaniu ślizgowym Przy metodzie tej deskowanie jest przesuwane równomiernie, w sposób ciągły a układanie betonu realizowane jest przez 24 godziny. Deskowanie, wliczając górny pomost roboczy i pomost dolny zawieszony od strony wewnętrznej lub po obydwu stronach, jest mocowane do podnośników hydraulicznych opierających się na prętach nośnych usytuowanych w środku ściany. Podnośnik przesuwa ku górze deskowanie i pomosty z szybkością 15 do 30 cm na godzinę, zależnie od temperatury. Pręty nośne w górnej części są osłonięte rurami a zakotwione są w dolnej części w betonie, który już stwardniał. Pręty nośne i rury osłonowe są podwyższane w miarę postępu. Tego typu roboty są zwykle wykonywane przez wyspecjalizowane firmy. Betonowanie w ślizgu jest szybkie i wydajne. Metoda jest szczególnie przydatna przy betonowaniu prostych, wysokich konstrukcji o stałych przekrojach w rzucie pionowym, takich jak: Wysokie magazyny ze ścianami nośnymi, silosy Wieże i kominy Szyby Ponieważ wysokość pionowego opierzenia deskowania wynosi zwykle około 1,2 m a szybkość podnoszenia cm na godzinę, beton poniżej deskowania ma 4 6 godzin i musi być na tyle sztywny, aby przeniósł swój własny ciężar (beton stwardniały, zielony ). Z drugiej strony, nie może być na tyle przyczepności, aby przylepiał się do deskowania. Zasadniczym wymaganiem przy bezproblemowym betonowaniu ślizgowym jest utrzymanie tego samego poziomu warstwy w tym samym czasie, dzięki czemu uzyskuje się jednakowy postęp wiązania betonu. Oczywiście, jednym z czynników mających istotny wpływ jest temperatura oraz wymóg utrzymania stałego współczynnika w/c Beton 3. Beton 49

26 Skład Kruszywo - 0/32 mm lub 0/16 mm przy gęstym zbrojeniu - Pomimo, że beton do ślizgu podawany jest na ogół pojemnikami, zawartość cząstek drobnych powinna być jak dla betonu pompowego Cement - Min. 300 kg/m3 - CEM I 42,5 dla gęstego zbrojenia i dużych wymiarów, CEM I 52,5 dla mniejszych wymiarów (wieże, kominy) Urabialność Najlepsza, sprawdzona urabialność odpowiada klasie F2 według metody rozpływu, to jest cm przy malej zawartości wody. Zwrócić uwagę że: - Grubość ścianki mniejsza niż 14 cm może stwarzać problemy: ubytki na powierzchni przy ślizgu, kotwienie prętów nośnych - Odsłonięte, nowe powierzchnie powinny być chronione w możliwie najlepszy sposób przed oddziaływaniem wiatru, słońca itd. Zastosowanie wyrobów Sika Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie wyrobu Sikament Sika ViscoCrete - Superplastyfikator wyższe temperatury) Superplastyfikator Zwiększona wytrzymałość i wodoszczelność Znaczne zmniejszenie ilości wody Dobry przyrost wytrzymałości wczesnej 20HE (duża zdolność poprawy rozpływu) SikaFume Pył krzemionkowy Wysoka wytrzymałość, poprawiona wodoszczelność Zwiększenie cząstek drobnych Sika Stabilizer Stabilizator Znaczna poprawa kohezji mieszanki Zastępuje cząstki drobne SikaAer Napowietrzacz Wprowadza pęcherzyki powietrza Produkcja mrozoodpornego betonu do metody ślizgu SikaRapid Sika Retarder Przyspieszacz twardnienia Opóźniacz wiązania Kontrolują wiązanie i twardnienie betonu układanego metodą ślizgu Beton odporny na działanie wody Beton odporny na działanie wody jest zwykle betonem o dużej wodoszczelności. Aby otrzymać beton nieprzepuszczalny musi być opracowana odpowiednia krzywa uziarnienia kruszywa oraz należy zmniejszyć porowatość kapilarną betonu. Badanie wodoodporności jest omówione w rozdziale Sposoby zmniejszenia porowatości kapilarnej są następujące: Zmniejszenie współczynnika w/c Dodatkowe uszczelnienie porów aktywnym materiałem pucolanowy Pielęgnacja betonu jest również czynnikiem wpływającym na wodoodporność betonu. Skład Kruszywo - Dobrze dobrana krzywa uziarnienia - Mała zawartość drobnych frakcji - Zwykle konieczne jest dobranie ilości spoiwa dla zapewnienia właściwej ilości drobnych frakcji Cement Zgodność z minimalna ilością cementu według EN Dodatki Zastosować pucolany lub dodatki o ukrytych właściwościach hydraulicznych Współczynnik w/c Niski, dla zmniejszenia porowatości kapilarnej Układanie zalecana jest konsystencja plastyczna do półciekłej Pielęgnacja Ważna jest pielęgnacja natychmiastowa i skuteczna; patrz rozdział 8 Zastosowanie wyrobów Sika Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie wyrobu Sikament Sika ViscoCrete Superplastyfikator Zwiększa wytrzymałość i wodoszczelność Znaczne zmniejszenie wody Zmniejszenie porowatości kapilarnej SikaFume Pył krzemionkowy Wysoka wytrzymałość, zwiększona wodoszczelność Sika -1 Uszczelniacz porów Zmniejszenie porowatości kapilarnej SikaAer Napowietrzacz Wprowadzenie powietrza Przerwanie ciągłości kapilar Zmniejszenie nasiąkliwości Beton 3. Beton 51

27 3.2.8 Beton architektoniczny W nowoczesnej architekturze beton jest wykorzystywany nie tylko jako materiał konstrukcyjny ale również ze względów dekoracyjnych. Oznacza to wyższe wymagania stawiane widocznym powierzchniom. Istnieje wiele sposobów tworzenia efektów specjalnych wyeksponowanych powierzchni: Wybierz odpowiednia mieszankę betonową Określ typ i materiał opierzenia deskowania, które musi być absolutnie nienasiąkliwe Użyj właściwej ilości odpowiedniego środka przeciwprzyczepnościowego Wybierz właściwy sposób układania Użyj wykładziny deskowania, jeżeli niezbędne Rozważ potrzebę niezbędnego retuszowania Dodaj pigmentami kolor Wykonaj prawidłowo (układanie, zagęszczanie) Dokładnie pielęgnuj W uzupełnieniu powyższych czynności, ważne są również właściwości mieszanki betonowej: Kruszywo - Stosuj mieszanki z duża ilością drobnych frakcji - Minimalna ilość frakcji drobnych jak dla betonu pompowego - Wybierz wyważoną krzywą uziarnienia - Jeżeli możliwe, stosuj kruszywo naturalne niekruszone - Uwzględnij możliwe różnice w kolorze Cement - Każda klasa może być użyta - Uwzględnij wpływ cementu na kolor eksponowanej powierzchni - Na ogół > 300 kg/m3 Dodatki - Jeśli wymagane, zastosuj właściwe dodatki do systematycznego poprawiania właściwości betonu Woda - Ilość wody w betonie architektonicznym wymaga szczególnej troski i utrzymywania stałego dozowania, unikać zmian - Zapobiegać wyciekaniu zaczynu Układanie Układać beton równymi warstwami o wysokości cm. Przy zagęszczaniu wibrator zanurzyć do warstwy poprzedniej (zrobić znak na przewodzie wibratora) Stosować odpowiedni rozmiar wibratora: Grubość ściany do 20 cm Grubość ściany cm Grubość ściany ponad 50 cm Średnica buławy 40 mm Średnica buławy 60 mm Średnica buławy 80 mm Konsystencja plastyczna do półciekłej Dla lepszej kontroli jakości - rozważ użycie betonu samozagęszczalnego Wybierz odpowiednią metodę wypełniania deskowania i postęp prac Pielęgnacja Określ skuteczną pielęgnacją, jak w rozdziale 8 Uwzględnij warunki klimatyczne Środki ostrożności Przy stosowaniu deskowania z nowego, surowego drewna może wystąpić znaczne opóźnienie wiązania na powierzchni betonu spowodowane obecnością cukrów w drewnie, co prowadzi do zmiany koloru i pylenia Jeżeli beton jest zbyt mokry przy układaniu, na jego powierzchni od strony deskowania mogą powstać zagłębienia w kształcie połówek pęcherzyków Nieprawidłowe wibrowanie betonu może dać w wyniku raki powleczone twardą, grubą warstwą stwardniałego zaczynu cementowego Jeżeli warstwy betonu są zbyt grube, istnieje niebezpieczeństwo niewystarczającego usunięcia powietrza w czasie wibrowania Nadmierne stosowanie środka antyadhezyjnego uniemożliwia usuwanie pęcherzy powietrza w trakcie procesu zagęszczania betonu. Zastosowanie wyrobów Sika Nazwa wyrobu Sikament Sika ViscoCrete Rodzaj wyrobu Superplastyfikator Zastosowanie wyrobu Poprawia konsystencję Sika Separol Środek przeciw- Łatwiejsze rozdeskowanie i czyszczenie przyczepnościowy Sika Rugasol Opóźniacz Uzyskiwanie powierzchni betonu powierzchniowy z wyeksponowanym kruszywem Beton 3. Beton 53

28 3.2.9 Beton konstrukcji masywnych Pomiary ciepła hydratacji na trzech poziomach w płycie grubości 160 cm na gruncie Beton masowy stosowany jest do wykonywania konstrukcji lub elementów o grubości powyżej 80 cm. Konstrukcje te często mają dużą objętość, co na ogół oznacza, że duża ilość betonu ma być ułożona w krótkim czasie, co wymaga szczególnie dobrego planowania robót i sprawnego ich wykonania. Beton masowy jest stosowany do: Fundamentów do dużych obciążeń Fundamentów wielko powierzchniowych Fundamentów obciążonych wyporem hydrostatycznym Grube ściany, np. ochrony przed promieniowaniem Betonu wypełniającego Czwartek 9 maja Pomiary temperatury w betonie masowym Piątek 10 maja Sobota 11 maja Niedziela 12 maja Poniedziałek 13 maja Wtorek 14 maja Konstrukcje masywne powodują następujące główne problemy: Duże różnice temperatury wewnętrznej i zewnętrznej podczas wiązania i twardnienia Bardzo wysokie temperatury maksymalne Duże różnice temperatury wewnętrznej i zewnętrznej a stąd naprężenia powodujące spękania Wtórne zagęszczenie spowodowane osiadaniem betonu, co powoduje spękania nad górnymi, poziomymi prętami zbrojeniowymi oraz powstawanie kawern pod nimi Zagrożenia Wszystkie te zjawiska mogą powodować spękania i wady matrycy cementowej. Tak zwane rysy powierzchniowe mogą powstawać, jeżeli różnica temperatury wewnątrz/zewnątrz przekracza 150C lub jeżeli wcześniej nastąpiło wyschnięcie betonu warstw zewnętrznych. Rysy powierzchniowe mają zwykle głębokość tylko kilku centymetrów i mogą zamknąć się w przyszłości. Sposoby zapobiegania Stosować cementy o niskim cieple hydratacji Mała ilość wody (zmniejszenie współczynnika w/c) Możliwie największe uziarnienie kruszywa, np. 0/50 zamiast 0/32 Jeżeli konieczne, schładzać kruszywo w celu obniżenia temperatury mieszanki betonowej Układać beton warstwami o grubości do 80 cm Opóźniać wiązanie warstw poprzednich dla zapewnienia ich rewibracji przy zagęszczaniu warstwy wierzchniej Stosować pielęgnację z izolacją termiczną Zapewnić prawidłowy projekt i układ przerw roboczych z podziałem na bloki w celu zapewnienia właściwego odprowadzania ciepła oraz zmniejszenie różnicy temperatury w wykonywanych sekcjach Temperatura w 0 C Pomiar na wysokości górnego zbrojenia Pomiar w połowie grubości płyty Czas pomiarów w dniach i godzinach Zastosowanie wyrobów Sika Pomiar na wysokości dolnego zbrojenia Temperatura powietrza 10 cm nad płytą Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie wyrobu Sikament Superplastyfikator Znaczące zmniejszenie ilości wody Sika ViscoCrete Sika Retarder Opóźniacz Reguluje przebieg wiązania Beton 3. Beton 55

29 Beton zbrojony włóknami Wiele właściwości mieszanki betonowej i betonu może być skutecznie poprawionych przez dodanie włókien. Istnieje wielka ilość rodzajów włókien różniących się rodzajem materiału z jakiego są wykonane i kształtem. Ważny jest właściwy wybór zależnie od zamierzonego zastosowania. Istotny jest nie tylko wybrany materiał, ale również kształt włókien. Beton zbrojony włóknami jest stosowany do: Posadzek przemysłowych Betonu natryskowego Smukłych elementów, przeważnie w zakładach prefabrykacji Konsytuacjach odpornych na ogień Właściwości betonów zbrojonych włóknami: Poprawa trwałości konstrukcji Zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie i zginanie Zwiększenie odporności na późniejsze pękanie Poprawiony rozkład rys Zmniejszony skurcz młodego betonu Zwiększenie odporności na ogień Wpływ na urabialność Produkcja betonu Przy produkcji betonu zbrojonego włóknami muszą być przestrzegane instrukcje podawane przez producentów włókien. Dodawanie włókien w złym czasie lub nieprawidłowe mieszanie mogą spowodować wiele problemów a nawet ich nieprzydatność. Postępować zgodnie z instrukcją producenta co do czasu i sposobu dodawania włókien (m.in. w wytwórni betonu lub do betonowozu) Przestrzegać zalecanego czasu mieszania (zbijanie się/niszczenie włókien) Nie przekraczać maksymalnej zalecanej ilości (znaczny spadek urabialności) Włókna zwykle powodują konieczność zwiększenia ilości wody (zrównoważyć przez użycie superplastyfikatora) Rodzaje włókien Włókna stalowe Włókna z tworzyw sztucznych Włókna szklane Włókna węglowe Włókna naturalne Beton ciężki Beton ciężki stosowany jest głównie jako osłona przed promieniami radioaktywnymi. Właściwości krytyczne betonu ciężkiego są następujące: Jednorodna gęstość i przestrzenna ścisłość betonu Bez spękań i raków Wytrzymałość betonu ma na ogół drugorzędne znaczenie ze względu na duże wymiary konstrukcji Tak mało pęcherzyków powietrza jak to możliwe Utrzymać mały skurcz Skład Kruszywo - Stosować baryt, rudę żelaza, żużle ciężkich metali, stalowe granulki lub ścinki Cement - Przy wyborze rodzaju cementu, uwzględnić jego ciepło hydratacji Zawartość wody - Dążyć do niskiego w/c Urabialność Dla zapewnienia szczelności betonu należy zwracać uwagę na jego prawidłowe układanie i zagęszczanie Pielęgnacja Przy wyborze sposobu pielęgnacji należy uwzględnić, że ze względu na wymiary konstrukcji, nastąpi znaczne wydzielanie ciepła. Zasady ogólne w rozdziale 8. Zastosowanie wyrobów Sika Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie wyrobu Sikament Sika ViscoCrete Superplastyfikator Znaczne zmniejszenie ilości wody Lepsze układanie (urabialność i zagęszczanie) SikaFume Płyn krzemionkowy Zwiększona szczelność Sika Control -40 Superplastyfikator Znaczne zmniejszenie ilości wody Lepsze układanie (urabialność i zagęszczanie) Beton 3. Beton 57

30 Beton układany pod wodą Jak wynika z nazwy, beton układany jest poniżej zwierciadła wody, np. w poniższych przypadkach: Konstrukcje w portach Filary mostów Budowle wodne Konstrukcje metra Głębokie konstrukcje w niestabilnym gruncie, kiedy obniżenie zwierciadła wody mogło by doprowadzić do ruchów gruntu itd. Skład (kruszywo 0/32 mm) Kruszywo - Stosować kruszywo jak do betonu pompowego - Cząstki drobne łącznie z cementem > 400 kg/m 3 Cement - Co najmniej 350 kg/m 3 Wymagania specjalne Pewną metodą układania betonu pod wodą z niewielkim stratami jest metoda Contractora. Beton jest podawany bezpośrednio w miejsce wbudowania rurą o średnicy cm. Rura jest stopniowo podnoszona, ale jej dolny koniec jest zawsze w mieszance betonowej, aby zapobiec przedostaniu się wody od dołu do rury. Inną stosowaną obecnie metodą jest podawanie odpowiednio skomponowanej mieszanki pompą do betonu. Także w tym przypadku koniec rury musi być zawsze na odpowiednią głębokość zanurzony w mie- -szance betonowej. Inne ważne uwagi: Im większa prędkość wody płynącej, tym większe ubytki mieszanki. Minimalny przepływ jest najlepszy Unikać zmian ciśnienia w rurach i uwzględnić, że ciśnienie wody zmienia się z głębokością. Inne wa Betonowanie dwuetapowe Istota metody polega na tym, że nie układa się w miejscu przeznaczenia gotowej mieszanki betonowej, lecz oddzielnie kruszywo grube (uziarnie- -nie powyżej 32 mm) i oddzielnie modyfikowaną zaprawę. Zaprawa jest tłoczona od dołu bloku kruszywa i wypiera wodę. Zastosowanie wyrobów Sika Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie wyrobu Sikament Sika ViscoCrete Superplastyfikator Poprawia konsystencję Zmniejsza ilość wody Sika Stabilizer Stabilizator Poprawia kohezję Zapobiega wyciekaniu cząstek drobnych Do użycia przy wodzie stojącej a zwłaszcza płynącej Sika UCS-01 Stabilizator do Poprawia kohezję Zapobiega wyciekaniu cząstek drobnych Do stosowania przy dużych prędkościach wody, np. w warunkach pływów Beton lekki Beton lekki znaczy beton lub zaprawa o małej gęstości. Dla zmniejszenia ciężaru stosowane jest kruszywo lekkie lub wprowadzane są sztu- -czne pęcherzyki. Wybór metody zależny jest głownie od zastosowania betonu lekkiego lub jego wymaganych właściwości. Beton lekki jest stosowany do: Izolacji termicznej Lekkich konstrukcji (stropy, ściany, płyty mostów) Prefabrykatów Betonu wypełniającego Właściwości betonów lekkich Zmniejszenie gęstości mieszanki betonowej Zmniejszenie gęstości betonu stwardniałego Jeżeli beton lekki ma zastosowanie jako beton wypełniający o dopuszczalnej małej wytrzymałości, wytwarzane są betony i zaprawy o bardzo dużej porowatości (napowietrzony beton lekki) Jeżeli wymaga się, aby beton lekki miał dobre właściwości mechaniczne, np. wytrzymałość na ściskanie, stosowane są specjalne kru- -szywa o dużej porowatości ale o stabilnych wymiarach Produkcja betonu lekkiego Porowate materiały lekkie, takie jak spęczone gliny, muszą być wstępnie nawilżone wodą, aby zapobiec odciąganiu wody z mieszanki w czasie jej wykonywania Nie stosować zbyt ciekłych konsystencji ze względu na ryzyko segregacji Beton lekki o gęstości < 1600 kg/m3 jest trudno pompowalny Ważna jest prawidłowa obsługa wibratorów (szybkie zanurzanie, powolne wyciąganie), co zapobiega wprowadzaniu powietrza Pielęgnację rozpoczynać jak najwcześniej i wykonywać starannie. Właściwe sposoby to rozpylanie mgły wodnej, przykrywanie folią i spryskiwanie środkami do pielęgnacji Beton 3. Beton 59

31 Nazwa wyrobu SikaLightcrete Brak prawidłowej pielęgnacji stwarza duże ryzyko spękań ze względu na duże różnice w wysychaniu. Pianobetony często bardzo pękają i mają małą stabilność wymiarów Składniki do produkcji betonów lekkich Pęczniejące gliny Pęczniejące kulki polistyrenowe Wióry drewniane, trociny Specjalne domieszki do wytwarzania wielkiej ilości stabilnych pęcherzyków powietrza Środki spieniające Gęstość W zależności od proporcji składu i użytych składników otrzymywane są następujące klasy gęstości i właściwości: Kruszywo Pęczniejące gliny Pęczniejące gliny Środki pianotwórcze Polistyren ekspandowany Gęstość ponad Wysokie właściwości 1800 kg/m 3 mechaniczne Gęstość ponad Ograniczone 1500 kg/m 3 właściwości mechaniczne Gęstość ponad Brak właściwości mechanicznych (łatwy 1200 kg/m 3 w produkcji porowaty beton lekki) Gęstość ponad Porowaty beton 1500 kg/m 3 lekki o niskich właściwościach mechanicznych Gęstość ponad Brak właściwości mechanicznych 1500 kg/m 3 Gęstość ponad Niskie właściwości 800 kg/m 3 mechaniczne Beton porowaty Dodatki powodujące ekspansję, np. proszek aluminiowy, są mieszane z zaprawą w celu otrzymania betonu porowatego. Beton porowaty jest przeważnie produkowany w sposób przemysłowy. Beton porowaty nie jest w rzeczywistości betonem, to porowata zaprawa. Zastosowanie wyrobów Sika Rodzaj wyrobu Zastosowanie wyrobu Środek Do produkcji betonu lekkiego o zawartości porów porotwórczy do 40% SikaPump Stabilizator Do poprawiania pompowalności i kohezji betonu lekkiego Sikament Superplastyfikator Do zmniejszenia przepuszczalności i poprawienia urabialności betonu lekkiego Beton zagęszczany walcem (RCC) Beton barwiony Beton zagęszczany walcem jest rozkładany maszynowo sprzętem do asfaltu a następnie wyrównywany i zagęszczany drogowymi, gładkimi walcami wibracyjnymi. Beton zagęszczany walcem jest stosowany głównie w USA (ale również w Niemczech) do budowy twardych, dużych powierzchni (parkingi) oraz do budowy dróg. Skład betonu jest podobny do zwykłego betonu. Konsystencja wilgotna. Zalecane jest stosowanie kruszywa łamanego w celu uzyskania dużej wytrzymałości początkowej. Kruszywo grube, piasek spoiwo (cement powszechnego użytku) i woda muszą być we właściwych proporcjach. W szczególności ilość wody musi być stała i starannie dobrana, aby umożliwić możliwie pełne usunięcie porów powietrznych w czasie rolowania. Beton barwione otrzymywany jest przez dodanie pigmentów na bazie tlenków metali, przeważnie tlenków żelaza. Pigmenty są w postaci proszku, drobnego, niepylącego granulatu lub w postaci cieczy. Dozowanie zwykle wynosi 0,5 5% ciężaru cementu. Większe dozowanie nie pogłębia koloru a może znacznie pogorszyć jakość betonu. Typowe kolory są następujące: Żółty tlenek żelaza Czerwony/brązowy tlenek żelaza Zielony tlenek chromu Biały dwutlenek tytanu (również do rozjaśniania) Czarny tlenek żelaza (sadza z węgla może niekorzystnie wpłynąć na powstawanie porów powietrznych) Kolor może być intensywniejszy Przez stosowanie lekko zabarwionego kruszywa Przez stosowanie białego cementu Kolor barwionego betonu może być prawidłowo określony tylko na w pełni wyschniętym betonie i zależny jest od następujących czynników: Rodzaj, ilość i rozdrobnienie pigmentu Rodzaj cementu Kruszywo Skład betonu Dalsze informacje o zastosowaniu betonu barwionego podane są w roz- -dziale beton architektoniczny Beton 3. Beton 61

