Odborn seminár BetónRacio 2012

20 12

Odborn˘ seminár BetónRacio 2012

sila my‰lienky v betóne

Obsah

Odborn˘ seminár BetónRacio 2012

Betón pod ºadovú plochu Z· B - Lama

...4

Ing. Igor Hala‰a

Vplyv UTB ohrevom na nárast pevnosti betónu v tlaku

...7

Ing. Igor Hala‰a

R˘chlostná cesta R4 Ko‰ice - MilhosÈ

...14

Ing. Matej ·pak, PhD.

Ekocement a betóny z ekocementu pre bioplynovú stanicu Hertník

...25


Cementové kompozity s vysok˘m obsahom popoleka

...31


Rekon‰trukcia mosta komunikácie I/59 v Tvrdo‰íne

...38

Ing. Martin ·uster

Vláknobetony

...54

Ing. Vladimír Vesel˘

Modul pruÏnosti betonu

...92


Novinky firmy BetónRacio

...115

Ing. Oto Vojtechovsk˘

Zaujímavosti z medzinárodnej konferencie

...121


Zaujímavosti z medzinárodného kongresu o cemente ICCC 2011 - Madrid, ·panielsko Ing. Matej ·pak, PhD.

...131

Ing. Igor Hala‰a

stra an stra aa4na 4

Ing. Igor Hala‰a

Betón pod ºadovú plochu Z· B - Lama

Igor Halaa

Z Lama

Ozna enie a zlo enie betónu, od návrhu po realizáciu 1. C 30/37 XF3 (XF4) Dmax 16, PNS 2. C 25/30 XF1 (56 dní), pomal nárast pevnosti, PNS, w 0,50 3. C 25/30 XC1 (56 dní), pomal nárast pevnosti, PNS, PCE 4. C 25/30 XC1 / C 30/37 XC2, bená dávka cementu, PNS, PCE 5. C 30/37 XC2, bená dávka cementu, prímes druh I, PCE . . Vopred overenie na podlahe strojovne, následne realizácia

stra rana 5 ran

Z Lama

Betón STN EN 206-1 – C 30/37 XC2 (SK) – Cl 0,4 – Dmax 16 – F2 (60 minút) Zlo enie: •CEM I 42,5 R, CEMMAC •kamenná mú ka STN EN 12 620 •Berament HT2 •Kamenivo Vysoká/Petralka 0/4; 4/8; 8/16 mm

Pozn.: betón hladen rota nmi hladi kami, pri pouití PCE

Z Lama

Zrnitos kameniva

sttra ran na 6 na

Ing. Igor Hala‰a

sttra ana 7

Ing. Igor Hala‰a


Igor Halaa

UTB a nárast pevnosti

stra an aa8na 8 stra

Ing. Igor Hala‰a


UTB a nárast pevnosti

UTB a nárast pevnosti Experiment: •

• •

•

strra st ana 9

Betón STN EN 206-1 – C 50/60 – XC4, XD3, XF2, XA1 (SK) – Cl 0,1 – Dmax 16 – S3 – max. priesak 50 mm pod a STN EN 12390-8 V roba skúobn ch telies v rámci 4 dní Zvolené spôsoby oetrovania: - laboratórne podmienky - prv ch 7 hodín pri 65 °C, následne lab. podmienky + v rámci UTB rôzne uloenie (ochrana) telies Porovnanie nárastu pevnosti v tlaku po 7 a 28 doch na skúobn ch telesách – kockách so stranou 150 mm

UTB a nárast pevnosti Dosiahnuté vsledky: De 1.

Pevnos v tlaku po 7 doch (MPa)


Laboratórne podmienky

65,7

73,7

60 °C neprikryté skúobné telesá

63,8

70,8

60 °C prikryté skúobné telesá

60,8

68,6





59,3

66,5


58,9

66,0


57,1

65,5

stra ana a 10

Ing. Igor Hala‰a






62,0

68,0


57,3

66,0


54,8

65,3





60,7

67,3


57,1

63,6


54,6

61,2

strra st ana 11 1

UTB a nárast pevnosti Dosiahnuté vsledky, oetrovanie pri lab. podmienkach

UTB a nárast pevnosti Dosiahnuté vsledky, vplyv UTB na pevnos v tlaku

stra ana a 12

Ing. Igor Hala‰a


UTB a nárast pevnosti Vplyv na betóny veobecne: • • •

Teplota v betónovej kontrukcii by nemala presiahnu 70 °C (STN EN 13670) Masívne kontrukcie ... Kontrukcie s vysok m obsahom „r chlych“ cementov najmä pevnostn ch tried 42,5 R a 52,5 R

sttra ana 13

Ing. Matej ·pak, PhD D.

stran na 14 4



Odborn seminár BETÓNRACIO 2012 – Horn Smokovec

RCHLOSTNÁ CESTA R4 KO ICE - MILHOS

Ing. Matej pak, PhD.


Rchlostná cesta R4 Ko ice – Milhos: poloha

ebastovce

hranica SK - HU

Zdroj: http://www.ndsas.sk

sttra ana 15


Rchlostná cesta R4 Ko ice – Milhos: objekty

hranica SK - HU ebastovce

Zdroj: DOPRAVOPROJEKT, a.s.


stra ana a 16




pecifikácia betónov Oznaenie 1

pecifikácia betónu C 12/15 - X0 (SK) - Cl 0,4 - Dmax 22 - S3

2

C 25/30 - XC2 (SK) - Cl 0,4 - Dmax22 - S4 (S4 po 60 min., S3 po 90 min.)

3

C 25/30 - XC2, XA1 (SK) - Cl 0,4 - Dmax22 - S4 (S4 po 60 min., S3 po 90 min.) - max. priesak 50 mm pod a STN EN 12390-8

4

C 25/30 - XC2, XF1, XA1 (SK) - Cl 0,4 - Dmax22 - S3 (S3 po 60 min. 130 mm) - max. priesak 50 mm pod a STN EN 12390-8

5

C 25/30 - XC2, XF2 (SK) - Cl 0,4 - Dmax22 - S3 (S3 po 60 min. 130 mm) - max. priesak 50 mm pod a STN EN 12390-8

6.1

C 30/37 - XC4, XD1, XF2 (SK) - Cl 0,4 - Dmax22 - S4 (S4 po 90 min. 170 mm) - max. priesak 50 mm pod a STN EN 12390-8

6.2


7.1

C 30/37 - XC4, XD2, XF4 (SK) - Cl 0,4 - Dmax22 - S4 (S4 po 90 min.) - max. priesak 50 mm pod a STN EN 12390-8

7.2


8.1

C 35/45 - XC4, XD1, XF2 (SK) - Cl 0,2 - Dmax16 - S4 (S4 po 60 min. 210 mm, S3 po 90 min.) - max. priesak 50 mm pod a STN EN 12390-8 - min. pevnos po 36 hodinách 36 MPa - statick modul pru nosti 34 GPa

8.2

C 35/45 - XC4, XD1, XF2 (SK) - Cl 0,2 - Dmax22 - S4 (S4 po 60 min. 210 mm, S3 po 90 min.) - max. priesak 50 mm pod a STN EN 12390-8 - min. pevnos po 7 d och 36 MPa - po iadavka na obmedzené zmra ovanie

8.3

C 35/45 - XC4, XD1, XF2 (SK) - Cl 0,2 - Dmax22 - S4 (S4 po 60 min. 210 mm, S3 po 90 min.) - max. priesak 50 mm pod a STN EN 12390-8 - min. pevnos po 5 d och 36 MPa - statick modul pru nosti 34 GPa

9.1

C 35/45 - XC4, XD3, XF4 (SK) - Cl 0,4 - Dmax16 - S3 (S3 po 60 min. 150 mm, S3 po 90 min. >100 mm) - max. priesak 50 mm pod a STN EN 12390-8

9.2

C 35/45 - XC4, XD2, XF4 (SK) - Cl 0,4 - Dmax16 - S4 (S4 po 60 min. 210 mm, S3 po 90 min.) - max. priesak 50 mm pod a STN EN 12390-8

Zdroj: autor


Pouité materiály Cement

CEM III/A 32,5 R (betóny 1 a 5) CEM I 42,5 N (betóny 6 a 9)

Kamenivo

PHK, frakcie 0/4, 4/8, 8/16 (betóny 8.1, 9.1, 9.2) PHK, frakcie 0/4, 4/8, 8/16, 16/22 (ostatné)

Prísada

superplastifikátor – Berament® HT2 prevzdu ova – Berapor® R (betóny 6, 7, 9)

Voda

zámesová voda

Foto: autor

stra rana 17 ran 7


Poadované parametre – erstv betón konzistencia

S3 po 60 min. 130 mm (betóny 4, 5) S3 po 60 min. 150 mm (betóny 6.2, 7.2, 9.1) S4 po 60 min., S3 po 90 min. (betóny 2, 3) S4 po 60 min. 210 mm, S3 po 90 min. (betóny 8, 9.2) S4 po 90 min. 170 mm (betóny 6.1, 7.1)

obsah vzduchu (betóny 7.1, 7.2, 9.1, 9.2)

Foto: autor


Poadované parametre – zatvrdnut betón pevnos v tlaku po 36 hod., 2 doch, 5 doch, 7 doch pevnos v tlaku po 28 doch priesak tlakovou vodou nasiakavos mrazuvzdornos odolnos proti vode a CHRL statick modul prunosti

Foto: autor

stra ana a 18




SO206 – most nad

irokorozchodnou elezninou traou

Vsledky skú ok betónu 8.1 Parameter

Nameraná hodnota

Jednotka

Vsledky skú ok vzoriek odobratch na betonárni Konzistencia na betonárni po zamie aní

220

mm

Konzistencia na stavenisku po 30 min.

200

mm

Pevnos v tlaku po 36 hod.

45,5

MPa

Pevnos v tlaku po 28 d och

69,4

MPa

Pevnos v tlaku po 36 hod.

43,8

MPa


48,7

MPa


59,8

MPa


61,8

MPa


62,3

MPa


64,3

MPa

Vsledky skú ok vzoriek odobratch na stavenisku

Statick modul pru nosti po 2 d och

38 500

GPa

Statick modul pru nosti po 28 d och

36 500

GPa

Odolnos proti priesaku tlakovej vody

N/A

mm

Odolnos proti vode a CHRL (50 cyklov)

22,1

g.m-2

0,88

–

Mrazuvzdornos (50 cyklov)

Zdroj: QUALIFORM SLOVAKIA s.r.o.; Foto: autor


Pevnos v tlaku po 28 doch – C 35/45 Kritérium 1 priemer fcm fck + 1,48 s15 = 7,35 67,7 56,3 Kritérium 2: 41 N.mm-2

Kritérium 2 fci fck – 4 fci 41 N.mm-2

Zdroj: QUALIFORM SLOVAKIA s.r.o.; BetónRacio, s.r.o.

stra rana 19 ran 9


ebastovce

SO206 - most nad irokorozchodnou elezninou traou

hranica SK - HU Foto: autor


ebastovce

SO206 – letmá betoná mostného poa


stra ana a 20




ebastovce

Podkladná vrstva na 5,5 km



ebastovce

SO209 – most na ponej ceste


stra rana 21 ran 1


ebastovce

SO705 – ochrana plynovodu DN 700



ebastovce

SO211 - most cez Sokoliansky potok


stra ana a 22




ebastovce

Archeologické vykopávky na 9,0 km

hranica SK - HU Foto: autor; spravy.pravda.sk


ebastovce

SO215 - most v kriovatke „Kechnec“


stra rana 23 ran 3


ebastovce

SO220 - zárubná pilótová stena



ebastovce

SO216 - most na ponej ceste - hranica


stra ana a 24


sttra ana 25




EKOCEMENT A BETÓNY Z EKOCEMENTU PRE BIOPLYNOVÚ STANICU HERTNÍK



Cement - ekocement Vrazne ni ia produkcia CO2 Men ia potreba suroviny (vápenec) Spracovanie priemyselnch odpadov (troska) Spa ovanie druhotnch surovín Lep ie vlastnosti betónu (síranovzdornos) Ni ie náklady na betón

Zdroj: autor

stran na 26




Ekocement – CEM III / B 32,5 N Sú asná európska referen ná úrove 672 kg/t Ekocement 130 kg/t Náhrada vápenca pri vrobe slinku vysokopecná troska Vy ia odolnos proti síranom Pomal í nábeh pevností betónu Zdroj: http://www.vsh.sk/ekocement.html


Bioplynová stanica Hertník

Zdroj: www.e-biogroup.sk; maps.google.sk

strra st ana 27 7



pecifikácia betónov

C 35/45 – XC4, XD3, XF2, XA2 (SK) – Cl 0,4 – Dmax8 – S4

C 35/45 – XC4, XD3, XF2, XA2 (SK) – Cl 0,4 – Dmax16 – S4 – max. priesak 50 mm pod a STN EN 12390-8 – char. pevnos po 60 doch – odolnos proti vode a CHRL po 60 doch – mrazuvzdornos po 60 doch

stra ana a 28




Pouité materiály Cement

CEM III/B 32,5 N

Kamenivo

PHK, frakcie 0/4, 4/8, 8/16 – Ge a

Prísada

superplastifikátor – Berament® HT2 prevzdu ova – Berapor® R

Prímes

popol ek do betónu – Hencovce

Voda

zámesová voda


Priemerné pevnosti v tlaku betónov

strra st ana 29 9


V sledky skú ok betónov Parameter

Jednotka

14.10.2011

mm

250

%

4,6

Pevnos v tlaku po 28 doch

N.mm-2

59,8

Pevnos v tlaku po 60 doch

N.mm-2

68,2

mm

9,0

Nasiakavos

%

4,4

Mrazuvzdornos

–

0,86

g.m-2

239,52

Konzistencia Obsah vzduch

Odolnos proti priesaku tlakovej vody

Odolnos proti vode a CHRL

Zdroj: BetónRacio, s.r.o.


