POLLYTAG S.A. 80-556 GDAŃSK, ul. WIELOPOLE 6, Laboratorium Kontroli Jakości: tel.(058) 347-48-02 w.23, fax (058) 343-11-29, Dział Handlowy: tel/fax (058) 343-14-01, tel. (058) 342-14-98 http: www.pollytag.com.pl, e-mail: sales@pollytag.com.pl, laboratorium@pollytag.com.pl Badania odporności ogniowej betonu lekkiego z kruszywem pollytag CERTYFIKAT ZGODNOŚCI NR 1488-CPD-0013 CERTYFIKAT ZGODNOŚCI NR 1488-CPD-0011 Gdańsk, 2007-02-15 1. OGÓLNIE O KRUSZYWIE POLLYTAG Technologia wytwarzania kruszywa lekkiego Lytag pozwala nam na otrzymanie produktu, który mógł sprostać wszystkim wymaganiom nowoczesnych systemów konstrukcyjnych, eliminując jednocześnie główną wadę betonu jego duŝy cięŝar. Podstawowym surowcem jest popiół lotny, uboczny produkt powstający w procesie spalania węgla kamiennego w elektrowniach i elektrociepłowniach. Lekkie kruszywo popiołoporytowe ( the lightweight aggregate) powstaje przez granulowanie i spiekanie popiołu lotnego w temperaturze 1000-1350 C. Kruszywo odznacza się duŝą lekkością, Ŝaroodpornością i wytrzymałością na ściskanie, co pozwala na uzyskanie betonów lekkich o wysokiej ognioodporności i wytrzymałości przekraczającej 60 N/mm 2, przy jednoczesnej redukcji cięŝaru o 25% w stosunku do betonu zwykłego. Dotychczas na rynku krajowym w większej części stosowano kruszywo do prefabrykacji materiałów budowlanych niŝ do betonu konstrukcyjnego. Jest to wynikiem barier i ograniczeń w zakresie szerszego wykorzystania kruszyw sztucznych takich jak: poziom cen kruszyw naturalnych, nie uwzględniających degradacji środowiska rutyna i przyzwyczajenia projektantów brak konsekwentnej polityki ekologicznej, dotyczącej wykorzystania odpadów i kruszyw sztucznych, w połączeniu z ochroną zasobów surowców naturalnych Właściwości kruszywa pollytag: Gęstość nasypowa w stanie luźnym 710 kg/m3 + 15% Gęstość nasypowa w stanie utrzęs. 780 kg/m3 + 15% Wytrzymałość ziaren na ściskanie do 12 MPa Porowatość ziaren kruszywa ca. 40% Nasiąkliwość po 30 min do 16% Nasiąkliwość po 24 godz. do 20% Mrozoodporność pełna śaroodporność pełna Punkt mięknięcia 1250 o C, topnienia 1350 o C, płynięcia 1400 o C Strata praŝenia do 4% Brak reaktywności alkaicznej spełnia wymagania zawarte w PN-EN 13055-1:2003 i posiada aktualnie: - Certyfikat Zakładowej Kontroli Produkcji 1488-CPD-0011 - Certyfikat Zgodności WE 1488-CPD-0013 Popiół lotny do betonu - Certyfikat na znak ekologiczny EKO-ITB 001/E - Aprobata Techniczna IBDiM Nr AT/2003-04-0321 (inŝynieria komunikacyjna) - Aprobata Techniczna IBDiM Nr AT/2003-04-0417 (betony mostowe) 2. OGNIOODPORNOŚĆ BETONU LEKKIEGO Z KRUSZYWEM POLLYTAG Warunkiem zapewnienia skutecznej ognioodporności elementów betonowych jest zabezpieczenie zbrojenia i ściągów, oraz utrzymanie powierzchni przekroju poprzecznego. Dzięki swemu stosunkowo małemu współczynnikowi rozszerzalności cieplnej pollytagobeton rzadko się łuszczy.
