Projektowanie betonów SCC i sprawdzanie ich właściwości Technologia betonu Projektowanie betonów SCC i sprawdzanie ich właściwości Kraków, 2012 r.

Czym jest współczesna technologia betonu? Wytwarzanie mieszanki betonowej Projektowanie składu mieszanki betonowej Układanie i zagęszczenie mieszanki betonowej Beton o żądanych właściwościach fizyko-mechanicznych przy uwzględnieniu kosztów i czasu wykonania Pielęgnacja „świeżego” betonu Analiza ekonomiczna Kontrola jakości

Rozwój betonu

Betony BSZ lub ang. SCC - definicja Wg normy PN-EN 206-9: 2010 Inna definicja: Beton, który pod własnym ciężarem rozpływa się i zagęszcza z zachowaniem jednorodności, wypełniając deskowanie ze zbrojeniem, kanały, ramy, itp. Beton, którego mieszanka ma taką zdolność do płynięcia pod własnym ciężarem, która zapewnia całkowite wypełnienie nią wymaganej przestrzeni, formy lub deskowania w sposób zagęszczony bez segregacji

Betony samozagęszczalne SCC Właściwości, składniki i zastosowanie

Właściwości betonów SCC wysoka płynność i urabialność mieszanki betonowej (zdolność „płynięcia” mieszanki, a więc jej zdolność do zagęszczania pod wpływem siły ciężkości) zdolność szczelnego wypełniania form bez segregacji składników mieszanki, odporność na ‘bleeding’ (wyciek wody z mieszanki) zdolność do odpowietrzania ułożonej mieszanki bez konieczności wibrowania długi czas zachowania konsystencji i urabialności wysokie parametry fizyko-mechaniczne stwardniałego betonu gładkość powierzchni stwardniałego betonu właściwości BSZ pozwalają także na wydłużenie czasu transportu, a skrócenie czasu wbudowywania

Właściwości scc dotyczące składu SCC ze względu na „płynięcie” mieszanki betonowej charakteryzują się mniejszą zawartością kruszywa grubego, a większym udziałem zaprawy. Ponadto posiadają znacznie wyższy punkt piaskowy. Stosunek masowy kruszywa grubego do drobnego i do matrycy cementowej powinien wynosić 50% : 20% : 30%.

Odporność betonów SCC na bazie cementu żużlowego CEM III na działanie środowisk zawierających jony chlorkowe

Otrzymywanie SCC

Projektowanie SCC Algorytm projektowania betonów samozagęszczalnych

Składniki betonu SCC Cement – CEM I, CEM II, CEM III, zawartość 300 – 450 kg/m3 Kruszywo – spełniające wymagania dla betonu zwykłego, maksymalny wymiar ziarna 20 mm Punkt piaskowy kruszywa 40 – 50 % Dodatki mineralne (popiół lotny, granulowany żużel wielkopiecowy, kamień wapienny), zawartość przeciętnie 20 – 40 % masy cementu Superplastyfikatory (na bazie polikarboksyeterów lub polikarboksylanów) Wskaźnik w/c = 0,3 – 0,5 Zawartość spoiwa (cement + dodatek mineralny) 475 – 600 kg/m3 Wg niektórych autorów wyróżnianych jest aż dziesięć składników do produkcji betonu samozagęszczalnego: trzy grupy frakcji kruszywa, cement, dodatki mineralne, woda oraz domieszki chemiczne: superplastyfikator, środek napowietrzający i dodatek zwiększający lepkość oraz domieszki redukujące efekt napowietrzenia superplastyfikatorem.

Przykładowe receptury betonu SCC Składnik CEM I 42,5R CEM III/A 32,5NA Ilość, kg/m3 Cement 450 360 Dodatek mineralny mączka kwarcowa: 100 kg mikrokrzemionka: 20 kg popiół lotny: 170 Kruszywo 0/8 mm 1690 - Kruszywo 0/16 mm 1680 Woda 210 160 Superplastyfikator FM 38 9 Superplastyfikator FM 34 4,3 w/c 0,46    0,44 Właściwość CEM I 42,5R CEM III/A 32,5NA Wyniki badań Rozpływ 65 cm 71 cm Wytrzymałość po 1 dniu 20,0 MPa - Wytrzymałość po 3 dniach 32,0 MPa 12,0 MPa Wytrzymałość po 7 dniach 29,0 MPa Wytrzymałość po 28 dniach 61,0 MPa 48,0 MPa Wytrzymałość po 56 dniach 54,0 MPa

Specyfika projektowania składu betonu SCC 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 Odpowiednie 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.