Bioplynová stanica Hertník - betoná

Foto: autor

stra ana a 30


sttra ana 31




CEMENTOVÉ KOMPOZITY S VYSOK M OBSAHOM POPOLEKA



Popolek Vzniká spa ovaním ierneho alebo hnedého uhlia v tepeln ch elektrár ach, resp. Teplár ach, priom vznikajú sklovito-amorfné astice s preva ne guovit m tvarom zn, ktoré sú zachytávané na odluovaoch.

Zdroj: LUTZE, D., 2009; MALHOTRA, V.M., 2005 Foto: autor; archív BetónRacio, s.r.o.

stran n stran a 3n2a 32




Bioplynová stanica Hertník - poruchy

Foto: autor


Bioplynová stanica Hertník - kon trukcie

Foto: autor; www.e-biogroup.sk

stra rana 33 ran 3


Popolek do betónu poda STN EN 450-1 +A1 Prímes druhu II • jemn práok preva ne z gu ovit ch sklovit ch astíc, • puzolánové vlastnosti, • skaldá sa preva ne z SiO2 a Al2O3. Popolek do betónu – stavebn v robok v systéme 1+ • poiatoná skúka typu + vnútropodniková kontrola + plánované skúky + kontrolné skúky + poiatoná inpekia v roby a VPK + priebe ná inpekcia VPK, • potrebné dokumenty: certifikát zhody + vyhlásenie zhody. Zdroj: STN EN 450-1 +A1: 2008; STN EN 206-1: 2004; Vyhláka . 158/2004, Príloha 1


Popolekov betón Samotn popolek netuhne a netvrdne. Nie je hydraulick

ani latentne hydraulick . Má pucolánové vlastnosti, teda amorfn SiO2 reaguje s Ca(OH)2, priom vzniká tzv. C-S-H gél.

Zdroj: STN EN 450-1 +A1: 2008; STN EN Foto: archív

stra ana a 34




Popolekové betóny z globálneho pohadu Environmentálne hadisko • celosvetová roná produkcie cementu 2,8 mld. ton cementu • pri v robe 1 tony cementu vzniká priemerne cca 1 tona CO2 • cementárensk priemysel má 5%-n podiel produkcie CO2 • spracovanie druhotn ch surovín z priemyselnej v roby (el. popolek) Ekonomické hadisko • cement tvorí cca 15% hmotnostn ch betónu (be n betón C 25/30) • cena popoleka je cca 5 - 8x ni ia ako cementu (náhrada 1:3) Technické a technologické hadisko • zlepenie spracovate nosti • vylepenie charakteristík zatvrdnutého betónu (dlhodobá pevnos, odolnos proti vplyvom agresívnych látok, vodotesnos, ...) Zdroj: Mineral Commodity Summaries 2010; WORRNELL, E., 2001; autor


Vyuitie popoleka v stavebníctve Transportbetón • Obyajn transportbetón; HVFA betón • Liaty betónov poter • Alkalicky aktivovan bezcementov betón Cestné stavitestvo • Podkladové vrstvy cestn ch telies • Betón pre cementobetónov kryt vozovky • Plnoprofilová obnova cestn ch telies (full-depth reclamation) • Plnivo do asfaltu Stavebné materiály a v robky • Pórobetónové prvky • Cement - prímes k slinku; zlo ka pri v robe slinku • Pálené tehly Zdroj: Informácie o popoleku do betónu, 2012

stra rana 35 ran 5


Transportbetóny s popolekom HVFA concrete Betón s vysok m obsahom popoleka

Liaty betónov potery Náhrada anhydritov ch poterov

Foto: autor


V voj pevnosti v tlaku v priebehu asu v závislosti od mnostva popoleka

stra ana a 36




Cestné stavitestvo Podkladaná vrstva cestn ch telies SC, KSC, CBGM

Plnoprofilová obnova ciest

Foto:


Stavebné materiály a v robky Cement Prímes do cementu; pri v pale slinku

Stavebné v robky Pórobetón; pálené tehly

Holcim (Slovensko) a.s. CEM II / B-M (S-V-LL) 32,5 R

CEMMAC a.s. CEM II / B-M (S-V) 32,5 R

CEMEX Czech Republic, s.r.o. CEM V / A (S-V) 32,5 N

Cementownia „Warta” S.A. CEM II / A-V 42,5 N CEM II / B-M (S-V) 32,5 R CEM II / B-M (V-LL) 32,5 R

Duna-Dráva Cement Kft. CEM II / A-M (V-LL) 42,5 N CEM II / B-M (V-LL) 32,5 N/R

stra rana 37 ran 7

Zdroj: web

Ing. Martin ·uster


Ing. Martin ·uster

strra st ana 39 9


stran na 40

Ing. Martin ·uster

strra st ana 41 1


Doporuená technológia

Vlastnos

Odporúaná skú obná metóda

Pohyblivos (Flowability)

Rozliatie ku ea

Viskozita – stanovená z rchlosti teenia (Viskosity)

Rozliatie ku ea T500 alebo V-lievik

Schopnos preteka – odolnos proti blokácii (Passing ability)

L-box

Segregácia (Segregation resistance)

Skú ka odolnosti proti segregácii (Sitová skú ka)

stra ana a 42

Ing. Martin ·uster


OBJEDNANIE BETÓNU ( PECIFIKÁCIA)

OBJEDNANIE BETÓNU ( PECIFIKÁCIA – doplujúce údaje)

strra st ana 43 3

Hodnotenie skú ky rozliatím pomocou Abramsovho ku ea

stra ana a 44

Ing. Martin ·uster


Hodnotenie skú ky viskozity z rchlosti teenia (priemer koláa t500)

Hodnotenie skú ky viskozity (z rchlosti teenia – V-lievik)

strra st ana 45 5

Hodnotenie schopnosti obteka L - forma

stra ana a 46

Ing. Martin ·uster


Hodnotenie odolnosti proti segregácii (sitová skú ka)

strra st ana 47 7

Overovanie v laboratóriu Laboratórne podmienky: Teplota vzduchu...............................19°C Relatívna vlhkos vzduchu................70% Ulo enie vzoriek v klimatizovanej komore: Teplota vzduchu................................22°C Relatívna vlhkos vzduchu................98%

Overovanie v laboratóriu Vlastnosti erstvého betónu: Konzistencia rozliatím bez striasania: po zamie aní.....................................670 mm 60 minút po zamie aní......................640 mm V – lievik: Po zamie aní....................................6 sekúnd 60 minút po zamie aní......................7 sekúnd L-Box: PL = 1 po zamie aní PL = 1 po 60 minútach

stra ana a 48

Ing. Martin ·uster


Overovanie v laboratóriu Vlastnosti erstvého betónu: Teplota erstvého betónu: 16,1°C po zamie aní Objemová hmotnos erstvého betónu: 2240 kg/m3 Obsah vzduchu Po zamie aní....................................6,7% 60 minút po zamie aní.....................5,9%

Overovanie v laboratóriu Vlastnosti zatvrdnutého betónu: Objemová hmotnos vysu eného betónu: 2190 kg/m3 Pevnos v tlaku po 2 doch a objemová hmotnos betónu nasteného vodou: 22,6 MPa / 2280 kg/m3 Pevnos v tlaku po 28 doch a objemová hmotnos betónu nasteného vodou: 50,7 MPa / 2290 kg/m3

strra st ana 49 9

Overovanie v laboratóriu

Vlastnosti zatvrdnutého betónu: Odolnos povrchu voi vode a ChRL – „soli“: 274,23 g/m2 Odolnos voi priesaku vody: Priemerná hodnota hbky priesaku 23 mm.

stra ana a 50

Ing. Martin ·uster


INITELE CHLADNÉHO PROSTREDIA • Nízka teplota ovzdu ia (spôsobuje zamrznutie zámesovej vody)

• Siln vietor (vysuenie povrchu, jeho následné znehodnotenie)

• Nízka relatívna vlhkos vzduchu (odoberá vlhkos z betónu, spôsobuje znehodnotenie)

Tieto initele spôsobujú spomalenie alebo zastavenie hydratácie, stratu hydrataného tepla, o zapríi uje pomal rast pevnosti. Mrznúca voda spôsobí trvalé poruenie truktúry tuhnúceho a tvrdnúceho betónu.

BETÓNOVANIE V CHLADNOM PROSTREDÍ

• Dôvodom straty pevnosti je prechod zámesovej vody z tekutej do tuhej fázy (jav je sprevádzan zväením jej objemu asi o 9%)*

• Ke pevnos betónu dosiahne hodnotu 3,5 MPa riziko je men ie (betón je dostatone odoln, aby vzdoroval nieko km cyklom zmrznutia a rozmrazenia) *Tento jav spôsobuje tlak na steny kapilár a pórov v tuhnúcom a tvrdnúcom betóne a vznik vnútornch napätí schopnch porui tieto ete krehké trukturálne väzby. V lepom prípade sa pokodí povrch betónu, ktor stratí schopnos odoláva agresívnym úinkom, a v horom prípade betón celkom stratí pevnos a poruí sa. strra st ana 51 1

o pomáha? PRÍSADY

• Plastifikané prísady, superplastifikátory umo ujúce zní i vodn súinite • Prísady urchujúce tuhnutie a tvrdnutie spojiva a teda aj erstvého betónu. • Protizmrazovacie prísady zni ujú bod mrazu roztoku prísady vo vode a umo ujú hydratáciu cementu aj pri zápornch teplotách*.