Korzyści wynikające z połączenia niŝszego współczynnika rozszerzalności cieplnej oraz niŝszego przewodzenia ciepła pollytagobetonu w stosunku do betonu konwencjonalnego, mogą być wykorzystane w systemach ognioochronnych budynków, tuneli lub lotnisk. Lokalne rozszerzanie przy działaniu wysokiej temperatury, gdy jest ograniczane przez otaczający chłodny beton, jest niŝsze przy zastosowaniu lekkiego betonu z kruszywem pollytag. W połączeniu z niŝszym modułem spręŝystości pollytagobetonu uzyskujemy niŝsze napręŝenia niŝ w przypadku betonu konwencjonalnego. W przypadku poŝaru pollytagobeton obniŝa wzrost temperatury stali zbrojeniowej. Szwajcarskie firmy wykorzystują nasze kruszywo w opatentowanej technologii LYFOR do produkcji mieszanki betonowej o wysokiej ognioodporności stawianej przez RWS specifications. LYFOR w uzupełnieniu swojej przydatności w ochronie przeciwogniowej i w minimalizowaniu uszkodzeń strukturalnych, przyczynia się znacząco do bezpieczeństwa przegród budowlanych dzięki wysokiej wytrzymałości strukturalnej. W celu udokumentowania wysokiej odporności ogniowej, której wymaga się szczególnie przy budowie tuneli w Szwajcarii przeprowadzono badania płyt z betonu LYFOR 3. Skład mieszanki betonu lekkiego i wyniki badań Badania betonu zostały wykonane w WyŜszej Szkole Techniki i Architektury w Lucernie. Badanie wytrzymałości betonu na ściskanie i gęstości objętościowej wykonano na próbkach walcowych (ø200 mm h 190 mm) wg normy SIA 162/1. Z uwagi na wytrzymałość jaką uzyskał pollytagobeton powyŝszą partię betonu sklasyfikowano jako LB 40 (LC40/44) o klasie gęstości D 1,8 (tablica 1). Badanie zachowania się betonu pod wpływem zmian mróz-odwilŝ przeprowadzono na trzech próbkach o wym. 15x15x15 cm wg normy SIA 161/1 nr 9. W czasie przeprowadzania badania ustala się ilość ubytków powierzchni betonu spowodowanych pewną ilością cykli zamraŝania rozmraŝania przy równoczesnym podawaniu na tę powierzchnię 3% roztworu soli do topnienia śniegu /lodu. Sucha masa tych ubytków po 30 cyklach słuŝy jako miara odporności betonu na sól. Wyniki badania ilości ubytków m 30 =48 g/m 2 wykazują wysoką odporność na sól, gdzie stosownie do normy SIA 162/1-nr 9 odporność betonu na sól ocenia się następująco: Wysoka odporność betonu na sól m 30 <600 g/m 2 Głęboka odporność betonu na sól m 30 >3800 g/m 2 Tablica 1. Składniki przypadające na 1m 3 mieszanki betonowej oraz wyniki badań CEM III/B 42,5 HS/LH: 400 kg 0-12 mm 969 kg Fortatech Fibre High Grade 190 2-4 kg Sikament FF 1,2% m.c. 4,8 kg Wytrzymałość na ściskanie po 7 dniach po 28 dniach Próbki cylindryczne ø200 mm h 190 mm 21,4 46,2 Mpa Mpa Gęstość betonu po 7 dniach 1,70 kg/dm 3 Gęstość betonu po 28 dniach 1,65 kg/dm 3 Zachowanie betonu pod wpływem zmian mróz-odwilŝ SIA 162/1 ( m 30) 48,0 g/m 2 Mieszanka kruszywa pollytag 0-12 mm (rys.1) została dostarczona w dwóch frakcjach 0-4mm i 4-12mm.
