Vysokopevnostní betony s příměsmi tepelně aktivovaných kaolínů

Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava Fakulta stavební Studentská vědecká a odborná činnost Akademický rok 2005/2006

Vysokopevnostní betony s příměsmi tepelně aktivovaných kaolínů

Jméno a příjmení studenta: Jan Hurta Ročník, obor:

5. ročník, Stavební hmoty a diagnostika staveb

Vedoucí práce:

Ing. Martin Vavro, Ph.D.

Katedra:

Katedra stavebních hmot a hornického stavitelství

Studentská v decká odborná

innost 2006

VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta stavební Ludvíka Podéšt 1875, 708 33 Ostrava-Poruba http://fast.vsb.cz

VYSOKOPEVNOSTNÍ BETONY S P ÍM SMI TEPELN AKTIVOVANÝCH KAOLÍN ešitel: Vedoucí práce:

Jan Hurta VŠB – TU Ostrava, Fakulta stavební Ing. Martin Vavro, Ph.D. VŠB – TU Ostrava, Fakulta stavební, Katedra stavebních hmot a hornického stavitelství

Anotace Vysokopevnostní betony (dále jen HSC – High Strenght concrete) p edstavují jednu ze skupin tzv. vysokohodnotných beton (HPC – High Performance concrete). Základní charakteristikou HSC je pevnost v tlaku, která je vyšší než 65 MPa. První HSC byly ve sv t použity v 70. letech 20. století, jejich intenzivní v decký a laboratorní výzkum je však zahájen zejména na p elomu 80. a 90. let minulého století. V sou asné dob našly HSC své použití zejména ve stavebnictví v USA, Japonsku a n kterých zemích západní Evropy (N mecko, Norsko, Francie). Vysokopevnostní betony se vyzna ují zejména vysokou hutností cementového tmele, což, spolu s nízkými hodnotami vodního sou initele, vede k dosažení vysokých pevností ztvrdlého betonu. Vysoká hutnost betonu se zárove p ízniv projeví ve vysoké kvalit jeho trvanlivostních vlastností. Další výraznou p edností vysokopevnostních beton je možnost zmenšení pr ez nosných prvk a tím pádem snížení celkového množství betonu použitého v konstrukci. Aplikace vysokopevnostních beton tak p ispívá ke snížení celkových náklad na výstavbu a vede k úspo e vstupních surovin – cementu a zejména kameniva. Ve složení v sou asnosti vyráb ných vysokopevnostních beton mají své, prakticky nezastupitelné, místo jemné k emi ité látky na bázi amorfního oxidu k emi itého, b žn ozna ované jako k emi ité úlety nebo mikrosilika. Mikrosilika však nebyla a ani dnes není na území eské republiky pr myslov vyráb na. Proto byla pozornost zam ena na použití jiných anorganických látek s pucolánovými vlastnostmi, konkrétn na tepeln aktivované kaolíny (metakaolíny). Metakaolíny nejsou prozatím eskými výrobci komer n produkovány a nabízeny na trhu. Jejich výroba v provozních podmínkách je však v sou asnosti ešena t emi tradi ními eskými producenty silikátových surovin a hmot – eskými lupkovými závody, a.s. Nové Strašecí, Sedleckým kaolínem, a.s. Boží any a také firmou Keramost, a.s., výrobní závod Kada . Hlavním cílem této práce SVO proto bylo ov it vliv p ím sí metakaolín ady Mefisto (a zejména typu Mefisto K05) z produkce eských lupkových závod , a.s. na pevnostní a trvanlivostní vlastnosti navržených vysokopevnostních beton . Zárove byl srovnán vliv t chto metakaolín s ú inky mikrosiliky, jako v sou asnosti nejpoužívan jší silikátové p ím si do vysokopevnostních beton a áste n také s ú inky „zavedeného“ britského metakaolínu MetaStar 501 firmy Imerys. Dosažené laboratorní výsledky ukazují, že p ím si testovaných metakaolín Mefisto se prakticky vyrovnají ú ink m mikrosiliky. Je dosahováno tém identických hodnot pevností v tlaku (až okolo 130MPa), v p ípad odolnosti povrchu betonu proti vlivu CHRL vykazují n které receptury s metakaolínem dokonce vyšší odolnost.

Studentská v decká odborná

innost 2006

VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta stavební Ludvíka Podéšt 1875, 708 33 Ostrava-Poruba http://fast.vsb.cz

HIGH-STRENGTH CONCRETE WITH ADMIXTURES OF THERMALLY ACTIVATED KAOLINS Annotation High-strength concrete (further as HSC) represents one of groups of so called high-performance concrete (HPC). The basic characteristic of HSC is compression strength, which is higher than 65 MPa. The first HSC in the world were used in 1970s, however their intensive scientific and laboratory research began mainly in the turn of the 1980s and 1990s. Nowadays HSC have found their utilization particularly in the construction field in the USA, Japan and some countries of Western Europe (Germany, Norway, and France). High-strength concrete is characterized mainly by high density of mastic cement, which together with low values of water-cement ratio leads to acquisition of high strength of hardened concrete. High density of concrete will prove positively in high quality of its durability properties. Another interesting strong point of HSC is a possibility to make the section of bearing elements smaller and thus to reduce the total amount of concrete used in the construction. Application of high-strength concrete thus contributes to decrease of total costs of building and leads to savings on input materials – cement and aggregates in particular. In composition of currently prepared HPC there are fine silicic matters on the base of amorphous silicon dioxide, which have a non-substitutable position. They are widely named as cilicic fly losses or microsilica. However, microsilica have never been manufactured in the Czech Republic. Thus the attention was given to use of other inorganic matters with pozzolanic properties, thermally activated kaolins (metakaolins) specifically. Metakaolins have not been commercially produced by Czech producers so far and offered on the market. Their production in provisional conditions is nowadays provided by three traditional Czech producers of silicate materials – eské lupkové závody, a.s. Nové Strašecí, Sedlecký kaolín, a.s. Boží any and by Keramost, a.s., a production plant in Kada . The main objective of my work was to verify the impact of metakaolin admixtures of Mefisto series (Type Mefisto K05 in particular) produced by eské lupkové závody, a.s. on strength and durability properties of designed high-strength concrete. At the same time we compared impact of the metakolins with the effects of microsilica as the most frequently used silicate admixture for HSC nowadays and at the same time with the effects of “well-established” British metakaolin MetaStar 501 by Imerys. Acquired laboratory results show that admixtures of tested Mefisto metakaolins can equal the effects of microsilica. Almost identical values of compression strength were achieved (up to 130 MPa); in case of durability of surface resistance of concrete to chlorine some formulations with metakaolin prove even higher resistance.