VROBA BETÓNU Ing. Jozef Slimák, PhD. Technická Univerzita v Koiciach

Odporúaná minimálna teplota erstvého betónu po zamieaní (°C)

Teplota vzduchu (°C)

Hrúbka kontrukcie (m)

<0,30

0,30 – 1,00

1,00 – 2,00

>2,0

Nad – 1°C

16

13

10

7

–1°C a – 18°C

18 21

16 18

13 16

10 13

Pod – 18°C

stra ana a 52

Ing. Martin ·uster


• Najkratia doba oetrovania betónu • Betón s r chlym v vojom pevností (r 0,50) – v závislosti od teploty betónu ( 25 a 5°C) sa doba o etrovania pohybuje od 1 do 3 dní • Stredn v voj pevností (r 0,30 a < 0,50) – v závislosti od teploty betónu ( 25 a 5°C) – doba o etrovania1 a 5 dní • Pomal v voj (r 0,15 a < 0,30) - ( 25 a 5°C) 2 a 10 dní • Vemi pomal (r < 0,15) – ( 25 a 5°C) 3 a 15 dní (Vvoj pevnosti vystihuje tzv. pevnostn súinite r: r = 2-dová pevnos/28 dová pevnos

PODMIENKY UKLADANIA CESTNÉHO BETÓNU • Optimálna teplota.........................................+ 5°C a + 25°C • Optimálna relatívna vlhkos......................................nad 70% • Teplotn rozdiel najvy ej a najni ej dennej teploty.....10°C

Teploty vzduchu sa merajú na stavenisku v tieni vo v ke 0,5 m nad zemou.

strra st ana 53 3




Vláknobetony

Vláknobetony Ing. Vladimír Veselý

Odborný seminár BETÓNRACIO 2012 Horný Smokovec, Vysoké Tatry 2. - 3. február 2012

Osnova StruþnČ k historii vláknobetonu Co je to vláknobeton Vlastnosti vláknobetonu a jeho použití Zkoušení vláknobetonu PĜíklady aplikací Znaþkové drátkobetony ýMB NČco z vývojových programĤ ZávČr

sttra ana 55

Struþná historie vláknobetonu Myšlenka použití vláken ve funkci vyztužení malty

není nijak nová, vlákna byla užívána už ve starovČku. KoĖské žínČ, sláma, rákosí, peĜí a dĜevo sloužily ke ztužení hlinČných cihel ěímský beton: pálené vápno, tuf, sopeþný pucolánový popel, pemza, koĖské žínČ, krev

Zdroj : Vláknobetony – blýská se na lepší þasy? A.Kohoutková BETON TKS 2/2010 Historie betonu I – M.Mazurová, Skalský DvĤr 2012

Struþná historie vláknobetonu Poþátek 20. století – používání asbestových vláken 60. léta poþátky „drátkobetonu“v tehdejším

ýeskoslovensku (Ing. Karol Klamoš VUIZ Bratislava, Prof.Ing. JindĜich Cigánek,CSc. – VŠB Ostrava) 70. léta poþátky systematického výzkumu 90. léta vstup zahraniþních firem – prĤmyslové podlahy SFRC (steel fibre reinforced concrete – beton vyztužený ocelovými vlákny) Snaha vytvoĜit první smČrnice pro testování a navrhování konstrukþních prvkĤ z vláknobetonu

Zdroj : Vláknobetony – blýská se na lepší þasy? A.Kohoutková BETON TKS 2/2010

stra ana a 56


Vláknobetony

Beton - chování po vzniku trhlin

Závisí na : Složení betonu Množství vláken Geometrii Tahové pevnosti vláken

Co je to vláknobeton - definice Vláknobeton je konstrukþní stavební

kompozitní materiál, který má základní strukturu výchozího prostého betonu, avšak doplnČnou vlákny, která ztužují strukturu kompozitu. Vláknobeton musí v objemové jednotce obsahovat takový objemový podíl vláken, který zlepší alespoĖ nČkterou fyzikálnČmechanickou vlastnost proti pĤvodnímu prostému betonu a to za podmínky, že vláknobeton je homogenní. Vlákna použitá pro praktickou výrobu vláknobetonu jsou definována. Zdroj : TP FC 1-1Vláknobeton – ýást 1 Zkoušení vláknobetonu ýVUT v Praze, Fakulta stavební, Katedra betonových a zdČných konstrukcí , Praha 2007

stra rana 57 ran 7

Co je to vláknobeton – používaná vlákna ocelová vlákna - dle EN 14889-1

Skupina I Skupina II Skupina III Skupina IV Skupina V

- za studena tažený drát - vlákna stĜíhaná z plechu - vlákna oddČlovaná z taveniny - vlákna protahovaná z drátu taženého za studena - vlákna frézovaná z ocelových blokĤ

Zdroj : Co je vláknobeton, doc.Ing. Jan Vodiþka,CSc., BU Pardubice 2010

Ocelová vlákna - pĜíklady


stra ana a 58

Vláknobetony


Ocelová vlákna – dĤležité parametry

pomČr L/d (optimálnČ 40 – 80) pevnost v tahu ( 1 000 – 2 050 MPa, þím vyšší tím lepší parametry drátkobetonu ) zpĤsob kotvení v matrici poþet drátkĤ v m3 betonu („þím více, tím lépe“)


Co je to vláknobeton – používaná vlákna polymerová vlákna dle EN 14889-2

TĜída Ia

TĜída Ib

TĜída II

- mikrovlákna s prĤmČrem < 0,3 mm; jednovláknovitá (monofilamentická) - mikrovlákna s prĤmČrem < 0,3 mm; vláknitá ( fibrilovaná) - makrovlákna s prĤmČrem > 0,3 mm


stra rana 59 ran 9

Polymerová vlákna - pĜíklady


Polymerová vlákna - mikrovlákna vlákna syntetická Mikro, napĜ.: vysokoduktilní betony s mikro-PP-vlákny

Vysoké dávkování (až 26 kg/m³) Speciální složení matrice Velmi vysoká duktilita Zdroj : Vláknobetony a jejich aplikace, Ing.V.PetĜík,PHd. BU Pardubice 2010

stra ana a 60


Vláknobetony

Polymerová vlákna - mikrovlákna PĜíklad výrobku

Zdroj : Vláknobetony a jejich aplikace, Ing.V.PetĜík,PHd. BU Pardubice 2010

Polymerová vlákna - makrovlákna

syntetická vlákna „Makro-“, napĜ.:

dávkování až 7 kg/m³ Duktilita o nČco nižší než u drátkobetonu Zdroj : Vláknobetony a jejich aplikace, Ing.V.PetĜík,PHd. BU Pardubice 2010

stra rana 61 ran 1

Co je to vláknobeton – používaná vlákna

sklenČná napĜíklad dle Richtlinie Faserbeton (Österreichische Vereinigung für Beton- und Bautechnik, März 2002 )

- odolná proti alkáliím - délky 6-40 mm - prĤmČr 10 – 30 ȝm - tahová pevnost 1 500 – 4 000 N/mm2


Co je to vláknobeton – další typy vláken

Vždy musí být: Vlákna specifikována Prokázána jejich rozdružitelnost pĜi výrobČ vláknobetonu, která je zárukou homogenity vláknobetonu Prokázán vliv na ztužení struktury matrice Prokázán vliv na trvanlivost vláknobetonu


stra ana a 62


Vláknobetony

Vlastnosti vláknobetonu Vlastnosti, které rozhodují a pĜinášejí efekty v pĜípadČ aplikace vláknobetonu: Zvyšují odolnost pĜi namáhání v tahu Duktilita (pĜetvoĜitelnost) po vzniku trhlin, tj. schopnost pĜenášet tahová namáhání pĜi velkém pĜetvoĜení Zvyšují odolnost proti vzniku trhlin, pĜípadnČ pĜispívají k zmenšení jejich šíĜky Zlepšují odolnost betonu proti mechanickému namáhání ( obrusu ) Polypropylenová vlákna jsou používána také k zvýšení odolnosti betonu proti požáru Ocelová vlákna se používají i pro UHPC Zdroj : Co je vláknobeton, doc.Ing. Jan Vodiþka,CSc., BU Pardubice 2010

Vlastnosti a použití vláknobetonu

Vláknobetonu mĤže být využito jako konstrukþního materiálu obdobnČ jako betonu prostého, tj. jako: Prostý vláknobeton Vláknobeton vyztužený prutovou betonáĜskou výztuží (železovláknobeton) PĜedpjatý vláknobeton

Využití je vždy podmínČno tím, že vláknobeton bude homogenní Zdroj : Co je vláknobeton, doc.Ing. Jan Vodiþka,CSc., BU Pardubice 2010

stra rana 63 ran 3

Zkoušení vláknobetonu

Vláknobeton, který je v ĜadČ stavebních materiálĤ dalším kompozitem, je tĜeba považovat za specifický konstrukþní materiál a to jak s ohledem na jeho výrobu tak i na zkoušení. V zásadČ je možné tyto zkoušky rozdČlit do dvou skupin a to na: - zkoušky þerstvého vláknobetonu, které charakterizují jeho reologické vlastnosti - zkoušky ztvrdlého vláknobetonu, jejichž výsledky jsou obrazem jeho pevnostních charakteristik a trvanlivosti Zdroj : Co je vláknobeton, doc.Ing. Jan Vodiþka,CSc., BU Pardubice 2010

Zkoušení þerstvého vláknobetonu Veškeré bČžné zkoušky jako u þerstvého

betonu dle skupiny norem ýSN EN 12350 navíc kontrola obsahu vláken v betonu - rozplavení betonu, usušení vláken a vážením - ocelová vlákna magnetickou separací ( profometr )


stra ana a 64


Vláknobetony

PROFOMETR – magnetická separace Profometr

2. UvolnČní magnetem separovaných vláken

1. Prolití definovaného objemu betonu štČrbinou profometru

3. Zvážení separovaných vláken

Zkoušení ztvrdlého vláknobetonu Veškeré bČžné zkoušky ztvrdlého

vláknobetonu jako u obyþejného betonu dle Ĝady norem ýSN EN 12390 Specifické zkoušení pevnosti v tahu - charakteristická pevnost v dostĜedném tahu pĜi vzniku makrotrhliny ffc,tk - ekvivalentní pevnost v tahu ffc,tk,eq

(získané hodnoty slouží k zatĜídČní vláknobetonu) Zdroj : Co je vláknobeton, doc.Ing. Jan Vodiþka,CSc., BU Pardubice 2010

stra rana 65 ran 5

Zkoušení ztvrdlého vláknobetonu

Pevnost v osovém tahu betonu se zjišĢuje obtížnČ. Proto byly zavedeny zkoušky náhradní : - v pĜíþném tahu dle ýSN EN 12390-6 - zkoušky ohybem pro nČž existují rĤzné zkušební postupy, nČkteré z nich jsou standardizovány na úrovni CEN.


Pevnost vláknobetonu v pĜíþném tahu


stra ana a 66

Vláknobetony


Pevnost betonu v tahu ohybem þtyĜbodové zatČžování trámku v ýR dle TP FC 1-1 h

F

h

F

tĜíbodové zatČžování trámku

h

F

h

h

l/2 l = 3h

l/2 l = 3h

F

¾h

h

¼h l/2

l/2

tĜíbodové zatČžování trámku se záĜezem EN 14651

l = 3h Zdroj : Co je vláknobeton, doc.Ing. Jan Vodiþka,CSc., BU Pardubice 2010

Zásady navrhování pro ohybem namáhané prĤĜezy UspoĜádání zkoušky ohybem trámu z

vlánobetonu vyztuženém beton. ocelí

$V

Zdroj : Experimentální ovČĜování vláknobetonových prvkĤ, Jitka Vašková, Beton TKS 2/2010, Praha 2010

stra rana 67 ran 7

Zásady navrhování prĤĜezĤ namáhaných smykem za ohybu UspoĜádání zkoušky ohybem trámu z

vláknobetonu vyztuženém beton. ocelí

$V

Zdroj : Experimentální ovČĜování vláknobetonových prvkĤ, Jitka Vašková, Beton TKS 2/2010, Praha 2010

Zkoušky vláknobetonu na modelech a konstrukcích

600

500

ZatČžování modelu konstrukce 1:1

500 600

50

ZatČžování reálné konstrukce

Obr. 9 Schéma zatČžování po obvodČ podepĜené desky


stra ana a 68

Vláknobetony


Zkoušky odolnosti proti požáru RozmČry vzorku : 3,3m x 3m x 0,5m Teplota se mČĜí 50 mm, 100 mm 150 mm od líce vzorku Zásada je, že v hloubce, kde je umístČna hlavní nosná výztuž nesmí teplota pĜekroþit 360 st. C po dobu 180 minut.