32 Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie wyrobu Sikament Superplastyfikator Do oprawiona wytrzymałość i szczelność Sika ViscoCreate Znaczne zmniejszenie wody Poprawione rozproszenie pigmentu, zwłaszcza przy powierzchni produkcji betonu lekkiego o zawartości porów do 40% Sika ColorCrete Superplastyfikator Barwienie betonu architektonicznego z plastyfikatorem Poprawa urabialności Beton o konsystencji wilgotnej do prefabrykacji Cytat z normy PN-EN 206-1:2003 Do betonu o konsystencji wilgotnej, tzn. o niskiej zawartości wody, zaprojektowanego do zagęszczania z zastosowaniem specjalnych technologii, konsystencji nie klasyfikuje się. Wprowadzenie Beton o konsystencji wilgotnej stosowany jest do produkcji małych elementów prefabrykowanych: Betonowa kostka brukowa Krawężniki Płyty chodnikowe Elementy do ogrodów Rury Największe zastosowanie ma obecnie betonowa kostka brukowa. Beton wilgotny ma specjalne właściwości: Możliwość natychmiastowego rozformowania Stabilność nieuwodnionego betonu Dokładność wymiarów natychmiast po zagęszczeniu (beton świeży, zielony ) Przy takim składzie uzyskuje się zaczyn cementowy o małej przyczepności i stąd ziarnistą konsystencję wilgotnej mieszanki. Rezultaty: - Trudność zagęszczania - Małe wprowadzenie powietrza - Wrażliwość na wczesne wysychanie Przyrost wytrzymałości jest zgodny z ogólnymi zasadami technologii betonu i jest podobny do betonu wysokiej wytrzymałości. Porównanie do zwykłego betonu wysokiej wytrzymałości Materiał/m 3 C 45/55 Beton wilgotny Konsystencja Ciekła Ziarnista, (przed zagęszczeniem) rozpływ 56 cm formowalna Kruszywo 1860 kg 1920 kg Piasek 0/2 38% 55% Żwir 2/8 18% 45% Żwir 8/16 44% - Współczynnik k 4,14 3,10 Całość spoiwa 360 kg 320 kg (cement, dodatki) Cement 100% 75% Popiół lotny - 25% Woda 162kg 120kg Współczynnik w/s 0,45 0,38 Domieszka do 1,5% cementu 0,4% cementu betonu wilgotneg (superplastyfikator (specjalna do betonu) Zawartość powietrza 1,5% 3,9% Gęstość świeżego betonu 2,38 kg/m 3 2,36 kg/m 3 Zalety tej technologii: Jeden kształt form dla danego wyrobu (niski koszt inwestycji) Wspólne stanowisko zagęszczania dla wszystkich wyrobów Elastyczność produkcji ze względu na szybkie wprowadzenie nowego typu form dla nowych wyrobów Technologia betonu wilgotnego W jaki sposób te różne właściwości wilgotnej mieszanki betonowej są uzyskiwane w produkcji? - Krzywa uziarnienia kruszywa drobnego (maksymalne uziarnienie 8 mm, duża wodożądność) - Niski współczynnik w/c (0,35 do 0,40) - Mała zawartość spoiwa - Cement dużej wytrzymałości (42,5 R) - Zamienniki cementu (popiół lotny, mielony wapień) Wytrzymałość na ok. 33 N/mm 2 ok. 33 N/mm 2 ściskanie po 1 dniu Wytrzymałość na ok. 68 n/mm 2 ok. 68 N/mm 2 ściskanie po 28 dniach Porównanie do betonu zwykłego pokazuje przyczyny stosowania betonu o konsystencji wilgotnej: Bardziej lepki przez niższy współczynnik w/c (sztywny) Około % mniej zwilżania powierzchni kruszywa przez zaczyn cementowy ze względu na mniejszą ilość spoiwa, niższe w/c i drobniejsze kruszywo. Przebieg produkcji kostki brukowej i małych wyrobów betonowych Wyroby z betonu Ten ziarnisty beton nie może być zagęszczony przez zwykłe wibrowanie. Wymaga on specjalnych maszyn, które działają na zasadzie jednoczesnej wibracji i obciążenia (wibroprasowanie) Beton 3. Beton 63

33 Produkcja jednowarstwowa (zagęszczanie jest wykonywane bezpośrednio na podłodze wytwórni) Maszyna wielowarstwowa (dawniejsza produkcja masowa, świeżo wykonane wyroby są układane bezpośrednio jeden na drugim, ryzyko rozsypania się całej palety) Maszyna statyczna z przekładkami (nowoczesna produkcja masowa, maszyny statyczne o produkcji ciągłej, wyroby są zagęszczane, transportowane i składowane na przekładkach metalowych lub drewnianych) Kostka brukowa jest często produkowana w dwóch warstwach: Beton podstawy beton gruboziarnisty do przenoszenia obciążenia statycznego Beton powierzchni beton drobnoziarnisty, który nadaje kostce atrakcyjny wygląd i jest głównie odpowiedzialny za trwałość (ścieranie, mróz itd.) Bywa, że kostki produkowane z betonu zwykłego, ale beton w takim przypadku ma trochę drobniejsze uziarnienie. Jakość wyrobu betonowego Wymagania stawiane wyrobowi Ekonomia Szczelne powierzchnie i ostre krawędzie Odpowiednia wytrzymałość świeżego betonu ( zielona ) Duża szczelność Wysoka wytrzymałość wczesna i końcowa Duża mrozoodporność Mała tendencja do tworzenia wykwitów i do odbarwienia Równomierny, stały kolor Czynniki wpływające na jakość produkcji Jakość betonu wilgotnego zależy głównie od jego betonu i jego produkcji. Niesłychanie istotne jest zagęszczanie, które zależne jest od metody produkcji i składu mieszanki betonowej. Czynniki produkcyjne Stan form Stan podkładów do zagęszczania Metoda napełniania Czas i intensywność zagęszczania Warunki pielęgnacji świeżo wykonanych wyrobów Warunki i czas składowania na zewnątrz Czynniki technologii betonu Rodzaj, ilość i krzywa uziarnienia kruszywa Rodzaj, ilość i miałkość cementu Ilość wody w mieszance betonowej Ilość dodatków Ilość domieszek Kolejność mieszania Dla utrzymania stałej jakości, wszystkie czynniki powinny być niezmienne. Zagęszczanie Jakość zagęszczania zależy od wymienionych wyżej czynników. Zagęszczalność mieszanki wzrasta wraz z: zwiększeniem energii zagęszczania (czas, częstotliwość itd.) zwiększeniem ilości wody zwiększeniem ilości spoiwa zastosowaniem domieszek poprawiających zagęszczanie Przy obliczaniu składu mieszanki należy uwzględnić, że po zagęszczeniu pozostanie w betonie 3,5 5,0 % powietrza objętościowo. Bez domieszek Z 0,4 % SikaPaver C-1 Domieszki pozwalają na wcześniejsze i intensywniejsze zagęszczanie, co stwarza możliwość skrócenia czasu zagęszczania i otrzymania bardziej jednorodnego betonu. Wytrzymałość świeżego ( zielonego ) betonu Beton wilgotny może być wyjmowany z form natychmiast po zagęszczeniu. Uformowane wyroby maja dobrą wytrzymałość świeżą i stąd zachowują swój kształt. Dla betonu zwykle stosowanego do produkcji kostki brukowej wytrzymałość ta wynosi zwykle 0,5 1,5 MPa. W tym czasie cement na ogół jeszcze nie zaczął procesu hydratacji, co jest warunkiem rozwoju wytrzymałości. Efekt spójności ma raczej związek z prawami mechaniki gruntów i zjawiskiem kohezji. Świeża wytrzymałość na ściskanie w N/mm 2 Gęstość mieszanki w kg/dm Beton 3. Beton 65

34 Stosując technologię z użyciem domieszek SikaPaver rozrzut wyników może być znacznie zmniejszony przy niezmiennym przyroście wytrzy- małości. Mieszanki betonowe są mocniejsze, co pozwala na spełnienie wymagań specyfikacji niezależnie od nieuniknionych zmian składników mieszanki, np. wahania ilości wody. Mieszanki betono- we mogą być optymalne. Wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach w n/mm 2 Jakość krawędzi Złe zagęszczenie powoduje porowatość ( raki ) powierzchni i chropowatość krawędzi. Domieszki poprawiają zagęszczalność. Intensywne zagęszczanie zbliża ziarna kruszywa do siebie. Towarzyszy temu wyciskanie zaczynu cementowego na zewnątrz a następnie, przy rozformowaniu, zaczyn jest zacierany pionowym ruchem formy, co pomaga w uzyskaniu gładkich krawędzi. Specjalne domieszki przyczyniają się do zwiększenia ilości zaczynu na powierzchni, co poprawia ogólny wygląd wyrobów. Szorstka krawędź bez domieszki Gładka krawędź i powierzchnia z 0,25 % SikaPaver HC-1 Ten efekt smarowania zmniejsza również tarcie pomiędzy zagęszczonym betonem a formą, co poprawia żywotność form. Wytrzymałość Kostka betonowa z betonu wilgotnego jest po wyprodukowaniu składowana przez około 24 godziny na stojakach w komorze pielęgnacji. Po tym okresie kostka powinna mieć wytrzymałość wystarczającą do przeniesienia naprężeń związanych z jej umieszczaniem na paletach. Wynika stąd, że wytrzymałość wczesna jest właściwością krytyczną. Na ogół wytrzymałość rośnie wraz ze wzrostem gęstości. Wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach w N/mm 2 Współczynnik woda/spoiwo Beton barwiony Ocenia się, że obecnie około 80 % betonowych wyrobów prefabrykowanych jest barwione. Należy zwrócić uwagę, że sam zaczyn cementowy ma różną jasność zależnie od współczynnika w/c. Zmiana ilości wody powodującą zmianę w/c o wartość 0,02 jest wyraźnie widoczna gołym okiem. Intensywność koloru wzrasta w miarę zmniejszania w/c. w/c 0,30 w/c 0,30 w/c 0,30 Wykwity Problem wykwitów jest dobrze znany te białe solne plamy psują wygląd powierzchni, szczególnie wyrobów o ciemnym kolorze. Najgorszy przypadek jest taki, kiedy intensywność wykwitów jest zmienna, co jest niestety najczęstsze. Nawet obecnie nie są znane pewne i ekonomiczne sposoby zapobiegania temu zjawisku. Jakie są przyczyny wykwitów? Wolny wodorotlenek wapnia Ca(OH)2 Wypełnione wodą, wychodzące na powierzchnię pory kapilarne Woda na powierzchni betonu Powolne wysychanie; szczególnie gdy chłodniej: jesień, zima Niezupełna hydratacja Gęstość świeżego betonu w kg/dm 3 Z drugiej strony, jeżeli przekroczona jest optymalna ilość wody, wytrzymałość spada pomimo większej gęstości. Zjawisko to spowodowane jest pustkami kapilarnymi, które tworzą się z powodu nadmiaru wody, co likwiduje wpływ niewielkiego przyrostu gęstości. Im więcej zamienników cementu i mniejsza zawartość cementu, tym częściej i wcześniej zachodzi to zjawisko nawet przy stosunkowo niskim współczynniku w/c. Wynika, że jak bardzo ważnym jest określić i utrzymywać optymalną zawartość wody dla stosowanych materiałów oraz składu mieszanki be- tonowej. W sumie, wykwity na ogół powstają podczas składowania wyrobów na zewnątrz na paletach! Beton 3. Beton 67

35 Wodorotlenek wapnia jest transportowany w kierunku powierzchni betonu, co jest spowodowane różnicą stężenia jonów wapnie w warunkach wilgoci. Woda jest zasadniczym nośnikiem tej migracji. Im więcej wody może wniknąć do stwardniałego betonu, tym większe jest prawdopodobieństwo powstania nadmiaru jonów wapnia, co w wyniku zwiększa tendencje do tworzenia się wykwitów. Można podjąć następujące środki, aby wyeliminować lub zmniejszyć powstawanie wykwitów: Powolne wysychanie podczas składowania (bez przeciągów) Swobodny ruch powietrza (dwutlenek węgla) w czasie początkowego twardnienia Stosowanie cementu CEM III Gęsta struktura betonu (skład zaczynu cementowego + zagęszczenie) Chronić przed deszczem i skroplinami oraz zapewnić ruch powietrza przez wentylację Odpychające wodę domieszki do betonu podkładu i warstwy wierzchniej Stosując technologię domieszek odpychających wodę SikaPaver wyraźnie jest obserwowana znacznie zmniejszona kapilarna absorpcja kostki brukowej, co w wyniku daje również zmniejszone ryzyko powstania wykwitów. Kapilarna absorpcja wody w % po 4 dniach Dobre właściwości wypełnienia układu ziarnistego Zagęszczalność/ gęstość Przedłużony czas przydatności mieszanki Wypełnienie krawędzi/ tworzenie zaczynu Efekt nieklejenia się Zwiększona wytrzymałość wczesna (24 godz.) Zwiększona wytrzymałość końcowa (28 dni) Zmniejszenie wykwitów i absorpcji wody Lepsze barwienie Wyroby SikaPaver C-1 SikaPaver HC-1 SikaPaver AE-1 Zastosowanie wyrobów Nazwa wyrobu SikaPaver C-1 SikaPaver HC-1 SikaPaver AE-1 Zastosowanie wyrobu Ekonomicznie poprawia zagęszczanie mieszanki Bardzo silnie poprawia zagęszczanie mieszanki, tworzenie się warstewki zaczynu na powierzchni i bardzo podnosi wytrzymałość Poprawia zagęszczanie, zmniejsza wykwity i ma właściwości poprawiania barwienia Beton o zwiększonej odporności na ogień Beton o zwiększonej lub dużej odporności na ogień oznacza beton, który Bez domieszki został zmodyfikowany w taki sposób, że może wytrzymać określone, z 0,2 % SikaPaver AE-1 ale intensywne warunki oddziaływania ciepła. Sam beton jest materiałem Normy/przepisy niepalnym, ale powyżej określonych temperatur najpierw traci swoje właściwości mechaniczne a później swój kształt. Bez EN 1338 (PN-EN 1338:2004) Betonowa kostka brukowa. Wymaga- specjalnych środków beton, jest zwykle odporny na temperaturę i zachonia i metody badań wuje właściwości do temperatury około 80 0 C. EN 1339 (PN-EN 1339:2004) Betonowe płyty chodnikowe. Wymaga- Beton o dużej odporności na ogień jest stosowany do: nia i metody badań EN 1440 Betonowe krawężniki Pomieszczeń i przejść ewakuacyjnych w konstrukcjach zamkniętych DIN 1115 Dachówka betonowa (drogi ewakuacji w tunelach) DIN 4032 Rury i kształtki betonowe Ogólnego podwyższenia ognioodporności konstrukcji DIN 4034 Włazy i elementy studzienek infrastruktury DIN 4035 Zbrojone rury betonowe i rury ciśnieniowe Ognioodpornych okładzin elementów konstrukcji Beton 3. Beton 69

36 Właściwości betonu o dużej odporności na ogień Ze względu na rozformowanie, które wykonywane jest zaledwie po 5 6 Jako zasadę przyjmuje się, że właściwości mieszanki betonowej przy godzinach, beton musi mieć wytrzymałość > 15 N/mm 2, stąd przyspieszojej układaniu są takie same jak betonu zwykłego na przyrost wytrzymałości ma podstawowe znaczenie. Beton stwardniały ma trochę wolniejszy przyrost wytrzymałości niż beton zwykły, ale ogólnie właściwości są podobne Istnieje kilka metod osiągnięcia tego celu. Przy obróbce cieplnej beton jest podgrzewany gorącą wodą lub parą do temperatury o C Produkcja betonu o dużej odporności na ogień w procesie mieszania, zaformowany i wykończony. Następnie umieszczany jest na około 5 godzin w komorze, gdzie poddawany jest obróbce Produkcja betonu nie różni się od zwykłego betonu termicznej przy temperaturze o C w celu uzyskania wytrzymałości Czynność mieszania musi być obserwowana, gdyż zwykle są dodawystarczającej do rozformowania. wane włókna Korzystnym dla przyszłej odporności na ogień jest jego tak dobre Skład wyschnięcie, na ile to możliwe Kruszywo - Zwykle 0/32 mm o uziarnieniu zgodnym z EN Składniki betonu o dużej odporności na ogień Cement Osiągnięcie dużej odporności na ogień zależy głównie od składu uży- - Ilość cementu 325 lub 350 kg/m 3 tego kruszywa - CEM I 42,5 lub 52,5 Odporność może być znacznie podwyższona przez użycie specjalnych kruszyw Formawanie Użycie specjalnych włókien polipropylenowych znacznie podnosi od- Mieszanka betonowa ze względu na wysoką temperaturę ma tenporność dencje do szybkiego sztywnienia, co utrudnia zagęszczanie oraz Użycie specjalnie wybranych piasków podnosi odporność matrycy wykończenie powierzchni elementu. cementowej Ze względu na szybki, uprzemysłowiony przebieg prac może być Mechanizm zachowania się w ogniu stosowana konsystencja plastyczna. Wymagana wytrzymałość początkowa może być uzyskana tylko przy niskim współczynniku w/c, Woda w kapilarach i matrycy cementowej między nimi zaczyna parować który zawsze powinien być mniejszy niż 0,48. w temperaturze zbliżonej do punktu wrzenia wody, czyli 100 o C. Para potrzebuje więcej przestrzeni i stąd wywiera ciśnienie na wewnętrzna Wymagania specjalne strukturę betonu. Matryca cementowa zaczyna się zmieniać w tempera- Rozformowane segmenty muszą być pielęgnowane przez ich przykrywaturze około 700 o C. Wpływ kruszywa zależy głównie od jego pochodzenia nie lub natrysk preparatem do pielęgnacji, np. Sika Antisol. i zaczyna się w temperaturze około 600 o C. Beton zaczyna się topić Jednak, w celu osiągnięcia optymalnej kombinacji wysokiej odporności przy około 1200 o C. elementu w różnych warunkach gruntowych oraz najlepszej pielęgnacji, Zastosowanie wyrobów Sika powierzchnia segmentów jest coraz częściej natryskiwana natychmiast po rozformowaniu specjalną powłoką ochronną Sikagard. Z tym dodatko- Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie wyrobu wym zabezpieczeniem przeciw korozji chemicznej, segmenty otrzymują Sikament Superplastyfikator Dzięki znacznemu zmniejszeniu ilości wody, szczególnie trwałą powierzchnię. Sika ViscoCrete jest mniejszy jej nadmiar w betonie Beton do segmentów tuneli Zastosowanie wyrobów Sika Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie wyrobu Nowoczesne metody budowania tuneli w niestabilnych skałach wyko- Sika ViscoCrete 20 HE Superplastyfikator Zwiększa wytrzymałość rzystują segmenty betonowe, które mają zdolność natychmiastowego powierzchniową przenoszenia obciążeń wywieranych na obudowę w pełni odkrytej sekcji i szczelność poprawa konsystencji tunelu. Prefabrykowane elementy betonowe nazywane segmentami tunelowymi SikaFume Pył krzemionkowy Wysoka, wytrzymałość, lepsza spełniają te funkcje. szczelność Większa odporność na siarczany Produkcja SikaAer Napowietrzacz Napowietrzenie betonu Ze względu na dużą ilość elementów i ich dużego ciężaru (nawet do Produkcja betonu mrozoodpornego kilku ton każdy) segmenty tunelowe są prawie zawsze wytwarzane w pobliżu tunelu w specjalnie utworzonych zakładach prefabrykacji. Muszą one spełnić bardzo ostre wymagania dokładności wymia-rów określone w specyfikacji. Ciężkie, stalowe formy są normalna praktyką Beton 3. Beton 71