Obsah

1. Úvod a cíl práce …………………….……………………………….... 2 2. Výsledky prováděných zkoušek a měření

…....................................... 4

2.1. Stanovení pevnosti v prostém tlaku ...…………………….……… 4 2.2. Stanovení pevnosti v tahu ohybem

...................……………....... 9

2.3. Stanovení pevnosti v tlaku na koncích trámců …………………. 12 2.4. Stanovení pevnosti v příčném tahu

……………..………………13

2.5. Stanovení odolnosti povrchu betonu proti působení CHRL ……..14 2.6. Stanovení modulů pružnosti ...…………………………………. 16 3. Závěr ……………………………………………………………………18

-1-

1. Úvod a cíl práce Cementový beton představuje ve většině zemí nejrozšířenější stavební materiál. Jednou ze zásadních otázek současné technologie betonu je vývoj a aplikace betonů s vysokou užitnou hodnotou. Snaha po dosažení vysokých užitných vlastností betonů se postupně projevuje zejména ve vyspělých státech, kde našla své praktické vyjádření ve vzniku skupiny vysokohodnotných (HPC) a vysokopevnostních (HSC) betonů. Výroba vysokohodnotných a vysokopevnostních betonů je spojena především s nízkým vodním součinitelem a s použitím křemičitých úletů. Betony s těmito znaky se vyznačují zejména vysokou hutností cementového tmele (a následně cementového kamene), což vede k dosažení vysokých pevností ztvrdlého betonu a ke zlepšení jeho trvanlivostních vlastností. Další výraznou předností vysokopevnostních betonů je možnost zmenšení průřezů nosných prvků a tím pádem snížení celkového množství betonu použitého v konstrukci. Aplikace vysokohodnotných a vysokopevnostních betonů tak vede, i přes jejich vyšší vstupní „kubíkovou“ cenu, ke snížení celkových nákladů na výstavbu. Výsledkem možného zmenšení průřezů nosných prvků vyrobených z vysokopevnostního betonu, a s tím souvisejícím celkovým snížením hmotnosti použitého betonu, je navíc úspora vstupních surovin – cementu a zejména kameniva. Tento fakt nabývá v současnosti na stále větším významu, neboť například životnost bilančních prozkoumaných volných zásob ložisek přírodního drceného a těženého kameniva v České republice je odhadována na maximálně 120 let. Použité příměsi ve vysokopevnostních betonech jsou v současnosti představovány výhradně mikrosilikou, která však nebyla a ani dnes není na území České republiky průmyslově vyráběna. Navíc v současnosti vzniká celkový nedostatek kvalitní zahraniční mikrosiliky na českém trhu stavebních hmot. V této souvislosti se jako velmi perspektivní jeví možnost aplikace jiných anorganických

látek

s pucolánovými

vlastnostmi,

které

by

byly

schopny

ve

vysokohodnotných a vysokopevnostních betonech nahradit dosud používané křemičité úlety. V rámci této předkládané práce byla pozornost zaměřena na tepelně aktivované (kalcinované) kaolíny a kaolinitem bohaté jílovité horniny (lupky). Tyto práškovité látky, běžně označované jako metakaolíny, nejsou prozatím českými výrobci komerčně produkovány a nabízeny na trhu. Jejich výroba v provozních podmínkách je však v současnosti řešena třemi tradičními českými producenty silikátových surovin a hmot

