Vysokohodnotný beton Návrh receptury JOSEF FLÁDR KANCELÁ Ř: B788 KONZU LTACE : STŘE DA 12:00‐13:00
OBSAH • Postup návrhu betonu podle Bolomey • Postup návrhu betonu podle Kennedyho • Postup návrhu betonu pro UHPC • Vyhodnocení zkoušek pevnosti v tlaku • Vyhodnocení pevnosti v tahu
Stanovení receptury betonu a UHPC • Neexistuje exaktní způsob stanovení receptury • Matematicky nelze postihnout všechny vlivy technologie (počasí, stáří složek, postup míchání, kvalitu hutnění) => dopad na výsledné vlastnosti • Výpočetní model nesmí být příliš složitý (součinitele) => nebude používán • Proměnnost vstupních složek
Bolomeyova metoda vodního součinitele • Metoda vznikla před 100 lety • Omezena pro betony do pevnostní třídy C16/20 až C80/95 • Omezení vodního součinitele w/c = 0,4 až 0,7 • Nezohledňují se přísady • Zohledňuje kvalitu kameniva
Bolomeyova metoda vodního součinitele 1. Stanovení vodního součinitele w c
1 fc 0,5 ak Rc
fc
požadovaná třída betonu
ak
Součinitel kvality kameniva (0,5 horší kvalita, 0,6 lepší kvalita)
Rc
pevnostní třída cementu
Bolomeyova metoda vodního součinitele 2. Stanovení množství cementu
w m s mc c c m p 1 p k c v
ν
zvětšení objemu vlivem póru
ρs
sypná hmotnost kameniva [kg/m3]
ρk
objemová hmotnost kameniva [kg/m3]
ρc
objemová hmotnost cementu [kg/m3]
ρp
objemová hmotnost přísady [kg/m3]
Bolomeyova metoda vodního součinitele 3. Stanovení množství kameniva w mc m mc c m V p k 1 z c v p k 100
Vz
množství pórů [%]
Bolomeyova metoda vodního součinitele 4. Kontrola jemných částic m j mc
mj
p 0 , 25 m k 100
mp
množství jemných částic [kg]
p0,25 poměr mezi jemným kamenivem k jemnému kamenivu [kg] Dmax
Maximální limit množství jemných částí
16 mm
530 kg/m3
32 mm
460 kg/m3
63 mm
430 kg/m3
Bolomeyova metoda vodního součinitele 5. Kontrola objemu ‐ vždy
mc mv mk m p Vz 1 100 c v k p
Kennedyho metoda stanovení tloušťky cementové vrstvy • Metoda vznikla před 60 lety • Omezena pro betony do pevnostní třídy C16/20 až C100/115 • Omezení vodního součinitele w/c = 0,35 až 0,7 • Nezohledňují se přísady • Zohledňuje původ kameniva
Kennedyho metoda stanovení tloušťky cementové vrstvy 1. Stanovení měrného povrchu kameniva sk 90
p k i k di
ψk Součinitel kameniva (1,1 těžené kamenivo, 1,4 ‐1,9 drcené kamenivo ρk objemová hmotnost kameniva [kg/m3] pi hmotnostní podíl i‐té frakce (větší než 0,25) di velikost horního síta i‐té frakce
Kennedyho metoda stanovení tloušťky cementové vrstvy 2. Volba vodního součinitele 3. Stanovení objemu cementového tmelu
Vodní součinitel w/c [‐] > 0,53
Tloušťka cementového tmelu [m] 10 . 10‐6
0,45 až 0,53
15 . 10‐6
0,35 až 0,45
30 . 10‐6
Kennedyho metoda stanovení tloušťky cementové vrstvy 3. Stanovení objemu cementového tmelu s Vc 1 sk mk k Vc celkový objem ρs sypná hmotnost kameniva [kg/m3] objemová hmotnost kameniva [kg/m3] ρk měrný povrch kameniva [m2/kg] sk δ tloušťka cementového tmelu [m]
Kennedyho metoda stanovení tloušťky cementové vrstvy 4. Stanovení množství cementového tmelu mc