37 Beton monolityczny Odporne na ścieranie, równe podłogi betonowe lub stropy do szybkiego użytkowania. Beton monolityczny ma taką samą, wysoką jakość w całym przekroju a takie rozwiązanie projektowe jest szczególnie ekonomiczne. Skład Skład betonu musi być dostosowany do wymagań stawianych przy danym zastosowaniu (wodoszczelność, mrozoodporność itd.) Układanie Układanie jak zwykle w danych warunkach, zagęszczanie wibratorami. Wyrównywanie belkami wibracyjnymi. Po zesztywnieniu betonu powierzchnia jest zagładzana zacieraczkami mechanicznymi. Pielęgnacja Rozpoczynać tak wcześnie jak to możliwe przez natrysk preparatem Sika Antisol. Uwaga! Jaka powłoka będzie położona później? Przykryć folią. Uwagi Przy wykonywaniu płyt z betonu monolitycznego sprawdzić możliwość zastosowania włókien stalowych Dla poprawienia powierzchni zalecamy użycie Sikafloor -Top Dry Shakes, którą jest posypywana powierzchnia przy jej wykończeniu Domieszki do betonu, które przedłużają okres urabialności na ogół nie maja zastosowania do betonu monolitycznego Zastosowanie wyrobów Sika Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie wyrobu Sikament Superplastyfikator Zwiększona wytrzymałość i szczelność Dobra urabialność Dobra wytrzymałość wczesna SikaRapid Przyspieszacz Kontrola twardnienia w niskich twardnienia temperaturach Sikafloor -Top Mineralna, Zwiększona odporność na ścieranie Dry Shakes syntetyczna lub Możliwość nadania koloru metaliczna posypka Sika Antisol Preparat do pielęgnacji Zmniejsza utratę wody Beton ziarnisty Posadzki przemysłowe i nawierzchnie z cementowego betonu ziarnistego mają bardzo dużą odporność na ścieranie. Ich najmniejsza grubość wynosi 20 mm a gęstość > 2100 kg/m3. Kładzione są na warstwie kontaktowej na podkładzie z betonu, np. już istniejącego. Jeżeli grubość warstwy przekracza 50 mm, zwykle stosowane jest jako zbrojenie lekka siatka co najmniej 100 x 100 x 4 mm. Skład Kruszywo - 0/4 mm przy grubości warstwy do 30 mm - 0/8 mm przy grubości warstwy mm Cement kg/m3 Podłoże/przyczepność Przed ułożeniem betonu na wcześniej nawilżone podłoże jest nakładana warstwa kontaktowa. Beton nakładany jest metodą mokre na mokre na warstwę kontaktową, ostrożnie zagęszczany, wyrównywany i ostatecznie zacierany mechanicznie. Dalsze zwiększenie odporności na ścieranie uzyskuje się przez wykonanie posypki typu Dry Shake w czasie zacierania. W celu zmniejszenia ryzyka powstania spękań spowodowanych skurczem można do mieszanki dodać włókien polipropylenowych. Pielęgnacja Zawsze stosować preparat do pielęgnacji, który musi być później usunięty mechanicznie, jeżeli ma być wykonana dodatkowa powłoka. Zaleca się wykonaną posadzkę/nawierzchnię dodatkowo przykryć na kilka dni folią. Zastosowanie wyrobów Sika Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie wyrobu Sikament Superplastyfikator Większa wytrzymałość i szczelność Sika ViscoCrete Dobra urabialność Dobra wytrzymałość wczesna SikaRapid Przyspieszacz Kontrola twardnienia przy niskich tempetwardnienia raturach Sikafloor -Top Mineralna, Zwiększona odporność na ścieranie Dry Shakes syntetyczna lub Możliwość nadania koloru metaliczna posypka Sikafloor -ProSeal Preparat pielęgnujący Zmniejsza utratę wody Ułatwia twardniei utwardzający nie i pielęgnację, uszczelnia powierzchnię Sika Antisol Preparat do pielęgnacji Zmniejsza utratę wody Beton 3. Beton 73

38 4. Mieszanka betonowa 4.1 Właściwości mieszanki betonowej Urabialność Konsystencja określa zachowanie się mieszanki betonowej podczas jej mieszania, transportu, układania i zagęszczania oraz wyrównywania i zacierania powierzchni. Urabialność jest właściwością związaną i zasadni- -czo określana jest przez konsystencję. Wymagania Ekonomiczny transport, dostarczanie i układanie mieszanki betonowej Maksymalna plastyczność (ciekłość) przez zastosowanie superplastyfikatorów Dobra kohezja (spójność) Małe ryzyko segregacji, łatwe wykończenie powierzchni Przydłużona urabialność Opóźnienie/Betonowanie w podwyższonej temperaturze Przyspieszone wiązanie i twardnienie Przyspieszenie wiązania i twardnienia/ Betonowanie w obniżonej temperaturze Opóźnienie wiązania/beton w podwyższonej temperaturze Beton poczynając od produkcji mieszanki powinien być chroniony przed utratą wody. Betonowanie w podwyższonej temperaturze jest możliwe tylko wtedy, kiedy zostaną zastosowane dodatkowe, ochronne środki. Muszą one zaczynać się od początku jego produkcji a kończyć po zakończeniu pielęgnacji. Ich rodzaj zależy od temperatury zewnętrznej, wilgotności powietrza, siły wiatru, temperatury mieszanki betonowej, wydzielania się ciepła i jego przenikania oraz rozmiarów elementu. Bez dodatkowych środków mieszanka betonowa w czasie jej układania nie może mieć temperatury wyższej niż +30 o C. Możliwe problemy Praca z betonem nie opóźnionym może stwarzać problemy, gdy temperatura powietrza przekracza 25 o C. Hydratacja jest reakcją chemiczną cementu z wodą. Rozpoczyna się natychmiast po ich kontakcie, trwa przez wiązanie i zmianę konsystencji (początek wiązania) a kończy na twardnieniu zaczynu cementowego. Każda reakcja chemiczna przebiega szybciej w wyższej temperaturze. To może oznaczać, że właściwe i zupełne zagęszczenie nie jest dłużej możliwe. Zazwyczaj środkiem zapobiegawczym jest stosowanie superplastyfikatorów opóźniających lub superplastyfikatorów w połączeniu i opóźniaczem. Określenia związane z opóźnieniem i tablica dozowania Powód opóźniania: Przedłużenie czasu pracy z mieszanką w określonej temperaturze Czas pracy: Czas po mieszaniu w którym beton może być prawidłowo zagęszczony Swobodne opóźnienie: Czas przed upływem którego na pewno nie nastąpi początek wiązania Czas zamierzony: Początek wiązania zaczyna się w określonym czasie. Pewność można mieć tylko po przeprowadzeniu określonych badań! Element konstrukcji Średnia grubość przekroju Mała grubość przekroju Temperatura krytyczna Temperatura mieszanki betonowej Temperatura powietrza w miejscu wbudowania Wyższa temperatura (mieszanka betonowa lub powietrza) jest krytyczna dla elementów o średniej grubości przekroju i długiego opóźnienia a dla elementów o małej grubości przekroju o małym opóźnieniu. Tablica dozowania dla betonu o swobodnym opóźnieniu Opóźnienie zależy znacznie od rodzaju cementu Mieszanka betonowa 4. Mieszanka betonowa 75

39 Dozowanie Sika Retarder w % masy cementu Czas opóźnienia Temperatura krytyczna w godzinach 10 o C 15 o C 20 o C 25 o C 30 o C 35 o C Dozowania odnoszą się do betonu z 300 kg CEM I 42,5 N i w/c = 0,50. Dozowanie powinno być zwiększone o około 20 % przy betonie wilgotnym. Dane zawarte w tablicy są wynikiem badań laboratoryjnych i odnoszą się do jednej receptury produkowanego opóźniacza, który nie wszędzie może być dostępny. Wstępne próby przydatności są zawsze konieczne. Czynniki Na opóźnienie ma wpływ wiele czynników: Wpływ temperatury (patrz Temperatura krytyczna ) Wzrost temperatury skraca a spadek temperatury wydłuża opóźnienie. Obowiązuje zasada: Każdy stopień poniżej 20 o C przedłuża czas opóźnienia o około 1 godz. Każdy stopień powyżej 20 o C skraca czas opóźnienia o około 0,5 godz. Dla bezpieczeństwa: Wykonać próby wstępne! Łączne użycie z Sikament /Sika ViscoCrete Z superplastyfikatorem bez efektu opóźnienia Sika Retarder wydłuża opóźnienie w niewielkim stopniu Z superplastyfikatorem opóźniającym Sika Retarder następuje przyrost (kumulacja) opóźnienia W przypadku ważnych zastosowań należy zawsze przeprowadzić próby. Wpływ cementu Proces hydratacji różnych cementów może być odmienny ze względu na różne składniki i stopień przemiału. Proces opóźnienia jest wrażliwy również na te różnice, a ich wpływ może wpływać na zmianę dozowania domieszki opóźniającej do 1 %. Tendencja: Czyste, drobno mielone cementy: efekt opóźnienia zmniejszony Grubsze cementy i niektóre cementy mieszane: efekt opóźnienia zwiększony Dla bezpieczeństwa Próby wstępne! Zawsze próby wstępne przy dozowaniu powyżej 1 %! Wpływ objętości betonu Twardnienie Jeżeli została opóźniona cała ilość betonu, objętość nie ma wpływu na efekt opóźnienia. W czasie początku wiązania stykających się faz betonowania (np. nocne opóźnienie płyty stropu) temperatura krytyczna zmienia się w strefie kontaktu z opóźnioną następną sekcją (wzrasta), co będzie powodowało, że efekt opóźnienia będzie zmniejszony. Właściwości betonu opóźnionego Twardnienie Jeżeli twardnienie rozpoczęło się po zakończeniu opóźnienia, jest ono szybsze niż w betonie nie opóźnionym. Skurcz/pełzanie Końcowy skurcz i pełzanie są mniejsze niż w betonie nie opóźnionym. Skurcz wczesny Mogą się tworzyć rysy spowodowane wczesnym skurczem, spowodowanym zwiększoną utratą wody (odparowanie z powierzchni) w przedłużonym czasie wiązania. Ochrona przed utratą wody jest bardzo istotna w przypadku betonu o opóźnionym wiązaniu! Prawidłowa pielęgnacja jest konieczna! Wpływ współczynnika w/c Badania przeprowadzone na betonie o zawartości cementu 300 kg/m 3 przy dozowaniu Sika Retarder w ilość 1 % wykazały, że: Wzrost współczynnika w/c o 0,01 powoduje dodatkowe opóźnienie o około pół godziny Mieszanka betonowa 4. Mieszanka betonowa 77

40 Przykłady zastosowania opóźnienia 1. Nocne opóźnienie Płyty fundamentowe Stropy, belki itp. Przy końcu normalnego betonowania w ciągu dnia wykonano trzy pasy o szerokości 1,20 m ze zmienną, rosnącą ilością opóźniacza. Pas pierwszy: 1/3 zasadniczego dozowania Pas drugi: 2/3 zasadniczego dozowania Pas trzeci: dozowanie zasadnicze z tablicy lub według prób Nocna przerwa prac. Podjęcie pracy następnego dnia: Pas pierwszy, stykający się z pasem trzecim z dnia poprzedniego, jest opóźniony 1/3 zasadniczego dozowania. 2. Opóźnienie z równoczesnym początkiem wiązania Takie przypadki zdarzają się przy betonowaniu dużych płyt mosto-wych, płyt na gruncie itp. Niezbędne przygotowania : W uzgodnieniu z wykonawcą i nadzorem opracować szczegółowy program prac Na tej podstawie zrobić podział na sekcje i harmonogram Cel: wszystkie sekcje mają zacząć wiązać w tym samym czasie Kiedy określony jest przebieg betonowania w czasie, określić dozowanie opóźniacza dla poszczególnych sekcji na podstawie prób wstępnych i informacji o spodziewanej temperaturze. Próby wstępne Badania wstępne wykonywane są dla składu betonu jaki ma mieć opóźnienie wiązania przy konkretnym zastosowaniu: Taki sam współczynnik w/c, taki sam cement i jego dozowanie Granice zagęszczalności przez wibrację powinny być badane na budowie na kilku próbkach, każdy pojemnik minimum 20 litrów, o różnym dozowaniu domieszki opóźniającej w temperaturze możliwie zbliżonej do przewidywanej w czasie robót. Procedura: Określić z tablicy dozowanie domieszki Napełnić co najmniej pięć pojemników Zawibrować zawartość pierwszego pojemnika 2 godziny przed przewidywanym początkiem wiązania Zawibrować zawartość drugiego pojemnika o jedną godzinę później (każdy pojemnik wibrowany jest tylko jeden raz) Kiedy zawartość kolejnego pojemnika nie może być zagęszczona, beton zaczął wiązać Zanotować otrzymane czasy i sprawdzić, czy zgodne są z przewidywaniami w tablicy Jeżeli różnice są zbyt duże, powtórzyć próby z poprawionym dozowaniem Uwagi do stosowania betonu opóźnionego Deskowanie Deskowanie drewniane używane pierwszy raz może powodować występowanie plam, pylenie powierzchni itd., zwłaszcza przy sękach, co jest spowodowane zawartością cukrów w drewnie. Deskowanie drewniane, które ma dużą nasiąkliwość, jest niedostatecznie zwilżone i nieprawidłowo posmarowane środkiem antyadhezyjnym, odciąga zbyt wiele wody z powierzchni betonu. W wyniku powstają luźne lub słabe cząstki oraz pylenie powierzchni. Te wady są większe przy betonie opóźnionym ze względu na dłuższe trwanie zjawisk negatywnych. Deskowanie drewniane prawidłowo wykonane i właściwie pokryte Sika Separol da dobre, czyste powierzchnie betonu opóźnionego po jego rozdeskowaniu. Zagęszczanie i pielęgnacja Beton opóźniony musi być zagęszczony. Następny etap, np. następnego poranka, jest betonowany razem ze starą warstwą. Obszary z betonu opóźnionego są zagęszczane i wykończane razem. Pielęgnacja jest niezwykle ważna, aby utrata wilgoci podczas zagęszczania, wiązania i twardnienia była jak najmniejsza. Najlepsze metody pielęgnacji dla powierzchni opóźnionych, np. posadzek, są następujące: Przykryć folią plastikową lub matami izolacyjnymi. Na powierzchniach, które mają być wibrowane później: Pełne przykrycie folią plastikową lub nawilżoną tkanina techniczną. Chronić od przeciągów. Dodatkowe nawilżanie, np. oprysk, może spowodować rozmycia powierzchni betonu Przyspieszanie wiązania/beton w obniżonej temperaturze Beton powinien być chroniony przed deszczem i mrozem w czasie wszystkich z nim czynności. W temperaturach ujemnych betonowanie jest możliwe tylko wtedy, gdy są podjęte specjalne środki. Muszą one zacząć się od produkcji betonu a zakończyć na jego na pielęgnacji. Zależą one od temperatury zewnętrznej, wilgotności powietrza, siły wiatru, temperatury mieszanki betonowej, ciepła hydratacji i jego przenikania i od wielkości betonowanego elementu. Mieszanka betonowa w czasie układania musi mieć temperaturę co najmniej +5 o C bez dodatkowych środków zabezpieczających. Woda zarobowa i kruszywo powinny być podgrzewane, kiedy to konieczne. Problem Niska temperatura opóźnia wiązanie cementu. W temperaturze poniżej -10 o C chemiczne reakcje cementu ulęgają zatrzymaniu, ale powracają po podwyższeniu temperatury. Niebezpieczne sytuacja powstaje wtedy, kiedy beton zamarza w czasie wiązania, to jest kiedy nie ma jeszcze wytrzymałości. Następuje rozluźnienie struktury, co jest związane ze spadkiem wytrzymałości i jakości. Minimalna wytrzymałość, przy której beton może przenieść zjawisko zamarzania bez uszkodzeń, tzw. wytrzymałość zamarzania, wynosi 10 N/mm 2. Głównym przedmiotem zabezpieczeń betonu w niskich temperaturach jest osiągnięcie wytrzymałości zamarzania tak szybko jak to możliwe Mieszanka betonowa 4. Mieszanka betonowa 79

41 Temperatura t mieszanki betonowej może być z przybliżeniem policzona z następującego wzoru: t = 0,7 x t + 0,2 x t + 0,1 x t beton kruszywo woda cement Środki zapobiegawcze 1. Minimalna temperatura Według EN temperatura mieszanki betonowej przed jej wbudowaniem nie może być niższa niż +5 o C. W przypadku cienkich, małych elementów konstrukcyjnych przy temperaturze -3 o C i poniżej, norma wymaga temperatury betonu +10 o C, która musi być utrzymywana przez 3 dni! Te minimalne temperatury betonu są ważne, gdyż od nich zależy, czy w ogóle zajdzie wiązanie cementu. Beton powinien być chroniony przed utratą ciepła zarówno przed jego wbudowaniem jak po wbudowaniu (patrz Środki zapobiegawcze na budowie ). 2. Zmniejszenie współczynnika w/c Najniższa możliwa ilość wody zarobowej daje szybki przyrost wytrzymałości początkowej. Jednocześnie jest wtedy mniej wody podatnej na zamarzanie. Superplastyfikatory pozwalają na zmniejszenie ilości wody zarobowej przy jednoczesnym utrzymaniu dobrej urabialności. 3. Przyspieszenie twardnienia Użycie SikaRapid -1 daje maksymalne przyspieszenie twardnienia, gdy jest wymóg wysokiej wytrzymałości początkowej. W celu osiągnięcia 10 N/mm 2 przy 0 o C w dniach Beton CEM I 300 kg/m 3 w/c = 0,40 CEM I 300 kg/m 3 w/c = 0,50 (Sika MPL) Czas w dniach Mieszanka kontrolna 4 d 1 d 8d Z domieszką SikaRapid Użycie CEM I 52,5 Cementy o drobnym przemiale i wysokiej wytrzymałości znane są jako te, które mają szybszy przyrost wytrzymałości wczesnej. Superplastyfikatory gwarantują najlepsza urabialność przy niskim współczynniku w/c. Środki zapobiegawcze na budowie 1. Nie dopuszczać do styku układanego betonu z przemrożonym betonem wcześniej ułożonym. 2. Temperatura stali zbrojeniowej musi być wyższa niż 0 o C. 3. Beton wbudować szybko i natychmiast zacząć chronić przed utratą ciepła i odparowaniem wody (równie ważne jak w lecie!). Do tego celu najlepsze są maty termoizolacyjne. 2 d Przykład dla temperatury zewnętrznej -5 o C i temperatury mieszanki betonowej +11 o C Element konstrukcji Spadek temperatury betonu do +5 o C w ciągu Strop betonowy grub. 12 cm na deskowaniu około 4 godzin bez mat około 16 godzin z matami drewnianym termoizolacyjnych termoizolacyjnymi 4. Dla stropów. Ogrzewać deskowanie od dołu, gdy konieczne. 5. Sprawdzać temperaturę powietrza i betonu i przyrost wytrzymałości betonu, np. młotkiem Schmidta 6. Przedłużyć czas do rozformowania! Wniosek: Zimowe środki zapobiegawcze musza być planowane i organizowane z wyprzedzeniem przez wszystkich uczestników prac. Zastosowanie wyrobów Sika Nazwa wyrobu Rodzaj wyrobu Zastosowanie wyrobu Sikament Sika ViscoCrete Superplastyfikator Wytrzymałość zamarzania jest szybko osiągana dzięki zmniejszeniu wody Sikament-HE Superplastyfikator/ Bardzo wysoka wytrzymałość wczesna Sika ViscoCrete 20 HE przyspieszacz twardnienia po bardzo krótkim czasie SikaRapid Konsystencja Metoda badania Wartość zakładana Przyspieszacz twardnienia Bardzo wysoka wytrzymałość po bardzo krótkim czasie wczesna Konsystencja, w przeciwieństwie do urabialności, może być mierzona. Norma EN podaje od czterech do sześciu klas konsystencji, w zależności od metody pomiaru, które nie są bezpośrednio związane ze sobą. Dla betonu o konsystencji wilgotnej, tzn. o niskiej zawartości wody, zaprojektowanego do zagęszczania z zastosowaniem specjalnych technologii, konsystencji nie klasyfikuje się. Patrz rozdział 2.3 o klasyfikacji wg konsystencji. Tolerancje mierzonej konsystencji wg EN Stopień zagęszczalności 1,26 1,26 1,11 1,10 Średnica rozpływu Wszystkie klasy Opad stożka 40 mm mm 100 mm Tolerancja ± 0,10 ± 0,08 ± 0,05 ± 30 mm ± 10 mm ± 20 mm ± 30 mm Pomiary konsystencji są zwykle jednymi z badań kontrolnych betonu, które są wymagane podczas prowadzenia badań wstępnych betonu do konkretnego zastosowania Mieszanka betonowa 4. Mieszanka betonowa 81

42 Czynniki wpływające na konsystencję Kształt i skład cząstek kruszywa Zawartość i typ cementu Zawartość wody Zastosowanie dodatków Zastosowanie domieszek do betonu Temperatura Czas i intensywność mieszania Czas pomiaru Czas miejsce badań Konsystencję mieszanki betonowej, jeśli powinna być oznaczana, należy badać w czasie jej wbudowania, a w przypadku betonu towarowego w czasie dostawy. Jeżeli pomiar konsystencji wykonywany jest zarówno po wyprodukowaniu mieszanki jak i przed jej wbudowaniem można określić wielkość zmiany konsystencji w funkcji czasu. Jeżeli beton jest dostarczany betonowozami, konsystencja może być mierzona na zasadzie wyrywkowej na próbkach około 0,3 m 3 wyładowanych z betonowozu Występowanie wody na powierzchni betonu ( bleeding ) Wykończenie Występowanie wody na powierzchnię powodowane jest rozdzielaniem się składników betonu. Zjawisko to najczęściej występuje w wyniku złej ilości lub jakości frakcji drobnych kruszywa, małej ilości cementu lub dużej zawartości wody w mieszance. Konsekwencje Nierówna, pyląca, porowata powierzchnia Powierzchnia betonu ma niewystarczającą odporność na wpływy środowiska i zużycie mechaniczne Purchle i wykwity na powierzchni Aby zmniejszyć zjawisko Zmniejszyć zawartość wody Sprawdzać ilość frakcji drobnych Użyć stabilizatora Sika Stabilizer Poprawić krzywą uziarnienia kruszywa W czasie wbudowywania betonu należy zwracać uwagę aby nie był zagęszczany zbyt długo, co może spowodować występowanie na powierzchni wody i zaczynu cementowego. Powierzchnia nie powinna być wykończona (wygładzona) zbyt wcześnie. Należy czekać do czasu, kiedy powierzchnia jest tylko lekko wilgotna. Odporność powierzchni na ścieranie może być poprawiona przez jej zacieranie po raz drugi a nawet trzeci Gęstość mieszanki betonowej Zawartość powietrza Przez gęstość mieszanki należy rozumieć jej ciężar w kg jeden jej m 3 po normalnym zagęszczeniu z pozostałym w mieszance uwięzionym powietrzem. Załóżmy takie same ilości cementu i kruszywa mniejsza gęstość mieszanki betonowej wskazuje, że beton będzie miał niższą wytrzymałość, gdyż gęstość spada gdy wzrasta ilość wody i porowatość. Gęstość mieszanki betonowej spada: gdy zwiększa się zawartość wody gdy zwiększa się porowatość Gęstość mieszanki betonowej rośnie: gdy zwiększa się ilość cementu gdy zmniejsza się w/c gdy zmniejsza się porowatość Określanie gęstości mieszanki betonowej według EN w rozdziale Wszystkie betony zawierają pustki. Nawet po bardzo starannym zagęszczeniu pozostała ilość powietrza, np. dla betonu z kruszywem do 32 mm wynosi 1 2 % objętościowo a ta typowa zawartość powietrza może wzrosnąć do 4 % dla betonu z drobnym kruszywem. Różne rodzaje pustek Pustki zagęszczenia Otwarte i zamknięte kapilary Pustki żelowe Powietrze wprowadzone sztucznie w celu zwiększenia mrozoodporności Zawartość powietrza w betonie lub zaprawie może być sztucznie zmodyfikowana domieszkami napowietrzającymi. Wyroby do sztucznego napowietrzania: SikaAer Sztuczne tworzone pustki powietrzne do produkcji betonu lekkiego: SikaLightcrete -02 Określanie zawartości powietrza zgodnie z EN patrz rozdział Mieszanka betonowa 4. Mieszanka betonowa 83

