Betony.doc

BETONY

1.1. Wiadomości ogólne

Beton

Beton jest kompozytem wykonanym z cementu, wody, kruszywa grubego i drobnego, domieszek chemicznych i dodatków mineralnych. Niekiedy dodaje się do niego krótkie, cienkie włókna stanowiące zbrojenie rozproszone. Zadaniem cementu z ewentualnymi dodatkami i domieszkami oraz wody jest utworzenie matrycy łączącej ziarna kruszywa (które jest wypełniaczem w kompozycie). Beton jest materiałem kruchym, stąd przede wszystkim jest wykorzystywany do przenoszenia obciążenia ściskającego.

Mieszanka betonowa

Mieszanina spoiwa cementowego, kruszywa i wody, będąca w stanie umożliwiającym jej zagęszczanie - jest ciałem plastycznym odkształcającym się łatwo pod działaniem siły i zachowującym ten kształt po ustaniu działania siły. Zdolność do zachowania kształtu jest wynikiem oddziaływania sił spójności między spolaryzowanymi drobinami wody i najdrobniejszymi ziarnami. Wraz z upływem czasu, w miarę przechodzenia coraz większej ilości drobin wodnych z fazy ciekłej do fazy stałej wzrasta lepkość mieszanki, która staje się betonem, czyli ciałem stałym o właściwościach sprężystych.

Klasyfikacja betonów

W zależności od właściwości i składu rozróżnia się następujące rodzaje betonów:

1.      Zwykły (BZ) - o gęstości objętościowej 2000 < 2600 kg/m³;

2.      Lekki - o gęstości objętościowej 800 < 2000 kg/m³;

3.      Ciężki - o gęstości objętościowej > 2600 kg/m³;

4.      Wysokowartościowy (BWW) - o wytrzymałości na ściskanie 60 100 MPa;

5.      Bardzo wysokowartościowy (BBWW) - o > 100 MPa;

6.      Towarowy - będący mieszanką betonową dostarczana na plac budowy.

W zależności od gęstości w stanie suchym beton jest definiowany jako beton zwykły, lekki lub ciężki.

Podział betonów ze względu na materiał będący charakterystycznym składnikiem danego betonu, którym może być zarówno spoiwo, jak i kruszywo:

1.      Betony cementowe;

2.      Betony gipsowe lub gipsobetony;

3.      Betony żużlowe lub żużlobetony;

4.      Betony keramzytowe;

5.      Inne.

Klasyfikacja betonów ze względu na przeznaczenie:

1.      Betony osłonowe;

2.      Betony odporne na ścieranie;

3.      Betony hydrotechniczne;

4.      Betony wodoszczelne;

5.      Betony ognioodporne;

6.      Betony ekspansywne.

7.      Betony żywiczne;

8.      Betony asfaltowe;

9.      Betony wysokowartościowe;

Ze względu na podstawową funkcję, jaką spełnia beton w budynkach lub budowli rozróżnia się:

1.      Betony konstrukcyjne (zwykłe) - przeznaczone do przenoszenia obciążeń;

2.      Betony specjalne:

a)      termicznie izolacyjne - odznaczające się dużą izolacyjnością cieplną,

b)     wodoszczelne - przeznaczone do wykonania zbiorników na ciecze,

c)      odporne na ścieranie - przeznaczone np. na posadzki w zakładach przemysłowych,

d)     osłonowe - stosowane do osłabienia promieniowania jonizującego.

Beton zwykły

Jest tworzywem budowlanym powstałym przez trwałe połączenie za pomocą spoiwa rozdrobnionych materiałów pochodzenia mineralnego lub organicznego, których najgrubsze ziarna są większe od 4 mm. Betony zwykłe należą do betonów najczęściej stosowanych w budownictwie. Spoiwami są cementy produkowane z klinkieru portlandzkiego, jako podstawowego składnika. Do produkcji tych betonów stosuje się kruszywo mineralne o największej średnicy ziaren większej od 4 mm i gęstości objętościowej nie mniejszej niż 2000 kg/m3. Struktura betonu jest zwarta, tzn. w zagęszczonej mieszance betonowej wszystkie przestrzenie pomiędzy ziarnami kruszywa wypełnione są zaczynem cementowym.

Cechy mieszanki betonowej:

Konsystencja mieszanki betonowej

Jest cechą charakteryzującą jej podatność na przemieszczanie się, przy zachowaniu jednorodnej struktury. Siłą wywołującą przemieszczanie może być ciężar własny mieszanki lub obciążenie zewnętrzne (np. podczas pompowania mieszanki) [4]. Podatność na przemieszczanie się mieszanki może być też wywołaną pracą wibratorów podczas zagęszczania. Wybór konsystencji mieszanki betonowej ma decydujące znaczenie z uwagi na warunki transportowania, układania, zagęszczania, wypełniania form i deskowań oraz z uwagi na otulanie prętów zbrojenia. Konsystencja mieszanki betonowej zależy od kilku czynników, a przede wszystkim od ilości zaczynu cementowego i frakcji poniżej 0,5 mm. Rozróżnia się pięć rodzajów konsystencji mieszanki betonowej: wilgotną, gęstoplastyczną, plastyczną, półciekłą i ciekłą (stara norma). Wg PN-EN 206-1:2003 klasyfikowanie konsystencji mieszanki betonowej dokonuje się odpowiednio według tablicy 1, 2, 3, 4. Klasy konsystencji w tablicach od 1 do 4 nie są bezpośrednio związane ze sobą. W przypadkach specjalnych, konsystencja może być wyspecyfikowana również poprzez założoną wartość. Dla betonu o konsystencji wilgotnej, tzn. o niskiej zawartości wody, zaprojektowanego do zagęszczania z zastosowaniem specjalnych technologii, konsystencji nie klasyfikuje się. W przypadku klasyfikowania mieszalniki betonowej ze względu na maksymalny wymiar ziarn kruszywa, do klasyfi­kacji należy przyjmować nominalny górny wymiar ziarn kruszywa najgrubszej frakcji (Dmax)[1] w mieszance.

Tablica 1. Klasa konsystencji wg metody opadu stożka

Tablica 2. Klasa konsystencji wg metody Vebe

Tablica 3. Klasa konsystencji wg metody stopnia zagęszczalności

Tablica 4. Klasa konsystencji wg metody rozpływu

Podatność na zagęszczanie mieszanki betonowej

Jest to cecha określająca zmniejszanie objętości porów powietrznych w mieszance pod wpływem jej zagęszczania. Uzyskanie idealnie zwartych betonów jest w rzeczywistości niemożliwe.

Urabialność mieszanki betonowej

Jest to zdolność mieszanki betonowej do ścisłego układania się (szczelnego wypełnienia) w formie lub deskowaniu, przy określonym sposobie zagęszczania i spełnieniu warunku jednorodności mieszanki (zachowanie jednorodności składu). O urabialności mieszanki decyduje: zawartość zaprawy w jednostce objętości mieszanki oraz uziarnienie kruszywa. Urabialność mieszanki betonowej powinna być dostosowana do warunków formowania określonych przez:

1.      Kształt i wymiary konstrukcji, elementu lub wyrobu betonowego (żelbetowego);

2.      Ilość zbrojenia;

3.      Zakładana gładkość i wygląd powierzchni betonu;

4.      Sposób układania i zagęszczania mieszanki betonowej (ręczne przez sztychowanie lub ubijanie, mechaniczne przez wibrowanie, prasowanie i inne).

Zawartość powietrza w mieszance betonowej

Jest to objętość powietrza w zagęszczonej mieszance betonowej, z pominięciem powietrza zawartego w kruszywie, wyrażona w procentach. Zawartość powietrza w zagęszczonej mieszance betonowej nie powinna przekraczać 2% w przypadku niestosowania domieszek napowietrzających. Górną granicę zawartości powietrza w mieszance betonowej z domieszkami napowietrzającymi nie powinna przekraczać 6%. 

Temperatura mieszanki betonowej

Temperatura mieszanki betonowej w momencie dostarczania nie powinna być niższa niż 5°C a w czasie układania powinna również zawierać się między 5÷20ºC. Jeśli jest niższa, należy stosować domieszki obniżające temperaturę zamarzania zaczynu cementowego.

Wodożądność mieszanki betonowej

Wodożądność mieszanki betonowej zależy od prawidłowego dobranego składu granulometrycznego kruszywa i właściwej ilości wody zarobowej. Spełnienie tych warunków przeciwdziała segregacji składników i umożliwia uzyskania szczelnej mieszanki betonowej. Szczelność mieszanki betonowej zależy od:

1.      Właściwego doboru jej składników;

2.      Odpowiedniej konsystencji;

3.      Prawidłowego mieszania i zagęszczania składników.

Składniki betonów zwykłych

Wymagania ogólne

Zgodnie PN-EN 206-1:2003 składniki betonu nie powinny zawierać substancji szkodliwych w ilościach mogących obniżać trwałość betonu lub spowodować korozję zbrojenia. Składniki te powinny być odpowiednie do ich zamierzonego zastosowania w betonie. Ustalona ogólna przydatność danego składnika nie oznacza, że może być on stosowany w każdej sytuacji i do każdego składu betonu. Do betonów zgodnych z PN-EN 206-1:2003 należy stosować wyłącznie składniki o ustalonej przydatności do konkretnego zastosowania. Jeśli nie ma normy europejskiej dotyczącej danego składnika, w której specjalnie określono jego zastosowanie do betonu odpowiadającego PN-EN 206-1:2003 lub gdy istniejąca norma europejska nie uwzględnia danego składnika albo gdy dany składnik jest znacząco niezgodny z wymaganiami normy europejskiej, określenie przydatności tego składnika moż­na przeprowadzić na podstawie:

1.      Europejskiej aprobaty technicznej[2], dotyczącej specjalnie zastosowania danego składnika do betonu odpowiadają­cego PN-EN 206-1:2003;

2.      Odpowiedniej normy krajowej lub postanowień przyjętych w kraju stosowania betonu, dotyczących specjalnie zasto...