REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU

Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU"

Transkrypt

1 XI SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE Cement właściwości i zastosowanie GÓRAŻDŻE CEMENT S.A. Katedra Procesów Budowlanych Wydział Budownictwa Politechniki Śląskiej w Gliwicach GÓRAŻDŻE CEMENT HEIDELBERGCEMENT Group REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2009

2 KOMITET PROGRAMOWY Przewodniczący: prof. dr hab. inż. JANUSZ SZWABOWSKI Politechnika Śląska inż. ANDRZEJ BALCEREK Prezes Zarządu, Dyrektor Generalny Górażdże CEMENT S.A. Członkowie: mgr inż. CZESŁAW NIERZWICKI Dyrektor Handlowy Górażdże CEMENT S.A. dr hab. inż. ZBIGNIEW GIERGICZNY, prof. nzw. w Pol. Śl. Politechnika Śląska, Górażdże CEMENT S.A. dr hab. inż. JACEK GOŁASZEWSKI, prof. nzw. w Pol. Śl. Politechnika Śląska dr inż. LUCYNA DOMAGAŁA Politechnika Krakowska Sekretariat sympozjum: lic. EWA GRZYBOWSKA Katedra Procesów Budowlanych Wydział Budownictwa Politechniki Śląskiej ul. Akademicka 5, Gliwice tel. (0-32) fax (0-32)

3 SPIS TREŚCI REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU I sesja Przewodniczący sesji - prof. dr hab. inż. Janusz Szwabowski Politechnika Śląska 1. Cement portlandzki wieloskładnikowy CEM II/B-M (S-V)32,5R właściwości i możliwości stosowania w budownictwie str. 5 - dr hab. inż. Zbigniew Giergiczny prof. nzw. w Pol. Śl. Politechnika Śląska, Górażdże Cement S.A.; mgr inż. Tomasz Pużak, Górażdże Cement S.A.; mgr inż. Marcin Sokołowski Górażdże Cement S.A. 2. Beton BWW w produkcji rur betonowych str.15 - mgr inż. Tomasz Pużak Górażdże Cement S.A.; mgr inż. Marcin Sokołowski Górażdże Cement S.A.; mgr inż. Henryk Skalec P.V. Prefabet Kluczbork; inż. Konrad Grzesiak BASF Admixtures Polska. 3. Właściwości betonu i elementów betonowych wykonanych z cementu portlandzkiego wapiennego CEM II/A-LL 42,5R str mgr inż. Marcin Sokołowski, mgr inż. Tomasz Pużak, Górażdże Cement S.A.; 4. Nanocement TiOCem w produkcji kostki brukowej str mgr inż. Marcin Sokołowski Górażdże Cement S.A 5. Nasiąkliwość betonu wymagania a procedury badawcze str mgr inż. Sebastian Kaszuba, mgr inż. Artur Golda, Betotech Sp. z o.o. II sesja Przewodniczący sesji - dr hab. inż. Zbigniew Giergiczny, prof. nzw. w Pol. Śl., Politechnika Śląska, Górażdże Cement S.A 1. Technologia betonu samozagęszczalnego uwagi praktyczne str dr hab.inż. Jacek Gołaszewski prof. nzw. w Pol.Śl., Politechnika Śląska 3

4 2. Związki samozagęszczalności i wytrzymałości fibrobetonu w aspekcie zmiennych czynników technologicznych str dr inż. Tomasz Ponikiewski, Politechnika Śląska 3. Wykorzystanie metody badań reologicznych do optymalizacji zawartości mikrowłókien str dr inż. Dominik Logoń, Politechnika Wrocławska 4. Wpływ wilgotności kruszyw lekkich na parametry reologiczne mieszanki betonowej str dr inż. Lucyna Domagała, dr inż. Maciej Urban, Politechnika Krakowska 5. Ocena wpływu rodzaju superplastyfikatora na wywołane nim napowietrzenie samozagęszczalnej mieszanki betonowej str dr inż. Beata Łaźniewska-Piekarczyk, Politechnika Śląska 6. Wpływ temperatury na urabialność mieszanek betonów samozagęszczalnych studium wiedzy str mgr inż. Grzegorz Cygan, Politechnika Śląska 7. Właściwości reologiczne samozagęszczalnej mieszanki betonowej a jej parcie na deskowanie str mgr inż. Michał Drewniok, Politechnika Śląska 8. Przegląd wybranych metod badawczych służących do oceny poziomu uwalniania się metali ciężkich z materiałów budowlanych str mgr inż. Dagmara Jagoda, Politechnika Opolska 9. Właściwości cementu z dodatkiem kamienia wapiennego str mgr inż. Magdalena Piechówka, Politechnika Wrocławska 4

5 XI SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2009 Zbigniew Giergiczny1 Tomasz Pużak2 Marcin Sokołowski3 CEMENT PORTLANDZKI WIELOSKŁADNIKOWY CEM II/B-M (SV) 32,5R PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI I MOŻLIWOŚCI STOSOWANIA W BUDOWNICTWIE 1. Wprowadzenie Dodatki mineralne nadają cementom (betonom) właściwości, których nie ma cement portlandzki CEM I, jak i beton z niego wykonany [1-4]. Szeroka dostępność cementów z dodatkami (CEM II-CEMV) i ich właściwości powodują, że są to coraz częściej stosowane spoiwa w konstrukcjach mostowych, budowie dróg, produkcji prefabrykatów mało - i wielkogabarytowych oraz w produkcji betonów nowej generacji (betony samozagęszczające się SCC, betony wysokowartościowe BWW, fibrobetony) [1,2,5]. Cementy z wysoką zawartością dodatków mineralnych, zwłaszcza popiołu lotnego i/lub żużla wielkopiecowego, charakteryzują się niskim ciepłem hydratacji (LH) i wysoką odpornością na środowiska agresywne chemicznie (HSR). Trudno sobie wyobrazić dzisiaj możliwość wykonania betonowego obiektu masywnego bez zastosowania cementu hutniczego CEM III o niskim cieple hydratacji LH, czy wykonanie obiektów betonowych na oczyszczalni ścieków bez zastosowania cementu z dodatkami odpornego na siarczany HSR i o obniżonym cieple hydratacji. Produkcja cementów z dodatkami to nie tylko efekty ekologiczne i ekonomiczne, ale to także budowa trwałych konstrukcji budowlanych i odpornych na różnego rodzaju agresje chemiczne. Aktualna norma cementowa PN-EN 197-1:2002 Cement. Część 1:Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku pozwala na stosowanie dodatków mineralnych, zarówno w charakterze składnika głównego (> 5,0%masy) i drugorzędnego (< 5,0% masy). Do najczęściej stosowanych dodatków w składzie cementu powszechnego użytku należą popiół lotny i granulowany żużel wielkopiecowy. Obydwa te składniki mogą stanowić dodatek mineralny mieszany w składzie cementu portlandzkiego 1 Dr hab. inż.; prof. nadzw. w PŚl; Górażdże Cement S.A.; 2 Mgr inż. Górażdże Cement S.A.; 3 Mgr inż. Górażdże Cement S.A.; 5

6 wieloskładnikowego CEM II/A,B-M (S-V) lub cementu wieloskładnikowego CEM V/A,B(S-V). W referacie przedstawiono podstawowe właściwości cementu portlandzkiego wieloskładnikowego CEM II/B-M (S-V) 32,5R wyprodukowanego w skali przemysłowej w cementowni należącej do Górażdże Cement S.A. Zakresem prowadzonych badań objęto także określenie podstawowych właściwości betonu wykonanego w oparciu o ten rodzaj cementu oraz wskazanie zakresu jego stosowania w budownictwie. 2. Właściwości cementu CEM II/B-M (S-V) 32,5R Właściwości cementów, portlandzkiego wieloskładnikowego CEM II/A,B-M (S-V) i cementu wieloskładnikowego CEM V/A, wykonanych w warunkach laboratoryjnych przedstawiono w tablicy 1. Cementy uzyskano poprzez wymieszanie cementu portlandzkiego CEM I (pow. właściwa 4000cm2/g; wytrzymałość na ściskanie po 2 dniach -27,4MPa, po 28 dniach 54,7MPa), mielonego granulowaneo żużla wielkopiecowego (pow. wł. 3800cm2/g) i popiołu lotnego krzemionkowego (pow. wł cm2/g). Cechą charakterystyczną cementów zawierających w swoim składzie mieszany dodatek mineralny składający się z popiołu lotnego i żużla, jest stosunkowo niska wytrzymałość na ściskanie w początkowym okresie twardnienia (po 2 dniach twardnienia). Najniższą wytrzymałością charakteryzują się cementy z wysoką zawartością dodatku mineralnego. Można także zauważyć, że cementy zawierające w swoim składzie wyższą zawartość granulowanego żużla posiadają wyższe wytrzymałości wczesne. Wytrzymałość normowa badanych cementów pozwala na produkcję, zarówno cementu portlandzkiego wieloskładnikowego CEM II/B-M (S-V), jak cementu wieloskładnikowego CEM V/A,B w klasie wytrzymałościowej 32,5. Można zauważyć, że cementy zawierające do 50% mieszanego dodatku popiołowo-żużlowego, osiągają wytrzymałość 28 dniową powyżej 45,0MPa. Natomiast wszystkie badane cementy posiadają bardzo wysoką wytrzymałość w późniejszym okresie twardnienia (po 90 i 180 dniach). Tablica 1. Właściwości cementów wieloskładnikowych Nazwa cementu CEMII/ B-M CEMV/A CEMV/B Zawartość dodatku, %wag. popiół żużel lotny Wodożadność, % Początek wiązania, minuty 2 28,6 29,4 29,2 28,8 28,2 28,6 28, >420 >420 15,0 16,6 14,9 11,1 7,6 5,1 2,6 Wytrzymałość na ściskanie, w MPa po upływie dni ,8 29,9 28,6 24,1 18,2 12,6 11,1 46,1 48,8 47,8 45,8 40,3 36,4 33,9 62,7 62,3 62,0 63,3 58,8 53,4 46,5 68,8 67,8 64,3 70,4 63,8 61,0 51,4 Wykonane badania w skali laboratoryjnej i ich wyniki były podstawą rozpoczęcia produkcji cementu portlandzkiego wieloskładnikowego popiołowo-żużlowego CEM II/B-M (S-V) 32,5R w skali przemysłowej. Jego parametry jakościowe w stosunku do wymagań normowych pokazano w tablicach 2 i 3. 6

7 Tablica. 2. Właściwości fizyczne i mechaniczne cementu CEM II/B-M (S-V) 32,5R Wymaganie Wyniki badań Właściwość wg PN-EN laboratorium zakładowego Zmiany objętości, Le Chatelier max. 10,0 mm 1,0 mm Początek wiązania min. 75 min 240 min po 2 dniach min. 10,0 MPa 16,5 MPa Wytrzymałość min. 32,5 MPa na ściskanie po 28 dniach 46,1 MPa max. 52,5 MPa Tablica 3. Skład chemiczny cementu Wymaganie wg Składnik PN-EN Siarczany (SO3) Max. 3,5 % Chlorki Max. 0,1 % Wyniki badań laboratorium zakładowego 2,6 % 0,088 % 31, ,3 57,9 51,9 53,2 16, , ,3 CEM II/B-M (SV)32,5R CEM II/B-S 32,5R ,5 Wytrzymałość, MPa 70 46,1 Na rys. 1 porównano wytrzymałość na ściskanie zapraw normowych z cementu portlandzkiego wieloskładnikowego CEM II/B-M (S-V) 32,5R z wytrzymałością zapraw z cementu portlandzkiego żużlowego CEM II/B-S 32,5R. Są to cementy o bardzo zbliżonej charakterystyce wytrzymałościowej. 0 2 dni 7 dni 28 dni 56 dni 90 dni Rys. 1. Porównanie wytrzymałości na ściskanie cementu CEM II/B-M (S-V) 32,5R i CEM II/B-S 32,5R Obydwa cementy wykazują podobną szybkość wydzielania ciepła w temperaturze 20º (rys. 2). Jednocześnie na rys. 2 można zobaczyć, że ilość wydzielonego ciepła jest niższa niż przy twardnieniu cementu portlandzkiego CEM I 42,5R. 7

8 Ciepło, J/g CEM I 42,5R CEM II/B-M (S-V) 32,5R CEM II/B-S 32,5R Czas, dni Rys. 2. Ciepło twardnienia wybranych cementów Podkreślić należy, że ciepło twardnienia mierzone w niższej temperaturze, np. 8ºC jest znacznie niższe niż mierzone w temperaturze 20ºC [1]. Jest to ważna informacja przy doborze cementu do prac budowlanych prowadzonych w obniżonych temperaturach. W okresie jesienno-zimowym należy stosować cementy o wyższej egzotermii twardnienia. Wyższe ciepło twardnienia cementów zapewnia lepszą dynamikę narastania wytrzymałości poprzez efekt samoocieplenia betonu. Znaczący wpływ na wytrzymałość betonu na cemencie portlandzkim wieloskładnikowym popiołowo-żużlowym CEM II/B-M(S-V) 32,5R ma współczynnik woda/cement (w/c), ilustruje to rys. 3. Chcąc otrzymać beton trwały musimy projektować mieszankę betonową o współczynniku woda/cement poniżej 0,5. Ze względu na duży przyrost wytrzymałości w późniejszym okresie (tablica 1) zaleca się kontrolę jakościową betonu na tym cemencie po 56 lub 90 dniach twardnienia. 8

9 Wytrzymałość, MPa 60 w/c = 0, w/c = 0, ,8 50,9 w/c = 0,50 41,3 32,4 31,5 27,5 21,5 14,9 10 8,5 0 2 dni 7 dni 28 dni Rys. 3. Wytrzymałość na ściskanie betonu wykonanego z cementu CEM II/B-M (S-V) 32,5R w zależności od wskaźnika wodno-cementowego (w/c) (350 kg cementu na 1m3 betonu) Właściwości cementu portlandzkiego CEM II/B-M (S-V) 32,5R porównano z właściwościami cementu portlandzkiego żużlowego CEM II/B-S 32,5R poprzez wykonanie zarobów na profesjonalnym węźle betoniarskim. W tym celu zaprojektowano mieszankę betonową o składzie podanym w tablicy 4. Lp Tablica 4. Skład mieszanki betonowej w przeliczeniu na 1m3 Składnik Jednostka Ilość Cement kg 350 Piasek 0/2 mm kg 712 Żwir 2/8 mm kg 478 Żwir 8/16 mm kg 662 Domieszka FM 21 kg 4,9 Domieszka BV 18C kg 1,05 Na rys. 4 pokazano zmianę konsystencji mieszanki w betonowej w czasie. Widać, że mieszanka betonowa na cemencie portlandzkim wieloskładnikowym CEM II/B-M(S-V) 32,5R ma większy opad stożka, a spadek konsystencji jest mniejszy w czasie. Można zatem wnioskować, że beton na tym rodzaju cementu posiada lepszą urabialność lub zadaną konsystencję będzie można uzyskać przy mniejszej ilości wody. Te pozytywne właściwości mieszanki betonowej należy wiązać z obecnością popiołu lotnego w składzie cementu. 9

10 N [s-1] Nr Czas [min] Rys. 4. Konsystencja mieszanek betonowych (Nr 1- cement CEM II/B-M (S-V) 32,5R; Nr 2- cement CEM II/B-S 32,5R) Poziom wytrzymałości na ściskanie betonów na obydwu cementach (rys.5) potwierdził wcześniej uzyskane wyniki na zaprawach w skali laboratoryjnej (rys.1). Nieco wyższą wytrzymałością na ściskanie charakteryzuje się cement portlandzki żużlowy CEM II/B-S 32,5R. MPa 60 51,2 52, ,2 33,2 Receptura Nr Receptura Nr 2 12,3 15, dni 7 dni 28 dni Czas [dni] Rys. 5. Wytrzymałość na ściskanie betonu ((Nr 1- cement CEM II/B-M (S-V) 32,5R; Nr 2- cement CEM II/B-S 32,5R) 10

11 Beton na obydwu cementach spełnił kryteria dla betonu mrozodpornego dla stopnia mrozoodpornośći F 150 według kryteriów zamieszczonych w normie PN-88/B Beton zwykły. Tablica 5. Mrozoodporność betonu (dla stopnia mrozoodpornośći F150) Ubytek masy, Spadek wytrzymałości Rodzaj cementu % % Inne zmiany Beton na cemencie CEM II/B-M(S-V) 32,5R 0,63 17,6 Brak Beton na cemencie CEM II/B-S 32,5R 0,54 12,1 Brak Cechą charakterystyczną cementów zawierających w swoim składzie dodatek popiołu lotnego i/lub granulowanego żużla wielkopiecowego jest podwyższona odporność na korozyjne działanie środowisk agresywnych chemicznie. O zwiększonej odporności na korozję chemiczną cementu zawierającego dodatek w postaci mieszaniny popiołowo- żużlowej [cement portlandzki CEM II/A,B-M(S-V); CEMV/A,B(SV)] decydują przede wszystkim następujące czynniki [1,6-11]: ograniczenie zawartości faz klinkierowych podatnych na korozję tj. głównie glinianu trójwapniowego w składzie cementu, poprzez zmniejszenie udziału klinkieru w składzie cementu na rzecz popiołu czy granulowanego żużla wielkopiecowego (cement portlandzki popiołowy zawiera > 25,0% popiołu lotnego, a cement hutniczy około 60,0% granulowanego żużla wielkopiecowego), zmniejszenie zawartości Ca(OH)2 w stwardniałej matrycy spoiwowej, wskutek wiązania jonów wapnia (i innych jonów alkaliów) w reakcji pucolanowej wodorotlenek wapnia ulega łatwo korozji chemicznej pod wpływem różnych czynników agresywnych, zwłaszcza, gdy tworzy skupienia kryształów o znacznych rozmiarach lub otoczki na ziarnach kruszywa, co może mieć miejsce w betonach z cementu portlandzkiego, zmiana mikrostruktury stwardniałego zaczynu cementowego w wyniku przebiegu reakcji pucolanowej popiołu i/lub hydratacji żużla, z utworzeniem produktu żelowego (tzw. fazy C-S-H), szczelnie wypełniającego dostępną przestrzeń w zaczynie/betonie, o dobrej przyczepności do kruszywa/zbrojenia, odznaczającego się niewielką własną porowatością (tzw. mikropory nanometrycznej wielkości i pory kapilarne, mikrometrycznej wielkości); struktura taka w miarę postępu przereagowania zagęszcza się i przeobraża stopniowo, bez uszkodzenia początkowo utworzonej sztywnej matrycy; dostęp wody czy mediów agresywnych do wnętrza betonu jest w ten sposób skutecznie zablokowany, doszczelnienie struktury przez niezhydratyzowane cząstki popiołu lub drobno zmielonego żużla również powstrzymuje dyfuzję mediów agresywnych. Wiele opracowań wykazuje, że stosowanie dodatków mineralnych w składzie cementu lub betonu pozwala zmniejszyć lub wyeliminować niekorzystny wpływ reakcji alkaliów z reaktywnymi składnikami kruszyw na właściwości betonu [12-15]. Wynika to z faktu, że zawarte w żużlu i popiołach lotnych alkalia są bardzo trudno rozpuszczalne (większość zawarta jest w fazie szklistej), co przy stosowaniu tych dodatków mineralnych prowadzi do zmniejszenia koncentracji jonów OH- w cieczy w porach betonu. 11

12 Wykonując z użyciem cementu portlandzkiego wieloskładnikowego CEM II/B-M(S-V) 32,5R beton narażony na działanie mrozu należy zadbać o właściwe napowietrzenie mieszanki betonowej [1,16]. Przy stosowaniu napowietrzenia należy liczyć się ze spadkiem wytrzymałości na ściskanie, co powinno być uwzględnione przy opracowywaniu receptur betonu określonej klasy wytrzymałościowej. 3. Zalecane kierunki stosowania cementu CEM II/B-M (S-V) 32,5R Dobierając rodzaj cementu do określonych zastosowań kierujemy się zazwyczaj klasą betonu, którą chcemy uzyskać. Do betonów niskich klas wytrzymałościowych (do C25/30) zazwyczaj stosowany jest cement klasy wytrzymałościowej 32,5N lub 32,5R. Cechą charakterystyczną cementów z dodatkami mineralnymi (CEM II-CEM V) jest niższa gęstość w porównaniu do cementów portlandzkich CEM I, co przy tym samym dozowaniu wagowym i tym samym stosunku w/c daje większą objętość zaczynu. Zwiększona objętość zaczynu w mieszance betonowej zmniejsza tarcie między ziarnami kruszywa, co skutkuje lepszą urabialnością i pompowalnością betonu. Określając zakres stosowania cementu portlandzkiego wieloskładnikowego musimy mieć na uwadze fakt, że jest to bardzo szeroka asortymentowo grupa cementów. Kierunki stosowania w budownictwie uzależnione są od składu cementu portlandzkiego wieloskładnikowego. Cementy zawierające popiół lotny i granulowany żużel hutniczy mają podobny zakres stosowania jak cement portlandzki żużlowy CEM II/A,B-S lub cement portlandzki popiołowy CEM II/A,B-V. Do podstawowych kierunków zastosowań cementu CEM II/B-M (S-V) 32,5R należą: produkcja betonu towarowego klas C 8/10 - C 30/37, produkcja betonu komórkowego, wykonywanie konstrukcji i elementów prefabrykowanych dojrzewających w warunkach naturalnych i podwyższonej temperatury, produkcja betonu samozagęszczalnego SCC, konstrukcje i elementy dojrzewające w warunkach naturalnych i poddawane niskociśnieniowej obróbce cieplnej, produkcja zapraw murarskich i tynkarskich, stabilizacja gruntu w budownictwie drogowym. Bardzo często jest podnoszony problem, gdzie należy stosować dodatki mineralne czy w składzie cementu, czy betonu? Decydując się na stosowanie cementu z dodatkami (CEM IICEMV) dostajemy od producenta cementu produkt o określonej klasie wytrzymałościowej, stabilnych i powtarzalnych właściwościach. Składniki cementu (w tym stosowane dodatki), jak i sam cement, są pod ciągła kontrolą jakościową laboratorium zakładowego. Dodatkowym atutem producenta cementu jest możliwość aktywacji dodatku mineralnego poprzez jego oddzielny lub wspólny przemiał z klinkierem. Działanie takie pozwala zazwyczaj we właściwy sposób kształtować właściwości wczesne i normowe produkowanego cementu. 4. Pielęgnacja betonu Osiągnięcie projektowanych właściwości betonu (wytrzymałość, szczelność, odporność na oddziaływanie czynników korozyjnych) wykonanego z cementów zawierających dodatki 12

13 mineralne (popiół lotny, granulowany żużel wielkopiecowy) jest w dużej mierze uzależnione od prawidłowo przeprowadzonego procesu pielęgnacji betonu w początkowym okresie twardnienia. Do najczęściej stosowanych sposobów pielęgnacji należy zaliczyć: pielęgnacja na mokro - zraszanie betonu wodą, okrywanie wilgotnymi matami lub geowłókniną, stosowanie osłon - okrywanie folią lub płytami z materiałów izolacyjnych (wełny mineralnej lub styropianu), wykonanie namiotu ochronnego w miejscu wbudowania betonu stosowanie chemicznych preparatów do pielęgnacji betonu 5. Podsumowanie Cement portlandzki wieloskładnikowy CEM II/B-M (S-V) 32,5R to pełnowartościowe spoiwo o szerokich możliwościach zastosowania w budownictwie. Przeprowadzone badania w skali laboratoryjnej i przemysłowej pokazały, że cement ten posiada właściwości użytkowe zbliżone do cementu portlandzkiego żużlowego CEM II/B-S 32,5R. Stosując cement portlandzki wieloskładnikowy CEM II/B-M (S-V) 32,5R w produkcji betonu należy kierować się znanymi z technologii betonu zasadami projektowania i przygotowania mieszanek betonowych z cementów o umiarkowanej egzotermii twardnienia. Szczególną uwagę zwrócić na pielęgnację betonu oraz na możliwość oceny właściwości stwardniałego betonu po dłuższym terminie twardnienia, np. po 56 lub 90 dniach. Literatura 1. Chłądzyński S., Garbacik A.: Cementy wieloskładnikowe w budownictwie. Stowarzyszenie Producentów Cementu, Kraków, Giergiczny Z., Małolepszy J., Szwabowski J., Śliwiński J.: Cement z dodatkami mineralnymi składnikiem betonów nowej generacji. Opole, Muller Ch.: Performance of Portland-composite cements. Cement International, No 2, 2006, pp Owsiak Z.: Wewnętrzna korozja siarczanowa betonu Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce Giergiczny Z.: Dodatki mineralne niezastąpione składniki współczesnego cementu i betonu. Materiały Budowlane, nr 3, 2009, s Calleja J.; Durability. VII ICCC, Vol. I, pp. VII-2/1-48, Paris Kurdowski W.; Dodatki mineralne do cementu a trwałość betonu. Monografia 106. Politechnika Krakowska, 1990, s Bapat J.D.; Performance of cement concrete with mineral admixtures. Advances in Cement Research. 2001, Vol. 13, No 4, pp Fang Y., Roy Della M., Malek R.E. I.A. Pore structure and chloride diffusion in slag pasts. 3 rd Beijing In. Symp. Cem. Cons., vol 2, 1993, Int. Acad. Pub. China, pp Geiseler J., Kollo H., Lang E.; Influence of blast furnace cements on durability of concrete structure. ACI Mat. J., 1995, vol.92, No 3, Torii K., Sasatani T., Kawamura M.; Chloride penetration into concrete incorporating mineral admixtures in marine environment. 6th CANMET/ACI Int. 13

14 Conf. Fly ash, silica fume, slag and natural pozzolans in Concrete. Bangkok, Thailand, 1998, vol. 2, pp Owsiak Z., Reakcje kruszyw krzemionkowych z alkaliami w betonie. Prace Komisji Nauk Ceramicznych PAN, Polski Biuletyn Ceramiczny, Ceramika, Kraków 2002, nr 72. Canham I., Page C. L., Nixon P. J., Aspects of the pore solution chemistry of blended cements related to the control of alkali silica reaction. Cement Concrete Research 1987, Vol. 17, s Alasali M. M., Malhotra V. M., Role of concrete incorporating high volumes of fly ash in controlling expansion due to alkali-aggregate reaction. ACI Materials Journal 1991, March April s Sear L. K. A., Properties and use of coal fly ash. Thomas Telford (ed.), Londyn Giergiczny Z., Glinicki M.A., Sokołowski M., Zieliński M. Charakterystyka porów powietrznych a mrozoodporność betonów na cementach żużlowych. KILiW PAN Problemy naukowo-badawcze Budownictwa T.V Zagadnienia MateriałowoTechnologiczne Infrastruktury i Budownictwa (54 Konferencja Naukowa Krynica 2008 ), Białystok 2008, s COMPOSITE PORTLAND CEMENT CEM II/B-M (S_V) 32,5R BASIC PROPERTIES AND POSSIBILITIES OF APPLICATION IN CONSTRUCTION INDUSTRY. Summary The paper gives the introduction of the tests presenting the properties of composite cements (CEM II/A,B-M (S-V) containing blended fly ash slag mineral additive. It has been stated, that the composite cement CEM II/B-M 32,5R, produced on an industrial scale, performs the properties very similar to Portland slag cement CEM II/B-S 32,5R. 14

15 XI SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2009 Tomasz Pużak4 Henryk Skalec5 Konrad Grzesiak6 Marcin Sokołowski7 BETON WYSOKIEJ WYTRZYMAŁOŚCI (BWW) W PRODUKCJI RUR BETONOWYCH 1. Wprowadzenie Gęsta zabudowa terenów miejskich, nasilony ruch drogowy i coraz większa ilość instalacji, uniemożliwiają prowadzenie otwartej zabudowy kanałów. W tej sytuacji jedynym rozwiązaniem jest budowa instalacji podziemnych metoda bezwykopową. Zaletą tego sposobu jest to, że budowa rurociągu odbywa się bez utrudniania i zakłócania ruchu pieszych oraz pojazdów (rys. 1,2). Przy konieczności prowadzenia robót w obszarze autostrad, torów kolejowych oraz głównych dróg i arterii komunikacyjnej nie ma innej sensownej alternatywy. Zalety technologii bezwykopowej to: - zmniejszenie zakresu robót ziemnych o ok. 85% w stosunku do wykopów otwartych przy tej samej średnicy rur oraz tej samej długości kanału, - brak konieczności obniżania poziomu wód gruntowych - minimalizacja ilości urobku, - wyeliminowanie wykopu liniowego, 4 Mgr inż.; Górażdże Cement S.A.; Mgr inż.; P.V. Prefabet Kluczbork; 6 Inż.; BASF Polska Sp. z o.o; 7 Mgr inż.; Górażdże Cement S.A; 5 15

16 - stabilny naziom zwiększający bezpieczeństwo pracy rurociągu [1, 2]. Rys.1. Założenia technologii bezwykopowej Ze studni startowej rury przeciskane są do studni końcowej. Zakres robót zmniejsza się o 85% w stosunku do wykopów otwartych przy tej samej średnicy rur oraz tej samej długości kanału. 16

17 2. Wymagania dotyczące rur betonowych Zastosowanie mikrotunelingu ma coraz większe znaczenie w gospodarce wodnokanalizacyjnej. Dla efektywnego przeciskania, obok parametrów gruntu, oraz czasu i dlugości przeciskania istotne są także właściwości betonu użytego do produkcji rur żelbetowych. Rury High Performance Pipe stanowią doskonałe połączenie wymagań wytrzymałościowych z optymalizacją wielkości urobku gruntu podczas mikrotunelingu. Żelbetowe rury przeciskowe wykonywane są zgodnie z normą PN-EN 1916 Rury i kształtki z betonu niezbrojonego, betonu zbrojonego włóknem stalowym i żelbetowe. Beton do budowy takich instalacji, z uwagi na niejednokrotnie ekstremalnie trudne warunki eksploatacji, musi spełniać specjalne wymagania, do których należy zaliczyć: odporność na agresywne oddziaływanie środowiska ze względu na bardzo zróżnicowany ładunek zanieczyszczeń w wodach i gruncie, wysoki stopień wodoszczelności, mrozoodporność oraz ograniczony skurcz. Rury żelbetowe High Performance Pipe w porównaniu do rur o standardowych średnicach zewnętrznych charakteryzują się mniejszą grubością ścianki, która wynosi odpowiednio 80 lub 82,5 mm. Dzięki tym własnościom możliwe jest zmniejszenie urobku o około 40%, skrócenie czasu pracy i związanych z tym kosztów (tab.1). Rury produkowane są metodą odlewania na mokro, a proces dojrzewania betonu odbywa się w formach stalowych, w których umieszczane jest zbrojenie przy pomocy dystansów polimerowych. Zastosowanie tego typu dystansów eliminuje w znacznym stopniu możliwość tworzenia się rys i pęknięć na powierzchni rury. Dzięki takiej technologii produkcji uzyskujemy bardzo gładką i jednorodną powierzchnię zewnętrzną rury. Gładkość powierzchni rury w połączeniu ze zredukowaną powierzchnią zewnętrzną, spowodowaną zmniejszeniem grubości ścianki, obniża zdecydowanie wielkość występujących oporów tarcia podczas przeciskania. Zmniejszenie sił tarcia pozwala z kolei na wydłużenie odcinków przeciskania. Dzięki temu rury High Performance Pipe nadają się do przeciskania na odległość do 200 m [2]. Tablica 1.Porównanie ilości urobku oraz nakładu pracy dla rur tradycyjnych oraz High Performance Pipe Urobek [m3] High Performance Rura standardowa Średnica [mm] Dodatkowy nakład Pipe pracy ,25 47,9 40 % ,01 60,9 32 % ,22 95,10 30% 17

18 3. Założenia projektowe Uzyskanie betonu o pożądanych właściwościach wymaga odpowiedniego doboru składników i właściwego procesu projektowania uwzględniającego gęstość i rozstaw zbrojenia, odpowiednią ciekłość mieszanki betonowej, a także czas transportu i zabudowy betonu. Wymagania dotyczące zarówno właściwości mieszanki betonowej jak i stwardniałego betonu przedstawiono w tablicy 2. Tablica 2. Wymagania projektowe dla rur żelbetowych High Performance Pipe Wymagania dla mieszanki betonowej Konsystencja mieszanki betonowej: cm mierzona metodą stolika rozpływowego Brak segregacji składników Utrzymanie konsystencji w czasie min. 30 minut Brak zjawiska wyrzucania wody Wymagania dla stwardniałego betonu Klasa betonu C 70/85 po 28 dniach twardnienia Wytrzymałość na ściskanie po 7 godzinach cyklu naparzania (3 godziny grzania elementu, 4 godziny stygnięcia, temp 55oC) minimum 18 MPa Wytrzymałość na ściskanie betonu po 1 dniu twardnienia minimum 25 MPa Nasiąkliwość nie wyższa niż 5% Głębokość penetracji wody maksimum 30 mm Stopień mrozoodporności F Charakterystyka materiałów stosowanych w badaniach 4.1. Cement Biorąc pod uwagę pożądany poziom wytrzymałości wczesnej, zapewniający rozformowanie i transport gotowego elementu na terenie zakładu prefabrykacji, do badań zastosowano cement portlandzki żużlowy CEM II/B-S 52,5N o właściwościach przedstawionych w tablicy 3. Cement ten charakteryzuje się wysoką wytrzymałością wczesną oraz w okresie normowym (28 dni), a także wysokim ciepłem hydratacji. Jest spoiwem powszechnie stosowanym w produkcji prefabrykatów wielko i drobnowymiarowych, elementów sprężonych, a także betonów BWW i SCC. Tablica 3. Właściwości cementu portlandzkiego żużlowego CEM II/B-S 52,5N Właściwość Zmiany objętości, Le Chatelier Początek czasu wiązania Wytrzymałość na ściskanie po 2 dniach Wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach 18 Wymagania wg PN-EN mm 45 minut Wynik badań laboratorium zakładowego 0,7 mm 264 minut 20 MPa 26,8 MPa 52,5 MPa 59,0 MPa

19 4.2. Kruszywo Do zaprojektowania składu mieszanki betonowej zastosowano lokalne kruszywa żwirowe. Szczególną uwagę zwrócono na uziarnienie piasku. Zastosowane kruszywo umożliwiało osiągnięcie właściwego rozpływu mieszanki betonowej i należyte wypełnienie przestrzeni w wykonywanym elemencie (gęsto ułożone zbrojenie) Domieszka chemiczna Do projektowania i wykonania betonu zastosowano domieszkę Glenium ACE 48 opartą na bazie eterów polikarboksylanowych. Jest to domieszka przeznaczona do do produkcji prefabrykatów, betonów reodynamicznych, o wysokich wytrzymałościach początkowych i betonów sprężonych. Umożliwia produkcję betonów o niskim stosunku w/c, co prowadzi do otrzymania betonu o wysokich wytrzymałościach zarówno początkowych jak i w okresie normowym (28 dni). Betony z zastosowaniem Glenium ACE 48 odznaczają się zdolnością do dobrego utrzymania konsystencji, także przy wysokich temperaturach. Ten rodzaj domieszki wpływa przyspieszająco na hydratację faz cementowych w efekcie czego w procesie twardnienia, zwłaszcza w początkowym okresie, wydziela się więcej ciepła. Skutkuje to stosunkowo wysokim poziomem wytrzymałości wczesnej betonu Popiół lotny W celu poprawy właściwości reologicznych mieszanki betonowej w składzie betonu zastosowano wysokiej jakości popiół lotny, spełniający wymagania normy PN-EN 450-1: 2006 Popiół lotny do betonu. Odpowiednio dobrany dodatek mineralny, wraz z cementem, zapewnia właściwą płynność mieszanki betonowej oraz pozwala na wydłużenie czasu urabialności (przerabialności) betonu. Mieszanka betonowa zawierająca popioły lotne jest spoista i wykazuje mniejszą tendencję do wydzielania mleczka cementowego co pokazano na rys. 2. Dodatek popiołu lotnego, przy równoczesnym zmniejszeniu zawartości cementu w betonie, powoduje zmniejszenie skurczu betonu Beton z dodatkiem popiołu lotnego charakteryzuje się podwyższoną odpornością na korozyjne działanie środowisk agresywnych chemicznie. 19

20 Rys.2. Ilość wody wydzielanej z betonu bez dodatku i z dodatkiem popiołu lotnego [4] W prowadzonych badaniach zastosowano popiół lotny krzemionkowy o składzie i właściwościach przedstawionych w tablicy 4 i 5. Tablica 4. Właściwości fizyczne popiołu lotnego. Aktywność pucolanowa Strata [%] SO3 CaOwolne Clprażenia [%] [%] [%] po 28 po 90 [%] dniach dniach 2,24 0,67 0,07 0,007 78,4 89,7 Tablica 5. Skład chemiczny popiołu lotnego. SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaOwolne CaO 51,50 27,83 7,50 0,07 3,68 MgO 2,51 SO3 0,67 Miałkość [%] Gęstość [g/cm3] 34,0 2,13 Na2O 1,07 K2O 2,97 Cl0, Pył krzemionkowy Pył krzemionkowy jest produktem ubocznym powstałym w procesie wytwarzania krzemu metalicznego lub jego stopów. Wykazuje on charakter amorficzny i występuje w postaci pustych kuleczek o średnicach mniejszych niż 10-6 m. Stosowany w produkcji betonu powinien spełniać wymagania określone w normie PN-EN :2006 Pył krzemionkowy do betonu. Część 1: Definicje, wymagania i kryteria zgodności. Wprowadzenie pyłu krzemionkowego do składu mieszanki betonowej zmienia jej właściwości reologiczne rzutujące na sposób jej układania i zagęszczania. Bardzo drobne 20

21 cząstki tego dodatku wpływają na zwiększenie spoistości i zmniejszenie plastyczności mieszanki betonowej, co skutkuje zwiększeniem wodożądności. Wymaga to stosowania odpowiedniej jakości i ilości domieszek chemicznych uplastyczniających i wydłużenia okresu zagęszczania (wibrowania) [3]. Pył krzemionkowy bardzo korzystnie wpływa na wytrzymałość betonu, generalnie ją zwiększając. Wzrostowi wytrzymałości na ściskanie betonu towarzyszy przyrost wartości modułu Younga. Szczególnie należy podkreślić pozytywny wpływ dodatku pyłu krzemionkowego na trwałość betonu. Beton z tym dodatkiem charakteryzuje się większą szczelnością, mniejszą nasiąkliwością, wysoką odpornością na agresję chemiczną i zwiększoną odpornością na działanie agresji chemicznej. W projektowaniu betonu zastosowano mmikrokrzemionkę w postaci zawiesiny o nazwie handlowej Woerosil 500 SP. 5. Skład i właściwości mieszanki betonowej Skład zaprojektowanej i badanej mieszanki betonowej przedstawiono w tablicy 6, a jej właściwości w tablicy 7. Tablica 6. Skład mieszanki betonowej Składnik Producent Cement CEM II/B-S 52,5N Piasek 0/2 Żwir 2/8 Żwir 8/16 Popiół lotny Mikrokrzemionka (Woerosil 500 SP) Superplastyfikator Glenium ACE 48 Woda Górażdże Lewin Brzeski Wójcice Wójcice Opole Ilość [kg/m3] BASF 41 BASF 6, Tablica 7. Właściwości mieszanki betonowej Właściwość Uzyskany wynik Konsystencja mieszanki betonowej mierzona metoda stolika 54 cm rozpływowego Zawartość powietrza 1,9 % Segregacja składników brak Utrzymanie konsystencji w czasie 30 minut Temperatura mieszanki betonowej 18,5 OC Zjawisko wyrzucania wody brak 21

22 6. Właściwości stwardniałego betonu Próbki betonu po zaformowaniu były przechowywane przez 4 godziny w temperaturze 55 0C, a następnie przez kolejne 3 godziny dojrzewały w warunkach laboratoryjnych (temperatura 20 ± 1 0C i wilgotności powyżej 50%). Po 7 godzinach zostały rozformowane. Symulacja taka miała odzwierciedlać warunki technologiczne w zakładzie produkcyjnym. Po uzyskaniu zadowalających parametrów wytrzymałościowych i trwałościowych w laboratorium przeprowadzono próbę przemysłową w P.V. Prefabet Kluczbork. (rys. 3) Poniżej przedstawiono zestawienie właściwości stwardniałego betonu zarówno z badań laboratoryjnych jak i seryjnej produkcji rur High Performance Pipe (odwierty rdzeniowe). Rys.3. Proces produkcyjny rur High Performance Pipe Wykonano następując zakres badań stwardniałego betonu: 22

23 wytrzymałość na ściskanie po 7 godzinach, 1, 7 i 28 dniach, głębokość penetracji wody pod ciśnieniem, nasiąkliwość, odporność na różne czynniki chemiczne Uzyskane wyniki badań potwierdzają osiągnięcie założeń projektowych. Tablica 8. Średnia wytrzymałość na ściskanie betonu C 70/85 Wytrzymałość średnia fcm, [MPa], po upływie Laboratorium Próba przemysłowa 7 godzin 1 dzień 2 dni 28 dni 40,3 32,9 56,1 Nie badano 67,1 56,2 101,9 93,9 Badany beton charakteryzował się wysoką szczelnością. Badanie wykonane według procedury zawartej w normie PN-EN Badania betonu. Część 9: Głębokość penetracji wody pod ciśnieniem. Wykazuje brak wnikania wody pod ciśnieniem zarówno w próbce pochodzącej z zarobów laboratoryjnych jak i w odwiercie z produkcji przemysłowej, co pokazano na rys. 2. Zgodnie z zaleceniami niemieckimi beton można zakwalifikować jako beton szczelny ( maksymalna głębokość wnikania wody 50 mm, lub w przypadku betonów narażonych na oddziaływanie środowisk agresywnych 30 mm). Średnia wartość nasiąkliwości dla badanych betonów wyniosła 3,1% dla próby laboratoryjnej oraz 3,35% dla próby przemysłowej. Rys. 2. Głębokość penetracji wody pod ciśnieniem (widoczny brak penetracji wody) Badania mrozoodporności wykonano dla stopnia mrozoodporności F150 wg PN-88/B06250 Beton zwykły. Procedurę badań rozpoczynano po upływie 28 dni. Wyniki badań przedstawiono na rys. 3 i 4. Badany beton spełnił wymagania dla stopnia mrozoodporności F150. Beton charakteryzowały się niewielkim ubytkiem masy (0,6%) i niedużym spadkiem wytrzymałości na ściskanie (9,0% ) 23

24 Wytrzymałość, MPa próbki po 150 cyklach próbki-świadki 96,5 86, próbki po 28 dniach masa, kg Rys.3. Badanie mrozoodporności betonu spadek wytrzymałości 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 masa przed zamrażaniem masa po badaniu 2,442 2,427 próbki po 28 dniach Rys.4. Badanie mrozoodporności betonu ubytek masy Na próbkach stwardniałego betonu (po 28 dniach) zostały przeprowadzone również testy mające na celu ocenę odporności na działanie środowisk agresywnych (woda morska oraz środowisko siarczanów). Po 180 dniach przechowywania próbek w roztworach zgodnych z Pr ENV 196-X Methods of testing cement Determination of the resistance of cements to attack by sulfate solution or by sea water próbki zostały poddane badaniu wytrzymałości na ściskanie wg PN-EN Wyniki przedstawiono w tablicy 9. Próbki betonowe po badaniu utrzymywały zakładany poziom wytrzymałości i mieściły się w projektowanej klasie wytrzymałości (C 70/85). 24

25 Tablica 9. Wytrzymałość na ściskanie próbek przechowywanych w roztworach agresywnych Średnia Spadek Czas wytrzymałość wytrzymał Próbka Rodzaj środowiska przechowywania na ściskanie ości [dni] [MPa] [%] Sztuczna woda morska o składzie: g wody - 30g chlorku sodu C 70/85-6g chlorku magnezu 9, ,5-5g siarczanu magnezu - 1,5g siarczanu wapnia - 0,2g węglanu potasu Roztwór siarczanów C 70/85 (zawartość SO3 16 g/ ,6 3,4 dm3 ) C 70/85 Woda (świadek) 28 99,9-7. Wnioski W przeprowadzonych badaniach pokazano możliwość zastosowania betonu wysokiej wytrzymałości (C 70/85) w produkcji i w wykonawstwie żelbetowych rur High Performance Pipe zgodnie z wymaganiami normy PN-EN Zaprojektowany i wykonany beton charakteryzował się wysoką wytrzymałością zarówno wczesną jak i w okresie normowym, wysoką szczelnością i odpornością na działanie niskich temperatur (badany stopień mrozoodporności F 150). W oparciu o przeprowadzone badania w skali laboratoryjnej, a następnie ich przemysłową weryfikację oraz analizę ekonomiczną, można stwierdzić, że uzasadnione jest zastosowanie w produkcji rur żelbetowych betonu wysokich klas pod warunkiem stosowania odpowiedniej jakości składników oraz ścisłego przestrzegania reżimu technologicznego na wytwórni betonu. Literatura [1] Madryas C., Kolonko A., Wysocki L. Konstrukcje przewodów kanalizacyjnych, Wrocław 2002, [2] Materiały promocyjne firmy P.V. Prefabet Kluczbork, [3] Neville A. M. Właściwości betonu, Polski Cement, Kraków [4] Malhotra V.M., Ramezanianpour A.A.: Fly ash in conrete CANMET, Canada,

26 HIGH PERFORMANCE CONCRETE (HPC) IN PRECAST PIPES PRODUCTION Summary Concrete ought to comply with the specific requirements due to its repeatedly hard exploitation environment and as a product for the production of prefabricated concrete pipes. Gaining the concrete with desired properties requires proper selection of components as well as adequate design duration considering either the character of the precast plant and the mixture parameters - appropriate mixture liquidity, transport and concreting duration, etc. Hereby paper describes the results of laboratory tests and industrial attempt of High Performance Concrete (HPC) designed for concrete pipe production. The study presents also concrete durability test results such as: frost resistance, water absorbability and permeability. 26