Tablica 2. Wyniki badań kruszywa pollytag kg/m 3 [%] MPa dry loss [%] SiO 2 Al 2O 3 Fel 2O 3 MgO CaO SO 3 S Cl - strength bulk density on ignition moisture 4-12 8,8 728 2,4 14,5% 52,8 24,3 7,5 3,2 4,5 0,43 0,2 0,002 0-4 - 845 2,6 16,5% - - - - - Rys.1 Krzywa przesiewu dla frakcji 0-12 mm 120 100 80 60 40 A B C 20 0 Sieve( mm) 0,063 0,125 0,25 0,5 1 2 4 6,3 8 10 12,5 16 A 0 2 7 10 15 25 40 55 65 75 95 100 100 B 0 0 0 0 0 10 20 35 45 55 70 85 100 C 0 3,0 5,3 6,8 8,3 11,4 24,7 41,0 57,0 72,1 93,8 99,9 100 4. Badania odporności ogniowej Badania kruszywa pollytag Badania charakterystycznych zmian fazowych kruszywa pollytag przeprowadzono na Politechnice Gdańskiej a następnie w Instytucie Materiałów Ogniotrwałych w Gliwicach w mikroskopie wysokotemperaturowym f-my Leitz, przy szybkości ogrzewania ok. 7 o C/min. Badania wykonano na ziarnach oraz na próbkach formowanych o wym. 2x2x3 mm. Kruszywo pollytag wyprodukowano z dodatkiem preparatu Glifos-C w ilości 0,7-1% w stosunku do masy popiołu. Pozwoliło to na podwyŝszenie temperatury mięknięcia i topnienia kruszywa o ok. 50 o C. Tablica 3. Wyniki badań w mikroskopie wysokotemperaturowym Fot.1 Badanie kruszywa pollytag w mikroskopie wysokotemperaturowym, wykonane na ziarnach i próbkach formowanych Określenie Próbka 6-12 mm 4-8 mm 2-5 mm 0,5-4 mm 0-4 mm temperatury Badania wykonane na ziarnach Temp. mięknięcia - - 1270 1295 1270 Temp. max. Rozszerzalności 1375 1385 1330 1340 1298 Temp. topnienia 1440 1455 1420 1355 1335 Badania wykonane na próbkach formowanych o wym. 2x2x3 mm Temp. mięknięcia 1210 1210 1110 1195 1190 Temp. max. rozszerzalności 1360 1350 1330 1290 1310 Temp. topnienia 1410 1440 1405 1365 1350
W Szwajcarii ziarna poszczególnych frakcji kruszywa umieszczano w piecu w temp. 1250, 1350, 1450 o C przez okres 1 godziny i poddano wizualnej kontroli. Fot.2 Piec do badań kruszywa pollytag wg procedury szwajcarskiej. Fot.3 Kruszywo pollytag po badaniu w piecu. Badania kruszywa pollytag wykazały pełną przydatność do systemów ognioochronnych w technologii LYFOR. Próby ogniowe betonu lekkiego. Firmy Elementwerk Brun AG, Fortatech AG, i Memarco AG w sposób właściwy dla budowy tunelu przeprowadziły na płytach ognioochronnych LYFOR, badania w powiązaniu z betonem konstrukcyjnym w warunkach zbliŝonych do rzeczywistych. Stosownie do wysokich wymagań stawianych w budowie tuneli płyty LYFOR, podano obciąŝeniom ogniowym według krzywych w układzie czas-temperatura przyjętych przez ISO, RABT i RWS, przy czym następnie dodatkowo, za kaŝdym razem w ciągu 4 godzin, sprowadzano liniowo temperaturę do 800 o C.