43 4.1.9 Pompowalność Kohezja Pompowalność betonu zależy zasadniczo od składu mieszanki, użytego kruszywa i sposobu podawania. Rozpatrując podawanie i wbudowywanie betonu pompowego, należy zauważyć, że znaczne zmniejszenie ciśnienia w pompach i wzrost wydajności można uzyskać przez systematyczne stosowanie preparatów poprawiających pompowalność, zwłaszcza przy kruszywie łamanym, kruszywie z recyrkulacji, bardzo nasiąkliwym itp. Zmiana składu mieszanki (rozdział 3.2.1) i użycie domieszki poprawiającej pompowalność, takiej jak SikaPump, zmniejsza tarcie o ścianki rur, co daje obniżenie ciśnienia w pompach, zwiększenie ich wydajności oraz mniejsze zużycie sprzętu. Spójność mieszanki oznacza trwałą jej jednorodność podczas wbudowywania. Brak spójności prowadzi do segregacji, rozdzielania się i trudności przy układaniu mieszanki. Sposoby poprawienia spójności: Zwiększenie drobnych frakcji (spoiwo + drobny piasek) Zmniejszenie ilości wody zastosowanie superplastyfikatora Sikament /Sika ViscoCrete Użycie stabilizatora Sika Stabilizer Użycie napowietrzacza Sika Aer Temperatura mieszanki betonowej Temperatura betonu nie może być zbyt niska, aby beton osiągnął wystarczającą wytrzymałość dostatecznie szybko i nie ucierpiał od mrozu w początkowym okresie twardnienia. Temperatura betonu przy wbudowywaniu nie powinna być niższa niż +5 o C. Świeżo ułożony beton powinien być zabezpieczony przed mrozem. Wytrzymałość zamarzania jest osiągnięta kiedy wytrzymałość na ściskanie wynosi około 10 N/mm 2. Z drugiej strony zbyt wysoka temperatura betonu może powodować kłopoty przy jego wbudowywaniu oraz pogorszenie niektórych właściwości betonu stwardniałego. Aby tego uniknąć, temperatura mieszanki betonowej przy jej wbudowywaniu nie powinna być wyższa niż 30 o C. Środki przy niskiej temperaturze patrz Przyspieszanie/Beton w obniżonej temperaturze, rozdział Środki przy wysokiej temperaturze patrz Opóźnianie/Beton w podwyższonej temperaturze, rozdział Współczynnik woda/cement Współczynnik woda/cement (w/c) określa proporcję ilości wody do ilości cementu w mieszance betonowej. Jest obliczany przez podzielenie całego ciężaru wody W przez ciężar cementu C. Równanie dla współczynnika woda/cement jest zatem następujące: W W W w/c = lub = C C eq C + (k x dodatek typu II) Efektywna ilość wody w mieszance jest liczona jako różnica między całkowitą ilością wody w mieszance betonowej WO a wodą absorbowana przez kruszywo WG, określoną zgodnie z normą Wzór na współczynnik woda/cement jest zatem: W O - W G w/c = C Wymagany współczynnik zależy głownie od użytego kruszywa, otoczakowe lub łamane i jego składu. Wybór wielkości współczynnika zależny jest od warunków środowiska (klasy ekspozycji) zgodnie z normą EN Badania mieszanki betonowej Urabialność Urabialność oznacza zachowanie się mieszanki betonowej w czasie mieszania, przemieszczania, dostarczania i wbudowywania w miejscu przeznaczenia a następnie jej zagęszczania i wykończania powierzchni. Jest to miara odkształcalności mieszanki betonowej. Ma związek z konsystencją, ale nie jest ona mierzalna. Norma EN dzieli konsystencję na 4 6 klas, zależnie od metody badania. Metody te mogą być używane do określania i badania konsystencji mieszanki od gęstoplastycznej do prawie ciekłej (patrz rozdział 2.3) Mieszanka betonowa 4. Mieszanka betonowa 85

44 Badania konsystencji są wykonywane dla regularnego sprawdzania mieszanki betonowej. Częstotliwość badań powinna być zależna od ważności konstrukcji i tak zorganizowana, że założona jakość betonu jest uzyskiwana w sposób ciągły. Rodzaje opadu Pobieranie próbek Rozdziały 8 10 EN podają szczegółowe informacje o kontroli i kryteriach zgodności. Pobieranie próbek mieszanki betonowej do późniejszych badań określone jest w normie EN Zależnie od planowanego zastosowania mieszanki betonowej należy podjąć decyzję, czy pobrana próbka ma być próbką punktową czy złożoną. Próbka punktowa ilość mieszanki betonowej pobrana z części partii lub masy betonu, składająca się z jednej lub więcej porcji, dokładnie wymieszanych ze sobą. Próbka złożona ilość mieszanki betonowej, składająca się z kilku porcji pobranych z różnych miejsc partii lub mieszanki, dokładnie wymieszanych ze sobą. Pobrać należy co najmniej 1,5 razy większa ilość mieszanki niż ilość wymagana do badań. Taczka o pojemności 60 litrów jest zwykle ilością wystarczającą. Opad właściwy Pomiar opadu Opad ścięty Badanie konsystencji metodą stożka opadowego Zasada: Mieszanka betonowa jest umieszczana i zagęszczana w formie o kształcie stożka ściętego. Kiedy forma jest uniesiona, opad stożka jest miarą konsystencji mieszanki. Opad jest różnicą wysokości w mm między wysokością formy a wysokością mieszanki betonowej po jej wypłynięciu z formy. Norma EN Wszystkie czynności od początku napełniania formy do jej uniesienia muszą być wykonane w ciągu 150 sekund. Badanie jest ważne tylko wtedy, kiedy po usunięciu formy mieszanka zachowuje spójność i kształt zbliżony do stożka. Jeżeli próbka do badania ulegnie nieregularnemu ścięciu (patrz rysunek), to należy badanie powtórzyć na innej próbce mieszanki betonowej. Jeżeli w dwóch kolejnych badaniach nastąpiło ścięcie, oznacza to brak niezbędnej plastyczności i spójności mieszanki betonowej do badania opadu stożka jako miarodajnej metody pomiaru konsystencji. Klasy opadu: patrz rozdział 2.3, Klasyfikacja konsystencji Badanie konsystencji metodą stopnia zagęszczalności Zasada: Mieszanka betonowa jest luźno umieszczana w stalowym prostopadłościennym pojemniku. Nie wolno jej zagęszczać. Kiedy pojemnik jest pełen, nadmiar jest zgarniany a powierzchnia betonu wygładzana. Następnie beton jest zagęszczany wibratorem wgłębnym o maksymalnej średnicy buławy 50 mm lub na stoliku wibracyjnym o częstotliwości min. 40 Hz. Po zagęszczeniu dokonuje się pomiaru odległości z dokładności do jednego mm między powierzchnią betonu a górą pojemnika. Wykonuje się cztery pomiary pośrodku każdego z boków pojemnika. Wartość średnia s służy do obliczenia stopnia zagęszczalności Mieszanka betonowa 4. Mieszanka betonowa 87

45 Norma EN Wymiary pojemnika Podstawa 200 x 200 mm (± 2 mm) Wysokość 400 mm (± 2 mm) Norma EN Klasy średnicy rozpływu patrz rozdział 2.3. Wymiary w milimetrach Beton w pojemniku przed zagęszczeniem Stopień zagęszczalności: c = Beton w pojemniku po zagęszczeniu h h1 - s (bezwymiarowe) 1 Płyta metalowa 6 Linie wzorcowe 2 Wysokość skoku (ograniczona do 40 ± 1 mm) 7 Ramka 3 Ogranicznik 8 Uchwyt 4 Płyta ruchoma 9 Dolne stopki 5 Zawiasy (od zewnątrz) 10 Miejsce na stopy gdzie: h1 - wewnętrzna wysokość pojemnika w mm s - wartość średnia z czterech pomiarów różnicy wysokości z zaokrągleniem do jednego mm Klasy stopnia zagęszczalności patrz rozdział Badanie konsystencji metodą stolika rozpływowego Forma stalowa, grubość blachy min. 1,5 mm Wymiary w milimetrach Zasada: Badanie to określa konsystencję mieszanki betonowej przez pomiar średnicy rozpływu próbki na płaskiej, poziomej płycie. Mieszanka jest najpierw układana i zagęszczana w dwóch warstwach w formie o kształcie stożka ściętego a nadmiar powyżej formy jest usuwany a powierzchnia wyrównywana. Po pionowym usunięciu formy i opadnięciu stożka górna płyta stolika jest podnoszona ręcznie lub mechanicznie na określoną wysokość 15 razy i swobodnie opuszczana. Pomiar rozpływu jest wykonywany wzdłuż linii równoległych do krawędzi płyty, centralnie metodą na krzyż Mieszanka betonowa 4. Mieszanka betonowa 89

46 4.2.6 Określanie gęstości mieszanki betonowej Zasada: Mieszanka betonowa jest zagęszczana w sztywnym, wodoszczelnym pojemniku a następnie ważona. Norma EN Objętość pojemnika nie może być mniejsza niż 5 dm 3, jego naj- -mniejszy wymiar powinien być równy co najmniej czterokrotnemu największemu nominalnemu wymiarowi ziarna kruszywa w betonie i nie mniejszy niż 150 mm a objętość co najmniej 5 litrów. Górna krawędź i podstawa muszą być równoległe. (Pojemnik do określania zawartości powietrza o pojemności 8 litrów doskonale nadaje się do tego badania.) Mieszanka jest zagęszczana mechanicznie wibratorem, na stole wibracyjnym lub ręcznie ubijakiem Określanie zawartości powietrza Stosowane są dwie metody oparte na wykorzystaniu prawa Boyle a- -Mariotte a, że iloczyn ciśnienia i objętości gazu jest wartością stałą. Zakłada się, że jedynym ściśliwym składnikiem mieszanki jest powietrze. Norma wyróżnia dwie metody pomiaru: metodę słupa wody i metodę ciśnieniomierza. Niżej jest opisana metoda ciśnieniomierza, jako częściej stosowana. Zasada: Metoda polega na wprowadzeniu znanej objętości powietrza pod określonym ciśnieniem i połączeniu nieznana objętością powietrza zawarta w porach mieszanki umieszczonej w ściśle zamkniętym pojemniku. Wywołana w ten sposób zmiana ciśnienia jest przypisywana pierwotnej objętości powietrza w mieszance. Odczyt jest wyskalowany w % względnej zawartości powietrza w próbce mieszanki. Norma EN Szkic przyrządu stosowanego przy metodzie ciśnieniomierza 1 Pompka 2 Zawór B 3 Zawór A 4 Rurki stosowane przy kalibracji 5 Główny zawór powietrza 6 Ciśnieniomierz 7 Zawór wylotu powietrza 8 Pustka powietrzna 9 Hermetyczne zamknięcie 10 Pojemnik Pojemnik na mieszankę ma zwykle objętość 8 litrów. Zagęszczanie mie- -szanki ubijakiem lub na stole wibracyjnym. Przy stosowaniu wibratorów pogrążanych, należy zwracać uwagę aby wprowadzone powietrze nie zostało usunięte przez przewibrowanie. Żadna z tych metod nie jest przydatna do betonu z kruszywem lekkim, schłodzonego powietrzem żużla hutniczego lub kruszywa o dużej porowatości Inne metody badania konsystencji mieszanki betonowej Metody, inne niż opisane powyżej, zostały opracowane w latach ubiegłych, zwłaszcza do badania betonu samozagęszczalnego. Nie są one jeszcze przedmiotem norm, ale dobrze się sprawdziły w praktyce. Najczęściej stosowane opisano poniżej. Metoda rozpływu stożka Połączenie metody pomiaru opadu stożka (używana jest taka sama forma) i metody pomiaru rozpływu. Stożkowa forma jest ustawiana pośrodku płyty pomiarowej, napełniana mieszanką z wyrównaniem jej górnej powierzchni a następnie powoli podnoszona. Zwykle mierzy się czas w sekundach w którym mie-szanka osiągnie średnicę 50 cm oraz średnicę placka po ustaniu rozpływu. Odmianą wykonywania badania jest ustawianie formy mniejszą średnicą ku dołowi. Ułatwia to wykonanie pomiaru, gdyż forma nie musi być dociskana ku dołowi w czasie jej napełniania. Metoda jest przydatna zarówno w laboratorium jak i na budowie. Rozwinięciem metody jest umieszczanie na płycie pierścienia ze stali żebrowanej, co ma symulować opływanie mieszanki wokół zbrojenia. Skrzynka o kształcie litery L Pojemnik ten jest przydatny do analizy zachowania się mieszanki przy zmianie kierunku jej ruchu z pionowego na poziomy. Również w tym przypadku, podstawowym pomiarem jest czas w jakim mieszanka osiąga w poziomym kanale długość 50 cm. Mierzone są również: czas osiągnięcia końca kanału, grubość mieszanki przy wylocie i na końcu kanału. Po zainstalowaniu dwóch odsuniętych czujników można mierzyć elektronicznie szybkość przepływu mieszanki Mieszanka betonowa 4. Mieszanka betonowa 91

47 Wymiary w milimetrach Stalowe zbrojenie 3 x ø 12 Odstęp 35 mm Część pionowa ma często zamontowane pręty zbrojeniowe przy wylocie. Metoda jest przydatna zarówno w laboratorium jak i na budowie. 5. Beton stwardniały 5.1 Właściwości betonu stwardniałego Wytrzymałość na ściskanie Klasy wytrzymałości betonu zgodnie z EN podano w rozdziale 2.4. Wżną właściwością betonu jest jego wytrzymałość na ściskanie. Określana jest ona przez badanie specjalnych próbek sześciennych lub walcowych wykonanych w formach oraz odwiertów z konstrukcji. Główne czynniki mające wpływ na wytrzymałość betonu to: rodzaj cementu, współczynnik woda/cement, stopień hydratacji, który zależy głownie od czasu i metody pielęgnacji. Wytrzymałość betonu zależy więc od wytrzymałości hydratyzowanego cementu, wytrzymałości kruszywa, przyczepności między tymi dwoma składnikami i od pielęgnacji (wieku, temperatury, wilgotności itd.). Wzorcowe wartości wytrzymałości na ściskanie podano w poniższej tablicy. Przyrost wytrzymałości betonu (wartości wzorcowe 1 ) Kanał w kształcie litery V Beton jest wlewany przy zamkniętej klapie dolnej, klapa jest otwierana a mierzony jest czas wypływu do pierwszej przerwy w ciągłości strumienia. Klasa Składowanie 3 dni 7 dni 28 dni 90 dni 180 dni wytrzymałości w stałej temp. N/mm 2 N/mm 2 N/mm 2 N/mm 2 N/mm 2 cementu 32,5 N +20 o C o C o C o C ,5 R; 52,5 N +20 o C o C Wytrzymałość 28-dniowa w stałej temperaturze składowania 20 o C odpowiada 100 %. Wymiary w milimetrach 32,5 R; 42,5 N Metoda przydatna raczej w laboratorium, gdyż pojemnik jest zwykle mocowany do statywu Mieszanka betonowa 5. Beton stwardniały 93

48 Związek pomiędzy wytrzymałością betonu na ściskanie, normową wytrzymałością cementu i wskaźnikiem woda/cement (według Cement Handbook 2000, str. 274) Wybrana wytrzymałość 28-dniowa cementów Beton o wysokiej wytrzymałości wczesnej Pod pojęciem wytrzymałości wczesnej należy rozumieć wytrzymałość betonu w ciągu pierwszych 24 godzin od jego produkcji. Wysoka wytrzymałość wczesna elementów prefabrykowanych Wysoka wytrzymałość wczesna jest często bardzo ważna w przypadku elementów prefabrykowanych, gdyż pozwala na: Wcześniejsze rozformowanie Szybszy obrót formami Wcześniejszy transport wewnętrzny Bardziej ekonomiczne użycie cementu Mniejsze zużycie ciepła i inne Wytrzymałość betonu na ściskanie Beton wysokiej wytrzymałości 1 Wysoka wytrzymałość wczesna betonu towarowego W tym przypadku wymagania mogą być zupełnie sprzeczne. Z jednej strony długi czas dobrej urabialności jest korzystny ze względu na transport i wbudowywanie mieszanki a drugiej strony duża wczesna wytrzymałość po 6 godzinach jest również często wymagana. Te wymagania mogą być spełnione przez stosowanie nowoczesnych superplastyfikatorów, przyspieszaczy twardnienia i specjalnie dobranych receptur. Zastosowania betonu towarowego o wysokiej wytrzymałości wczesnej Wszelkie zastosowania betonu towarowego, kiedy wymagana jest wysoka wytrzymałość wczesna, m.in.: Krótki okres rozdeskowania, zwłaszcza w zimie Sytuacje wczesnego obciążenia konstrukcji (obiekty komunikacyjne, stropy tuneli) Deskowanie ślizgowe Wczesne wykończenie, np. beton o fakturze ziarnistej wykonywany w okresie zimowym Zmniejszenie środków ochrony w okresie obniżonych temperatur Uwagi do opisów na wykresie: F c,dry,cube : Wskaźnik woda/cement w/c - Średnia wytrzymałość 28-dniowa na próbkach sześciennych 150 mm. - Składowanie zgodnie z DIN dni w wodzie, 21 dni w powietrzu Czynniki wpływające na wysoką wczesną wytrzymałość betonu Przyrost wytrzymałości i konsystencja zależą od następujących czynników: Rodzaju cementu i jego ilości Temperatura betonu, podłoża i otoczenia Wskaźnika wodno-cementowego Wymiarów elementu Pielęgnacji Składu kruszywa Domieszek do betonu Wpływ pielęgnacji na wytrzymałość na ściskanie patrz rozdział Beton stwardniały 5. Beton stwardniały 95

49 Zastosowanie wyrobów Sika Wyroby 5 o C t * N/mm 2 Beton wyjściowy CEM: h: 0 24 h: 2 48 h: o C t * N/mm 2 CEM: h: 0 18 h: 3 24 h: o C t * N/mm 2 CEM: h: 2 12 h: 5 18 h: o C t * N/mm 2 CEM: 325 _ 6 h: 5 9 h: 9 12 h: 13 Krzywa uziarnienia kruszywa: Wybierać krzywe z małą ilością frakcji drobnych, zwykle przez zmniejszenie ilości piasku, dla zmniejszenia wodożądności mieszanki. Wskaźnik w/c: Bardzo zmniejszyć ilość wody przez stosowanie superplastyfikatora. Przyspieszenie: Przyspieszyć przyrost wczesnej wytrzymałości przy zachowaniu wytrzymałości końcowej przez stosowanie domieszki SikaRapid. Pielęgnacja: Utrzymywać ciepło hydratacji w betonie przez ochronę przed utratą ciepła i wysychaniem. Sika FS (Antifreeze) Domieszka przeciwmrozowa SikaRapid -1 Przyspieszacz twardnienia Sika Viscocrete 20 HE Superplastyfikator z wysoką wytrzymałością wczesną CEM: 350 Dos: 1 % 18 h: 1 24 h: 3 48 h: 12 CEM: 350 Dos: 1 % 18 h: 1 24 h: 4 48 h: 16 CEM: 350 Dos: 1 % 18 h: 2 12 h: 5 24 h: 16 CEM: 325 Dos: 1 % 12 h: 3 18 h: 7 24 h: 15 CEM: 350 Dos: 1 % 9 h: 2 12 h: 5 18 h: 16 CEM: 325 Dos: 1 % 9 h: 4 12 h: h: 23 CEM: 325 Dos: 0.4 % 24 h: 27 CEM: 300 Dos: 1 % 6 h: 12 9 h: h: 20 CEM: 325 Dos: 0.8 % 24 h: 34 *w kolumnach podano czas w godzinach i wytrzymałość betonu po tym czasie w N/mm Wodoszczelność Przez wodoszczelność należy rozumieć odporność konstrukcji betonowej na penetracje wody. Wodoszczelność betonu zależna jest od szczelności (porowatości kapilarnej) uwodnionego cementu. Definicja wodoszczelności według EN Maksymalne wnikanie wody do betonu 50 mm Wymagania: Dobra jakość betonu i prawidłowe rozwiązania przerw roboczych! Normowy skład Sika Schweiz AG Badanie wytrzymałości W celu uzyskania wiarogodnych danych o przyroście wczesnej wytrzymałości betonu w konstrukcji, próbki do badań muszą być wykonywane z należytą uwagą. Zaleca się co następuje: Wykonywanie ciał próbnych o wymiarach odpowiadających wymiarom elementu i pobieranie z tych ciał próbnych rdzeni na kró-tko przed badaniem Wykonywanie ciał próbnych i ich pielęgnacja taka sama jak wykonanego elementu. Ważne jest zdawanie sobie sprawy, że wczesna wytrzymałość określana na próbkach jest niższa ze względu na ich małe rozmiary. Badanie elementu specjalną maszyną z uderzającym wahadłem. Nie należy badać wczesnej wytrzymałości betonu młotkiem Schmidta. Skład betonu Możliwe jest tylko podanie ogólnych informacji, gdyż dokładna receptura betonu zależy od konkretnych wymagań. Rodzaj cementu: Stosować CEM I 52,5 zamiast CEM I 42,5. Pył krzemionkowy przyspiesza przyrost wytrzymałości, podczas gdy popiół lotny opóźnia. Zawartość cementu: Przy kruszywie do 32 mm zwiększyć ilość spoiwa z 300 do kg/m3. Temperatura betonu: Jeżeli możliwe, przy dużych wymaganiach, zwiększyć temperaturę betonu. Głębokość wnikania wody ( mm ) Wskaźnik w/c Naprężenie Ciśnienie wody Badanie Pomiar największej głębokości wnikania (EN ) Beton stwardniały 5. Beton stwardniały 97