27 XI SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2009 Marcin Sokołowski8 Tomasz Pużak 1 WŁAŚCIWOŚCI BETONU I ELEMENTÓW BETONOWYCH WYKONANYCH Z CEMENTU PORTLANDZKIEGO WAPIENNEGO CEM II/A-LL 42,5R 1. Wprowadzenie Cement portlandzki wapienny CEM II/A-LL 42,5R posiada szereg cech użytkowych korzystnie wpływających na właściwości mieszanki betonowej i stwardniałego betonu. W głównej mierze właściwości cementu są efektem wprowadzenia do jego składu dodatku kamienia wapiennego (LL), spełniającego wymagania normy PN-EN [1]. Wśród najważniejszych korzyści technologicznych, wynikających ze stosowania cementów portlandzkich wapiennych można wymienić [2,3]: wyższą lub porównywalną z cementami portlandzkimi CEM I tej samej klasy, wytrzymałość wczesną (przy zawartości kamienia wapiennego 15 % masy cementu), bardzo dobrą urabialność mieszanek betonowych, ograniczenie zjawiska bleedingu (wypływu wody na powierzchnię betonu) w świeżym betonie. Zastosowanie kamienia wapiennego umożliwia obniżenie energochłonności procesu wytwarzania cementu (niższa zawartość klinkieru w cemencie) przy jednoczesnym zachowaniu jego parametrów wytrzymałościowych porównywalnych do cementów portlandzkich [8]. Nie bez znaczenia są także aspekty ekologiczne, produkcji cementów wapiennych, ktore przejawiają się w redukcji emisji dwutlenku węgla CO2 i tlenków azotu NOx, powstających w procesie produkcji klinkieru portlandzkiego Cementy z dodatkiem kamienia wapiennego są powszechnie stosowanymi spoiwami w praktyce budowlanej wielu krajów europejskich do wykonywania elementów i konstrukcji budownictwa ogólnego, a także w produkcji betonów przeznaczonych do obiektów specjalistycznych [4, 5]. 8 Mgr inż., Górażdże Cement S.A., Chorula, ul. Cementowa 1, Opole skr. poczt.220; 27

28 W ostatnich latach cementy portlandzkie wapienne zdobywają coraz większą popularność również w Polsce. Przykładem tego jest cement CEM II/A-LL 42,5R, którego parametry wytrzymałościowe oraz pozostałe cechy użytkowe, umożliwiają wytwarzanie zarówno betonów towarowych, jak i elementów prefabrykowanych drobno- i wielkowymiarowych. W referacie przedstawiono praktyczne aplikacje tego cementu, na przykładzie produkcji kostki brukowej, krawężników, wielkowymiarowych prefabrykowanych elementów ściennych oraz betonu posadzkowego i standardowego betonu towarowego. 2. Cement portlandzki wapienny CEM II/A-LL 42,5R skład i właściwości Cement portlandzki wapienny CEM II/.A-LL 42,5R jest uzyskiwany poprzez wspólny przemiał składników głównych tj. klinkieru portlandzkiego, kamienia wapiennego oraz regulatora czasu wiązania (siarczan wapnia). W tablicy 1 podano zawartości poszczególnych składników głównych w składzie cementu portlandzkiego wapiennego według wymagań normowych [1] Tablica 1. Składniki główne cementu portlandzkiego wapiennego Zawartość składników, % Rodzaj cementu Klinkier (K) Kamień wapienny (L lub LL)1 CEM II/A-L; CEM II/A-LL CEM II/B-L; CEM II/B-LL ) kamień wapienny stosowany jako składnik główny cementu w zależności od całkowitej zawartości węgla organicznego (TOC) może występować w dwóch odmianach: LL gdzie TOC 0,20 % masy kamienia i L gdzie 0,50 % masy kamienia Do właściwości cementu CEM II/A-LL 42,5R istotnych dla użytkowników cementu należy przede wszystkim zaliczyć: szybki przyrost wytrzymałości wczesnej, wysoką wytrzymałość w okresie normowym (po 28 dniach), stosunkowo wysokie ciepło hydratacji, umiarkowaną wodożądność (tablica 2). Takie właściwości wskazują, na zastosowanie tego cementu, w głównej mierze do produkcji betonów o wysokiej wytrzymałości początkowej i końcowej, o niskim wskaźniku wodno-cementowym w/c. W efekcie cement CEM II/A-LL 42,5R może być interesującą alternatywą dla cementów portlandzkich CEM I (rys. 1), które zwykle są wykorzystywane w wykonywaniu np. elementów prefabrykowanych czy betonów BWW. Tablica 2. Właściwości cementu CEM II/A-LL 42,5R Właściwość CEM II/A-LL 42,5R Zmiany objętości, Le Chatelier Początek wiązania Ciepło hydratacji po 41h Wytrzymałość Po 2 dniach na ściskanie Po 28 dniach 0,3 mm 176 min 356 J/g 26,9 MPa 28 50,7 MPa Wymaganie wg PN-EN ,0 mm 60 min 20,0 MPa 42,5 MPa 62,5 MPa

29 20 50,4 26, ,7 CEM II/A-LL 42,5R 41,3 40 CEM I 42,5R 40, ,7 Wytrzymałość, MPa dni 7 dni 28 dni Rys. 1. Przyrost wytrzymałości na ściskanie cementu CEM II/A-LL 42,5R 2. Cement CEM II/A-LL 42,5R w produkcji drobnowymiarowych wibroprasowanych elementów drogowych Drobnowymiarowe elementy drogowe poddawane są w trakcie eksploatacji dużym obciążeniom mechanicznym pochodzącym od ruchu pojazdów oraz wpływom warunków atmosferycznych, w zmiennych temperaturach i w obecności środków odladzających. Z tego względu przedmiotowe normy [6, 7] zawierają szereg wymagań dotyczących właściwości mechanicznych i trwałościowych, które muszą być spełnione przez producentów, deklarujących najwyższe klasy odporności kostki brukowej czy krawężników. Spełnienie tych wymagań jest uwarunkowane m.in. wysokim poziomem technicznym linii produkcyjnej oraz właściwym doborem i kontrolą poszczególnych składników mieszanki betonowej, w tym także doborem rodzaju i klasy wytrzymałościowej cementu. Tradycyjnie do produkcji kostek brukowych, obrzeży, krawężników, plyt chodnikowych itp. stosuje się cementy portlandzkie CEM I klasy 42,5R, 52,5N, 52,5R jednakże w aktualnej ofercie przemysłu cementowego znajdują się cementy z dodatkami mineralnymi, które spełniaja oczekiwania producentów elementów wibroprasowanychi są przez nich efektywnie stosowane. Cement CEM II/A-LL 42,5R jest tego przykładem. W tablicach 3 i 4 przedstawiono wyniki badań kostki brukowej oraz krawężnika wyprodukowanego z udziałem cementu CEM II/A-LL 42,5R, zastosowanego zarówno do mieszanki na warstwę fakturową elementu, jak i warstwę konstrukcyjną. 29

30 Tablica 3. Wyniki badań właściwości kostki brukowej wyprodukowanej z użyciem cementu CEM II/A-LL 42,5R Wymaganie Właściwość Wyniki badań wg PN-EN 1338 [6] Średnia wytrzymałość na 4,2 MPa 3,6 MPa rozciąganie przy rozłupywaniu mm3/5000 Ścieralność na tarczy mm3/5000 mm2 mm2 Boehme go Nasiąkliwość Mrozoodporność w obecności środków odladzających; średnia masa złuszczeń 4,1 % 6,0 % 0,4 kg/m2 1,0 kg/m2 Tablica 4. Wyniki badań właściwości krawężnika wyprodukowanego z użyciem cementu CEM II/A-LL 42,5R Wymaganie Właściwość Wyniki badań wg PN-EN 1340 [7] Średnia wytrzymałość na 4,8 MPa 4,0 MPa zginanie mm3/5000 Ścieralność na tarczy 8000 mm3/5000 mm2 mm2 Boehme go Nasiąkliwość Mrozoodporność w obecności środków odladzających; średnia masa złuszczeń 4,3 % 6,0 % 0,2 kg/m2 1,0 kg/m2 Uzyskane wyniki badań kostki brukowej i krawężnika pozwalają stwierdzić, że zastosowanie cementu CEM II/A-LL 42,5R do produkcji drobnowymiarowych elementów drogowych jest w pełni uzasadnione. Zarówno krawężnik jak i kostka brukowa spełniają wymagania normowe oraz charakteryzują się wysokimi parametrami technicznymi i cechami trwałościowymi. Szczególnie warto podkreślić wysoką mrozoodporność elementów określoną w obecności środków odladzających (stosunkowo niewielka masa złuszczeń obecnych na powierzchni elementu), co świadczy o odpowiedniej trwałości wyprodukowanych prefabrykatów. W odniesieniu do estetyki produkowanych elementów, obserwacje wykonanej kostki brukowej i krawężnika, wykazały stabilność barwy i tekstury, równość powierzchni, brak rozwarstwień, rys lub odprysków. Producenci stosujący cement CEM II/A-LL 42,5R podkreślają również dużą spoistość mieszanek i łatwość zagęszczania, co jest efektem lepszej urabialności spowodowanej dodatkiem kamienia wapiennego. 30

31 3. Cement CEM II/A-LL 42,5R w produkcji prefabrykatów wielkowymiarowych Zastosowanie cementu CEM II/A-LL 42,5R do produkcji wielkowymiarowych elementów prefabrykowanych, wymaga najczęściej spełnienia oczekiwań, związanych z technologią produkcji prefabrykatów i projektowanymi parametrami betonu. Uwarunkowania technologiczne sprowadzają się głównie do szybkiego przyrostu wytrzymałości wczesnej betonu, co wynika z konieczności rozformowania elementu w możliwie krótkim czasie czy w niektórych przypadkach sprężenia elementu. Projektowane parametry betonu są uzależnione od przeznaczenia elementu. Najczęściej jednak wymagana jest stosukowo wysoka klasa betonu ( C35/35), a dodatkowo dla elementów narażonych wpływy atmosferyczne lub przeznaczonych do budowy zbiorników - wysoka mrozoodporność ( F150), niska nasiąkliwość ( 5,0 %), wysoka wodoszczelność ( W8; głębokość penetracji wody w betonie 50 mm). Przykładem wielkowymiarowych elementów prefabrykowanych, w produkcji których z powodzeniem wykorzystano cement CEM II/A-LL 42,5R, są elementy ścienne zbiorników na wodę pitną (fot. 1). Fot.1. Cement CEM II/A-LL 42,5R w produkcji wielkowymiarowych elementów prefabrykowanych elementy ścienne zbiorników na wodę Wymagania dotyczące parametrów mieszanki betonowej i stwardniałego betonu przeznaczonego do produkcji prefabrykatów przedstawiały się następująco: konsystencja mieszanki betonowej wg PN-EN 206-1[8] S4 opad stożka: mm, wytrzymałość betonu po upływie 24 h 25 MPa klasa betonu C 45/55, 31

32 głębokość penetracji wody badana wg PN-EN [9] 50 mm stopień mrozoodporności F150 wg PN-88/B [10] Dla celów porównawczych skład mieszanki betonowej zaprojektowano zarówno dla cementu portlandzkiego wapiennego CEM II/A-LL 42,5R, jak i dla cementu portlandzkiego CEM I 42,5R, który dotychczas był stosowany w produkcji elementów na zbiorniki (tablica 5). W celu uzyskania odpowiedniego poziomu wytrzymałości wczesnej i klasy betonu niezbędne było przyjęcie niskiego wskaźnika wodno-cementowego (w/c=0,38) oraz zastosowanie superplastyfikatora na bazie polikarboksyeterów. Na rysunku 2 przedstawiono wyniki badań przyrostu wytrzymałości na ściskanie zaprojektowanych betonów, a w tablicy 6 pozostałe parametry wymagane specyfikacją techniczną. 49,3 46,9 CEM I 42,5R 79,9 78,6 CEM II/A-LL 42,5R 32, ,8 Wytrzymałość na ściskanie, MPa Tablica 5. Skład mieszanki betonowej do produkcji elementów ściennych zbiorników na wodę Składnik Ilość składnika na 1 m3 betonu, kg Cement CEM II/A-LL 42,5R 380 lub CEM I 42,5R piasek 0/2 mm 695 żwir 2/8 mm 581 grys granitowy 8/11 mm 300 grys granitowy 11/16 mm 334 superplastyfikator PCE 1,71 woda godziny 2 dni 28 dni Czas dojrzewania betonu Rys. 2. Przyrost wytrzymałości na ściskanie betonu wykonanego z cementu CEM II/A-LL 42,5R i cementu CEM I 42,5R 32

33 Tablica 6. Właściwości mieszanek betonowych i betonów - prefabrykacja Beton wykonany z użyciem cementu Właściwość CEM II/A-LL CEM I 42,5R 42,5R Konsystencja po 10 min, opad stożka; mm Konsystencja po 30 min, opad stożka; mm Głębokość penetracji wody po 28 dniach, mm Wytrzymałość na ściskanie próbek 84,5 87,1 zamrażonych, MPa Wytrzymałość na ściskanie próbek87,3 89,2 świadków, MPa Spadek wytrzymałości po 150 (F150) 3,2 2,3 cyklach zamrażania/rozmrażania, % Spadek masy próbek po 150 (F 150) cyklach 0,0 0,0 zamrażania/rozmrażania, % Uzyskane wyniki badań pozwalają na ogólny wniosek, że zarówno mieszanka betonowa i stwardniały beton, niezależnie od zastosowanego rodzaju cementu wykazują podobne właściwości, zgodne z wymaganiami projektowymi. Dla obydwu rodzajów cementu zaobserwowano bardzo dobre upłynnienie mieszanki betonowej. Nieco większy opad stożka zanotowano dla mieszanki na cemencie CEM II/ALL 42,5R, co sugeruje możliwość niższego dozowania domieszki upłynniającej w celu osiągnięcia wymaganej konsystencji. Szybki spadek konsystencji nie był w tym przypadku istotny, ze względu na krótki transport mieszanki w miejsce formowania elementów. Osiągnięto również wysoką wczesną wytrzymałość na ściskanie (po 24 h), która na poziomie ok. 60 % projektowanej wytrzymałości 28 dniowej. Praktycznie beton na cemencie portlandzkim wapiennym CEM II/A-LL 42,5R nie ustępuje po okresie 1 doby, betonowi wykonanemu z cementem CEM I 42,5R. Wyniki badań wytrzymałości 28-dniowej potwierdziły osiągnięcie przez beton projektowanej klasy C45/55 praktycznie wymaganie to zostalo przekroczone o ok. 20 %. Badane betony wykazały niewielką głębokość penetracji wody, znacznie poniżej założonych 50 mm, co pozwala ocenić je, jako betony o wysokiej wodoszczelności (fot. 2) Podczas badania mrozoodporności po 150cyklach zamrażania i rozmrażania zanotowano dalszy przyrost wytrzymałości betonu w próbkach zamrażanych. Zarówno spadek wytrzymałości próbek zamrażanych w stosunku do wytrzymałości próbek świadków, jak i ubytek masy był na bardzo niskim poziomie (wymaganie dla spadku wytrzymałości 20 %, dla ubytku masy 5 %). Identyczne zależności zaobserwowano dla betonu z cementu CEM II/A-LL 42,5R, jak i cementu CEM I 42,5R. 33

34 CEM II/A-LL 42,5R CEM I 42,5R Fot. 2. Głębokość penetracji wody w betonie 4. Cement CEM II/A-LL 42,5R w produkcji betonu towarowego Cement CEM II/A-LL 42,5R można szczególnie polecić w produkcji betonu towarowego wyższych klas C30/37, aby w pełni wykorzystać wysokie parametry wytrzymałościowe cementu (rys. 1). Ze względu na stosunkowo wysokie ciepło hydratacji (tablica 2) CEM II/A-LL 42,5R sprawdza się również w warunkach obniżonych temperatur powietrza lub w warunkach zimowych. Doświadczenia z prowadzonych badań i praktycznego stosowania wskazują również na możliwość produkcji betonów z cementem CEM II/A-LL 42,5R i dodatkiem popiołu lotnego[[3, 11,12]. Również norma PN-B [13] dopuszcza stosowanie popiołu lotnego do betonu i redukcję minimalnej ilości cementu wymaganej w poszczególnych klasach ekspozycji (PN-EN 206-1), jeżeli jest stosowany cement CEM II/A-LL. W tablicy 7 przedstawiono przykładowe składy betonów towarowych klasy C30/37 wykonanych z użyciem cementu CEM II/A-LL 42,5R. Wskaźnik wodno-spoiwowy w betonach utrzymano na poziomie 0,5. W przypadku stosowania popiołu lotnego przyjęto współczynnik k=0,4 [8,13]. Wyniki badań przedstawiono na rysunku 3 i w tablicy 8. Tablica 7. Skład mieszanek betonowych beton towarowy klasy C30/37 Składnik Cement CEM II/A-LL 42,5R Popiół lotny Piasek 0/2 mm Żwir 2/8 mm Żwir 8/16 mm Superplastyfikator 0,9 % m.c. Plastyfikator; 0,4 % m.c. Woda 34 Ilość składnika na 1 m3 betonu; kg Beton 1 Beton 2 Beton ,15 2,92 2,82 1,40 1,30 1,

35 23,3 25,7 24 h 51,7 50,8 40,1 40,3 10,2 11, ,9 Bet on ,2 Bet on ,3 Bet on ,2 Wytrzym ałość na ściskanie, MPa 60 2 dni 7 dni 28 dni Czas t wardnienia bet onu Rys. 3. Przyrost wytrzymałości na ściskanie betonów wykonanych z użyciem cementu CEM II/A-LL 42,5R Tablica 8. Właściwości mieszanek betonowych i betonów beton towarowy klasy 30/37 Oznaczenie betonu Właściwość Beton 1 Beton 2 Beton 3 Konsystencja po 10 min, opad stożka; mm Konsystencja po 60 min, opad stożka; mm Głębokość penetracji wody po 28 dniach, mm Wytrzymałość na ściskanie próbek mrożonych, 50,6 46,5 43,3 MPa Wytrzymałość na ściskanie próbek-świadków, 52,8 52,7 56,5 MPa Spadek wytrzymałości po 150 cyklach 4,2 11,7 23,4 zamr./rozmr., % Spadek masy próbek po 150 cyklach 0,6 2,9 4,6 zamr./rozmr., % Komentując uzyskane wyniki badań właściwości betonów towarowych, można potwierdzić przydatność cementu CEM II/A-LL 42,5R do tego rodzaju produkcji. Mieszanki betonowe charakteryzowały się właściwą płynnością, brakiem segregacji składników i długim utrzymaniem konsystencji w czasie przy zastosowaniu standardowej kombinacji plastyfikatora (lignosulfonian) i superplastyfikatora (naftalenowo-melaminowy). Stwardniale betony wykazały bardzo dobre parametry wytrzymałościowe, zarówno w początkowym okresie dojrzewania jak i po 28 dniach. Badanie głębokości penetracji wody pozwala ocenić wszystkie wykonane betony jako betony o wysokiej szczelności (głębokość penetracji wody 50 mm), przy czym głębokość penetracji wody nieznacznie obniżała się wraz ze zwiększeniem ilości popiołu w mieszance betonowej. 35

36 Wnikliwej obserwacji warto poddać wyniki badań mrozoodporności, szczególnie betonów zawierających dodatek popiołu lotnego. Badania rozpoczęte po 28 dniach dojrzewania betonu, wykazały znaną z praktyki zależność, że przy najwyższym dozowaniu popiołu lotnego (30 %) beton nie spełnia wymagań normy PN-88/B Dla tego betonu zanotowano spadek wytrzymałości, próbek mrożonych w stosunku do próbek-świadków, powyżej 20 %. Niemniej jednak beton zachowuje po badaniu mrozoodporności projektowaną klasę betonu C30/37 z wartością wytrzymałości średniej 43,3 MPa. Można stwierdzić, że beton wykonany na bazie cementu CEM II/A-LL 42,5R i z dodatkiem popiołu lotnego ma porównywalną odporność na działanie mrozu jak betony na cementach CEM I lub cementach popiołowych. W celu bardziej miarodajnej oceny mrozoodporności takiego betonu należałoby rozpoczynać badanie (zamrażanie próbek) po upływie 56 lub 90 dniach dojrzewania betonu Cement CEM II/A-LL 42,5R w produkcji betonu posadzkowego Ze względu na specyficzne warunki zabudowy mieszanki betonowej, właściwości betonu oraz technologię wykańczania wykonanej powierzchni, betony posadzkowe można uznać jako specjalny rodzaj betonu towarowego. Praktycznie w większości realizowanych obiektów powszechnie stosowane są cementy portlandzkie wieloskładnikowe CEM II lub cementy hutnicze CEM III. W tym ujęciu również cement portlandzki wapienny CEM II/A-LL 42,5R jest właściwym wyborem do wykonania betonu posadzkowego. Oprócz możliwych do uzyskania wysokich parametrów wytrzymałościowych i odpornościowych betonu, cement z dodatkiem kamienia wapiennego umożliwia produkcję mieszanek betonowych o korzystnych właściwościach roboczych. Wspomniane już w niniejszym referacie, bardzo dobra urabialność mieszanki betonowej, jednorodność i niska podatność na segregację składników, ma istotne znaczenie w wykonywaniu posadzek betonowych. W tablicy 9 podano przykładowy skład mieszanki betonowej przeznaczonej do wykonania posadzki z warstwą utwardzającą w hali magazynowej (ruch pojazdów i wózków transportowych). Projektowane parametry mieszanki betonowej i betonu: - stopień konsystencji S3 - klasa betonu C30/37 - klasa ekspozycji betonu XC3 Wyniki badań betonu przedstawiono w tablicy 10. Tablica 9. Skład mieszanki betonowej beton posadzkowy Składnik Ilość składnika na 1 m3 betonu, kg Cement CEM II/A-LL 42,5R 330 piasek 0/2 mm 724 żwir 2/8 mm 480 żwir 8/16 mm 655 superplastyfikator (naftalen.-melamin.) 2,31 plastyfikator (lignosulfonian.) 0,99 woda

37 Tablica 10. Wyniki badań beton posadzkowy Właściwość Konsystencja, mm Wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach, MPa Wyniki badań ,5 5. Podsumowanie Przedstawione w referacie właściwości betonów i elementów prefabrykowanych wskazują na szerokie możliwości stosowania cementu portlandzkiego wapiennego CEM II/ A-LL 42,5R. Zgodnie z normą PN-B [13] cement CEM II/A-LL42,5R może być z powodzeniem wykorzystany jako spoiwo do produkcji betonów eksploatowanych niemal we wszystkich środowiskach opisanych klasami ekspozycji (PN-EN 206-1), a więc: XC korozja spowodowana karbonatyzacją XD, XS korozja wywołana chlorkami XF korozja wywołana zamrażaniem i rozmrażaniem, również w obecności środków odladzających XA1 środowisko chemicznie agresywne w stopniu umiarkowanym XM korozja spowodowana ścieraniem Oprócz opisanych szczegółowo w referacie zastosowań cementu portlandzkiego wapiennego do produkcji prefabrykatów i betonu towarowego w budownictwie ogólnym, warto podkreślić, że cement CEM II/A-LL może być interesującym spoiwem w budowie dróg i mostów. Wskazują na to doświadczenia zachodnioeuropejskie (niemieckie i austriackie) z wykonywania elementów konstrukcji mostowych, tuneli oraz budowy betonowych nawierzchni dróg lokalnych i autostrad [14,15,16]. O przydatności cementu CEM II/A-LL 42,5R do budowy obiektów komunikacyjnych świadczy również Aprobata Techniczna IBDiM [17]. Podsumowując można stwierdzić, że stosowanie cementu portlandzkiego wapiennego jest technologicznie, ekonomicznie i ekologicznie uzasadnione. Należy się także spodziewać, że w dobie ograniczonej ilości innych dodatków mineralnych do cementu jak żużel wielkopiecowy czy popiół lotny krzemionkowy, właśnie cementy z kamieniem wapiennym będą szerzej wykorzystywane w krajowym budownictwie i przemyśle materiałów budowlanych. Literatura [1] PN-EN 197-1, Cement Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku [2] G.K. Moir, S. Kelham, developments in manufacture and use of Portland limestone cement,v.m. Malhotra: Proceedings of Hihg-Performance Concrete, ACI Sp-172, American Concrete Institute, Detroit, 1997 s [3] Z. Giergiczny, M. Sokołowski, Limestone as component of composite cements, Nontarditional Cement and Concrete Internatioinal Symposium, Brno, Czerwiec 2008 [4] G.K. Moir, S. Kelham, Performance of limestone-filled cements, Report Joint BRE/BCA/Cement Industry Working Party, B.R.E., Garston, Watford, Anglia,

38 [5] G.K. Moir, S. Kelham, developments in manufacture and use of Portland limestone cement,v.m. Malhotra: Proceedings of Hihg-Performance Concrete, ACI Sp-172, American Concrete Institute, Detroit, 1997 s [6] PN-EN 1338:2005, Betonowe kostki brukowe. Wymagania i metody badań. [7] PN-EN 1340:2004, Krawężniki betonowe. Wymagania i metody badań. [8] PN-EN 206-1:2003/A1:2005;A2:2006,Beton. Część 1. Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność. [9] PN-EN , Badania betonu. Część 8: Głębokość penetracji wody pod ciśnieniem. [10] PN-88/B-06250, Beton zwykły. [11] R. J. Detwiler, Properties of Concretes made with Fly Ash and Cements Containing Limestone, PCA R&D Serial No. 2082, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, 1996 [12] R. Härdtl, The Pozzolanic Reaction of Fly Ash in Connection with different Types of Cement. In: Proc.10th Int. Congress on the Chemistry of Cement, Gothenburg, Vol.3, 1997 [13] PN-B-06265:2004 Krajowe uzupełnienia normy 206-1:2003 [14] Lukas, R.: Portlandkalksteinzement für Brückenkappen Einsatz bei Brückenerweiterung in Bayern. In: Beton. 4 (1997) [15] Hartmann, V.; Rothenbacher, W.; Haist, H.: Erfahrungen mit Portlandkalsteinzement. In: Beton. 5 (1999) S [16] Hermann, K.: Portlandkalksteinzement. In: Cementbulletin, Nr. 6, (1998) 66 [17] Aprobata Techniczna IBDiM nr AT/ Cement portlandzki wapienny CEM II/A-LL 42,5R (CEM II/A-LL 42,5R Górażdże Cement S.A.) PROPERTIES OF CONCRETE AND CONCRETE ELEMENTS MADE WITH PORTLAND-LIMESTONE CEMENT CEM II/A-LL 42,5R Summary Portland-limestone cement CEM II/A-LL 42,5R is an important alternative of other types of cement for various fields of building industry. It is related to the fact that there is possible to produce cements with limestone addition which has comparable parameters to portland cement CEM I. Portland-limestone cement CEM II/A-LL 42,5R is an example of such binder, which can be used to precast elements and ready-mixed concrete production. In the paper results of practical realizations are presented, They confirm usefulness of cement CEM II/A-LL 42,5R in different ranges of building industry. 38

39 XI SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2009 Marcin Sokołowski 9 Krzysztof Kaczmarek 10 NANOCEMENT TIOCEM W PRODUKCJI KOSTKI BRUKOWEJ 1. Wprowadzenie Cement TiCem umożliwia wykonywanie powierzchni betonowych, wykazujących zdolność redukcji zanieczyszczeń zawartych w powietrzu i posiadających właściwości samoczyszczące. To nowoczesne rozwiązanie materiałowe określane jest mianem technologii TX Active, która w efektywny sposób może przyczyniać się do ochrony środowiska naturalnego oraz wpływać korzystnie na wygląd obiektów budowlanych. Technologia TX Active i wykorzystanie cementu TiCem znajduje szczególne zastosowanie w produkcji wibroprasowanej kostki brukowej, powszechnie wykorzystywanej do budowy nawierzchni dróg, placów parkingowych czy chodników przy ciągach komunikacyjnych. Ze względu na bezpośredni kontakt ze spalinami pochodzącymi z silników pojazdów, nawierzchnie z kostki brukowej TX Active pozwalają na redukcję zanieczyszczeń w miejscu ich powstawania. Dodatkowym efektem jest samooczyszczanie ułożonej nawierzchni z różnego rodzaju substancji organicznych. Ograniczony zostaje rozwój grzybów, porostów i gromadzenie się brudu, co podnosi to walory estetyczne nawierzchni. W celu przybliżenia opisanych zagadnień i wskazania nowoczesnych rozwiązań materiałowych w technologii betonu, w referacie zaprezentowano właściwości cementu TiCem oraz zasady i efekty stosowania technologii TX Active do wytwarzania kostki brukowej. Informacje i wyniki badań przedstawiono w oparciu o produkcję realizowaną przez ZPB KACZMAREK Rawicz oraz doświadczenia firm włoskich i niemieckich. 2. Cement TioCem właściwości Redukcja zanieczyszczeń obecnych w powietrzu i zdolność do samooczyszczania betonu wynikają z właściwości fotokatalitycznych cementu TiCem. Takie cechy nadaje cementowi zawarty w jego składzie nanocząsteczkowy dwutlenek tytanu TiO2. Związek ten 9 Mgr inż. Górażdże Cement S.A., Chorula, ul. Cementowa 1, Opole skr. poczt ZPB KACZMAREK, Folwark, Rawicz, 39

40 aktywowany promieniowaniem słonecznym UV-A przyspiesza naturalne utlenianie i rozpad szkodliwych związków zawartych w powietrzu (np. tlenki azotu NOx obecne w spalinach pojazdów mechanicznych) lub zanieczyszczających powierzchnię betonu. Opisany proces jest również związany z superhydrofilowym działaniem aktywowanego promieniowaniem UV-A dwutlenku tytanu TiO2. Efektem tego jest równomierne pokrycie całej powierzchni betonu bardzo cienkim filmem wodnym, tworzącym płaszczyznę poślizgu, co zapobiega nawarstwianiu się zanieczyszczeń i umożliwia ich łatwe usuwanie podczas zraszania betonu wodą (np. podczas opadu deszczu) [1,2,3]. Istotnym jest również fakt, że dwutlenek tytanu jako fotokatalizator, nie ulega zużyciu podczas zachodzących reakcji. Proces oczyszczania powietrza i powierzchni betonu jest długotrwały i stale odnawialny. Właściwości fotokatalityczne cementu TiCem i wynikające z tego procesy zachodzące na powierzchni betonu przedstawiono na schemacie (rys. 1.). Rys.1. Właściwości fotokatalityczne cementu TiCem schemat przebiegu procesów redukcji zanieczyszczeń zawartych w powietrzu i samooczyszczania betonu [2,3] 40

41 Potwierdzeniem aktywności fotokatalitycznej cementu TiCem są wyniki testu odbarwienia substancji organicznej Rodaminy-B pokrywającej próbki wykonane z zaprawy cementowej zgodnej z normą PN-EN [4]. W badaniach do wykorzystano 2 próbki zaprawy, jedna przygotowana z użyciem cementu TioCem, druga z użyciem standardowego cementu. Powierzchnię próbek stwardniałej zaprawy pokryto Rodaminą B i poddano naświetlaniu promieniowaniem UV-A przez 24 godziny, mierząc jednocześnie stopień odbarwienia Rodaminy B. Wyniki badania jednoznacznie wskazują na intensywny proces odbarwienia Rodaminy B w przypadku zaprawy wykonanej z użyciem cementu TiCem (rys. 2). Świadczy to o aktywacji cementu TiCem promieniowaniem UV-A i szybkim utlenianiu substancji organicznej na powierzchni próbki zaprawy [5]. Odbarwienie Rodaminy B, % cement standardow y cement TioCem Czas promieniow nia UV-A, h Rys.2. Test aktywności fotokatalitycznej cementu TiCem - odbarwienie Rodaminy B z powierzchni próbek zaprawy poddanej promieniowaniu UV-A o intensywności 600μW/cm2[5] Oprócz opisanych właściwości cementu TiCem, zapewniających odpowiednią aktywność fotokatalityczną kostki brukowej, istotne są inne cechy użytkowe cementu. Ze względu na proces formowania elementów oraz ich krótki czas dojrzewania, składowania i transportu do klienta, niezbędne jest stosowanie cementów o szybkim przyroście wytrzymałości. Dodatkowo, wysokie wymagania dotyczące wytrzymałości kostki po 28 dniach na rozłupywanie wg PN-EN 1338 [6], determinują stosowanie cementów klas wytrzymałościowych 42,5 lub 52,5. Cement TioCem jest produkowany w dwóch klasach wytrzymałościowych 42,5R (cement szary i biały) i 52,5R (cement biały). W tabeli 1 przedstawiono właściwości fizyczne i mechaniczne cementu TioCem. 41

42 Tabela 1. Właściwości cementu TioCem Właściwość Wyniki badań cementu TioCem klasy 42,5R Początek czasu wiązania 160 minut Koniec czasu wiązania 200 minut Wytrzymałość po 2 dniach 29,0 MPa Wytrzymałość po 28 dniach 60,0 MPa Stopień białości - Wyniki badań cementu TioCem klasy 52,5R (biały) 150 minut 190 minut 42 MPa 67 MPa 85 % 3. Fotokatalityczna kostka brukowa Tx Active zasady produkcji i właściwości 3.1. Ogólne zasady produkcji fotokatalitycznej kostki brukowej Technologia produkcji fotokatalitycznej wibroprasowanej kostki brukowej jest identyczna jak w przypadku standardowej kostki, ponieważ zasady stosowania cementu TiCem są takie same jak innych cementów powszechnego użytku, spełniających normę PN-EN [7]. Zarówno przygotowanie mieszanki, jak i formowanie elementów jest prowadzone na tych samych urządzeniach dozujących, mieszających i zagęszczających. Również czynności technologiczne związane z dojrzewaniem i składowaniem gotowych elementów są identyczne. Ponieważ aktywność fotokatalityczna cementu TioCem wymaga dostępu promieniowania słonecznego, nie ma potrzeby wprowadzania tego cementu do całej masy betonu. Wystarczająca jest tylko wierzchnia, kilkumilimetrowa warstwa wykonana z użyciem cementu TioCem. Z tego względu w produkcji fotokatalitycznej kostki brukowej najkorzystniej jest stosować technologię dwuwarstwową. Cement TioCem wprowadzany jest do mieszanki przeznaczonej na warstwę fakturową kostki, ponieważ tylko ta warstwa jest widoczna po ułożeniu kostki. Takie działanie zmniejsza również zużycie cementu TioCem w całkowitej produkcji kostki i tym samym pozwala uzyskać lepszy efekt ekonomiczny. Zawartość cementu TioCem w mieszance jest identyczna jak w przypadku innych cementów zwykle stosowanych do produkcji kostki brukowej Właściwości fotokatalitycznej kostki brukowej TX Active Potwierdzenie fotokatalitycznych właściwości kostki brukowej wyprodukowanej z użyciem cementu TioCem i oznaczenie jej znakiem jakości technologii TX Active wymaga spełnienia wytycznych włoskiej normy UNI 11247:2007 [8] Normowy test przeprowadzany jest na aparaturze laboratoryjnej (rys. 3) i potwierdza aktywność fotokatalityczną powierzchni betonu poprzez redukcję zanieczyszczeń powietrza (redukcję tlenków azotu NOx). W zależności od uzyskanego w teście, spadku koncentracji tlenków NOx, w powietrzu, powierzchni betonu - w tym przypadku kostce brukowej - przypisuje się odpowiedni poziom aktywności fotokatalitycznej tablica 2. 42

43 Rys. 3. Aparatura laboratoryjna do pomiaru spadku koncentracji tlenków azotu NOx w wyniku oddziaływania fotokatalitycznej powierzchni betonu Tablica 2. Poziom aktywności fotokatalitycznej [8] Poziom aktywności Spadek koncentracji tlenków NOx fotokatalitycznej w teście wg normy UNI-11247:2007 Niedostateczny < 12 % Średni % Wysoki % Bardzo wysoki > 25 % Przykładem pomiar aktywności fotokatalitycznej powierzchni betonu jest test przeprowadzony w laboratorium Heidelberg Technology Center w Leimen, na kostce brukowej z ZPB KACZMAREK Rawicz wykonanej z cementu TioCem. Wyniki pomiaru przedstawione na rysunku, potwierdzają spadek koncentracji tlenków NOx w powietrzu, na skutek oddziaływania fotokatalitycznej powierzchni kostki, poddanej promieniowaniu UV-A (rys.4). Zanotowany 24 %-owy spadek koncentracji tlenków NOx pozwala zakwalifikować kostkę do elementów o wysokiej aktywności fotokatalitycznej (tabela 2). Tym samym produkowana kostka może być oznaczana znakiem jakości technologii TX Active (rys. 5) 43

44 Rys. 4. Spadek koncentracji tlenków NOx w powietrzu w wyniku oddziaływania aktywnej fotokatalitycznie kostki brukowej, poddanej promieniowaniu UV-A Oprócz pomiarów laboratoryjnych, wykonywane są także badania aktywności fotokatalitycznej nawierzchni z kostki brukowej sygnowanej znakiem TX Active, w warunkach naturalnych tj. zanieczyszczonego powietrza w wyniku ruchu pojazdów mechanicznych i pracujących instalacji przemysłowych. Przykładem takich badań, są testy porównawcze nawierzchni z fotokatalitycznej kostki brukowej oraz tradycyjnej nawierzchni asfaltowej w Bergamo we Włoszech. W obydwu technologiach wybudowano nawierzchnie dróg w cementowni Calusco d Adda i przeprowadzono 7-godzinny pomiar zawartości tlenków NOx w powietrzu, przy ciągłym ruchu pojazdów i produkcji klinkieru. Wyniki pomiarów przedstawiono na rysunku 6. Uzyskane wyniki wykazały średni spadek koncentracji tlenków NOx w powietrzu o 45%, w przypadku stosowania aktywnej fotokatalitycznie kostki brukowej w porównaniu do nawierzchni asfaltowej [9]. Rys.5. Znak jakości TX Active gwarancja właściwości fotokatalitycznych materiałów budowlanych 44

45 Tradycyjna naw ierzchnia as faltow a Zawartość NOx, ppb Czas, godziny Naw ie rzchnia z fotok atailtyczne j k os tk i bruk ow e j Zawartość NOx, ppb Czas, godziny Rys. 6. Pomiary koncentracji tlenków azotu NOx w powietrzu porównanie nawierzchni asfaltowej i nawierzchni z fotokatalitycznej kostki brukowej [8] Kostka brukowa TX Active oprócz właściwości fotokatalitycznych charakteryzuje się również wysokimi parametrami technicznymi: wysoką wytrzymałością, niską nasiąkliwością oraz wysoką mrozoodpornością w obecności środków odladzających odpowiednimi cechami trwałościowymi. W tablicy 2 zestawiono wyniki badań właściwości kostki TX Active w zakresie wymagań normy PN-EN 1338 na przykładzie wyrobów z ZPB KACZMAREK Rawicz. Kostka Holland 80 została wyprodukowana w technologii dwuwarstwowej z użyciem cementu TioCem do warstwy fakturowej i cementu hutniczego CEM III/A 45

46 42,5N-HSR/NA. Po zaformowaniu, proces dojrzewania elementów odbywał się komorze VAPOUR, w warunkach podwyższonej wilgotności powietrza i temperatury oraz wysokim nasyceniu powietrza dwutlenkiem węgla. Taki sposób dojrzewania korzystnie wpływa na szybki rozwój szczelnej struktury betonu, co zwiększa dynamikę przyrostu wytrzymałości betonu, a także zapobiega powstawaniu wykwitów węglanowych na powierzchni kostki. Do innych zaobserwowanych właściwości kostki brukowej wykonanej z użyciem cementu TioCem należy zaliczyć efektywne barwienie betonu i łatwość uzyskania intensywnych kolorów kostki efekt białej barwy dwutlenku tytanu TiO2 (biel tytanowa) oraz bardzo niskie wnikanie cieczy rozlanej na powierzchni kostki w głąb warstwy fakturowej efekt doszczelnionej struktury przez nanocząsteczkowy TiO2. Tablica 3. Wyniki badań właściwości kostki brukowej wyprodukowanej z użyciem cementu TioCem w zakresie wymagań normy PN-EN 1338 [6] Wymaganie Właściwość Wyniki badań wg PN-EN 1338 Srednie obciążenie niszczące przy 656,2 N/mm 250 N/mm badaniu wytrzymałości na rozciąganie przy rozłupywaniu Średnia wytrzymałość na rozciąganie 5,2 MPa 3,6 MPa przy rozłupywaniu Średnia wytrzymałość na ściskanie 60,7 MPa 50,0 MPa 1) mm 18000mm3 Ścieralność na tarczy Boehme go 2 /5000 mm /5000 mm2 Nasiąkliwość 4,8 % 6,0 % Mrozoodporność w obecności 0,5 kg/m2 1,0 kg/m2 środków odladzających; średnia masa złuszczeń 1) Badanie wg procedury IBDiM 4. Przykłady fotokatalitycznych nawierzchni z kostki brukowej TX Active Technologia TX Active zdobywa coraz większą popularność w Europie Zachodniej do produkcji fotokatalitycznej kostki brukowej. Nawierzchnie z tego materiału są stosowane, jako element podnoszący estetykę otoczenia reprezentacyjnych obiektów, a także coraz częściej pełnią funkcję ochrony ludzi przed szkodliwymi związkami zawartymi w powietrzu. Chodniki i place ułożone w pobliżu dróg o dużym natężeniu ruchu samochodowego stanowią bariery, oczyszczające powietrze. Poniżej przedstawiono kilka przykładów zastosowania fotokatalitycznej kostki brukowej [9,10,11]: nawierzchnia w otoczeniu przedszkola i na jegoterenie w miescie Bietigheim-Bissingen w Niemczech (Badenia-Wirtembergia) (fot 1.) Przedszkole jest położone w sąsiedztwie arterii komunikacyjnej, którą dziennie przejeżdża ok tys. samochodów, stąd decyzja o wykonaniu nawierzchni fotokatalitycznej chroniącej zdrowie przebywających w przedszkolu dzieci. 46

47 Fot. 1. Nawierzchnia z kostki brukowej TX Active w otoczeniu przedszkola w Bietigheim-Bissingen (Niemcy) chodniki i place w historycznym zespole parkowym Tatton Park w Knutsford w Wielkiej Brytanii (fot. 2) efekt oczyszczania powietrza oraz łatwiejsze utrzymanie estetyki nawierzchni narażonej na rozwój mchów i porostów. Fot. 2. Chodniki w Tatton Park w Knutsford (Wielka Brytania) Nawierzchnia odcinka ulicy via Borgo Pallazzo w Bergamo we Włoszech (fot. 3) alternatywa dla dotychczasowej asfaltowej nawierzchni ruchliwej ulicy (1000 pojazdów/godzinę) w zabytkowym centrum miasta, poprawa jakości powietrza Fot. 3. Via Borgo Palazzo w Bergamo (Włochy) 47

48 5. Podsumowanie Kostka brukowa TX Active o właściwościach fotokatalitycznych zawierająca cement TioCem jest nowoczesnym materiałem budowlanym, o wysokich walorach ekologicznych, trwałościowych i estetycznych. Zastosowanie kostki brukowej TX Active ma szczególne znaczenie w nawierzchniach drogowych i chodnikowych eksploatowanych w obszarach intensywnego ruchu samochodowego. Fotokatalitycznie aktywne nawierzchnie korzystnie wpływają na czystość powietrza i tym samym, na poprawę jakości życia ludzi narażonych na negatywne oddziaływanie spalin i smogu. Świadczą o tym wyniki szeregu prac badawczych, a przede wszystkim zrealizowane w ostatnich latach obiekty. Literatura [1] Gawlicki M., Inteligentny SCC, Budownictwo, technologie, architektura, nr 4/2005 Polski Cement, Kraków 2005 [2] Fujishima A., Hashimoto K., Watanabe T.: TiO2 Photocatalytisis: Fundamentals and Applications, BKC Inc. Tokyo, Japan, 1999 [3] Bolte G., Dienemann W., Smolik I., Can concrete purify the air?, Konferencja DNI BETONU, Wisła, 2008 [4] PN-EN 196-1, Metody badań cementu Część 1: Oznaczanie wytrzymałości [5] Bolte G.: Innovative building materials reduction of pollutants with TioCem, Cement, Lime, Gypsum, ZKG International 1/2009 [6] PN-EN 1338:2005, Betonowe kostki brukowe. Wymagania i metody badań. [7] PN-EN 197-1, Cement Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku [8] UNI 1127:2007, Diterminazione dell attivita di degradazione di ossidi di azoto in aria de parte di materiali inirganic fotocatalytici [9] Materiały informacyjne koncernu Italcementi [10] Materiały informacyjne koncernu HeidelbergCement Group [11] Guerrini G.L., Peccati E., Photocatalytic cementitious roads for depollution, International RILEM Symposium, Florence, October 2007 NANOCEMENT TIOCEM IN PAVEMENT BLOCKS PRODUCTION Summary Use of nanocement offered by HeidelbergCement Group allows for production of pavement blocks with pholotocatalytic properties. Pavements made with such elements are able to reduce air pollutants and they have self cleaning abilities as well. These photocatalytic properties of concrete elements are known and patented in Europe as TX Active technology. In the paper there is described properties of cement TiCem and effects of its use for pavement blocks production. Presented information rely on European experiences and the first production of photocatalytic pavement blocks in Poland which took place in the company ZPB KACZMAREK Rawicz. 48