-2-

– Českými lupkovými závody, a.s. Nové Strašecí, Sedleckým kaolínem, a.s. Božíčany a také firmou Keramost, a.s., výrobní závod Kadaň. S použitím tepelně upravených kaolínů a lupků nejsou ovšem prozatím v České republice zásadní praktické zkušenosti. Hlavním cílem této práce proto bylo ověřit vliv příměsí metakaolínů a metalupku řady Mefisto (a zejména typu Mefisto K05) z produkce Českých lupkových závodů, a.s. na pevnostní a trvanlivostní vlastnosti navržených vysokopevnostních betonů. Testování jednotlivých připravených záměsí bylo rozděleno do celkem tří, časově i obsahově navazujících, fází laboratorního studia. V první fázi byly připraveny čtyři záměsi, označené jako A1 – A4. Cílem této fáze laboratorního studia bylo ověřit zejména konzistenci navrženého referenčního betonu (A1) a modifikovaných receptur s obsahem 10% metakaolínu nebo mikrosiliky (A2 – A4) a získat také prvotní informace o pevnostech studovaných betonů. Ve druhé fázi studia bylo připraveno celkem 11 záměsí, označených jako B1 – B10 a dále záměs s označením B5*. V této fázi studia bylo podstatně rozšířeno spektrum použitých příměsí, testovány byly všechny metakaolíny Mefisto z produkce ČLUZ, a.s. a rovněž britský metakaolín MetaStar 501. Oproti první fázi studia bylo mírně upraveno složení záměsí, a to zejména vzhledem k množství vody a použitého superplastifikátoru. Sledovanými parametry byla konzistence čerstvého betonu a pevnost ztvrdlého betonu v prostém tlaku po 28 dnech. Pro závěrečnou, třetí fázi laboratorního testování se připravilo původně osm záměsí s označením C1 – C8. Jako příměsi byly použity dva druhy mikrosiliky (v suspenzi a v prášku) a metakaolín Mefisto K05, který byl, na základě výsledků druhé fáze laboratorního testování, vybrán jako „nejperspektivnější“ metakaolín ČLUZ, a.s. Je potřeba zdůraznit, že pro první, druhou i třetí fázi laboratorních zkoušek byl použit metakaolín Mefisto K05 pocházející vždy z jiného provozního pokusu ČLUZ, a.s. Uvedené, jednotlivé, vzorky metakaolínu Mefisto K05 se lišily zejména režimem provozního mletí a třídění (a tím pádem také velikostí průměrného zrna a celkovou granulometrií), režim výpalu byl ve všech případech v podstatě totožný. Proto byla (pro účely srovnání) v této třetí fázi studia dodatečně připravena a testována ještě receptura C7*, s obsahem 10% metakaolínu Mefisto K05 ze srpna 2005. Všechny připravené záměsi byly ve třetí fázi zkoušek testovány na pevnost v prostém tlaku po 1, 3, 7, 28 a 90 dnech, dále na pevnost v tahu ohybem a na pevnost v příčném tahu. U vybraných záměsí byla sledována navíc odolnost proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek a byl zjišťován modul pružnosti, a to jak destruktivními, tak nedestruktivními metodami měření. -3-

2. Výsledky prováděných zkoušek a měření Následující kapitola představuje stěžejní část této práce. Jsou v ní uvedeny výsledky zkoušek fyzikálních, mechanických a trvanlivostních vlastností ztvrdlého betonu u jednotlivých navržených záměsí C1 – C8, testovaných ve třetí, závěrečné fázi laboratorních zkoušek. Laboratorní testování bylo prováděno v období od června 2005 do března 2006. Vzhledem k velkému množství výsledků je tato část práce převážně ve formě tabulek s výsledky jednotlivých prováděných zkoušek (viz Tab.1. – Tab.26.). Zkušební tělesa pro zkoušení jednotlivých vlastností ztvrdlého betonu byla vyrobena ve tvaru krychle o rozměrech 150x150x150 mm a hranolu o rozměrech 100x100x400 mm. Zkoušky ztvrdlého betonu byly prováděny v Laboratoři stavebních hmot FAST VŠB-TU Ostrava na zařízeních firmy BetonSystem, s.r.o. Brno. Stanovení modulu pružnosti ztvrdlého betonu byla provedena v laboratořích Ústavu stavebního zkušebnictví FAST VUT v Brně. Na jednotlivých zkušebních tělesech všech připravených záměsí byla sledována objemová hmotnost ztvrdlého betonu. Objemová hmotnost byla stanovena v souladu s ČSN EN 12390-7 v kg.m3. Hodnoty průměrných objemových hmotností se u jednotlivých záměsí téměř neliší a pohybují se v intervalu 2600 - 2610 kg.m-3.

2.1. Stanovení pevnosti v prostém tlaku Metodu pro stanovení pevnosti v tlaku zkušebních těles ztvrdlého betonu uvádí evropská norma ČSN EN 12390-3. Výsledky jsou uvedeny v Tab. 1. – Tab.5. Tab. 1. Stanovení pevnosti v prostém tlaku u záměsí C1 – C8 po 1 dni Záměs Vzorek

C1

C2

C3

C4

C1/1 C1/2 C1/3 C2/1 C2/2 C2/3 C3/1 C3/2 C3/3 C4/1 C4/2 C4/3

Množství příměsi

0% 5 % mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 10 % mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 5% mikrosiliky ELKEM 940 U

Rozměry [mm] 149,52 149,56 149,52 149,74 149,74 149,73 149,67 149,61 149,59 150,01 149,86 150,71

149,44 148,46 149,94 149,73 149,75 150,19 149,39 151,83 147,83 149,56 149,62 149,56

-4-

Plocha Ac [mm2] 22344 22204 22419 22421 22424 22488 22359 22715 22114 22435 22422 22540

Síla F [kN]

fc [MPa]

909,17 919,99 923,36 964,43 1045,62 1011,17 1167,12 1165,39 1152,35 913,54 950,01 942,08

40,5 41,5 41,0 43,0 46,5 45,0 52,0 51,5 52,0 40,5 42,5 42,0

Ø fc [MPa] 41,0

44,8

51,8

41,7

Tab. 1. - pokračování Záměs Vzorek C5/1 C5/2 C5/3 C6/1 C6/2 C6/3 C7/1 C7/2 C7/3 C7*/1 C7*/2 C7*/3

C5

C6

C7

C7*

C8/1 C8/2

C8

C8/3

Síla F [kN]

fc [MPa]

149,54 149,64 149,51 150,39 148,61 150,10 149,78 148,51 150,65 149,30 149,47 149,69

Plocha Ac [mm2] 22415 22419 22368 22494 22231 22453 22398 22208 22545 22331 22389 22220

972,68 1023,07 997,53 742,03 722,88 756,28 974,36 979,75 988,40 903,49 868,49 921,02

43,5 45,5 44,5 33,0 32,5 33,5 43,5 44,0 44,0 40,5 39,0 41,5

149,57 148,31

22183

872,40

39,5

149,71 149,37

22362

868,96

39,0

149,53 148,04

22136

842,42

38,0

Rozměry [mm]

Množství příměsi 10% mikrosiliky ELKEM 940 U 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (srpen 2005) 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