Zdroj : Zkoušky požární odolnosti betonu pro ostČní tunelu VMO Brno Dobrovského, Ing.O.Žalud, školení BETOTECH, PodČbrady , leden 2009

Zkoušky odolnosti proti požáru - postup zatČžování ýSN EN 1363-1

T n = T 0 + 345 . log (8 t + 1)

t

Tn

Tn

teplota na povrchu betonu [°C]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

20 678,4273 781,3549 841,7959 884,7442 918,0848 945,3401 968,3922 988,366 1005,988 1021,753 1036,017 1049,04 1061,021 1072,114 1082,442 1092,104 1101,181 1109,739

T0 t

poþáteþní teplota T0=20°C þas [min]


stra rana 69 ran 9

ZatČžovací kĜivka 1200

T e p lo ta T n [°C ]

1000 800 600 400 200 0 -20

30

80 ýas t [min]

130

180

Zkoušky odolnosti proti požáru Pohled do rozevĜené komory pĜed zkouškou

Pohled na zadní stranu komory s vnČjším lícem zkušebních vzorkĤ

Pohled do komory pĜed kontrolním okénkem


Zkoušky odolnosti proti požáru Pohled na odpadaný beton

Pohled na zatČžované plochy vzorkĤ betonu

MČĜení hloubky odpadu


stra ana a 70


Vláknobetony

Zkoušení vláknobetonu Základní vzorek pro zkoušku vláknobetonu ohybem –

150/150/700mm


Zkoušení vláknobetonu VYHODNOCENÍ ZKOUŠEK NORMOVÝCH TRÁMKģ OHYBEM (ρ v,f = 0,5%)

30

Vzorek A

(CLS)m

FRm,c

Vzorek B (CLS)k

FRk,c

Vzorek C PrĤmČrné hodnoty

20 Síla FR [kN]

Charakteristické hodnoty FRm,res,1

FRk,res,2

FRk,res,3

10 FRk,res,1

Km (min FRm,res,1)


strra ana 71 1

1,0

δ t3

δ t2

0,0

δ tk,c δ tm,c

0 2,0

3,0

Deformace δ t [mm]

δ t1 = 3,5

4,0

5,0

Zásady navrhování - prostý vláknobeton (CLS)k

FRk,c

Síla F R [kN]

20

F Rk,res,2

F Rk,res,3

10

F Rk,res,1

1,0

δ t3

0,0

δ tk c δ tm ,c δ t2

0

4/(FKRYiQt

2,0

3,0

δ t1 = 3,5mm

4,0

43/FKRYiQt


Zásady navrhování Vláknobeton vyztužený betonáĜskou ocelí


stra ana a 72


Vláknobetony

APLIKACE PrĤmyslové podlahy Vodonepropustné konstrukce Budovy Mostovky Prefabrikace UHPC Speciální aplikace

Prı ımyslová podlaha (Drátko)betonová deska na zemní pláni

vysoké statické i dynamické zatíŀ ŀení plošné zatíŀení (palety, výrobky, stroje...) regály manipulaÏní technika

zvláštní poŀ ŀadavky odolnost proti obrusu, nárazu, bezprašnost odolnost proti chemickým látkám izolace – radon, teplo, zvuk, vibrace...

Zdroj : Zásady navrhování prĤmyslových podlah, OldĜich Vlasák , BU 2011

strra ana 73 3

Typy prı ımyslových podlah • S ěezanými spárami • mnoŀ ŀství drátkı ı 20- 25 kg/m3 • spáry 4x4 – 8x8 m – proěez do 1/3 výšky desky – také pro oddÝlení svislých prvkı

• Bezespáré • mnoŀ ŀství drátkı ı 30- 45 kg/m3 • pracovní spáry max 50x50 m


SmÝ Ýrnice pro navrhování DBV Merkblatt Betonové ımyslové podlahy prı Technical Report 34

Software www.dratky.cz


stra ana a 74


Vláknobetony

Vodonepropustné konstrukce ( tzv - „bílé“, „oranžové“ .. vany ) PĜíklad suteré suterénu pro suché suché vnitĜ vnitĜní prostĜ prostĜedí edí pĜi namá namáhání tlakovou vodou

Deska

StČny

• dmin=25 cm

• dmin=24 cm

• drátkobeton

• drátkobeton

• pĜídavné vyztužení

• konstrukþní výztuž

Zdroj : Vláknobetony a jejich aplikace, VotČch PetĜík , BU 2010

Vodonepropustné konstrukce obytná obytná budova budova Hesperiden Hesperiden Park, Park, 2. 2. BA, BA, Nürnberg Nürnberg


strra ana 75 5

Budovy - drátkobeton v rodinných domech

NČmecko 2000-2010: 25.000 referenþních objektĤ

Zdroj : Drátkobetony 2010, OldĜich Vlasák

Budovy - základové pasy


stra ana a 76


Vláknobetony

Budovy - podzemní stČny


Podlahové desky

Neplní statickou funkci – veškeré zatížení je pĜenášeno pĜímo do základové konstrukce

Základové desky


stra rana 77 ran 7

Budovy - spĜažené stropní konstrukce

Tlaþená þást prĤĜezu


Mostovky Mostovka spĜaženého ocelobetonového

mostu – jihozápadní obchvat Prahy, most pĜes Lohkovské údolí Požadavek – omezení šíĜky trhlin na max. 0,1 mm = trvanlivost Použití polypropylenových mikrovláken 1,35 kg/m3 betonu C35/45, XF1,S3

Zdroj : Vláknobeton desky mostovky spĜaženého ocelobetonového mostu pĜes lohkovské údolí K.Dahinter, J.Kolísko, V.Vacek, O.Vích, P.MaĜík, J.Štastný,P.Macháþek, Beton TKS 2/2010

stra ana a 78


Vláknobetony

Mostovky Letecký pohled na stavbu mostu

Dokonþený most – jaro 2010

Zdroj : Vláknobeton desky mostovky spĜaženého ocelobetonového mostu pĜes lohkovské údolí K.Dahinter, J.Kolísko, V.Vacek, O.Vích, P.MaĜík, J.Štastný,P.Macháþek, Beton TKS 2/2010

Prefabrikace PĜedem PĜedem pĜedpjatý pĜedpjatý vláknobeton vláknobeton (samozhutnitelný) (samozhutnitelný)

vf

Eliminace mČkké výztuže, smyková únosnost Zdroj : Vláknobetony a jejich aplikace, VotČch PetĜík , BU 2010

stra rana 79 ran 9

UHPC Vysokohodnotné Vysokohodnotné vláknobetony vláknobetony

..modulá ..modulární rní systé systém z prefabrikovaných prvkĤ prvkĤ Zdroj : Vláknobetony a jejich aplikace, VotČch PetĜík , BU 2010

Speciální aplikace „SpĜažená „SpĜažená stropní stropní deska deska zz vláknobetonu“ vláknobetonu“

Zdroj: K. Holschemacher, S. Klotz, S. Köhler: Verbunddecken aus Stahlfaserbeton

• Zesílení stávající stropní konstrukce v Lipsku

• Bez použití betonáĜské výztuže • 50 kg/m3 ocelových vláken Zdroj : Vláknobetony a jejich aplikace, VotČch PetĜík , BU 2010

stra ana a 80


Vláknobetony

Speciální aplikace „SpĜažená „SpĜažená stropní stropní deska deska zz dĜevČných dĜevČných trámĤ trámĤ aa stropních stropních prvkĤ“ prvkĤ“

Zdroj: O. Hemmy, S. Droesse: Verbunddecke aus Holzbalken und Elementdecken

• zmonolitnČní 9 cm silnou drátkobetonovou nadbetonávkou • ocelové drátky 40 kg/m3 • rozpČtí trámĤ 4,5 m, vzdálenost 3,3 m Zdroj : Vláknobetony a jejich aplikace, VotČch PetĜík , BU 2010

Speciální aplikace – rekonstrukce vozovek „White „White Topping“ Topping“ (syntetická (syntetická vlákna) vlákna)

PĜíprava

Koneþný vzhled Pokládka finišerem


stra rana 81 ran 1

Znaþkové produkty ýMB STEELCRETE® STEELCRETE® a FLOORCRETE® FLOORCRETE® STEELCRETE® STEELCRETE® a FLOORCRETE® FLOORCRETE® jsou obchodní názvy pro dva znaþkové vláknobetony s ocelovými vlákny a pĜedem známými technickými parametry STEELCRETE® STEELCRETE® a FLOORCRETE® FLOORCRETE® jsou drátkobetony, vyrábČné v souladu s ýSN EN 206-1 a PN ýMB 01-2008 na které bylo vydáno STO

Znaþkové produkty ýMB STEELCRETE® STEELCRETE® a FLOORCRETE® FLOORCRETE® STEELCRETE®

typový vláknobeton : beton, pro který jsou výrobci specifikovány požadované vlastnosti a doplĖující charakteristiky betonu a výrobce zodpovídá za dodání betonu vyhovujícího požadovaným vlastnostem a doplĖujícím charakteristikám.

FLOORCRETE®

vláknobeton se zaruþeným obsahem vláken : beton dle ýSN EN 206-1, jehož základní struktura je doplnČna vlákny, která mohou být libovolného pĤvodu (materiálu), tvarĤ a rozmČru a jejichž obsah (dávka) v betonu je zaruþen(a).

stra ana a 82


Vláknobetony

Použití FLOORCRETE® - pĜíklad Rekonstrukce podlah Karlovy vary

FLOORCRETE C 20/25 Komplikovaný pĜíjezd k objektu

Doprava FLOORCRETE þerpadlem do objektu objektu

Použití FLOORCRETE® - pĜíklad Rekonstrukce podlah Karlovy vary

Bezproblémové rozlévání

Homogenní FLOORCRETE

Koneþný vzhled

stra rana 83 ran 3

Použití FLOORCRETE® Mošnov – rozšíĜení plochy pro opravy letadel

FLOORCRETE C 20/25 a C 25/30 Pohled na staveništČ

Pokládka

Použití FLOORCRETE® Mošnov – rozšíĜení plochy pro opravy letadel

FLOORCRETE C 20/25 a C 25/30 Pokládka z mixu v uzavĜené þásti

Koneþný vzhled

stra ana a 84


Použití

Vláknobetony

STEELCRETE®

Základová deska rodinného domu v obci ChýnČ

Použití

STEELCRETE®

Spodní patro rodinného domu – obec ZahoĜany STEELCRETE byl použit pro konstrukci „bílé vany“

Detail Ĝízené smršĢovací spáry Betonáž þerpadlem Hotová konstrukce

stra rana 85 ran 5

Vývojové programy ve skupinČ ýeskomoravský beton Vláknobeton pro betonové trouby Objektivní požadavek :

Podmínka : mít mČĜitelný parametr na finálním výrobku pro porovnání Únosnost ve vrcholovém zatížení

PotĜeba nahradit výztuž

Zdroj : Praktické použití vláknobetonu, J.Vodiþka,V.Veselý,K,KoláĜ,J.Krátký , Beton TKS 2/2010

Vývojové programy Vláknobeton pro betonové trouby Test na betonové troubČ vyztužené ocelovou spirálou uprostĜed

Test na betonové troubČ vyztužené ocelovými spirálami vnČ a uvnitĜ prĤĜezu

1 400 mm

600 mm Výsledek v obou pĜípadech : Náhrada výztuže je možná ocelovými vlákny 1/50 mm

v dávce 40 kg/m3

Zdroj : Praktické použití vláknobetonu, J.Vodiþka,V.Veselý,K,KoláĜ,J.Krátký , Beton TKS 2/2010

stra ana a 86


Vláknobetony

Vývojové programy Kombinace STEELCRETE s mČkkou betonáĜskou výztuží Cíl projektu : Zjistit míru spolupĤsobení ocelových vláken s ocelovou výztuží v trámových konstrukcích ýást vyrobených tČles Fixace výztuže ve formách

Zdroj : Spolupúsobení klasické a rozptýlené výztuže, Jan.L.Vítek, Stanislav SmiĜinský, Beton TKS 2010

Vývojové programy Kombinace STEELCRETE s mČkkou betonáĜskou výztuží Výsledky testĤ NejvýhodnČjší kombinace

MČkká výztuž 2xR8mm

MČkká výztuž 2xR8mm+40kg drátkĤ

MČkká výztuž 2xR8mm+60kg drátkĤ

Zdroj : Spolupúsobení klasické a rozptýlené výztuže, Jan.L.Vítek, Stanislav SmiĜinský, Beton TKS 2010

stra rana 87 ran 7

Vývojové programy Vsokopevnostní STEELCRETE 150 MPa Detail trhliny

RozmístČní trhlin po délce prĤĜezu

Vývojové programy Vsokopevnostní STEELCRETE 150 MPa

Lépe pĤsobí UHPC

Graf závislosti Síla/prĤhyb Trámce s mČkkou výztuží

Trámce s UHPC

Lépe pĤsobí železobeton

Deformace – prĤhyb trámce

stra ana a 88


Vláknobetony

Vývojové programy – Plovoucí vláknobetonový ostrĤvek FC60/67,2,2-1,2, XF1, Cl 0,4, Dmax 8, F6 Dávka 5,0kg syntetických makrovláken Max. prĤsak 11 mm TloušĢka stČny 60 mm

Tvar prvku

Polystyrenové jádro

Vývojové programy – Plovoucí vláknobetonový ostrĤvek Výroba prvku

strra ana 89 9

Hotový prvek ve výrobní poloze

Vývojové programy – Plovoucí vláknobetonový ostrĤvek Spojené prvky pĜed umístČním