49 XI SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2009 Artur Golda 11 Sebastian Kaszuba 12 NASIĄKLIWOŚĆ BETONU WYMAGANIA A PROCEDURY BADAWCZE 1. Wprowadzenie Przedmiotem niniejszego referatu jest ocena nasiąkliwości betonu w świetle obowiązujących wymagań dla różnych procedur badawczych. Nasiąkliwość, jako jedno z zagadnień związane z oceną jakości betonu, praktycznie wiąże się głównie z inżynierią komunikacyjną oraz mostownictwem. Niemalże każdy wykonawca konstrukcji w inżynierii drogowomostowej zetknął się podczas swojej działalności z problematyką oceny wyników badań betonu w świetle różnych metod badawczych a w szczególności, jeśli mówimy o nasiąkliwości, problem ten tyczy się nie tyle samej oceny wyników jak postępowania zarówno w świetle wyboru obiektów do badań jak i przygotowania oraz wykonania samego badania. Bardzo istotnymi czynnikami w przypadku badań nasiąkliwości jest wpływ kształtu, rozmiarów badanego obiektu oraz zmiany postępowania podczas samej procedury badawczej mające w efekcie końcowym ogromny wpływ na uzyskiwany wynik. Stan dokumentów odniesienia, według których formułowane są wymagania dla konstrukcji żelbetowych, w tym dla samego betonu, budzi bardzo często obawy o możliwość prawidłowego, zgodnego z wytycznymi wykonania konstrukcji żelbetowej, co w efekcie końcowych rozważań stawia często znak zapytania w kontekście trwałości obiektu. Szczególną uwagę należy zwrócić tutaj na pierwotny problem, jakim jest specyfikacja techniczna. Niemalże wszystkie obiekty inżynierii komunikacyjnej czy obiekty mostowe powstają na bazie specyfikacji technicznych, w których z jednej strony bardzo głęboko ingeruje się w sam proces technologiczny wytworzenia mieszanki betonowej, nie pozostawiając pola manewru technologom betonu, a z drugiej strony niejednokrotnie stawia się wymagania wręcz niemożliwe do spełnienia przez produkt finalny czyli beton. Wymagania te formułowane są bez korelacji z procedurami badawczymi i bez wnikliwej analizy skutków drobnych zmian, jakie wprowadza modyfikacja procesów towarzyszących mgr inż. Artur Golda BETOTECH Sp. z o.o. mgr inż. Sebastian Kaszuba BETOTECH Sp. z o.o. 49

50 Wskazując na procesy towarzyszące należy tu oczywiście wymienić proces pielęgnacji obiektów przeznaczonych do badań. Rzeczą nadrzędną dla wykonawcy jest stosowanie się do wymogów specyfikacji technicznej dla wykonywanego obiektu. Twardo postawione tam warunki przed betonem nie uwzględniają owych wspomnianych wcześniej drobnych zmian, jakie w efekcie końcowym determinują uzyskanie zakładanych cech przez beton. 2. Co to jest nasiąkliwość betonu. Nasiąkliwość betonu należy traktować jako cechę materiałową związana z porowatością materiału a ściślej mówiąc z porowatością kapilarną i porami otwartymi. Beton jest tworzywem porowatym, co pociąga za sobą zdolność do wchłaniania wody. Porowatość betonu jest bardzo złożona. Zawiera on w swojej strukturze zarówno pory zamknięte jak i otwarte a także pory kapilarne zlokalizowane w matrycy cementowej, które z punktu widzenia wpływu na trwałość betonu stanowią bardzo niepożądany składnik matrycy cementowej. Zawartość porów kapilarnych w betonie w pewnym stopniu można ograniczyć poprzez modyfikacje matrycy cementowej oraz obniżenie stosunku woda/cement. Niemniej jednak wszystkie rodzaje porów wymienionych powyżej zawsze będą nieodłącznym składnikiem betonu. Kształty geometryczne porów mogą być bardzo zróżnicowane takie jak: cylindryczne, kuliste, szczelinowe itp. Z reguły w jednym materiale występuje wiele rodzajów porów o bardzo zróżnicowanych kształtach. Wielkością określającą porowatość ciała jest także efektywny promień jego porów wg. Z tego punktu widzenia można rozróżnić: mikropory o promieniu poniżej 2 µm; mezopory o promieniach większych niż 2 µm a mniejszych niż 50 µm; makropory o promieniach powyżej 50 µm. Makropory odgrywają decydująca rolę w transporcie wilgoci do porów pośrednich (mezopory) oraz do mikroporów. W mezoporach odbywa się transport wilgoci a na ich powierzchni zachodzi adsorpcja. Mikropory stanowią podstawowy nośnik właściwości sorpcyjnych materiału. Definiując nasiąkliwość można więc powiedzieć iż jest to zdolność do pochłaniania wody przez materiał przy ciśnieniu atmosferycznym. Dla potrzeb określania cech materiałowych rozróżnia się dwa rodzaje nasiąkliwości, a mianowicie nasiąkliwość wagową i nasiąkliwość objętościową. Z punktu widzenia uproszczenia metodyki badawczej, jako cechę materiałową dla materiałów drobno-porowatych takich jak np.: materiały kamienne (skały magmowe) i wyroby ceramiczne przyjęto nasiąkliwość wagową i jako taką podaje się w wytycznych oraz wymaganiach. Nasiąkliwość wagowa jest miarą masy wody wchłoniętej przez materiał do masy suchego materiału. Definiuje się ją następującym równaniem: nw = gdzie: m n ms 100, % ms (1) mn masa próbki materiału w stanie nasycenia wodą, kg, ms masa próbki materiału w stanie suchym, kg. Dla materiałów tych badanie nasiąkliwości odbywa się przez nasycenie badanego obiektu wodą. Nasycenie wodą przeprowadza się stopniowo zanurzając badany obiekt w wodzie, tak 50

51 aby nie zamknąć powietrza w porach materiału. Woda penetrując materiał (pory materiału) wchodzi w badany obiekt. Nie jest to jednak penetracja wgłębna materiału a jedynie w dużym uproszczeniu można powiedzieć, iż jest to powierzchniowa penetracja. Mówiąc o nasiąkliwości betonu zwykłego, materiału porowatego, mówimy o wchłanianiu wody przez wewnętrzną powierzchnię tego materiału, a ściślej mówiąc przez otwarte pory oraz pory kapilarne. Wilgoć wchłonięta przez materiał znajduje się na jego wewnętrznej powierzchni oraz we wnętrzu zawartych w nim porów. Cząsteczki wody oddziałują wzajemnie z cząsteczkami materiału oraz z cząsteczkami wilgotnego powietrza zawartego w porach. Występujące przy tym siły międzycząsteczkowe wywołują napięcie powierzchniowe wody i jej dalszą migrację w materiale. Zwykle nasiąkliwość materiałów budowlanych jest wyraźnie mniejsza od ich porowatości. Wynika to z faktu, iż woda nie jest w stanie przy ciśnieniu atmosferycznym dostać się do wnętrza porów zamkniętych, natomiast w przypadku dużych porów woda nie wypełnia ich w całości a jedynie zwilża ich ścianki. Na podstawie powyższych rozważań można postawić tezę, iż nasiąkliwość, oprócz oczywistego powiązania z porowatością materiału, jest także w pewnym stopniu funkcją rozwinięcia powierzchni badanego obiektu. 3. Wymagania wobec betonu Jak wspomniano wcześniej inżynieria komunikacyjna stawia przed materiałami, jakie mają być użyte do budowy obiektów, bardzo wysokie wymagania. Specyfikacje techniczne bazując na nieaktualnych dokumentach odniesienia w zakresie betonu, norma PN-88/B [1], dodatkowo zaostrzają wymagania dla betonu w zakresie nasiąkliwości. W większości przypadków specyfikacji technicznych nasiąkliwość wagowa nie może przekroczyć 4%. Przykładowe wymagania przedstawione w specyfikacji technicznej dla betonu [2] podano poniżej: Beton do konstrukcji mostowych musi spełniać wymagania zestawione poniżej: nasiąkliwość - do 4% - badanie wg PN-88/B-06250, mrozoodporność - ubytek masy nie większy od 5%, spadek wytrzymałości na ściskanie nie większy niż 20% po 150 cyklach zamrażania i odmrażania (F150) - badanie wg PN88/B-06250, wodoszczelność - większa od 0,8MPa (W8), wskaźnik wodno-cementowy - w/c - ma być mniejszy od 0,5. Jak widzimy wg powyższych wymagań beton poddany jest bardzo surowym wymaganiom. Badanie nasiąkliwości wg większości funkcjonujących specyfikacji stanowi jeden z kluczowych elementów oceny betonu. 4. Procedury badawcze Funkcjonująca procedura badawcza w przedmiotowych rozważaniach w swej części wykonania oznaczenia nie uległa istotnym zmianom. Wykonanie samego badania polega na wyznaczeniu średniej masy próbek nasyconych wodą oraz wyznaczeniu średniej masy próbek wysuszonych w suszarce do stałej masy i oznaczeniu nasiąkliwości wg równania (1). Niemniej jednak czynności towarzyszące a głównie pielęgnacja próbek w okresie dojrzewania oraz wykonanie nasycenia próbek wodą uległy znacznej modyfikacji co bardzo rzutuje na wynik badania. 51

52 Odnosząc się do metody badania wg PN-88/B Beton zwykły należy zwrócić uwagę na sposób pielęgnacji obiektów do badań. Otóż w wspomnianej normie przewiduje się następujący sposób wykonania i pielęgnacji prób do badań: PN-88/B Beton Zwykły punkt Próbki przed i po ich rozformowaniu należy przechowywać w warunkach zbliżonych do warunków dojrzewania betonu w wyrobie elemencie lub konstrukcji, z uwzględnieniem ewentualnej obróbki cieplnej. W przypadku, gdy beton w wyrobie, elemencie lub konstrukcji dojrzewa w warunkach naturalnych dopuszcza się przechowywanie próbek w warunkach laboratoryjnych. W celu zapewnienia wilgotności wymaganej w warunkach laboratoryjnych dopuszczalne jest przechowywanie próbek na ruszcie nad wodą pod przykryciem z folii. Zgodnie z przedstawioną powyżej metodą pielęgnacji, dotychczas szeroko stosowaną, próbki przebywały w otoczeniu wilgotnego powietrza o nieustalonej dokładnie wilgotności (brak wymogu kontroli wilgotności). Według nowej dopuszczonej metody pielęgnacji, którą przejęto wprost z normy PNEN Wykonanie i pielęgnacja próbek do badań wytrzymałościowych [3] pielęgnacja próbek do badań realizowana jest między 3 a 28 dniem twardnienia poprzez umieszczenie próbek do badań w wodzie o temperaturze 20oC ±2oC (całkowite zanurzenie). Przechodząc do samego badania odnajdujemy tu także znaczące różnice. Otóż przy zastosowaniu procedury badawczej całkowicie zgodnej z wymogami normy PN-88/B próbki po okresie 28 dni twardnienia (przechowywane w wannie na ruszcie umieszczonym nad wodą) poddawane są nasączaniu woda poprzez stopniowe zanurzanie w wodzie. Nasycenie trwa do momentu spełnienia warunku braku przyrostu masy ważonych próbek w dwóch kolejnych ważeniach wykonywanych w odstępach 24 godzin. Nie ma ram czasowych nasączania próbek jednak przeważnie trwa to około 7 dni. Przeprowadzenie badania po pielęgnacji próbek zgodnie z PN-EN Wykonanie i pielęgnacja próbek do badań wytrzymałościowych polega na bezpośrednim przystąpieniu do badania po pielęgnacji. Próbki przez co najmniej 25 dni całą objętością zanurzone są w wodzie. Cała powierzchnia próbek w tym okresie poddana zostaje nasączaniu wodą. Odrębnym tematem, nie poruszanym szerzej w niniejszym referacie, jest wpływ powierzchni rozwinięcia na wynik badania. Stosując próby o mniejszych wymiarach uzyskuje się znacznie większe wyniki nasiąkliwości wagowej, ma to związek ze zmianą modułu powierzchniowego (wraz ze zmniejszaniem wymiaru próby rozwinięcie jej powierzchni maleje znacznie mniej niż objętość). Jak widać metodyki postępowania z obiektami do badań są różne, co nie pozostaje bez znaczenia dla wyniku badania. Można stanowczo stwierdzić, iż mamy odczynienia z dwiema różnymi metodami badawczymi, co powoduje, iż warunki brzegowe przyjęte dla jednej metody nie mogą stanowić odniesienia dla drugiej metody. 5. Wyniki badań porównawczych stosowanych metod badawczych przy ocenie nasiąkliwości. Celem porównania dwóch procedur badawczych jest wykazanie, iż zastosowana metoda postępowania w trakcie pielęgnacji oraz sposób nasączenia próbki dają w efekcie znacząco różne wyniki. 52

53 5.1. Opis procedur i przygotowanie prób do badań Do badań przygotowano z jednego zarobu roboczego mieszanki betonowej obiekty do badania nasiąkliwości w postaci próbek typu B i C (C sześcian o boku 100 mm oraz B sześcian o boku 150 mm) Receptura mieszanki betonowej przedstawiona w tablicy nr 1. Tablica 1. Skład receptury mieszanki betonowej Materiał Pochodzenie Ilość [kg/m3] Piasek 0/2 OKSM Dziergowice 690 Żwir 2/8 Gracze 593 Grys 8/16 Gracze 708 CEM I 42,5 R Górażdże 420 Woda 147 VC 5/600 Sika 2,94 BV 1M Sika 2,10 Według powyższej receptury przygotowano mieszankę betonową, z której wykonano po 15 prób do badań na każdy z założonych terminów badawczych oraz dla każdej wielkości próbek. Opis użytych metod badawczych. - metodyka nr 1 Próby do badań przechowywane były na ruszcie nad wodą w temperaturze 18oC±2oC zgodnie z wskazaniami zawartymi w PN-88/B Beton zwykły. Ponieważ za jeden z celi porównania stosowanych metod badania autorzy wzięli także termin badania, więc ustalono iż badania będą przeprowadzone oprócz podstawowego terminu po 28 dniach dojrzewania w dodatkowych dwóch terminach badawczych tj. po 56 i 90 dniach dojrzewania. Przygotowanie próbek do badania (nasycenie wodą) oraz wykonanie badania odbyło się zgodnie z następującym tokiem postępowania: - ułożenie próbek w naczyniu wannowym, tak aby wysokość, ułożonej próbki nie przekraczała 200 mm, podstawa zaś nie stykała się z dnem naczynia (podpórki grubości 10 mm), - wlanie wody do naczynia do poziomu równego połowie wysokości próbek; temperatura wody 18 ±2 C, - po 24 godzinach dolanie wody do poziomu o 10 mm wyższego od wysokości próbek i utrzymywanie tego poziomu do końca nasycania, - co 24 godziny próbki wyjmuje się z wody i po wytarciu powierzchni waży z dokładnością do 0,2%; nasycanie trwa tak długo, aż dwa kolejne ważenia nie wykażą przyrostu masy, - nasycone całkowicie próbki umieszcza się w suszarce o temperaturze C i suszy do stałej masy, 53

54 - obliczenie nasiąkliwości betonu w %, z dokładnością do 0,1%, wg równania (1) w którym: G1 - średnia masa próbek suchych, G2 - średnia masa próbek nasyconych wodą. Opisany powyżej tok postępowania jest całkowicie zgodny z wskazaną procedura badawczą w PN-88/B Beton zwykły13. Ocena nasiąkliwości betonu polega na porównaniu wartości obliczonej wg wzoru (1) z wymaganą. - metodyka nr 2 Próby do badań przechowywane między 3 a 28 dniem twardnienia w wodzie w temperaturze 20oC±2oC w całkowitym zanurzeniu zgodnie z PN-EN Wykonanie i pielęgnacja próbek do badań wytrzymałościowych. Podobnie jak przy metodyce 1 ustalono terminy badawcze na 28, 56 i 90 dzień dojrzewania. Próbki po wyznaczonym okresie bezpośrednio poddawane były badaniu nasiąkliwości z pominięciem procesu przygotowawczego tj. nasycania wodą. Wykonanie badania odbywało się w analogiczny sposób jak w metodyce 1, zgodnie z poniższym opisem: - w założonym terminie badawczym nasycone całkowicie próbki (za takie uznaje się próbki pielęgnowane w wodzie) były ważone i umieszczone w suszarce o temperaturze C celem wysuszenia do stałej masy, - obliczenie nasiąkliwości betonu w %, z dokładnością do 0,1%, wg wzoru (1) w którym: G1 - średnia masa próbek suchych, G2 - średnia masa próbek nasyconych wodą Wyniki badań Uzyskane wyniki badań przedstawiono w tablicy 2. oraz na wykresie rys.1 [4]. Jak widać każda z metodyk badawczych wyraźnie dała różne wyniki badań. Można stwierdzić, iż różnica w uzyskanych wynikach przy zastosowaniu pielęgnacji próbek przed badaniem zgodnie z PN-EN Wykonanie i pielęgnacja próbek do badań wytrzymałościowych jest bardzo duża i ten sposób postępowania prowadzi do znaczącego podwyższenia wyników. 13 W przypadku zastosowania niniejszej metody do badania serii próbek o nie jednakowych kształtach na przykład wycinanych z konstrukcji należy we wzorze (1) zamiast średniej masy przyjąć masę łączną próbek. 54

55 Tablica 2. Średnia nasiąkliwość betonu badanie po 28 dniach Metodyka nr 1 Metodyka nr 2 Typ prób C B C B 4,0 3,8 4,5 4,3 Nasiąkliwość % badanie po 56 dniach Metodyka nr 1 Metodyka nr 2 C B C B Typ prób 3,8 3,6 4,6 4,2 Nasiąkliwość % badanie po 90 dniach Metodyka nr 1 Metodyka nr 2 C B C B Typ prób 3,9 3,6 4,6 4,3 Nasiąkliwość % 4,9 Nasiąkliwość wagowa [%] 4,7 4,5 nr 1 C 4,3 nr 1 B nr 2 C 4,1 nr 2 B 3,9 3,7 3, termin badania [dni] Rys. 1. Średnia nasiąkliwość wagowa w czasie. Dodatkowo uzyskane wyniki badań dobrze obrazują także efekt wpływu modułu powierzchniowego badanego obiektu na nasiąkliwość wagową. Porównując powierzchnię użytych obiektów do ich objętości (próbki typu B powierzchnia 0,135 m 2,objętość 3,375dm3 i próbka typu C powierzchnia 0,06 m2, objętość 1dm3) w każdej zastosowanej metodyce badawczej wyraźnie widać iż przy mniejszych wymiarach prób wynik nasiąkliwości, niezależnie od terminu badawczego, jest większy. 55

56 6. Wnioski Zastosowanie różnych metod badawczych prowadzi do uzyskania znacząco różniących się od siebie wyników, które nie mogą być interpretowane w oparciu o te same wymagania. Interpretując wyniki badań nasiąkliwości wagowej należy pamiętać, iż są one jedynie badaniami prognozującymi, w przypadku pozytywnych wyników badań trwałościowych (np. mrozoodporność ) nie powinny być brane pod uwagę. Coraz powszechniejsze używanie domieszek napowietrzających stosowanych ze względu na poprawę mrozoodporności betonu powoduje matematyczne podwyższenie wyników nasiąkliwości wskutek obniżenia gęstości (obniżenie wartości mianownika we wzorze). Oceniając materiał od względem przydatności należy brać pod uwagę głowie inne właściwości trwałościowe niż nasiąkliwość. 7. Literatura [1] PN-88/B Beton Zwykły [2] Specyfikacja techniczna na wykonanie wiaduktu nad ul. Francuską w Katowicach Mosty Katowice Sp. z o.o. [3] PN-EN Wykonanie i pielęgnacja próbek do badań wytrzymałościowych [4] Wyniki badań własnych CONCRETE WATER ABSORPTION REQUIREMENTS AND TESTING METHODS Summary The paper presents short situation roundup in case which is present during concrete testing. Authors would like to show short situation comparison when some part of testing methods was change without changing assessment condition. In this paper authors used real concrete tests result which was done by them self. Described situation is similar as situation on Polish building site. Concrete quality Supervisor changing small part of testing procedure and testing result are comparing to the same requirements. Authors also would like to show haw important is to make a tests exactly as testing procedure showed, and how important is the opinion which should be based on all testing results of all property of concrete not only on one property of concrete. 56

57 XI SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2009 Jacek Gołaszewski14 TECHNOLOGIA BETONU SAMOZAGĘSZCZALNEGO UWAGI PRAKTYCZNE 1. Wprowadzenie Do zagęszczenia mieszanki betonowej zwykle stosowane są metody wibracyjne. Charakteryzują się one szeregiem niedogodności związanych z wpływem czynnika ludzkiego na efekt zagęszczania oraz hałasem i wibracją. W wyniku prac badawczych nad reologią płynnych mieszanek betonowych zaproponowano rozwiązanie alternatywne do wibracji - mieszankę samozagęszczalną. Jako beton samozagęszczalny definiuje się beton, którego skład i składniki dobierane są przede wszystkim ze względu na specyficzne właściwości reologiczne mieszanki, zapewniające jej zdolność do szczelnego wypełnienia formy, otulenia zbrojenia oraz zagęszczenia się pod ciężarem własnym bez potrzeby zagęszczania mechanicznego [1-3]. Oprócz wyeliminowania niedogodności zagęszczania wibracyjnego zastosowanie betonu samozagęszczalnego umożliwia: zmniejszenie pracochłonności formowania elementów, betonowanie elementów gęstozbrojonych i o skomplikowanych kształtach oraz uzyskanie bardzo dokładnego odwzorowania powierzchni form bez raków i pęcherzy (beton architektoniczny). Wszystko to, w połączeniu ze specyfiką składu tych betonów pozwala na jednoczesne uzyskanie betonu o dużej jednorodności i szczelności. Dzięki temu stosując mieszanki samozagęszczalne stosunkowo łatwo można uzyskać beton wysokowartościowe. Technologia betonu samozagęszczalnego stawia przed wykonawcą szereg nowych problemów. W referacie omówiono specyfikę projektowania i technologii wykonywania betonów samozagęszczalnych w odniesieniu do betonów zagęszczanych tradycyjnie. Wykorzystano dostępne dane literaturowe oraz własne doświadczenia z projektowania i wykonywania betonów samozagęszczalnych. 2. Projektowanie składu betonu samozagęszczalnego Przy projektowaniu betonów samozagęszczalnych warunkiem podstawowym jest uzyskanie odpowiednich właściwości reologicznych mieszanki, a cechy wytrzymałościowe i trwałościowe traktowane są często, zwłaszcza w przypadku betonów niskich klas jako drugorzędne (oczywiście minimalne wymagania zawsze muszą być spełnione). Wymagane 14 Dr hab. inż. Prof. nzw. w Pol. Śl., Politechnika Śląska 57

58 właściwości reologiczne powinny umożliwić swobodne płynięcie i odpowietrzenie mieszanki betonowej przy braku sedymentacji ziaren kruszywa w mieszance, jak i braku wydzielania się z niej zaczynu [1-5]. Wymagane parametry reologiczne dla różnych elementów konstrukcyjnych przedstawiono w tablicy 1. Tablica 1. Wymagane parametry reologiczne mieszanek samozagęszczalnych [1] Średnica rozpływu (granica płynięcia) mm mm ponad 850 mm Formowanie Formowanie Jak w przypadku elementów elementów rozpływu poziomych i poziomych, mm w specjalnych pionowych o gęstozbrojonych, przypadkach. normalnym formowanie Stosowane kruszywo zbrojeniu i elementów o nie powinno być dowolnych skomplikowanych większe od 12 mm. wymiarach kształtach, Duże pompowanie niebezpieczeństwo mieszanki od dołu segregacji mieszanki. formy. Nie zalecane w przypadku elementów pionowych o dużej wysokości, ze względu na możliwość wystąpienia dużego parcia na deskowania. Ze względu na segregacje stosowane kruszywo nie może być większe od 16 mm Czas rozpływu T500 (do średnicy 500 mm) (lepkość plastyczna) do 2 s ponad 2 s Elementy z gęstym i normalnym Im czas rozpływu większy tym mniejsze parcie zbrojeniem, konieczność mieszanki na deskowania w elementach wypoziomowania powierzchni i dobre pionowych oraz większa jej odporność na jej wykończenie. Zwiększone segregację. Utrudnione dobre wykończenie niebezpieczeństwo segregacji oraz powierzchni. Możliwe problemy z uzyskaniem możliwość zwiększonego parcia na ciągłej konstrukcji przy wystąpieniu przerw w deskowania. Zalecane przy betonowaniu betonowaniu. Zalecane w przypadku elementów poziomych i pionowych o betonowania elementów pionowych o dużej umiarkowanej wysokości. wysokości mm Elementy nie zbrojone lub słabo zbrojone, elementy pionowe (słupy, ściany) o dużej wysokości betonowane od góry, elementy poziome (płyty) o niewielkich rozmiarach. Utrudnione wykończenie powierzchni elementu. 58

59 Rys. 1. Algorytm projektowania betonów samozagęszczalnych [1]. Rys. 2. Zmiany właściwości reologicznych mieszanki w wyniku modyfikacji jej składu. 59

60 Przedstawiony na rys. 1 algorytm projektowania betonu samozagęszczalnego nie odbiega istotnie od algorytmu projektowania betonów zagęszczanych w sposób tradycyjny. Projektowanie betonu samozagęszczalnego jest jednak bardziej skomplikowane, gdyż czynnikiem determinującym jego skład są właściwości reologiczne mieszanki, a zakresy wzajemnych relacji ilościowych poszczególnych składników, przy których posiada on wymagane właściwości reologiczne są wąskie. Obecnie nie ma jednej, powszechnie akceptowanej metody doboru ilości składników betonu samozagęszczalnego. Najczęściej stosowane są metody kolejnych przybliżeń, a spośród nich najbardziej popularną jest metoda japońska. W metodzie tej określa się z warunku wytrzymałości wielkość stosunku w/c oraz rodzaj stosowanych cementów i dodatków mineralnych, a następnie kolejno ustala się proporcje zaczynu, zaprawy i mieszanki betonowej, aż do chwili spełnienia przez nie odpowiednich wymagań co do właściwości reologicznych. Na rys. 2 pokazano przykładowo wpływ różnych modyfikacji składu betonu na właściwości reologiczne mieszanki. Monograficzne informacje w tym zakresie zawierają m. in. prace [3-8] Rys. 3. Specyfika składu betonu samozagęszczalnego. Konieczność spełnienia kryteriów reologicznych determinuje konieczność przyjęcia specyficznego składu mieszanki samozagęszczalnej (rys. 3) [1-9]. Przede wszystkim przyjmuje się mały stosunek w/(c+d) (w-woda, c-cement, d - dodatki mineralne) oraz dużą ilość frakcji pyłowych (<0,125) do których zalicza się również cement i dodatki mineralne. Dodatki mineralne pozwalają na zredukowanie ilości cementu, obniżenie ilości wydzielanego ciepła oraz regulowanie wytrzymałości betonu. Zwykle stosuje się mączki kamienne, zmielony granulowany żużel wielkopiecowy, popioły lotne oraz, gdy wymagane są duże wytrzymałości pył krzemionkowy. Duża ilość frakcji pyłowych ogranicza ilość wody wolnej w mieszance zwiększając jej odporność na segregację i sedymentację. Typowe 60

61 betony samozagęszczalne charakteryzują się w/c < 0,50, w/(c+d) < 0,35 oraz zawartością frakcji pyłowych kg/m3. Zaleca się stosowanie kruszywa o punkcie piaskowym 40 50% i maksymalnej wielkości ziaren nie przekraczającej 20 mm. Zmniejsza to niebezpieczeństwo segregacji i wycieku wody z mieszanki. Odpowiednią płynność mieszanki uzyskuje się stosując efektywne superplastyfikatory na bazie polikarboksylanów i polieterów. Skuteczne stosowanie superplastyfikatorów jest jednym z kluczowych problemów technologii betonu samozagęszczalnego. Efekty działania superplastyfikatora zależą od wielu zmiennych czynników technologicznych, zwłaszcza rodzaju cementu. W konsekwencji nawet niewielkie zmiany warunków technologicznych powodują uzyskanie mieszanki zbył sztywnej lub niestabilnej, wykazującej segregację i wyciek wody. Z tego powodu dobór superplastyfikatora przeprowadza się doświadczalnie, a musi on uwzględniać rodzaj cementu, właściwości stosowanych dodatków mineralnych, obecność innych domieszek oraz przewidywaną temperaturę mieszanki. Superplastyfikator musi zapewniać odpowiednie właściwości mieszanki przez okres 1-1,5 godziny. Szczegółowo zasady doboru superplastyfikatorów ze względu na warunki technologiczne, właściwości składników oraz skład mieszanki omówiono w [8]. W celu zwiększenia stabilności mieszanki zaleca się stosowanie domieszek zwiększających lepkość. Należy jednak zwrócić uwagę, że domieszki te nie zawsze działają w oczekiwany sposób i mogą zmniejszać wytrzymałość betonu [10]. Jak wykazano w [11], pomimo stosowania drogich domieszek chemicznych koszt betonu samozagęszczalnego zwykle nie jest znacząco większy do kosztu betonu zagęszczanego tradycyjnie o tej samej klasie. Mieszanki samozagęszczalne są bardzo wrażliwe na zmiany składu. Dobrze zaprojektowana mieszanka samozagęszczalna powinna tolerować drobne zmiany składu i właściwości składników, a zwłaszcza ilości wody. Przy projektowaniu należy sprawdzić jak mieszanka toleruje zmiany ilości wody w zakresie do 5-10 litrów. Jeśli to konieczne należy również opracować sposoby korygowania składu mieszanki betonowej w zależności od zmian warunków betonowania, np. wahań temperatury. Specyfika technologii betonu samozagęszczalnego polega również na silnej zależności właściwości mieszanki od czasu i intensywności mieszania. Zaleca się więc możliwie duże wielkości zarobów próbnych i sposób mieszania zbliżony do stosowanego w wytwórni oraz koniecznie sprawdzenie zaprojektowanej mieszanki w wytwórni i na budowie [9]. 3. Produkcja mieszanki Ogólnie zasady i sposób składowania składników mieszanki samozagęszczalnej są takie same jak w przypadku betonów tradycyjnych. Ponieważ jednak właściwości reologiczne mieszanki samozagęszczalnej są wrażliwe na nawet niewielkie zmiany właściwości składników, każdą nową dostarczoną ich partię należy składować osobno. Przed wprowadzeniem do produkcji należy skontrolować jej podstawowe właściwości i wpływ na właściwości reologiczne mieszanki i w razie odpowiednio skorygować skład mieszanki. Najistotniejszymi ze względu na właściwości mieszanki samozagęszczalnej są: zmiany uziarnienia i wilgotności kruszywa, zwłaszcza piasku, zmiany rodzaju, uziarnienia i składu cementu oraz zmiany koncentracji i właściwości superplastyfikatora. Odmierzanie składników musi być wykonane z dużą dokładnością, dotyczy to zwłaszcza domieszek, w przypadku których nawet niewielka zmiana ilości może prowadzić do istotnych zmian właściwości reologicznych i problemów z wykonaniem betonu samozagęszczalnego. Bezwzględnie konieczne jest stosowanie odpowiednio dokładnych 61

62 dozowników wagowych. Należy przy tym kontrolować wilgotność kruszywa i odpowiednio do jej zmian korygować ilość dodawanej wody. Mieszanie należy wykonywać w mieszalnikach o działaniu wymuszonym. W wyjątkowych przypadkach możliwe jest także stosowanie mieszalników grawitacyjnych, należy jednak zwrócić uwagę że w takim przypadku uzyskanie odpowiedniej jednorodności i konsystencji mieszanki wymaga większego dodatku superplastyfikatora i wydłużonego czasu mieszania. Procedura mieszania - czas i kolejność dodawania składników - powinna być dla danej mieszanki i mieszalnika optymalizowana doświadczalnie a następnie ściśle przestrzegana w trakcie produkcji. Nawet niewielkie jej zmiany mogą się przyczyniać do znaczących zmian właściwości reologicznych mieszanki. Dotyczy to zwłaszcza kolejności i momentu dodawania superplastyfikatora oraz innych domieszek Domieszki należy dodawać z wodą zarobową lub z pewnym opóźnieniem, zgodnie z zaleceniami producenta. Zwykle najpierw dozowane i wstępnie mieszane są suche składniki mieszanki - cement, dodatki mineralne i kruszywo. Następnie dodawana jest główna część wody zarobowej (60-90%) wraz z superplastyfikatorem. Po uzyskaniu jednorodnej mieszanki dodawana jest pozostała część wody wraz z ewentualnymi domieszkami. Nie należy dodawać domieszek do suchych składników mieszanki, ani mieszać ze sobą różnych domieszek przed ich wprowadzeniem do mieszanki. Mieszanka samozagęszczalna wymaga zwykle dłuższego czasu mieszania od tradycyjnej. Należy podkreślić, że właściwości mieszanki samozagęszczalnej zależą nie tylko od procedury mieszania, ale również od intensywności mieszania oraz objętości zarobu. Stąd ważnym jest, aby przy projektowaniu mieszanki stosować mieszalnik jak najbardziej zbliżony do mieszalnika który będzie stosowany przy produkcji mieszanki oraz bardzo dokładnie odmierzać składniki próbnego zarobu. Pożądane jest przy tym wykonanie prób na skalę techniczną przed rozpoczęciem produkcji betonu samozagęszczalnego w celu wypracowania optymalnej procedury mieszania oraz potwierdzenia, że projektowany beton spełnia wszystkie wymagania ze względu na właściwości reologiczne mieszanki i właściwości techniczne betonu. Konieczność ścisłego przestrzegania reżimu technologicznego sprawia, że mieszanki samozagęszczalne mogą być produkowane w zasadzie tylko w węzłach wyposażonych w odpowiednio dokładne dozowniki, aparaturę do kontroli wilgotności kruszywa oraz dozowniki do domieszek. 4. Deskowania Stosowanie betonu samozagęszczalnego nie wpływa zasadniczo na konstrukcję deskowań poziomych. Należy jednak zaznaczyć, że konieczne jest stosowanie deskowań o szczelnych stykach, a wykonywanie elementów o nachyleniu większym niż 5% może wymuszać stosowanie zamkniętych form. W przypadku deskowań pionowych koniecznym jest uwzględnienie parcia bocznego mieszanki betonowej. Zależy ono od właściwości reologicznych i ciężaru właściwego mieszanki, wysokości betonowanego elementu, metody i prędkości układania mieszanki, nachylenia i sztywności deskowania, gładkości powierzchni deskowania, a w przypadku betonów zagęszczanych wibracyjnie również od głębokości wibracji [12]. Deskowania pionowe projektowane są zwykle na parcie boczne mieszanki betonowej wynoszące od 40 do 80 kn/m2, co jest wystarczające ze względu na typowe prędkości układania mieszanek tradycyjnych. Mieszanka samozagęszczalna charakteryzuje się jednak bardzo wysoką płynnością, a w takim przypadku pacie boczne na 62

63 deskowania może odpowiadać pełnemu parciu hydrostatycznemu i osiągać wartości nawet ponad 150 kn/m2 [3, 13-15]. W związku z tym panuje zgodny pogląd, że w przypadku stosowania mieszanki samozagęszczalnej deskowania należy projektować przy założeniu pełnego parcia hydrostatycznego. Wymusza to, zwłaszcza przy wyższych elementach konieczność stosowania wzmocnionych deskowań, a także zwiększenia liczby podpór i ściągów (stosowania mniejszych elementów deskowań systemowych). Wpływa to znacząco wpływa na pracochłonność wykonania deskowania (szacuje się, że jest ona o około 10% większa), a w konsekwencji na koszt wykonania konstrukcji z betonu samozagęszczalnego [11]. Może to również ograniczać wysokość jednorazowo wykonywanych elementów konstrukcji. Jeśli betonowanie prowadzone jest przez pompowanie od dołu deskowania wymagają dodatkowego wzmocnienia ze względu na lokalny wzrost parcia ponad parcie hydrostatyczne. Trzeba przy tym zwrócić uwagę, że wznawianie procesu betonowania pompowego również powodować może znaczący wzrost parcia na deskowanie. Rys. 4. Ciśnienie na ściany deskowania w zależności od szybkości betonowania. Próbka (1) mieszanka zagęszczana wibracyjnie, próbki (2) i (3) mieszanka samozagęszczalna [16] Znaczący wpływ na parcie boczne mieszanki ma prędkość jej układania. Zmniejszenie parcia poniżej pełnego parcia hydrostatycznego (do 60-70% pełnego parcia hydrostatycznego) można uzyskać, gdy prędkość układania mieszanki samozagęszczalnej nie przekracza 2 m/h [16]. Jest to typowa prędkość układania tradycyjnych mieszanek betonowych. Należy jednak zwrócić uwagę, że nawet jeśli prędkość układania mieszanki jest poniżej 2 m/h, to parcie boczne mieszanki samozagęszczalnej nadal pozostaje wyraźnie większe niż mieszanki układanej i zagęszczanej w tradycyjny sposób (rys. 4). Doświadczenia z praktycznego wykonywania betonów samozagęszczalnych pokazują, że utrata urabialności oraz efekt żelowania mieszanki obniżają parcie mieszanki na deskowania nawet do 30% parcia hydrostatycznego [13-15]. Należy przy tym zaznaczyć, że uwzględnienie efektu sztywnienia mieszanki na zmniejszenie parcia bocznego przy projektowaniu deskowań jest możliwe tylko wtedy, gdy zostanie on pozytywnie 63

64 zweryfikowany w badaniach wykonany w rzeczywistych warunkach techniczno organizacyjnych. 5. Układanie, zagęszczanie oraz pielęgnacja mieszanki Mieszanka samozagęszczalna w momencie jej układania w deskowaniach musi charakteryzować się założonymi w projekcie właściwościami reologicznymi i spełniać wymagania rozpływu, stabilności i samoodpowietrzenia. Mieszanka samozagęszczalna powinna być przewożona za pomocą samochodów z mieszalnikiem. Mieszanie podczas transportu powinno odbywać się w sposób ciągły i na wolnych obrotach mieszalnika, dobranych tak, aby uniemożliwić zesztywnienie mieszanki jednocześnie unikając segregacji. Ze względu na niepewny efekt oraz utrudnioną kontrolę jakości należy unikać korygowania składu betonu samozagęszczalnego na budowie. Pozostawione w spoczynku mieszanki samozagęszczalne wykazują często efekt zesztywnienia tzw. żelowania [13-15]. Mieszanka taka staje się sztywna i nie wykazuje zdolności do samoczynnego rozpływu. Efekt ten jest jednak zwykle odwracalny - ponowne przemieszanie powoduje, że mieszanka odzyskuje wcześniejszy stopień upłynnienia. W związku z efektem żelowania mieszankę samozagęszczalną należy poddawać w trakcie transportu stałemu mieszaniu, a w przypadku konieczności czasowego przechowywania mieszanki należy stosować zasobniki mieszające. Mieszankę samozagęszczalną można układać rynną zsypową bezpośrednio z samochodu mieszalnika, za pomocą zasobników (rys. 5) lub za pomocą pompy (rys. 6). Odległość pomiędzy miejscami podawania mieszanki zależy głównie od rodzaju betonowanego elementu, właściwości reologicznych mieszanki, gęstości zbrojenia, kształtu, rodzaju powierzchni i wytrzymałości deskowania, jednak nie powinna być większa od 10 m. Należy zaznaczyć, że zbyt szybkie układanie mieszanki w elementach pionowych może nie pozwalać na odpowiednie odpowietrzenie mieszanki, zwiększając nie tylko porowatość betonu, ale także obniżając jakość wykonania powierzchni betonu. Rys. 5. Układanie mieszanki samozagęszczalnej za pomocą rynny zsypowej lub z zasobnika. 64

65 Rys. 6. Układanie mieszanki samozagęszczalnej przez pompowanie od góry lub od dołu. Mieszankę samozagęszczalną należy układać bez przerw, a miejsca jej podawania powinny być rozmieszczone tak, aby front układanej mieszanki był cały czas w ruchu. Mieszanka powinna uformować postępujący front o małym nachyleniu, otulać pręty zbrojenia bez formowania kieszeni powietrznych a kruszywo grube powinno pozostawać blisko górnej powierzchni. Należy unikać swobodnego układania mieszanki. Mieszanka samozagęszczalna jest wprawdzie zwykle bardziej odporna na segregację niż mieszanka tradycyjna, jednak w trakcie swobodnego układania dostaje się do niej dużo powietrza. Przy układaniu mieszanki samozagęszczalnej za pomocą zasobników należy zwrócić uwagę aby zasobnik nie był poddany drganiom, ani tym bardziej wibracji. Ponieważ efekt sztywnienia pozostawionej w spoczynku mieszanki samozagęszczalnej może utrudnić opróżnienie zasobnika, musi być napełniany bezpośrednio przed betonowaniem i opróżniony najszybciej jak to możliwe. Zalecane jest opróżnianie zasobnika poprzez sztywny lej zasypowy. Jeśli mieszanka samozagęszczalna układana jest za pomocą pompy, to należy układać ją w sposób ciągły, z prędkością dostosowaną do wytrzymałości deskowań i prędkości odpowietrzenia mieszanki. Ze względu na parcie na deskowania zaleca się prędkość układania mieszanki nie większą niż 2 m/h (a więc podobnie jak w przypadku mieszanek zagęszczanych tradycyjnie). Ponadto, aby uniknąć wprowadzenia do mieszanki powietrza końcówka rozdzielacza powinna być cały czas zanurzona ok. 10 cm poniżej poziomu układanej mieszanki betonowej, także wtedy gdy zmieniane jest miejsce podawania mieszanki. W przypadku betonowania elementów pionowych mieszanka samozagęszczalna może być także podawana poprzez specjalny zawór umieszczony w dolnej części wzmocnionego ze względu na zwiększone parcie deskowania. Podawanie od dołu zmniejsza niebezpieczeństwo segregacji oraz sprzyja lepszemu wykończeniu powierzchni betonu, gdyż do mieszanki w trakcie układania od dołu dostaje się mniej powietrza niż gdy jest ona układana w tradycyjny sposób (jednak zwiększone parcie na deskowania wymusza ich wzmocnienie). Ze względu na sztywnienie mieszanki samozagęszczalnej w rurociągu ponowne rozpoczęcie pompowania po przerwie może być utrudnione i wymagać znaczącego zwiększenia ciśnienia w rurociągu (co sprzyja segregacji wewnętrznej mieszanki). Ponadto przerwy w betonowaniu mogą powodować powstawanie słabych połączeń na styku układanych kolejno warstw mieszanki osłabiających wytrzymałość, trwałość i wygląd 65

66 konstrukcji. W przypadku wystąpienia krótkich przerw w betonowaniu, po jego wznowieniu pierwsze partie mieszanki należy układać tak, aby powierzchniowo upłynnić wcześniej ułożoną mieszankę ułatwiając tym samym jej dobre połączenie się z nowo układaną. Można to osiągnąć np. poprzez zwiększenie ciśnienia mieszanki w rurociągu lub poprzez zwiększenie wysokości z której jest układana mieszanka. Należy zwrócić uwagę, że często podkreślane przyspieszenie betonowania dzięki stosowaniu betonu samozagęszczalnego jest widoczne tylko w przypadku betonowania elementów poziomych. W przypadku betonowania elementów pionowych, ze względu na parcie mieszanki na deskowania, prędkość betonowania nie odbiega lub nawet jest mniejsza niż w przypadku mieszanek zagęszczanych tradycyjnie. Istotą betonu samozagęszczalnego jest wyeliminowanie konieczności stosowania zagęszczania wibracyjnego. Co więcej, specyficzne właściwości reologiczne mieszanki samozagęszczalnej praktycznie wykluczają stosowanie wibracji. Poddanie takiej mieszanki nawet słabej wibracji spowoduje bowiem zakłócenie jej stabilności wewnętrznej i doprowadzi do jej segregacji. Z tego powodu jakiekolwiek urządzenia wibracyjne nie powinny być używane przy układaniu mieszanki samozagęszczalnej, jak również w pobliżu miejsca betonowania. Niemożność uzyskania odpowiedniego stopnia zagęszczenia mieszanki wymaga przerwania robót, sprawdzenia zgodności właściwości mieszanki i procedur jej produkcji, transportu i układania ze specyfikacją. Dalsze betonowanie jest możliwe dopiero po wprowadzeniu odpowiednich korekt. W wyjątkowych przypadkach możliwe jest zastosowanie słabej wibracji, jednak zawsze pod bardzo ścisłą kontrolą. Dotyczy to betonowania konstrukcji o skomplikowanych kształtach oraz wykończenia powierzchni płyt. W tym ostatnim przypadku należy odczekać aż mieszanka zesztywnieje. Awaryjnie, kontrolowaną lekką wibrację można stosować w przypadku, gdy w wyniku przedłużającej się przerwy w betonowaniu na powierzchni wcześniej ułożonej mieszanki utworzy się sztywna skorupa uniemożliwiająca prawidłowe połączenie z następnie układaną warstwą mieszanki. Jeśli mieszanka samozagęszczalna nie jest samopoziomującą, powinna być wyrównana za pomocą typowych narzędzi ręcznych, bezpośrednio po zakończeniu układania, nim wystąpi powierzchniowe zesztywnienie mieszanki (rys. 7). Rys. 7. Wykończenie powierzchni [1]. 66

