Beton „gęsty” czy „rzadki”? A może po prostu „dobry”?
Przeczytaj ten artykuł jeżeli chcesz wiedzieć o co w tym chodzi.
Tekst jest częścią pracy magisterskiej P. Daniel Olszowskiego. Wszelkie prawa autorskie zastrzeżone.
Urabialność
Urabialność mieszanki betonowej jest bardzo szerokim pojęciem, którego definicja może zmieniać się w zależności od jej zastosowania. Cecha ta w opinii autora jest bardzo trafnie opisywana przez Prof. J. Śliwińskiego [28] jako podatność mieszanki na procesy, którym przy danej technologii robót betonowych poddawana będzie mieszanka. Takie stwierdzenie oznacza, że urabialność mieszanki betonowej będzie zależeć nie tylko od rodzaju betonowanego elementu, rozmieszczenia prętów zbrojeniowych czy metody zagęszczania ale również od sposobu jej transportu i podawania w miejsce wbudowania. Dlatego też ta sama mieszanka betonowa może być dobrze urabialna lub nieurabiana w zależności od procesów jakim zostanie poddana. Jako przykład można podać tzw. „chudy beton”, w którym ze względu na niską wymaganą wytrzymałość stosuje się małe ilości cementu. Taka mieszaka betonowa podczas podawania z betonomieszarki rynną bezpośrednio w miejsce wbudowania będzie urabialna podczas gdy ta sama mieszanka podana pompą do betonu najpewniej okaże się niepompowalna, a tym samym nieurabialna. Ze względu na trudności w unifikacji wymagań odnośnie urabialności dla wszystkich zastosowań mieszanek betonowych trudno jest również o znalezienie jednej metody jej pomiaru. Z tego względu urabialność mieszanki betonowej najczęściej określa się pośrednio poprzez pomiar jej konsystencji, choć częstym błędem jest utożsamianie urabialności z konsystencją mieszanki betonowej.
Konsystencja
Konsystencja jest miarą stopnia ciekłości mieszanki betonowej. Stopień ciekłości w ogólności zależy od tarcia wewnętrznego mieszanki betonowej jakie występuje pomiędzy jej składnikami stałymi. Konsystencję można regulować w szerokim zakresie za pomocą zmiennej ilości wody lub dodatkiem domieszek chemicznych modyfikujących konsystencję mieszanki betonowej (reologię). W myśl aktualnie obowiązującej normy na beton PN-EN 206+A1:2016 istnieje 5 metod pomiaru konsystencji mieszanki betonowej:
- metoda opadu stożka zgodnie z PN-EN 12350-2:2011 (Rysunek 10a);
- metoda oznaczenia stopnia zagęszczlności zgodnie z EN 12350-4:2011 (Rysunek 10c);
- metoda stolika rozpływowego zgodnie EN 12350-5:2011 (Rysunek 10d);
- metoda rozpływu stożka zgodnie z EN 12350-8:2012;
- metody specjalne, uzgodnione przez specyfikującego i producenta;
Aktualna norma niestety nie przewiduje metody badania mieszanek wilgotnych i gęstoplastycznych ale dopuszcza badanie konsystencji metodami specjalnymi, uzgodnionymi przez specyfikującego i producenta dlatego na Rysunku 10b zaprezentowano istotę pomiaru konsystencji metodą pomiaru czasu Ve-Be zgodnie z nieaktualną już normą PN-88/B-06250 oraz PN-EN 206-1:2003. Na uwagę zasługuje fakt, że stopnie ciekłości mierzone wymienionymi metodami nie są ze sobą skorelowane w obecnie obowiązującej normie na beton. Znormalizowane korelacje można znaleźć dla metody pomiaru czasu Ve-Be oraz opadu stożka dla klas konsystencji K-3 i K-4 w nieaktualnej normie PN-88/B-06250.