Evidence snĤšky

na vodní ploše

Vylíhlá mláćata rybáka obecného

OcenČní MŽP SR

Kde získat informace Sborníky FIBRECONCRETE 2007 2009 K volnému stažení na : www.betontks.cz

DAfStb-Richtlinie

2011

Novela EN 206 duben 2012 Bude obsahovat nČkterá ustanovení týkající se vláknobetonu

Stahlfaserbeton

stra ana a 90


Vláknobetony

ZávČr Vláknobeton – je samostatný stavební materiál a má

bezesporu své specifické místo mezi stavebními materiály Technologie – nejdĤležitČjší dosáhnout výrobnČ homogenního vláknobetonu, který ve výsledku splní požadované vlastnosti Zkoušení – bylo by tĜeba sjednotit zkušební postupy vþetnČ vyhodnocení výsledkĤ zkoušek Aplikace – výhodná pĜi prokázání efektĤ ekonomických a užitkových pro investora i spoleþnost

sttra ana 91


stran na 92



Modul pružnosti betonu Ing. Vladimír Veselý

Odborný seminár BETÓNRACIO 2012 Horný Smokovec, Vysoké Tatry 2. - 3. február 2012

Opakování Beton je kĜehká hmota, ale pĜi krátkodobém statickém zatížení se chová pružnČ. Velikost pĜetvoĜení závisí na velikosti napČtí : - pĜetvárných vlastnostech kameniva - cementového kamene, - hutnosti, vlhkosti a stáĜí betonu. Pružné chování betonu je možno zjednodušenČ uvažovat pro malá napČtí v tlaku do velikosti 0,33 až 0,4 pevnosti v tlaku. V oblasti malých krátkodobých napČtí je možno zjednodušenČ pĜedpokládat platnost Hookova zákona E = ı / İ ObecnČ však závislost napČtí na pĜetvoĜení není lineární, takže modul pružnosti není konstantní – se zvyšujícím se napČtím modul pružnosti klesá. PomČr napČtí ı k odpovídajícímu pružnému pĜetvoĜení İ vyjadĜuje seþnový modul pružnosti.

sttra ana 93

stran na 93

Opakování ObecnČ však závislost napČtí na pĜetvoĜení není lineární, takže modul pružnosti není konstantní – se zvyšujícím se napČtím modul pružnosti klesá. PomČr napČtí ı k odpovídajícímu pružnému pĜetvoĜení İ vyjadĜuje seþnový modul pružnosti.

Opakování - zušebnictví DČlení Statický modul pružnosti – zkouší se pĜi zatížení tlakovým napČtím dle ISO 6784 zkoušení je destruktivní a pomČrnČ pĜesné Dynamický modul pružnosti (je o cca. 20 % vyšší než statický). Zkouší se metodami : - ultrazvuková dle ýSN 73 1371 - rezonanþní metoda dle ýSN 73 1372 zkoušení je nedestruktivní, ménČ pĜesné ale rychlé

stra ana a 94



Stanovení statického modulu pružnosti betonu Zkušební tČlesa Jako zkušební tČlesa se pĜednostnČ používají válce o prĤmČru 150 mm a výšce 300 mm. Je možné použít i jiná zkušební tČlesa, ale jen za pĜedpokladu, že pomČr délky k prĤmČru je v rozmezí 2 L/d 4 ( napĜ. trámec o rozmČrech 100 x 100 x 400 mm) a prĤmČr d je nejménČ þtyĜnásobek velikosti nejvČtšího zrna kameniva v betonu

Opakování - pĜedstava o pružných deformacích dle eurokódu Pružné deformace betonu velkou mČrou závisí na jeho složení

(zejména na kamenivu). Hodnoty uvedené v této normČ (EN 1992-1-1) se mají považovat za smČrné pro obecné použití. Avšak pokud je konstrukce citlivá na odchylky od tČchto obecných hodnot, mají se tyto hodnoty stanovit pĜesnČji. Modul pružnosti betonu závisí na modulu pružnosti jeho složek. PĜibližné hodnoty modulu pružnosti Ecm(seþnová hodnota mezi ıc = 0 a 0,4 fcm) pro betony se silikátovým kamenivem jsou uvedeny v tabulce 3.1. EN 1992-1-1 Pro vápencové a pískovcové kamenivo se mají hodnoty snížit o 10 %, resp. 30 %. Pro þediþové kamenivo se mají hodnoty zvýšit o 20 %.

strra st ana 95 5

Opakování - pĜedstava o pružných deformacích dle eurokódu PĜibližné hodnoty modulu pružnosti Ecm betonu v závislosti na pevnosti betonu v tlaku a použitém druhu kmeniva dle EN-1992-1-1 tab.3.1 100 90

fck [MPa]

80

silikátové kamenivo

MPa/GPa

70 60

vápencové kamenivo

50

pískovcové kamenivo

40

þediþové kamenivo

30 20 10 0

12 16 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 90 Válcová pevnost v tlaku fck [Mpa]

Stanovení statického modulu pružnosti betonu PrĤbČh zkoušky

stra ana a 96



Stanovení statického modulu pružnosti betonu Úskalí-zdroje nepĜesností Jak dopadly jedny z MPZ ?

Stanovení statického modulu pružnosti betonu Úskalí - zdroje odchylek výsledkĤ zkoušek Srovnávací pevnost betonu v tlaku fc se stanoví na

tĜech tČlesech, která jsou stejná velikostí i tvarem jako tČlesa, která budou použita pro stanovení statického modulu pružnosti (nČkdy se použijí pro stanovení pevnosti v tlaku krychle a zapomene se na pĜepoþet, bohužel je umožnČn i odhad pevnosti) NapČtí se plynule zvyšuje až do hodnoty ıa = fc /3 a udržuje se po dobu 60 s, následnČ se do 30 s provede odeþet (rĤzná mČĜidla a zpĤsob odeþtu – analogové/ digitální hodinky, fyzický odeþet/ snímaþ hodnot pĜímo do PC ) RĤzná zkušební tČlesa – vliv tvaru/štíhlostní pomČr Koncování zkušebních tČles se mĤže lišit

strra st ana 97 7

Stanovení statického modulu pružnosti betonu Úskalí-zdroje nepĜesností Vliv tvaru zkušebních tČles Tvar zkušebních tČles významnČ ovlivĖuje výsledek zkoušky, výrazný rozdíl je mezi výsledky na normou definovaných válcích 150x300mm a na hranolech 100x100x400mm Výsledky na tČlesech s mezním štíhlostním pomČrem 1:4 poskytují zjevnČ vyšší hodnoty statického modulu pružnosti než tČlesa se štíhlostním pomČrem 1:2 Na trámcích vyĜezaných z konstrukce je dosahováno nižších hodnot než na trámcích zhotovených ve formČ Pro stejný beton lze namČĜit hodnotu, která požadavkĤm projektu vyhoví, anebo hodnotu, která bude výraznČ nevyhovující a to ve stejné laboratoĜi Zdroj: Studium vlivu tvaru, velikosti a zpĤsobu pĜípravy zkušebního tČlesa na výsledek zkoušky statického modulu pružnosti betonu v tlaku , Petr HuĖka, JiĜí Kolísko, Beton TKS 1/2011

Stanovení statického modulu pružnosti betonu Úskalí-zdroje nepĜesností Vliv tvaru zkušebních tČles – výsledky experimentĤ

Zdroj: Studium vlivu tvaru, velikosti a zpĤsobu pĜípravy zkušebního tČlesa na výsledek zkoušky statického modulu pružnosti betonu v tlaku , Petr HuĖka, JiĜí Kolísko, Beton TKS 1/2011

stra ana a 98



Faktory ovlivĖující modul pružnosti betonu v tlaku Vstupní složky

- kamenivo – vlastnosti horniny (modul pružnosti ) - vlastnosti kameniva (EN 12670) - zastoupení frakcí ( celková kĜivka zrnitosti kameniva v betonu) - cement – modul pružnosti a podíl cementového tmele v objemu betonu - voda – vodní souþinitel (V/C = pevnost) - pĜísady – vliv pouze sekundární - vzduch – významný negativní vliv OšetĜování betonu Stav vzorku pĜi zkoušce

EXPERIMENTY V LABORATOěÍCH BETOECH 1. V laboratoĜích BETOTECHu v OstravČ a BrnČ - Gajdošova probíhaly ve spolupráci s Ústavem geoniky AV ýR a Katedrou materiálového inženýrství TU Ostrava zkoušky modulu pružnosti hornin a ovČĜení vlivu rĤzného kameniva na modul pružnosti betonu v tlaku 2. V laboratoĜi BETOTECHu v BrnČ – Jihlavská probíhaly v rámci bakaláĜských prací experimenty k ovČĜení vlivu složení betonu na statický modul betonu v tlaku (kamenivo, pĜímČsi, pĜísady a obsah vzduchu) 3. V laboratoĜi BETOTECHu v BerounČ a Mostu probČhl v rámci bakaláĜské práce experiment „Statický modul pružnosti betonu v závislosti na vodním souþiniteli a použití superplastifikátoru

strra st ana 99 9

1. Modul pružnosti kamene - horniny Hodnoty jsou ovlivnČny vznikem, mineralogickým složením,

texturou a strukturou horniny Vysoký modul mají hutné vyvĜelé horniny – þediþ, diorit, gabro, diabas. V literatuĜe se hodnoty MP kamene uvádí jen výjimeþnČ: Hornina

Pevnost v tlaku (MPa)

Modul pružnosti (GPa)

Žula, syenit

160 - 280

40 - 75

diorit, gabro

170 - 300

50 - 100

kĜemenný porfyr, andezit

180 - 300

25 - 65

þediþ, melafyr

290 - 400

55 - 115

diabaz

180 - 250

70 - 90

KĜemenec, droby

150 - 300

60 - 75

KĜemenný pískovec

120 - 200

10 - 45

Vápence, dolomity

80 - 180

20 - 85

Rula

160 - 280

10 - 30

Amfibolit

170 - 280

45 - 50

Zdroj: Modul pružnosti a kamenivo, Václav Blížkovský, JiĜí šafrata, Školení BETOTECH, Skalský DvĤr, leden 2011

1.Modul pružnosti kamene - horniny

Skuteþné hodnoty MP používaného kameniva neznáme, nezkouší se.

NejpoužívanČjší druh horniny na severní MoravČ je sedimentární hornina Moravská droba

Typickým petrografickým znakem sedimentárních hornin je vČtšinou pravidelné stĜídání poloh drobových a bĜidliþnatých þi prachovcových.

Norma ýSN EN 12620 Kamenivo do betonu neposuzuje množství rozlišných þástic kameniva.

Podle ýSN 72 1180 Stanovení rozlišných þástic kameniva byl stanoven obsah jiných než drobových zrn v kamenivech na nČkterých betonárnách ve frakcích 8/16 a 11/22 s výsledkem : 6,5 až až 59,4 % !!

Zrna bĜidlic vykazují nižší tvrdost a mechanickou odolnost v porovnání se zrny samotné droby.