67 Pielęgnacja betonu samozagęszczalnego jest analogiczna jak betonów tradycyjnych. Ze względu na niskie w/c, brak wycieku wody oraz dużą ilość zaczynu, pielęgnację należy zaczynać bezpośrednio po ułożeniu mieszanki. 6. Podsumowanie Metody projektowania i wykonania betonu samozagęszczalnego są w dużym stopniu analogiczne jak betonu zwykłego. Równocześnie jednak stosowanie betonu samozagęszczalnego wymusza wprowadzenie szeregu specyficznych procedur, których nieuwzględnienie zwykle prowadzi do znaczącego obniżenia jego jakości. Jakość betonu samozagęszczalnego jest silnie zależna od nawet bardzo niewielkich zmian właściwości składników lub składu oraz powtarzalności procedur technologicznych. W związku z tym bardzo ważnym jest, aby każdy etap procesu jego wykonania prowadzony był pod wzmożonym nadzorem technologicznym, zwłaszcza wtedy, gdy wykonawca nie ma odpowiedniego doświadczenia lub wdrażany jest nowy rodzaj mieszanki. Najlepiej, jeśli zarówno procesy produkcji jak i wykonania betonu samozagęszczalnego prowadzone są przez przedsiębiorstwa w których wdrożono odpowiednie systemy zarządzania jakością. Należy również przeprowadzić teoretyczne i praktyczne szkolenie pracowników zaangażowanych w procesy produkcji i wykonania betonu samozagęszczalnego w zakresie ich specyfiki oraz konsekwencji niewłaściwego ich wykonania. Szczególne znaczenie mają tutaj: wpływ wibracji na stabilność mieszanki, prędkość układania mieszanki, wpływ przerw w betonowaniu na jakość konstrukcji, sposobów wykończenia powierzchni i pielęgnacji oraz sposobu pobierania próbek do badań. Literatura The European Guidelines for Self-Compacting Concrete. Specification, Production and Use. SCC European Project Group, Casting of self compacting concrete. Rilem Report 35. Ed. by A. Skarendahl & P. Billberg, RILEM Publication S.A.R.L., De Schutter G., Bartos P.J.M., Domone P., Gibbs JSelf compacting concrete. Dunbeath: Whittles Publishing, Urban M.: Reologiczne podstawy uzyskiwania betonów samozagęszczalnych o wysokiej wytrzymałości. Cement Wapno Beton 5/2008. Szwabowski J.: Reologia a urabialność betonu samozagęszczalnego. Cement Wapno Beton 1/2004. Szwabowski J.: Reologia mieszanek na spoiwach cementowych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice Giergiczny Z., Małolepszy J., Szwabowski J., Śliwiński J.: Cementy z dodatkami mineralnymi w technologii betonów nowej generacji, Wydawnictwo Instytut Śląski sp. z o.o. w Opolu, Opole Gołaszewski J.: Wpływ superplastyfikatorów na właściwości reologiczne mieszanek na spoiwach cementowych w układzie zmiennych czynników technologicznych, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Gliwice Śliwiński J., Czołgosz R.: Spostrzeżenia z praktycznego projektowania składu betonów samozagęszczalnych, Sympozjum naukowo-techniczne Reologia w technologii betonu, Gliwice, czerwiec

68 10. Gołaszewski J.: Influence of viscosity enhancing agent on properties of mortars with different cements and superplasticizers. The 9th International Conference Modern Building Materials, Structures and Techniques. Selected Papers, Vol. I, Ed. by M.J. Skibniewski, P. Vainiunas and K. Zavadskas, Vilnius, Lithuania, Gołaszewski J., Stolarczyk D.: Ekonomiczne aspekty stosowania betonów SCC. Przegląd Budowlany 2/ Martinek W.: Dekowania. XVII Ogólnopolska Konferencja Warsztat Pracy Projektanta Konstrukcji, Ustroń, rd International Symposium on Self -Compacting Concrete, Ed. by O. Wallevik and I. Nielsson, Reykjavik, Iceland, st International Symposium on Design, Performance and Use of Self-Consolidating SCC 2005-China, May rd North American Conference on the Design and Use of Self-Consolidating Concrete, Chicago, November Billberg P.: Form pressure generated by self-compacting concrete. 3rd International Symposium on Self -Compacting Concrete, Ed. by O. Wallevik and I. Nielsson, Reykjavik, Iceland, SELF-COMPACTING CONCRETE TECHNOLOGY - PRACTICAL REMARKS Abstract The use of self-compacting concrete amounts to only a few percent of global, annual concrete production. To change that, there is a fundamental need to learn about selfcompacting concrete technology. Improving knowledge about self-compacting concrete technology is the main aim of this paper. Evan the self-compacting concrete is considered to be new material, the basic concrete technology is still largely valid. There us therefore the focus on differences between traditional vibrated concrete and self-compacting concrete technology. 68

69 XI SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2009 Tomasz Ponikiewski15 ZWIĄZKI SAMOZAGĘSZCZALNOŚCI I WYTRZYMAŁOŚCI FIBROBETONU W ASPEKCIE ZMIENNYCH CZYNNIKÓW TECHNOLOGICZNYCH 1. Wprowadzenie Analizowanie związków samozagęszczalności i wytrzymałości fibrobetonu w aspekcie zmiennych czynników technologicznych jest jedną z nowych tendencji w badaniach betonów. Technologia betonu samozagęszczalnego pozwala na kształtowanie struktury obiektów inżynierskich w sposób szybszy i bezpieczniejszy niż w przypadku zastosowania betonu o tradycyjnych właściwościach. Zabiegi technologiczne formowania elementów betonowych z betonu samozagęszczalnego są znacznie uproszczone a efekty końcowe pozwalają na eksponowanie struktur stwardniałego betonu w szerszym zakresie. Problem nierównomiernego rozmieszczenia włókien w objętości stwardniałego betonu po przeprowadzonych technologicznych procesach betonowania był już sygnalizowany. Problemem wynikającym z zastosowania mieszanek na spoiwach cementowych modyfikowanych włóknami jest konieczność zapewnienia równomiernego rozłożenia włókien w objętości formowanego elementu. W dotychczasowych badaniach wykazywano wpływ wymiarów wytwarzanego elementu na ukierunkowanie włókien zawartych w mieszance betonowej. Nierównomierne i kierunkowe rozmieszczanie się zbrojenia rozproszonego w trakcie zabiegów technologicznych przynosi pewne problemy, związane z losowością dystrybucji włókien w objętości betonu. Ogólna tendencja poprawy charakterystyk stwardniałego betonu wraz ze wzrostem zawartości włókien w jego objętości, powoduje pogarszanie urabialności tychże mieszanek w trakcie ich formowania. Analiza wzajemnie wykluczających się czynników zachodzących w wyniku dodania włókien stalowych i polipropylenowych do mieszanki samozagęszczalnej, czyli pogarszanie urabialności, czy utrata cech samozagęszczalności oraz poprawa wytrzymałości na ściskanie tych betonów, jest omawiana w niniejszej pracy. O efektywności stosowania zbrojenia rozproszonego niech świadczy tablica 1, przedstawiająca wybrane zastosowania betonów modyfikowanych włóknami stalowymi. 2. Aktualny stan wiedzy 15 dr inż., Katedra Procesów Budowlanych, Politechnika Śląska, 69

70 Elementy z włókien coraz śmielej wkraczają w światowe budownictwo (tablica 1). Najnowsze kompozyty fibrobetonowe, wykonane na bazie mieszanki samozagęszczalnej, często charakteryzujące się bardzo dużą zawartością włókien (do około 15%), znajdują coraz szersze zastosowanie i coraz częściej stosuje się je jako podstawowy materiał konstrukcyjny w budownictwie zamiast zwykłego betonu. Nowoczesne techniki, takie jak konstrukcje stalowo fibrobetonowe, betony zbrojone matami z włókien stalowych, czy zbrojenie hybrydowe (prętowo włókowe) konstrukcji betonowych, stwarzają bardzo szerokie możliwości stosowania samozagęszczalnych fibrobetonów, przy wykazywanych problemach technologicznych. Tablica 1. Wybrane zastosowania betonów modyfikowanych włóknami stalowymi, Element konstrukcyjny lub rodzaj konstrukcji Rury betonowe Poprawa następujących właściwości Zwiększenie Ograniczenie Zwiększenie Zwiększenie odporności wymiarów wytrzymałości trwałości na działanie przekroju na rozciąganie wody i mrozu elementu tak tak tak tak Ograniczenie szerokości rys tak Ściany oporowe nie tak nie nie tak Fasady i elewacje tak woz nie tak tak woz woz tak tak tak Schody prefabrykowane Prefabrykowane słupy tak tak tak tak tak Płyty lotnisk tak woz tak woz tak Stabilizacja zboczy tak tak tak tak tak Posadzki przemysłowe tak woz tak tak tak Elementy obc. punktowo tak tak nie woz tak Fundamenty maszyn woz tak nie nie tak Pale wbijane woz tak nie nie woz Komory reaktorów nie tak tak nie tak Konstrukcje łupinowe tak woz woz tak tak Szalunki tracone tak nie nie tak tak tak Tunelowe kon. torkretowe tak tak nie tak Belki wstępnie sprężone woz nie nie woz tak Zabezpieczenie osuwisk tak tak tak woz woz Nawierzchnie drogowe tak tak tak tak tak Sejfy bankowe nie tak nie tak woz Górnicze tubingi tak woz woz tak tak Słupy stalowo-betonowe tak nie nie nie tak Zbiorniki tak tak nie tak tak Falochrony tak tak tak woz woz w o z w ograniczonym zakresie 70

71 Elementy z dodatkiem włókien stalowych i polipropylenowych odpowiadają najważniejszym wymaganiom, które będą decydowały o rozwoju budownictwa w XXI wieku, a którymi są : wysoka wytrzymałość i trwałość, spełnienie warunków ekologicznych przez wykorzystywanie surowców wtórnych, walory ekonomiczne w ogólnym znaczeniu, tzn. wraz z kosztami eksploatacji. Ilość zmian korzystnie wpływających na właściwości kompozytów z dodatkiem włókien jest obszerna (rys.1) w porównaniu do ich wad, których obecność można obecnie zredukować ale w pewnym tylko zakresie. Rys. 1. Umowny schemat zalet zastosowania fibrobetonu zamiast betonu zwykłego Z punktu widzenia technologii robót budowlanych, problemy zastosowania fibrobetonów są związane z czynnikami technologicznymi: utrudnioną pompowalnością mieszanki ze zbrojeniem rozproszonym, niejednorodnością rozmieszczenia włókien w matrycy betonowej, nadmierną koncentracją włókien w miejscach zbrojenia konstrukcyjnego podczas formowania konstrukcji, utratą własności samozagęszczalności w mieszankach SCC modyfikowanych zbrojeniem rozproszonym, nadmiernym wzrostem zawartości powietrza, wynikającym z konieczności wydłużania procesu formowania W związku z powyższym, zachodzi konieczność dalszego weryfikowania i optymalizacji doboru zbrojenia rozproszonego w aspekcie zmiennych czynników technologicznych. 3. Założenia i metodyka badań Najważniejszym dodatkiem samozagęszczalnych mieszanek betonowych, wykorzystywanych do badań urabialności i wytrzymałości na ściskanie, są włókna stalowe i polipropylenowe. Ponieważ są one jedynym zmiennym składnikiem w samozagęszczalnych mieszankach, przy ich wyborze kierowano się różnorodnością kształtu i długości. Dobrano je tak, aby ich geometria, kształt i procentowa zawartość w mieszance różniła się między sobą i nie odbiegała od zastosowań włókien w praktyce (tablica 2). 71

72 Zmiennymi w badaniach są dwa parametry związane z zastosowanymi do badań włóknami: rodzaj wykorzystywanych włókien: - włókna stalowe 4 poziomy, - włókna polipropylenowe (PP) 3 poziomy, udział objętościowy włókien: - włókna stalowe 4 poziomy (0,5; 1,0; 1,5; 2,0% objętości betonu), - włókna polipropylenowe 3 poziomy (0,1; 0,2; 0,3% objętości betonu). Tablica 2. Charakterystyka i oznaczenia zastosowanych do badań włókien Lp Producent lub nazwa handlowa Drumet Steelcrete Dramix Dramix Texa-Fib Texa-Fib Harbourite Oznaczenie handlowe 0,4 25 0,8 35 RC-65/60-BN RC-80/60-BN Texa-Fib3 Texa-Fib H 324 Materiał włókien Kształt włókien stal stal stal stal polipr. polipr. polipr. proste faliste z hakiem z hakiem cięte cięte fibrylow. Średnica włókien [mm] 0,40 0,80 0,90 0,75 0,03 0,06 0,10 Długość włókien [mm] Smukłość Wytrzymałość włókien [l/ na rozciąganie d] [MPa] Uzyskano doświadczalny skład samozagęszczalnej mieszanki betonowej (tablica 3) o niskiej skłonności do segregacji i sedymentacji. Wzorcowa mieszanka ( świadek ) charakteryzowała się rozpływem R = 700 mm oraz czasem rozpływu T50 = 6 sekund, spełniającym własności samozagęszczalności. W badaniach była ona modyfikowano dodatkiem włókien, nie korygując przy tym składu mieszanki. Udział objętościowy zastosowanych w badaniach włókien stalowych odpowiadał zawartości 39,25-78,50-117,75157,00 kg/m3, w przypadku włókien polipropylenowych odpowiadał zawartości 0,9-1,8-2,7 kg/m3. Ilość zbrojenia rozproszonego dobierano zgodnie z zaleceniami technicznymi. Tablica 3. Skład wzorcowej samozagęszczalnej mieszanki betonowej Składnik Na zarób [15 dm3] Na 1 m3 CEM II B-S 42,5N [kg] 5, Piasek 0-2 [kg] 11, Kruszywo 2-8 [kg] 12, Woda [kg] 2, SP Viscorete 3 (1,5%) [kg] 0,0793 5,3 Popiół lotny [kg] 2,1 140 W/C+D 0,34 4. Analiza wyników urabialności samozagęszczalnej mieszanki fibrobetonowej Urabialność mieszanek betonu samozagęszczalnego modyfikowanych włóknami stalowymi i polipropylenowymi badano za pomocą jednopunktowego testu rozpływu. Na podstawie badań wstępnych, określających zależność pomiędzy czasem i średnicą rozpływu, ustalono przybliżoną granicę samozagęszczalności dla badanych mieszanek z dodatkiem włókien, wg założenia: czas rozpływu T50 = max 9 sekund oraz średnica rozpływu R = min 600 mm. Przeprowadzone badania wykazały wpływ włókien na czas i średnicę rozpływu. Czas wzrasta, a średnica maleje wraz ze wzrostem ich zawartości 72

73 w mieszance. Rysunek 2 przedstawia zmianę czasu rozpływu T50 wraz ze wzrostem zawartości włókien stalowych i polipropylenowych dla rozpatrywanych, zmiennych przedziałów udziału objętościowego rodzaju włókien. Dodatek zbrojenia rozproszonego ma duży wpływ na urabialność mieszanki, zmniejsza się ona wraz ze wzrostem udziału objętościowego włókien (rys. 2). Obserwowana jest również tendencja pogarszania się urabialności wraz ze wzrostem długości włókien zarówno stalowych jak i polipropylenowych. Można także zauważyć, że im smukłość zastosowanych włókien jest mniejsza, tym mniejszy jest czas rozpływu, co jest szczególnie widoczne przy większych udziałach objętościowych włókien w mieszance. 25 Czas T50 [s] 20 Czas T50 [s] 25 Dram ix 80/60 Dram ix 65/60 St eelcret e 0,8x35 Drum et 0,4x Harbourit e 6m m T exa-fib 12mm T exa-fib 19mm ,0 0,5 1,0 1,5 0,0 2,0 Zawartość włókien [%] 0,1 0,2 0,3 Zawartość włókien [%] 0,4 Rys. 2. Wpływ rodzaju i zawartości włókien stalowych i PP na czas rozpływu T50 Zmierzono także ostateczną średnicę R, do której rozpłynęła się modyfikowana zbrojeniem rozproszonym mieszanka. Przeprowadzone badania wykazały wpływ włókien na czas i średnicę rozpływu. Czas wzrasta, a średnica maleje wraz ze wzrostem zawartości włókien w mieszance. Na rysunku 3 przedstawiono zmianę średnicy rozpływu R wraz ze wzrostem zawartości włókien stalowych i polipropylenowych. Dodatek zbrojenia rozproszonego ma duży wpływ na urabialność mieszanki. Średnica rozpływu mieszanki fibrobetonowej zmniejsza się wraz ze wzrostem smukłości i udziału objętościowego włókien stalowych oraz PP. Kształt włókien stalowych, których smukłość jest zbliżona nie odgrywa istotnej roli w zmianie średnicy rozpływu, natomiast spadek smukłości włókien powoduje wzrost Średnica rozpływu R [mm] Harbourit e 6mm T exa-fib 12m m T exa-fib 19m m 750 Średnica rozpływu R [mm] Dramix 80/60 Dramix 65/60 St eelcret e 0,8x35 Drumet 0,4x ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Zawartość włókien [%] 2,5 0,0 0,1 0,2 0,3 Zawartość włókien [%] 0,4 Rys. 3. Wpływ rodzaju i zawartości włókien stalowych i PP na średnicę rozpływu R 73

74 średnicy rozpływu, co wiąże się z polepszeniem urabialności. Warunkiem zapewnienia samozagęszczalności badanym mieszanką jest zmodyfikowanie składu, poprzez zwiększenie wskaźnika wypełnienia kruszywa zaczynem lub zastosowanie kruszywa o większym uziarnieniu niż te, które użyto w badaniach. Analizując warunek samozagęszczalności jako optymalny udział objętościowy włókien stalowych w badanych mieszankach należy uznać 1,0%. Do takiej zawartości włókien i przy stałym składzie badane mieszanki były samozagęszczalne. W przypadku włókien PP, wzrost długości włókien powoduje zmniejszanie rozpływu mieszanek, czyli pogorszenie urabialności. Z punktu widzenia urabialności, optymalne jest stosowanie włókien fibrylowanych długości 6 mm przy udziale objętościowym do 0,2%. Badania wykazały, że nie jest praktyczne stosowanie włókien ciętych długości 12 i 19 mm. 5. Analiza wyników wytrzymałości na ściskanie fibrobetonów Modyfikowanie mieszanki betonowej włóknami stalowymi pozwala na polepszenie większości parametrów stwardniałego kompozytu. Analizując wykres przedstawiony na rys. 4, obserwujemy wzrost wytrzymałości wraz ze wzrostem udziału objętościowego włókien stalowych. W przypadku włókien PP, wraz ze wzrostem udziału objętościowego w mieszance, następuje minimalny wzrost wytrzymałości lub niewielki spadek w zależności od rodzaju użytych w badaniach włókien. Mając na uwadze wzrost wytrzymałości na ściskanie, optymalne jest stosowanie włókien stalowych przy ich zawartościach do 1,5%. Wyższe udziały objętościowe włókien nie wpływają w sposób znaczący na wytrzymałość na ściskanie Dram ix 80/60 Dram ix 65/60 St eelcret e 0,8x35 Drum et 0,4x ,0 0,5 1,0 1,5 Zaw ar tość w łókie n [% ] 2,0 2,5 W ytr z ym ałość na śc iskanie [M P a] W ytr z ym ałość na śc iskanie [M P a] 70 Harbourit e 6mm T exa-fib 12m m T exa-fib 19m m ,0 0,1 0,2 0,3 Zaw ar tość w łókie n [% ] 0,4 Rys. 4. Wpływ rodzaju i zawartości włókien stalowych i PP na wytrzymałość na ściskanie Przedstawione wyniki badań betonów samozagęszczalnych modyfikowanych zbrojeniem rozproszonym wykazują wpływ tego dodatku na pogarszanie się urabialności świeżej mieszanki i wzrost wytrzymałości na ściskanie stwardniałych fibrobetonów. Z punktu widzenia zachowania samozagęszczalności mieszanek z włóknami stalowymi, zawartość 2,0-%-owa w matrycy wydaje się optymalna, ale nie w przypadku dodawania wszystkich rozpatrywanych włókien. Wraz ze spadkiem udziału objętościowego włókien w matrycy wzrasta ilość możliwych do zastosowania włókien stalowych z jednoczesnym zapewnieniem samozagęszczalności, lecz przy mniejszym prawdopodobieństwie poprawy wytrzymałości na ściskanie. Podobnie jest w przypadku stosowaniu włókien polipropylenowych. Kryterium samozagęszczalności spełniane jest zawsze przy niskich zawartościach włókien w 74

75 mieszance, natomiast im ich więcej, tym pogarsza się urabialność. Należy tutaj dodać, że włókna polipropylenowe, które spełniają warunek samozagęszczalności nie podwyższają jednocześnie wytrzymałości na ściskanie. 6. Podsumowanie W niniejszej pracy zaprezentowano badania wpływu włókien polipropylenowych i stalowych o zróżnicowanych parametrach geometrycznych, celem określanie wpływu ich udziału objętościowego oraz kształtu na urabialność i wytrzymałość na ściskanie betonów samozagęszczalnych. Badania potwierdziły tendencję do poprawy charakterystyk stwardniałego betonu samozagęszczalnego wraz ze wzrostem zawartości zbrojenia rozproszonego w jego objętości oraz pogarszanie urabialności tychże mieszanek w trakcie formowania. Oprócz lekkiego wzrostu wytrzymałości na ściskanie beton modyfikowany włóknami, w stosunku do betonu bez ich zawartości, posiada swoje inne główne zalety, takie jak: zwiększoną wytrzymałość na zginanie, zwiększoną odporność dynamiczną, podwyższoną odkształcalność graniczną, zanik występowania szerokich rys. Jak każdy materiał budowlany, także beton modyfikowany zbrojeniem rozproszonym posiada również wady. Na podstawie przeprowadzonych badań, można zaproponować pewne rozwiązania, ograniczające problemy technologiczne zastosowania fibrobetonów w praktyce budowlanej (tablica 4). Tablica 4. Rozwiązania problemów technologiczny betonów ze zbrojeniem rozproszonym Problem technologiczny Zmiana Pompowalność pogorszona Rozmieszczenie włókien w mieszance nierównomierne Koncentracja włókien przy zbrojeniu tak Cechy samozagęszczalności utrata cech Zawartość powietrza wzrost Propozycja rozwiązania problemu - betonowanie z zasypników, - osobne dodawanie włókien, - zmniejszenie smukłości włókien - betonowanie z zasypników, - wydłużenie procesu mieszania, - zmniejszenie smukłości włókien, - betonowanie z zasypników, - betonowanie pompą centralnie nad miejscem wbudowania, - dodatkowe zagęszczanie mieszanki, - korekta składu, - zmniejszenie smukłości włókien, - zmniejszenie udziału objętościowego włókien - dodatkowe zagęszczanie mieszanki, - domieszki odpowietrzające, - konieczność przyśpieszenia procesu formowania w o z w ograniczonym zakresie Przedstawione wyniki badań betonów samozagęszczalnych modyfikowanych zbrojeniem rozproszonym wykazują wpływ tego dodatku na pogarszanie się urabialności świeżej mieszanki i wzrost wytrzymałości na ściskanie stwardniałych fibrobetonów. Z punktu widzenia zachowania samozagęszczalności mieszanek z włóknami stalowymi, 75

76 zawartość 2,0-%-owa w matrycy wydaje się optymalna, ale nie w przypadku dodawania wszystkich rozpatrywanych włókien. Wraz ze spadkiem udziału objętościowego włókien w matrycy wzrasta ilość możliwych do zastosowania włókien stalowych z jednoczesnym zapewnieniem samozagęszczalności, lecz przy mniejszym prawdopodobieństwie poprawy wytrzymałości na ściskanie. Podobnie jest w przypadku stosowaniu włókien PP. Kryterium samozagęszczalności spełniane jest zawsze przy niskich zawartościach włókien w mieszance, natomiast im ich więcej, tym pogarsza się urabialność. Należy tutaj dodać, że włókna PP, które spełniają warunek samozagęszczalności nie podwyższają jednocześnie wytrzymałości na ściskanie. Nie można jednoznacznie określić czynnika charakteryzującego włókna, który ma największy wpływ na pogorszenie urabialności mieszanki. Można jedynie podać optymalne wymiary włókien stalowych, dla których występuje znikome pogorszenie urabialności długość do 35 mm, smukłość do 50. W badaniach przy każdym rozpatrywanym udziale objętościowym najlepszym czasem T50 i średnicą rozpływu charakteryzowały się mieszanki z włóknem falistym Steelcrete 0,8x35. Kształt włókien stalowych, których smukłość jest zbliżona nie odgrywa istotnej roli w zmianie urabialności betonów z ich dodatkiem. Literatura [1] Brandt A.M.: Zastosowanie włókien jako uzbrojenia w elementach betonowych. Konferencja: Beton na progu nowego Milenium, Kraków, r. [2] Drynda D., Wpływ parametrów geometrycznych zbrojenia rozproszonego na właściwości świeżego i stwardniałego betonu samozagęszczalnego, Rozprawa magisterska, Promotor: dr inż. Tomasz Ponikiewski, Gliwice [3] Grünwald S.: Performance-based design of self-compacting fibre reinforced concrete. Technische Universiteit Delft, 2004r. [4] Katzer J.: Zastosowanie inżynierskie fibrobetonów. Warstwy, 1/2001r. [5] Katzer J.: Włókna stalowe stosowane do modyfikacji betonu. Warstwy, VII-IX.2003r. [6] Ponikiewski T.: Wpływ włókien na samozagęszczalność mieszanki betonowej. VIII Sympozjum Naukowo - Techniczne Reologia w Technologii Betonu, Gliwice, czerwiec 2006r. [7] Ponikiewski T., Badania losowości dystrybucji włókien w mieszankach na spoiwach cementowych, IX Seminarium reologiczne, Gliwice THE FIBRE REINFORCED CONCRETE SELF-COMPACTING AND STRENGTH RELATIONSHIPS FOR VARIABLES TECHNOLOGICAL FACTORS Summary The problem of even distribution of fibres in a whole formed piece always occurs with application of concrete mixes modified by fibres. Analysis of the impact this randomness has on workability and strength parameters of concrete is one of the present trends in investigation of normal and self-compacting concretes. In this paper an analysis is presented which deals with cross-sections of concrete beams in which steel fibres were applied. 76

77 XI SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2009 Dominik Logoń16 WYKORZYSTANIE METODY BADAŃ WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNYCH MIESZANEK DO OPTYMALIZACJI ZAWARTOŚCI MIKROWŁÓKIEN 1. Wprowadzenie Jedną z ważniejszych wad kompozytów cementowych jest ich kruchość. Liczne próby zwiększania wytrzymałości na rozciąganie podejmowane są w wielu ośrodkach badawczych. Wykorzystanie rozproszonego mikrozbrojenia w postaci włókien stalowych, węglowych, szklanych, polipropylenowych i innych ogranicza kruchość kompozytów cementowych oraz zwiększenia ich zdolności do odkształceń. Kompozyty wysokowartościowe HPFRC (High Performance Fibre Reinforced Cement Composites, rys.1) charakteryzuje większa zdolność do odkształceń oraz ograniczenie katastroficznego zniszczenia efektem wielokrotnego zarysowania. W kompozytach FRC (Fibre Reinforced Cement Composites) efekt oddziaływania włókien ograniczony jest do kontroli skurczu oraz propagacji rys [12,19]. Coraz większe wykorzystywanie mikrozbrojenia wiąże się z koniecznością jego optymalizowania, ze względu na ponoszone wysokie koszty oraz negatywny wpływ na właściwości reologiczne mieszanek. Zbyt duża ilość włókien utrudnia prawidłowe ich rozproszenie w matrycy cementowej, generuje dodatkowe koszty, natomiast zbyt mała - nie pozwala uzyskać zamierzonych efektów. Istnieje wiele sposobów wyznaczania krytycznej zawartości włókien Vkr - minimalnej niezbędnej do uzyskania zwielokrotnionego zarysowania. Jednym z nich jest teoretyczne rozważanie, umożliwiające wyliczenie niezbędnej ilości włókien na podstawie matematycznych wzorów. Teoretyczne wyznaczanie Vkr często nie pokrywa się z wynikami uzyskiwanymi w doświadczeniach, a jednym z powodów jest brak prawidłowego rozproszenia mikrozbrojenia [12]. Właściwości reologiczne mieszanek można kontrolować tradycyjnymi metodami reologicznyni (opad stożka Abramsa, Ve-Be, rozpływ), jednak nie są one wystarczające do oceny urabialności kompozytów cementowych typu FRC i HPFRC. Wykorzystanie wiskozymetrów obrotowych do badań mieszanek z włóknami, pozwala optymalizować ich skład w oparciu o dwuparametrowy model Bighama (1,2). W celu lepszego rozproszenia mikrozbrojenia w mieszankach cementowych różne zabiegi modyfikujące powierzchnie włókien, takie jak: ozonowanie czy obróbka NaOH, H202, są wykorzystywane [5]. Poprawę dyspersji włókien uzyskuje się również dodatkiem polimerowych domieszek latexu, metylocelulozy [1,5]. 16 dr inż. Dominik Logoń, Politechnika Wrocławska, 77

78 Naprężenie rozciągające [MPa] O możliwości prawidłowego rozproszenia mikrozbrojenia decyduje nie tylko powierzchnia oraz parametry włókien takie jak długość i średnica (parametr l/d), ale parametry reologiczne wyjściowych mieszanek oraz stosowanych domieszek. Podstawowymi domieszkami stosowanymi w celu zwiększenia ciekłości mieszanek cementowych są superplastyfikatory i mikrowypełniacze [2,3,5,9] poprawiające zwilżalność i dyspersję włókien przy małym w/c. Wpływ różnych domieszek na parametry reologiczne mieszanek był jest i będzie przedmiotem wielu prac (tab.1). HPFRC Pierwsza Zwielokrotnione rysa zarysowanie Faza osłabienia FRC Matryca Ugięcie Rys. 1. Wykres naprężenie-ugięcie matryc, kompozytów (FRC) i wysokowartościowych [mm] (HPFRC), na podstawie [19] Tablica 1. Wpływ wybranych składników kompozytów cementowych na parametry reologiczne mieszanek Składnik (wzrost zawartości) Granica płynięcia (g) Lepkość plastyczna (h) Woda [2, 3,8] [2,3,8,24] Piasek [2, 3] [2,3] Cement [2, 3,8,24] [2,3,8,24] Zmniejszenie uziarnienia [2,6], = [2,6], Superplastyfikator [2,6,8,9] = [2,9], [6,9] Napowietrzanie, = [2,10], = [2,10] Popiół [2,10,14,16,24] [2,10,24], [14,16,21] Pył krzemionkowy [2,6,10,16,21] [2,6,10,16] Lateks [1] [1] Włókna [13,14,18,22,23] [13,14,16,23] Z dostępnych publikacji (tab.1) wynika, że wpływ popiołu na parametr h nie jest jednoznaczny. Jak wynika z pracy [7] rodzaj popiołu wpływa różnie zarówno na właściwości reologiczne jak i mechaniczne, w tym i na trwałość kompozytów cementowych. Prezentowany artykuł stanowi podsumowanie prac własnych w zakresie zależności między parametrami reologicznymi wysokowartościowych zapraw z rozproszonym zbrojeniem w postaci niskomodułowych włókien węglowych, 78

79 a właściwościami mechanicznymi. Przedstawia możliwość wykorzystania metody badań właściwości reologicznych do optymalizowania zawartości mikrowłókien w matrycach cementowych. Prowadzone badania własne [18] oraz innych autorów, wskazują na możliwość przeniesienia stwierdzonych zależności na kompozyty cementowe z różnym rodzajem mikrozbrojenia - co wymaga potwierdzenia dalszymi badaniami. 2. Materiały i składy kompozytów W pracy przedstawiono dwa rodzaje wysokowartościowych zapraw MS/0.25 i MSA/ 0.25 (bez i z popiołem) o uziarnieniem poniżej 0,25 mm. Skład badanych zapraw: - cement (C), pył krzemionkowy (S) 10% cementu, - popiół lotny (A) (niskowapniowy popiół lotny z elktr. Siechnica ), 30% masy cementu, - piasek (P) o uziarnieniu < 0,25 mm, superplstyfikator (SP) - 1% masy cementu, - włókna węglowe pitch (F), ft =590, L=3mm, d =18µm, parametr L/d=166,6, E=30GPa, - woda wodociągowa (w), woda do spoiwa w/c = 0,33, - zawartość włókien 0-3 % objętościowych (Vf). Maksymalną ilość rozpraszanych włókien oznaczano na zaczynach z dodatkiem pyłu krzemionkowego (S), przy w/c=0,3 oraz w/c=0,5. 3. Metody badań Badania reologiczne przeprowadzono przy użyciu wiskozymetru "Viskomat PC. Pomiar polegał na wyznaczeniu krzywych płynięcia - zależności między sterowaną prędkością obrotową N[obr./min.], a momentem wywołanym oporem mieszanki T [Nmm], (rys.2, rys.3). Przyjęcie do opisu właściwości reologicznych modelu Binghama (1), pozwala z uzyskanych krzywych płynięcia, wyznaczyć parametry reologiczne g i h (2):. τ = τo + ηpl. γ równanie Binghama (1) gdzie: τo - binghamowska granica płynięcia [Pa], ηpl - lepkość plastyczna [Pa. s-1]. T=g+h.N (2) gdzie: g - odpowiada binghamowskiej granicy płynięcia, τo [Nmm], h - odpowiada lepkości plastycznej, ηpl [Nmm. min]. T [Nmm] g tgα = h -1 N [min ] Rys. 2. Schemat krzywej płynięcia mieszanek cementowych uzyskanych z Viskomatu PC 79

80 Stanowisko badawcze do wyznaczenia parametrów reologicznych przedstawiono na rys.3. Wyniki otrzymano w postaci krzywych płynięcia z wyznaczonymi parametrami reologicznymi g i h, odpowiadającymi : g- binghamowskiej granicy płynięcia (τo), hlepkości plastycznej (ηpl). W pomiarach wykorzystano mieszadło o geometrii przeznaczonej dla mieszanek - zapraw. W celu wyeliminowania wpływu niekontrolowanych zmiennych na uzyskiwane wyniki, zachowano stały sposób przygotowania próbek oraz prowadzenia badań. Rys. 3. Stanowisko badawcze do pomiaru parametrów reologicznych g i h Krzywe obciążenie-ugięcie - wyznaczono zgodnie z ASTM C1018 na beleczkach 15x20x160mm, wyciętych z uprzednio formowanych płytek o wymiarach 20x160x160mm, przy czteropunktowym podparciu. Pomiary przeprowadzono na maszynie wytrzymałościowej Instron 1205, ze stałą prędkością przesuwu trawersy 0,05 mm/min. Pomiary ugięć belek (LUDT) mierzono względem osi obojętnej (zamocowanie Yoke, miernik ind. PSx 6, urządzenie PELTRON MPL 104, 10 V). Badania wykonano w IPPT PAN Warszawa, w ramach pracy [17]. 50mm 150 mm Rys. 4. Schemat stanowiska badawczego wyznaczenia krzywych obciążenie-ugięcie Ilości absorbowanej energii (Wkr, Wmax,- wytyczne RILEM) odpowiada polu powierzchni pod wykresem obciążenie w funkcji ugięcia: Wkr-do wystąpienia pierwszego zarysowania, Wmax-wartości maksymalnego obciążenia oraz Wtot-całkowitą. Ilość 80

81 pochłanianej energii odpowiadajaca wielokrotnemu zarysowaniu, mierzona jest jako WmaxWkr. Stan włókien na przełomach po próbach zginania - powierzchnię przełomów analizowano w mikroskopie elektronowym Stereoscan 180. Oznaczenia właściwości mechanicznych wykorzystano z badań własnych wykonywanych w zakresie pracy [17]. 4. Wyniki badań oraz ich interpretacja Wpływ zawartości włókien Vf=0-2,5% na zdolność do odkształceń wysokowartościowych kompozytów typu zapraw przedstawiono na rys.5. Uzyskane wyniki potwierdzają, że ze wzrostem zawartości mikrozbrojenia zwiększa się zdolność do odkształceń. a) Siła zginajaca [N] 500 MS/0.25 Vf = 2.5% 400 Vf = 1.6% 300 Vf = 1.1% 200 Vf = 0% Ugięcie [mm] b) 500 Siła zginajaca [N] Vf = 2.5% MSA/ Vf = 1.6% 200 Vf = 1.1% 100 Vf = 0% Ugięcie [mm] Rys. 5. Krzywe obciążenie - ugięcie, kompozytów typu zapraw, piasek <0,25 mm : a) bez i b) z popiołem 81

82 Jak wynika z rys.5 i rys.6, na uzyskanie odpowiednio dużego efektu wielokrotnego zarysowania bezpośredni wpływ ma nie tylko ilość wprowadzonych włókien, ale również obniżenie wytrzymałości matrycy dodatkiem 30% popiołu. Dostosowanie wytrzymałości matrycy do parametrów wytrzymałości mikrozbrojenia ograniczyło ilość zniszczonych włókien, zwiększając energię pękania badanych kompozytów MSA/0,25 (rys.5,6). g [Nmm] h [Nmms] fc[mpa] 120 a) fc a) MS/0.25 fc g 90 g [Nmm] h [Nmms] fc[mpa] 30 MSA/ popiół g ,1 1,6 b) 0 0 2,5 Vf [%] g [Nmm] h [Nmms] Wmax [Nmm] h 10 h MS/ ,1 2,5 Vf [%] g [Nmm] h [Nmms] Wmax [Nmm] b) Wmax Wmax 180 1,6 MSA/ popiół g g h ,1 1,6 2,5 Vf [%] h ,1 1,6 2,5 Vf [%] Rys. 6 Wpływ włókien w zaprawach bez (MS/0.25) i z domieszką popiołu (MSA/0,25) na: a) wytrzymałość na ściskanie fc oraz parametray reologicznye g i h, b) ilość pochłanianej energii Wmax oraz parametry reologiczne g i h 82

83 Zależność między parametrami reologicznymi (g,h), a wytrzymałością na ściskanie fc i ilością pochłanianej energii Wmax., przedstawiono na rys.6. Potwierdzono niekorzystny wpływ włókien na właściwości reologiczne mieszanki. Z przebiegu krzywych g-vf, h-vf wynika, że przybliżona linowa zależność przebiega tylko dla niewielkiej ilości włókien, nie przekraczającej Vf=1,6%. Powyżej tej zawartości mikrozbrojenia, następuje wzrost obu parametrów g i h. Potwierdzono, że wpływ granicy płynięcia na ilość wprowadzanych włókien jest bardziej jednoznaczny, co wskazuje, że włókna mają większy wpływ na parametr (g) niż na lepkość plastyczną (h). Zdecydowanemu wzrostowi parametrów reologicznych odpowiada zwiększenie zdolności do odkształceń oraz ilość pochłanianej energii Wmax. Przekroczenie krytycznej zawartości włókien (Vfkr=1,6%) powoduje obniżenie wytrzymałości na ściskanie. Jak wynika z rys.6a, niewielka zawartość włókien mniejsza od Vfkr nieznaczne polepsza fc. Wzrost parametru g, zwiększenie Wmax i zmniejszenie fc związano z taką ilością włókien, która jest odpowiednia do wystąpienia efektu wielokrotnego zarysowania (rys.6b). Potwierdzono, że zdecydowany wzrost parametru g związany jest z przejęciem kontroli właściwości mieszanki przez wzajemne oddziaływanie włókien w mieszance [13]. Włókien jest tyle, że wzajemnie na siebie zachodzą. Taka ilość, przy odpowiednich parametrach włókien i matrycy, jest wymagana do kontroli wielokrotnego zarysowania, co potwierdzono na rys.5,6,7. Przełomy po badaniu wytrzymałości na zginanie z rozproszonym mikrozbrojeniem oraz wielokrotnie zarysowaną matrycą przedstawiono na rys.7. Rys. 7. Przełomy próbek po badaniu wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu W matrycach z małą zawartością włókien Vf=0-1,1%, efekt oddziaływań mikrozbrojenia ograniczony jest do kontroli skurczu oraz propagacji rys, uzyskując matryce typu FRC. Zbyt mała ilość krótkich włókien w matrycy cementowej powoduje ich zrywanie, co jest jedną z przyczyn braku możliwości uzyskania efektu wielokrotnego zarysowania. Na rys.8 zestawiono wpływ zawartości włókien na ilość absorbowanego powietrza (wyznaczoną za pomocą porowatości otwartej), z parametrami reologicznymi g i h. Potwierdzono, że mieszanka bez popiołu MS/0.25 absorbuje mniejszą ilość powietrza. Niewielkia ilości włókien (Vf=1,1%) powoduje wprowadzenie do mieszanki powietrza wraz z mikrozbrojeniem (wzrost porowatości otwartej po z 28,3% do 29,9%). Dodatek kolejnych 83

84 włókien (Vf=2,5%) nie powoduje dalszego wzrostu nieciągłości struktury. W kompozytach z popiołem, po wzrasta z 28,4% do 31,6%. Zdecydowany większy wpływ zawartości włókien na po w mieszankach z popiołem wyjaśniono zwiększeniem lepkości układu [14]. Dalszy wzrost zawartości włókien nie wprowadza większej ilości powietrza do mieszanki. Jak wynika z rys. 9, o ilości możliwych do rozproszenia włókien decydują parametry reologiczne wyjściowych mieszanek. Zwiększenie w/c zaczynu z 0,3 do 0,5 obniża granicę płynięcia, umożliwiając wprowadzenie większej ilości mikrozbrojenia. Podobnie wykorzystanie domieszki popiołu w kompozytach typu zaprawa, obniża parametr g, ułatwiając prawidłowe rozproszenie większej ilości włókien (rys.9). g [Nmm] h [Nmms] po [%] 32 a) MS/0.25 g [Nmm] h [Nmms] po [%] b) g po h h 29 g MSA/ popiół po Vf [%] Vf 3[%] Rys. 8. Wpływ ilości wprowadzonego powietrza do mieszanki dodatkiem włókien, wyznaczonej porowatością otwartą (po) na parametry reologiczne g i h zapraw bez a) i z popiołem b) g [Nmm] g [Nmm] a) Zaczyn 75 b) Zaprawa w/c= w/c=0.33 MS/ w/c= MS A/ ,5 1 1,5 2 2,5 Vf 3[%] 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Vf3[%] Rys.9. Wpływ zawartości włókien na granicę płynięcia (parametr g) w mieszankach typu: a) zaczyn: w/c=0,33 oraz w/c=0,5; b) zaprawa bez i z dodatkiem popiołu, w/c=0,33 84

85 5. Podsumowanie Przeprowadzone badania wykazały zależności między parametrami reologicznymi (g,h), a właściwościami mechanicznymi (rys.9.). Wpływ niewielkiej ilości włókien poniżej Vfkr na wytrzymałość na ściskanie fc, kompozytów uzbrojonych niskomodułowymi włóknami węglowymi, nie jest jednoznaczny. Według jednych autorów, włókna obniżają wytrzymałość [4], natomiast inni wskazują na jej nieznaczne zwiększenie [20], przy wzroście ilości absorbowanej energii podczas zniszczenia (rys.6). Zmiana kąta nachylenia liniowej zależności g-vf przy krytycznej zawartości włókien Vfkr związano z przejęciem kontroli nad parametrami reologicznymi przez rozpraszane mikrozbrojenie - głównie wzajemnym tarciem włókien. W kompozytach typu FRC po przekroczeniu Vkr (przegięcie na krzywej g-vf) następuje obniżenie fc przy wzroście Wtot. (energii całkowitej) dzięki kontroli propagacji rys. W kompozytach, w których występuje efekt wielokrotnego zarysowania (HPFRC), następuje również spadek fc przy zdecydowanym wzroście absorbowanej energii Wmax, odpowiadający maksymalnemu obciążeniu. Stwierdzone zależności można zaobserwować nie tylko w odniesieniu do prezentowanej matrycy, ale również do innych kompozytów HPFRC. Prezentowane zależności w zakresie kompozytów (zaczyn, zaprawa, beton) FRC, HPFRC, uzbrojonych różnymi typami włókien, wymaga potwierdzenia dalszymi badaniami. g[nmm] fc, Wmax fc, Wmax HPFRC Wtot -FRC Brak możliwości rozproszenia włókien FRC gmax gkr Vfkr Vfmax Vf [%] Rys. 9. Zależność g-vf (granica płynięcia-ilość włókien) z właściwościami mechanicznymi fc i Wmax (wytrzymałość na ściskanie i ilość pochłanianej energii) 85

86 Uzyskiwany rozrzut wyników na krzywej g-vf jest informacją o pojawianiu się źle rozpraszanych włókien w mieszance, co może wynikać ze sposobu dodawania mikrozbrojenia. Zmniejszenie granicy płynięcia przy małej zawartości włókien powoduje powietrze, które jest absorbowane podczas wprowadzania mikrozbrojenia do układu. Przeprowadzone badania wskazują, że ilość prawidłowo rozpraszanych włókien determinują parametry reologiczne wyjściowych mieszanek. Wykorzystanie domieszek zmniejszających granicę płynięcia do minimum, umożliwia rozproszenie większej ilości włókien (rys.9,10 i rys.11). Jedynym ograniczeniem upłynniania mieszanki jest sedymentacja mikrozbrojenia, która powinna być eliminowana wzrostem lepkości mieszanki (parametru h), przy minimalnej możliwej do uzyskania granicy płynięcia (g1-min, rys.10,11). Wzrost parametrów g,h ogranicza ilość rozpraszanych włókien, dlatego zarówno granica płynięcia i lepkość plastyczna wyjściowych mieszanek powinny być jak najmniejsze nie powodujące sedymentacji włókien jak i składników kompozytu. Zjawisko sedymentacji powinno być eliminowane domieszkami zwiększającymi lepkość, a nie granicę płynięcia. Wynika to ze stwierdzonego faktu większego wpływu włókien na parametr g niż na lepkość plastyczną (parametr h) (rys.6), co umożliwia prawidłowe rozproszenie większej ilości mikrozbrojenia. HPFRC- kontrola wielokrotnego zarysowania g[nmm] FRC - kontrola skurczu FRC kontrola propagacji rys gmax g2 g1-min Vfkr Vfmax 2 Vfmax 1 Vf[%] Rys. 10. Wpływ granicy płynięcia (parametru g) na ilość możliwych do rozproszenia włókien 86