Vc 1 w / c m p p0, 25 mk w p 100 k c
Kennedyho metoda stanovení tloušťky cementové vrstvy 5. Stanovení množství vody w mv mc c 6. Oprava vodního součinitele
k
mv w c mc k m p koeficient podle použití příměsi
Kennedyho metoda stanovení tloušťky cementové vrstvy 7. Kontrola objemu vždy
mc mv mk m p Vz 1 100 c v k p
Návrh receptury UHPC 1. Odhad vodního součinitele
Návrh receptury UHPC 2. Stanovení množství cementu podle Bolomey w m s mc c c m p 1 v p k c
Uvažovaný obsah pórů je vhodné uvažovat 1,05 až 1,15
Návrh receptury UHPC 2. Stanovení množství cementu podle Bolomey w m s mc c c m p 1 v p k c
Uvažovaný obsah pórů je vhodné uvažovat 1,05 až 1,15
Návrh receptury UHPC 3. Stanovení množství příměsí • Dávkování podle zkušeností • Předpis výrobce
Návrh receptury UHPC 4. Stanovení množství kameniva w m mc c c m p mk V 1 z c v p k 100
5. Úprava dávky vody mv w c mc k m p
Příměs
Hodnota k
mikrosilika
2,0
elektrárenský popílek
0,4
vysokopecní struska
0,6
Návrh receptury UHPC 7. Kontrola objemu vždy
mc mv mk m p Vz 1 100 c v k p
Vyhodnocení tlakové pevnosti ze zkoušky tlakem
Vyhodnocení tlakové pevnosti ze zkoušky tlakem • Výsledky ze zkoušky
f c ,1 ; f c , 2 ; f c ,3
• Aritmetický průměr
1 n x f c ,i n i1
• Stanovení střední hodnoty E x x
Vyhodnocení tlakové pevnosti ze zkoušky tlakem • Směrodatná odchylka
E X 2 E X 2 1 n 2 2 f c ,i x n i 1
• Variační koeficient
V
x
Vyhodnocení tlakové pevnosti ze zkoušky tlakem • Charakteristická hodnota
fck d x 1 kn V
d 1 Neznámý VX n
kn
kd,n
3 4 5 6 8 10
3,372 2,631 2,335 2,177 2,010 1,923
není def. 10,784 7,514 6,129 4,923 4,387
Vyhodnocení tlakové pevnosti ze zkoušky tahem • Do vzniku makrotrhliny
M R ,c
FR ,c a 2
M R,c Bm
FR,c a Bm 3l 2 4a 2 48 t
Vyhodnocení tlakové pevnosti ze zkoušky tahem • Do vzniku makrotrhliny
fc ,c ,c x fc ,t ,c E fc ,t fc ,t ,c
Vyhodnocení tlakové pevnosti ze zkoušky tahem • Po vzniku makrotrhliny
M 1 x M R ,i x t ,i dx Bm,red ,i x 0 l
Vyhodnocení tlakové pevnosti ze zkoušky tahem • Po vzniku makrotrhliny M 1 x M R ,i x 1 a M R ,i x dx 2 2,88 t ,i M 1 x M R ,i x dx 2 B x E b B 2 m ,red ,c 0 m , red ,i 0 l
1 Bm ,red .c a
a
c l pl 2
a
c l pl 2
a
M 1 x M R ,i x dx
2,88
M R ,i x 2 E b2
1 Bm ,red ,c
a M R ,i x M x M x dx 2 , 88 R ,i 2 cl 1 2 E b pl 0 a 2 l 2
Vyhodnocení tlakové pevnosti ze zkoušky tahem • Po vzniku makrotrhliny
Bm ,red
c l pl l F a l pl a 2 2 c l pl 8 1 1 FRi a 3 FRi a c l pl 2a 8 t ,i Bm 6 8 2
c l pl FRi a 2 a 2,88 2 4 E b 2
FRi a 2
Vyhodnocení tlakové pevnosti ze zkoušky tahem • Po vzniku makrotrhliny
Vyhodnocení tlakové pevnosti ze zkoušky tahem Průměrný diagram síla / průhyb 70 60 Síla [kN]
50 40 30 20 10 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
Průhyb [mm] UHPC 150
UHPC 100
Ref 150
Ref 100
9
Vyhodnocení tlakové pevnosti ze zkoušky tahem Pracovní diagram
Tahové napětí [MPa]
20 15 10 5 0 0
0,02 UHPC 150
0,04 0,06 Poměrné přetvoření [‐] UHPC 100
Ref 150
0,08 Ref 100
0,1
Děkuji Vám za pozornost