Właściwości reologiczne można wystarczająco dokładnie opisywać za pomocą dwóch parametrów reologicznych – granicy płynięcia (warunkującej wystąpienie płynięcia mieszanki) i lepkości plastycznej (mającej istotne znaczenie dla urabialności, stabilności oraz zdolności do samoodpowietrzenia mieszanek).

Rys. Zmiany właściwości reologicznych mieszanki w wyniku modyfikacji jej składu Rys. Główne czynniki decydujące o właściwościach reologicznych mieszanki

Specyfika składu betonu samozagęszczalnego

Błędy powierzchni mieszanki SCC

Badanie właściwości SCC

Właściwości reologiczne mieszanki i metody ich pomiaru Rys. Właściwości reologiczne mieszanki oraz testy ich pomiaru

TAB.1. Zalecane do badania właściwości reologicznych mieszanki samozagęszczalnej Testy techniczne i ich korelacje z parametrami reologicznymi Im mniejsza jest granica płynięcia, tym lepsza jest urabialność mieszanki Im mniejsza jest lepkość plastyczna mieszanki tym większa jest jej płynność, a więc również urabialność.

Rozpływ swobodny Badanie średnicy rozpływu mieszanki pozwalają określić granicę płynięcia mieszanki. Granica płynięcia jest mniejsza gdy średnica rozpływu jest większa.

Lepkość Badania czasu rozpływu lub czasu wypływu pozwalają na określenie lepkości plastycznej. Lepkość plastyczna jest tym większa im ww. czasy są dłuższe.

Chwilowa zdolność płynięcia

Odporność na segregację

TAB. Wymagane parametry reologiczne mieszanek samozagęszczalnych

TAB. Wymagane parametry reologiczne mieszanek samozagęszczalnych c.d.

Efekty stosowania betonu SCC brak konieczności zagęszczania mieszanki betonowej zmniejszenie pracochłonności formowania elementów łatwość zabudowy mieszanki w konstrukcjach o skomplikowanym kształcie i dużej ilości zbrojenia bardzo wysoka jakość wykonania (jednorodność ułożonego betonu) uzyskanie bardzo dokładnego odwzorowania powierzchni form bez raków i pęcherzy (beton architektoniczny) zwiększenie szybkości wykonywania konstrukcji eliminacja hałasu związanego z wibrowaniem mieszanki

SCC zastosowanie

Zastosowanie SCC SCC znajdują zastosowanie jako materiały do wykonywania konstrukcji betonowych o skomplikowanych kształtach, z gęstym zbrojeniem, w tym także budowli podwodnych. Ponadto betony samozagęszczalne są doskonałym betonem architektonicznym, zapewniającym gładką powierzchnię wykonywanych elementów.

Most Akashi Kaikyo, Japonia 3,911 km rozpiętości Bloki kotwiące kabli niosących konstrukcję podwieszoną Beton SCC

Zalety betonów SCC w porównaniu do tradycyjnego betonu

Podsumowanie Wprowadzanie nowych rozwiązań w technologii betonu pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie tego materiału w budownictwie (trwałość, koszt i szybkość realizacji). Realizacja nowoczesnych technologii wymaga szerokich działań eksperymentalnych oraz opracowania nowych metod badawczych. Warunkiem koniecznym jest wysoka kultura techniczna producentów betonów i firm wykonawczych oraz poziom fachowej wiedzy pracowników.

Artykuły: P. Rovnanikova, S. Grzeszczyk – „Odporność betonów samozagęszczalnych na bazie cementu żużlowego (CEM III) na działanie środowisk zawierających jony chlorkowe”, Roczniki Inżynierii Budowlanej, Zeszyt 7/2007 Książki: Wiesław Kurdowski – Chemia cementu i betonu, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2010 Beton według normy PN – EN 206-1 – komentarz-, praca zbiorowa pod kierunkiem prof. Lecha Czarneckiego, Wyd. Polski Cement, Kraków 2004