87 g [Nmm] g2 tgα = h2 g1-min. tgα=h1 tgα= h1 tgα= h1-min wzrost h w przypadku sedymentacji N [s-1] Rys. 11. Schemat optymalnych parametrów reologicznych (g1-min, h1-min) mieszanek, umożliwiający rozproszenie maksymalnej ilości włókien 6. Wnioski Zależności między właściwościami reologicznymi (parametrami g,h), a mechanicznymi (fc,wmax,wtot) kompozytów cementowych FRC i HPFRC, umożliwiają optymalizację zawartości włókien. Maksymalna, możliwa do rozproszenia ilość włókien wymaga przygotowania mieszanki o minimalnej granicy płynięcia oraz lepkości nie powodującej sedymentacji mikrozbrojenia. Eliminowanie zjawiska sedymentacji składników mieszanek FRC i HPFRC, powinny regulować domieszki zwiększające głównie lepkość plastyczną, która ma mniejszy wpływ (od granica płynięcia) na maksymalną możliwą do rozproszenia ilość włókien. Potwierdzono, że zmiana kąta nachylenia g-vf (odpowiada krytycznej zawartości włókien Vfk w kompozytach HPFRC) związana jest z przejęciem przez włókna kontroli nad parametrami reologicznymi mieszanki. Zawartość włókien poniżej Vfkr w kompozytach cementowych nie ma znaczącego wpływu na fc, ograniczając efekt oddziaływań włókien głównie do kontroli skurczu. W celu uzyskania efektu wielokrotnego zarysowania w matrycach HPFRC, zawartość włókien powinna być większa od Vfkr i nie przekraczać Vmax. Przekroczenie Vfkr zawartości włókien w kompozytach HPFRC, powoduje zmniejszenie fc i zdecydowany wzrost ilości absorbowanej energii podczas zniszczenia efektem wielokrotnego zarysowania. Literatura [1] Allan M.L.: Rheology of latex-modified grouts. Cement and Concrete Research, Vol.27, No.12, 1997,

88 [2] Banfill P.F.G.: Rheological methods for assessing the flow properties of mortar and related materials. Construction and Building materials, 8 (1), 1994, [3] Banfill P.F.G.: The rheology of fresh mortar. Mag. Conc.Res. 43, No.154,1991, [4] Banthia N.: Pitch-based carbon fiber reinforced cements: structure, performance, applications, and research needs. Can. J. of Civil Engineering, 19, 1, 1992, [5] Fu X., Lu W., Chung, D.D.L.: Improvement of the fibre-matrix bond strength by special treatement of the fibre surface and by polymer addition to cement mix, Cem. and Concr. Res., 26, 7, 1996, [6] Giergiczny Z., Małolepszy J., Szwabowski J., Śliwiński J.: Cementy z dodatkami mineralnymi w technologii betonów nowej generacji. Wydawnictwo Instytut Śląski sp. z o.o w Opolu, Opole [7] Giergiczny Z, Pużak T.: Properties of Concrete with fluidal fly ash addition. NonTraditional Cement & Concrete III, Brno 2008, [8] Gołaszewski J.: Przydatność zapraw do prognozowania właściwości reologicznych mieszanek betonowych. VIII Sympozjum naukowo-techniczne Reologia w Technologii Betonu. Gliwice 2006, [9] Gołaszewski J., Szwabowski J.: Influence of superplasticizers on rheological behaviour of fresh cement mortars. Cement and concrete Research, 34, 2004, [10] Gołaszewski J., Szwabowski J.: Wpływ domieszek chemicznych i dodatków mineralnych na właściwości reologiczne mieszanek betonów nowej generacji. Materiały Budowlane, 7/2003, [11] Katz A., Bentur A.: Mechanisms and processes leading to changes in time in the properties of CRFC. Advanced Cement Based Materials, 3, 1996, [12] Kucharska L., Brandt A.M.: Pitch-based carbon fibre reinforced cement composites, in: Proc. Materials Engineering Conference ASCE, Materials for the New Millenium, Ed. K.P. Chong, Washington 1996, 1, (A review: Archives of Civil Engi., XLIII, 2, 1997). [13] Kucharska L, Dominik L: Właściwości reologiczne wysokowartościowych zapraw (WWZ) z dodatkiem włókien węglowych, XLI Konferencja Naukowa KILiW PAN i KN PZITB, Krynica, 1996, [14] Kucharska L., Logoń D.: The influence of fly ash on rheological and mechanical properties of cement mortars reinforced with pitch-based carbon fibres. Brittle Matrix Composites 5, Ed. A.M. Brandt V.C.Li and I.H. Marshall, Woodhead and Bigraf, Cambridge and Warsaw, 1997, [15] Kucharska L., Logoń D.: Mixture composition of matrices and the reinforcing effect of thin composite elements by carbon microfibres. Brittle Matrix Composites 6, Ed. A.M. Brandt, V.C.Li and I.H. Marshall, Woodhead and Zturek, Cambridge and Warsaw, 2000, [16] Logoń D.: Reologiczne zachowanie się mieszanek cementowych z włóknami węglowymi. II Sympozjum naukowo-techniczne Reologia w Technologii Betonu. Gliwice 2000, [17] Logoń D.: Dostosowywanie składu wysokowartościowej matrycy do parametrów niskomodułowych włókien węglowych z wykorzystaniem metody badań właściwości reologicznych. Rozprawa doktorska. Politechnika Wrocławska. Wrocław [18] Logoń D.: Quality control of dispersing microfibres in cement pastes using rheological parameters and electrical resistance. Non-Trad. Cement & Conc. III, Brno 2008,

89 [19] Naaman A.E., Reinhardt H.W.: Characterization of high performance fibre reinforced cement composites-hpfrcc w: 2nd International Workshop, v.2 (HPFRCC-95), Ed. A.E. Naaman and H.W. Reinhardt, RILEM 1995, [20] Ohama Y., Amano,M., Endo M.: Properties of carbon fiber reinforced cement with silica fume. Concrete International, 1985, [21] Park, C.K., Noh, M.H., Park, T.H., Rheological properties of cementitious materials containing mineral admixtures. Cement and concrete Research, 35, 2005, [22] Ponikiewski T.: Wybrane aspekty doboru włókien ze względu na urabialność fibrobetonu. VIII Sympozjum naukowo-techniczne Reologia w Tech. Betonu. Gliwice 2004, [23] Ponikiewski T.: The rheological properties of fresh steel fibre reinforced self-copacting concrete. Brittle Matrix Composites 8. Ed. A.M. Brandt, V.C. Li and I.H. Marshall, Woodhead and Zturek Publ., Cambridge and Warsaw, 2000, [24] Tattersall G.H., Banfill P.F.G.: The rheology of fresh concrete. Pitman Books Limited, Boston THE OPTIMIZATION OF OF FIBRES CONTENT IN CEMENT MATRIXES USING METODY OF RESEARCH ON RHEOLOGICAL PROPERTIES Summary The influence of different admixtures and pitch-based carbon fibres on the rheological and mechanical behaviour of HPFRC was investigated. Using the Bingham model, the yield value τo and the plastic viscosity ηpl have been determined. It was confirmed that the addition of fly ash and silica fume facilitated the distribution of fibres in cement matrices. The fibres can be dispersed depending on initial rheological properties of matrices and the critical fibre content Vfcr may be determined by the rheological tests. A significant increase of yield value g, after exceeding Vfcr, has been explained by an interaction between fibres which correspond with Vfcr and apperance of the multiple cracking; this caused an increase of the thoughness and a decrease of the compressive strength. The maximum fibre volume can be correctly dispersed is related to the initial rheological properties of the mortar, may be determined by the rheological tests. Minimum rheological parameters g,h (don t caused sedimentation) enable to disperse maximum fibre volume. 89

90 XI SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2009 Lucyna Domagała17 Maciej Urban18 WPŁYW WILGOTNOŚCI KRUSZYW LEKKICH NA PARAMETRY REOLOGICZNE MIESZANEK BETONOWYCH 1. Wprowadzenie Problemy związane z technologią wykonywania mieszanek betonowych na kruszywach lekkich stanowią jedną z podstawowych przyczyn niechęci wykonawców do stosowania tego materiału w konstrukcjach monolitycznych. W stosunku do mieszanek betonów zwykłych proces wykonywania mieszanek lekkich jest istotnie utrudniony ze względu na znacznie większe różnice w gęstości kruszywa i matrycy cementowej oraz z uwagi na wysoką nasiąkliwość stosowanych kruszyw porowatych (do 40%). W rezultacie w przypadku wykonywania betonów lekkich istnieje podwyższone ryzyko segregacji składników oraz utraty urabialności mieszanki. Dodatkowym problem jest podawanie mieszanek lekkich za pomocą powszechnie stosowanego na budowach transportu pompowego. Nawet przy odpowiednio urabialnych mieszankach o wysokiej płynności, wykazujących wysoką stabilność charakterystyk reologicznych w czasie, może dojść do zablokowania mieszanki w pompie w wyniku zwiększonej absorpcyjności wody / zaczynu przez kruszywo przy podwyższonym ciśnieniu [1]. Jedną z podstawowych metod minimalizowania problemów wykonawczych jest stosowanie wstępnego nawilżania kruszyw lekkich. Taka procedura z jednej strony zapewnia dociążenie kruszywa lekkiego, dzięki czemu obniża się jego podatność na segregację, zaś z drugiej redukuje zdolność absorpcyjną kruszywa przyczyniając się do mniejszej jego zaczynożądności dla zapewnienia danego poziomu konsystencji. Prowadzi ona również do większej stabilności urabialności mieszanki w czasie. Fakt wstępnego nawilżania kruszyw lekkich nie pozostaje jednak bez znaczenia na właściwości betonu dojrzałego. Tymczasem rzadko kiedy zagadnienie to rozpatrywane jest w tym aspekcie. U podstaw zrozumienia tego złożonego problemu leży odmienny sposób kształtowania właściwości betonów lekkich w porównaniu z betonami zwykłymi. 2. Czynniki determinujące właściwości betonów lekkich dr inż., Politechnika Krakowska, dr inż., Politechnika Krakowska,

91 W przypadku betonów zwykłych, dla których strefa stykowa stanowi z reguły element struktury kompozytu o największej porowatości, proporcje pomiędzy matrycą cementową a kruszywem mają drugorzędne znaczenie. Ponadto wobec faktu, iż kruszywo zwykłe stanowi najmocniejsze ogniwo wytrzymałościowe betonu, będąc równocześnie znacznie tańszym składnikiem niż cement, przy projektowaniu betonów zwykłych obowiązuje zasada ograniczenia zawartości matrycy cementowej do minimum, wynikającego z zapewnienia szczelności struktury betonu oraz odpowiedniej konsystencji mieszanki. W rezultacie jako czynniki determinujące właściwości wytrzymałościowe betonów zwykłych rozważa się wytrzymałość matrycy cementowej i jej przyczepność do kruszywa. Przy projektowaniu konstrukcyjnych betonów lekkich istnieje natomiast konieczność uwzględnienia nie tylko wytrzymałości matrycy, ale i kruszywa, będącego najsłabszym elementem kompozytu. Dodatkowo, wobec doskonałej przyczepności kruszyw porowatych, wpływ strefy stykowej na kształtowanie właściwości mechanicznych betonów lekkich może zostać pominięty, natomiast niezbędne jest uwzględnienie proporcji ilościowych pomiędzy matrycą cementową a kruszywem lekkim. Zatem poprawę charakterystyk mechanicznych betonu lekkiego oraz jego trwałość w aspekcie szczelności struktury można osiągnąć niezależnie poprzez wzrost wytrzymałości matrycy cementowej, kruszywa lekkiego oraz proporcji matrycy do kruszywa [1]. Przyjęty ze względu na technologię wykonywania betonów lekkich poziom wstępnej wilgotności kruszyw porowatych w istotny sposób wymusza modyfikację składu tych betonów. 3. Wpływ wilgotności kruszyw lekkich na kształtowanie właściwości betonów Wstępne nawilżenie kruszyw lekkich, ograniczając ich zdolność absorpcyjną, wpływa na zmniejszenie ilości matrycy cementowej koniecznej dla zapewnienia odpowiedniej konsystencji mieszanki. W rezultacie beton dojrzały wykonany na kruszywie wstępnie nawilżonym charakteryzuje się niższą gęstością, ale i niższą wytrzymałością. Należy podkreślić, iż ograniczenie możliwości kształtowania wyższych wytrzymałości betonów lekkich poprzez proces wstępnego nawilżenia kruszywa wiąże się również z ograniczeniem zmian w strukturze samej matrycy cementowej. Zjawisko absorpcji wody z mieszanki betonowej powoduje bowiem obniżenie wskaźnika wodno-cementowego matrycy. Stąd betony na kruszywach o niższej wstępnej wilgotności charakteryzują się bardziej szczelną, a co za tym idzie bardziej wytrzymałą matrycą. Dodatkowo należy zwrócić uwagę na fakt, iż kruszywo lekkie absorbując zaczyn cementowy z mieszanki doszczelnia i wzmacnia swoją strukturę. Szczególne znaczenie ma to w przypadku kruszyw lekkich niespiekanych lub kruszyw spiekanych, lecz o powłokach charakteryzujących się znaczną porowatością otwartą [2]. Podsumowując, celowe ograniczenie poziomu wstępnego nawilżenia kruszywa lekkiego umożliwia wzrost jego parametrów mechanicznych poprzez poprawę wszystkich trzech czynników determinujących właściwości betonu lekkiego tj. wzrost wytrzymałości matrycy, wzrost wytrzymałości kruszywa oraz zwiększenie zawartości matrycy w jednostce objętości betonu. Poziom wstępnego nawilżenia kruszywa lekkiego będzie również wywierał wpływ na właściwości betonu związane z jego trwałością. Betony na kruszywie o mniejszej 91

92 wstępnej wilgotności będą charakteryzowały się mniejszą nasiąkliwością oraz przepuszczalnością dla cieczy i gazów oraz większą mrozoodpornością [2,3]. Zjawisko absorpcji zaczynu/wody z matrycy cementowej oraz zmiana proporcji pomiędzy matrycą a kruszywem z pewnością wpływa również na parametry reologiczne mieszanek betonów lekkich. Z nielicznych badań o tej tematyce [4] wynika, że w porównaniu do mieszanek na kruszywach suchych, wstępne nawilżenie kruszywa lekkiego początkowo nie wpływa na wartość lepkości plastycznej, ale powoduje nieznaczny wzrost granicy płynięcia. W okresie późniejszych obserwacji (do 60 min od zmieszania składników) wstępne nawilżenie kruszywa zapewnia większą stabilność parametrów reologicznych w czasie. Należy jednak zaznaczyć, iż w założeniach badań omówionych w [4] były jednakowe składy mieszanek wykonywanych na kruszywie suchym i wstępnie nawilżonym, a zastosowane tam kruszywo charakteryzowało się relatywnie niską jak na kruszywa lekkie nasiąkliwością (7%). Zatem wnioski wynikające z omawianego programu badawczego mogą być przydatne w przypadku oceny wpływu zmiany wilgotności kruszywa przy ustalonej recepturze mieszanki. W literaturze przedmiotowej brak jest natomiast danych na temat wpływu wilgotności kruszywa lekkiego na charakterystyki reologiczne mieszanek betonowych przy celowych zmianach proporcji matrycy i kruszywa lekkiego, gwarantujących założoną urabialność mieszanki. 4. Badania własne Celem zrealizowanego programu badań własnych było ustalenie wpływu wilgotności kruszywa lekkiego na parametry reologiczne mieszanek betonowych. Założono trzy poziomy wstępnej wilgotności kruszywa: 0% (kruszywo suche); 17,5% (kruszywo wilgotne) oraz 24,5 % (kruszywo nasycone). Parametrami zmiennymi matrycy cementowej był wskaźnik wodno-cementowy, którego nominalne wartości założono na poziomie: W/C = 0,55 (matryca 1) i W/C = 0,37 (matryca 2). Przy czym konsystencję obu matryc cementowych założono jako stałą, stąd do drugiej matrycy zastosowano domieszkę upłynniającą. Jako kruszywo lekkie zastosowano popiołoporyt Pollytag frakcji 4-8 mm. Spośród kruszyw lekkich dostępnych na rynku krajowym kruszywo to charakteryzuje się najbardziej korzystnymi parametrami mechanicznymi, dzięki którym możliwe jest otrzymanie betonów lekkich relatywnie wysokich wytrzymałości przy racjonalnej zawartości cementu. Wytrzymałość na miażdżenie zastosowanego popiołoporytu (8,02 MPa wg PN-EN ) była kilkakrotnie większa niż powszechnie stosowanych kruszyw keramzytowych. Nasiąkliwość wytypowanego kruszywa (24,5 %) kształtuje się na relatywnie wysokim poziomie w porównaniu z zagranicznymi kruszywami stosowanymi do konstrukcyjnych betonów lekkich, niemniej jednak jest istotnie niższa niż krajowych kruszyw keramzytowych (do 40%). Ze względu jednak na technologię wykonywania mieszanek betonów lekkich większe znaczenie ma nie tyle wartość samej nasiąkliwości, co dynamika jej narastania w czasie (rys.1). Na uwagę zasługuje fakt, iż w porównaniu do innych kruszyw lekkich, zastosowane kruszywo popiołoporytowe charakteryzuje się relatywnie wysoką stabilnością nasiąkliwości już po kilku pierwszych minutach naszączania. Wybór pośredniego stanu wilgotności kruszywa (17,5%) wynikał z jego nasiąkliwości po czasie, w którym dynamika procesu ulega stabilizacji (około min.), a który mógłby mieć jeszcze znaczenie na proces wykonywania i dojrzewania betonu. Na 24 godziny przed wykonywaniem mieszanek betonowych kruszywo wysuszone do stałej masy było wstępnie 92

93 nawilżane. Stosowanie wcześniejszej procedury wstępnego nawilżania gwarantowało stabilizację procesu nasiąkliwości i powierzchniowo suchy stan kruszywa, zapewniający jego odpowiednią przyczepność do matrycy. 24, ,3 nas iąkliwoś ć, % 20 16,7 17,1 17,5 17,6 17,7 17,7 18,0 1h 2h 3h 18, min 5 min 10 min 30 min 24 h 48 h 72 h+ c z as Rys. 1. Dynamika narastania nasiąkliwości kruszywa pollytag 4-8 mm w czasie. Ilość matrycy cementowej stosowanej do przygotowanego wcześniej kruszywa zdeterminowana była zapewnieniem odpowiedniej urabialności mieszanki. Zatem mieszanki na kruszywach o mniejszej wilgotności, a więc o większej zdolności absorpcyjnej, charakteryzowały się większą zawartością matrycy w stosunku do kruszywa. Zawartość ta jest jednak trudna do oszacowania z uwagi na absorpcję matrycy oraz wody z matrycy przez kruszywo lekkie. W rezultacie suma objętości absolutnych kruszywa i objętości matrycy, wynikające ze zużytych ilości poszczególnych składników, może przewyższać jednostkę objętości mieszanki betonowej. Wyjątek stanowi kruszywo w pełni nasycone, niezdolne do dalszej absorpcji, dla którego zawartość matrycy cementowej w jednostce objętości mieszanki betonowej można jednoznacznie określić na poziomie ok. 30%. W przypadku mieszanek wykonywanych na kruszywie wilgotnym ilość matrycy szacowana w oparciu o jej zużycie wynosi 45% objętościowo, ale tylko 40% objętości jednostki betonu wypełnione jest matrycą poza strukturą kruszywa. Dla mieszanek na kruszywach całkowicie suchych te dysproporcje są jeszcze większe: objętość matrycy cementowej, obliczonej w oparciu o sumę objętości jej składników to aż 68%, podczas gdy jedynie ok. 58% wypełnia przestrzenie poza strukturą kruszywa. Jednak ponad wszelką wątpliwość większą część zaabsorbowanych przez kruszywo składników matrycy stanowi woda Należy zatem wyraźnie zaznaczyć, że w przypadku mieszanek na kruszywach nie w pełni nasyconych, rzeczywisty wskaźnik wodno-cementowy matrycy cementowej jest niższy niż nominalny i generalnie trudny do określenia. Składy wykonanych mieszanek betonowych oraz charakteryzujące je parametry podano w tablicy 1. 93

94 Tablica 1 Składy wykonanych mieszanek betonów lekkich Seria Ozn. 1S I 1W 1M 2S II 2W 2M Stan wilgotności kruszywa / wilgotność, suche / 0% wilgotne / 17,5 % mokre / 24,5 % suche / 0% wilgotne / 17,5 % mokre / 24,5 % Składniki [kg/m3] Parametry C* Sp* K* P* W* W/C* P/C* k*,% 516 0, ,55 1, , ,55 1, , ,55 1, , ,37 1, , ,37 1, , ,37 1,20 71 * C CEM I 42,5R, Sp superplastyfokator, K pollytag 4-8 w stanie wstępnego nawilżenia, P piasek naturalny, W woda, k objętość kruszywa pollytag w jednostce objętości betonu.. Po 5 minutowej homogenizacji mieszanek, w ciągu kolejnej 0,5 godziny badano ich konsystencję oraz parametry reologiczne. Następnie zaformowano próbki do badań wytrzymałościowych i badań nasiąkliwości. W tablicy 2 podano wyniki badań konsystencji wg VeBe mieszanki przed jej zaformowaniem, gęstości mieszanki betonowej, gęstości betonu i wytrzymałości na ściskanie w stanie suchym oraz nasiąkliwości. Konsystencja została podana za pomocą przedziału z uwagi na fakt, iż każdą z mieszanek wykonywano minimum trzykrotnie: jeden zarób próbny (w celu ustalenia proporcji składników) i dwa główne, w których formowano próbki m.in. do badań, których wyniki podano w tabl. 2. Tablica 2 Właściwości betonów lekkich w stadium mieszanki i po 28 dniach dojrzewania Mieszanka betonowa Beton po 28 dniach Seria Ozn. VeBe, fcm, cube, Gęstość, kg/ Gęstość, kg/ Nasiąkliwość, m3 m3 % s MPa I II 94 1S ,5 8,5 1W ,5 12,4 1M ,0 20,4 2S ,5 6,1 2W ,0 9,9 2M ,5 17,6

95 Analizując wyniki badań betonu dojrzałego należy stwierdzić, że zgodnie z trójparametrycznym kompozytowym charakterem kształtowania właściwości betonów lekkich, zwiększenie zawartości matrycy cementowej w jednostce objętości betonu lekkiego oraz obniżenie jej wskaźnika wodno-cementowego w wyniku absorpcji wody z matrycy przez kruszywo, oprócz oczywistego wzrostu gęstości betonu, przyczynia się do wzrostu jego wytrzymałości i spadku nasiąkliwości. W rezultacie zastosowanie kruszywa suchego, w stosunku do kruszywa w pełni nasyconego, spowodowało wzrost wytrzymałości betonu o 150 i 100% odpowiednio dla serii I i II. Analogiczne spadki nasiąkliwości wynosiły odpowiednio 58 i 65%. 4.1 Badania konsystencji Należy zaznaczyć, iż w ogólnym przypadku mieszanki betonów lekkich przy założonej konsystencji charakteryzują się większą urabialnością w porównaniu z mieszankami na kruszywach zwykłych. Pomiar konsystencji mieszanek lekkich wskazuje na zaniżony poziom ich urabialności, co wynika z faktu, iż siła grawitacji odpowiedzialna za zagęszczanie betonu zmniejsza się wraz z jego gęstością. Z tego też względu, spośród wszystkich metod standardowych, metodę VeBe należy uznać za najbardziej miarodajną metodę badania konsystencji betonów lekkich. W metodzie tej, ze względu na czynnik mechanicznego zagęszczania, wpływ gęstości badanego betonu na wynik pomiaru konsystencji jest bowiem najmniejszy. W założeniach programu badawczego dla wszystkich mieszanek betonowych przyjęto konsystencję wg VeBe na poziomie 10-12s. Niemniej jednak w przypadku serii II na kruszywie suchym taka konsystencja była trudno osiągalna nawet przy bardzo dużym zużyciu matrycy i zastosowaniu największych przewidzianych przez producenta ilości domieszki upłynniającej. Dla tej serii osiągnięto zatem mniejszą płynność mieszanek betonowych (ok. 15 s wg VeBe). Z kolei dla betonów obu serii na kruszywie nasyconym osiągnięcie założonej konsystencji w ogóle nie jest możliwe. Najmniejsza ilość matrycy cementowej, która jeszcze gwarantowała strukturę zwartą betonu (30% objętościowo), dawała konsystencję bardzo płynną: (ok. 6 s wg VeBe). W celu analizy stabilności konsystencji w czasie dla kilku mieszanek przeprowadzono badania konsystencji z częstotliwością 5 minut. Gwałtowny spadek urabialności / konsystencji, wynikający z absorpcyjności kruszywa lekkiego, obserwowano w zasadzie wyłącznie w okresie pierwszych 5 minut od wymieszania składników. W tym okresie konsystencję oceniano jedynie wizualnie z uwagi na niemożność zastosowania w tak krótkim czasie odpowiedniej procedury badawczej. W okresie późniejszym (od 5 do 30 minut po zmieszaniu składników) badania prowadzono za pomocą standardowych pomiarów wg VeBe. Z badań tych wynika relatywnie wysoka stabilność konsystencji i brak spadku urabialności badanych mieszanek betonowych, co w pełni odpowiada stabilności zjawiska nasiąkliwości kruszywa pollytag w tym czasie (rys.1 i rys. 2). 95

96 konsystencja wg VeBe, s kr.nasycone kr. nawilzone kr. suche czas badania, m in Rys. 2.Konsystencja mieszanek betonów lekkich na matrycy o W/C=0, Badania reologiczne Model reologiczny Jako że w przypadku betonów lekkich konsystencje są dość gęste, w badaniach posłużono się dwuparametrycznym liniowym modelem Binghama o przepisie funkcyjnym τ = τ0 + ηpl γ (1) gdzie: τ naprężenie ścinające w cieczy w Pa, τ0 granica płynięcia w Pa, ηpl lepkość plastyczna w Pa s, γ - gradient ścinania w 1/s. W przypadku braku skalowania reometru w jednostkach fizycznych używa się często modelu Binghama w następującej postaci: M=g+hω gdzie: M - moment skręcający osi sondy pomiarowej w N m, g - granica płynięcia w N m, h lepkość plastyczna w N m s, ω prędkość kątowa mieszalnika w 1/s.. (2) Aparatura pomiarowa i procedura badawcza Do badań wykorzystano prototypowy reometr RMB-2a znajdujący się na wyposażeniu Katedry Materiałów Budowlanych i Ochrony Budowli Politechniki Krakowskiej. Wygląd aparaty pokazano na rys. 3. Bliższe dane dotyczące tego urządzenia znaleźć można np. w [5,6]. Badania przeprowadzono w oparciu o 10 punktowy test dla opadającego ramienia 96

97 pętli histerezy z powtórzeniem na końcu najwyższej prędkości w celu sprawdzenia ewentualnej sedymentacji wg procedury opisanej w [7]. Na podstawie uzyskanych wyników wykreślano krzywą płynięcia Binghama z wykorzystaniem automatycznego filtra wyników badań opisanego tamże. Rys. 3. Reometr RMB-2a wraz z mieszadłem Przebieg i wyniki badań. Badania reometryczne wykonano dla dwóch zarobów głównych. Zaroby te były wykonywane w odstępie co najmniej jednej doby. Procedura taka wynikała z ilości dostępnych form. Testy reometryczne dla pierwszego zarobu prowadzono po 10 i 20 min., a dla drugiego po 10, 20 i 30 min. Przed każdą próbą zarób był ujednorodniany przez 60s w mieszalniku o obiegu wymuszonym. Niestety nie udało się wykonać badań mieszanki 1M ze względu na silną sedymentację składników w reometrze. W przypadku formowania próbek z tej mieszanki, docisk pasywny okazał się być wystarczającym środkiem zapewniającym brak segregacji składników podczas zagęszczania. Uzyskane dla pięciu pozostałych serii krzywe płynięcia zestawiono na rys. 4. Krzywe po 10 i 20 min. powstały na podstawie połączonych w jeden zbiór wyników dwóch prób, czyli z wykorzystaniem 22 punktów pomiarowych. Krzywa dla 30 min. powstała z 11 punktów z pojedynczej próby. 97

98 1s 0,6 0,5 0,4 M[Nm] 0,4 M[Nm] 1w 0,5 0,3 0,2 10 0,1 20 0,3 0, , ,2 0,4 0,8 1 1,2 0 2s 0,6 0,2 0,4 0,5 0,5 0,4 0,4 0,3 0,2 0,1 0,6 v[1/s] 0,8 1 1,2 2w 0,6 M[Nm] M[Nm] 0,6 v[1/s] 0,3 10 0,2 20 0, ,2 0,4 0,6 v[1/s] 0, ,2 0,2 0,4 0,6 v[1/s] 0,8 1 1,2 2m 0,6 0,5 M[Nm] 0,4 0,3 0,2 10 0, ,2 0,4 0,6 v[1/s] 0,8 1 1,2 Rys. 4. Krzywe płynięcia Binghama dla pięciu badanych serii Jak można zaobserwować na rys.4, wszystkie krzywe dla danej serii leżą blisko siebie. W prezentowanych badaniach współczynnik R2 zawierał się w przedziale od do przy średniej Wartość ta dla badanych mieszanek wydaje się być dość niska, jej wielkość wynika jednakże z faktu, iż mierzona lepkość jest bardzo niska. Powoduje to, iż aproksymacja metodą najmniejszych kwadratów wykazuje zawyżoną wielkość błędu: idealna próba dla ciała o zerowej lepkości da zawsze R2 = 0. Dla porównania na rys. 5 pokazano przykład krzywej o wartości R2 równej wartości średniej z badanej populacji. Na rysunku tym słupki błędów odpowiadają poziomowi ufności 95%. Błąd liczony w ten sposób nie przekracza 8% mierzonej wielkości. Zważywszy na wielkość tego ostatniego błędu i różnice pomiędzy krzywymi płynięcia dla danej serii (rys. 4) nie ma podstaw do postawienia hipotezy, że w badanym okresie doszło do jakiejś istotnej zmiany konsystencji w którejkolwiek z badanych mieszanek. Potwierdzają to obserwacje 98

99 poczynione w czasie pomiarów konsystencji metodą VeBe (rys.2 i tabl.2). Biorąc powyższe pod uwagę, na rys. 6. zestawiono uśrednione wyniki granicy płynięcia i lepkości plastycznej dla wszystkich badanych serii. Na rysunku tym liniami przerywanymi zaznaczono poziom odniesienia parametrów reologicznych względem matrycy 1 (w/c = 0.55) y = 0,0483x + 0,2385 R2 = 0,7591 2M - 30 min. 0,35 0,3 M[Nm] 0,25 0,2 0,15 0,1 0, ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 v[1/s] Rys. 5. Przykładowa krzywa płynięcia ze słupkami błędów 0,6 0,5 0,4 g 0,3 h 0,2 0,1 0 1S (10-12s) 1W (10-12s) 2S (15-16s) 2W (10-13s) 2M (5-6s) Rys. 6. Uśrednione wyniki oznaczenia granicy płynięcia (g) i lepkości plastycznej (h) dla wszystkich badanych serii (w nawiasie podano zakres uzyskanych konsystencji w pomiarach na stoliku VeBe) 99

100 Dodatkowo wykonano również dla porównania po jednym teście dla samych matryc cementowych (zapraw na piasku naturalnym). Wyniki badań przedstawiono w postaci krzywych płynięcia na rys. 7. Ze względu na bardzo niskie mierzone wartości (na granicy rozdzielczości urządzenia pomiarowego) krzywe te należy traktować jedynie jako orientacyjne. matryce 0,035 0,03 M[Nm] 0,025 0,02 z1 z2 0,015 0,01 0, ,2 0,4 V [1/s] 0,6 0,8 1 1,2 Rys. 7. Krzywe płynięcia matryc cementowych (z1 W/C=0,55; z2 W/C=0,37) Analiza wyników badań Krzywe płynięcia dla matryc cementowych (rys. 7) są bardzo typowe dla tego typu materiału. Przy W/C = 0.55 i braku domieszki upłynniającej granica płynięcia g jest stosunkowo wysoka, a lepkość plastyczna h niska. Przy W/C = 0.37 z dodatkiem odpowiedniej ilości superplastyfikatora uzyskuje się natomiast niskie g oraz wysokie h. W efekcie na mieszankach z matrycą 2 (W/C = 0,37) zanotowano oczywiście dość wyraźny wzrost lepkości. Ponieważ był on większy dla mieszanki na kruszywie wilgotnym W (rys. 6), wnosić z tego należy, iż mamy tu do czynienia z odciągnięciem przez kruszywo w mieszankach suchych S większej części spoiwa niż w mieszankach W. Jest to równoznaczne ze zmniejszeniem się występującej w mieszankach S ilości smaru pomiędzy ziarnami kruszywa, jako że zmniejszenie ilości spoiwa w mieszance o takiej konsystencji powoduje niemal zawsze spadek jej lepkości i wzrost granicy płynięcia [8]. Wizualnie efekt wzrostu lepkości na matrycy 2 zaobserwowano także w mieszankach na kruszywie nasyconym (M). Dzięki temu efektowi mieszanka 2M w przeciwieństwie do 1M nie ulegała segregacji podczas badań w reometrze. Jako że w mieszankach na kruszywie suchym jest znacznie więcej matrycy niż w mieszankach na kruszywie wilgotnym, więc siłą rzeczy należy oczekiwać dla nich niższych wartości granicy płynięcia. Stwierdzono przy tym znacznie większy jej wzrost przy zmianie W/C w przypadku mieszanki S (91% w stosunku do 13%). Tak więc zjawisko to zapewne 100

101 jest również efektem odciągania przez kruszywo spoiwa z mieszanki. Taki sam efekt w mieszance wywołuje także zmniejszenie ilości wody [8]. Możliwe więc, że przy tak dużym wzroście g mamy tu do czynienia z kombinacją obydwu tych czynników (biorąc także pod uwagę zaobserwowane duże przyrosty wytrzymałości pomiędzy betonami wykonanymi na mieszankach z serii S, W i M). Te przesłanki skłaniają do stwierdzenia, że do wysycenia kruszywa suchego przy niższym w/c potrzeba nieco więcej zaczynu w porównaniu z kruszywem wilgotnym, być może z powodu mniejszej ilości zawartej w zaczynie wody. Niewykluczone jest tutaj także działanie jeszcze trzeciego czynnika, który może wystąpić jedynie dla kruszyw o dużej nasiąkliwości. Jest nim zmiana właściwości powierzchni kruszywa na skutek nasączenia go zaczynem (powierzchnia staje się bardziej szorstka), co może skutkować zwiększeniem wartości g (i równocześnie obniżeniem h).. Na rys. 6 zwraca również uwagę fakt, że mieszanka 1S posiada znacznie niższe obydwa parametry reologiczne pomimo podobnej konsystencji co mieszanki 1W i 2W. Jedną z prawdopodobnych przyczyn wystąpienia tego zjawiska jest wrażliwość wszystkich metod pomiaru konsystencji m.in. na gęstość badanej mieszanki [6,8]. Generalnie im większa gęstość, tym gorsza urabialność przy danej konsystencji (por. p. 4.1), czyli do tej samej urabialności przy większej gęstości parametry reologiczne (przy zagęszczaniu wibracyjnym obydwa [8]) muszą być niższe. 5 Podsumowanie Na podstawie przeprowadzonych badań z wykorzystaniem kruszywa popiołoporytowego stwierdzić należy, że najważniejszym czynnikiem kształtującym parametry reologiczne uzyskanych mieszanek betonów lekkich jest absorpcja zaczynu i wody przez kruszywo. Okazuje się, że zjawisko to dla badanego kruszywa zachodzi w czasie pierwszych kilku minut od połączenia składników (po 5 min. osiąga wartość ok. 90% nasiąkliwości 24 godzinnej), dzięki czemu w badanym przedziale czasowym (5-30 minut) konsystencja i urabialność badanych mieszanek była stała. Przy określaniu urabialności takich mieszanek duże znaczenie ma także ich gęstość, gdyż, jak wskazują wyniki badań, mieszanki o bardzo zróżnicowanych składach, gwarantujących różne poziomy wytrzymałości i gęstości betonu dojrzałego, mogą charakteryzować się podobną urabialnością, Zatem przy doborze parametrów reologicznych dla mieszanek betonów lekkich nie można kierować się zasadami obowiązującymi dla betonów zwykłych. Literatura [1] Domagała L.: Problemy projektowania i wykonawstwa betonów lekkich z kruszyw spiekanych, Przegląd Budowlany, 12/2005. [2] Domagała L.: Wpływ technologii wykonywania na właściwości konstrukcyjnych betonów lekkich, X Syp. Nauk.-Techn Reologia w technologii betonu, Gliwice [3] Fujii K., Kakizake M., Edahiro H.: Mixture proportions of high-strength and highfluidity lightweight concrete, IV CANMET/ACI/JCI International Conference, Tokushima [4] Szwabowski J., Gołaszewski J.: Workability of lightweight aggregate high strength concrete, Mezinarodni Konference Brno

102 [5] Urban M.: Wpływ składu mieszanki betonowej na jej właściwości reologiczne. Dysertacja doktorska. Kraków, [6] Urban M.: Consistency measures of Self-Compacting Concrete and its Rheological Parameters. 16ibausil, Weimar , V.2 p [7] Urban M.: Sposoby uzyskiwania krzywej płynięcia mieszanki betonowej z wyników badań reologicznych uzyskiwanych w reometrze. X Symp. N.-T. Reologia w Technologii Betonu, Gliwice czerwiec 2008, wyd. Górażdże Cement s [8] Tattersall G.H., Banfill P.F.G.: "The Rheology of Fresh Concrete" - Pittmann, 1983 THE INFLUENCE OF LIGHTWEIGHT AGGREGATE HUMIDITY ON RHEOLOGICAL CHARACTERISTICS OF CONCRETE MIXTURES Summary The presented article deals with the influence of lightweight aggregate humidity changes on fresh concrete rheology. In the light of presented experimental data the main factor influencing the rheology is binder suction by aggregate observed in the fist 3-5 minutes of mixing, as the consistency during measured period (5 to 30 min.) seams to be constant. 102

103 XI SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2009 Beata Łaźniewska-Piekarczyk19 3 OCENA WPŁYWU RODZAJU SUPERPLASTYFIKATORA NA WYWOŁANE NIM NAPOWIETRZENIE SAMOZAGĘSZCZALNEJ MIESZANKI BETONOWEJ NA PODSTAWIE BADANIA WŁAŚCIWOŚCI ZACZYNU 2 WIERSZE WOLNE (WYSOKOŚCI 10 PKT. Z POJEDYNCZĄ INTERLINIĄ) 1. Wstęp Niektóre superplastyfikatory mogą istotnie napowietrzać mieszankę [], []. W efekcie może dochodzić do zjawiska zwanego efektem szampana, będącego skutkiem uwięzienia dużych pęcherzyków powietrza w mieszance betonowej, powodując jej musowanie []. Niektóre z tych pęcherzyków mogą pozostawać w mieszance, pomimo iż spełnia ona kryteria rozpływu []. Podczas twardnienia betonu powstałe pory nie zostają wypełnione produktami hydratacji, ponieważ żel C-S-H może kształtować się tylko w wodzie. Istotne jest, że wymiary porów w stwardniałym betonie charakteryzują się nazbyt dużymi wymiarami [4], które są powodem obniżenia parametrów mechanicznych betonu. Z punku widzenia mrozoodporności betonu najlepiej, aby pęcherzyki miały średnice 0,05 0,10 mm oraz znajdowały się w objętości zaczynu w rozstawie 0,15 0,20 mm od siebie. Chociaż zagadnienie krytycznej wartości rozstawu porów w mrozoodpornym betonie, zależnie od jego rodzaju, jest nadal rozważaną kwestią []. Należy w tym miejscu zaznaczyć, ze wg wymagań normowych, superplastyfikatory nie powinny powodować powstania zawartości powietrza w mieszance większej niż 2%. Ze względu na wielkość porów powietrznych, uzyskiwanych w wyniku jego działania istotny jest rodzaj superplastyfikatora [] chociaż czas twardnienia betonu nie jest bez znaczenia na dalsze zmiany tych proporcji. Przy zastosowania superplastyfikatorów polikarboksylowych pory powietrzne charakteryzują się mniejszymi średnicami, niż pory powstałe w wyniku działania superplastyfikatorów lignosulfonianowych, czy też naftalenowych. Natomiast, wyniki innych badań [] dowodzą, iż nowe generacje 19 Dr inż., Politechnika Śląska, Katedra Procesów Budowlanych, 103

104 superplastyfikatorów wykazują działanie napowietrzające, czego dowiodły rezultaty badań przeprowadzone przez autorkę. Na podstawie rezultatów badań [] także wnioskować można o wpływie rodzaju superplastyfikatora na strukturę porowatości SCC. Analizując rezultaty badań zamieszczone tablicy 1 wnioskować można, że superplastyfikator na bazie eteru poliakarboksylowego spowodował znaczne napowietrzenie SCC. Napowietrzenie jest większe w przypadku większej wartości w/c, i wynosi aż 8,30%. Należy w tym miejscu podkreślić, że mieszanka uzyskała stosunkowo duży rozpływ, tj. 660 mm i pomimo tego, nie nastąpiło odpowiednie jej samozagęszczenie (samoodpowietrzenie). Przyczyną. W przypadku superplastyfikatora polikarboksylowego zawartość powietrza była mniejsza i wynosiła 4,45% przy w/c=0,45. Należy ponownie podkreślić, że nadmierna zawartość powietrza wystąpiła, chociaż mieszanka uzyskała aż 710 mm rozpływu. Tab. 1. Zestawienie wyników badań struktury porów powietrznych w betonach [] Badany parametr Całkowita zawartość porów, A [%] Zawartość porów o średnicy mniejszej niż 0,3 mm, A300 [%] Wskaźnik rozmieszczenia porów, L [mm] Powierzchnia właściwa porów, α [mm-1] A 6,7 1,50 0,26 17 Oznaczenie serii B C D 8,30 2,90 4,45 2,96 0,70 1,74 0,11 0,33 0, Średnica i czas rozpływu SCC powinny być takie, aby nastąpiło samozagęszczenie (samoodpowietrzenie). Jak tego dowodzą powyższe wyniki badań oraz innych [], nadmierne napowietrzenie mieszanki wystąpiło pomimo, że spełniła kryteria minimalnego rozpływu wg [] (tabl. 2 i 3). Tab. 2. Klasy SCC wg [] Klasa Średnica rozpływu [mm] SF1 od 550 do 650 SF2 od 660 do 750 SF3 od 760 do 850 Tab. 3. Klasy SCC wg [] Czas rozpływu Klasa T600, [s] V-funnel, [s] VS1/VF1 2 8 VS2/VF2 >2 9 do 25 Analizując wpływ rodzaju superplastyfikatora na zawartość powietrze w mieszance betonowej, należy mieć na uwadze, że w przypadku mieszanki samozagęszczalnej zawartość powietrza pozostająca w jej objętości zależy od jej właściwości reologicznych. Pamiętając o tym, że dany rodzaj superplastyfikatora różnie wpływa na modyfikację właściwości reologicznych SCC, a ponadto sposób jego wprowadzenia w celu uzyskania najlepszych właściwości reologicznych ze względu na efekt samozagęszczenia (samoodpowietrzenia) prawdopodobne może być inny, z tego względu analiza wpływu rodzaju superplastyfikatora na zawartość powietrza w SCC jest bardzo skomplikowana. Weryfikacji wpływu rodzaju superplastyfikatora na napowietrzenie SCC była przedmiotem badań przedstawionych w dalszej części referatu. Badaniami zostały objęty zaczyn oraz mieszanka betonowa, w celu wyjaśnienia, czy można weryfikować efekt napowietrzający superplastyfikatora na podstawie badań zaczynu, lub też badań napięcia powierzchniowego fazy ciekłej zaczynu, zawierającego dany rodzaj superplastyfikatora. 104