ZámČr : sledování hodnoty MP u hornin používaných pro betony vyšších pevnostních tĜíd. Zdroj: Modul pružnosti a kamenivo, Václav Blížkovský, JiĜí šafrata, Školení BETOTECH, Skalský DvĤr, leden 2011

strana na 100 0



1. Modul pružnosti kamene - horniny Detail lomové stČny

Deklarace kameniva/složení

¾ Moravská droba - 18 % droba

- 9 % bĜidlice - 73 % slepence


1. Stanovení modulu pružnosti na horninČ Ústav geoniky AVýR, stanovil MP na vybraných

kusech hornin z lomĤ HrabĤvka, Výkleky a Bílþice. VýbČr hornin byl proveden odborníkem na geologii

tak, aby byly podchyceny charakteristické typy hornin vyskytujících se v dané lokalitČ. Z vybraných kusĤ byly provedeny vývrty zkušebních

tČles o rozmČrech d = 47 mm , h = 94 mm a ta byla podrobena zkoušce pevnosti v tlaku a modulu pružnosti. Zkoušky byly provedeny vždy na tĜech tČlesech pro jeden typ horniny. Zdroj: Modul pružnosti a kamenivo, Václav Blížkovský, JiĜí šafrata, Školení BETOTECH, Skalský DvĤr, leden 2011

strra st ana 101 01

1. Stanovení modulu pružnosti na horninČ droba

Lom HrabĤvka bĜidlice

prachovec


1. Stanovení modulu pružnosti na horninČ Lom Výkleky - droba

Lom Bílþice - þediþ


strana na 102 0



Výsledky zkoušek modulĤ pružnosti na odebraných vzorcích hornin Lokalita / lom

Oznaþ .

hornina

Objemová hmotnost

Pevnost v tlaku

[kg.m-3]

Hodnoty uvádČné v literatuĜe

1. Stanovení modulu pružnosti na horninČ

Modul pružnosti

[MPa]

[GPa]

min

max

Ø

min

max

Ø

min

max

Ø

60-75

HrabĤvka

droba

778

2 657

2 691

2675

165

231

189

49,00

52,10

50,20

HrabĤvka

bĜidlice

779

2 725

2 762

2742

174

221

194

32,90

35,00

34,17

HrabĤvka

prachovec

781

2 680

2 684

2683

165

221

191

43,90

49,80

46,35

Výkleky

šedá droba

782

2 629

2 650

2641

205

226

218

47,80

48,80

48,23

60-75

Bílþice

þediþ

789

2 929

2 962

2944

237

287

266

43,70

52,10

48,27

55-115

• PĜestože byla zkušební tČlesa vyvrtána z jednoho kusu horniny a v jednom smČru, je rozptyl výsledkĤ velký. Zdroj: Modul pružnosti a kamenivo, Václav Blížkovský, JiĜí šafrata, Školení BETOTECH, Skalský DvĤr, leden 2011

1. Stanovení modulu pružnosti na horninČ MP maximum (Gpa) MP minimum (Gpa)

Modul pružnosti

PrĤmČr (Gpa)

55,00 52,10 50,00

52,10

50,20 49,00

49,80 46,35

45,00

48,80 48,23 47,80

48,27 43,70

43,90

40,00 35,00

34,17 32,90

35,00

30,00 778

779

781

782

789

Oznaþení kameniva

• Je zapotĜebí vyzkoušet vČtší soubor vzorkĤ vyvrtaných pod rĤzným úhlem k vrstevnatosti sedimentu. Zdroj: Modul pružnosti a kamenivo, Václav Blížkovský, JiĜí šafrata, Školení BETOTECH, Skalský DvĤr, leden 2011

strra st ana 103 03

1. Experimentální zjištČní významných vlivĤ ve složení betonu na jeho modul pružnosti B1 - Referenþní zámČs : CEM I 42,5R

400 kg 0/4 DTK 805 kg 4/8 HTK 212 kg 8/16 HDK droba 795 kg voda (vodní souþinitel w=0,4) 150 kg superflastikifátor G110 ( 0,8% cementu) 3,2kg B2 - Náhrada objemu HDK 8/16 þediþem B3 - Úprava vodního souþinitele na w = 0,5 B4 - PĜidání provzdušĖovací pĜísady

Zdroj: zadání diplomové práce Bc. Stuchlíkové, OU Ostrava, 2010

1. Experimentální zjištČní významných vlivĤ ve složení betonu na jeho modul pružnosti Výsledky

Popis

ozn.

tlak

odchylka tlak

DMP

SMP

odchylka SMP

[MPa]

[%]

[GPa]

[GPa]

[%]

referenþní

B1

69,6

100,0

50,5

30,5

100,0

þediþ

B2

82,6

118,8

59,5

40,5

132,8

(0,1)

B3

56,9

81,8

45,5

25,0

82,0

zvýšený vzd. (1,3%)

B4

65,4

94,0

48,0

28,5

93,4

zvýšený v/c

Vliv zmČn složení betonu na MP

Odchylka tlak (%) Odchylka SMP (%)

Pouhá výmČna HDK 8-16 droba/þediþ pĜinesla nárĤst :

140 130 120 110

pevnosti betonu v tlaku o 13 MPa

100 90 80

modulu pružnosti betonu v tlaku o 10 Gpa

70 60 50 Referenþní

þediþ

zvýšený v/c (0,1)

zvýšená vzd. (1,3%)

Zdroj: diplomová práce Bc. Stuchlíkové, OU Ostrava, 2010

strana na 104 0



2. Vliv pĤvodu kameniva v betonu na statický modul pružnosti betonu Složení betonu: Dávka v kg/m3

Materiál Cem I 42,5 R Mokrá 0/4 Bratþice 4/8 8/16 Sika VSC 1035 Voda celkem

400 840 180 720 2,000 190

Zkoušená kameniva 4/8 a 8/18 byla z lokality Olbramovice(drcené,prané, granodiorit), Želešice(drcené,amfibolit), Bílþice(drcené, þediþ), Tovaþov(tČžené,prané, silikátové), Luleþ(drcené,pĜevažuje moravská droba). Hmotnost kameniva v betonu se mČnila v závislosti na jeho objemové hmotnosti (zachován objem kameniva).

Zdroj: Vliv složení betonu na statický modul pružnosti betonu, O.Žalud - BETOTECH, s.r.o., T.Vymazal, O.Jelínek, Michal Melo, P.Janoušek, F. Verner, D. Žídek – VUT Brno, Školení BETOTECH 2011,Skalský DvĤr, leden 2011

2. Vliv pĤvodu kameniva v betonu na statický modul pružnosti betonu Výsledky zkoušek

Kamenivo Olbramovice Želešice Bílþice Tovaþov Luleþ

Obsah Obj. hm. Obj. hm. ZB Sednutí vzduchu ýB [kg.m-3] [kg.m-3] [mm] [%] 150 200 140 170 90

2,4 1,8 2,3 2,8 1,9

2380 2470 2430 2320 2340

2357 2433 2420 2290 2310


strra st ana 105 05

Statický Krychelná Válcová Válcová modul pevnost pevnost /Krychelná pružnosti [MPa] [MPa] MPa 62,9 47,9 32 200 0,762 59,9 44,1 0,736 33 700 59,7 40,4 0,677 36 000 49,4 40,9 0,828 29 300 50,7 44,6 0,880 30 500

2. Vliv pĤvodu kameniva v betonu na statický modul pružnosti betonu Závislost statického modulu pružnosti betonu na pĤvodu hrubého kameniva 37 000

70

31 000 30 000

32 200

36 000

33 700

50,7

49,4

PĜedpoklad dle eurokódu

32 000

60

59,7


33 000

59,9


34 000


35 000


62,9

36 000

50 40

Statický modul pružnosti MPa Krychelná pevnost [MPa]

29 300

30 500

29 000

30 20 10 0

Olbramovice

Želešice

Bílþice

Tovaþov

Luleþ

ZávČr : pĤvod hrubého kameniva ovlivĖuje statický modul pružnosti betonu, obecnČ lze konstatovat, že kameniva z hornin typu þediþe a amfibolitu vykazují vyšší statický modul pružnosti betonu Zdroj: Vliv složení betonu na statický modul pružnosti betonu, O.Žalud - BETOTECH, s.r.o., T.Vymazal, O.Jelínek, Michal Melo, P.Janoušek, F. Verner, D. Žídek – VUT Brno, Školení BETOTECH 2011,Skalský DvĤr, leden 2011

2. Vliv pĜímČsi a její dávky na statický modul pružnosti betonu Složení betonu: Materiál suchý Cem I 42,5 R Mokrá 0/4 Bratþice 4/8 Olbramovice 8/16 Olbramovice Sika VSC 1035 Popel Opatovice Vápenec þ. 7 Mokrá Voda celkem

0

P75

P150

V50

V100

350 900 180 720 1,75 0 0 190

320 835 180 720 1,75 75 0 190

300 764 180 720 1,75 150 0 190

340 857 180 720 1,75 0 50 190

330 815 180 720 1,75 0 100 190


strana na 106 0



2. Vliv pĜímČsi a její dávky na statický modul pružnosti betonu KďũĞŵŽǀĄŚŵŽƚŶŽƐƚ Ϯ ZĐƵď΀Eͬŵŵ ΁ ϯ ΀ŬŐͬŵ ΁

KǌŶĂēĞŶşǌĄŵĢƐŝ Ϭ Wϳϱ WϭϱϬ sϱϬ sϭϬϬ

ϮϯϮϬ ϮϯϬϮ ϮϮϳϳ ϮϯϮϯ ϮϯϮϬ

Ϯ

ZĐǇů΀Eͬŵŵ ΁

΀DWĂ΁

ϯϵ͕ϱ ϰϬ͕ϴ ϰϬ͕ϵ ϯϵ͕ϲ ϯϵ͕ϱ

ϮϴϱϬϬ ϯϭϱϬϬ ϯϭϱϬϬ ϯϬϯϱϬ ϯϭϭϬϬ

ϰϵ͕ϳ ϰϴ͕ϱ ϰϵ͕ϭ ϰϲ͕ϱ ϰϱ͕ϯ


2. Vliv pĜímČsi a její dávky na statický modul pružnosti betonu PĜedpokládaný modul pružnosti dle eurokódu je cca 32-35GPa

Závislost statického modulu pružnosti betonu na druhu a dávce pĜímČsi 45

32000 31500

31500

31500

Statický modul pružnosti MPa

31100

40,9 39,6

39,5

30500

39,5

30350 35

30000

Popílek 75 kg

29500

Popílek 150 kg

vápenec 50 kg

vápenec 100 kg 30

29000 28500 28500 28000

Bez pĜímČsi

25 E [MPa]

27500

Rcyl [N/mm2] 20

27000 0

P75

P150

V50

V100

ZávČr : Použití pĜímČsi v bČžných dávkách zvyšuje modul pružnosti betonu, tuto dávku je nutné optimalizovat (obecné tvrzení, že beton s nízkým obsahem jemných þástic má vyšší statický modul pružnosti, se nepotvrdilo) Zdroj: Vliv složení betonu na statický modul pružnosti betonu, O.Žalud - BETOTECH, s.r.o., T.Vymazal, O.Jelínek, Michal Melo, P.Janoušek, F. Verner, D. Žídek – VUT Brno, Školení BETOTECH 2011,Skalský DvĤr, leden 2011

strra st ana 107 07

40

Válcová pevnost v tlaku MPa

40,8

31000

2. Vliv obsahu vzduchu v betonu na statický modul pružnosti betonu Složení betonu:

Dávka v kg/m3

Materiál Cem I 42,5 R Mokrá 0/4 Bratþice 4/8 Olbram 8/16 Olbram Fro V5 Sika VSC 1035 Voda celkem

400 820 180 720 0-1 2,000 185


2. Vliv obsahu vzduchu v betonu na statický modul pružnosti betonu Výsledky

Sednutí V vzduchu [mm] [%] 200 2,9 200 4,0 190 5,0 230 5,8 220 6,5 180 8,0

OHZB 3

[kg/m ] 2355 2366 2304 2298 2272 2251

RB 3

[kg/m ] 64,5 64,5 55,1 54,8 51 45,5

E [GPa] 36 600 36 000 35 100 32 900 32 400 31 000

Ultrazvuk v [m/s] 4373 4396 4341 4294 4303 4238

Rschmidt [MPa] 40,6 43,4 40,9 37,9 38,7 37,0


strana na 108 0



2.Vliv obsahu vzduchu v betonu na statický modul pružnosti betonu Závislost statického modulu pružnosti betonu na obsahu vzduchu 38 000

37 000

Satický modul pružnosti betonu [ Mpa]

36 600 36 000

36 000

35 100

35 000

34 000

33 000

32 900 32 400

32 000

31 000

31 000

30 000 2,5

3,5

4,5

5,5

6,5

7,5

8,5

Obs ah vzduchu v ýB [%]


2. Vliv obsahu vzduchu v betonu na statický modul pružnosti betonu Závislost statického modulu pružnosti betonu na pevnosti v tlaku 37 000

Statický modul pružnosti betonu MPa

36 600

Dle eurokódu

36 000

36 000

35 100

35 000

34 000

33 000

32 900

ZávČr : se vzrĤstajícím obsahem vzduchu v betonu klesá pevnost betonu v tlaku a podobnČ klesá i modul pružnosti betonu

32 400 32 000

31 000

31 000

30 000 40

45

50

55 60 Pevnost betonu v tlaku v MPa


strra st ana 109 09

65

70

2. Vliv plastifikaþní pĜísady na statický modul pružnosti betonu Složení betonu : Materiál suchý

BV40

Cem I 42,5 R Mokrá 0/4 Bratþice 4/8 Olbram 8/16 Olbram BV40 Sika VSC 1035 Sika 3088 CZ Sikament 100 WR 711 Voda celkem