Inne próby skorelowania wyników badań konsystencji różnymi metodami można znaleźć w literaturze [35]. Należy również pamiętać, że poszczególne metody badania konsystencji posiadają zastosowanie tylko w pewnych granicach określonych w w/w normach. W Tabeli 14 zaprezentowano klasy konsystencji w zalecanych przez aktualną normę betonową granicach.
Rysunek 10. Istota pomiaru konsystencji: a) metodą opadu stożka, b) metodą pomiaru czasu Ve-Be, c) metodą oznaczenia stopnia zagęszczalności, d) metodą stolika rozpływowego [28].
Tabela 14. Klasy konsystencji zgodne z PN-EN 206+A1:2016.
Zawartość powietrza
Teoretycznie rzecz ujmując w prawidłowo zagęszczonej mieszance betonowej nie poddanej celowemu napowietrzeniu powietrze powinno zostać całkowicie usunięte. Praktyka pokazuje jednak, że tak nie jest i w przeciętnych mieszankach betonowych obserwuje się zawartość powietrza po zagęszczeniu dochodzącą do 2 %. W mieszankach tzw. „chudych betonów” gdzie stosuje się bardzo wysokie punkty piaskowe zawartość powierza może przekroczyć nawet 4 %. Takie niecałkowite odpowietrzenie tłumaczy się lokowaniem pęcherzyków powietrza pod ziarnami kruszywa skąd nie można ich usunąć za pomocą normalnych metod zagęszczania. Należy pamiętać, że nieusunięta objętość powietrza z mieszanki betonowej powoduje wzrost porowatości betonu a w konsekwencji pogorszenie jego wytrzymałości. Jednak, z powodu stosunkowo niskiej zawartości powietrza w mieszankach betonów zwykłych, często pomija się jego kontrolę. Rzecz ma się odmiennie w przypadku betonów mrozoodpornych, w których celowo wprowadza się pewną ilość powietrza dla uzyskania pożądanej trwałości – dokładny opis zagadnienia został zawarty w rozdziale poświeconym domieszkom chemicznym do betonu. W tym przypadku pomiar zawartości powietrza w mieszance betonowej po jej zagęszczeniu jest rzeczą obligatoryjną. Istnieje kilka metod pomiaru zawartości powietrza w mieszance betonowej:
- metoda wolumetryczna;
- metoda grawimetryczna;
- metoda ciśnieniowa;
Najpopularniejszą metodą pomiaru zawartości powietrza w mieszance betonowej, ze względu na prostotę wykonywania, jest metoda ciśnieniowa. Metoda ta oparta jest na prawie Boyle’a-Mariotte’a, które mówi, że iloczyn ciśnienia i objętości gazu jest stały (v·p=const.). W tej metodzie bezpośrednio mierzy się ugięcie mieszanki betonowej pod wpływem wywołanego nadciśnienia. Dla przykładu, jeżeli ciśnienie zostało zwiększone dwukrotnie to objętość zawartego w mieszance betonowej powietrza zmniejszyło swoją objętość dwukrotnie aby iloczyn ciśnienia i objętości pozostał stały. W takim przypadku objętość powietrza w mieszance betonowej jest dwukrotnie większa niż zmiana objętości mieszanki betonowej wywołana nadciśnieniem. Badanie wykonuje się zgodnie z normą PN-EN 12350-7:2011.
Literatura
[1] https://standards.cen.eu/dyn/www/f?p=204:110:0::::FSP_PROJECT,FSP_ORG_ID:41766,6035&cs=1490F786F5F4214E6B7104B2BF5F74D88, dostęp 19.04.2017
[2] Kurdowski W., Chemia cementu i betonu. Wydawnictwo Polski Cement, Kraków, 2010.
[3] Małolepszy J., Deja J., Brylicki W., Gawlicki M., Technologia Betonu-Metody Badań. Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Kraków 2000.