105 Należy zaznaczyć, że nie jest dobrze znany zupełny skład badanych superplastyfikatorów oraz obecność innych ewentualnych związków, ponieważ jest on zastrzeżony przez producenta. Dopiero badania dotyczące czystych związków superplastyfikatora, a często więc niedostępnego w ofercie handlowej, mogłyby bez wątpliwości rozstrzygnąć o słuszności otrzymywanych zależności. Badania zaprezentowane w referacie mając na celu zaprezentować metodę, służącą najlepszemu wyborowi superplastyfikatora, nie tylko kompatybilnego z cementem, ale i niewykazującego efektu ubocznego, w postaci nadmiernego napowietrzania SCC. 2. Metodyka badań Znane i stosowane metody badania napowietrzenia w zaczynie, zaprawie i mieszance betonowej zestawiono w tabl. 4. Do jakościowych sposobów oceny napowietrzenia zaliczają się dwie pierwsze metody, tj. określenie wskaźnika piany i przybliżony sposób określania zawartości powietrza na podstawie pomiaru gęstości objętościowej mieszanki []. Tab. 4. Metody badania napowietrzenia w mieszance betonowej [] Metoda Uwagi wskaźnik piany *) ocena jakościowa gęstość objętościowa ciśnieniowy pomiar zawartości powietrza AVA **) ocena ilościowa laserowa na próbkach zamrożonych * ) zaczyn cementowy, **) mieszanka betonowa bez ziaren > 6 mm W celu oznaczenia wpływu rodzaju SP na ilość i stabilność powstałej jego działaniem piany, autorka przyjęła następujące wielkości, w celu: - oznaczenia pianotwórczości SP: wskaźnik p0, - oznaczenia stabilności powstałej piany: wskaźnik P: P = p0 p45 (1) gdzie: p0 różnica poziomów zaczynu i górnej powierzchni piany w kolbie (po 60 sekundach intensywnego mieszania), [mm], p45 różnica poziomów zaczynu i górnej powierzchni piany w kolbie (po 45 sekundach od zaprzestania mieszania zaczynu), Im wartość p45 większa, tym większa pianotwórczość SP, [mm], P wskaźnik znaczący pianotwórczość superplastyfikatora. Im wartość P mniejsza, tym bardziej stabilna piana, [mm], - zidentyfikowania wpływu napięcia powierzchniowego roztworu wodnego SP na jego pianotwórczość, oznaczonej wskaźnikiem p0, dokonano pomiaru napięcia powierzchniowego metoda stalagmometryczną []. Wartość napięcia powierzchniowego roztworu superplastyfikatora została oszacowana na podstawie wyrażenia (3) σ σ gdzie: R W = nw ρ R nr ρ W (3) σr napięcie powierzchniowe wodnego roztworu superplastyfikatora [N/m], σw napięcie powierzchniowe wody [N/m], nr liczba kropel roztworu superplastyfikatora, nw liczba 105

106 kropel wody, ρr gęstość fazy roztworu superplastyfikatora [kg/m3], ρw gęstość wody [kg/ m3]. W pierwszym etapie badań oznaczono wartość napięcia powierzchniowego roztworu wodnego superplastyfikatora (w stężeniu podanym w tabl. 5). Następnie, w kolejnym etapie badań weryfikowano wpływu rodzaju SP na napowietrzenie zaczynu. W tym celu wykonano zaczyny cementowe, wykorzystując roztwór superplastyfikatora, poddany uprzednio badaniom napięcia powierzchniowego Zaczyny, których skład podano w tabl. 5, energicznie mieszano przez 60 sek. w zamkniętej, szklanej kolbie (o średnicy wewnętrznej 30 mm). Zaraz po zaprzestaniu mieszania odnotowano poziom zaczynu i piany, posługując się w tym celu podziałką milimetrową, znajdującą się na powierzchni kolby. Różnice odczytanych poziomów oznaczono jako po. Po upływie 45 sek. Powtórnie oznaczano poziom zaczynu i piany, znajdującej się na jego powierzchni, różnice tych poziomów oznaczono jako p45. Różnicę pomiędzy oznaczonymi poziomami (wskaźnik stabilności piany) oznaczono jako wskaźnik P (1). Tab.5. Rodzaj superplastyfikatora zastosowanego w stałej ilości (7,0 % m.c.) w badanych zaczynach serii Z1-Z16, wykonanych z CEM III A, 32,5, w/c=1,0. symbol opublikowana baza chemiczna 1 sulfonowany polikaondensat naftalenowy/lignosulfonian sodu/hydrolizat skrobiowy 2 sulfoniany naftalenowe i melaminowe 3 akrylanty 4 modyfikowane fosforany 5 polikarboksylany i modyfikowane fosforany 6 melaminy 7 zmodyfikowane polinaftaleny 9 żywica naftalenoformaldehydowa 12 polikarboksylany 13 polimery 14 etery polikarboksylowe 15 etery polikarboksylowe 16 polikarboksylaty eterowe* *forma stała, proszkowa p45 h45 hp p0 h0 Rys. 1. Sposób oznaczania wartości parametrów hp, ho, h45, po, p

107 Ponieważ efektywność działania zastosowanych superplastyfikatorów jest zróżnicowana, w celu uzyskania mieszanki samozagęszczalnej należało użyć ich różne ilości (tabl. 8). Ponadto, że względu na różne zalecenia względem czasu wprowadzenia superplastyfikatora w celu uzyskania największej jego efektywności ze względu na upłynnienie mieszanek (istotne dla efektu jej samoodpowietrzenia), zróżnicowano także technologię przygotowania mieszanek M1-M12. W przypadku mieszanek M1, M2, M6, M9 superplastyfikator wprowadzono po 10 minutach począwszy od wprowadzenia wody do mieszanki suchych składników, a następnie mieszanki były ponownie przemieszanie przez ok. 3 min. W przypadku pozostałych mieszanek superplastyfikator wprowadzano ok. 30 sek. od momentu wymieszania suchych składników z wodą. Z uwagi na różną efektywność działania SP, w celu uzyskania minimalnego rozpływu mieszanki, tj. 550 mm wg [], należało użyć zasadniczo różne ilości SP (tabl. 8). Początkowa ilość każdego rodzaju zastosowanego SP odpowiadała ilości najbardziej efektywnego SP, odpowiadającej największemu rozpływowi mieszanki, ale co istotne, nie wywołującej jej segregacji (tabl. 8). Czas mieszania składników mieszanek wynosił 5 min. Po 20 minutach, licząc od rozpoczęcia procesu mieszania, dokonywano pomiaru gęstości mieszanki wg PN-EN , zawartości powietrza w mieszance wg PN-EN oraz przeprowadzano test jej rozpływu wg [], [],.[], Tab. 6. Skład badanych samozagęszczalnych mieszanek M1-M16 Rodzaj cementu Ilość cementu [kg/m3] w/c Piasek 0-2 mm CEM III/A 32,5N LH/HSR/NA 495 0, Kruszywo żwirowe, otoczakowe, [kg/m3] 2-4 mm 4-8 mm 8-16 mm Rezultaty badań ich analiza Wyniki badań napięcia powierzchniowego wodnego roztworu superplastyfikatora oraz właściwości zaczynu zestawiono w tablicy 7. Należy zaznaczyć, że nie jest dobrze znany dokładny skład badanych superplastyfikatorów (ewentualna obecność innych domieszek chemicznych) oraz obecność innych, ewentualnych związków, ponieważ jest on zastrzeżony przez producenta. Dopiero badania dotyczące czystych związków superplastyfikatora, a często więc niedostępnego w ofercie handlowej, mogłyby bez wątpliwości rozstrzygnąć o słuszności otrzymywanych zależności. Na stabilność piany, której miarą jest wskaźnik P, a więc i ilość pozostającej piany, której miarą jest wskaźnik p45, może wpływać wartość napięcia powierzchniowego roztworu wodnego superplastyfikatora. Zależności między wymienionymi wielkościami obrazuje rys. 3 i 4. Wykres 3 sugeruje o istnieniu dwóch zależności dla różnych grup badanych superplastyfikatorów z uwagi na podobieństwo w ich budowie, składzie czy też w mechanizmie działania. O tym rozstrzygnąć może analiza wpływu budowy czystego związku danego rodzaju superplastyfikatora i jego mechanizmu działania w aspekcie analizowanej zależności. Przyczyną zaobserwowanego rozrzutu wyników badań może też być prawdopodobnie obecność niezidentyfikowanych (a znanych jedynie producentowi) dodatkowych związków domieszek w składzie dostępnego powszechnie superplastyfikatora. 107

108 Tab. 7. Rezultaty badań napięcia powierzchniowego wodnego roztworu oraz pianotwórczości badanych superplastyfikatorów symbol Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z9 Z11 Z12 Z13 Z14 Z15 Z16 napięcie powierzchniowe roztworu wodnego σr [N/m] * ,36 86,56 52,08 31,04 33,96 81,95 81,95 71,47 53,44 55,37 34,72 59,67 42,98 42,39 P0/h0 [%m.c], [%m.w=6,86] 15/65 20/64 40/55 4/66 8/65 6/64 25/65 15/61 7/58 28/58 5/61 9/63 6/64 4/63 P45/h45 [%m.c], [%m.w=6,86] 1/66 17/59 4/60 3/66 2/66 0,5/64 8/63 5/62 4/60 3/63 2/62 3/64 0,5/64,5 1/65 P , ,5 3 Stabilność powstałej piany, a więc i wartość wskaźnika P, może zależeć od jej początkowej ilości, której miarą jest wskaźnik p0. Analizując dane zamieszczone na rys. 5 można wywnioskować, że (pomijając jeden wynik dla Z2) istnieje słaba zależność pomiędzy wskaźnikiem p45 (odnoszącym się do ilości piany pozostającej po 45 sek. na powierzchni zaczynu) a wskaźnikiem P (charakteryzującym stabilność piany od momentu jej powstania do 45 sek. na powierzchni zaczynu). Im mniejsza wartość napięcia powierzchniowego, tym jest większa stabilność powstałej piany (a więc mniejsza wartość wskaźnika P). Rys. 2. Widok piany pozostającej na powierzchni zaczynu po 45 sek., wytworzonej w wyniku działania superplastyfikatora na bazie sulfonianów naftalenowych i melaminowych (Z2) 108 Rys. 3. Wpływ napięcia powierzchniowego roztworu wodnego superplastyfikatora na wartość wskaźnika P

109 Rys. 4. Wpływ napięcia powierzchniowego na wartość wskaźnika p45 Rys. 5. Zależność między wskaźnikiem p45 ip Rezultaty badań właściwości mieszanki zestawiono tablicy 8. Na rysunkach pokazano zależność pomiędzy wskaźnikiem p (rys. 6) i p45 (rys. 7) a zawartością powietrza w mieszance. Rezultaty badań, zaprezentowane na rys. 6, dowodzą, że wskaźnik P i p45dobrze koreluje z napowietrzeniem mieszanki. Zaistniałe różnicę są wynikiem różnych właściwości reologicznych mieszanki, zależnych od ilości zastosowanego superplastyfikatora. Należy przy tym nadmienić, że mieszanki M2, M7 i Z13uzyskały tylko 500 mm rozpływu (tabl. 8), czego przyczyną jest niezbyt efektywne działanie zastosowanych w ich przypadku superplastyfikatorów. Jeżeli odrzucimy wymienione mieszanki z analizy, wówczas otrzymujemy dosyć dobrą korelację pomiędzy wskaźnikiem p45 a zawartością powietrza stwierdzona w ich objętości. W przypadku mieszanek M2 i M7 nie odnotowano wysokiej zawartości powietrza, pomimo że wskaźnik p45 charakteryzował się stosunkowo dużą wartością (rys. 7). Zastanawiające jednak jest, że zaczyny Z2 i Z7 uległy znacznemu spienieniu (wartość wskaźnika p45 wynosiła odpowiednio 17 (rys. 2) i 8 cm). Za ten efekt odpowiada prawdopodobnie inny mechanizm. Tab. 8. Rezultaty badań właściwości mieszanek zestawiono w tabl. 10. Seria SP, [%m.c.] Ac, [%] Dm, [cm] T50, [sek.] M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M9 M12 M14 M15 M16 1,48 1,72 0,95 0,95 0,95 1,85 1,09 1,25 0,95 0,95 0,69 0,20 2,6 3,0 5,6 2,9 2,5 2,0 4,2 7,0 4,0 9,0 1,5 0, ρ, [kg/m3] 2,318 2,328 2,257 2,288 2,283 2,295 2,263 2,188 2,270 2,121 2,309 2,319 Wyniki badań zamieszczone na rys. 8 świadczą o braku zależności pomiędzy przedstawionymi rozważanymi wielkościami. Przyczyną braku zależności jest, tak jak 109

110 wspominano wcześniej, prawdopodobna obecność innych związków oprócz opublikowanych nabywcy superplastyfikatorów. Ponadto, analizowaną zależność należy rozpatrywać dla jednej grupy, podobnej swym mechanizmem działania, superplastyfikatorów. Rys. 6. Wpływ wskaźnika P na zawartość powietrza w mieszance Rys. 7. Wpływ wskaźnika p45 na zawartość powietrza w mieszance Rys. 8. Wpływ napięcia powierzchniowego roztworu wodnego superplastyfikatora na zawartość powietrza w mieszance Rys. 9. Wpływ wielkości rozpływu mieszanki na jej napowietrzenie (bez względu na rodzaj i ilość zastosowanego SP) Jak wspomniano wcześniej, analizując wpływ rodzaju superplastyfikatora na zawartość powietrze w mieszance betonowej, należy mieć na uwadze, że w przypadku mieszanki samozagęszczalnej zawartość powietrza pozostająca w jej objętości zależy od jej właściwości reologicznych. Każdy rodzaj superplastyfikatora różnie wpływa na modyfikację właściwości reologicznych SCC, a ponadto sposób jego wprowadzenia może być inny, z tego względu analiza wpływu rodzaju superplastyfikatora na zawartość powietrza w SCC jest bardzo skomplikowana. Według []. mieszanka jest samozagęszczalna, jeżeli spełnia wymogi określone m.in. w []. Z uwagi na różną efektywność działania SP, w celu uzyskania minimalnego rozpływu mieszanki, tj. 550 mm, należało użyć zasadniczo różne ilości SP. Ze względu na różny rodzaj zastosowanego w badaniach superplastyfikatora nie można wprost analizować wpływu średnicy rozpływu mieszanki, czy też czasu jej rozpływu na zawartość powietrza w jej objętości (rys.9). Na rysunku 10 pokazano wpływ ilości i rodzaju SP na rozpływ mieszanki, a na rys. 11 przedstawiono zależność pomiędzy rozpływem mieszanki względem rodzaju superplastyfikatora a jej napowietrzeniem. 110

111 Rys.10. Wpływ ilości i rodzaju superplastyfikatora na rozpływ mieszanki Analiza wyników badań zamieszczonych na rysunku 10 prowadzi do następujących wniosków. Najmniej efektywnymi superplastyfikatorami są superplastyfikatory na bazie melaniny, sulfonianów naftalenowych i melaminowych, co nie jest zaskakujące. Stosunkowo większą efektywnością charakteryzują się superplastyfikatory na bazie modyfikowanych fosforanów i sulfonowanych polikondensatów naftalenów/lignosulfonianów sodu/hydrolizatów skrobiowych. W przypadku zastosowania mniejszej ilości superplastyfikatorów na bazie żywicy formaldehydowej oraz na bazie polinaftalenów rozpływ mieszanki jest mniejszy niż w przypadku poprzedniego superplastyfikatora. Większą skutecznością w upłynnianiu mieszanki przy zastosowanej małej ilości domieszki, charakteryzują się superplastyfikatory w kolejności na bazie akrylanów, modyfikowanych fosforanów. Największą jednak skutecznością w tym zakresie charakteryzują się superplastyfikatory na bazie polikarboksylanów i modyfikowanych fosforanów oraz polikarboksylanów. Analizując dane zamieszczone na rys. 11 można wnioskować, że superplastyfikatory melaminowe i naftalenowe, tak jak się tego można było spodziewać, nie należą do superplastyfikatorów efektywnych ze względu na upłynnienie samozagęszczalnej 111

112 mieszanki. Natomiast nie powodują też nadmiernego napowietrzenia mieszanki betonowej (szczególnie superplastyfikator melaminowy, co jest zgodne z wynikami badań []) pomimo, że średnica rozpływu mieszanki jest stosunkowo mała. W przypadku superplastyfikatora na bazie polinaftalenów zawartość powietrza wyniosła aż 4% przy małym rozpływie mieszanki. Interesująca sytuacja ma miejsce w przypadku superplastyfikatora na bazie żywicy naftalenoformaldehydowej. W przypadku tego superplastyfikatora napowietrzenie wyniosło aż 7%. Oczywiście zwiększenie jego dawki spowodowałoby obniżenie zawartości powietrza w mieszance, jednak nie jest to sprawa prosta. W przypadku mieszanek zawierających wymienione superplastyfikatory następuje w znacznym stopniu spuszenie mieszanki, która swą konsystencją przypomina mieszankę napowietrzoną. Dodanie większych ilości superplastyfikatora przez dłuższy czas nie eliminuje tego efektu, aż do granicznej jego ilości, powodującej segregację mieszanki, co za tym idzie, intensywne jej samoodpowietrzenie. Rys.11. Wpływ wielkości rozpływu mieszanki, rozpatrywany względem rodzaju i ilości zastosowanego superplastyfikatora, na zawartość powietrza w jej objętości 112

113 W grupie superplastyfikatorów, których działanie spowodowały rozpływ ponad 60 cm (rys. 18), superplastyfikator akrylanowy cechuje w największym stopniu uboczny efekt, polegający na napowietrzeniu mieszanki. Superplastyfikatory na bazie modyfikowanych fosforanów i sulfonowanych polikondensatów naftalenów/lignosulfonianów sodu/hydrolizatów skrobiowych nie spowodował nadmiernego napowietrzenia pomimo, że mieszanka uzyskała tez rozpływ ponad 60 cm. Najmniejszym działaniem ubocznym w postaci nadmiernego napowietrzenia mieszanki (rys. 11) oraz w największym stopniu upłynni jacy mieszankę (rys. 10) charakteryzuje się superplastyfikator na bazie polikarboksylanów i modyfikowanych fosforanów. Nie wątpliwie jest to najkorzystniejszy superplastyfikator spośród badanych. W przypadku superplastyfikatora wyłącznie na bazie polikarboksylanów występuje efekt nadmiernego napowietrzenia mieszanki. Superplastyfikatory na bazie eterów polikarboksylowych charakteryzowały się radykalnie różnym wpływem na napowietrzenie, prawdopodobnie z uwagi na obecność innych, domieszek chemicznych i różnicy w formie ich występowania (stała i płynna). Obecność innych domieszek, znanych jedynie producentowi superplastyfikatorów, co niewątpliwie utrudnia wnioskowanie na temat ich wpływu na napowietrzenia SCC. 4. Dyskusja końcowa Nie każdy rodzaj superplastyfikatora wykazuje uboczy wpływ na właściwości mieszanki, nadmiernie ją napowietrzając. W ofercie handlowej są superplastyfikatory charakteryzujące się bardzo dobrą efektywnością i nie powodujące nadmiernego napowietrzenia mieszanki, w przeciwieństwie do także bardzo efektywnych, lecz wywołujących nadmierne napowietrzenie mieszanki. Ponieważ uzyskane zależności dowodzą, że efekt oddziaływania rodzaju superplastyfikatora kryje w sobie rezultat oddziaływania różnych, niepoznanych jak dotąd mechanizmów, nie można efektu napowietrzania przez SP przypisać tylko jednemu mechanizmowi, który wydaje się być w największym stopniu odpowiedzialnym za napowietrzenie, tj. obniżeniu napięcia powierzchniowego fazy ciekłej zaczynu. Jednak wpływ napięcia powierzchniowego na ilość piany powstającej na powierzchni zaczynu (jeżeli rozpatrujemy tylko zaczyn) jest istotny tylko dla pewnej grupy superplastyfikatorów. Ponadto, w ofercie handlowej dostępne są w większości domieszki zawierające w swym składzie inne związki, niż tylko upłynniacze, jak np.: domieszki przyśpieszające lub opóźniające dojrzewanie zaczynu, czy tez stabilizujące. Z tego względu wnioski płynące z analizy badań słuszne są dla rodzaju superplastyfikatora, który dotyczy bazy chemicznej superplastyfikatora, ujawnionej przez producenta. Nie mniej jednak, należy mieć na uwadze, że w skład superplastyfikatora wchodzi wiele innych związków chemicznych, których rodzaj i ilość występowania znają jedynie producenci. Z tego względu należy kontynuować badania dotyczące wpływu budowy i mechanizmu działania, ich wynikowego rezultatu na efekt napowietrzenia SCC, lecz dla rodzaju budowy chemicznej głównego składnika superplastyfikatora, nie zawierającego innych związków chemicznych. Jednak należałoby wyjaśnić, co jest przyczyną działania napowietrzającego SP na napowietrzenie SCC. Wobec złożoności i jednoczesności występowania różnych mechanizmów nowoczesnych superplastyfikatorów, zadanie jest bardzo skomplikowane, lecz nie niemożliwe do rozwiązania. Należy je jednak przeprowadzić na czystych związkach 113

114 superplastyfikatora, nie zawierającego dodatkowych, celowo wprowadzonych związków chemicznych, ponieważ prawdopodobnie ich występowanie stało się powodem odstępstw między napięciem powierzchniowym, wskaźnikami charakteryzującymi pianotwórczość p45 i stabilność powstałej piany P a wynikowym napowietrzeniem mieszanki. Należy także zaznaczyć, ze mechanizm napowietrzenia może przebiegać odmiennie w zaczynie i w mieszance betonowej, czy też w zaprawie, z uwagi na inne właściwości, które charakteryzują wymienione układy. 5. Wnioski 1. Na podstawie zakresu przeprowadzonych badań można stwierdzić, że: Wpływ rodzaju superplastyfikatora jest istoty ze względu na jego efekt napowietrzający zaczyn i samozagęszczalną mieszankę betonową. Przy rozpływie wynoszącym ok. 700 mm, zawartość powietrza w mieszance dla różnych superlplastyfikatorów wynosi od 0,85% do aż 9,0%. Wobec tego, niezbędnym uzupełnieniem testu kompatybilności superplastyfikatora jest weryfikacja jego efektu napowietrzającego. 2. Kompatybilność tą można weryfikować na podstawie badania wskaźników zaczynu p i p45, gdyż dobrze korelują z zawartością powietrza stwierdzoną w mieszance. Zaobserwowane różnice powodowane są wpływem różnych właściwości reologicznych mieszanki, które zależą od różnej ilości danego rodzaju superplastyfikatora. 3. Z uwagi, że w skład dostępnych superplastyfikatorów mogą wchodzić, inne, celowo wprowadzone przez producenta, domieszki chemiczne, nie można bezpośrednio wnioskować o wpływie jego rodzaju na napowietrzenie. 4. Bardzo efektywnymi superplastyfikatorami i niewykazującymi tendencji do napowietrzania SCC są superplastyfikatory na bazie polikarboksylantów i modyfikowanych fosforanów oraz na bazie niektórych rodzajów eterów polikarboksylowych. Niektóre superplastyfikatory na bazie innego rodzaju eteru polikarboksylowego, jak wykazały wyniki badań [] i autorki, są równie efektywne, ale w przeciwieństwie do poprzednich superplastyfikatorów, napowietrzają beton nawet do wartości 8,3%, przy rozpływie mieszanki wynoszącym aż 660 mm. 114

115 Literatura ATKINS P. W.: Chemia fizyczna, PWN. Warsazawa GLINICKI M. A.: Metody ilościowej i jakościowej oceny napowietrzenia betonu, II Sympozjum Naukowo-Techniczne Trwałość betonu, Górażdże Cement i Politechnika Krakowska, Kraków, Wydawnictwo Instytut Śląski, 2008, str GORZELAŃCZYK T.: Ocena metodami akustycznymi procesu niszczenia betonów samozagęszczonych, rozprawa doktorska, Wrocław MŁODECKI J., STEBNICKA I.: Domieszki do betonu, COIB, Warszawa Mosquet M.: Domieszki nowej generacji, Budownictwo Technologie Architektura numer specjalny OKAMURA H., OUCHI M.: Self-Compacting Concrete. Journal of Advanced Concrete Technology, Vol. 1, No. 1, April 2003, Japan Concrete Institute, RAMACHANDRAN V.S: Concrete Admixtures Handbook. Properties, Science and Technology, Ed. V.S. Ramachandran, Noyes Publications, Park Ridge, New Jersey, USA SAKAI E.., KASUGA T., SUGIYAMA T, ASAGA K., DAIMON M.: Influence of superplasticizers on the hydration of cement and the pore structure of hardened cement, Cement and Concrete Research 36 (2006) Specification and Guidelines for Self-Compacting Concrete. EFNARC The European Federation of Specialist Construction Chemicals and Concrete Systems, February 2002, 32 s. SZWABOWSKI J., ŁAŹNIEWSKA-PIEKARCZYK B.: Wymogi względem parametrów struktury porowatości mrozoodpornego samozagęszczalnego betonu (SCC), Cement Wapno Beton 3/2008. SZWABOWSKI J., ŁAŹNIEWSKA-PIEKARCZYK B.: Zwiększenie napowietrzenia mieszanki pod wpływem działania superplastyfikatorów karboksylowych, CWB, R. XIII/LXXV, 2008 r., nr 4. TAZAWA E., MTASIWA B., TAKAHASI M.: Effect of Types of Superplasticizers and Mixing Method on the Properties of Cementitious Systems. 5th CANMET/ACI International Conference Superplasticizers and Other Chemical Admixtures in Concrete, Rome, Italy 1997, pp The European Guidelines for Self-Compacting Concrete, Specification, Production and Use, May THE METHODOLOGY OF IDENTIFICATION OF INFLUENCE OF SUPERPLASTICIZER TYPE ON THE AIR-VOLUME IN SCC ON THE BASIS OF RESEARCH RESULTS OF CEMENT PASTE PROPERTIES Summary The problem of the self-compacting concrete mixture lays on an automatic introduction of air bubbles caught during the process of mixing. What is interesting, the criterion for this 115

116 self-compactibility is not taken into consideration in commonly used self-compacting tests. On the basis of different tests concerning self-compacting concrete mixtures, the author found out too high air content in their volume that was the result of the functioning of superplasticizer, in spite of meeting the self-compactibility criteria (i.e. self-venting). For the identification of influence of superplasticizer type on air volume in SCC, the measurement of P and p45 index of cement paste is proposed. 116

117 XI SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2009 Grzegorz Cygan20 WPŁYW TEMPERATURY NA URABIALNOŚĆ MIESZANEK BETONÓW SAMOZAGĘSZCZALNYCH STUDIUM WIEDZY 1. Wstęp Technologia betonów samozagęszczalnych nie jest technologią łatwą, zarówno dla osób zajmujących się doborem receptur mieszanek BSZ, jak i co nie jest może tak oczywiste, dla tych, którzy w praktyce budowlanej ją wykorzystują. Temperatura jest czynnikiem nierozerwalnie związanym z procesem wykonania i wbudowania mieszanki betonowej. Na ostateczną temperaturę mieszanki betonowej ma wpływ temperatura składników mieszanki, temperatura otoczenia, oraz ciepło wytworzone w wyniku mieszania. Wpływ temperatury na urabialność betonu zwykłego jest dobrze rozpoznany, wzrastająca temperatura prowadzi do usztywnienia mieszanek. Pogorszenie urabialności w wyniku wzrostu temperatury nie dyskwalifikuje jeszcze mieszanki, jej prawidłowe wbudowanie przed rozpoczęciem wiązania cementu jest jeszcze możliwe. Na rys. 1 przedstawiono wyniki badań mieszanek betonowych z zawartością cementu 306 kg/m3, których konsystencję badano opadem stożka. Rys. 1. Wpływ temperatury na redukcję opadu po 90 minutach [1]. 20 Rys. 2. Wpływ temperatury na ilość wody wymaganej do zmiany opadu [2]. Mgr inż. Politechnika Śląska 117

118 Wzrost temperatury powoduje większą redukcję opadu. Widzimy, że w temperaturze 22 C redukcja opadu dla konsystencji S3 (opad 150mm) po 90 minutach wynosi 75 mm (konsystencja S2). Gdy temperatura osiągnie wartość 29 C, opad zmniejsza się o 100 mm, czyli konsystencja mieszanki zmienia się z S3 na S2. W tym przypadku utratę urabialności da się zniwelować, chociażby przez dłuższe wibrowanie. Mieszanka betonu zwykłego tracąca swą urabialność wymaga świadomego operatora wibratora, który będzie w stanie w sposób elastyczny dobierać czas zanurzenia buławy. Konieczne jest dłuższe oddziaływanie obciążenia zagęszczającego. W przypadku mieszanek betonów samozagęszczalnych, jedynym źródłem obciążeń, dzięki którym możliwy jest proces zagęszczania, jest ich własny ciężar. Obciążenia nim wywołane pokonawszy granicę płynięcia, która jest cechą charakterystyczną dla danej mieszanki, powodują jej płynięcie, z prędkością, która jest uzależniona od lepkości plastycznej. Wartość granicy płynięcia i lepkości plastycznej jest uzależniona od temperatury mieszanki. Rysunek 3 przedstawia wpływ temperatury na średnicę i czas rozpływu mieszanek betonów samozagęszczalnych. Rys. 3. wpływ temperatury na średnicę rozpływu R mieszanek betonu samozagęszczalnego [3]. Metodykę badań opisano w pracy [3]. Widoczny jest wyraźny wpływ wzrostu temperatury na średnicę rozpływu R. Możliwa jest sytuacja, że wzrost temperatury mieszanki betonowej sprawi, że nie będzie ona samozagęszczalną, tylko mieszanką betonu zwykłego o konsystencji S5. Powyższy przykład uwidacznia jak ważne jest dostosowanie jakościowe i ilościowe składników mieszanki BSZ do przewidywanych warunków wbudowania. Do czynników mających wpływ na właściwości reologiczne mieszanek BSZ należy wliczyć temperaturę mieszanki betonowej, która jest uzależniona od czasu, temperatury składników i temperatury otoczenia. Temperatura przysparza dodatkowych trudności w kształtowaniu urabialności mieszanek BSZ [4-6], które i bez tego nie jest łatwe. 118

119 2. Czynniki wpływające na urabialność mieszanek Wpływ temperatury nabrał szczególnego znaczenia wraz z rozwojem betonów nowej generacji - betonów wysokowartościowych, betonów samozagęszczalnych. Technologie te mogły zaistnieć dzięki wysoce efektywnym domieszkom redukującym ilość wody. Skuteczność tych domieszek, jak wykazują badania jest bardzo uzależniona od temperatury. Sytuację komplikuje to, że charakter wpływu temperatury na skuteczność upłynniaczy, jest również uzależniony od szeregu czynników takich jak: Rodzaj superplastyfikatora i jego budowa Rodzaj i skład mineralogiczny cementu Moment dozowania superplastyfikatora Domieszki zwiększające lepkość, redukujące skurcz, bądź napowietrzające. Kompozycja kruszywa Mnogość czynników, które mogą mieć zdolność synergistycznego oddziaływania na interesujące nas zagadnienie, utrudnia bardzo sam proces badawczy jak i stawianie jednoznacznych uogólnień. 2.1 Wpływ rodzaju superplastyfikatora Charakter i intensywność wpływu temperatury na właściwości zaczynów są uzależnione od rodzaju superplastyfikatora. Wyróżnia się następujące rodzaje superplastyfikatorów: Sole sulfonowanych naftalenowo-formaldehydowych polimerów (SNF) Sole sulfonowanych melaminowo-formaldehydowych polimerów (SMF) Polimery karboksylowe (polimery i kopolimery karboksylowych kwasów akrylowych (PC) oraz polimery usieciowane (CLPC) Etery karboksylowe (PE) Publikowane najwcześniej badania wpływu temperatur, dotyczyły wymienionych wyżej grup superplastyfikatorów i były wykonywane na zaczynach cementowych. W badaniach opisanych w [7] badano wpływ temperatur 0-40 C na właściwości reologiczne zaczynów cementowych z i bez mikrokrzemionki, upłynnionych superplastyfikatorem SNF. Stwierdzono, że początkowa płynność zaczynu jak i jej zmiany w czasie są zależne od temperatury. W przypadku zaczynu z samego cementu wykazany został wzrost płynności wywołany rosnącą temperaturą. W przypadku zaczynów cementowych z mikrokrzemionką zaobserwowano efekt odwrotny. Co jest skorelowane ze spadkiem adsorpcji SP wraz ze wzrostem temperatury. Superplastyfikatory nowej generacji (PC, PE), oferują możliwość bardziej świadomego kształtowania ich zachowania w otoczeniu uwarunkowań technologicznych. Poprzez zmianę struktury wewnętrznej możemy otrzymać produkt lepiej spełniający nasze wymagania. W pracy [8] badano wpływ temperatur na płynność zaczynów cementowych. Zaczyny wykonano na cemencie portlandzkim, użyto superplastyfikatorów PC o trzech długościach łańcuchów bocznych. Rysunek 4 przedstawia zmiany średnic rozpływu spowodowane wzrostem temperatur. 119

120 Rys. 4. Wpływ temperatury zaczynu na średnicę rozpływu [8]. Superplastyfikatory o długich łańcuchach bocznych MSP2 i MSP3, najlepiej upłynniają zaczyn cementowy. Spadek temperatury z 10 do 20 powoduje zmniejszenie się średnicy rozpływu, z powodu wzrostu tempa hydratacji. Wzrost temperatury z 20 do 30 wywołuje zwiększenie adsorpcji superplastyfikatora co przekłada się na ponowne upłynnienie zaczynu. Szeroko problem wpływu temperatury został potraktowany w pracy [1,2] gdzie badano wpływ temperatury 10, 20 i 30 C na granicę płynięcia i lepkość plastyczną zapraw normowych. Rys. 5. Wpływ temperatury na g i h zapraw z CEM I i superplastyfikatorami PE i SNFL (w/c=0,4; SP=2,5% m.c.) [1]. W temperaturze 10 C zaprawy posiadają praktycznie takie same wartości parametru g. Rosnąca temperatura powoduje jego wzrost, w tempie zależnym od rodzaju zastosowanego superplastyfikatora (rys.5). Najmniejszy wpływ wywiera wzrost temperatury na działanie superplastyfikatorów na bazie polieterów, podczas gdy efekty działania superplastyfikatora na bazie sulfonowanej żywicy formaldehydowo-naftalenowej są silnie uzależnione od temperatury granica płynięcia wyraźnie wzrasta. 120

121 Parametr h, charakteryzujący lepkość plastyczną, również wykazuje zależność od temperatury. Charakter zależności uzależniony jest od rodzaju superplastyfikatora i od czasu. Parametr h dla zapraw z superplastyfikatorem SNFL w 10 minucie nie zmienia się znacząco we wszystkich trzech temperaturach, ale po 1 godzinie następuje do jego spadku wraz ze wzrostem temperatury. W przypadku superplastyfikatorów PE widoczny jest wpływ na wartość h, z tym że dla PE1 (SP o małej masie cząsteczkowej) wartość h maleje ze wzrostem temperatury, a dla PE3 (SP o dużej masie cząsteczkowej) wartość h osiąga maksimum w temperaturze 20 C. W Pracy [9] wykazano, że stopień adsorpcji superplastyfikatora na ziarnach cementu, czy produktach hydratacji jest uzależniony od jego budowy [7,8]. Wpływ temperatury na płynność zaczynów cementowych superplastyfikatorami PC wyjaśniono poprzez wpływ adsorpcji SP i reakcji hydratacji na efekt steryczny. Efekt steryczny w pierwszym rzędzie zależy od długości łańcuchów bocznych superplastyfikatora i stopnia jego adsorpcji na produktach hydratacji cementu. Adsorpcja superplastyfikatora jest uzależniona od temperatury, w wyższej temperaturze ulega zwiększeniu, przekładając się tym samym na wzrost blokady sterycznej. Przekłada się to na większą płynność zaczynu cementowego. Skuteczność blokady sterycznej maleje z czasem z powodu przebiegającej reakcji hydratacji, kiedy to produkty hydratacji przykrywają łańcuchy boczne polimeru i dochodzi do zmiany ich konformacji [10]. 2.2 Wpływ składu mineralnego cementu Uważa się, że największy wpływ na właściwości reologiczne układów na matrycach cementowych ma zawartość glinianu trójwapniowego w cemencie. Jest to związane z tym, że na tej fazie występuje największa adsorpcja superplastyfikatora [11]. W pracy [12] wykazano, że największy wpływ na parametry reologiczne zaczynów ma rodzaj i ilość powstających produktów hydratacji, z których przewodnią rolę wykazuje etryngit [8]. Kryształy etryngitu mogą mieć różną budowę. Etryngit w kształcie długich ostrych igieł jest odpowiedzialny za zjawisko fałszywego wiązania. Ponadto morfologia kryształów etryngitu może wpływać na reologię zaczynów cementowych, gdyż wpływ kształtu ujawniono w przypadku zawiesin etryngitowych [13]. W zaczynach cementowych w obecności superplastyfikatora sulfamidowo-naftalenowego tworzą się kryształki o kształcie graniastosłupa o sześciokątnej podstawie [14,15]. Kształt powstałego etryngitu może mieć wpływ na adsorpcję superplastyfikatora, co ma znaczenie jeśli chodzi o upłynnianie zaczynu. W pracy [2] badano wpływ zawartości C3A na wartości g i h zapraw cementowych wykonanych na cementach portlandzkich o zawartości glinianu trójwapniowego 2, 7 i 12 %. Zaprawy upłynniono superplastyfikatorami: na bazie polimerów karboksylowych (PC), polieterów (PE) i żywic formaldehydowo-naftalenowch (SNF). Na rys. 6. Przedstawiono wpływ temperatury zapraw na ich właściwości reologiczne. 121

122 Rys. 6. Wpływ temperatury na g i h zapraw z CEM I o różnej zawartości C3A i dodatkiem superplastyfikatorów PC, PE i SNF (SP=2,0% m.c.;w/c=0,55(snf) lub W/C=0,45 (PC,PE) [1]. Wykazano, że dla cementów z zawartością 2 % glinianu trójwapniowewgo parametr g zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury nie zależnie od rodzaju superplastyfikatora. Wzrost zawartości fazy C3A powodował wraz ze wzrostem temperatury wzrost wartości g tym większy im więcej jest C3A. duży wzrost wartości g w przypadku zapraw upłynnionych SNF można wyjaśnić, powstaniem dużych ilości etryngitu, którego więcej powstaje w wyższej temperaturze. Mechanizm działania superplastyfikatorów SNF polega na nadawaniu cząstkom cementu, produktów hydratacji ujemnego ładunku. Jak wspomniano wcześniej wraz ze wzrostem temperatury i ilości C3A rośnie również ilość etryngitu, który posiada dodatni potencjał. Powoduje to spadek skuteczności superplastyfikatorów opartych na żywicach sulfamidowo naftalenowych. Superplastyfikatory PE i PC wydają się bardziej odporne na zmiany g wywołane wzrostem temperatury. Zawdzięcza się to efektowi sterycznemu. Skuteczność blokady sterycznej rośnie wraz ze wzrostem adsorpcji upłynniacza na ziarnach cementu, która również wzrasta gdy rośnie temperatura. Zmiany parametru h pod wpływem wzrostu temperatury również występują, z punktu widzenia stabilności mieszanek betonu samozagęszczalnego wskazane jest aby zmiany te były możliwie najmniejsze. Za pomocą parametru h możemy określić wartość lepkości plastycznej. Jeśli jest zbyt mała mieszanka BSZ ma tendencję do segregacji, jeśli zbyt duża mieszanka traci zdolność do płynięcia. 2.3 Wpływ procedury dozowania W pracy [16] badano wpływ zmian temperatury na granicę płynięcia i lepkość plastyczną zaczynów z CEM I 52,5 R upłynnionych superplastyfikatorem SIKA Viscocrete Zaczyny przygotowywane były w temperaturze 21 C, po czym badano ich właściwości reologiczne w temperaturach 5,15,25,35 i 45 C. Przyjęto dwie procedury dozowania domieszki: wraz z wodą zarobową i opóźnioną po 2 minutach od momentu dodania wody. Ilość glinianu trójwapniowego kształtowała się na poziomie 9,13 %. Wykazano, że w przedziale temperatur 5-25 C, gdy ilość superplastyfikatora była większa od 0,5% m.c, granica płynięcia τ0 nie zależy od temperatury. Wyższe temperatury wykazywały lekką tendencję do jej obniżania. Gdy ilość domieszki była mniejsza niż 0,5% m.c. wartość granicy płynięcia wykazywała silną zależność od 122

123 temperatury rosnąca temperatura powodowała wzrost τ0 (rys.7.). Lepkość plastyczna zmniejsza się co oczywiste ze wzrostem zawartości superplastyfikatora, rosnąca temperatura również powoduje spadek wartości lepkości. Opóźniona procedura dozowania domieszki pozwoliła zmniejszyć wartości granicy płynięcia i lepkości plastycznej. Pozwoliła również na zmniejszenie intensywności wpływu temperatury, szczególnie wtedy gdy ilość superplastyfikatora była mniejsza od dawki saturacji. Warto również nadmienić, że temperatura nie wpłynęła na jej wartość. Rys. 7. Zależność granicy płynięcia (u góry) i lepkości (u dołu) od temperatury dla dozowania wraz z wodą zarobową i (a) i dozowania opóźnionego (b) [16]. W zacytowanych badaniach użyto superplastyfikatorów na bazie modyfikowanych polikarboksylanów. Domieszki te według [17,5,6] są stosunkowo mało wrażliwe na sposób dozowania. Stosując domieszki na bazie melamin bądź naftalenów możemy się spodziewać wyraźniejszego efektu upłynnienia związanego z opóźnionym dozowaniem. Nie ma niestety danych, na temat wpływu temperatury na ten efekt. 2.4 Wpływ domieszek zwiększających lepkość 123

124 Domieszki zwiększające lepkość są coraz szerzej stosowane, nieżadko warunkują otrzymanie stabilnej mieszanki betonu samozagęszczalnego. W pracy [18] badano wpływ temperatury na właściwości reologiczne zapraw, wykonanych z cementu portlandzkiego, kruszywa drobnego do 4 mm. Zastosowano superplastyfikator na bazie eterów polikarboksylowych (PCE) oraz domieszkę zwiększającą lepkość na bazie metylohydroksypropylocelulozy (VMA) i redukującą skurcz (SRA). Skład zapraw wynikał ze składów mieszanek betonowych o w/s=0,35 i ilości spoiwa 485 kg/m3. Rysunek 8 przedstawia zmiany średnicy rozpływu wywołane wzrostem temperatury zapraw i zmieniającą się kombinacją domieszek. W przypadku zaprawy z samym superplastyfikatorem rosnąca temperatur nie wpływa znacząco na średnicę rozpływu. Zastosowanie środka zwiększającego lepkość, powoduje spadek średnicy rozpływu, który również można uznać za nie wielki. Połączenie domieszek upłynniających, zwiększających lepkość i redukujących skurcz wyraźnie zmniejsza średnicę rozpływu, spowodowaną wzrostem temperatury zaprawy. Zwraca uwagę utrzymujący się na stałym poziomie rozpływ zapraw w temperaturze 5 C. Jednakże zdaniem autorów jest to konsekwencją słabej odporności zapraw na segregację. Słaba odporność na segregację jest konsekwencją zbyt niskiej lepkości mieszanki. Oznacza to że zastosowana domieszka zwiększająca lepkość, w temperaturze 5 C jest nieefektywna. Jednakże jest nakreślony wpływ temperatury na urabialność zapraw. Możemy stwierdzić, że zastosowane domieszki w interakcji z temperaturą wyraźnie zwiększają utratę urabialności. Metyloceluloza może pełnić dwojaką funkcję : środka zwiększającego lepkość [19], ale i stabilizatora efektu sterycznego w zaczynach z mikrokrzemionką [20]. W powyższym przypadku widzimy, że w połączeniu z superplastyfikatorem polikarboksylowym, nastąpiła utrata płynności zaprawy. Rys.8. Średnica rozpływu zapraw dla różnych kombinacji domieszek w zależności od temperatury. Metylohydroksypropyloceluloza w połączeniu z superplastyfikatorem SMF stabilizuje upłynnienie w czasie [21]. Zastosowanie domieszek zwiększających lepkość, pozwala na zmniejszenie zużycia cementu i pyłów. Co w aspekcie zrównoważonego rozwoju jest ważne, dlatego też możemy się spodziewać szerszego stosowania środków zwiększających lepkość. 124

125 Rozpoznanie ich interakcji z superplastyfikatorem w kontekście zróżnicowanej temperatury również jest ważnym zagadnieniem. 2.5 Wpływ kruszywa Kruszywo wprowadza do mieszanek siły tarcia oraz dodatkowe siły spójności kapilarnej. Siły tarcia pomiędzy ziarnami kruszywa są redukowane poprzez zaczyn cementowy. Jeśli w wyniku wzrostu temperatury lepkość zaczynu się zmniejszy, to jego właściwości smarne ulegną zwiększeniu. Z drugiej strony, rosnąca temperatura powoduje wzrost spójności. Możliwe jest ujęcie tych parametrów w jeden, a mianowicie w granicę płynięcia [22]. W badaniach opublikowanych w [3] rosnąca temperatura upłynniała zaczyn cementowy (rys. 9). Mieszanki betonowe, których matrycami były badane zaczyny, wykazywały odmienne zachowanie. Wraz ze wzrostem temperatury ulegały zesztywnieniu. Na rysunku 10 przedstawiono wyniki badań reometrycznych wykonanych za pomocą reometru BT 2. Rys. 9.Wpływ temperatury na czas i średnicę rozpływu zaczynów cementowych, Z1 zaczyn o w/s =0,30; Z2 w/s=0,40. [3] Rys. 10. Zmiana wartości parametru g i h mieszanek betonowych o w/s=0,30 i 0,40 (o wskaźniku wypełnienia kruszywa φkz=1,55) mierzona po 20 minutach [3]. Wzrost temperatury spowodował wzrost parametru g, z pomocą kórego określić możemy granicę płynięcia mieszanki. Wzrost ten był tym większy im mniejszy był stosunek wodnospoiwowy. Parametr h determinujący lepkość plastyczną w przypadku mieszanki o w/s=0,30 również wzrastał wraz ze wzrostem temperatury. 125