50 Definicja wodoszczelności Woda przenikająca qw < objętość wody odparowującej q d Zmniejszanie naczyń kapilarnych i pustek przez zmniejszenie ilości wody Powietrze Beton Woda Grubość ściany d Wysokie w/c > 0,60 Duże pustki ze względu na brak drobnych frakcji piasku i pyłów Niskie w/c > 0,40 Bardzo szczelna matryca cementowa Im większe d, tym lepsza wodoszczelność Zmniejszenie ilości wody w % przy stosowaniu Sikament /Sika ViscoCrete Woda przenikająca qw < objętość wody odparowującej q d Temperatura powietrza Zakres q w Zmniejszenie ilości wody [ % ] Dozowanie superplastyfikatora [ % od masy cementu] Wilgotność względna powietrza Naprężenie Nasycenie zmienne ze względu na długotrwały kontakt z wodą Badanie Pomiar przenikającej wody q w Właściwa hydratacja cementu ma pierwszorzędne znaczenie dla betonu wodoszczelnego. Z tego powodu wynika również istotne znaczenie prawidłowej pielęgnacji (patrz rozdz. 8) Beton stwardniały 5. Beton stwardniały 99

51 5.1.4 Mrozoodporność Naprężenia mrozowe Uszkodzenia konstrukcji betonowych spowodowane działaniem mrozu mogą być ogólnie spodziewane kiedy są one nasycone wilgocią i w takim stanie są narażone na częste cykle zamrażania i rozmrażania. Uszkodzenie betonu następuje na skutek cyklicznego zamarzania i rozmrażania wody znajdującej się w kapilarach betonu. Uszkodzenie betonu wywoływane jest przez wodę zwiększającą objętość po zamarznięciu w postać lodu i postępuje od zewnętrznych warstw betonu. Podstawy wysokiej mrozoodporności Mrozoodporne kruszywo Wodoszczelna struktura betonu i/lub Beton wzbogacony mikro pęcherzykami powietrza Pełna i staranna pielęgnacja Unikanie zbyt dużej ilości drobnej zaprawy w warstwie przypowierzchniowej Stopień hydratacji cementu tak duży jak to możliwe, co oznacza, że nie jest dobrą ideą betonowanie przed okresem nadchodzących mrozów Wygląd powierzchni betonowych Beton architektoniczny patrz rozdział Beton o fakturze kruszywowej Beton o fakturze kruszywowej jest popularnym rozwiązaniem projektowym, np. dla ścian oporowych, płyt elewacyjnych, konstrukcji małej architektury w ogrodach. Obróbka powierzchni polega na spłukiwaniu zaczynu i częściowo zaprawy zanim cement zwiąże, dzięki czemu odkrywa się strukturę układu ziaren kruszywa, z reguły odpowiednio dobranego. Wymaga to opóźnienia wiązania warstwy przypowierzchniowej, która wynosi zwykle kilka milimetrów. W dobrze zaprojektowanym betonie o fakturze kruszywowej ( płukanej ) 2/3 średnicy eksponowanych ziaren jest otulone stwardniałym zaczynem cementowym. Zastosowanie wyrobów Sika Nazwa wyrobu Rodzaj Zastosowanie Grupa Sika Rugasol Opóźniacz powierzchniowy Do powierzchni betonu o fakturze kruszywowej i przerw roboczych Powierzchnia betonu Metody badawcze Odporność na działanie mrozu Ta właściwość może być określona przez porównanie porów dostępnych i niedostępnych dla wody. Mrozoodporność Biorąc pod uwagę powszechne stosowanie soli rozmrażających, zwykle chlorek sodu, który obniża temperaturę zamarzania wody na drogach i zapobiega tworzeniu się lodu ale drugiej strony powoduje gwałtowne obniżenie temperatury betonu w warstwie przypowierzchniowej. Wzajemne oddziaływanie warstw zamrożonych i niezamrożonych powoduje strukturalne spękania betonu. Metody badawcze, np. zgodnie z pren (Działanie warunków atmosferycznych) Wymagania dotyczące szczelności oraz wyglądu powierzchni betonu są bardzo różne. W celu spełnienia tych wymagań należy starannie przygotować program prac wstępnych oraz samego wykonania konstrukcji. Najwyższa szczelność powierzchni jest podstawową właściwością przy wszelkich wymaganiach trwałości betonu i konstrukcji z niego wykonanej. Atak zawsze zaczyna się od powierzchni i zmierza do wnętrza. Przewibrowanie betonu i niestaranna pielęgnacja osłabiają zewnętrzną warstwę betonu. Wymagania estetycznej powierzchni betonu doprowadziły do opanowania technologii betonu architektonicznego Skurcz Uwagi Maksymalne uziarnienie kruszywa powinno być dopasowane do przekroju elementów i do wymagań estetycznych, np. kruszywo o uziarnieniu 0 16 mm dla elementów smukłych Zawartość cementu kg/m 3, zależnie od uziarnienia kruszywa: drobniejsze kruszywo więcej cementu Wskaźnik wodno-cementowy 0,40 0,45 (stosować domieszki Sikament /Sika ViscoCrete ) Zaleca się zwiększyć otulinę zbrojenia o 1 cm Stosowania faktury kruszywowej na powierzchniach przerw roboczych, zgodnie z koncepcją Siki betonu wodoszczelnego, poprzez uzyskany profil powierzchni i wydłużenie drogi penetracji wody wodoszczelność jest wyższa. Skurcz oznacza skrócenie wymiaru lub zmniejszenie objętości betonu. Wpływ czasu i odkształcenia skurczowe zależą głownie od początku wysychania, warunków zewnętrznych i składu betonu. Wpływ czasu jest następujący: Skurcz chemiczny wynika tylko z faktu, że objętość produktów hydratacji cementu jest mniejsza niż objętość materiałów wyjściowych. Ten rodzaj skurczu odnosi się tylko do zaczynu cementowego a nie do kruszywa. Skurcz plastyczny występuje w świeżym betonie na początku wiązania i twardnienia. Woda jest wyciskana z betonu po początku wiązania i ulega odparowaniu, co powoduje zmniejszenie objętości betonu i skurcz betonu w każdym kierunku. Odkształcenia zostają zwykle zatrzymane kiedy wytrzymałość betonu osiąga wartość 1 N/mm Beton stwardniały 5. Beton stwardniały 101

52 Skurcz wysychania skurcz spowodowany powolnym wysychaniem stwardniałego betonu, co oznacza, że im szybciej zmniejsza się ilość niezwiązanej wody w betonie tym bardziej beton się kurczy. Czynniki wpływające na wielkość skurczu Planowanie i opracowanie szczegółowej specyfikacji wykonania przerw roboczych i faz betonowania Optymalizacja składu betonu Najmniejsza możliwa ilość wody zarobowej stosowanie Sikament /Sika ViscoCrete Stosowanie domieszki zmniejszającej skurcz Sika Control -40, która zmniejsza skurcz po początku hydratacji cementu Zmniejszenie odciągania wody przez nawilżenie deskowania i podłoża Staranna pielęgnacja: przykrywanie foliami plastikowymi lub kocami izolacyjnymi, nasiąkliwymi matami do pielęgnacji (juta, geowłókniny) lub natrysk preparatami do pielęgnacji, np. Sika Antisol Faza I Faza I Faza I Skurcz Skurcz Skurcz chemiczny plastyczny wysychania Rewibracja Odporność na siarczany Zapobiec utracie wody zwykle 4 6 godz. około 1 N/mm 2 Pielęgnacja Zmniejszenie skurczu Woda zawierająca siarczany czasami występuje w gruncie lub jest rozcieńczona w wodzie gruntowej i może zaatakować stwardniały beton. Zjawisko Siarczany z wody wchodzą w reakcję z glinianem trójwapniowym (C3A) zawartym w cemencie tworząc etryngit, co prowadzi do zwiększenia objętości i powstania dużego ciśnienia wewnętrznego w konstrukcji betonowej, co z kolei prowadzi do powstawania spękań i rozwarstwiania się betonu. Środki zapobiegawcze Beton tak szczelny jak to możliwe, o małej porowatości stosować technologię oparta na dwóch wyrobach Sika: SikaFume /Sikacrete Niski wskaźnik cementowo-wodny Sikament /Sika ViscoCrete, dążyć do w/c 0,45 Stosować cement o małej zawartości C 3 A Pielęgnacja odpowiednia do rodzaju konstrukcji Uwaga: Wyjaśnienie specyficznych warunków i wymagań jest zasadniczym działaniem dla każdej inwestycji. Porównać do stężeń granicznych substancji agresywnych zawartych w gruncie i wodzie gruntowej (patrz Tablica w Rozdziale 2.2.) Metodyka badań Np. ASTM C Odporność chemiczna Beton może być atakowany przez zanieczyszczenia zawarte w wodzie, gruncie lub w gazach, np. w powietrzu. Ryzyko może powstać również w czasie eksploatacji, np. w zbiornikach, na posadzkach przemysłowych. Woda powierzchniowa i gruntowa, szkodliwe zanieczyszczenia w gruncie i w powietrzu, związki pochodzenia roślinnego i zwierzęcego mogą atakować beton chemicznie. Atak chemiczny może być podzielony na dwa rodzaje: - Rozpuszczalnikowy wywoływany oddziaływaniem miękkiej wody, kwasy, sole, zasady, oleje, tłuszcze itd. - Przyrostu objętości wywoływany głównie siarczanami rozpuszczonymi w wodzie (patrz Rozdział 2.2) Środki zapobiegawcze Beton tak szczelny jak to możliwe, o małej porowatości stosować technologię oparta na dwóch wyrobach Sika: SikaFume /Sikacrete Niski wskaźnik cementowo-wodny Sikament /Sika ViscoCrete, dążyć do w/c 0,45 Zwiększyć grubość otuliny o co najmniej 10 mm Beton ma dobrą odporność chemiczną tylko na bardzo słabe kwasy. Kwasy o średniej agresywności niszczą beton. Powłokowa ochrona betonu musi być zawsze wykonana przy kwasach o średniej i wysokiej agresywności Odporność na ścieranie Obciążenie ścieraniem Powierzchnie betonowe mogą być narażone na obciążenie ruchem kołowym (opony), ścieraniem (twarde kółka, palety), udarem (upadek ciężkich przedmiotów). Stwardniały zaczyn cementowy, kruszywo i ich wzajemna przyczepność tworzą materiał o zwartej strukturze. W takich warunkach obciążenie eksploatacyjne ma głównie charakter mechaniczny. Warunki lepszej odporności na ścieranie Odporność na ścieranie stwardniałego zaczynu cementowego jest mniejsza niż kruszywa, zwłaszcza przy porowatym zaczynie cementowym (duża zawartość wody). Przy zmniejszaniu wskaźnika w/c zmniejsza się porowatość zaczynu cementowego natomiast poprawia się przyczepność zaczynu cementowego do kruszywav Beton stwardniały 5. Beton stwardniały 103

53 Idealne w/c 0,45 Poprawienie szczelności stwardniałego zaczynu cementowego i jego przyczepności do kruszywa (SikaFume /Sikacrete ) Dobór kruszywa o dobrej krzywej uziarnienia, jeśli potrzeba frakcje nietypowe, staranna pielęgnacja W celu dalszego zwiększenia odporności na ścieranie zastosować specjalne kruszywo Skład betonu odpornego na ścieranie/betonu z wykończeniem powierzchni na ostro Zaprawy podstawowe Uziarnienie kruszywa Grubość warstwy 30 mm 0 4 mm Grubość warstwy mm 0 8 mm Zawartość cementu kg/m 3 Jeżeli grubość warstwy jest większa niż 50 mm, zwykle stosuje się lekkie zbrojenie przeciwskurczowe z siatki min. 100 x 100 x 4 x 4 mm. Przyczepność do podbudowy i wykończenie Przed wykonaniem posadzki należy na zwilżone podłoże wetrzeć warstwę kontaktową. Pielęgnacja Użyć Sika Antisol, przykryć dodatkowo na kilka dni folią. Jeżeli przewidziane jest dodatkowe wykonanie, np. posadzki żywicznej, usunąć mechanicznie warstwę preparatu do pielęgnacji Wytrzymałość na zginanie Beton jest zasadniczo stosowany ze względu na podstawową właściwość jaka jest wytrzymałość na ściskanie. Naprężenia rozciągające są przenoszone przez zbrojenie. Beton ma ograniczoną wytrzymałość na rozciąganie i zginanie, które zależą od jego składu. Czynnikiem decydującym jest przyczepność pomiędzy kruszywem a stwardniałym zaczynem cementowym. Beton ma zwykle wytrzymałość na zginanie w granicach od 2 N/mm 2 do 7 N/mm Wydzielanie ciepła hydratacji Cement po zmieszaniu z wodą zaczyna reagować chemicznie. Zjawisko to jest nazywane hydratacją. Chemiczna reakcja twardnienia jest podstawą do tworzenia się stwardniałego zaczynu cementowego a stąd i betonu. Chemiczna reakcja z wodą zarobową tworzy nowe składniki z klinkieru cementu. Patrząc przez mikroskop elektronowy widać wyraźnie trzy odróżniające się fazy reakcji hydratacji, która jest silnie egzotermiczna, tzn. wyzwalana jest energia w postaci ciepła. Hydratacja, faza 1 Na ogół 4 6 godzin po produkcji Gips w plastycznym zaczynie cementowym reaguje z hydratyzującym już glinianem trójwapniowym tworząc nierozpuszczalny w wodzie etry-ngit. Dzięki temu proces hydratacji C3A zostaje zahamowany a proces hydratacji krzemianów wapniowych postępuje bez zakłóceń. Dodatek gipsu w ilości 2 5 % ma zatem efekt opóźniający. Tworzące się w tej fazie igły kryształów zaczynają łączyć rozproszone cząstki cementu, co powoduje stopniowe gęstnienie mieszanki. Hydratacja, faza 2 Na ogół 4 6 godzin po produkcji i do jednego dnia Po kilku godzinach rozpoczyna się okres intensywnej hydratacji składników klinkieru, zwłaszcza krzemianu trójwapniowego C3A, który tworzy uwodnione, długie kryształy, które przyczyniają się do dalszego gęstnienia betonu i wzrost wytrzymałości plastycznej. Hydratacja, faza 3 Od około jednego dnia Struktura i mikrostruktura zaczynu cementowego są na początku okresu jeszcze otwarte. Następuje przyspieszenie hydratacji objawiającej się intensywnym przyrostem żelu uwodnionych krzemianów wapniowych CSH. W miarę rozwoju hydratacji następuje wypełnienie przestrzeni miedzy ziarnowych i przyrost wytrzymałości. Fazy hydratacji Zwiększanie wytrzymałości na zginanie Przez zwiększenie wytrzymałości normowej cementu (CEM 32,5; CEM 42,5; CEM 52,5) Przez obniżenie współczynnika w/c Przez stosowanie kruszywa łamanego o krępych ziarnach Zastosowanie Beton zbrojony włóknami stalowymi Beton pasów startowych na lotniskach Beton konstrukcji łupinowych Metody badań EN , patrz Rozdział Ilustracja faz hydratacji i tworzenie się struktury ciała sztywnego w czasie tego procesu Beton stwardniały 5. Beton stwardniały 105

54 Reakcja alkalia-kruszywo oznacza reakcje, które mogą zachodzić między roztworami wypełniającymi pory w betonie a kruszywem. Tworzy się wtedy żel krzemionkowy, który zwiększa objętość na skutek absorpcji wody, co powoduje powstawanie rys lub odpadanie fragmentów betonu. 5.2 Badania betonu stwardniałego Postać i postęp reakcji mogą być różne, zależnie od rodzaju kruszywa. Reakcja alkalia-kruszywo w przypadku kruszyw wulkanicznych Reakcja alkalia-kruszywo w przypadku kruszyw wapiennych Reakcja alkalia-kruszywo w przypadku kruszyw ziarnistych Reakcja alkalia-kruszywo Ryzyko zaistnienia tej reakcji istnieje wtedy, kiedy stosowane jest kruszywo wrażliwe na alkalia. Problem ten może być oczywiście rozwiązany przez zrezygnowanie z korzystania z takiego kruszywa, ale taki rozwiązanie jest często niepraktyczne ze względów ekonomicznych lub ekologicznych. Przez stosowanie odpowiednich cementów i zaawansowanej technologii betonu reakcja ta może być wyeliminowana lub co najmniej ograniczona. Dokładny mechanizm tego zjawiska powinien być intensywnie analizowany w każdym szczególe. Ogólnie, alkaliczne jony wnikają wraz z wodą i w wyniku reakcji ze składnikami kruszywa powstaje wewnętrzne ciśnienie, które powoduje powstawanie spękań i rozpadanie się kruszywa a później stwardniałego zaczynu cementowego aż do zniszczenia betonu. W sposób prosty zjawisko to można opisać jako efekt ciśnienia rozsadzającego. Czas trwania i intensywność zależy od reaktywności cementu, rodzaju i porowatości kruszywa, porowatości betonu i zastosowanych środków zapobiegawczych. Środki zapobiegawcze Częściowe zastąpienie cementu portlandzkiego piaskami z żużla wielkopiecowego lub innymi dodatkami (pył krzemionkowy, popiół lotny) o niskiej zawartości równoważnika Na 2 O Przeanalizować potencjał kruszywa do takiej reakcji przez wykonanie badań petrograficznych i innych badań laboratoryjnych, obserwacji zachowania ciał próbnych itd. Zastąpienie całkowite lub częściowe kruszywa przez mieszanie z innym kruszywem Utrzymywać niską penetrację wody do betonu lub zapobiec jej, np. przez uszczelnienie Projekt zbrojenia z założeniem dobrego rozkładu spękań betonu, np. powstawanie tylko bardzo drobnych spękań Receptura betonu minimalizująca przenikanie wilgoci do betonu Badania betonu stwardniałego są wykonywane zgodnie z normami EN Wymagania dotyczące próbek i form Norma EN Definicje z tej normy: Wymiar nominalny: Powszechny wymiar próbki. Wymiar wymagany: Wymiar próbki w mm wybrany z dozwolonego zakresu wymiarów nominalnych podanych w normie i stosowanych jako podstawa do analizy. Dozwolone do stosowania wymiary nominalne (w mm) Sześciany 1 Długość krawędzi Walce 2 Średnica Belki 1, 4 Długość krawędzi płaszczyzny czołowej Wymiary dozwolone nie mogą się różnić od wymiarów nominalnych. 2 Wymiary dozwolone muszą się mieścić w 10 % wymiaru nominalnego. 3 Przekrój poprzeczny wynosi mm 2 4 Długość belek musi być L 3,5 d Beton stwardniały 5. Beton stwardniały 107

55 Dopuszczalne tolerancje wymiarów próbek Dopuszczalna tolerancja Sześciany Walce Belki Wymiar wymagany ± 0,5 % ± 0,5 % ± 0,5 % Wymiar wymagany pomiędzy ± 1,0 % ± 1,0 % płaszczyzną górną a płaszczyzną dolną (podstawą) Równość powierzchni przenoszących ± 0,0006 d w mm ± 0,0005 d mm ± 0,5 mm obciążenie Prostokątność boków w stosunku do ± 0,5 mm ± 0,5 mm powierzchni podstawy Wysokość ± 5 % Dozwolona tolerancja prostości li- ± 0,2 mm nii bocznej walców używanych do rozłupywania Prostość powierzchni przy podporach, ± 0,2 mm badania na zginanie Prostość powierzchni przenoszącej ± 0,2 mm obciążenie, badanie wytrzymałości na rozciąganie przez rozłupywanie Formy Formy muszą być wodoszczelne i nienasiąkliwe. Szczeliny mogą być uszczelniane odpowiednim materiałem. Formy precyzyjne Powinny być wykonane ze stali lub żeliwa jako materiału odniesienia. Jeżeli stosowane są inne materiały, muszą być należy udowodnić w długotrwałych próbach ich porównywalność do form ze stali lub żeliwa. Podane wyżej tolerancje wymiarów dla form kalibrowanych są ostrzejsze niż podane wyżej dla form standardowych Wykonywanie i pielęgnacja próbek* * Uwaga: zalecane jest aby ta norma stosowana była do wszystkich badań porównawczych betonu innych niż badania wytrzymałości betonu. Norma EN Uwagi do wykonywania próbek Ramka podwyższająca Napełnianie form może być łatwiejsze przez zastosowanie ramki podwyższającej, ale jej stosowanie pozostawia się do wyboru. Zagęszczanie Wibrator wgłębny o minimalnej częstotliwości 120 Hz (7200 drgań na minutę). Średnica buławy ¼ najmniejszego wymiaru próbki. lub Stół wibracyjny o minimalnej częstotliwości 40 Hz (2400 drgań na minutę) lub Okrągły stalowy pręt o średnicy 16 mm, długość około 600 mm z zaokrąglonymi narożami lub Stalowy ubijak do zagęszczania, kwadratowy lub okrągły, około 25 x 25 mm, długość około 380 mm. Środki antyadhezyjne Powinny być stosowane aby zapobiec przyklejaniu się betonu do formy. Uwagi do napełniania Próbki powinny być napełniane i zagęszczane w formach co najmniej w dwóch warstwach ale każda z warstw nie może większa niż 100 mm. Uwagi do zagęszczania Zagęszczanie poprzez wibrację - pełne zagęszczenie jest osiągnięte kiedy nie pokazują się więcej duże pęcherze powietrza na powierzchni a powierzchnia ma błyszczący i gładki wygląd. Unikać przewibrowania usunięcie pęcherzyków powietrza! Zagęszczanie ręczne prętem lub ubijakiem ilość uderzeń każdej warstwy zależy od konsystencji, ale powinno być co najmniej 25 uderzeń na każdą warstwę. Oznaczanie próbek Wyraźne i trwałe oznaczenie rozformowanych próbek jest bardzo ważne, szczególnie jeżeli mają być one przechowywane przez pewien okres. Pielęgnacja próbek Próbki muszą pozostać w formach w temperaturze 20 ± 2oC lub w temperaturze 25 ± 2oC w krajach o gorącym klimacie przez okres co najmniej 16 godzin, ale nie dłużej niż 3 dni. Muszą być chronione przed fizycznym i klimatycznym szokiem oraz przed wysychaniem. Po wyjęciu z formy próbki należy pielęgnować aż do chwili badania w temperaturze 20 ± 2oC w wodzie lub w komorze klimatycznej w wilgotności względnej powietrza 95 %. W przypadku wątpliwości, pielęgnacja w wodzie jest metodą odniesienia Wytrzymałość próbek na ściskanie Norma EN Wymagania dotyczące maszyn wytrzymałościowych określone są w normie EN Wymagania dotyczące próbek Norma wymaga, aby próbki miały kształt sześcianu lub prostopadłościanu. Wymiary i tolerancje musza być zgodne z wymaganiami podanymi w EN Jeżeli tolerancje są przekroczone, próbki należy odrzucić, badać z zachowaniem specjalnej procedury podanej w Beton stwardniały 5. Beton stwardniały 109