149,89 149,82 149,61 149,57 149,59 149,59 149,54 149,54 149,65 149,57 149,79 148,44

Ø fc [MPa] 44,5

33,0

43,8

40,3

38,8

Tab. 2. Stanovení pevnosti v prostém tlaku u záměsí C1 – C8 po 3 dnech Záměs Vzorek C1

C1/4

C2

C2/4

C3

C3/4

C4

C4/4

C5

C5/4

C6

C6/4

C7

C7/4

C7*

C7*/4

C8

C8/4


Rozměry [mm]

Plocha Ac [mm2]

Síla F [kN]

fc [MPa]

0%

151,39 149,54

22639

1812,35

80,0

150,78 149,65

22564

1849,46

82,0

149,74 149,77

22427

1983,32

88,5

149,94 149,82

22464

1864,36

83,0

149,44 149,73

22376

1892,65

84,5

150,22 150,15

22556

1636,51

72,5

150,21 149,37

22437

1851,16

82,5

149,70 149,60

22395

1813,46

81,0

148,57 149,58

22223

1926,19

86,5

5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 10% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 5% mikrosiliky ELKEM 940 U 10% mikrosiliky ELKEM 940 U 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (srpen 2005) 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

-5-

Tab. 3. Stanovení pevnosti v prostém tlaku u záměsí C1 – C8 po 7 dnech Záměs Vzorek C1

C1/5

C2

C2/5

C3

C3/5

C4

C4/5

C5

C5/5

C6

C6/5

C7

C7/5

C7*

C7*/5

C8

C8/5


Rozměry [mm]

Plocha Ac [mm2]

Síla F [kN]

fc [MPa]

0%

148,31 149,67

22198

1994,66

90,0

148,21 149,25

22120

2149,81

97,0

149,73 149,58

22397

2381,16

106,5

149,40 149,24

22296

2049,55

92,0

149,63 149,48

22367

2267,02

101,5

149,51 149,67

22377

2014,33

90,0

148,41 149,53

22192

2190,93

98,5

149,70 149,60

22395

2249,09

101,0

149,09 149,39

22273

2211,58

99,5

5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 10% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 5% mikrosiliky ELKEM 940 U 10% mikrosiliky ELKEM 940 U 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (srpen 2005) 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

Tab. 4. Stanovení pevnosti v prostém tlaku u záměsí C1 – C8 po 28 dnech Záměs Vzorek

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C1/6 C1/7 C1/8 C2/6 C2/7 C2/8 C3/6 C3/7 C3/8 C4/6 C4/7 C4/8 C5/6 C5/7 C5/8 C6/6 C6/7 C6/8


0% 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 5% mikrosiliky ELKEM 940 U 10% mikrosiliky ELKEM 940 U 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005)

Rozměry [mm] 150,84 149,66 149,77 150,63 149,07 149,23 150,76 148,29 150,67 150,98 149,42 149,42 149,50 150,00 150,61 149,54 150,38 149,00

150,92 151,13 150,79 151,03 150,08 150,57 151,09 150,59 150,95 150,83 151,14 150,75 151,36 151,25 151,04 150,04 149,66 150,51

-6-

Plocha Ac [mm2] 22765 22618 22584 22750 22372 22470 22778 22331 22744 22772 22583 22525 22628 22688 22748 22437 22506 22426

Síla F [kN]

fc [MPa]

2399,90 2223,84 2149,93 2819,11 2367,52 2837,94 3169,79 2999,37 3006,98 2473,95 2450,66 2525,08 2856,93 2941,22 2854,02 2314,02 2194,70 2478,41

105,5 98,5 95,0 124,0 106,0 126,5 139,0 134,5 132,0 109,0 108,5 112,0 126,5 130,0 125,5 103,0 97,5 110,5

Ø fc [MPa] 99,7

118,8

135,2

109,8

127,3

103,7

Tab. 4. – pokračování Záměs Vzorek

C7

C7*

C7/6 C7/7 C7/8 C7*/6 C7*/7 C7*/8 C8/6

C8

C8/7 C8/8

Množství příměsi 10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (srpen 2005) 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

Síla F [kN]

fc [MPa]

150,19 149,86 150,21 150,8 150,81 149,95

Plocha Ac [mm2] 22407 22412 22536 22643 22635 22539

2494,24 2476,05 2531,73 2646,01 2670,93 2827,45

111,5 110,5 112,5 117,0 118,0 125,5

148,65 150,16

22321

2730,53

122,5

149,31 150,21

22428

2757,64

123,0

149,77 150,32

22513

2812,05

125,0

Rozměry [mm] 149,19 149,55 150,03 150,15 150,09 150,31

Ø fc [MPa] 111,5

120,2

123,5

Tab. 5. Stanovení pevnosti v prostém tlaku u záměsí C1 – C8 po 90 dnech Záměs Vzorek

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C1/9 C1/10 C1/11 C2/9 C2/10 C2/11 C3/9 C3/10 C3/11 C4/9 C4/10 C4/11 C5/9 C5/10 C5/11 C6/9 C6/10 C6/11 C7/9 C7/10 C7/11 C8/9

C8

C8/10 C8/11


0% 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 5% mikrosiliky ELKEM 940 U 10% mikrosiliky ELKEM 940 U 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

Síla F [kN]

fc [MPa]

148,79 148,30 148,61 151,40 149,04 150,86 148,30 147,70 150,54 150,31 149,08 149,83 150,88 150,47 150,35 148,47 148,60 149,79 149,38 149,50 148,40

Plocha Ac [mm2] 22445 22373 22391 22790 22450 22769 22377 22295 22447 22677 22548 22528 22649 22747 22710 22357 22452 22611 22518 22585 22414