126 Lepkość plastyczna mieszanki o w/s=0,40 wykazuje pewną zgodność z zachowaniem się zaczynu cementowego, którego lepkość zmniejszała się ze wzrostem temperatury. Kruszywo wprowadza do mieszanek betonowych siły pochodzące od zjawisk kapilarnych mogące zmieniać jakościowo i ilościowo wpływ temperatur charakterystyczny dla zaczynów cementowych. Siły spójności kapilarnej są większe dla ciągłych, bogatych w pyły i piasek stosów okruchowych stosowanych w mieszankach BSZ. 3. Wnioski Wpływ temperatury na urabialność mieszanek samozagęszczalnych jest zagadnieniem ważnym, które nie może być pomijane. Podsumowując dotychczasowy dorobek naukowy w tej dziedzinie, możemy stwierdzić, że znaczący wpływ mają właściwości reologiczne zaprawy, przepełniającej stos okruchowy kruszywa grubego. Właściwości reologiczne zapraw są kształtowane przez zaczyn cementowy, którego właściwości są podstawą do oceny kompatybilności układu cement-superplastyfikator-inne domieszki. Wydaje się celowe aby oceny współdziałania, cementu i domieszek, dokonywać na zaprawach cementowych, gdyż zaprawa wprowadza siły spójności kapilarnej i tarcia. Przekłada się to na jakościową zgodność w zachowaniu się zapraw i mieszanek betonowych pod wpływem zmieniającej się temperatury. Superplastyfikatory nowych generacji na bazie polikarboksylanów i polieterów wykazują mniejszą zależność w działaniu, od zmian temperatury. Dodatkowo możliwość kształtowania ich budowy na poziomie molekularnym, daje nam możliwość otrzymania optymalnego rozwiązania w odniesieniu do warunków technologicznych. Zawartość glinianu trójwapniowego w cemencie wydaje się kluczową, jeśli chodzi o zmiany właściwości reologicznych układów na matrycach cementowych, spowodowanych zmianami temperatury. Im cement mniej aktywny (mniej C3A) to możliwe jest upłynnienie zaczynu wraz ze wzrostem temperatury. Wyższa aktywność cementu (więcej C3A) powoduje utratę urabialności wraz ze wzrostem temperatury. Ostateczna receptura mieszanki betonu samozagęszczalnego powinna być weryfikowana w aspekcie wpływu temperatury na jej właściwości reologiczne. Konieczna, dla osób zajmujących się problematyką betonów samozagęszczalnych, jest wiedza na temat możliwych do wystąpienia zmian w urabialności i ich przyczyn. Pozwoli to na świadome kształtowanie urabialności mieszanek BSZ, w kontekście wpływu temperatury. Literatura [1] Dodson V.: Concrete admixtures. Van Nostrand Reinhold, New York, [2] Klieger P.: Effect of mixing and curing temperature on concrete strength, J. Amer.Concr. Inst., 54 (June 1958) [3] Gołaszewski J., Cygan G.: Wpływ temperatury na urabialność mieszanek betonów samozagęszczalnych, Dni Betonu [4] Kaszyńska M.: Tendencje rozwojowe betonów samozagęszczalnych wymagania i badania IX Sympozjum Naukowo-Techniczne Reologia w Technologii Betonu, Gliwice, Poland, 2007, s

127 [5] Gołaszewski J.: Kształtowanie urabialności mieszanki betonowej superplastyfikatorami. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Budownictwo z. 99, Gliwice, [6] Gołaszewski J.: Wpływ superplastyfikatorów na właściwości reologiczne mieszanek na spoiwach cementowych w układzie zmiennych czynników technologicznych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Budownictwo z. 106, Gliwice, [7] Jolicoeur C., Sharman J., Otis N., Lebel A., Simard M-A., Page M.: The influence of temperature on the rheological properties of superplasticized cement pastes. 5th. CANMET/ACI International Conference Superplasticizers and other Chemical Admixtures in Concrete, Rome, Italy, pp [8] Nawa T., Ichiboji H., Kinoshita M.: Influence of temperature on fluidity of cement paste containing superplasticizer with polyethylene oxide graft chains, 6 th CANMET/ ACI International Conference Superplasticizer and Other Chemical Admixtures in Concrete, Nice, France 2000, [9] Zingg A., Winnefeld F., Holzer L., Pakusch J., Becker S., Gauckler L.: Adsorption of polyelectrolytes and its influence on the rheology, zeta potential, and microstructure of various cement and hydrate phases. Journal of Colloid and Interface Science. 323(2008) [10] Grzeszczyk S., Sudoł M.: Wpływ temperatury na skuteczność działania superplastyfikatorów nowej generacji. Cement Wapno Beton, 6/2003, [11] Ramachandran V.S., Malhorta V.M, Jolicoeur C., Spiratos N.: Superplasticizers: Properties and applications in concrete, CANMET, Ottawa [12] Bundyra-Oracz G., W. Kurdowski W.: Wpływ produktów hydratacji na właściwości reologiczne zaczynów cementowych, Dni betonu [13] Vladu C.M, Hall C., Maitland G.C.: Flow properties of freshly prepared ettringite suspension in water 25 C. Journal of Colloid and Interface Science 294 (2006) [14] Massazza F., Costa U.: Effect of superplasticizers on the C3A hydration, Proceedings of the 7th International Congress on the Chemistryof Cement, Paris 4 (1980) [15] Sarkar S.L, Xu A.: Preliminary study of very early hydration of superplasticizedc3a+ gypsum by environmental SEM, Cem. Concr. Res.22 (1992) [16] Fernàndez-Altable V., I. Casanova I.: Influence of mixing sequence and superplasticiser dosage on the rheological response of cement pastes at different temperatures Cement and Concrete Research 36 (2006) [17] Hanehara S., Kazuo Yamada K.: Interaction between cement and chemical admixture from the point of cement hydration, absorption behaviour of admixture, and paste rheology. Cement and Concrete Research 29 (1999) [18] Kuehne H-C., Schmidt W., Meng B.: The influence of temperature on self-comacting concrete in presence of superplasticizer and additional admixtures. Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM), Berlin, Germany. [19] Khayat K.H., Guizani Z.: Use of viscosity-modifying admixture to enhance stability of fluid concrete, ACI Mater. J. (1997 (Jul.)) [20] Ryo Y., Nakai Y., Kawaguchi M.: Viscoelastic measurements of silica suspensions in aqueous cellulose derivative solutions, Langmuir 8 (1992)

128 [21] Kong H.J, Bike S.G, Li V.C: Electrosteric stabilization of concentrated cement suspensions imparted by astrong anionic polyelectrolyte and a non-ionic polymer [22] Szwabowski J.: Reologia mieszanek na spoiwach cementowych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice,

129 XI SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2009 Michał Drewniok21 WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE SAMOZAGĘSZCZALNEJ MIESZANKI BETONOWEJ A JEJ PARCIE NA DESKOWANIE 1. Wprowadzenie Już od pierwszej realizacji z wykorzystaniem betonu samozagęszczalnego (BSZ, SCC -ang.) jakim był most Akashi Kaikyo w Japoni, którego zakończenie miało miejsce w 1998 r., aż po polskie, takie jak kompleks handlowo-rozrywkowy City Forum II w Gdańsku, Most Zamkowy w Rzeszowie czy tunel Hulanka w Bielsku-Białej, zauważono liczne zalety stosowania betonu Nowej Generacji. Brak potrzeby zagęszczenia a co za tym idzie również redukcja hałasu czego wynikiem jest zdolność mieszanki do szczelnego wypełnienia formy, zapewnienie odpowiedniego otulenia zbrojenia (nawet w przypadku jego znacznego zagęszczenia) oraz zdolność do samoodpowietrzenia wraz z zachowaniem jednorodności struktury [1] powoduje, iż beton samozagęszczalny staje się kuszącą alternatywą w dzisiejszym budownictwie monolitycznym. Powyższe właściwości, stanowiące o urabialności mieszanki, do których wchodzi zwykle wymóg pompowalności, stanowią o właściwościach reologicznych samozagęszczalnych. Pomimo licznych zalet nie można jednak zapomnieć o ograniczeniach stosowania betonu nowej generacji. Ze względu na właściwości reologiczne mieszanki samozagęszczalnej, składającej się z matrycy oraz wprowadzonych do niej cząstek, zaliczyć można konieczność stosowania cementu o odpowiednim przemiale, odpowiednim składzie mineralogicznym i chemicznym, rodzaju kruszywa, rodzaju i ilości dodatków oraz rodzaju i dawce domieszek głównie superplastyfikatora i domieszki napowietrzającej [1]. Znaczącym i podstawowym problemem podczas wykonywania elementów monolitycznych okazuje się odpowiedni dobór deskowania [2], które charakteryzować się powinno odpowiednią szczelnością oraz wytrzymałością. 1. Właściwości reologiczne samozagęszczalnej mieszanki betonowej 21 mgr inż., Katedra Procesów Budowlanych Wydziału Budownictwa Politechniki Śląskiej, 129

130 Właściwości reologiczne mieszanki betonowej, a więc zachowanie jej pod obciążeniem teoretycznie można opisać modelem reologicznym ciała Bighama (Rys. 1), który uwzględnia zależność naprężenia stycznego τ, Pa od sumy granicy płynięcia τo, Pa oraz iloczynu lepkości plastycznej ηpl, Pa s i prędkości odkształcenia postaciowego γ, s-1 (1) [1,3,4,5]. Poniższy rysunek obrazuje porównanie modelu reologicznego lepkoplastycznego ciała Bighama oraz ciała doskonale lepkiego jakim jest ciecz Newtonowska oraz model ciała Bighama. a) b) (1) (2) Rys. 1. Model reologiczny lepkoplastycznego ciała Bighama a), b) oraz ciała doskonale lepkiego - ciecz Newtonowska a) [3,1] Rys. 2 Przebieg odkształcenia i płynięcia mieszaki betonowej pod obciążeniem (linią przerywaną oznaczono w sposób uproszczony odkształcenie dla τ<τo, które pozbawione jest znaczenia technologicznego)[1]. 130

131 Zgodnie z równaniem (1), po osiągnięciu granicy płynięcia τ o, ciało Binghama reprezentuje ciało o właściwościach nieliniowych. Materiał przeciwstawia się odkształceniu nie tylko dzięki swojej granicy płynięcia τ o, ale także dzięki lepkości plastycznej ηpl. Dodatkowo, zdaniem autora [1], aby uszczegółowić równanie reologiczne mieszanki betonowej, biorąc pod uwagę zróżnicowaną jego strukturę wraz z osobliwościami jej zachowania pod obciążeniem, równanie reologiczne mieszanki betonowej przyjmuje postać (3): τ = (H + σ - σv p m ) tg ϕ + η p l γ (3) τ = c + (σ - σv p m ) tg ϕ + η p l γ (4) τo gdzie: Hc ciśnienie spójności σ - naprężenie normalne tg ϕ - współczynnik tarcia wewnętrznego vpm stosunek objętości porów do objętości mieszanki Rys. 3 Model reologiczny mieszanki betonowej wg [1] Aby zostały spełnione wszystkie wymagania stawiane samozagęszczalnej mieszance betonowej, ze względu na właściwości reologiczne, mieszanka musi charakteryzować się niską granicą płynięcia τo, decydującą o jej płynięciu pod obciążeniem ciężarem własnym oraz taką lepkością plastyczną ηpl która zapewnić musi jej wymaganą płynność, umożliwiającą odpowiednio szybkie i szczelne wypełnienie formy. Mieszanka taka również posiadać zdolność do penetracji przez zbrojenie (łatwość przepływu pomiędzy prętami) bez utraty urabialności. 131

132 W praktyce do wyznaczenia reologicznych właściwości mieszanki samozagęszczalnej służy nam około 60 różnych badań, z których większość bo około 70 % charakteryzują nam tylko jeden parametr ściśle powiązany z granicą płynięcia τo lub lepkością plastyczną ηpl. Reszta metod wyznacza nam wartości powiązane z dwoma parametrami reologicznymi modelu ciała Bighama. Niemniej jednak relacje pomiędzy parametrami Bighama a wynikami testów nie są łatwe do zinterpretowania a często nawet zdarza się że są nieznane. Znane są jednak już opracowania wprowadzające zależność pomiędzy wynikami testów rozpływu a granicą płynięcia τo [6]. Najbardziej popularnymi badaniami, wykorzystywanymi zarówno w warunkach budowy jak i laboratoryjnych są: stożek opadowy (stożek Abramsa) wyznaczający konsystencję mieszanki, V-funnel test przepływu, L-box test urabialności. W warunkach laboratoryjnych natomiast najczęściej stosowanym jest reometr, umożliwiający m.in. pomiary lepkości jako funkcji naprężenia, szybkości ścinania, czasu i temperatury. Aby zobrazować właściwości samozagęszczlnej mieszanki betonowej przytoczono Tabelę 1 Tablica 1. Wymagania stawiane SCC oraz ich klasyfikacja Właściwość Kryteria Konsystencja SF1 520mm, 700mm Konsystencja SF2 640mm, 800mm Konsystencja SF3 740mm, 900mm Test przepływu V-funnel VF1 10s Test przepływu V-funnel VF2 7s, 27s Test urabialności L-box PA1 0,75 Test urabialności L-box PA2 0,75 2. Mieszanka samozagęszczalna a deskowanie Z właściwościami reologicznymi samozagęszczalnej mieszanki betonowej ściśle powiązane są warunki w jakich następuje jej wbudowywanie. Duża płynność powoduje, iż podstawowe w dzisiejszych czasach systemowe formy niejednokrotnie nie są w stanie zapewnić odpowiedniej szczelności oraz wytrzymałości powodując mniejsze lub większe awarie podczas betonowania. Aby temu zapobiec, wielu autorów prac, przy wymiarowaniu deskowania na mieszankę betonu samozagęszaczalnego proponuje stosować i przyjmować parcie równe hydrostatycznemu, o wysokości jednorazowego betonowania. Należy jednak zauważyć, że jest to znaczne uproszczenie. Liczne badania wykazują, że rzeczywiste parcie mieszanki samozagęszczalnej na deskowania może być, zależnie od warunków betonowania oraz właściwości mieszanki betonowej, wyraźnie mniejsze. Autor [3] przytacza przykłady kilku realizacji w Szwecji, gdzie zmierzone parcie samozagęszczalnej mieszanki betonowej było mniejsze niż parcie z zastosowaniem betonu zwykłego, zagęszczanego mechanicznie. Doskonałym tego przykładem może być pierwsza realizacja, most Akashi Kaikyo w Japoni, gdzie parcie mieszanki wbudowywanej w ścianę wysokości 5,4 m (Rys. 4) wyniosło tylko 18 kpa (betonowanie odbywało się w przeciągu 60 min od zmieszania składników, konsystencja odpowiadała mieszance samozagęszczalnej). Podczas betonowania nastąpił aż 86 % zapas nośności deskowania w porównaniu z parciem hydrostatycznym, które było przyjęte do obliczeń i wynosić miało 127 kpa [3,4]. 132

133 Rys. 4 Parcie na ściany deskowania w elemencie mostu Akashi Kaikyo w Japonii [4] Zaskakujące zjawiska spowodowane są płynnością mieszanki, która zmniejsza się z upływem czasu; efekt ten nazywa się utratą urabialności. Ponadto pozostawiona w spoczynku mieszanka samozagęszczalna wykazuje często efekt odwracalnego zesztywnienia, tzw. żelowania tiksotropowego [4,7,8]. Mieszanka taka staje się sztywna i nie wykazuje zdolności do rozpływu samoczynnego. Aby przybliżyć właściwość jakim jest odwracalny proces tiksotropii ( pamięci cieczy ) należy przedstawić ciało (ciecz), które będąc dłuższy czas w spoczynku uległo zastygnięciu tj. zwiększyło swoją lepkość. Gdy poddamy go ścinaniu (dostarczymy energię), w miarę upływu czasu, jego lepkość pozorna zacznie się zmniejszać. Dzieje się tak na skutek stopniowego niszczenia jego struktury. Szybkość rozpadania się wiązań zależy od ich ilości, które mogą ulec destrukcji. Po ustąpieniu ścinania, w miarę wzrostu potencjalnej ilości wiązań z czasem, szybkość odbudowy zaczyna rosnąć. Na Rys. 5 przedstawiono krzywe szybkości ścinania cieczy tiksotropowej, sporządzone wpierw dla rosnącej, później dla malejącej szybkości ścinania. Pole powierzchni pomiędzy wykresami określa wartość wielkości zwanej tiksotropią. Rys. 5 Krzywa szybkości ścinania cieczy tiksotropowej 133

134 Doświadczenia pokazują, iż utrata urabialności oraz występowanie efektu żelowania mieszanki mogą znacząco przyczyniać się do zmniejszenia jej parcia na deskowanie nawet do % parcia hydrostatycznego. Podczas rozważań związanych z płynnością mieszanki samozagęszczalnej nie możemy zapominać o bardzo ważnym aspekcie decydującym o wartości jej parcia na tarcze deskowania, jakim jest prędkość wypełniania formy. Największe niebezpieczeństwo występuje w przypadku elementów monolitycznych o stosunkowo małym przekroju poprzecznym (słupy, filary) gdzie prędkość betonowania dochodzić może nawet do 10 m/h. Wyniki badań [8, 9] przedstawione na rys. 6 i 7 obrazują, że przy prędkości betonowania mniejszej od 2 m/h parcie mieszanki samozagęszczalnej na deskowania jest wyraźnie mniejsze od hydrostatycznego. Im prędkość betonowania jest większa, tym wykres parcia mieszanki na ściany deskowania zbliża się do wykresu obrazującego parcie hydrostatyczne. Jednocześnie można zauważyć, że parcie mieszanki samozagęszczalnej, przy małej prędkości betonowania, jest zauważalnie mniejsze niż mieszanki zagęszczanej tradycyjnie (Rys. 7). Rys. 6 Parcie na ściany deskowania w zależności od szybkości układania samozagęszczalnej mieszanki betonowej [8] Rys. 7 Parcie na ściany deskowania w zależności od szybkości betonowania (1,2) mieszanka samozagęszczalna (w/c - 0,40 i 0,45), (3) mieszanka betonu zwykłego (w/c 0,397) [11] 134

135 Podczas badań autorów [9], wykonując badania parcia mieszanki betonowej na deskowanie posługując się modelem ściany o wymiarach 150 x 200 x 25 cm oraz symulowaniu prędkości betonowania wynoszącej 3.5, 7, 14, 28, 56 m/h dla ściany o wysokości 1, 3 oraz 6 m (Rys. 8), zaproponowano równania (5) i (6) umożliwiające obliczenie parcia mieszanki samozagęszczalnej na deskowanie przy uwzględnieniu tiksotropowego efektu sztywnienia mieszanki stosując założenia przedstawione na Rys. 9. Rys. 8 Parcie na ściany deskowania w zależności od szybkości betonowania i wysokości ściany Rys. 9 Założenia przyjęte do rozważań wyprowadzających równania parcia bocznego mieszanki samozagęszczalnej na deskowanie (oznaczenia w tekście) 135

136 σ h = σ v - 2 C t i x t (5) σ v = γ v t σ i m p (d a /d) (C t i x v t 2 )/d (6) gdzie: σh naprężenie na ściany deskowanie, σv naprężenie pionowe, Cthix współczynnik tiksotropii, t czas od momentu ułożenia mieszanki, γ ciężar mieszanki, v szybkość betonowania, σimp naprężenie dynamiczne od podawania mieszanki betonowej, d grubość elementu, da średnica podajnika, h wysokość słupa świeżej mieszanki betonowej τo granica płynięcia Zebrane wyniki zależności (5) i (6) oraz pomiary podczas badań poligonowych dla wysokości ściany wynoszącej 3 m przedstawiono na Rys. 10. Korelacja pomiędzy badaniami a przytoczonymi równaniami wykazuje bardzo dobrą zgodność, wskazującą na praktyczną przydatność tych zależności. Należy zaznaczyć, że uwzględnienie efektu tiksotropowego sztywnienia mieszanki na zmniejszenie parcia bocznego jest możliwe tylko na podstawie badań w rzeczywistych warunkach techniczno-organizacyjnych. Rys. 10 Porównanie teoretycznej wg (5) i (6) i praktycznej wartości parcia mieszanki samozagęszczalnej na deskowanie [9] 136

137 Autor [10] natomiast pokusił się o zobrazowanie zależności pomiędzy wartością współczynnika parcia mieszanki betonowej jakim są iloraz Pmaximum/Phydrostatic a czasem T1, T2 i T3. Dla przejrzystości przyjęto wykresy prostoliniowe. Dla korelacji trzech prostych, zmniejszające się stosunki Pmaximum/Phydrostatic (Rys.11), próbki przejawiają wyższy stopień tiksotropii. Rys. 11 Zależności pomiędzy tiksotropią a parciem bocznym samozagęszczalnej mieszanki betonowej [10] 3. Podsumowanie Beton samozagęszczalny a raczej mieszanka tego betonu, która charakteryzuje się niską granicą płynięcia τo, decydującą o jej płynięciu pod obciążeniem ciężarem własnym oraz taką lepkością plastyczną ηpl, która zapewnić musi jej wymaganą płynność, umożliwiającą odpowiednio szybkie i szczelne wypełnienie formy, jako ciało lepkoplasyczne, posiadające własności tiksotropowe, w dzisiejszym budownictwie staje się coraz powszechniejszym materiałem do wykonywania elementów monolitycznych. Wysokie upłynnienie mieszanki samozagęszczalnej powoduje, że wymagania stawiane konstrukcji deskowań są większe niż w przypadku mieszanek zagęszczanych tradycyjnie. W przypadku deskowań pionowych koniecznym jest uwzględnienie parcia bocznego mieszanki betonowej oraz uwzględnienie jego szczelności. Przyjmuje się, że deskowanie należy projektować przy założeniu pełnego parcia hydrostatycznego. W licznych publikacjach coraz częściej wykazywane jest, że rzeczywiste parcie mieszanki samozagęszczalnej zależnie jest od jej właściwości reologicznych oraz własności tiksotropowych, czego efektem jest możliwość przyjęcia nawet o 40% mniejszych sił niż parcie hydrostatyczne przy wymiarowaniu deskowania. Wymagania praktyczne bezpiecznego projektowania sprawiają jednak, że konieczne są dalsze badania mające na celu określenie zależności parcia mieszanki samozagęszczalnej na deskowania z jej właściwościami reologicznymi. 137

138 Literatura [1] Szwabowski J.: Reologia samozagęszczalnych mieszanek betonowych. IV Sympozjum Naukowo-Techniczne Reologia w technologii betonu, Gliwice 2002, s , [2] Jawański W.: Beton samozagęszczalny.w.: Dni Betonu 2002, Szczyrk [3] Billberg P.: Mechanisms behind reduced form pressure when casting with SCC. First International Symposium of Design, Performance and Use of Self-Consolidating Concreete, SCC 2005, May 2005, Changsha, Hunan, China [4] Billberg P.: Form Pressure Generated by Self-Compacting Concrete Influence of Thixotropy and Structural Behaviour at Rest. Doctoral Thesis, Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden, 2006 [5] Laijub Lu: Construction Technology of Self-Compacting Concrete. First International Symposium of Design, Performance and Use of Self-Consolidating Concreete, SCC 2005, May 2005, Changsha, Hunan, China [6] Chiara F.: Concrete Rheology: What is it and why do we need it? First International Symposium of Design, Performance and Use of Self-Consolidating Concreete, SCC 2005, May 2005, Changsha, Hunan, China [7] Lange D.A., Birch B., Henschen J., Yi-Si Liu, Tejeda-Dominguez F., Struble L.J.: Modeling Formwork Pressure of SCC. Third North American Conference on the Design and Use of Self-Consolidating Concrete, Chicago, November 2008 [8] Walraven J.: Taylor made concrete: a new approach in materials design. Delft University of Technology, Holland [9] Beitzel M., Beitzel H., Muller H.S.: Fresh Concrete Pressure of SCC on a Vertical Formwork, The Third North American Conference on the Design and Use of SelfConsolidating Concrete, Chicago, November 2008 [10] Khayat H.K., Assaad J.: Influence of Internal Friction and Cohesion on Formwork Pressure of Self-Consolidating Concrete. First International Symposium of Design, Performance and Use of Self-Consolidating Concreete, SCC 2005, May 2005, Changsha, Hunan, China [11] Billberg P.: Form Pressure Generated by Self-Compacting Concrete. 3rd International Symposium on Self-Compacting Concrete, Reykjavik, August 2003 RELATION BETWEEN RHEOLOGICAL PROPERTIES AND FORMWORK PRESSURE OF SCC Summary It is very important to know correctly what is relation between rheological properties, including thixotrophy and formwork pressure of SCC. Nowadays, when Self-Compacting Concrete is more popular than five years ago, we need a simple guidelines to design formwork. First of all we must know what rheology and thixotrophy is, then we must find correlation between that properties and lateral pressure of SCC. 138

139 XI SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Gliwice 2009 Dagmara Jagoda22 PRZEGLĄD WYBRANYCH METOD BADAWCZYCH SŁUŻĄCYCH DO OCENY POZIOMU UWALNIANIA SIĘ METALI CIĘŻKICH Z MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH 1. Wprowadzenie W celu środowiskowej oceny procesu wymywania się substancji niebezpiecznych zarówno z materiałów naturalnych i materiałów pochodzenia antropogenicznego, ze szczególnym uwzględnieniem gleb, odpadów oraz materiałów konstrukcyjnych, potrzebna jest znajomość odpowiednich narzędzi oceny ich oddziaływania jak również procesów chemicznych i fizycznych mających wpływ na poziom uwalniania się metali ciężkich [1213]. W wielu środowiskach naukowych, a także komitetach technicznych CEN prowadzone są prace nad przygotowaniem normalizacyjnego systemu oceny wpływu konstrukcji betonowych na środowisko naturalne [10-13, 15, 16]. Istotą prac naukowo-badawczych jest stworzenie modelu pozwalającego przewidzieć zachowanie się poszczególnych materiałów narażonych na działanie różnych czynników zewnętrznych. Ważne jest, aby model taki mógł być wykorzystywany nie tylko w warunkach laboratoryjnych, ale także w praktyce. By osiągnąć zamierzony cel istotne jest zrozumienie czynników sterujących procesem wymywania w różnych scenariuszach aplikacji. Dzięki opracowaniu koncepcji rzeczywistego modelu procesu uwalniania się substancji niebezpiecznych możliwe jest ustalenie granicznych wartości dla tych substancji dla różnych materiałów pracujących w warunkach rzeczywistych pracy konstrukcji i obiektów budowlanych [12,13]. W artykule przedstawiono sposoby doboru metod badawczych pozwalających na ocenę procesu uwalniania się metali ciężkich z konstrukcji budowlanych do środowiska naturalnego oraz dokonano charakterystyki wybranych metod badawczych z uwzględnieniem procedur opracowanych w najnowszych projektach norm europejskich. 2. Dobór metod badawczych 22 mgr inż., Politechnika Opolska, 139

140 W przygotowywanych projektach norm europejskich, w celu doboru odpowiedniej metody badawczej pozwalającej na określenie uwalniania się substancji niebezpiecznych z poszczególnych produktów, zaleca się aby materiały zostały wstępnie poddane ocenie pod kątem: identyfikacji materiału konstrukcyjnego z uwzględnieniem wymywalności substancji niebezpiecznych do gleb, wód powierzchniowych oraz gruntowych. określenia warunków środowiskowych (tzw. scenariuszy aplikacji) na jakich oddziaływanie narażony będzie dany produkt, określenia czy materiał konstrukcyjny będzie miał bezpośredni czy pośredni kontakt z gleba, wodami powierzchniowymi lub gruntowymi [12,13]. Ponadto w celu doboru odpowiedniej metody ważne jest również określenie postaci w jakiej będzie występował stosowany materiał budowlany (rys. 1.). Ma to związek z różnorodnością mechanizmów uwalniania się metali ciężkich z materiałów betonowych. Dla form monolitycznych proces uwalniania się metali ciężkich następuje na skutek wymywania z powierzchni, natomiast dla ziarnistych materiałów porowatych na skutek perkolacji [1,2,13]. Najczęściej stosowanymi procedurami badawczymi stosowanymi w celu oceny wymywalności metali ciężkich z form monolitycznych są metody z grupy metod holenderskich TANK, natomiast z ziarnistych materiałów porowatych niemieckie i holenderskie testy perkolacyjne. Metody badawcze poszczególnych grup w porównaniu z obecnie proponowanymi w projektach norm europejskich, są podobne. Różnice dotyczą głównie czasu prowadzenia testu czy stosunku frakcji ciecz/ciało stałe [11,13]. Ważnym czynnikiem do oceny poziomu uwalnianych metali ciężkich i mechanizmów rządzących procesem wymywalności jest również sposób przygotowywania i pobierania prób do analizy. Materiały konstrukcyjne najczęściej występują w środowisku naturalnym w formie monolitycznej. Dla większości materiałów konstrukcyjnych specyfika pobierania prób do badań jest prosta, gdyż są one pobierane bezpośrednio z procesu produkcyjnego. Próby są pobierane w postaci odwiertów a wyniki badań są porównywane z wynikami uzyskanymi z prób referencyjnych testowanych w warunkach laboratoryjnych. Dzięki temu wyniki badań z tak wydzielonej reprezentatywnej próbki oddają zachowanie się całego materiału w warunkach rzeczywistych. Dla niektórych materiałów konstrukcyjnych nie ma możliwości pobierania prób bezpośrednio w warunkach pracy materiału. Dotyczy to głównie płyt betonowych, asfaltu czy też fundamentów. W takich przypadkach próby do badań przygotowywane są w warunkach laboratoryjnych i podlegają testom laboratoryjnym. Należy pamiętać ze sposób pobierania i wybór odpowiedniej próby musi dostarczać wiarygodnych informacji [12]. Warunki prowadzenia badań muszą mieć na uwadze uwzględnienie różnych czynników mających wpływ na zachowanie się poszczególnych metali ciężkich, które są wbudowywane w struktury matrycy cementowej powodując tym samym obniżenie uwalniania się ich do środowiska. Degradacja struktury na skutek czynników zewnętrznych (zmiany temperatury, zmiany ph, kontaktu z wodą) może prowadzić do wzrostu poziomu uwalniających się metali ciężkich do środowiska naturalnego [5,12]. 140

141 *większe od 10-8 Rys. 1. Schemat wyboru metody oceny uwalniania się substancji niebezpiecznych materiałów konstrukcyjnych [12]. Procesy utleniania, karbonatyzacji oraz inne korozyjne oddziaływania mediów agresywnych pociągają za sobą konieczność zrozumienia wpływu poszczególnych czynników na proces uwalniania się metali ciężkich z uwzględnieniem całego cyklu życia 141

142 materiałów konstrukcyjnych. Dlatego też metody holenderskie z grupy TANK pozwalają na poddanie ocenie poszczególnych materiałów w szerszym zakresie wartości ph od 4 12 [8]. Proces wymywalności metali ciężkich z materiałów konstrukcyjnych, do gleb czy wód gruntowych, występuje zawsze na skutek kontaktu materiału z wodą stająca się wobec tego głównym nośnikiem substancji niebezpiecznych. Przykładowy model rozprzestrzeniania się substancji niebezpiecznych z materiałów budowlanych przedstawiono na rys. 2 [1,2,12,13]. Rys. 2. Model uwalniania się substancji niebezpiecznych z materiałów konstrukcyjnych do środowiska naturalnego [13]. W celu dokładnego zapoznania się z procesem uwalniania się metali ciężkich z form monolitycznych lub ziarnistych form porowatych, należy uwzględnić oddziaływanie poszczególnych czynników zarówno zewnętrznych (środowiskowych), jak i wewnętrznych na przebieg tego procesu. Do czynników wewnętrznych charakteryzujących badany materiał konstrukcyjny zaliczamy porowatość, przewodność cieplną, kształt, powierzchnię rozwinięcia, rozmiar oraz reaktywność materiału (podatność na karbonatyzację, alkaliczność) i jego wiek. Do czynników zewnętrznych zaliczamy warunki pracy materiału (konstrukcji), stosunek fazy ciekłej do stałej, czas pozostawania w kontakcie z medium ługującym, rodzaj ekspozycji, ph środowisk agresywnych, temperaturę, wpływy mechaniczne (abrazja, erozje, działanie mrozu) [10-13]. Określa się 6 możliwych warunków, w których może być eksponowany beton (konstrukcja betonowa), choć dopuszczalne są ich kombinacje [2,13]: - ziarniste materiały porowate umieszczane w gruncie lub na powierzchni gruntu, - materiały monolityczne umieszczane gruncie lub na powierzchni gruntu, - monolityczne formy poddawane procesom nawilżania i suszenia (np. wystawione na działanie deszczu i słońca), 142

143 - luźny materiał ziarnisty (porowaty) np. gruz budowlany, o różnej wielkości cząstek, - rury (np. do przesyłu wody pitnej) umieszczane w ziemi (możliwe wymywanie metali ciężkich zarówno do transportowanej wody, jak i otaczającej gleby), - formy monolityczne umieszczone w wodzie np. konstrukcje przybrzeżne. Powyżej wymienione scenariusze aplikacji zostały znacznie uproszczone w nowym projekcie normy europejskiej (tabela 1 [12]): scenariusz I zarezerwowany dla produktów nieprzepuszczalnych umieszczonych pod ziemią lub pod wodą, dla których obserwuje się ruch wody po powierzchni (np. metalowe płyty, paski, dachówki ceramiczne, szkło, produkty bitumiczne) scenariusz II charakterystyczny dla produktów o niskiej przepuszczalności, w których woda transportowana jest do wnętrza matrycy przez pory kapilarne. Rozpuszczone substancje transportowane są na zewnątrz matrycy na skutek adwekcji i dyfuzji (np. cegły, beton, zaprawy, rury) scenariusz III produkty (porowate) przepuszczalne, przez które woda łatwo przepływa na skutek siły grawitacji (np. gleba, materiały o dużej porowatości, gruz budowlany) [12] Tabela 1. Scenariusze wymywalności substancji konstrukcyjnych a proponowane metody badawcze [12] Scenariusz niebezpiecznych Proponowane metody badawcze materiały nieprzepuszczalne Metoda DSLT (dynamiczne wymywanie z powierzchni) materiały o niskiej przepuszczalności Metoda DSLT (dynamiczne wymywanie z powierzchni). Dodatkowo należy zastosować metodę dla materiału rozdrobnionego. materiały przepuszczalne Metoda perkolacyjna (kolumnowa) z materiałów Przykładowe materiały płyty metalowe, paski, szkło itp. Metoda badająca zależność wymywalności substancji niebezpiecznych od wartości ph (ph test dependenci) beton, cegły, zaprawy itp. gleba, materiał rozdrobniony np. gruz budowlany itp. 143

144 Dla poszczególnych scenariuszy wymywalności w nowym projekcie normy zaproponowano najbardziej odpowiednie testy wymywalności. Dla wszystkich materiałów konstrukcyjnych zaproponowano metodę oceniającą wpływ różnych wartości ph na poziom uwalniania się metali ciężkich do środowiska. W przypadku materiałów nieprzepuszczalnych oraz słabo przepuszczalnych zaproponowano zastosowanie dynamicznych testów wymywalności (DSLT) z powierzchni, dodatkowo stosując dla tych drugich (materiałów słabo przepuszczalnych) metodę badawczą oceniająca poziom wymywalności z rozdrobnionych form. Materiały przepuszczalne powinny być poddawane badaniom przy wykorzystaniu testów perkolacyjnych (kolumnowych) [10-12]. 3. Charakterystyka wybranych metod badawczych Aktualnie stosowane są różne metody służące do oceny poziomu uwalniających się metali ciężkich z materiałów konstrukcyjnych (betonu, materiałów budowlanych)[5]. Metody te można podzielić ze względu na: czas trwania procesu ługowania - długoterminowe, do których można zaliczyć np. wymienioną wcześniej grupę metod TANK [5] i krótkoterminowe jak np. procedurę zawartą w normie PN-EN [9]. W normach holenderskich z grupy TANK, do badań wykorzystywane są próby monolityczne umieszczane na określony czas w pojemnikach z cieczą [5]. Natomiast w normie PN-EN 12457, próbkę o masie 100 g, rozdrabnia się do wielkości ziaren poniżej 10 mm, zalewa odpowiednią ilością wody (L/S=10) i wytrząsa przez 24h [9]. statyczność metody - pozwalające przewidzieć zachowanie się stwardniałego betonu w warunkach statycznych, jak np. grupa metod TANK [3,5], opierających się głównie na normie holenderskiej NEN 7345 i niestateczne - preferujące wykonywanie testów wymywalności w warunkach dynamicznych, jak na przykład procedura zawarta w normie PN-EN [9] czy procedura DSLT zawarta w projekcie normy opracowywanej przez Komitet Techniczny CEN/TC 351/WG 1 N 117 [10] sposób przygotowania próbki nienaruszona, rozdrobniona, wycięta z monolitu rozdrobniona, odczyn medium ługującego naturalny lub kwaśny. W normie EA NEN 7375 stosowana jest ciecz (woda destylowana) o neutralnym ph obmywająca próbę monolityczną [3], natomiast w projekcie normy europejskiej badaną próbę poddaje się wpływowi ośmiu różnych wartości ph od 4-12 [8]. i Metody grupy TANK opierają się głównie na normie holenderskiej NEN 7345 i służą do oceny poziomu uwolnionych substancji nieorganicznych z powierzchni próbki. Metody te polegają na wypełnieniu polietylowego, zamkniętego pojemnika wodą destylowaną lub cieczą o ph= 4 (do zakwaszenia używa się HNO 3), a następnie na umieszczeniu w nim monolitycznej próby w celu zapewnienia jej jak największego kontaktu z medium ługującym. W celu określenia maksymalnej ilości substancji uwalnianych, które mogą ulec wymyciu stosunek fazy ciekłej do fazy stałej powinien być odpowiednio wysoki. 144

145 Eluat pobiera się kilkakrotnie do analizy chemicznej, za każdym razem wymieniając medium ługujące w pojemniku, bądź też tylko uzupełniając jego niedobór [1, 5]. Przykładem normy holenderskiej z grupy metod TANK jest norma EA NEN 7375 [3]. Według procedury podanej w normie EA NEN 7375 [3], próbki betonowe rozformowane po 24 godzinach, umieszcza się w pojemniku wypełnionym odpowiednią ilością cieczy (wody destylowanej) o ph=7. Kostki betonowe ustawiane są na podporach, co umożliwia kontakt całej powierzchni badanej próbki betonu z cieczą (rys.3.). Rys. 3. Zasada umieszczania próbki betonowej w pojemniku wg normy EA NEN 7375:2004 [3]. Objętość cieczy, którą należy zalać próbkę betonową nie może być mniejsza niż dwukrotność objętości badanej próbki i można ją dobrać według zasad podanych we wzorze (1) 2 x Vp V 5 x V p (1) gdzie: Vp - objętość próby V - objętość cieczy Wymywalność całkowita metali ciężkich jest sumą wymywalności (wzór 3) wszystkich okresów badawczych liczonych zgodnie z wzorem (2). 145

146 ri = ci V1 10 A (2) gdzie: ri wymywalność składnika w jednym okresie badawczym [mg/m2] ci stężenie składnika w pobranym wyciągu wodnym [mg/l] V1 objętość eluatu [cm3] A powierzchnia badanej próby [cm2] Rn = n i= 1 ri dla n = 1 do 8 (3) gdzie: Rn całkowita wymywalność składnika we wszystkich okresach badawczych [mg/m2] ri wymywalność składnika w jednym okresie badawczym [mg/m2] Całkowity czas trwania testu wynosi 64 dni i jest podzielony na 8 okresów badawczych (0,25; 1; 2,25; 4; 9; 16; 36; 64 dni).w każdym badanym okresie należy pobrać z pojemnika próbkę wyciągu wodnego do analizy a następnie wymienić ciecz. Najnowsze projekty norm europejskich [10-13] dostarczają informacji dotyczących rodzaju oraz sposobu przeprowadzania poszczególnych procedur badawczych. Jak już wcześniej wspomniano dla form monolitycznych zalecane jest stosowanie metodyki badawczej DSLT - dynamicznych testów wymywalności (również znajdującą się w grupie metod TANK). Test badawczy przeprowadzany jest w ściśle określonych warunkach. Jego głównym celem podobnie jak pozostałych metod tej grupy jest określenie wymywalności substancji nieorganicznych jako funkcji w czasie. Zgodnie z procedurą badawcza zawartą w najnowszym projekcie normy CEN/TC 351/WG1 N 117 [10] do badan pobiera się reprezentatywną próbkę o minimalnym wymiarze boku 40mm. Ważne jest by powierzchnia rozwinięcia badanej próby pozostająca w ciągłym kontakcie z cieczą wymywającą i nie była mniejsza niż 100cm2. Wiek próby poddawanej badaniu jest bardzo ważnym parametrem, który ma decydujący wpływ na procesy wymywania się metali ciężkich z materiałów konstrukcyjnych. Pobraną reprezentatywną próbę zgodnie z wytycznymi projektu, umieszcza się w pojemniku i zalewa określoną objętością cieczy wymywającej obliczanej zgodnie ze wzorem (4). 146

147 V1 = (8±0,1)x A (4) gdzie: V1 objętość cieczy wymywającej [ml] A powierzchnia próby [cm2] Odległość próby od tafli cieczy wymywającej nie może być mniejsza od 2cm. Próba musi być całkowicie zanurzona w wodzie, a pojemnik szczelnie zamknięty. Metoda badawcza prezentowanego projektu normy podzielona jest na 8 okresów badawczych (tabela 2). Pierwszy wyciąg wodny pobierany jest po czasie 1,92 h a ostatni po 36 dniach. Każdorazowo, po pobraniu wyciągu do analizy, ciecz wymywająca jest wymieniana, a pojemnik zalewany wymaganą ilością cieczy ługującej. Wymywalność metali ciężkich liczona jest analitycznie jak w procedurze zawartej w normie EA NEN 7375 (wzór 2 i 3). Tabela 2. Proponowany okres czasu po jakim należy pobrać wyciąg do analizy [10] frakcje czas po jakim należy pobrać wyciąg wodny od początku testu 1,92h ± 0,1h 1 dzień ± 5% 2,25 dnia ± 5% 8 dni ± 5% 14 dni ± 5% 15 dni ± 5% 28 dni ± 5% 36 dni ± 0,25 dnia Zaprezentowana metoda jest praktycznie o połowę krótsza od metody EA NEN Projekt CEN/TC 351/WG1 N 117 definiuje również sposób postępowania z ziarnistymi materiałami porowatymi o niskim stopniu przepuszczalności (tzw. metoda CGLT) [10]. 147

148 Rys. 4. Zasada umieszczania próbki betonowej w pojemniku wg projektu normy CEN/TC 351/WG1 N 117 [10] Metoda CGLT określa poziom uwalniających się substancji niebezpiecznych na skutek dyfuzji z porowatych produktów. Zgodnie z zapisami omawianego projektu, próbkę umieszcza się w cylindrycznym pojemniku i poddaje ekspozycji cieczy wymywającej. Na powierzchni ziarnistego materiału konstrukcyjnego umieszcza się kryształki szkła które pozwalają uniknąć zakłóceniom i przemieszczaniu się materiału (rys. 4.). Odległość próby od tafli wody nie może być mniejsza niż 2 cm. Pobieranie eluatów wodnych odbywa się w terminach podanych w tabeli 2. Do oceny poziomu uwalniających się substancji niebezpiecznych z materiałów odpadowych czy też materiałów z recyklingu (np. gruz budowlany) powszechnie używane są również kąpiele wymywalnościowe [3]. Porowaty (ziarnisty) materiał umieszczany jest w pojemniku na ściśle określony czas. Frakcja ciecz- ciało stałe podlega mieszaniu lub pozostaje w warunkach całkowicie statycznych w zależności od wyboru preferowanej metody, podobnie jest ze stopniem rozdrobnienia frakcji stałej oraz stosunkiem cieczy do ciała stałego [3]. Przykładem metod badawczych opartych na kąpielach wymywalnościowych jest procedura zgodna z metodyką zawartą w normie PN-EN :2006 [8]. Według zapisów normy PN-EN :2006 wyciąg wodny wykonuje się ze 100 g próbki rozkruszonego betonu (ziarna o średnicy poniżej 10 mm). Materiał poddawany jest wymywaniu wodą destylowaną, w czasie wytrząsania przez 24 h. Stosunek wagowy cieczy (L) do masy próbki (S) wynosi 10 (L/S=10). W tabeli 3 przedstawiono powszechnie stosowane procedury badawcze dla materiałów odpadowych i z recyklingu. Innym rodzajem testów wymywalnościowych są testy perkolacyjne (kolumnowe) stosowane dla materiałów ziarnistych (porowatych) [1,3,11]. Materiał poddany takiemu badaniu pozostaje w ciągłym kontakcie ze świeżą cieczą wymywającą. Przepływ cieczy 148

CEMENT W INŻYNIERII KOMUNIKACYJNEJ W ŚWIETLE WYMAGAŃ OST GDDKiA

CEMENT W INŻYNIERII KOMUNIKACYJNEJ W ŚWIETLE WYMAGAŃ OST GDDKiA CEMENT W INŻYNIERII KOMUNIKACYJNEJ W ŚWIETLE WYMAGAŃ OST GDDKiA Dariusz Bocheńczyk Lafarge Cement S.A. 181 ROZPORZĄDZENIE MINISTRA TRANSPORTU I GOSPODARKI MORSKIEJ z dnia 30 maja 2000 r. w sprawie warunków

Bardziej szczegółowo

CEMENT. Cementy do produkcji betonu. towarowego

CEMENT. Cementy do produkcji betonu. towarowego CEMENT TM Cementy do produkcji betonu towarowego Beton do konkretnych zastosowań Oczekiwania w stosunku do stwardniałego betonu, jak i świeżej mieszanki zmieniają się w zależności od ich przeznaczenia.