56 załączniku do normy lub dostosować. Dostosowanie polega na wyrównaniu powierzchni przez szlifowanie lub nałożenie warstwy wyrównującej z zaprawy z cementem glinowym, albo warstwy z mieszanki siarkowej, albo nakładki piaskowej, co podano w Załączniku A do normy. Załącznik B określa sposób wykonywania pomiarów geometrycznych próbek. Próbki sześcienne powinny być badane prostopadle do kierunku napełniania przy ich wykonywaniu. Przy końcu badania należy określić rodzaj zniszczenia próbki. W przypadku zniszczenia nieprawidłowego, należy to odnotować w protokóle, podając, według wzorców normy, najbliższy zaobserwowany sposób zniszczenia. Prawidłowe zniszczenia próbek (ilustracje z normy) Rozerwanie Prawidłowe zniszczenia próbek (ilustracje z normy) Wymagania dotyczące maszyn wytrzymałościowych Norma EN Norma składa się głownie z danych mechanicznych: budowa maszyn, pomiar siły (wskaźnik, powtarzalność, dokładność, odchylenia, tolerancje skali, regulacja, przenoszenie) i wzorcowania maszyny. Zasada Próbka jest umieszczana pomiędzy górną, ruchomą, umocowana przegubowo płytą maszyny a płytą dolną a następnie obciążana osiowo siłą ściskającą aż do zniszczenia próbki. Ważne uwagi Badana próbka musi być prawidłowo umieszczona w stosunku do wywieranej siły. Dolna płyta musi być odpowiednio oznakowana, np. koncentrycznymi kołami. Maszyna wytrzymałościowa musi być kalibrowana po pierwszym montażu, po demontażu i ponownym montażu jako czynność sprawdzająca ujęta w systemie zapewnienia jakości lub co najmniej raz na rok. Czynność tę należy również wykonywać po wymianie części, która może wpływać na charakterystykę pomiaru Wytrzymałość próbek na zginanie Norma EN Zasada Moment zginający jest określany jest na próbkach o kształcie belek przez przeniesienie obciążenia na belkę przez górne i dolne rolki. Wymiary belek: Szerokość = wysokość = d Długość 3,5 d Stosowane są dwie metody: Dwupunktowe przyłożenie obciążenia Obciążenie od góry przenoszone jest na belkę przez dwie rolki oddalone od siebie o odległość d, przy czym każda rolka odległa jest od środka belki o odległość ½ d. Metoda ta jest metodą odniesienia. Jednopunktowe, centralne obciążenie Obciążenie od góry przenoszone jest na belkę przez jedną rolkę umieszczona nad środkiem belki. Metoda ta jest metoda alternatywną. W obydwu metodach rolki dolne oddalone są od siebie o wymiar 3d, po 1 i ½ d od środka belki Beton stwardniały 5. Beton stwardniały 111

57 Obciążenie dwupunktowe Wytrzymałość próbek na rozciąganie przy rozłupywaniu Norma EN Zasada Badanie polega na poddaniu próbki walcowej działaniu siły ściskającej przyłożonej na wąskim obszarze wzdłuż jej długości. Powstająca siła rozciągająca powoduje zniszczenie próbki na skutek rozciągania. Próbki do badań Próbki walcowe według EN , lecz dopuszcza się stosunek wysokości próbki do jej średnicy wynoszący 1. Jeżeli badanie wykonywane jest na próbkach sześciennych lub prostopadłościennych należy stosować zamiast podkładek płaskich podkładki o sferycznym kształcie w części mającej styk z próbką. Zniszczone próbki należy ocenić i jeżeli wygląd betonu lub kształt przełomu są niezwykle, należy to odnotować Gęstość betonu stwardniałego Norma EN Obciążenie centralne Zasada Norma podaje metodę określania gęstości betonu stwardniałego. Gęstość jest obliczana przez pomiar masy (kg) i objętości (m3) próbek stwardniałego betonu. Próbki do badań Wymagane są próbki o objętości co najmniej 1 litr. Jeżeli nominalny maksymalny wymiar kruszywa jest większy niż 25 mm, minimalna objętość próbek musi wynosić 50 D3, gdzie D jest nominalnym maksymalnym wymiarem kruszywa. Przykład: beton z maksymalnym wymiarem kruszywa 32 mm wymaga próbek o objętości co najmniej 1,64 litra. Określanie masy Norma podaje trzy stany wilgotności betonu: Rzeczywisty Nasycony wodą Wysuszony w suszarce do stałej masy Analizy badań wykazują, że obciążenie jednopunktowe daje wyniki wyższe o około 13 % od obciążenia dwupunktowego. Kierunek obciążenia musi być prostopadły do kierunku układania betonu przy wykonywaniu belki. Określanie objętości Norma podaje trzy metody pomiaru objętości: Za pomocą pomiaru objętości wypartej wody (metoda odniesienia) Za pomocą obliczeń, wykorzystujących rzeczywiste pomiary (próbki o regularnym kształcie) Za pomocą obliczeń, wykorzystujących sprawdzone wymiary nominalne (sześciany wykonane w formach precyzyjnych) Określanie objętości przez pomiar objętości wypartej wody jest metodą najdokładniejszą i jedyną możliwą w przypadku próbek o nieregularnym kształcie Beton stwardniały 5. Beton stwardniały 113

58 Wyniki badań Gęstość jest obliczana z pomiarów masy i objętości: D = m/v gdzie: D - gęstość w kg/m 3 m - masa próbki w czasie badania w kg V objętość określona metoda odniesienia w m 3 Wynik powinien być podany z dokładnością do 10 kg/m Głębokość penetracji wody pod ciśnieniem Norma EN Zasada Woda pod ciśnieniem działa na powierzchnię stwardniałego betonu. Po okresie badania próbka jest rozłupywana i mierzona jest maksymalna głębokość penetracji wody. Próbki do badań Do badań można wykorzystywać zarówno próbki sześcienne, jak walcowe i prostopadłościenne, pod warunkiem, że minimalny wymiar pola, na którym przykładane jest ciśnienie wody jest nie mniejsze niż 150 mm. Średnica obszaru poddanego działaniu wody pod ciśnieniem wynosi 75 mm. Ciśnienie wody może być wywierane od góry lub od dołu. Warunki wykonywania badania Ciśnienie wody nie może być wywierane na zatartą, wygładzoną powierzchnię próbki. Zaleca się ciśnienie to wywierać na powierzchnię, która miała styczność z formą. W sprawozdaniu należy umieścić opis kierunku działania wody w stosunku do formowania próbki (prostopadle czy równolegle). Powierzchnia próbki, która będzie poddana ciśnieniu wody musi być oczyszczona szczotką stalową, najlepiej natychmiast po jej rozformowaniu. Próbka w czasie badań musi mieć wiek co najmniej 28 dni Mrozoodporność Norma EN (w roku 2005 w przygotowaniu) Norma opisuje sposób badania mrozoodporności betonu przez zamrażanie/rozmrażanie w wodzie lub roztworze wodnym NaCl. Mierzony jest ubytek betonu z powierzchni próbek poddanych cyklom zamrażania/rozmrażania. Zasada Próbki w wodzie lub roztworze wodnym soli są cyklicznie zamrażane do temperatury poniżej -20 o C i rozmrażane do temperatury +20 o C lub wyższej. Ilość materiału, która oddzieliła się od próbek jest miara odporności na zamrażanie/rozmrażanie. Opisane są trzy metody: Metoda badania płyt Metoda badania sześcianów Metoda CD/CDF Określenia z projektu normy Odporność na mróz Odporność na cykle zamrażania/rozmrażania w kontakcie z wodą Odporność na zamrażanie/rozmrażanie Odporność na cykle zamrażania/rozmrażania w kontakcie ze środkami rozmrażającymi Działanie czynników atmosferycznych Strata materiału z powierzchni w wyniku działania cykli zamrażania/rozmrażania Zniszczenie struktury wewnętrznej Spękania w betonie, które nie są widoczne na powierzchni, ale które zmieniają właściwości b etonu takie jak dynamiczny moduł sprężystości. Badanie Na powierzchnię próbki stwardniałego betonu wywierane jest przez okres 72 godzin działanie wody pod stałym ciśnieniem 500 (± 50) Kpa (5 barów). Boki próbki (próbek) są odkryte i należy regularnie obserwować pojawianie się na nich przecieków i mierzalnych ubytków wody. Po badaniu należy próbkę natychmiast rozłupać w płaszczyźnie przesiąkania wody i zaznaczyć obrys obszaru zwilżonego. Należy zmierzyć maksymalny zasięg penetracji wody od powierzchni z dokładnością do 1 mm Beton stwardniały 5. Beton stwardniały 115

59 6. Beton natryskowy 6.2 Wymagania jakościowe betonu natryskowego Ekonomia przez zmniejszenie odprysku Podniesienie wytrzymałości na ściskanie Grubsze warstwy przez poprawę spójności mieszanki Lepsza wodoszczelność Duża mrozoodporność Dobra przyczepność i wytrzymałość przy rozciąganiu Jak te wymagania mogą być osiągnięte? 6.1 Definicja Beton natryskowy jest dostarczany w miejsce jego wbudowania szczelnymi, ciśnieniowymi przewodami i rurami a układany jest przez natrysk, co powoduje jego jednoczesne zagęszczenie. Zastosowanie Beton natryskowy ma najczęściej następujące zastosowania: Zestalenie stropu przy budowie tuneli Zestalenie powierzchni skał i zboczy Obudowy wysokiej jakości Naprawy i modernizacja Co Jak Wyroby Sika Wczesna Przyspieszacz Sigunit -L50 AFS/-L53 AFS wytrzymałość Sigunit -L20/-L62 Wytrzymałość końcowa Zmniejszenie wody/sio 2 / SikaTard -203 przyspieszacz bez alkaliów Sika ViscoCrete SC-305 SikaFume -TU Sigunit -L53 AFS Odporność na siarczan Zmniejszenie wody + SiO 2 SikaTard /Sika ViscoCrete / SikaFume chemiczna Zmniejszenie wody + SiO 2 / Sikacrete -PP1 włókna plastikowe na ścieranie Zmniejszenie wody + SiO 2 / SikaTard + SikaFume włókna stalowe Wodoszczelność Zmniejszenie w/c SikaTard /Sika ViscoCrete Mały odprysk SiO2/ poprawa pompowalności SikaFume /SikaPump Długa urabialność Opóźniacz wiązania SikaTard Duża wydajność Zmniejszenie wody/ SikaTard /Sika ViscoCrete / poprawa pompowalności/ (na- SikaPump trysk mokry) Przerwy w pracy Opóźniacz wiązania SikaTard Beton natryskowy 6. Beton natryskowy 117

60 6.3 Przyrost wytrzymałości wczesnej Jakość betonu natryskowego najlepiej określają jego właściwości. Kiedy odpowiednie, norma EN powinna być stosowana również do betonu natryskowego. W Europie często są stosowana Zalecana praktyka betonu natryskowego opracowana przez Austryjackie Stowarzyszenie Betonu, która podaje trzy klasy wczesnej wytrzymałości: J1, J2 i J3. Wytrzymałość wczesna klasy J1 Wykonanie w cienkich warstwach na suchym podłożu bez wymagań konstrukcyjnych. Wytrzymałość wczesna klasy J2 Wykonanie w grubszych warstwach, również w pozycji sufitowej, duża wydajność, niskie ciśnienie wody i z obciążeniem świeżo naniesionego betonu kolejnymi pracami. Wytrzymałość wczesna klasy J3 Zastosowanie przy wykonywaniu obudów lub przy dużym ciśnieniu wody. Powinna być stosowana tylko w specjalnych sytuacjach ze względu na tworzenie się dużej ilości pyłu. 6.4 Wykonywanie natrysku Natrysk na sucho Stałe składniki mieszanki, to jest kruszywo i cement o wilgotnej konsys- -tencji ( wilgotność ziemi ) są podawane za pomocą sprężonego powietrza a woda łączy się z nimi dopiero w dyszy, gdzie również dodawany jest, jeśli wymagany, przyspieszacz wiązania. Istniejąca wilgotność kruszywa w podstawowej mieszance nie powinna przekraczać 6 %, gdyż przy większej wilgotności spada wydajność podawania mieszanki i rośnie ryzyko powstawania korków w rurach. Krzywe uziarnienia kruszywa z podziałem na indywidualne frakcje Zawartość Składnik Krzywa A Krzywa B Krzywa C % 0 8 mm Wytrzymałość na ściskanie f C [N/mm 2 ] Klasa J3 Klasa J2 Klasa J1 Przechodzi przez sito wagowo % Wymiar oczka sita mm Minuty Pomiędzy A i B Klasa J1 Pomiędzy B i C Klasa J2 Ponad C Klasa J3 Godziny Zawartość cementu Na 100 litrów suchej mieszanki 28 kg cementu jest dodawane do 80 litrów kruszywa Na 1250 litrów suchej mieszanki 350 kg cementu jest dodawane do 1000 litrów kruszywa Źródło: Zalecana praktyka betonu natryskowego, Austryjackie Stowarzyszenie Betonu Beton natryskowy 6. Beton natryskowy 119

61 Przykład składu na 1 m 3 mieszanki do natrysku na sucho Beton o uziarnieniu 0 8, natryskiwany na sucho, klasa wytrzymałości C 30/37, CEM I 42,5, 350 kg na 1000 litrów kruszywa, pył krzemionkowy 20 kg Cement 280 kg SikaFume -TU 20 kg Kruszywo 0 4 mm o wilgotności 4 % (55 %) ok. 680 kg Kruszywo 4 8 mm o wilgotności 2 % (45 %) ok. 560 kg Krzywe uziarnienia kruszywa z podziałem na indywidualne frakcje Przykład składu na 1 m 3 mieszanki do natrysku na mokro Zawartość Składnik Krzywa A Krzywa B Krzywa C % 0 8 mm Wilgotna sucha mieszanka 1 m 3 ok kg Beton o uziarnieniu 0 8, natryskiwany na mokro, klasa wytrzymałości C * Musi być sprawdzona przez pomiar zużycia 30/37, CEM I 42,5, 425 kg, pył krzemionkowy 20 kg, włókna stalowe 40 kg Domieszki Domieszki Zmniejszająca ilość wody/opóźniacz: SikaTard -930, dozowanie Cement 425 kg 132 l 0,2 2,0 % SikaFume -TU 20 kg 9 l Przyspieszacz (bez alkaliów i nie toksyczny): Sigunit -L50 AFS, dozowanie 3 6 % Kruszywo 0 4 mm o wilgotności 4 % (55 %) 967 kg 358 l Alternatywnie przyspieszacz alkaliczny: Sigunit -L62, Kruszywo 4 8 mm o wilgotności 2 % (45 %) 791 kg 293 l dozowanie 3,5 5,5 % Woda (woda/spoiwo = 0,48) 155 kg 155 l Z 1 m 3 uzyskuje się zwartego materiału na ścianie: Zawartość powietrza (4,5 %) 45 l Włókna stalowe 40 kg 5 l Przyspieszonego Sigunit -L50 AFS m 3 (odprysk %) Beton natryskowy 1000 l Przyspieszonego Sigunit -L m 3 Masa 1 m kg (odprysk %) Zawartość cementu w betonie na ścianie ok kg/m 3 Zmniejszająca ilość wody/opóźniacz: Sika ViscoCrete /SikaTard Przyspieszacz bez alkaliów: Sigunit -L53 AFS, Sigunit -49 AFS, dozowanie 3 8 % Natrysk na mokro Alternatywnie przyspieszacz alkaliczny: Sigunit -L62, Są dwa różne sposoby podawania mieszanki do wykonywania natrysku dozowanie 3,5 5,5 % na mokro, które mają zwyczajowe określenia luźny i gęsty. Przy sposobie gęstym, mieszanka jest podawana zwartym strumieniem pompą Z 1 m 3 uzyskuje się zwartego materiału na ścianie: do betonu aż do mieszalnika przy końcu przewodu, gdzie doprowadzone jest sprężone powietrze, które rozrywa zwarty strumień mieszanki Przyspieszonego Sigunit -L50 AFS m 3 przed jej natryśnięciem. Przyspieszacz jest zwykle dodawany do sprę- Przyspieszonego Sigunit -L m 3 żonego powietrza tuż przed mieszalnikiem, co zapewnia równomierne (odprysk %) rozprowadzenie domieszki w mieszance betonowej. Przy sposobie luźnym taka sama mieszanka jest podawana do dozownika Zawartość cementu w betonie na ścianie kg/m 3 obrotowego skąd jest tłoczona sprężonym powietrzem, tak jak przy Zawartość włókien stalowych w betonie na ścianie kg/m 3 metodzie suchej. Przyspieszacz jest dodawany przez oddzielną przystawkę do dyszy przy pomocy sprężonego powietrza. Zakładając, że wymagane właściwości betonu są takie same, przy obydwu sposobach podawania mieszanki jej skład: ilość i uziarnienie kruszywa, w/c, domieszki, dodatki i ilość cementu są takie same Beton natryskowy 6. Beton natryskowy 121

62 Natrysk na sucho Natrysk na mokro, sposób strumienia gęstego Sprężone powietrze Woda Sucha mieszanka Agregat natryskowy Transport pneumatyczny (strumień luźny) Sigunit alkaliczny Sigunit bez alkaliów cm Sprężone powietrze Woda Mieszanka mokra Pompa do betonu Sigunit alkaliczny Transport hydrauliczny (strumień gęsty) Transport pneumatyczny (strumień luźny) Mieszalnik Sigunit bez alkaliów cm Przyspieszacz + woda Powietrze do mieszalnika Przyspieszacz + powietrze Ciekły przyspieszacz Ciekły przyspieszacz Beton natryskowy 6. Beton natryskowy 123

63 Natrysk na mokro, sposób strumienia luźnego 6.5 Metody badań i pomiarów Woda Sprężone powietrze Mieszanka mokra Agregat natryskowy Transport pneumatyczny (strumień luźny) Sigunit alkaliczny Sigunit bez alkaliów cm Określanie wytrzymałości wczesnej W celu określenia bardzo wczesnej wytrzymałości, zakres od 0 do 1 N/mm 2, stosowane są metody Proctora lub penetrującej igły. Dla zakresu wytrzymałości na ściskanie od 2 do 10 N/mm 2 dobrze spraw- -dzone są następujące metody: Kaindl/Meyco: określanie siły wyrywania bolców, HILTI (Dr. Kusterle): określanie głębokości wbicia i siły wyrywania kołków wstrzeliwanych młotkiem Hilti DX 450L; wielkość ładunku i wymiar kołków są znormalizowane, Uproszczona metoda Hilti (Dr. G. Bracher, Sika): określanie głębokości wbicia i siły wyrywania kołków wstrzeliwanych młotkiem Hilti DX 450L; wielkość ładunku i wymiar kołków są znormalizowane; określanie wymaganej wczesnej wytrzymałości przy tej meto-dzie powinno być z dokładnością ± 2 N/mm 2. Przyspieszacz + powietrze Czas badania Ciekły przyspieszacz Igła penetrująca do 1 N/mm 2 Metoda Hilti od 2 do max. 15 N/mm 2 Powyżej 10 N/mm2 można wycinać rdzenie i następnie je badać Beton natryskowy 6. Beton natryskowy 125