Rys.2 Krzywe w układzie czas-temperatura stosowane do prób ogniowych Próba ogniowa wg ISO-834 W badaniu tym zastosowano zmiany temperatury według krzywej, które podzielić moŝna na trzy fazy 1. od 0 do 120-tej minuty wzrost temperatury wg znormalizowanej krzywej (ISO-834) tj. T maks =1049 o C. 2. od 120 do 180-tej minuty - liniowy wzrost temperatury od 1049 o C do 1200 o C przez 50 minuy a następnie przez 10 min stała temp. 1200 o C 3. od 180 do 320-tej minuty liniowy spadek temperatury od 1200 o C do 800 o C Próba ogniowa wg RABT W badaniu tym zastosowano zmiany temperatury według krzywej, które podzielić moŝna na dwie fazy 1. od 0 do 120-tej minuty wzrost temperatury wg znormalizowanej krzywej RABT tj. T maks =1200 o C. 2. od 120 do 320-tej minuty liniowy spadek temperatury od 1200 o C do 800 o C Próba ogniowa wg RWS W badaniu tym zastosowano zmiany temperatury według krzywej, które podzielić moŝna na dwie fazy 1. od 0 do 120-tej minuty wzrost temperatury wg znormalizowanej krzywej RWS tj. T maks =1350 o C po 60 minutach następnie liniowy spadek do 1200 o C przez kolejne 60 minut. 2. od 120 do 320-tej minuty liniowy spadek temperatury od 1200 o C do 800 o C Fot.4 Próba ogniowa osłon z betonu LYFOR Tablica 4. Zestawienie wyników prób ogniowych
Miejsce pomiaru Badanie wg wydłuŝonej Krzywej ISO Nr czujnika Temp. o C. Badanie wg wydłuŝonej Krzywej RABT Nr czujnika Temp. o C. Badanie wg wydłuŝonej Krzywej RWS Nr czujnika Temp. o C. Max. temperatura BL 1209 BL 1219 BL 1361 Za płytą 3 93 2 194 2 200 Za szczeliną w płycie Lyfor 1 133 1 165 1 144 W 1-szej warstwie zbrojenia nad płytą W 1-szej warstwie zbrojenia nad szczeliną 4 89 3 127 3 147 2 123 4 119 4 116 W środku betonu kontr. 5 30 5 39 5 29 W środku betonu kontr. 6 39 6 42 Na zewn. powierzchni betonu kontr. 6 33 7 25 7 36 Na zewn. powierzchni betonu kontr. 8 28 8 30 Fot. 5 Struktura betonu lekkiego i konwencjonalnego po badaniach próby ogniowej Rys..3 Badanie wg wydłuŝonej Krzywej RWS
W skutek bardzo szybkiego wzrostu temperatury w pierwszych minutach testu powstają na jeszcze zimnej powierzchni betonu wysokie napręŝenia termiczne. W pierwszej fazie nagrzewania płyt doprowadzają one do nieznacznego łuszczenia się matrycy cementowej na powierzchni betonu. Takie uszkodzenia daje się jednak łatwo naprawić i wyprofilować. Obok wysokiej odporności ogniowej płyty LYFOR naleŝy podkreślić bardzo dobrą izolacyjność cieplną pollytagobetonu. Nawet po 6-godzinnym nagrzewaniu wg krzywej RWS temperatura pierwszej warstwy zbrojenia wzrosła tylko do 147 o C. Badania wykazały, Ŝe płyty ochronne wykonane z lekkiego betonu LYFOR nadają się do wykorzystania w budowie tuneli, poniewaŝ spełniają wysokie wymagania ochrony przeciw poŝarowej. Bogdan Kolaśny POLLYTAG S.A. Literatura: Właściwości Betonu A.M. Neville Lekki beton konstrukcyjny z kruszywem Lytag (Lytag Concret) Wylewki Lytag pod posadzki I na dachy (Lytag Screeds) Sprawozdanie z badań Beton LYFOR Elementwerk Brun AG- 08.2003r Sprawozdanie z badań próby ogniowej według krzywej RWS Versuchsstollen Hagerbach- 04.2000r Sprawozdanie z badań próby ogniowej według krzywej RWS Versuchsstollen Hagerbach- 04.2000r Raport z badań- oznaczenie charakterystycznych temperatur w mikroskopie wysokotemperaturowym Instytut Materiałów Ogniotrwałych w Gliwicach