2429,07 2610,99 2475,70 2860,14 2939,81 2735,60 3366,73 2684,12 3255,29 2505,11 2471,78 2706,08 3003,25 2919,81 3088,35 2749,13 2629,45 2639,48 2845,12 2887,27 2655,91

108,0 117,0 110,5 125,5 131,0 120,0 150,5 120,5 145,0 110,5 109,5 120,0 132,5 128,5 136,0 123,0 117,0 117,0 126,5 128,0 118,5

150,53 150,58

22667

2773,23

122,5

151,05 149,89

22641

2841,60

125,5

151,00 150,83

22775

2899,71

127,5

Rozměry [mm] 150,85 150,86 150,67 150,53 150,63 150,93 150,89 150,95 149,11 150,87 151,25 150,36 150,11 151,17 151,05 150,58 151,09 150,95 150,74 151,07 151,04

-7-

Ø fc [MPa] 111,8

125,5

138,7

113,3

132,3

119,0

124,3

125,2

Pevnost [MPa]

150,0 140,0 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 C1

C2

Pevnost po 1 dni

C3

C4

Pevnost po 3 dnech

C5

C6

Pevnost po 7 dnech

C7

Pevnost po 28 dnech

C7*

C8

Pevnost po 90 dnech

Obr. 1. Nárůst pevnosti v prostém tlaku u záměsí C1 – C8 140 130 120

Pevnost [MPa]

110 100 90 80 70 60 50 40 30 0

10

20

30

C1 výchozí receptura (0 % příměsi)

40

50

60

70

Stáří betonu [dny]

C2 5 % mikrosiliky EMSAC 500 DOZ C3 10% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ C4 5% mikrosiliky ELKEM 940 U C5 10% mikrosiliky ELKEM 940 U C6 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) C7 10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) C7* 10% metakaolínu Mefisto K05 (srpen 2005) C8 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) a 5 % mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

Obr. 2. Křivky nárůstu pevnosti v prostém tlaku u záměsí C1 – C8 -8-

80

90

2.2. Stanovení pevnosti v tahu ohybem Pro stanovení pevnosti v tahu ohybem ztvrdlého betonu byla využita ustanovení evropské normy ČSN EN 12390-5. Zkouška byla provedena v tzv. čtyřbodovém uspořádání, zatěžování bylo vyvoláno dvojicí válečků umístěných ve třetinách rozpětí zkušebního tělesa. Výsledky jsou uvedeny v Tab. 6. – 8. Tab. 6. Stanovení pevnosti v tahu ohybem u záměsí C1 – C8 po 1 dni

Záměs Vzorek


C1/T1 C1

C6

C1/T2 C1/T3 C2/T1 C2/T2 C2/T3 C3/T1 C3/T2 C3/T3 C4/T1 C4/T2 C4/T3 C5/T1 C5/T2 C5/T3 C6/T1 C6/T2

C7

C6/T3 C7/T1 C7/T2

C2

C3

C4

C5

C7/T3 C7*

C7*/T1 C7*/T2 C7*/T3 C8/T1

C8

C8/T2 C8/T3

0% 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 10% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 5% mikrosiliky ELKEM 940 U 10% mikrosiliky ELKEM 940 U 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (srpen 2005) 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

Pevnost v tahu Ø fcf ohybem fcf [MPa] [MPa]

Hmotnost [kg]

Šířka Výška d1 d2 [mm] [mm]

Síla F [kN]

10,373

99,42 100,28

5,8

1,7

10,531 10,467 10,422 10,387 10,460 10,374 10,398 10,386 10,397 10,489 10,528 10,485 10,416 10,503 10,392 10,363

99,95 99,23 99,38 99,23 99,93 100,68 100,35 99,78 100,11 100,47 99,85 100,29 100,52 100,76 99,6 99,85

100,24 99,89 100,02 99,98 99,96 100,15 100,29 100,52 100,69 100,03 99,90 100,14 99,95 99,92 100,08 100,22

5,8 6,0 6,2 6,0 6,1 12,0 11,2 12,5 5,0 5,3 6,0 15,5 13,5 15,7 5,2 5,6

1,7 1,8 1,9 1,8 1,8 3,6 3,3 3,7 1,5 1,6 1,8 4,6 4,0 4,7 1,6 1,7

10,400 10,549 10,419

100,16 100,46 100,32 100,51 99,46 99,46

5,5

1,6

5,7 6,5

1,7 2,0

10,569

100,19 99,78

6,2

1,9

10,519 10,480

100,09 100,11 100,02 100,37

8,5 8,6

2,5 2,6

10,507

100,27 100,19

8,9

2,7

10,381

99,54 100,13

5,9

1,8

10,454

99,66 100,11

7,0

2,1

10,491

100,06 100,18

6,4

1,9

-9-

1,73

1,83

3,53

1,63

4,43

1,63

1,87

2,60

1,93

Tab. 7. Stanovení pevnosti v tahu ohybem u záměsí C1 – C8 po 28 dnech

Záměs Vzorek


C1/T4 C1

C1/T5

0%

C1/T6 C2/T4 C2

C2/T5 C2/T6 C3/T4

C3

C3/T5 C3/T6

5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 10% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

C4/T4 C4

C4/T5

5% mikrosiliky ELKEM 940 U

C4/T6 C5/T4 C5

C5/T5


C5/T6 C6/T4 C6

C6/T5 C6/T6 C7/T4

C7

C7/T5 C7/T6 C7*/T4

C7*

C7*/T5 C7*/T6 C8/T4

C8

C8/T5 C8/T6

5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (srpen 2005) 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

Šířka Výška Hmotnost d1 d2 [kg] [mm] [mm]

Síla F [kN]