64 6.6 Mokry system Sika Wytrzymałość na ściskanie [N/mm 2 ] Według Dr. G. Bracher, Sika Głębokość wbicia kołka [mm], pistolet Hilti Przyrost wytrzymałości od 1-go dnia do x dni Powyżej 10 N/mm 2 można wycinać rdzenie i następnie je badać. Średnica i wysokość rdzeni 50 mm. Średnia jest obliczana z badania 5-ciu rdzeni. Zalecane średnie dozowanie Superplastyfikator SikaTard 0,8 % - 1,6 % o przedłużonym cza- Sika ViscoCrete sie otwartym Niealkaliczny, nietok- Sigunit -L50 AFS 4,0 % 8,0 % syczny przyspie-szacz Sigunit -L53 AFS 3,0 % - 6,0 % Pył krzemionkowy SikaFume 4 % - 10 % Plastyfikator ze stabilizatorem Beton natryskowy o opóźnionym wiązaniu i stabilizowany, o optymalnej urabialności dzieki stosowaniu SikaTard. Zmniejszenie ilości wody SikaTard Sika ViscoCrete Domieszki zmniejszające ilość wody zarobowej stosowane do betonu natryskowego są inne niż tradycyjne. Wymaga się od nich następujących dodatkowych właściwości: Dobrej pompowalności przy niskim współczynniku w/c Przedłużona urabialność i czas otwarty Dobra zgodność z wybranym przyspieszaczem dla przyrostu wytrzymałości Przyspieszacz wiązania Silicafume Sigunit -L50 AFS Sigunit -L53 AFS Sigunit -L20 Niealkaliczny przyspieszacz Niealkaliczny przyspieszacz dla uzyskania maksymalnej wytrzymałości wczesnej Przyspieszacz alkaliczny SiO 2 w pyle krzemionkowym reaguje z wodorotlenkiem wapnia tworząc dodatkową ilość uwodnionego krzemianu wapnia. Daje to matrycę cementową o większej gęstości, twardszą i o większej odporności. Obecne wymagania stawiane betonowi natryskowemu, takie jak wodoszczelność i odporność na siarczany sa trudne do uzyskania bez dodatku pyłu krzemionkowego Beton natryskowy 6. Beton natryskowy 127

65 6.7 Beton natryskowy z włóknami stalowymi Definicja Beton natryskowy z włóknami stalowymi, podobnie jak tradycyjnie zbrojony beton natryskowy, składa się z cementu, kruszywa, wody i stali. Przez zastosowanie i dodanie włókien stalowych beton natryskowy jest jednorodnie zbrojony. Przyczyny stosowania betonu natryskowego zbrojonego włóknami stalowymi Mniejsze koszty przez eliminację zbrojenia z siatki stalowej Wyższa wytrzymałość wczesna Eliminacja pustych cieni pod prętami zbrojenia Ze względu na swoja jednorodność, beton natryskowy zbrojony włóknami stalowymi może przenosić siły różnego rodzaju w różnych kierunkach w każdym jego przekroju. Zalecany przez firmę Sika skład betonu natryskowego zbrojonego włóknami stalowymi Uziarnienie 0 8 mm Zawartość cementu kg/m 3 SikaFume min. 15 kg/m 3 SikaTard 1,2 % Sika ViscoCrete 1 % SikaPump 0,5 % Sigunit -L53 AFS 3 6 % Włókna stalowe kg/m 3 Uwagi dodatkowe Może być wymagana zwiększona ilość cementu, gdyż beton natryskowy zbrojony włóknami wymaga większej ilości frakcji drobnych niż zwykły beton natryskowy do metody mokrej, co wynika z konieczności dobrego zakotwienia włókien. Dodanie SikaFume pomaga osiągnąć zamierzone właściwości betonu natryskowego, gdyż poprawia zakotwienie włókien. SikaPump poprawia znacząco pompowalność mieszanki. Minimalna średnica przewodów i rur powinna być co najmniej jak podwójna długość stosowanych włókien. Zalecana średnica przewodów giętkich minimum 65 mm. Strata włókien przy betonie natryskowym mokrym wynosi %. Przy betonie natryskowym suchym strata włókien może wynosić do 50 %. Zdolność napełnienia maszyny pompującej może być obniżona, co daje w wyniku spadek wydajności i większe zużycie przyspieszacza. Próbki do badania urabialności betonu natryskowego zbrojonego włóknami mają kształt płyt o grubości 10 cm i bokach o długości 60 x 60 cm. 6.8 Beton natryskowy odporny na siarczany Beton natryskowy o zwyklej zawartości cementu wynoszącej kg/m 3 ma wysoką odporność na siarczany jeżeli: użyty jest cement typu HSR w połączeniu z plastyfikatorem oraz SikaPump lub użyty jest normowy cement portlandzki w połączeniu z plastyfikatorem oraz SikaFume w ilości powyżej 5 % lub użyty jest cement CEM III-S. Wymagane w/c < 0,50 Zalecany przez firmę Sika skład betonu natryskowego: Uziarnienie 0 8 mm Zawartość cementu 425 kg/m 3 SikaFume 30 kg/m 3 SikaTard 1.6 % Sika ViscoCrete 1.2 % SikaPump 0.5 % Sigunit -L53 AFS 3 5 % 6.9 Beton natryskowy o podwyższonej ognioodporności Beton natryskowy ma większą odporność na ogień, jeżeli jest ulepszony włóknami polipropylenowymi. W przypadku pożaru, włókna topią się pozostawiając puste korytarze, którymi może uchodzić para wodna, co zapobiega powstawaniu dużych naprężeń wewnętrznych. Istotną rolę odgrywa dobór właściwego kruszywa. Wybór kruszywa podnoszącego odporność na ogień betonu powinien być oparty na wynikach badań. Uziarnienie 0 8 mm Rodzaj cementu CEM III / A-S Zawartość cementu 425 kg/m 3 SikaTard 1.5 % Sika ViscoCrete 1.2 % SikaPump 0.5 % Sigunit -L53 AFS 3 6 % Włókna polipropylenowe 2,7 kg/m 3, zależnie od typu Beton natryskowy 6. Beton natryskowy 129

66 7. Preparaty antyadhezyjne Wygląd wykonanych konstrukcji betonowych zależy od wielu czynników. Są nimi skład betonu, właściwości składników betonu, rodzaj deskowania, zagęszczenie betonu, temperatura, pielęgnacja oraz rodzaj i użycie preparatu antyadhezyjnego. W dalszej części tej części podano efekty stosowania preparatów antyadhezyjnych, wskazówki ich wyboru oraz podstawowe zasady ich stosowania. 7.1 Działanie preparatów antyadhezyjnych Działanie preparatów antyadhezyjnych można sklasyfikować w trzy zupełnie różne grupy materiałowe: Preparaty antyadhezyjne tworzące film na deskowaniu Materiały, które zawierają głównie składniki odpowiedzialne za zmniejszenie przyczepności, takie jak różne naturalne i syntetyczne oleje oraz woski na bazie parafiny. Dodatki Przy zastosowaniu tych materiałów można uzyskać efekty dodatkowe lub wzmocnienie działania preparatów tradycyjnych. Grupę te tworzą przyspieszacze działania klasycznych preparatów antyadhezyjnych, składniki zwilżające, dodatki antykorozyjne, środki konserwujące i emulgujące, które są niezbędne przy stosowaniu wodorozcieńczalnych, powierzchniowych preparatów antyadhezyjnych. Większość tych dodatków obecnie stosowanych zawiera również inne składniki, niektóre reagują chemicznie z cementem, powodując jego zamierzone opóźnienie wiązania. Wszystkie te oddziaływania powodują zdecydowanie łatwiejsze rozformowanie elementów betonowych i poprawienie wyglądu ich powierzchni. Rozcieńczalniki Służą one do zmniejszenia lepkości preparatów nanoszonych na deskowania i formy oraz dodatków. Poprawiają one właściwości robocze stosowanych materiałów, grubość powłok, czas wysychania i inne. Rozcieńczalniki są pochodzenia organicznego lub wodą dla preparatów emulsyjnych. 7.2 Wymagania stawiane preparatom antyadhezyjnym Wylicza się następujące wymagania, które są stawiane działaniu preparatów antyadhezyjnych, zarówno do deskowań konstrukcji wykonywanych na budowie jak i elementów prefabrykowanych: Łatwe i czyste rozformowanie elementu, bez ubytków betonu i uszkodzenia deskowań Doskonały wygląd powierzchni, szczelna powierzchnia elementów, jednolity kolor, zmniejszenie ilości półpęcherzykow na powierzchni Brak niekorzystnego wpływu na jakość betonu przy powierzchni: nieznaczny wpływ na wiązanie, brak niekorzystnego wpływu na nakładanie kolejnych powłok lub farb lub dokładna instrukcja niezbędnego postępowania Ochrona deskowań i form przed korozją i przedwczesnym zużyciem Łatwość stosowania 7.3 Wybór odpowiedniego preparatu antyadhezyjnego Rodzaj materiału z którego wykonane jest deskowanie lub forma jest głównym czynnikiem. Szczegółowe zalecenia podane są w dalszych częściach Preparaty antyadhezyjne do deskowań nasiąkliwych Nasiąkliwość deskowań drewnianych używanych po raz pierwszy jest bardzo duża. Jeżeli deskowanie nie jest odpowiednio zaimpregnowane, woda z zaczynu cementowego zostanie odciągnięta do drewna. Widocznymi efektami tego zjawiska będą: przyczepność deskowania do betonu a w późniejszym okresie pylenie powierzchni betonu ze względu na niedostateczną hydratację cementu. Warstwa betonu przy powierzchni może być również uszkodzona przez niektóre składniki drewna, np. cukry zawarte w niektórych gatunkach. W sumie, powierzchnia betonu jest osypliwa, ma niejednolity kolor i zmniejszoną wytrzymałość. Zjawiska te występują szczególnie kiedy materiał do deskowań, przed ich pierwszym użyciem, były składowane na wolnym powietrzu bez zabezpieczenia przed światłem słonecznym. Opisane efekty są szczególnie widoczne przy pierwszym użyciu drewnianych deskowań, ale są coraz mniej istotne w miarę kolejnych rotacji deskowań Preparaty antyadhezyjne 7. Preparaty antyadhezyjne 131

67 Nasiąkliwe Drewniane Prosty i sprawdzony w praktyce sposób zapobiegania tym zjawiskom przy pierwszym użyciu deskowań drewnianychpolega na ich zaimpregnowaniu preparatem antyadhezyjnym a następnie pokryciu powierzchni,które będą miały kontakt z betonem grubą warstwą zaczynu cementowego. Stwardniały zaczyn cementowy jest następnie usuwany mechanicznie. Po tym przyspieszonym starzeniu przed kilkoma betonowaniami należy deskowanie pokrywać preparatem antyadhezyjnym o właściwościach impregnujących. Do tego celu najlepiej nadają się preparaty bez rozpuszczalnika lub z małą jego zawartością i małej aktywności chemicznej. Kiedy deskowania drewniane były używane kilka razy, ich nasiąkliwość stopniowo zmniejsza się, gdyż pory są stopniowo zatykane przez zaczyn cementowy i pozostałości preparatów antyadhezyjnych. Deskowania drewniane używane wielokrotnie wymagają jedynie cienkiej powłoki preparatu. Z czasem powstaje możliwość stosowania cienkich powłok z preparatów zawierających rozcieńczalnik lub emulsyjnych. Stalowe Deskowanie Nienasiąkliwe Drewnopochodne Fakturowane Niestrugane Podgrzewane Lakierowane Plastikowe Strugane Niepodgrzewane Powlekane Gumowe We wzory Czyszczone strumieniowo Preparaty antyadhezyjne do deskowań nienasiąkliwych Deskowania wykonane z drewna modyfikowanego żywicami syntetycznymi, z tworzyw sztucznych i ze stali są nienasiąkliwe, więc nie wchłaniają preparatów antyadhezyjnych, wody lub zaczynu cementowego. W przypadku tych materiałów niesłychanie ważnym jest aby preparaty antyadhezyjne nakładane były równomiernie i cienko. Nie mogą powstawać kałuże i zacieki. Powodują one nie tylko zwiększone powstawanie porów na powierzchni betonu, ale mogą być również przyczyną niejednolitego koloru betonu a nawet pylenie jego powierzchni. 7.4 Wskazówki użycia Stalowe formy podgrzewane stanowią oddzielne zagadnienie. Powłoka preparatu naniesiona na formę nie może odparowywać pod wpływem ciepła a skład preparatu musi być tak dobrany, aby w warunkach podwyższonej temperatury i oddziaływania alkalicznych składników cementu nie zachodziła reakcja zmydlania składników preparatu antyadhezyjnego. Deskowania o fakturze ozdobnej wykonane ze specjalnej gumy lub gumy silikonowej nie zawsze wymagają stosowania środków antyadhezyjnych, zwłaszcza jeśli są nowe, gdyż beton nie ma przyczepności do ich gładkiej, hydrofobowej powierzchni. Jeżeli, ze względu na fakturę powierzchni lub wiek formy, występuje potrzeba stosowania środka antyadhezyjnego powinny być stosowane środki zawierające rozpuszczalniki lub specjalne emulsje. Preparaty należy nanosić bardzo cienką warstwą, aby uniknąć ich zbierania się w dolnych częściach formy. Należy przeprowadzać wcześniejsze próby przydatności wybranych preparatów, aby sprawdzić czy nie powodują one puchnięcia i odkształceń form lub ich częściowego rozpuszczania. Podano kilka ogólnych wskazówek dotyczących wykonania w nawiązaniu do informacji o specyficznych właściwościach preparatów antyadhezyjnych Stosowanie preparatów antyadhezyjnych Najważniejszą zasadą jest stosowanie absolutnie najmniejszej ilości w sposób możliwie najbardziej równomierny. Sposób nakładania preparatu zależy głównie od jego konsystencji. Produkty o małej lepkości (ciekłe) najdogodniej jest nanosić niskociśnieniowym natryskiem (ciśnienie 4 5 barów). Stosować dysze płaskie o rozmiarze zależnym od zawartości rozpuszczalnika w produkcie. Jeżeli możliwe dysze powinny mieć zawór kontrolny lub filtr aby zapobiec powstawaniu zacieków i podobnych niekorzystnych zjawisk. W celu uzyskania cienkiej i równomiernej powłoki preparatu na powierzchni deskowania, przeważnie są stosowane oleje o małej lepkości z dodatkami antyadhezyjnymi oraz rozcieńczalnikami w przypadku deskowań pod elementy betonu architektonicznego. Dodatki zmniejszające przyczepność, np. kwasy tłuszczowe i składniki zwilżające, poza swoją zasadniczą funkcją poprawiają przyczepność powłoki preparatu do gładkich, pionowych powierzchni. Dobór odpowiedniego preparatu jest szczególnie istotny w przypadku deskowań wysokich ścian, gdzie występuje ścieranie przy podawaniu i zagęszczaniu mieszanki betonowej oraz gdy jest długa przerwa między naniesieniem preparatu a betonowaniem, kiedy pod wpływem warunków atmosferycznych właściwości wykonanej powłoki mogą ulec pogorszeniu Preparaty antyadhezyjne 7. Preparaty antyadhezyjne 133

68 Sprawdzanie prawidłowej ilości nałożonego preparatu antyadhezyjnego Warunki pogodowe odgrywają duże znaczenie przy stosowaniu preparatów antyadhezyjnych. Nie jest właściwym nanoszenie preparatów w czasie deszczu ze względu na potencjalnie niewystarczającą przyczepność i gromadzenie się wody w formie. Deskowania nasiąkliwe mogą mieć większe zużycie preparatów zwłaszcza przy nasłonecznieniu i przewiewie. Preparaty emulsyjne są wrażliwe na mróz, gdyż w niskiej temperaturze mogą się rozdzielić zanim deskowanie lub forma będą wypełnione betonem Czas oczekiwania przed betonowaniem Nadmierna ilość nałożonego preparatu Minimalny okres pomiędzy naniesieniem preparatu antyadhezyjnego a betonowaniem nie może być jednoznacznie określony, gdyż zależy on od wielu czynników takich jak rodzaj deskowania, temperatura, pogoda i rodzaj preparatu. Właściwy czas wysychania preparatów zawierających rozpuszczalnik i emulsje na bazie wody musi być zawsze zachowany, inaczej nie uzyska się efektu antyadhezyjnego. Może również ucierpieć wygląd powierzchni betonu, ponieważ uwięziony rozpuszczalnik może pozostawić drobne pory na powierzchni. Szybkość odparowania różni się zależnie od rodzaju rozpuszczalnika. Czas oczekiwania dla każdego preparatu jest podany w Kartach Technicznych. Ekspozycja lub nacisk (ruch pieszy, pogoda itp.) na powłokę preparatu oraz zbyt długi okres między naniesieniem preparatu a betonowaniem mogą w niektórych warunkach osłabić efekt separujący. W przypadku deskowania nasiąkliwego efekt ten może wystąpić już po kilku dniach. W przypadku deskowań nienasiąkliwych efekt oddzielający może się zachować nawet do kilku tygodni, zależnie od warunków zewnętrznych Betonowanie Prawidłowa ilość nałożonego preparatu Na gładkich deskowaniach prawidłowe i równomierne nałożenie preparatu może być sprawdzone przez wykonanie próby palca. Nie powinny tworzyć się na powierzchni widoczne bruzdy lub gromadzenie się preparatu. Nadmiar preparatu na powierzchniach poziomych należy usunąć gumową lub gąbkową raklą a cała powierzchnia musi być następnie zatarta miękkim narzędziem. Jeśli zbyt duża ilość materiału była użyta na powierzchniach pionowych lub skośnych, nadmiar preparatu zgromadzi się i będzie widoczny na dole deskowania, skąd musi być usunięty szmatami lub gąbką. Preparaty o dużej lepkości, np. w postaci past woskowych, należy nanosić szmatą, gąbką, raklą gumową, szczotką i podobnymi narzędziami. Również w tym przypadku materiał należy nanosić równomiernie i w możliwie najmniejszej ilości. Ogólnie, podczas betonowania ważnym jest zwracanie uwagi aby preparat antyadhezyjny nie był narażony, na ile to możliwe, na naciski mechaniczne. Jeżeli możliwe, w deskowaniach pionowych beton, jego powierzchnia, nie powinien układać się po skosie, gdyż może zostać starta powłoka preparatu. Mieszanka betonowa powinna możliwie być podawana jak najdalej od powierzchni deskowania przez stosowanie rur. Również przy zagęszczaniu należy zwracać uwagę aby buława wibratora nie dotykała do deskowania i nie była prowadzona blisko deskowania. Podsumowanie Przemysł betonów nie może funkcjonować bez preparatów antyadhezyjnych. Kiedy są właściwie wybrane i użyte w warunkach sztywnego deskowania oraz właściwej jakości betonu, przyczyniają się one do jednolitego wyglądu powierzchni betonu oraz poprawy jego trwałości. Niewłaściwie dobrane, podobnie jak niewłaściwe składniki betonu i jego receptura, mogą spowodować wady w samym betonie i na jego powierzchni. Grupa preparatów Sika Separol oferuje idealne rozwiązania w bardzo różnorodnych warunkach Preparaty antyadhezyjne 7. Preparaty antyadhezyjne 135

69 8. Pielęgnacja 8.1 Wstęp Poniższy wykres pokazuje ilość wody parującej z 1 m 2 powierzchni betonu w różnych warunkach. Jak widać z przykładu (strzałki) w temperaturze betonu i powierza 20oC, wilgotności względnej powietrza 50% i średniej szybkości wiatru 20 km/godz. przez godzinę z powierzchni 1 m 2 betonu odparowuje 0,6 litra wody. W warunkach kiedy temperatura betonu jest wyższa niż temperatura powietrza ilość wody odparowującej gwałtownie rośnie. W tych samych warunkach ale przy temperaturze betonu wynoszącej 25 o C ilość wody odparowującej rośnie o 50%, to jest 0,9 litra na m 2 na godzinę. Efekt na parowanie względnej wilgotności powietrza, temperatury betonu i powietrza oraz prędkości wiatru (według VDZ Niemieckie Stowarzyszenie Producentów Cementu) Wilgotność względna w % Temperatura betonu w o C Aby uzyskać dużą trwałość, beton musi być nie tylko mocny ale również szczelny, zwłaszcza przy powierzchni. Im mniejsza porowatość i szczelniejszy stwardniały zaczyn cementowy, tym większa jest odporność na warunki zewnętrzne, naprężenia i atak. Aby to uzyskać w stwardniałym betonie należy podjąć środki ochrony świeżego betonu a zwłaszcza przed: przedwczesnym wysychaniem spowodowanym wiatrem, słońcem, małą wilgotnością ekstremalnymi temperaturami (zimno, gorąco) i niszczącymi zmianami temperatury deszczem skokami termicznymi i fizycznymi atakiem chemicznym naprężeniami mechanicznymi Ochrona przed przedwczesnym wysychaniem jest konieczna, gdyż przyrost wytrzymałości zależny jest między innymi od warunków wilgotnościowych. Konsekwencje zbyt wczesnego ubytku wody są następujące: Niska wytrzymałość w częściach przy powierzchni Tendencja do pylenia Większa nasiąkliwość wodą Zmniejszona odporność na warunki atmosferyczne Mała odporność na atak chemiczny Obecność wczesnych rys skurczowych Zwiększone ryzyko wszystkich form spękań skurczowych Temperatura powietrza w o C Woda odparowująca w kg/m 2 godz. Szybkość wiatru w km/godz. Przykład ilustrujący wykres Świeży beton zawierający 180 litrów w m 3 ma 1,8 litra wody na 1 m 2 i 1 cm grubości. Przy ilości wody odparowującej w ilości 0,6 litra na m 2 na godzinę woda zawarta w warstwie grubości 1 cm odparuje w ciągu trzech godzin a z warstwy o grubości 3 cm w ciągu dziewięciu godzin. Taka grubość przekracza minimalną otulinę wymaganą dla konstrukcji zewnętrznych według DIN Uzupełnienie utraconej wody z głębszych warstw betonu zachodzi tylko Szybkość wiatru w skali Beauforta Pielęgnacja 8. Pielęgnacja 137