[4] Neville A.M., Właściwości betonu. Wydawnictwo Stowarzyszenia Producentów Cementu, Kraków 2012
[5] Giergiczny Z., Cement, kruszywa, beton w ofercie Grupy Górażdże – rodzaje, właściwości, zastosowanie. Chorula 2015
[6] http://www.gorazdze.pl/, dostęp 02.05.2017
[7] http://www.cemex.pl/, dostęp 02.05.2017
[8] http://www.lafarge.pl/ dostęp 03.05.2017
[9] http://ozarow.com.pl/ dostęp 03.05.2017
[10] http://odrasa.eu/ dostęp 03.05.2017
[11] http://www.wartasa.com.pl/ dostęp 03.05.2017
[12] Czarnecki L., Dlaczego beton ma przyszłość? Budownictwo Technologie Architektura, 3, 2003, 24-27.
[13] 2016 INFORMATOR Przemysł Cementowy w liczbach, Stowarzyszenie Producentów Cementu, Kraków.
[20] Yoshioka K Tazawa E., Kawai K., Enohata T., Adsorption characteristics of superplasticizers on cement component minerale. Cement and Concrete Research,32,10, 2002, str. 1507-1513
[22] Łukowski P., Modyfikacja materiałowa betonu. Wydawnictwo Stowarzyszenia Producentów Cementu. Kraków 2016
[23] Łukowski P., Nowe osiągnięcia w dziedzinie domieszek do betonu. Budownictwo Technologie Architektura, 2011
[24] Rusin Z., Technologia betonów mrozoodpornych. Wydawnictwo Polski Cement. Kraków 2002.
[25] https://www.gddkia.gov.pl/userfiles/articles/s/specyfikacja_13123/III_betony/OST%20NAWIERZCHNIA%20Z%20BETONU%20CEMENTOWEGO%2015.07.2014.pdf dostęp 20.06.2017
[26] Deja J., Trwałość zapraw i betonów żużlowo-alkalicznych. Polska akademia nauk ceramicznych. Polskie towarzystwo ceramiczne, Ceramika, 83, 144, Kraków (2004).
[27] http://www.gorazdze.pl/pl/node/4082. (dostęp 19.11.2015).
[28] Śliwiński J., Beton zwykły-projektowanie i podstawowe właściwości. Wydawnictwo Polski Cement. Kraków 1999.
[29] http://www.ermco.eu/document/ermco-statistics-2013-pdf/ dostęp 13.07.2016
[30] Jolin D., Burns D., Understending the pumpability of concrete. Engineering Conferences International, 2009.
[31] Elkey w., Janssen D.J., Hover K.C., Concrete pumping effect on entrained air-voids. Washington State Transportation Center. University of Washington. 1997.
[32] Jamroży Z., Beton i jego technologie. Wydawnicto naukowe PWN SA. Warszawa 2015.
[33] Halbiniak J. Ćwiąkała M., Zasady projektowania betonów w zależności od składu. Materiały Budowlane, 451, 2010.
[34] Bobrowski A., Gawlicki M., Cement-Metody badań. Wybrane kierunki stosowania. Wydawnictwo AGH. Kraków 2015.
[35] http://www.androimpex.pl/superplastyfikator-fm-150.html dostęp 31.07.2017
[36] Graur z., Gawlicki M., Wpływ stałych paliw alternatywnych na pracę instalacji piecowej wytwarzającej klinkier portlandzki i na właściwości cementów powszechnego użytku. Materiały ceramiczne, 68, 2, 120-124, 2016.
Wykaz norm
PN-EN 197-1:2012
prEN 197-1 rev
PN-EN 196-1:2006
PN-EN 197-1:2012
PN-EN 196-3:2016-12
PN-EN 934-2+A1:2012
PN-EN 480-11:2000
PN-B-06250:1988
PN-EN 206+A1:2016-12
PN-EN 197-1:2012
PN-EN 206:2014
PN-EN 12620:2004
EN 12350-2
EN 12350-4
EN 12350-5
EN 12350-7
EN 12350-8
PN-88/B-06250
PN-EN 196-6:2011
PN-EN 196-1:2006
PN-EN 480-11:2008