10,405

97,10 100,09

35,5

10,9

10,421

99,77 100,09

36,5

11,2

10,443

97,25 100,64

34,5

10,5

10,439

99,55 100,18

44,0

13,2

10,374

99,41 100,21

43,0

12,9

10,426

100,70 100,15

43,5

12,9

10,464

100,73 100,16

43,0

12,8

10,377

98,82 100,09

45,0

13,6

10,371

100,20 100,15

45,0

13,4

10,442

100,82 100,25

43,0

12,7

10,448

99,69 100,19

40,0

12,0

10,465

100,32 100,20

41,0

12,2

10,495

99,47 100,49

47,5

14,2

10,467

100,17 100,27

42,0

12,5

10,477

99,39 100,30

42,0

12,6

10,438

100,07 100,16

43,5

13,0

10,410

100,65 100,08

38,0

11,3

10,487

100,31 100,25

41,5

12,3

10,494

100,21 100,16

42,5

12,7

10,429

99,76

99,92

39,0

11,7

10,340

99,63

99,90

42,0

12,7

10,609

99,51 100,21

47,5

14,3

10,586

100,50 100,05

46,0

13,7

10,506

100,55 100,10

43,0

12,8

10,487

99,17 100,12

47,2

14,2

10,450

99,78 100,16

42,0

12,6

10,449

99,88 100,24

45,5

13,6

- 10 -

10,87

13,00

13,27

12,30

13,10

12,20

12,37

13,60

13,47

Tab. 8. Stanovení pevnosti v tahu ohybem u záměsí C1 – C8 po 90 dnech

Záměs Vzorek


C1/T7 C1

C1/T8

0%

C1/T9 C2/T7 C2

C2/T8 C2/T9 C3/T7

C3

C3/T8 C3/T9


C4/T7 C4

C4/T8


C4/T9 C5/T7 C5

C5/T8


C5/T9 C6/T7 C6

C6/T8 C6/T9 C7/T7

C7

C7/T8 C7/T9 C8/T7

C8

C8/T8 C8/T9

5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ


Hmotnost [kg]

Šířka Výška d1 d2 [mm] [mm]

Síla F [kN]

10,267

98,01 100,23

39,0

11,9

10,415

99,11

99,90

38,0

11,5

10,499

99,15 100,25

36,5

11,0

10,452

100,07 99,93

46,0

13,8

10,343

99,83 100,20

41,5

12,4

10,350

99,75 100,19

46,3

13,9

10,341

99,08

99,73

44,0

13,4

10,315

99,83

99,78

41,7

12,8

10,354

98,99

99,88

45,0

13,7

10,400

98,19 100,04

42,5

13,0

10,342

98,45

98,76

38,1

12,0

10,334

99,95

98,90

38,4

12,0

10,489

100,03 100,10

47,0

14,1

10,362

98,43

99,97

44,5

13,6

10,315

98,13

99,25

46,5

14,4

10,324

98,01

99,82

45,5

14,0

10,377

99,58

99,33

43,5

13,3

10,322

99,75

99,83

43,5

13,3

10,382

100,58 100,15

43,5

13,1

10,438

100,61 100,20

38,8

11,8

10,501

99,01

99,90

38,3

12,0

10,597

100,59 100,17

47,5

14,1

10,509

99,62

99,99

41,5

12,5

10,518

100,44 100,11

46,5

13,9

- 11 -

11,47

13,37

13,30

12,33

14,03

13,53

12,30

13,50

15,00 14,00 13,00 12,00 11,00 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C7*

C8

Ohybová pevnost v [MPa] Pevnost v tahu za ohybu po 1 dni

Pevnost v tahu za ohybu po 28 dnech

Pevnost v tahu za ohybu po 90 dnech

Obr. 3. Nárůst pevnosti v tahu ohybem u záměsí C1 – C8

2.3. Stanovení pevnosti v tlaku na koncích trámců Pevnost v tlaku na koncích trámců byla zkoušena na tělesech vzniklých z trámců 100 x 100 x 400 mm po provedení zkoušky pevnosti v tahu ohybem. Postup stanovení je shodný se stanovením pevnosti v prostém tlaku na krychelných vzorcích podle ČSN EN

Pevnost [MPa]

12390-3. Na Obr. 4. je uvedeno srovnání krychelné pevnosti s pevností na koncích trámců.

150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C7*

Pevnosti krychelné 1 denní

Pevnosti na kocích trámců 1 denní


Pevnosti na koncích trámců 28 denní


Pevnosti na koncích trámců 90 denní

Obr. 4. Srovnání krychelných pevností s pevností na koncích trámců

- 12 -

C8

2.4. Stanovení pevnosti v příčném tahu Pro stanovení pevnosti v příčném tahu byl použit postup podle ustanovení evropské normy ČSN EN 12390-6. Výsledky uvádí Tab. 9. Tab. 9. Stanovení pevnosti v příčném tahu u záměsí C1 – C8 po 28 dnech

Záměs

Vzorek

Síla F [kN]

8,758

196,28

8,653

187,16

5,30

8,725

206,64

5,85

8,677

195,89

5,55

8,634

193,42

5,50

8,658

203,00

5,75

8,706

230,07

6,50

8,724

227,64

6,45

8,704

240,11

6,80

8,695

182,53

5,15

8,683

219,70

6,20

8,639

186,99

5,30

8,706

221,01

6,25

8,686

226,13

6,40

8,717

218,92

6,20

5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005)

8,740

188,18

5,35

8,682

203,69

5,75

8,695

208,30

5,90

10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005)

8,745

188,92

5,35

8,739

210,57

5,95

8,761

217,89

6,15

10% metakaolínu Mefisto K05 (srpen 2005)