70 8.2 Metody pielęgnacji w ograniczonym zakresie. Negatywny wpływ utraconej wody na wytrzymałość, ścieralność i szczelność betonu w warstwie przypowierzchniowej jest oczywisty. Duże zmiany temperatury powodują jego odkształcenia rozszerzanie przy wzroście i skurcz przy spadku. Odkształcenia powodują naprężenia, które mogą prowadzić do spękań. Ważnym jest zatem zapobieganie zbyt dużym różnicom temperatury (> 15K) pomiędzy rdzeniem a powierzchnią elementu świeżego betonu oraz ekspozycji na gwałtowne zmiany temperatury betonu częściowo stwardniałego. Naprężenie mechaniczne takie jak gwałtowne drgania i mocne wstrząsy podczas wiązania i początkowej fazie twardnienia mogą uszkodzić beton jeżeli jego struktura jest rozluźniona. Woda deszczowa lub bieżąca często są przyczyną uszkodzenia świeżego betonu. Uszkodzeniom które mogą powstać w wyniku prowadzenia dalszych prac należy zapobiegać przez ochronę krawędzi i niektórych elementów oraz wydłużenie okresu od betonowania do rozdeskowania. Atak chemiczny przez substancje znajdujące się gruncie, wodzie gruntowej lub powietrzu może uszkodzić beton a nawet uczynić niezdolnym do spełniania jego roli nawet w przypadku prawidłowej mieszanki i wykonania, jeżeli zajdzie zbyt wcześnie. Substancje takie nie powinny mieć kontaktu z betonem tak długo jak to możliwe przez jego osłanianie, drenaż lub przykrycie. Środki zapobiegające przedwczesnemu wysychaniu są następujące: Zastosowanie preparatu do pielęgnacji świeżego betonu, np. Sika Antisol -E20, Sika NB Pozostawienie w deskowaniu Przykrycie materiałami szczelnymi, np. folie Przykrycie materiałami nasiąkliwymi, np. maty słomiane, geowłókniny Spryskiwanie w sposób ciągły mgłą wodną Kombinacja tych metod Pozostawienie w deskowaniu oznacza, że drewniane, nasiąkliwe deskowania muszą być wilgotne a stalowe muszą być chronione przed ogrzaniem, np. światłem słonecznym, i przed wystudzeniem w niskiej temperaturze. Staranne przykrycie folią plastikową jest najczęstszym sposobem pielęgnacji górnych powierzchni i całych elementów po zdjęciu deskowania. Arkusze folii muszą być układane na wilgotny beton z zakładem a ich krawędzie obciążone, aby zapobiec przemieszczeniu przez wiatr i dodatkowo uszczelnić zakład. Zastosowanie folii jest szczególnie zalecane do betonu architektonicznego, gdyż w znacznym stopniu zapobiega ona powstawianiu niechcianych wykwitów. Folia nie może być układana bezpośrednio na świeżym betonie. Przy pielęgnacji powierzchni betonu materiałami nasiąkliwymi (maty słomiane, geowłókniny) muszą być one cały czas wilgotne a razie konieczności należy dodatkowo przykryć je folią plastikową. Przedwczesnemu wysychaniu można zapobiec przez ciągłe utrzymywanie powierzchni w stanie wilgotnym przez opryskiwanie wodą. Przemienne nawilżanie i wysychanie może prowadzić do powstania naprężeń i spękań świeżego betonu. Należy unikać bezpośredniego nawilżania z węża, gdyż woda może mieć temperaturę znacznie niższą niż wiążący beton, co może doprowadzić do powstania naprężeń i spękań. Odnosi się to zwłaszcza do konstrukcji masywnych. Odpowiednim sprzętem są różnego typu spryskiwacze ogrodowe o małych dyszach zapewniających tworzenie się drobnych kropli. Przy szczelnych deskowaniach pielęgnację górnej powierzchni można wykonać przez jej zalanie wodą. Ciekłe preparaty do pielęgnacji, takie jak Sika Antisol -E20, mogą być nanoszone na powierzchnię betonu bardzo prostymi narzędziami, niskociśnieniowe opryskiwacze ogrodnicze. Powinny być naniesione na całą powierzchnię tak wcześnie jak to możliwe. Na widoczne powierzchnie kiedy powierzchnia betonu zmienia swój wygląd ze świecącej na matową. Powierzchnie rozdeskowanie od razu po zdjęciu deskowania lub wyjęciu z formy. Ważnym jest utworzenie szczelnej powłoki a zużycie preparatu ma być zgodne z instrukcja stosowania. W przypadku pionowych powierzchni, może być konieczne wykonanie natrysku kilka razy. Świeży Sika Antisol -E20 ma kolor mleczno biały, co ułatwia kontrolę jakości wykonania natrysku. Po wyschnięciu powłoka staje się przezroczysta Pielęgnacja 8. Pielęgnacja 139

71 8.3 Sposoby pielęgnacji betonu Metoda Sposób Temperatura zewnętrzna w o C Poniżej -3 o C -3 do +5 o C 5 do +10 o C 10 do 25 o C Folia/Powłoka Przykryć i/lub natrysnąć X do pielęgnacji preparat do pielęgnacji i zwilżyć. Zwilżyć deskowanie drewniane, chronić deskowanie stalowe przed słońcem. Przykryć i/lub natrysnąć X X preparat do pielęgnacji Przykryć i/lub natrysnąć X* preparat do pielęgnacji i izolacje cieplną; zaleca się deskowanie z materiału utrzymującego ciepło, np. z drewna Przykryć i izolacja cieplna, X* X* zamknąć miejsce pracy, np. namiot lub ogrzewać, np. promienniki; utrzymywać temperaturę betonu +10oC przez co najmniej 3 dni Woda Utrzymywać wilgoć przez X stałe nawilżanie Powyżej 25 o C 8.4 Okres pielęgnacji Okres pielęgnacji należy zaplanować tak, aby warstwa betonu przy powierzchni osiągnęła wytrzymałość i szczelność potrzebne do zapewnienia wymaganej trwałości i ochrony zbrojenia przed korozją. Przyrost wytrzymałości związany jest ściśle ze składem betonu, temperaturą świeżego betonu, warunkami zewnętrznymi, wymiarami elementu a okres pielęgnacji również zależy od tych czynników. Jako cześć normalizacji w Europie przygotowana będzie norma dotycząca pielęgnacji betonu. Szkic przyszłej normy jest oparty na E DIN Zasada jest taka, że pielęgnacja musi być kontynuowana do czasu uzyskania przez beton 50 % wytrzymałości charakterystycznej fck. W celu określenia okresu pielęgnacji producent betonu musi znać przyrost wytrzymałości w czasie. Informacja o tym zawarta jest we współczynniku o zmianie wytrzymałości między 2-m a 28-m dniu przechowywania próbek w warunkach normowych. Klasyfikacja tego współczynnika prowadzi do podziału betonu o przyroście wytrzymałości szybkim, średnim, wolnym i bardzo wolnym. Minimalny okres pielęgnacji określony na podstawie E DIN bazuje na tych klasach przyrostu wytrzymałości. Poniższa tablica pokazuje minimalne okresy pielęgnacji jako wynik przyrostu wytrzymałości i temperatury powierzchni. Pielęgnacja według DIN , lipiec 2001 Metody pielęgnacji DIN Względna wilgotność powietrza 85 % - Pozostawienie w deskowaniu, formie - Przykrycie wodoszczelnymi arkuszami (foliami) - Przykrycie materiałami utrzymującymi wodę - Utrzymywanie na betonie warstwy wody - Preparat do pielęgnacji * Pielęgnacja i czas rozdeskowania przedłużone o ilość mroźnych dni; chronić beton przed opadami przez co najmniej 7 dni W niskiej temperaturze nie jest wystarczającym zapobieganie utracie wody z powierzchni betonu. W celu ochrony przed nadmiernym wychłodzeniem, należy wykonać w odpowiednim czasie dodatkowe izolacje termiczne. Ich rodzaj zależy głównie od warunków atmosferycznych, rodzaju wykonywanych elementów, ich wielkości i rodzaju deskowania. W temperaturze zamarzania nie jest do pielęgnacji stosowana woda. Materiały ocieplające takie jak płyty, maty słomiane i z trzciny, lekkie płyty budowlane, maty plastikowe wszystkie się nadają do wykonania izolacji termicznej na krótki okres występowania mrozu. Materiały izolacyjne powinny z obu stron być chronione przed woda i wilgocią foliami. Pokryte folią maty plastikowe są doskonałym materiałem izolacyjnym i są łatwe w stosowaniu. W czasie większego mrozu lub długiego okresu jego występowania powietrze otaczające świeży beton musi być ogrzewane a powierzchnia betonu musi być wilgotna. Ważna jest dobra szczelność: zamykanie okien i drzwi, ustawienie dodatkowo namiotu Pielęgnacja 8. Pielęgnacja 141

72 Okres pielęgnacji Klasy ekspozycji patrz rozdział 2.2 Wymaganie DIN ZTV-ING Część 3 Klasy ekspozycji (zgodnie z DIN ) XO XC1 XC2-XC4 XS XD XF XA XM XC2 XS XC3-XC4 XM XD XF XA Wymagania najkrótszego okresu pielęgnacji 12 godz. Aż wytrzymałość betonu przy powierzchni osiągnie minimum 50 % 70 % 50 % 70 % wytrzymałości charakterystycznej f ck Jeżeli okresy podane w Tabeli 2 DIN są zachowywane dla pojedynczego podwójnego pojedynczego podwójnego czasu, zakłada się, że konieczna wytrzymałość została osiągnięta Tabela 2 DIN Temperatura powierzchni i/lub powietrza Najmniejszy okres pielęgnacji w dniach jako wynik przyrostu wytrzymałości r1 betonu r 0,50 r 0,30 r 0,15 r < 0,15 T 25 o C > T 15 o C > T 10 o C > T 5 o C Wartości pośrednie mogą być interpolowane Współczynnik r (r = f /f współczynnik proporcji średniej wytrzymałości CM2 CM28 betonu po 2-ch i 28-u dniach) określa przyrost wytrzymałości betonu i powinien być określony na podstawie odpowiednich badań. Precyzyjna definicja Precyzyjne wykazanie wystarczającego przyrostu wytrzymałości najkrótszego okresu pielęgnacji Ogólnie przyjęte wy- Konsystencja ponad 5 Odpowiednie przedłużenie magania godz. okresu pielęgnacji powinno być określone Temperatura poniżej 5 o C Okresy T < 5 o C nie mogą być odejmowane od określonych okresów pielęgnacji Temperatura poniżej 0 o C Należy zapewnić ochronę przed mrozem dopóki beton nie osiągnie minimalnej wytrzymałości na ściskanie 10 N/mm 2 Domieszki do betonu a środowisko Domieszki do betonu są w postaci ciekłej lub sproszkowane. Są one dodawane do mieszanki betonowej w małych ilościach w celu uzyskania określonych celów: poprawienie trwałości poprawienie urabialności zmienienie wiązania lub twardnienia cementu Efektem stosowania domieszek jest zawsze poprawienie jego jakości. W kategoriach ilości superplastyfikatory i plastyfikatory stanowią obecnie około 80 % wszystkich domieszek do betonu stosowanych obecnie. Jak wiele domieszek do betonu ulega wypłukiwaniu, biodegradacji lub uwalnia opary? Superplastyfikatory powinny być nietoksyczne, wodorozcieńczalne i ulegać biodegradacji. Badania próbek sproszkowanego betonu wykazały, że małe ilości superplastyfikatorów lub produkty ich rozpadu są w zasadzie wymywane. Z drugiej strony, materiały te ulegają dobrze degradacji i nie powodują żadnych istotnych zanieczyszczeń wód gruntowych. Nawet w skrajnych przypadkach tylko małe ilości węgla organicznego przedostaje się do wody. Wniosek z badań: środowisko nie jest zanieczyszczane superplastyfikatorami. W podsumowaniu: jak przyjazne są środowisku superplastyfikatory? Domieszki do betonu są odpowiednie do ich zastosowań i używane prawidłowo są nieszkodliwe dla ludzi, zwierząt i środowiska. Techniczny pożytek z superplastyfikatorów dla odbiorców i budownictwa przewyższa ich nieznaczną, kontrolowaną szkodliwość przy stosowaniu. Domieszki do betonu uznawane są za przyjazne środowisku, gdyż tylko w bardzo małym stopniu wpływają na zanieczyszczenie powietrza, gruntu i wód gruntowych. Proszę zapoznać się z następującymi publikacjami: Environmental Compatibility of Concrete Admixtures Report by the Association of Swiss Concrete Admixtures Manufacturers (FSHBZ) Lipiec 1995 EU Project ANACAD Analysis and Results of Concrete Admixtures In Wastewater Final report BMG Engineering AG Zurich Luty

73 Sika jest członkiem organizacji EFCA, Europejskiej Federacji Zgromadzeń d/s Domieszek do Betonu. Domieszki Sika są zgodne z normami EFCA w zakresie ochrony środowiska. Concrete European EQ of Federation Admixtures Associations Conforms to the EFCA environmental quality standard Konform mit den Umweltrichtlinien der EFCA Conforme aux directives écologiques de l EFCA Skorowidz A Analiza sitowa B Badanie konsystencji Barwienie Beton architektoniczny Beton - barwiony - projektowany - mrozoodporny - odporny na zamrażanie/rozmrażanie - o dużej wytrzymałości wczesnej - o dużej wytrzymałości - projektowany - samozagęszczalny - nawierzchniowy - wodoszczelny - o podwyższonej ognioodporności Beton barwiony Beton ciężki Beton lekki Beton na mokro Beton o fakturze płukanej Beton o dużej wytrzymałości Beton o dużej wytrzymałości wczesnej Beton podwodny Beton pompowalny Beton segmentów tunelowych Beton stwardniały Beton świeży Beton masywny - rysy powierzchniowe Beton monolityczny Beton mrozoodporny Beton naparzany Beton natryskowy - stabilizowany włóknami - zbrojony włóknami stalowymi -odporny na siarczany - o zwiększonej ognioodporności - klasy wytrzymałości wczesnej - stabilizator - wykonywanie natrysku Beton normowy , , , Beton towarowy Beton w deskowaniu ślizgowym Beton w lecie Beton w zimie Beton zagęszczany walcem Beton zbrojony włóknami Beton posadzkowy, ziarnisty C , Cement hutniczy 7 Cement portlandzki 7 Cementy wg normy EN Certyfikacja kontroli produkcji 33 Ciepło hydratacji 105 Ciśnienia w deskowaniu 45 Cukry z drewna 53 Czas mieszania 46 Czasy opóźnienia 76 Czas pracy 75 Czas rozdeskowania 95 D Deskowanie nasiąkliwe 131 Dodatki 29 Dodatki do betonu 15 Domieszki 14 Domieszki do betonu 14 - środowisko norma En Domieszki napowietrzające 14 Dozowanie domieszek 15 Domieszka uplastyczniająca 14 Drobne prefabrykaty do nawierzchni Drugorzędne składniki cementu 8 E Etryngit

74 F Mieszanka sucha 119 Pielęgnacja próbek 108 Rodzaje cementu 9 Minimalna temperatura 79 Płyty do nawierzchni Rozmiary sit 12 Fazy hydratacji Frakcje uziarnienia Minimalna zawartość cementu Młotek Schmidta Pobieranie próbek Początek wiązania Rozłupywanie Rozpływ stożka Młot wahadłowy 96 Pomiar aparatem L-box 91 Mokre na mokre 73 Pompowalność 84 G Mrozoodporność 100, 115 Pompowanie strumieniem cienkim 120 S Gęstość betonu stwardniałego Gęstość betonu świeżego - określanie - temperatura Gęstość nasypowa Głębokość penetracji Głębokość penetracji wody Główne składniki betonu K Klasy ekspozycji Klasy ekspozycji a środowisko Klasy konsystencji Klasy wytrzymałości betonu Kohezja Konsystencja - rejestracja Kontrola zgodności Kontrola zgodności klasy betonu Kruszywa normowe Kruszywa - ciężkie - kruszywo do betonu - lekkie - łamane - mrozoodporne - według normy EN naturalne Kruszywo łamane Krzywe uziarnienia M Maszyny wytrzymałościowe Materiały nieaktywne Metoda Contractor Metoda Hilti Miejsca obciążone ruchem Mikropory Mieszanka kruszywowa Mieszanki smarujące , , 81 28, , , 40 13, , N Napowietrzony beton lekki Naprężenia mrozowe Natrysk metodą na sucho Natrysk metodą na mokro Nieprzepuszczalność Norma EN 206-1:2000 Norma EN O Obliczanie objętości materiału Odparowanie Odpad betonu natryskowego Odporność chemiczna Odporność na siarczany Odporność na zamrażanie/rozmrażanie Odporność na ścieranie Obciążenia przy ścieraniu - szlifowanie - udar - ruch kołowy Ognioodporność Okres pielęgnacji Określanie klas Opad stożka - badanie Opóźniacz Opóźniacz Opóźniacz kontaktowy Opóźnienie na okres nocy P Para Piasek Pielęgnacja , , ,69, Pompowanie strumieniem gęstym Popiół lotny Porowatość kapilarna Pory przy zagęszczaniu Posypki Dry Shakes Powierzchnia betonu Powierzchnia właściwa Powłoka ochronna Późniejsza odporność na spękanie Prefabrykacja Preparat uszczelniający Preparaty antyadhezyjne - zużycie - grubość powłoki Preparaty do pielęgnacji betonu Próbki - sześciany - walce - prostopadłościany - pielęgnacja Przyspieszacz twardnienia Przyczepność/wytrzymałość na rozciąganie Przyłożenie obciążenia: 1 punkt/2 punkty Przyrost wytrzymałości Przyrząd lejek V Przyspieszacz - niealkaliczny Przyspieszacz wiązania Pucolany Pustki kapilarne Pustki żelowe Pustki powietrzne - rodzaje - efektywne Pył krzemionkowy R Reakcja alkalia-kruszywo Rewibracja Regularna kontrola , , Segregacja Separacja Skład betonu Skurcz Skurcz plastyczny Skurcz przy wysychaniu Spadek temperatury betonu Spękania pochodzenia chemicznego Spoiwa Stabilizator Stabilizator mieszanki Stopień zagęszczalności - badanie Struktura ziarnista Superplastyfikator Sześciany Ś Średnica rozpływu - badanie Środowisko a domieszki do betonu T Tablica dozowania dla opóźnienia Tablice opóźnienia Temperatura betonu, spadek Temperatura krytyczna U Urabialność - wymagania Utrata ciepła ,

75 W Warstwa kontaktowa Wartość k - popiół lotny - pył krzemionkowy Wczesne wykończenie Wibracja (syndrom białych kostek ) Wielkości wibratorów Włókna polipropylenowe Włókna stalowe Woda do mycia Woda gruntowa Woda pitna Woda zarobowa Wodoszczelność Wskaźnik dyspersji powietrza L Wskaźnik woda/cement Wstępne próby opóźnienia Wzory zniszczenia próbek Wyciekanie wody ( bleeding ) Wykończenie Wykwity Wypełniacz wapienny Wyroby prefabrykowane Wysychanie Wytrzymałość na ściskanie Wytrzymałość przy rozłupywaniu Wytrzymałość na zginanie Wytrzymałość zamarzania , , , , , , Z Zasady pielęgnacji Zawartość chlorków Zawartość frakcji drobnych Zawartość powietrza - określanie Zmiany temperatury Zmniejszone zużycie

76 Sika wybór rozwiązań systemowych Produkcja betonu i zaprawy Uszczelnianie Naprawa, ochrona i wzmacnianie betonu Klejenie i uszczelnianie Posadzki Ochrona stali przed korozją i ogniem Syntetyczne membrany do izolacji dachów i zbiorników Wykonywanie tuneli Odpowiadający sprzęt i wyposażenie Domieszki do betonu Sika Maszyny Sika do betonu natryskowego oraz systemy wspomagające Systemy Sika do ochrony przed wodą

77 Concrete Biuro Centralne Sika Poland Sp. z o.o. ul. Karczunkowska 89, Warszawa tel.: (022) , fax: (022) , sika.poland@pl.sika.com Biuro Bydgoszcz ul. Gdańska 125/ Bydgoszcz tel. (052) fax: (052) bydgoszcz.poland@pl.sika.com Biuro Gdynia ul. Marszałka Focha Gdynia tel. (058) , (058) fax: (058) gdynia.poland@pl.sika.com Biuro Kraków Centrala SIKA INDUSTRY ul. Łowińskiego Kraków tel. (012) fax: (012) industry.poland@pl.sika.com Biuro Kraków ul. Łowińskiego Kraków tel. (012) fax: (012) krakow.poland@pl.sika.com Biuro Poznań ul. Rzemieślnicza Poznań-Przeźmierowo tel. (061) , (061) fax: (061) poznan.poland@pl.sika.com Biuro Szczecin ul. Duńska 57/ Szczecin tel. (091) fax: (091) szczecin.poland@pl.sika.com Biuro Warszawa ul. Karczunkowska Warszawa tel. (022) fax: (022) warszawa.poland@pl.sika.com Biuro Wrocław ul. Ojca Beyzyma Wrocław tel. (071) , (071) fax: (071) wroclaw.poland@pl.sika.com Filia Łódź tel/fax. (042) Filia Opole-Chorula tel. (077) fax: (077) Informacje, a w szczególności zalecenia dotyczące działania i końcowego zastosowania produktów Sika są podane w dobrej wierze, przy uwzględnieniu aktualnego stanu wiedzy i doświadczenia Sika i odnoszą się do produktów składowanych, przechowywanych i używanych zgodnie z zaleceniami podanymi przez Sika. Z uwagi na występujące w praktyce zróżnicowanie materiałów, substancji, warunków i sposobu ich używania i umiejscowienia, pozostające całkowicie poza zakresem wpływu Sika, właściwości produktów podane w informacjach, pisemnych zaleceniach i innych wskazówkach udzielonych przez Sika nie mogą być podstawą do przyjęcia odpowiedzialności Sika w przypadku używania produktów niezgodnie z zaleceniami podanymi przez Sika. Użytkownik produktu jest obowiązany do używania produktu zgodnie z jego przeznaczeniem i zaleceniami podanymi przez firmę Sika. Prawa własności osób trzecich muszą być przestrzegane. Wszelkie zamówienia są realizowane zgodnie z aktualnie obowiązującymi Ogólnymi Warunkami Sprzedaży Sika, dostępnymi na stronie internetowej które stanowią integralną część wszystkich umów zawieranych przez Sika. Użytkownicy są obowiązani przestrzegać wymagań zawartych w aktualnej Karcie Informacyjnej użytkowanego produktu. Kopię aktualnej Karty Informacyjnej Produktu Sika dostarcza Użytkownikowi na jego żądanie. Sika_Concrete_Handbook_PL/201008/IND/ Sika Poland Zastępuje wszystkie poprzednie/pl Przedstawiono zdjęć obiektów referencyjnych Sika w Polsce