VSC 1035 VSC 3088

400 872 180 720 3,2

400 872 180 720

400 872 180 720

Sikament 100

WR711

400 872 180 720

400 872 180 720

2,00 2,40 4,0 185

185

185

185

1,40 185


2. Vliv plastifikaþní pĜísady na statický modul pružnosti betonu Výsledky Oznaþení zámČsi

Sednutí [mm]

BV40 VSC 1035 VSC 3088 Sikament 100 WR 711

45 75 65 45 195

Obj. hm. Válcová Obsah Obj. hm. ZB ýB [kg.mpevnost 7 vzduchu [%] [kg.m-3] 3] dní [MPa] 3,2 2,1 1,6 3,1 4,9

2325 2340 2370 2330 2280

2306 2340 2339 2366 2260

27,4 39,3 38,9 37,4 28,75

Statický modul pružnosti 7dní [MPa] 28500 29000 30200 28900 28500

Krychelná Válcová Statický modul pevnost pevnost pružnosti 28dní 28dní[MPa] 28dní [MPa] [MPa] 44,3 39,3 29600 48,7 44,2 32200 50,6 45,2 32250 46,3 42,7 33500 38 33,9 30750


strana na 110



2. Vliv plastifikaþní pĜísady na statický modul pružnosti betonu

33000 Statický modul pružnosti MPa

50

33500 45,2 32250

44,2 32200

45 42,7

32000 40

39,3 31000

30000

29600

29000

ZávČr plastifikaþní pĜísada ovlivĖuje pevnost betonu tím, že do nČj vnáší rĤzné procento provzdušnČní tak se mČní i pevnost betonu v tlaku a statický modul pružnosti

30750 35 33,9 30

25

Statický modul pružnosti 28dní [MPa] Válcová pevnost 28dní [MPa]

28000

Válcová pevnost v tlaku MPa

34000

Závislost statického modulu pružnosti betonu po 28 dnech na plastifikaþní pĜísadČ

27000

20 BV40

VSC 1035

VSC 3088

Sikament 100

WR 711


3. Statický modul pružnosti betonu v závislosti na vodním souþiniteli a použití superplastifikátoru Složení betonĤ

vápenec

Zdroj: BakaláĜská práce „Statický modul pružnosti betonu v závislosti na vodním souþiniteli a použití superplastifikátoru“, Jan Veselý, ýVUT Praha, 2011

strra st ana 111 11

3. Statický modul pružnosti betonu v závislosti na vodním souþiniteli a použití superplastifikátoru Konzistence

Voda v l : 169

186

204 222 241

169

169

169

169

169


3. Statický modul pružnosti betonu v závislosti na vodním souþiniteli a použití superplastifikátoru Vápencové kamenivo z Holého vrchu obsahuje kĜemiþitá zrna a jeho obj. hmotnost je vyšší než u jiných vápencových kameniv

v/c

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

pĜedpokládaný Ec dle eurokódu Zdroj: BakaláĜská práce „Statický modul pružnosti betonu v závislosti na vodním souþiniteli a použití superplastifikátoru“, Jan Veselý, ýVUT Praha, 2011

strana na 112



3. Statický modul pružnosti betonu v závislosti na vodním souþiniteli a použití superplastifikátoru

PĜísada

-

Kg/m3

0,9

1,08

1,26 1,44

1,62

-

0,9

1,08

1,26

1,44

1,62

pĜedpokládaný Ec dle eurokódu


3. Statický modul pružnosti betonu v závislosti na vodním souþiniteli a použití superplastifikátoru ZávČry Na konkrétním složení betonu byly potvrzeny obecnČ platné závislosti Kamenivo z konkrétní lokality se chovalo v betonu jinak, než pĜedpokládají normativní podklady


strra st ana 113 13

Diskuse Modul pružnosti betonu zcela nespornČ závisí na

složení betonu, což je prokázáno dlouhodobČ celou Ĝadou experimentĤ Mechanické charakteristiky kameniva, jeho celková kvalita (tvar zrn, podíl jiných zrn, kolísání vlastností…) mají výrazný vliv na parametry betonu vþetnČ modulu pružnosti Zkušební postupy mohou poskytnout pĜekvapivČ velmi rozdílné hodnoty modulu pružnosti betonu byĢ jsou provádČny v akreditovaných laboratoĜích

Diskuse Korelaþní závislosti definované matematickými

funkcemi þi závislostními koeficienty jsou pouze orientaþní a je velmi diskutabilní s nimi uvažovat v praxi UvádČní korelaþních závislostí pĜímo do norem vede k nedorozumČním mezi projektanty a zhotoviteli staveb V pĜípadČ, že je konstrukce (konstrukþní prvek) skuteþnČ náchylný k deformacím, je tĜeba s Ĝešením pĜetvárných vlastností betonu zaþít vþas a komplexnČ Každá práce nČco stojí

strana na 114

Ing. Oto Vojtechovsk˘ ˘

sttra ana 115 5



Ing. Oto Vojtechovsk


Berafluid LG 101, Berafluid LC 101 - plastifika né prísady na báze lignosulfonátov. - jeden je hore natou soou a druh vápenatou soou lignosulfonovej kyseliny - jedná sa o plastifika né prísady - ich pou itie je potrebné odladi v konkrétnych podmienkach a odvíja sa od kompatibility s jednotlivmi cementmi odladenie v receptúrach le í na pleciach tímu v laboratóriu v prípade potreby je k dispozícii aj sodná so zo skúsenosti vieme, e istá realizácia si vy adovala práve takúto so i lo o cestn betón

strana strana a 116 a6116 6



Berafluid LG 101, Berafluid LC 101 - prísady sú vhodné do betónov tried C12/15 a C30/37 - v kombinácii s vhodnm prevzdu ova om je mo né vyrába prevzdu nené betóny - pri predávkovaní sa oddiali tuhnutie a následne aj tvrdnutie betónu - je potrebné pred pou itím receptúru poriadne vyskú a - tieto prísady neobsahujú zostatkov cukor, ktor by mohol nepredvídane ovplyvni a spomali priebeh hydratácie tieto prísady sú toti charakteristické tm, e z vroby cukor obsahujú - betón nie je náchyln na segregáciu, preto sa s prísadou dobre manipuluje - ide o prísady s charakteristickm zápachom. - dodávajú sa u odpenené obmedzen vskyt falo ného vzduchu

Berafluid LG 101, Berafluid LC 101 - sú aj zakonzervované obmedzen vskyt plesní - skladova pri teplote od 10 do 25 °C, chráni pred vekm chladom prísada získava viskozitu a mô e zmrznú. nevystavova priamemu slne nému iarenie a neuchováva hermeticky uzatvorené

sttra ana 117 7

Berascreed 101 superplastifikátor vyvinut peciálne pre cementovo-popolové potery na báze PCE obsahuje v sebe aj prísadu obmedzujúcu zmra ovanie poteru obsiahnut polykarboxylát zaru uje vrazné stekutenie jemného materiálu. - samotná poterová zmes je menej náchylná na segregáciu

- - - -

Berascreed 101 sa pou íva v kombinácii s BR Stabilizátorom 101 - bol peciálne navrhnut takisto na cementové potery, aby e te vraznej ie eliminoval mieru prípadnej segregácie

Berament HT 5271 - superplastifikátor vyvinut pre vrobu prefabrikátov - na báze PCE - vroba vysokohodnotnch, vysokopevnostnch, samozhutnitench betónov - rchly nárast po iato nch pevností - betón je kompaktn, má hutnú truktúru - vrazne zní en vodn sú inite - dosahovanie potrebnej konzistencie - betón s Beramentom HT 5271 nie je potrebné pretepova - triedy betónov C 35/45 a vy ie - PCE je charakterizovan rchlou prinavosou na povrch cementového zrna zaru uje okam itú disperziu cementovch zn s prejavenm silnm stekucujúcim ú inkom

strana na a 118 8



Berament HT 5271 - v aka svojmu zlo eniu v ur itej fáze hydratácie cementu napomáha vode dosta sa do blízkosti zrna a zmá a ho tm sú zabezpe ené potrebné rchle nábehy pevností - skladova pri teplote od 10 do 25 °C a nevystavova priamemu slnku - neskladova hermeticky uzavreté dochádza ku uvoovaniu plynov pri zv enej teplote a mô e dôjs k nafúknutiu obalu - pre tieto látky je typická postupná farebná zmena zo svetlej ieho odtiea na tmav í nevplva na ú innos prísady - dodáva sa odpenená a konzervovaná

Beraset 330 - prísada na báze anorganickej soli, ktorá zabezpe uje urchlené tuhnutie cementového kompozitu - je vhodn do chladného po asia netreba v ak zabúda ani na ostatné spôsoby dôkladného o etrenia betónu, aby sa zabezpe ila plynulá hydratácia cementu - mô e sa kombinova s vä inou prísad firmy Betónracio - je to jeden z najtradi nej ích urchova ov - mô e sa pou i aj vo vekch dávkach treba ma na pamäti, e kone né pevnosti budú ale oslabené. - samotná prísada vydr í skladovanie do teploty – 10 °C

stra st rana ran na 119 19 9

Berapor 101 - prevzdu ovacia prísada - vhodn na zhotovenie betónov, u ktorch sa vy aduje odolnos vo i posypovm soliam a mrazu - mô e sa kombinova s vrobkami firmy Betonracio na ich kompatibilitu s vrobkami je potrebné informova sa e te pred pou itím - ochráni pred zamrznutím - dávku prísady je potrebné vyskú a pred aplikáciou na konkrétnych prípadoch

BR SRA 100 -

protizmraovacia prísada – redukuje mieru zmra ovania zrejúceho betónu

-

betón je homogénny a nemá tendenciu „poti sa“

-

dávkovanie sa pohybuje od 0,5 % do 2 % hmot. na mno stvo spojiva, na vrobu podlahového betónu sa obvykle pou íva dávka 1 % z mno stva spojiva

-

skladova v rozpätí teplôt 5 – 25 °C, v prípade zamrznutia je potrebné produkt roztopi a dôkladne zamie a

strana na 120 2

Ing. Oto Vojtechovsk˘ ˘

sttra ana 121 1



Ing. Oto Vojtechovsk


Sulfoaluminátov belitick cement horeuveden cement sa oznauje ako „priate sk k ivotnému prostrediu“ hlavné zlo ky C2S (50 – 60 %) C4A3S (20 – 30 %) = „Kleinova so “ doplujúce zlo ky C12A7 CA C4AF v hody v palu energetická úspora 15 – 20 % (v pal pri ~ 1250 °C) pokles v mno stve emisií CO2 (35 %) a NOx úspora prírodn ch zdrojov pou itie CaF2, ktoré zni uje teplotu taveniny a ur ch uje proces tvorby slinkov ch minerálov

strana strana a 12a2122



nev hoda spomínaného slinku (cementu) hydraulická aktivita a v voj pevností je na ni ej úrovni ako u portlandského cementu v hody cementu vysoká odolnos voi síranovému ataku objemová stálos závislá na mno stve sadrovca Masívna aplikácia uvádzaného cementu si vy aduje prekonanie nev hody, ktorou je nízka hydrataná miera belitovej (C2S) fázy a s ou súvisiaci ni í v voj pevností v poiaton ch fázach hydratácie. Jednou z alternatív ako „prinúti“ belitovú fázu hydratova vo väej miere je stabilizova vysokoteplotnú polymorfnú formu C2S v cemente. Vykazuje vyiu reaktívnos.