8,738

222,14

6,30

8,765

229,18

6,50

8,720

226,46

6,40

8,704

225,36

6,40

8,687

204,78

5,80

8,722

197,14

5,60


C1/12 C1

C1/13

0%

C1/14 C2/12 C2

C2/13

5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

C2/14 C3/12 C3

C3/13


C3/14 C4/12 C4

C4/13


C4/14 C5/12 C5

C5/13


C5/14 C6/12 C6

C6/13 C6/14 C7/12

C7

C7/13 C7/14 C7*/12

C7*

C7*/13 C7*/14 C8/12

C8

C8/13 C8/14

Pevnost v příčném Ø ft tahu ft [MPa] [MPa] 5,55

Hmotnost [kg]

5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

- 13 -

5,56

5,60

6,58

5,56

6,28

5,67

5,82

6,40

5,93

2.5. Stanovení odolnosti povrchu betonu proti působení CHRL Stanovení odolnosti povrchu betonu proti působení chemických rozmrazovacích látek (CHRL) bylo provedeno podle ustanovení české technické normy ČSN 73 1326. Výsledky jsou prezentovány v Tab. 10 – 12. Tab. 10. Srovnání hmotností před a po zkoušce odolnosti povrchu proti CHRL

Záměs Vzorek

C1

C2

C3

C5

C7

C1/15 C1/16 C1/17 C2/15 C2/16 C2/17 C3/15 C3/16 C3/17 C5/15 C5/16 C5/17 C7/15 C7/16 C7/17 C8/15

C8

C8/16 C8/17


0% 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 10% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 10% mikrosiliky ELKEM 940 u 10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) + 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

Hmotnost Hmotnost Rozdíl před po hmotnosti zkouškou zkoušce v [g] [kg] [kg] 8,7220 8,7205 1,5 8,7340 8,7335 0,5 8,7735 8,7720 1,5 8,6855 8,6845 1,0 8,7140 8,7130 1,0 8,7275 8,7265 1,0 8,6565 8,6520 4,5 8,6085 8,6015 7,0 8,6010 8,5905 10,5 8,7245 8,7235 1,0 8,6780 8,6770 1,0 8,7400 8,7390 1,0 8,7215 8,7195 2,0 8,8450 8,8300 15 8,6835 8,6800 3,5 8,6635

8,6570

6,5

8,6730

8,6665

6,5

8,7250

8,7170

8,0

Tab. 11. Odolnost povrchu betonu proti CHRL

Záměs Vzorek

C1

C2

C3

C1/15 C1/16 C1/17 C2/15 C2/16 C2/17 C3/15 C3/16 C3/17


0%


Odpad Ø odpad Odpad Odpad Odpad Odpad Odpad na na po 25 po 50 po 75 po 100 celkem jednotku jednotku cyklech cyklech cyklech cyklech [g] plochy plochy [g] [g] [g] [g] [g. m-2] [g.m-2 ] 0,7 0,6 0,6 0,8 2,7 106 150 1,5 1,1 1,0 1,1 4,7 184 1,8 0,9 0,6 0,8 4,1 161 0,1 0,1 0,2 0,3 0,7 27 35 0,2 0,2 0,3 0,4 1,1 43 0,2 0,2 0,2 0,3 0,9 35 1,7 2,5 2,9

0,8 0,8 1,3

- 14 -

0,8 0,9 1,9

0,7 0,8 1,1

4,0 5,0 7,2

157 196 282

212

Tab. 11. – pokračování

Záměs Vzorek

C5

C7

C5/15 C5/16 C5/17 C7/15 C7/16 C7/17


10% mikrosiliky ELKEM 940 U 10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005)

5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad C8/16 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC C8/17 500 DOZ C8/15

C8

Odpad Ø odpad Odpad Odpad Odpad Odpad Odpad na na po 25 po 50 po 75 po 100 celkem jednotku jednotku cyklech cyklech cyklech cyklech [g] plochy plochy [g] [g] [g] [g] -2 [g. m ] [g.m-2 ] 0,2 0,1 0,1 0,1 0,5 20 24 0,2 0,3 0,2 0,1 0,8 31 0,2 0,1 0,1 0,1 0,5 20 0,3 0,1 0,2 0,2 0,8 31 52 0,8 0,3 0,3 0,1 1,5 59 0,6

0,4

0,3

0,4

1,7

67

1,7

0,5

0,4

0,4

3

118

1,8

0,7

0,4

0,3

3,2

125

1,5

0,9

0,4

0,7

3,5

137

Tab. 12. Stanovení pevnosti v tlaku po zkoušce CHRL Záměs Vzorek

C1

C2

C3

C5

C7

C1/15 C1/16 C1/17 C2/15 C2/16 C2/17 C3/15 C3/16 C3/17 C5/15 C5/16 C5/17 C7/15 C7/16 C7/17 C8/15

C8

C8/16 C8/17


0%

5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 10% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 10% mikrosiliky ELKEM 940 U 10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

Rozměry [mm]

Plocha Ac [mm2]

Síla F [kN]

fc [MPa]

149,66 149,72 149,70 149,85 149,74 149,59

149,58 149,09 150,18 149,17 149,92 149,43

22386 22322 22482 22353 22449 22353

1878,89 2112,56 2050,75 2464,47 2601,20 2392,26

84,0 95,0 91,0 110,5 117,0 107,0

149,88 149,71 149,93 149,87 149,80 149,86 149,81 149,83 149,80

149,88 148,93 149,50 149,88 149,19 149,83 150,31 149,07 149,72

22464 22296 22415 22463 22349 22454 22518 22335 22428

2331,52 1884,51 1714,92 2445,94 2354,73 2587,52 1841,36 1830,07 2013,76

104,5 84,5 76,5 109,0 105,5 115,0 82,0 82,0 90,0

149,68 149,25

22340

2221,19

99,5

149,72 149,91

22445

2371,34

106,0

149,96 150,39

22552

2490,42

110,5

- 15 -

Ø fc [MPa]