Bardziej szczegółowo

ODPORNOŚĆ BETONÓW SAMOZAGĘSZCZALNYCH NA BAZIE CEMENTU ŻUŻLOWEGO (CEM III) NA DZIAŁANIE ŚRODOWISK ZAWIERAJĄCYCH JONY CHLORKOWE

ODPORNOŚĆ BETONÓW SAMOZAGĘSZCZALNYCH NA BAZIE CEMENTU ŻUŻLOWEGO (CEM III) NA DZIAŁANIE ŚRODOWISK ZAWIERAJĄCYCH JONY CHLORKOWE ROCZNIKI INŻYNIERII BUDOWLANEJ ZESZYT 7/2007 Komisja Inżynierii Budowlanej Oddział Polskiej Akademii Nauk w Katowicach ODPORNOŚĆ BETONÓW SAMOZAGĘSZCZALNYCH NA BAZIE CEMENTU ŻUŻLOWEGO (CEM III) NA DZIAŁANIE

Bardziej szczegółowo

Nowe Ogólne Specyfikacje Techniczne (OST) dla betonu i nawierzchni betonowych

Nowe Ogólne Specyfikacje Techniczne (OST) dla betonu i nawierzchni betonowych Nowe Ogólne Specyfikacje Techniczne (OST) dla betonu i nawierzchni betonowych Jan Deja Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków Stowarzyszenie Producentów Cementu Kielce, 16 maja 2014r. Łączna długość betonowych

Bardziej szczegółowo

XVI KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU. Bełchatów 2015. 1. Wprowadzenie

XVI KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU. Bełchatów 2015. 1. Wprowadzenie XVI KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU Bełchatów 2015 Mikołaj Ostrowski 1 Albin Garbacik 2 Zbigniew Giergiczny 3 PRODUKCJA I WŁAŚCIWOŚCI INNOWACYJNYCH CEMENTÓW NAPOWIETRZAJĄCYCH

Bardziej szczegółowo

KRUSZYWA WAPIENNE ZASTOSOWANIE W PRODUKCJI BETONU TOWAROWEGO I ELEMENTÓW PREFABRYKOWANYCH

KRUSZYWA WAPIENNE ZASTOSOWANIE W PRODUKCJI BETONU TOWAROWEGO I ELEMENTÓW PREFABRYKOWANYCH KRUSZYWA WAPIENNE ZASTOSOWANIE W PRODUKCJI BETONU TOWAROWEGO I ELEMENTÓW PREFABRYKOWANYCH Marek Krajewski Instytut Badawczy Materiałów Budowlanych Sp. z o.o. 13 KRUSZYWA WAPIENNE I ICH JAKOŚĆ Kruszywo

Bardziej szczegółowo

Materiały budowlane. T. 2, Wyroby ze spoiwami mineralnymi i organicznymi / Edward Szymański, Michał Bołtryk, Grzegorz Orzepowski.

Materiały budowlane. T. 2, Wyroby ze spoiwami mineralnymi i organicznymi / Edward Szymański, Michał Bołtryk, Grzegorz Orzepowski. Materiały budowlane. T. 2, Wyroby ze spoiwami mineralnymi i organicznymi / Edward Szymański, Michał Bołtryk, Grzegorz Orzepowski. Białystok, 2015 Spis treści ROZDZIAŁ 11 MINERALNE SPOIWA BUDOWLANE 13 11.1.

Bardziej szczegółowo

PROJEKTOWANIE SKŁADU BETONÓW Z DODATKIEM POPIOŁÓW LOTNYCH ORAZ ICH WPŁYW NA TEMPO PRZYROSTU WYTRZYMAŁOŚCI

PROJEKTOWANIE SKŁADU BETONÓW Z DODATKIEM POPIOŁÓW LOTNYCH ORAZ ICH WPŁYW NA TEMPO PRZYROSTU WYTRZYMAŁOŚCI Budownictwo o zoptymalizowanym potencjale energetycznym 2(10) 2012, s. 29-6 Jacek HALBINIAK Politechnika zęstochowska PROJEKTOWANIE SKŁADU BETONÓW Z DODATKIEM POPIOŁÓW LOTNYH ORAZ IH WPŁYW NA TEMPO PRZYROSTU

Bardziej szczegółowo

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych Scientific Works of Institute of Ceramics and Building Materials Nr 9 ISSN 1899-3230 Rok V Warszawa Opole 2012 ELŻBIETA GIERGICZNY * KRYSTYNA RAJCZYK ** Słowa

Bardziej szczegółowo

Beton nowoczesny i trwały materiał dla budownictwa podziemnego

Beton nowoczesny i trwały materiał dla budownictwa podziemnego Nowoczesna Infrastruktura Podziemna Brzeg, 5.04.2006 Beton nowoczesny i trwały materiał dla budownictwa podziemnego Zbigniew Giergiczny Dział Doradztwa Technologicznego Zakres prezentacji 1. Czym jest

Bardziej szczegółowo

Zastosowanie cementów hutniczych w betonach specjalnych The application of blustfurnace slag cements in special concretes

Zastosowanie cementów hutniczych w betonach specjalnych The application of blustfurnace slag cements in special concretes Dr inż., Agnieszka Ślosarczyk Politechnika Poznańska, Instytut Konstrukcji Budowlanych Zastosowanie cementów hutniczych w betonach specjalnych The application of blustfurnace slag cements in special concretes

Bardziej szczegółowo

TRWAŁOŚĆ BETONU Z CEMENTU CEM II/A-LL 42,5 R

TRWAŁOŚĆ BETONU Z CEMENTU CEM II/A-LL 42,5 R ROCZNIKI INŻYNIERII BUDOWLANEJ ZESZYT 2009 Komisja Inżynierii Budowlanej Oddział Polskiej Akademii Nauk w Katowicach TRWAŁOŚĆ BETONU Z CEMENTU CEM II/A-LL 42,5 R Elżbieta JANOWSKA-RENKAS, Tomasz SKRZYPCZYK

Bardziej szczegółowo

Nowa koncepcja kształtowania mrozoodporności betonu

Nowa koncepcja kształtowania mrozoodporności betonu Zbigniew Giergiczny Albin Garbacik Wojciech Drożdż Tomasz Baran Nowa koncepcja kształtowania mrozoodporności betonu NEW CONCEPT OF CREATING OF CONCRETE FROST RESISTANCE Streszczenie W polskich warunkach

Bardziej szczegółowo

korozja cheminczna betonu

korozja cheminczna betonu korozja cheminczna betonu str. 1 C2 Beton w konstrukcji musi charakteryzować się trwałością, czyli zachowaniem właściwości w założonych warunkach środowiska, przy minimalnych nakładach na konserwację,

Bardziej szczegółowo

WPŁYW MĄCZKI GRANITOWEJ JAKO WYPEŁNIACZA W CEMENCIE NA WŁAŚCIWOŚCI BETONU

WPŁYW MĄCZKI GRANITOWEJ JAKO WYPEŁNIACZA W CEMENCIE NA WŁAŚCIWOŚCI BETONU ROCZNIKI INŻYNIERII BUDOWLANEJ ZESZYT 10/2010 Komisja Inżynierii Budowlanej Oddział Polskiej Akademii Nauk w Katowicach WPŁYW MĄCZKI GRANITOWEJ JAKO WYPEŁNIACZA W CEMENCIE NA WŁAŚCIWOŚCI BETONU Elżbieta

Bardziej szczegółowo

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 003 PODBUDOWY Z PIASKU STABILIZOWANEGO CEMENTEM

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 003 PODBUDOWY Z PIASKU STABILIZOWANEGO CEMENTEM SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 003 PODBUDOWY Z PIASKU STABILIZOWANEGO CEMENTEM 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot SST Przedmiotem niniejszej specyfikacji technicznej (SST) są wymagania dotyczące wykonania

Bardziej szczegółowo

Możliwość stosowania frakcjonowanych UPS w produkcji autoklawizowanego betonu komórkowego

Możliwość stosowania frakcjonowanych UPS w produkcji autoklawizowanego betonu komórkowego Możliwość stosowania frakcjonowanych UPS w produkcji autoklawizowanego betonu komórkowego Marek Petri Seminarium: Innowacyjne rozwiązania w wykorzystaniu ubocznych produktów spalania (UPS) Realizowane

Bardziej szczegółowo

REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU

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

Bardziej szczegółowo

SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH D Podbudowa z chudego betonu

SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH D Podbudowa z chudego betonu SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH D-04.06.01 Podbudowa z chudego betonu 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot STWiORB Przedmiotem niniejszej Specyfikacji Technicznej Wykonania i Odbioru Robót

Bardziej szczegółowo

Wstęp... CZĘŚĆ 1. Podstawy technologii materiałów budowlanych...

Wstęp... CZĘŚĆ 1. Podstawy technologii materiałów budowlanych... Spis treści Wstęp... CZĘŚĆ 1. Podstawy technologii materiałów budowlanych... 1. Spoiwa mineralne... 1.1. Spoiwa gipsowe... 1.2. Spoiwa wapienne... 1.3. Cementy powszechnego użytku... 1.4. Cementy specjalne...

Bardziej szczegółowo

Specyfikacja techniczna wykonania i odbioru hydroizolacji z wykorzystaniem środka PENETRON ADMIX

Specyfikacja techniczna wykonania i odbioru hydroizolacji z wykorzystaniem środka PENETRON ADMIX przy realizacji projektu:.................................................................................................. - 1 - SPIS TREŚCI 1. Zakres stosowania... 3 2. Materiały... 3 2.1. Ogólna charakterystyka

Bardziej szczegółowo

Nowe możliwości zastosowania kruszyw węglanowych w drogowych nawierzchniach z betonu cementowego oraz w betonach konstrukcyjnych

Nowe możliwości zastosowania kruszyw węglanowych w drogowych nawierzchniach z betonu cementowego oraz w betonach konstrukcyjnych Nowe możliwości zastosowania kruszyw węglanowych w drogowych nawierzchniach z betonu cementowego oraz w betonach konstrukcyjnych Danuta Bebłacz Instytut Badawczy Dróg i Mostów Piotr Różycki Stowarzyszenie

Bardziej szczegółowo

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Nazwa modułu: Spoiwa specjalne Rok akademicki: 2015/2016 Kod: CTC-2-022-AK-s Punkty ECTS: 3 Wydział: Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Kierunek: Technologia Chemiczna Specjalność: Analityka i kontrola

Bardziej szczegółowo

ZASTOSOWANIE AKTYWOWANEGO POPIOŁU LOTNEGO Z KOTŁÓW O SPALANIU FLUIDALNYM FLUBET JAKO DODATKU DO BETONÓW

ZASTOSOWANIE AKTYWOWANEGO POPIOŁU LOTNEGO Z KOTŁÓW O SPALANIU FLUIDALNYM FLUBET JAKO DODATKU DO BETONÓW ZASTOSOWANIE AKTYWOWANEGO POPIOŁU LOTNEGO Z KOTŁÓW O SPALANIU FLUIDALNYM FLUBET JAKO DODATKU DO BETONÓW Michał A. Glinicki Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Warszawa STRESZCZENIE W referacie

Bardziej szczegółowo

ZASTOSOWANIE AKTYWOWANEGO POPIOŁU LOTNEGO Z KOTŁÓW O SPALANIU FLUIDALNYM FLUBET JAKO DODATKU DO BETONÓW

ZASTOSOWANIE AKTYWOWANEGO POPIOŁU LOTNEGO Z KOTŁÓW O SPALANIU FLUIDALNYM FLUBET JAKO DODATKU DO BETONÓW ZASTOSOWANIE AKTYWOWANEGO POPIOŁU LOTNEGO Z KOTŁÓW O SPALANIU FLUIDALNYM FLUBET JAKO DODATKU DO BETONÓW Dr hab. inż. Michał A. Glinicki Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Warszawa Targi Energetyki

Bardziej szczegółowo

INSTYTUT BADAWCZY DRÓG I MOSTÓW 03-301 Warszawa, ul. Jagiellońska 80 tel. sekr.: (0-22) 811 03 83, fax: (0-22) 811 1792

INSTYTUT BADAWCZY DRÓG I MOSTÓW 03-301 Warszawa, ul. Jagiellońska 80 tel. sekr.: (0-22) 811 03 83, fax: (0-22) 811 1792 INSTYTUT BADAWCZY DRÓG I MOSTÓW 03-301 Warszawa, ul. Jagiellońska 80 tel. sekr.: (0-22) 811 03 83, fax: (0-22) 811 1792 APROBATA TECHNICZNA mdim Nr AT/2009-03-251O Nazwa wyrobu: Hydrauliczne spoiwo drogowe

Bardziej szczegółowo

Beton według normy PN-EN 206:2014

Beton według normy PN-EN 206:2014 Beton według normy PN-EN 206:2014 Beton według normy PN-EN 206:2014 Beton Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność Informator został opracowany przez zespół Działu Pełnomocnika Zarządu ds. Badań i

Bardziej szczegółowo

WYŻSZA SZKOŁA EKOLOGII I ZARZĄDZANIA. 00-792 Warszawa, ul. Olszewska 12. Część VI. Autoklawizowany beton komórkowy. www.wseiz.pl

WYŻSZA SZKOŁA EKOLOGII I ZARZĄDZANIA. 00-792 Warszawa, ul. Olszewska 12. Część VI. Autoklawizowany beton komórkowy. www.wseiz.pl WYŻSZA SZKOŁA EKOLOGII I ZARZĄDZANIA Wydział Architektury 00-792 Warszawa, ul. Olszewska 12 MATERIAŁY DO IZOLACJI CIEPLNYCH W BUDOWNICTWIE Część VI Autoklawizowany beton komórkowy www.wseiz.pl AUTOKLAWIZOWANY

Bardziej szczegółowo

Wpływ mikrocementu na parametry zaczynu i kamienia cementowego

Wpływ mikrocementu na parametry zaczynu i kamienia cementowego NAFTA-GAZ grudzień 2011 ROK LXVII Łukasz Kut Instytut Nafty i Gazu, Oddział Krosno Wpływ mikrocementu na parametry zaczynu i kamienia cementowego Wprowadzenie Mikrocement jest środkiem o bardzo szerokim

Bardziej szczegółowo

CEMEX na świecie. CEMEX w Polsce

CEMEX na świecie. CEMEX w Polsce cement cement CEMEX na świecie globalny lider w branży materiałów budowlanych CEMEX to globalna firma produkująca materiały budowlane, która dostarcza produkty o wysokiej jakości oraz solidne usługi klientom

Bardziej szczegółowo

REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU

REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU XII SYMPOZJUM NAUKOWO-TECHNICZNE Cement właściwości i zastosowanie GÓRAŻDŻE CEMENT S.A. Katedra Inżynierii Materiałów i Procesów Budowlanych Wydział Budownictwa Politechniki Śląskiej w Gliwicach GÓRAŻDŻE

Bardziej szczegółowo

Zaprawy i mieszanki betonowe

Zaprawy i mieszanki betonowe Źródło: www.fotolia.com KURS Zaprawy i mieszanki betonowe MODUŁ Projektowanie zapraw i mieszanek betonowych 1 4 Projektowanie zapraw i mieszanek betonowych Mimo ogromnego rozwoju narzędzi i metod służących

Bardziej szczegółowo

POLITECHNIKA OPOLSKA WYDZIAŁ BUDOWNICTWA Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych Laboratorium Materiałów Budowlanych. Raport LMB 326/2012

POLITECHNIKA OPOLSKA WYDZIAŁ BUDOWNICTWA Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych Laboratorium Materiałów Budowlanych. Raport LMB 326/2012 POLITECHNIKA OPOLSKA WYDZIAŁ BUDOWNICTWA Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych Laboratorium Materiałów Budowlanych Raport 326/2012 WDROŻENIE WYNIKÓW BADAŃ WYTRZYMAŁOŚCI BETONU NA ŚCISKANIE ORAZ GŁĘBOKOŚCI

Bardziej szczegółowo

CZYM TAK NAPRAWDĘ JEST BETON MROZOODPORNY?

CZYM TAK NAPRAWDĘ JEST BETON MROZOODPORNY? CZYM TAK NAPRAWDĘ JEST BETON MROZOODPORNY? dr inż. Grzegorz Łój Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Technologii Materiałów Budowlanych 139 ODDZIAŁYWANIE CZYNNIKÓW EKSPLOATACYJNYCH I KONSTRUKCYJNYCH

Bardziej szczegółowo

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU D-04.06.01 Podbudowa z chudego betonu SPIS TREŚCI 1. WSTĘP... 2. MATERIAŁY... 3. SPRZĘT... 4. TRANSPORT... 5. WYKONANIE ROBÓT...

Bardziej szczegółowo

PODBUDOWA Z BETONU CEMENTOWEGO

PODBUDOWA Z BETONU CEMENTOWEGO D.04.06.01. PRZEDSIĘBIORSTWO WIELOBRANŻOWE,,GRA MAR PODBUDOWA Z BETONU CEMENTOWEGO 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot ST Przedmiotem niniejszej Specyfikacji Technicznej są wymagania dotyczące wykonania i odbioru,

Bardziej szczegółowo

TRWAŁOŚĆ BETONU W KONSTRUKCJACH MOSTOWYCH

TRWAŁOŚĆ BETONU W KONSTRUKCJACH MOSTOWYCH Zbigniew GIERGICZNY 1 Wojciech ŚWIERCZYŃSKI 2 Sambath HENG 3 TRWAŁOŚĆ BETONU W KONSTRUKCJACH MOSTOWYCH 1. Wprowadzenie Beton stosowany w budowie obiektów inżynierii komunikacyjnej (drogi, mosty, wiadukty)

Bardziej szczegółowo

Właściwości popiołu lotnego a trwałość betonu

Właściwości popiołu lotnego a trwałość betonu t e c h n o l o g i e Właściwości popiołu lotnego a trwałość betonu Popiół lotny może stanowić cenny składnik betonu zwykłego i betonów nowej generacji. Stosując popiół w produkcji cementu i betonu, należy

Bardziej szczegółowo

PIELĘGNACJA BETONU. dr inż. Grzegorz Bajorek

PIELĘGNACJA BETONU. dr inż. Grzegorz Bajorek PIELĘGNACJA BETONU dr inż. Grzegorz Bajorek Centrum Technologiczne Budownictwa przy Politechnice Rzeszowskiej Politechnika Rzeszowska - Katedra Konstrukcji Budowlanych 163 WYMAGANIA PROJEKTANTA (SPECYFIKUJĄCEGO):

Bardziej szczegółowo

Beton zwykły konstrukcyjny jako pochodna cech świeżej mieszanki

Beton zwykły konstrukcyjny jako pochodna cech świeżej mieszanki 2. Beton zwykły konstrukcyjny jako pochodna cech świeżej mieszanki 1 2. Beton zwykły konstrukcyjny jako pochodna cech świeżej mieszanki 2.1 Zależności ogólne W tradycyjnym ujęciu podstawowym wyznacznikiem

Bardziej szczegółowo

KRUSZYWA W SKŁADZIE BETONU str. 1 A2

KRUSZYWA W SKŁADZIE BETONU str. 1 A2 KRUSZYWA W SKŁADZIE BETONU str. 1 A2 Beton w ok. % swojej objętości składa się z kruszywa (rys. 1). Zatem jego właściwości w istotny sposób przekładają się na właściwości mieszanki betonowej (konsystencja,

Bardziej szczegółowo

Technologie Materiałów Budowlanych Wykład 5. Beton zwykły i wysokowartościowy

Technologie Materiałów Budowlanych Wykład 5. Beton zwykły i wysokowartościowy Technologie Materiałów Budowlanych Wykład 5 Beton zwykły i wysokowartościowy Historia betonu Beton jest najszerzej stosowanym materiałem budowlanym na świecie i przy swojej 9000-letniej historii odegrał

Bardziej szczegółowo

TRWAŁOŚĆ KONSTRUKCJI ŻELBETOWYCH

TRWAŁOŚĆ KONSTRUKCJI ŻELBETOWYCH 1 Przemysław Łapiński TRWAŁOŚĆ KONSTRUKCJI ŻELBETOWYCH Wstęp Konstrukcje z betonu powinny być tak zaprojektowane, aby w przewidywanym czasie ich użytkowania, w zadanych warunkach środowiskowych i przy

Bardziej szczegółowo

CHARAKTERYSTYKA PORÓW POWIETRZNYCH A MROZOODPORNOŚĆ BETONÓW NA CEMENTACH ŻUŻLOWYCH

CHARAKTERYSTYKA PORÓW POWIETRZNYCH A MROZOODPORNOŚĆ BETONÓW NA CEMENTACH ŻUŻLOWYCH Zbigniew Giergiczny 1 Michał A. Glinicki 2 Marcin Sokołowski 3 Marek Zieliński 4 CHARAKTERYSTYKA PORÓW POWIETRZNYCH A MROZOODPORNOŚĆ BETONÓW NA CEMENTACH ŻUŻLOWYCH 1. Wprowadzenie Uszkodzenia betonu wskutek

Bardziej szczegółowo

NAWIERZCHNIA Z KOSTKI BETONOWEJ WIBROPRASOWANEJ

NAWIERZCHNIA Z KOSTKI BETONOWEJ WIBROPRASOWANEJ PRZEDSIĘBIORSTWO WIELOBRANŻOWE,,GRA MAR NAWIERZCHNIA Z KOSTKI BETONOWEJ WIBROPRASOWANEJ 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot ST Przedmiotem niniejszej Specyfikacji Technicznej są wymagania dotyczące wykonania i odbioru,

Bardziej szczegółowo

jesienne warsztaty zaproszenie Cement w praktycznym zastosowaniu Górażdże Izbicko 16 18.11.2011 r.

jesienne warsztaty zaproszenie Cement w praktycznym zastosowaniu Górażdże Izbicko 16 18.11.2011 r. jesienne Cement w praktycznym Pałac Izbicko Górażdże Izbicko 16 18.11.2011 r. Centrum Technologiczne Betotech Sp. z o.o. Chorula, ul. Cementowa 1 47-316 Górażdże tel. 77 446 88 16, 446 88 30 fax 77 446

Bardziej szczegółowo

BETONY WYSOKOWARTOŚCIOWE

BETONY WYSOKOWARTOŚCIOWE BETONY WYSOKOWARTOŚCIOWE DEFINICJA BWW BWW jest betonem, w którym jedna lub kilka cech charakterystycznych w porównaniu do betonu zwykłego uległa udoskonaleniu wskutek odpowiedniego doboru rodzaju oraz

Bardziej szczegółowo

Szczelność jako podstawowa cecha użytkowa zbiorników na ciecze

Szczelność jako podstawowa cecha użytkowa zbiorników na ciecze Szczelność jako podstawowa cecha użytkowa zbiorników na ciecze dla wyznaczenia grubości ścian i ilości zbrojenia decydujący jest stan graniczny zarysowania PN-EN 1992-3: 2008 (Eurokod 2): Projektowanie

Bardziej szczegółowo

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D-04.06.01 PODBUDOWA Z BETONU B 15

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D-04.06.01 PODBUDOWA Z BETONU B 15 Podbudowa z betonu B15 B20 D-04.06.01 SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D-04.06.01 PODBUDOWA Z BETONU B 15 Podbudowa z betonu B 15 B20 D-04.06.01 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot SST Przedmiotem niniejszej szczegółowej

Bardziej szczegółowo

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych Scientific Works of Institute of Ceramics and Building Materials Nr 9 ISSN 1899-3230 Rok V Warszawa Opole 2012 GRZEGORZ ROLKA * EWELINA ŚLĘZAK ** Słowa kluczowe:

Bardziej szczegółowo

WARUNKI WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH U.02.05.01 POSADZKI BETONOWE

WARUNKI WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH U.02.05.01 POSADZKI BETONOWE WARUNKI WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH POSADZKI BETONOWE 1. Wstęp 1.1 Określenia podstawowe Określenia podstawowe są zgodne z obowiązującymi odpowiednimi polskimi normami i definicjami. 2. Materiały

Bardziej szczegółowo

Spis treści. Przedmowa... XV Przedmowa do wydania trzeciego... XVI Symbole i skróty... 2

Spis treści. Przedmowa... XV Przedmowa do wydania trzeciego... XVI Symbole i skróty... 2 Spis treści Przedmowa... XV Przedmowa do wydania trzeciego... XVI Symbole i skróty... 2 1. WPROWADZENIE... 4 1.1. Rys historyczny rozwoju betonu... 5 1.2. Ważniejsze określenia... 8 1.3. Postępowanie w

Bardziej szczegółowo

DROGI i AUTOSTRADY. Nawierzchnie betonowe Beton nawierzchniowy. Nawierzchnie betonowe Beton nawierzchniowy. Nawierzchnie betonowe Beton nawierzchniowy

DROGI i AUTOSTRADY. Nawierzchnie betonowe Beton nawierzchniowy. Nawierzchnie betonowe Beton nawierzchniowy. Nawierzchnie betonowe Beton nawierzchniowy DROGI i AUTOSTRADY Dr inŝ. Jacek Alenowicz Jakość betonu jest definiowana pod względem: Łatwości wbudowania, Wytrzymałości, Trwałości. Beton (mieszanka betonowa) musi być zaprojektowany optymalnie ze względu

Bardziej szczegółowo

M 13.02.00 BETON NIEKONSTRUKCYJNY W OBIEKCIE MOSTOWYM

M 13.02.00 BETON NIEKONSTRUKCYJNY W OBIEKCIE MOSTOWYM M 13.02.00 BETON NIEKONSTRUKCYJNY W OBIEKCIE MOSTOWYM SPIS TREŚCI 1. WSTĘP...3 2. MATERIAŁY...3 3. SPRZĘT...6 4. TRANSPORT...7 5. WYKONANIE ROBÓT...7 6. KONTROLA JAKOŚCI ROBÓT...8 7. OBMIAR ROBÓT...10

Bardziej szczegółowo

Nowe technologie w nawierzchniach betonowych beton wałowany

Nowe technologie w nawierzchniach betonowych beton wałowany Nowe technologie w nawierzchniach betonowych beton wałowany Przygotował: mgr inż. Konrad Harat dr inż. Piotr Woyciechowski Zakład Inżynierii Materiałów Budowlanych Politechniki Warszawskiej Kielce, maj

Bardziej szczegółowo

BUDOWA DROGI POŻAROWEJ DO BUDYNKU SZKOŁY PODSTAWOWEJ NR 39 PRZY UL. ADM. JÓZEFA UNRUGA 88 GDYNIA ETAP 1 157

BUDOWA DROGI POŻAROWEJ DO BUDYNKU SZKOŁY PODSTAWOWEJ NR 39 PRZY UL. ADM. JÓZEFA UNRUGA 88 GDYNIA ETAP 1 157 GDYNIA ETAP 1 157 D-10.01.01 PRZESTAWIENIE BRAMKI 1 WSTĘP 1.1 Przedmiot Specyfikacji Przedmiotem niniejszej Specyfikacji są wymagania dotyczące wykonania i odbioru robót związanych z związanych z przestawieniem

Bardziej szczegółowo

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 687

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 687 ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 687 wydany przez POLSKIE CENTRUM AKREDYTACJI 01-382 Warszawa, ul. Szczotkarska 42 Wydanie nr 10, Data wydania: 23 marca 2015 r. Nazwa i adres FERROCARBO

Bardziej szczegółowo

D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU

D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU SPIS TREŚCI 1. WSTĘP...2 2. MATERIAŁY...2 3. SPRZĘT...3 4. TRANSPORT...3 5. WYKONANIE ROBÓT...3 6. KONTROLA JAKOŚCI ROBÓT...7

Bardziej szczegółowo

MOSTY WIADUKTY PRZEPUSTY. Katalog Rozwiązań Lafarge

MOSTY WIADUKTY PRZEPUSTY. Katalog Rozwiązań Lafarge MOSTY WIADUKTY PRZEPUSTY Katalog Rozwiązań Lafarge Z naszych materiałów wybudowano Trasę Siekierkowską w Warszawie, most na Warcie w Koninie, odcinki drogi ekspresowej S8, wiadukty na Autostradzie Poznańskiej

Bardziej szczegółowo

ULEPSZONE PODŁOŻE Z GRUNTU LUB KRUSZYWA STABILIZOWANEGO CEMENTEM

ULEPSZONE PODŁOŻE Z GRUNTU LUB KRUSZYWA STABILIZOWANEGO CEMENTEM D 04.05.01 ULEPSZONE PODŁOŻE Z GRUNTU LUB KRUSZYWA STABILIZOWANEGO CEMENTEM 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot SST Przedmiotem niniejszej szczegółowej specyfikacji technicznej (SST) są wymagania ogólne dotyczące

Bardziej szczegółowo

D 04.06.01. Podbudowa z chudego. betonu

D 04.06.01. Podbudowa z chudego. betonu D 04.06.01 Podbudowa z chudego betonu 172 Spis treści 1. WSTĘP... 175 1.1. Przedmiot SST... 175 1.2. Zakres stosowania SST... 175 1.3. Zakres robót objętych SST... 175 1.4. Określenia podstawowe... 175

Bardziej szczegółowo

SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 05.03.23. NAWIERZCHNIA Z BETONOWYCH PŁYT AśUROWYCH

SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 05.03.23. NAWIERZCHNIA Z BETONOWYCH PŁYT AśUROWYCH SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 05.03.23 NAWIERZCHNIA Z BETONOWYCH PŁYT AśUROWYCH Rzepin, 2009 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot SST Przedmiotem niniejszej szczegółowej specyfikacji technicznej (SST) są wymagania dotyczące

Bardziej szczegółowo

MATERIAŁY MIEJSCOWE I TECHNOLOGIE PROEKOLOGICZNE W BUDOWIE DRÓG

MATERIAŁY MIEJSCOWE I TECHNOLOGIE PROEKOLOGICZNE W BUDOWIE DRÓG MATERIAŁY MIEJSCOWE I TECHNOLOGIE PROEKOLOGICZNE W BUDOWIE DRÓG prof. Antoni SZYDŁO dr inż.. Robert WARDĘGA NAWIERZCHNIE RZYMSKIE NAWIERZCHNIE RZYMSKIE PIERWSZE SPOIWA WAPNO + POPIÓŁ WULKANICZNY - nazwano

Bardziej szczegółowo

TRWAŁOŚĆ BETONU W POLSKICH WARUNKACH EKSPLOATACJI

TRWAŁOŚĆ BETONU W POLSKICH WARUNKACH EKSPLOATACJI Dr inż. Andrzej MOCZKO Instytut Budownictwa Politechniki Wrocławskiej TRWAŁOŚĆ BETONU W POLSKICH WARUNKACH EKSPLOATACJI TARGI AUTOSTRADA POLSKA 2013 KIELCE, 21 maja 2013 KONSTRUKCJE BETONOWE NOWE WYZWANIA

Bardziej szczegółowo

SPECYFIKACJE TECHNICZNE D.04.05.01 PODBUDOWY I ULEPSZONE PODŁOŻA Z KRUSZYWA STABILIZOWANEGO CEMENTEM

SPECYFIKACJE TECHNICZNE D.04.05.01 PODBUDOWY I ULEPSZONE PODŁOŻA Z KRUSZYWA STABILIZOWANEGO CEMENTEM 78 SPECYFIKACJE TECHNICZNE D.04.05.01 PODBUDOWY I ULEPSZONE PODŁOŻA Z KRUSZYWA STABILIZOWANEGO CEMENTEM 79 D.04.05.01. PODBUDOWY I ULEPSZONE PODŁOŻE Z GRUNTU STABILIZOWANEGO CEMENTEM 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot

Bardziej szczegółowo

dr inż. Adam POŚWIATA dr inż. Mariusz WESOŁOWSKI BETONOWE NAWIERZCHNIE LOTNISKOWE

dr inż. Adam POŚWIATA dr inż. Mariusz WESOŁOWSKI BETONOWE NAWIERZCHNIE LOTNISKOWE dr inż. Adam POŚWIATA dr inż. Mariusz WESOŁOWSKI BETONOWE NAWIERZCHNIE LOTNISKOWE Seminarium BETON wiemy jak i dlaczego! - Kielce, 21.05.2013 r. Targi Autostrada Polska 2013 Zakład Lotniskowy Zakład Lotniskowy

Bardziej szczegółowo

D - 05.03.04 NAWIERZCHNIA BETONOWA ZATOKI AUTOBUSOWE

D - 05.03.04 NAWIERZCHNIA BETONOWA ZATOKI AUTOBUSOWE Nawierzchnie betonowe D - 05.03.04 NAWIERZCHNIA BETONOWA ZATOKI AUTOBUSOWE 1. WSTĘP 1.1. PRZEDMIOT SST Przedmiotem niniejszej szczegółowej specyfikacji technicznej (SST) są wymagania dotyczące wykonania

Bardziej szczegółowo

Specyfikacja techniczna wykonania i odbioru hydroizolacji z wykorzystaniem środka PENETRON M

Specyfikacja techniczna wykonania i odbioru hydroizolacji z wykorzystaniem środka PENETRON M Specyfikacja techniczna wykonania i odbioru hydroizolacji z wykorzystaniem środka przy realizacji projektu:..................................................................................................

Bardziej szczegółowo

SPECYFIKACJE TECHNICZNE WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU C 5/6

SPECYFIKACJE TECHNICZNE WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU C 5/6 SPECYFIKACJE TECHNICZNE WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU C 5/6 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot ST Przedmiotem niniejszej specyfikacji technicznej (ST) są wymagania dotyczące wykonania

Bardziej szczegółowo

SPECYFIKACJE TECHNICZNE WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU

SPECYFIKACJE TECHNICZNE WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU SPECYFIKACJE TECHNICZNE WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU D-04.06.01 Podbudowa z chudego betonu 2 SPIS TREŚCI 1. WSTĘP... 3 2. MATERIAŁY... 3 3. SPRZĘT... 4 4. TRANSPORT...

Bardziej szczegółowo

D - 04.06.01 PODBUDOWA Z BETONU

D - 04.06.01 PODBUDOWA Z BETONU SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 04.06.01 PODBUDOWA Z BETONU SPIS TREŚCI 1. WSTĘP 2. MATERIAŁY 3. SPRZĘT 4. TRANSPORT 5. WYKONANIE ROBÓT 6. KONTROLA JAKOŚCI ROBÓT 7. OBMIAR ROBÓT 8. ODBIÓR ROBÓT

Bardziej szczegółowo

Specyfikacja techniczna wykonania i odbioru hydroizolacji z wykorzystaniem środka PENETRON

Specyfikacja techniczna wykonania i odbioru hydroizolacji z wykorzystaniem środka PENETRON SYSTEM Specyfikacja techniczna wykonania i odbioru hydroizolacji z wykorzystaniem środka przy realizacji projektu:.........................................................................................

Bardziej szczegółowo

OGÓLNE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU

OGÓLNE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU ZAKŁAD USŁUGOWO PROJEKTOWY AS w ŚWIECIU Hanna Sobiczewska ul. Polna 6/17 86-1 Świecie REGON 91226472 NIP 559-1-77-22 tel. (-52) 33 13 849 tel. kom. -62 495 434 OGÓLNE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 4.6.1

Bardziej szczegółowo

D.05.03.23 NAWIERZCHNIA Z KOSTKI BETONOWEJ BRUKOWEJ

D.05.03.23 NAWIERZCHNIA Z KOSTKI BETONOWEJ BRUKOWEJ D.05.03.23 NAWIERZCHNIA Z KOSTKI BRUKOWEJ BETONOWEJ Specyfikacje Techniczne D.05.03.23 NAWIERZCHNIA Z KOSTKI BETONOWEJ BRUKOWEJ 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot ST Przedmiotem niniejszej Specyfikacji Technicznej

Bardziej szczegółowo

Analiza europejskich metod badawczych dotyczących badania i oceny odporności na środki odladzające betonu stosowanego do nawierzchni drogowych

Analiza europejskich metod badawczych dotyczących badania i oceny odporności na środki odladzające betonu stosowanego do nawierzchni drogowych Analiza europejskich metod badawczych dotyczących badania i oceny odporności 1/42 INSTYTUT BADAWCZY DRÓG I MOSTÓW ZAKŁAD BETONU 03-301 Warszawa, ul. Jagiellońska 80 tel. sekr.: (0 22) 811 14 40, fax: (0

Bardziej szczegółowo

ST-5 Podbudowa z tłucznia

ST-5 Podbudowa z tłucznia SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA ST-5 Podbudowa z tłucznia SPIS TREŚCI 1 WSTĘP... 3 1.1 Przedmiot Szczegółowej Specyf ikacji Technicznej... 3 1.2 Szczegółowy zakres robót... 3 1.3 Określenia podstawowe...

Bardziej szczegółowo

Przebudowa drogi wojewódzkiej nr 133 (ul. Wieleńska) w Sierakowie D- 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU

Przebudowa drogi wojewódzkiej nr 133 (ul. Wieleńska) w Sierakowie D- 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU D- 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot STWiORB Przedmiotem niniejszej specyfikacji technicznej wykonania i odbioru robót budowlanych są wymagania dotyczące wykonania i odbioru robót

Bardziej szczegółowo

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA PODŁOŻA POD POSADZKI

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA PODŁOŻA POD POSADZKI SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA PODŁOŻA POD POSADZKI 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot SST Przedmiotem niniejszej szczegółowej specyfikacji technicznej (SST) są wymagania dotyczące wykonania i odbioru robót

Bardziej szczegółowo

E k s p e r t R a d z i D o m i e s z k i i z a s a d y i c h s t o s o w a n i a

E k s p e r t R a d z i D o m i e s z k i i z a s a d y i c h s t o s o w a n i a E k s p e r t R a d z i D o m i e s z k i i z a s a d y i c h s t o s o w a n i a Spis treści I Rodzaje domieszek str. 2 a) Jakiego typu domieszki do betonu są dostępne w ofercie CEMEX? b) Jak prowadzona

Bardziej szczegółowo

Beton. Praktyczny poradnik według firmy Sika. Preparaty antyadhezyjne

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

Bardziej szczegółowo

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 04.06.01 PODBUDOWA Z BETONU

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 04.06.01 PODBUDOWA Z BETONU SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 04.06.01 PODBUDOWA Z BETONU SPIS TREŚCI 1. WSTĘP 2. MATERIAŁY 3. SPRZĘT 4. TRANSPORT 5. WYKONANIE ROBÓT 6. KONTROLA JAKOŚCI ROBÓT 7. OBMIAR ROBÓT 8. ODBIÓR ROBÓT

Bardziej szczegółowo

D. 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU

D. 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU D. 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot STWiORB Przedmiotem niniejszej specyfikacji technicznej wykonania i i odbioru robót budowlanych (STWiORB) są wymagania dotyczące wykonania

Bardziej szczegółowo

REOLOGIA W TECHNOLOGII BETONU

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

Bardziej szczegółowo

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI BETONU WYPRODUKOWANEGO Z DODAKIEM POPIOŁU LOTNEGO

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI BETONU WYPRODUKOWANEGO Z DODAKIEM POPIOŁU LOTNEGO Inżynieria Ekologiczna nr 36, luty 2014, s. 53 64 DOI: 10.12912/2081139X.05 BADANIA WŁAŚCIWOŚCI BETONU WYPRODUKOWANEGO Z DODAKIEM POPIOŁU LOTNEGO Gabriela Rutkowska 1, Ilona Małuszyńska 2, Marcin Rosa

Bardziej szczegółowo

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT. Podłoża pod posadzki

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT. Podłoża pod posadzki SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT Podłoża pod posadzki SST 10.1 OBIEKT: Budowa Przedszkola nr 10 na os. Kombatantów 22 w Jarosławiu INWESTOR: Gmina Miejska Jarosław ul. Rynek

Bardziej szczegółowo

Kanał B2B Oferta i rozwiązania dla przemysłu

Kanał B2B Oferta i rozwiązania dla przemysłu LAFARGE 2015 1 Kanał B2B Oferta i rozwiązania dla przemysłu NASZA MISJA Budujemy lepsze miasta Budujemy lepszy kraj NASZA WIZJA Służymy naszym wewnętrznym i zewnętrznym Klientom, dostarczając rozwiązania

Bardziej szczegółowo

Construction. Beton samozagęszczalny w worku oszczędza czas i pieniądze. Sika Services AG

Construction. Beton samozagęszczalny w worku oszczędza czas i pieniądze. Sika Services AG Beton samozagęszczalny w worku oszczędza czas i pieniądze Podobnie jak na wielu dużych budowach na całym świecie......teraz również na małych budowach, w domu i w ogrodzie - wszędzie, gdzie beton jest

Bardziej szczegółowo

D-04.04.00 PODBUDOWA Z KRUSZYW. WYMAGANIA OGÓLNE

D-04.04.00 PODBUDOWA Z KRUSZYW. WYMAGANIA OGÓLNE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D-04.04.00 PODBUDOWA Z KRUSZYW. WYMAGANIA OGÓLNE D-04.04.00 04.04.03 Podbudowy z kruszywa stabilizowanego mechanicznie 2 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot ST Przedmiotem niniejszej ogólnej

Bardziej szczegółowo

PIANOBETON: właściwości i zastosowanie w budownictwie drogowym WYDZIAŁ GEODEZJI, INŻYNIERII PRZESTRZENNEJ I BUDOWNICTWA

PIANOBETON: właściwości i zastosowanie w budownictwie drogowym WYDZIAŁ GEODEZJI, INŻYNIERII PRZESTRZENNEJ I BUDOWNICTWA PIANOBETON: właściwości i zastosowanie w budownictwie drogowym dr hab. inż. Robert Wójcik, prof. UWM Zakład Budownictwa Ogólnego i Fizyki Budowli INSTYTUT BUDOWNICTWA WYDZIAŁ GEODEZJI, INŻYNIERII PRZESTRZENNEJ

Bardziej szczegółowo

ABC BETONU. Przekazywany Państwu poradnik przedstawia najczęściej stosowany rodzaj betonu - beton zwykły.

ABC BETONU. Przekazywany Państwu poradnik przedstawia najczęściej stosowany rodzaj betonu - beton zwykły. ABC BETONU WSTĘP Współczesne budownictwo stawia coraz wyższe wymagania materiałom budowlanym. Wznoszone budowle muszą być bezpieczne, trwałe, przyjazne dla środowiska, równocześnie muszą spełniać odpowiednie

Bardziej szczegółowo

Specyfikacja Techniczna stosowana jest jako dokument przetargowy i kontraktowy przy zlecaniu i realizacji robót wymienionych w punkcie 1.1.

Specyfikacja Techniczna stosowana jest jako dokument przetargowy i kontraktowy przy zlecaniu i realizacji robót wymienionych w punkcie 1.1. 258 Podbudowa z chudego betonu D-04.06.01 1. WSTĘP 1.1. PRZEDMIOT ST Przedmiotem niniejszej Specyfikacji Technicznej są wymagania dotyczące podbudowy z chudego betonu w związku z inwestycją pn.: Stabilizacja

Bardziej szczegółowo

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE D - 04.06.01 PODBUDOWA Z CHUDEGO BETONU SPIS TREŚCI 1. WSTĘP... 3 2. MATERIAŁY... 4 3. SPRZĘT... 4 4. TRANSPORT... 5 5. WYKONANIE ROBÓT... 5 6. KONTROLA JAKOŚCI ROBÓT...

Bardziej szczegółowo

WPŁYW WYPEŁNIACZY WAPIENNYCH NA CIEPŁO TWARDNIENIA CEMENTU

WPŁYW WYPEŁNIACZY WAPIENNYCH NA CIEPŁO TWARDNIENIA CEMENTU ROCZNIKI INŻYNIERII BUDOWLANEJ ZESZYT 7 /2007 Komisja Inżynierii Budowlanej Oddział Polskiej Akademii Nauk w Katowicach WPŁYW WYPEŁNIACZY WAPIENNYCH NA CIEPŁO TWARDNIENIA CEMENTU Elżbieta JANOWSKA-RENKAS

Bardziej szczegółowo

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D - 04.06.01 PODBUDOWA Z BETONU CEMENTOWEGO

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D - 04.06.01 PODBUDOWA Z BETONU CEMENTOWEGO SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D - 04.06.01 PODBUDOWA Z BETONU CEMENTOWEGO 49 SPIS TREŚCI 1. WSTĘP... 2. MATERIAŁY... 3. SPRZĘT... 4. TRANSPORT... 5. WYKONANIE ROBÓT... 6. KONTROLA JAKOŚCI ROBÓT...

Bardziej szczegółowo

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA 93 SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA D 08.05.01 (CPV 45233000-9) ŚCIEKI Z PREFABRYKOWANYCH ELEMENTÓW BETONOWYCH 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot SST Przedmiotem niniejszej szczegółowej specyfikacji technicznej

Bardziej szczegółowo

SPECYFIKACJA TECHNICZNA ST 3

SPECYFIKACJA TECHNICZNA ST 3 Specyfikacje techniczne - ST-3 Roboty żelbetowe i betonowe SPECYFIKACJA TECHNICZNA ST 3 ROBOTY ŻELBETOWE I BETONOWE 1. WSTĘP 1.1 Przedmiot Specyfikacji Technicznej Przedmiotem niniejszej Specyfikacji Technicznej

Bardziej szczegółowo

Kontrowersyjne zapisy w specyfikacjach oraz błędy w wykonawstwie i robotach budowlanych uwagi i przykłady praktyczne

Kontrowersyjne zapisy w specyfikacjach oraz błędy w wykonawstwie i robotach budowlanych uwagi i przykłady praktyczne Kontrowersyjne zapisy w specyfikacjach oraz błędy w wykonawstwie i robotach budowlanych uwagi i przykłady praktyczne Skąd pomysł prezentacji? - Ponad 70% absolwentów Wydziałów Budownictwa trafia do pracy

Bardziej szczegółowo

D ŚCIEKI Z PREFABRYKOWANYCH ELEMENTÓW BETONOWYCH

D ŚCIEKI Z PREFABRYKOWANYCH ELEMENTÓW BETONOWYCH 1. WSTĘP 1.1. Przedmiot ST D-08.05.01 ŚCIEKI Z PREFABRYKOWANYCH ELEMENTÓW BETONOWYCH Przedmiotem niniejszej specyfikacji technicznej są wymagania ogólne dotyczące wykonania i odbioru robót drogowych w

Bardziej szczegółowo