Vyu itie odpadov pri v robe sulfoaluminát-belitického cementu Pou itie odpadu z vypálen ch keramick ch obkladaiek pou itie tejto suroviny etrí prírodné zdroje glazúra vnáa do slinku oxidy, ktoré mô u ovplyvni slinok do úvahy prichádza B2O3 jeho prítomnos je vítaná doká e v slinku stabilizova reaktívnejiu formu C2S vyie nábehy skor ch pevností

strra st ana 123 23

Pou itie trosky s vysok m obsahom stroncia

priemyselná troska s obsahom stroncia slú i ako iastoná náhrada za vstupné suroviny (vápenec, sadrovec) úspora prírodn ch materiálov ochrana prírody vzniká adaptácia belitického cementu calcium stroncium sulfoaluminátov cement hlavné fázy C2.5Sr1.5A3S (ekvivalent ku C4A3S) C2S C4AF CSH2 (sadrovec)

Chemické zlo enie vstupn ch surovín

Vstupná Strata surovina íhaním

SiO2

F2O3

Al2O3

CaO

MgO

SO3

SrO

Sr troska

11.26

10.95

2.42

1.17

14.82

1.42

17.91

34.54

Bauxit

15.39

10.56

4.62

60.58

1.52

1.88

0.00

0.00

Vápenec

42.10

4.73

0.30

1.19

48.78

2.44

0.00

0.00

Sadrovec

17.62

4.21

0.35

1.09

33.51

0.39

41.24

0.00

strana na 124 2



Vplyv a charakteristika sadrovca v belitickom cemente

sadrovec je nepostrádate n m komponentom pre produkciu cementu

sadrovec je zastúpen vo väom mno stve ako v portlandskom cemente

nehrá úlohu iba pri regulovaní tuhnutia ale sa v znamne zapája do hydratácie cementu a prispieva k pevnostiam.

odsledovanie a odladenie vhodného mno stva sadrovca hrá ve mi dôle itú rolu v príprave cementu

Vplyv mno stva sadrovca na pevnosti kalcium stroncium sulfoaluminátového cementu Obsah sadrovca (%)

strra st ana 125 25

Pevnos v tlaku [MPa] 1 de

3 dni

7 dní

28 dní

0

11.43

52.63

65.56

76.58

3

33.42

45.37

52.62

66.51

6

48.56

67.75

80.49

89.94

9

46.35

64.58

68.69

79.86

12

47.26

68.48

70.55

63.91

Priebeh hydratácie belitického cementu

najprv vzniká ettringit, ktor sa postupne premiea na alie produkty stupe premeny závisí od mno stva sadrovca ettringit obsahuje urité mno stvo stroncia, je doprevádzan

aluminátov m gélom AH3 následne hydratuje C2S a tvorí sa C-S-H gél a Ca(OH)2 medziprodukty ako AH3 a Ca(OH)2 pokraujú v alej hydratácii a tvoria alí ettringit Zhrnutie: hydratáciou vzniká hlavne ettringit, C-S-H, CAH10, Ca(OH)2

Sklovité nanoastice ako alternatívny doplnkov cementan

materiál

dan materiál s vysok m obsahom amorfnej siliky nachádza uplatnenie hlavne ako náhrada za mikrosiliku príprava z mikrometrického odpadového skleneného práku prostredníctvom vaporizácie a nukleácie, teda procesmi, ktoré sú porovnate né pri vzniku mikrosiliky, vznikajú sférické nanoastice (SN) Distribúcia ve kosti dan ch astíc: 85 – 88 % astíc s ve kosou 25 – 200 nm 12 – 15 % astíc s ve kosou 1 – 5 μm

strana na 126 2



Priestor na uplatnenie: trvanliv betón vysokohodnotn betón malé astice v sebe spájajú ve k pecifick povrch a ich dôkladné rozdispergovanie zaistí optimálnu reaktivitu s portlanditom Ca(OH)2 vygenerovan m pri hydratácii cementu poslú ia ako miesto pre nukleáciu portlanditu, ale takisto aj ako miesto pre rast in ch hydratan ch produktov, najmä pre kompaktn vysokopolymerizovan C-S-H gél. poslú ia skrátka ako katalyzátor a zv i kinetiku hydratácie cementu a vya í viac C-S-H v poiaton ch tádiách práok sa vyznauje pucolánov m správaním a zárove sa správa aj ako nanofiller. Zhutuje mirotruktúru cementovej pasty. postaujúce rozdispergovanie je zabezpeené ultrazvukom, najastejie vak pou itím superplastifikátorov

Porovnanie mikrosiliky a práku zo skleneného odpadu SiO2

Na2O

(%)

(%)

prá ok

78.9

11.6

7.1

mikrosilika

94.9

–

0.5

Parameter

strra st ana 127 27

CaO (%)

F2O3

MgO

K2O

pecifick povrch

(%)

(%)

(%)

(m2/kg)

1.2

0.4

0.6

0.3

8 600

0.3

–

0.2

–

21 600

Al2O3 (%)

Odvrátená strana pou ívania odpadov pri v robe cementu, i u ako paliva alebo ako vstupného materiálu.

v súasnosti je pozorovan nárast mno stva stopov ch prvkov v pou ívan ch cementoch

hlavn m zdrojom sú primárne vstupné suroviny (vápenec, íly), vplyv na obsah vak majú aj sekundárne vstupné suroviny (sedimenty, odpady) a doplnkové palivá (pou ité oleje, pneumatiky, at .) ich spotreba narastá, preto e zhodnocovanie (vyu itie) odpadov je momentálne v kurze

pou ívanie sekundárnych surovín si vak vy aduje zv enú pozornos

Be ná koncentrácia stopov ch prvkov v portlandskom cemente Stopov prvok (zvä a ak kov)

Priemerná konc. v hmot. %

Arzén (As)

0.0008

Chróm (Cr)

0.0068

Me (Cu)

0.0038

Nikel (Ni)

0.0045

Olovo (Pb)

0.0027

Cín (Sn)

0.0003

Vanád (V)

0.0074

Zinok (Zn)

0.0164

strana na 128 2



prvky Cu, Ni, Sn a Zn sú najastejie zastúpené v doplnkov ch palivách a sekundárnych vstupn ch surovinách

Cu a Ni sú obsiahnuté v priemyseln ch odpadoch z v roby eleza a v popolekoch

Zn má svoje zastúpenie v pneumatikách, gume a metalurgick ch troskách

Sn obsahujú hlavne farby a ich nepou ité zvyky, kde cín nahrádza olovo a kadmium a pesticídy

v skum bol teda zameran na dopovanie základného kmea pre v pal cementu oxidmi obsahujúcimi tyri uvedené kovy Ni a Sn sa vo vypálenom cemente nachádzali v podobe MgNiO2 a Ca2SnO4. obe zlúeniny sa nachádzali v intersticiálnej fáze cementu a v zásade vôbec nevpl vali na stabilitu a reaktívnos slinkov ch minerálov na opanej strane kovy Cu a Zn modifikovali stabilitu slinkov ch fáz Cu menila krytalizan proces a ovplyvovala tvorbu kalciumsilikátov, najmä C3S dolo k iastonému rozkladu na vo né vápno a C2S Zn zase obmedzoval tvorbu C3A namiesto toho vznikal Ca6Zn3Al4O15

strra st ana 129 29



pre Cu a Zn boli stanovené akési hraniné hodnoty, za ktor mi sa u zaínajú prejavova spomínané zmeny. pre Cu to bola hodnota 0.35 hmot. % pre Zn to bola hodnota 0.70 hmot. % porovnaním s tabu kov mi hodnotami pre tradin portlandsk

cement je to nieko konásobné prekroenie hodnôt. cement sa mô e pou i na imobilizáciu odpadov s obsahom a k ch kovov, ale opatrnos ká e neprehá a to !!!

strana a 130


sttra ana 131 1


Zaujímavosti z medzinárodného kongresu o cemente ICCC 2011 - Madrid, ·panielsko


ZAUJÍMAVOSTI Z MEDZINÁRODNÉHO KONGRESU O CEMENTE ICCC 2011 - MADRID, PANIELSKO Ing. Matej pak, PhD.


Tematické zameranie kongresu 1. Chémia v robného procesu a ininierstvo 2. Udratená v roba 3. Nové cementové spojivá 4. Hydratácia a mikro truktúra 5. Hydratácia a termodynamika 6. Modelovanie 7. Vlastnosti erstvého a zatvrdnutého betónu 8. ivotnos betónu 9. Normalizovanie Zdroj: Abstracts and Proceedings, ICCC2011

strana strana a 13a2132




Odolnos proti síranovej agresivite Reaktívnos kameniva s alkáliami Predkongresov kurz - AAM


Vplyv horíka s nízkou koncentráciou na odolnos betónov proti síranom Koncentrácia

Experiment

STN EN 206-1 (XA1)

SO42-

1500 mg/l

200 – 600 mg/l

Mg2+

160 mg/l

300 – 1000 mg/l

Experimentálne roztoky S1500 – 1500 mg/l SO42Mg160 – 1500 mg/l SO42- + 160 mg/l Mg2+

Zdroj: Lipus, Rickert

sttra ana 133 3


Zmeny v mikro truktúre samozhutniten ch betónov dôsledkom vplyvu kyseliny sírovej Mlet vápenec Vyrovnávací efekt CaCO3 Vy

ia odolnos proti H2SO4 Kremenn prá ok + popolek Zhutnenie truktúry Ni ia permeabilita Rast vek ch kry tálov sadrovca Ni ia odolnos proti H2SO4 Vnútorné napätie – poru enie

Zdroj: Cizer, Elsen, Feys, Heirman, Vandewalle, Van Gemert, Desmet, Vantomme, De Schutter


Porovnanie ivotnosti betónov z rôznych cementov po piatich rokoch vystavenia vplyvu síranov

CEM I

CEM II, III a IV Zdroj: López-Sánchez, Fernández-Gómez, Moragues-Terrades

strana na 134 3




Úinnos trosky v odolnosti cementu proti síranom

Zdroj: Tsibouki, Karagiannis


Rozpú anie dolomitu v alkalickom prostredí cementu Rozpú anie dolomitu formovanie taumasitu cementová matrica sa stáva nestabilná roztoky ah ie penetrujú do matrice Vápenec je omnoho stabilnej í ako dolomit vhodnej í na pouitie ako kamenivo Interakcia so spodnou vodou s vysok m pomerom Ca/Mg prednostné rozpú anie dolomitického kameniva v betóne Pri vyzráaní brucitu je spotrebovan Mg2+ (pH >10) narastá mnostvo dolomitu, ktoré sa môe rozpusti Alkalicko-kremi itá reakcia môe prebieha aj bez prítomnosti Na+ a K+. Zdroj: Mittermayr, Klammer, Köhler, Leis, Höllen, Dietzel

strra st ana 135 35


Neznáme reakcie kameniva s pórov m roztokom betónu Okrem vápenca a kremea sú reaktívne aj iné minerály Kremi itany s vysok m obsahom Mg2+ – antofylit rozpínanie betónu Reaktívne plagioklasy – albit pozitívny vplyv pri premene na C-S-H gél

Mikroanal za betónu

Kremi it popol ek pozitívny vplyv pevnos a trvanlivos betónu

Kry tál albitu Zdroj: Kurdowski, Grzeszczyk, Szelg


Nov prístup hodnotenia úinnosti pucolánov ch a troskov ch cementov proti alkalicko-kremiitej reakcii Koncept tzv. prahovej hodnoty mnostva alkálii TAL v kamenive a sily budenia ASR rozvoja AKR prípustná sila budenia rozvoja AKR tol

tol = Lc max0 – TAL

Zdroj: Costa, Gallo, Ioni, Mangialardi, Migheli, Minoia, Paolini, Santinelli, Vola, Zanardi, Zenone

strana na 136 3




Alkalicky aktivované hlinito-kremiité spojivá

+ vstupná surovina

+

=

alkalick aktivátor

geopolymer

Predná ajúci: Deventer, Garcia-Lodeiro, Provis, Fernández-Jiménez, Palomo, Ko


Foto: autor

strra st ana 137 37


Foto: autor


Foto: autor

strana na 138 3




Foto: autor


Foto: autor

strra st ana 139 39


Foto: autor

strana a 140

20 12

BetónRacio, s.r.o. Skladová 2, 917 00 Trnava tel.: +421_33_5531 531 fax.: +421_33_5346 191 gsm: +421_908_710 356 e-mail: [email protected] Îilinská cesta 49/25, 013 11 Lietavská Lúãka tel.: +421_41_565 5378 e-mail: [email protected] Îelezniãná 9, 082 21 Veºk˘ ·ari‰ tel.: +421_51_758 1441 e-mail: [email protected]

www.betonracio.sk

Senica 51 Tr

BetónRacio, s.r.o. Skladová 2

stí

ns

ka

Pie‰Èany 61

ce

sta

·paãinská cesta

lská

indo

RuÏ

Buãianska á

íkov

Rybn

Modra 504

ká Hlbo

a ársk

pod

Hos

sttra ana 141 1

Odborn seminár BetónRacio 2012

Recommend Documents