90,0

111,5

88,5

109,8

84,7

105,3

127

Množství odpadu [g.m -2 ]

250 200 150 100 50 0 C1

C2

C3

C5

C7

C8

Obr. 5. Množství odpadu po 100 cyklech zkoušky odolnosti proti působení CHRL u vybraných záměsí

2.6. Stanovení modulů pružnosti Stanovení statického modulu pružnosti betonu v tlaku bylo provedeno podle ČSN ISO 6784. Zkoušení betonu rezonanční metodou se řídí ustanoveními technické normy ČSN 73 1372 a stanovení modulu pružnosti ultrazvukovou impulsovou metodou se řídí ustanovením technické normy ČSN 73 1371. Výsledky uvádějí Tab. 13. – 15. Tab. 13. Stanovení statického modulu pružnosti Ec u záměsí C3, C5, C7, C8. Záměs

C3

C5

C7

C8

34,0 34,0 34,0 34,0 34,0 34,0 34,0 34,0 36,5

0,908 0,675 0,688 0,683 0,543 0,543 0,494 0,668 0,740

Statický modul Ec [GPa] 37,5 51,0 49,5 50,0 62,5 63,0 69,0 51,0 49,5

34,0

0,695

49,0

34,0

0,663

51,0

34,0

0,686

49,5

Rozdíl napětí Vzorek Množství příměsi σa - σb [Mpa] C3 / T10 10% mikrosiliky EMSAC 500 C3 / T11 DOZ C3 / T12 C5 / T10 10% mikrosiliky C5 / T11 ELKEM 940 U C5 / T12 C7 / T10 10% metakaolínu Mefisto K05 C7 / T11 (listopad 2005) C7 / T12 C8 / T10 5% metakaolínu Mefisto K05 C8 / T11 (listopad 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC 500 C8 / T12 DOZ

- 16 -

Poměrné přetvoření εa - εb [‰]

Ø Ec

46,0

58,5

56,5

49,8

Tab. 14. Stanovení dynamického modulu pružnosti Ebr L při podélném kmitání u záměsí C3, C5, C7, C8. Záměs Vzorek

C3

C5

C7

C3/T10 C3/T11 C3/T12 C5/T10 C5/T11 C5/T12 C7/T10 C7/T11 C7/T12 C8/T10

C8

C8/T11 C8/T12

Množství příměsi 10% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 10% mikrosiliky ELKEM 940 U 10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

Objemová hmotnost Ø [kg.m-3] 2610 2610 2610 2600 2600 2600 2610 2610 2610

Frekvence podélného kmitání [kHz] 5,757 5,784 5,516 5,853 5,899 5,883 5,888 5,896 5,895

2600

5,840

57,5

2600

5,842

57,5

2600

5,843

58,0

Ebr L [GPa] 55,5 56,0 51,0 57,0 58,0 57,5 51,0 57,0 58,0

Ø Ebr L [GPa] 54,2

57,5

55,3

57,7

Tab. 15. Stanovení modulu pružnosti UZ impulsovou metodou u záměsí C3, C5, C7, C8. Záměs Vzorek


C3/T10 C3

C3/T11


C3/T12 C5/T10 C5

C5/T11


C5/T12 C7/T10 C7

C7/T11 C7/T12 C8/T10

C8

C8/T11 C8/T12

10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

Objemová Rychlost šíření hmotnost Ø vl [kg.m-3] [m.s-1] 2610 4862,787

Ebu [GPa] 61,5

2610

4849,060

61,5

2610

4850,921

61,5

2600

4955,119

64,0

2600

4939,192

63,5

2600

4902,618

62,5

2610

4961,301

64,0

2610

4955,197

64,0

2610

4965,316

64,5

2600

4908,468

62,5

2600

4916,427

63,0

2600

4894,536

62,5

- 17 -

Ø Ebu [GPa] 61,5

63,3

64,2

62,7

3. Závěr Hlavním cílem předkládané práce bylo ověření vlivu příměsí metakaolínů a metalupku s obchodním označením Mefisto (a zejména typu Mefisto K05) z produkce Českých lupkových závodů, a.s., Nové Strašecí na pevnostní a trvanlivostní vlastnosti navržených vysokopevnostních betonů. Zároveň byl srovnán vliv těchto metakaolínů s účinky mikrosiliky, jako v současnosti prakticky jediné silikátové příměsi do vysokopevnostních betonů. Laboratorní testování vysokopevnostních betonů s příměsmi metakaolínů Mefisto a dvou typů mikrosiliky přineslo následující základní poznatky:

§ Postupnou úpravou složení původně navržených záměsí a úpravou postupu laboratorního míchání čerstvého betonu se podařilo ve třetí fázi zkoušení připravit modifikované receptury s požadovanou konzistencí danou stupněm rozlití F4, případně až F5. Tato skutečnost je cenná zejména u záměsi C7* s 10% metakaolínu Mefisto K05, neboť přídavek metakaolínu zpravidla způsobuje snížení konzistence čerstvého betonu (viz. Tab. 16). Tab. 16. Vlastnosti čerstvého betonu (záměsi C1 – C8) Záměs


Rozlití [mm]

Stupeň konzistence

Objemová hmotnost - Ø [kg.m-3]

Obsah vzduchu [%]

C1

0% 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 10% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ 5% mikrosiliky ELKEM 940 U 10% mikrosiliky ELKEM 940 U 5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) 10% metakaolínu Mefisto K05 (srpen 2005)

450

F3

2630

1,2

520

F4

2610

0,9

590

F5

2620

1,0

510

F4

2620

0,9

560

F5

2620

0,8

500

F4

2610

1,3

510

F4

2620

1,3

580

F5

2610

1,2

530

F4

2620

1,0

C2 C3 C4 C5 C6 C7 C7* C8

5% metakaolínu Mefisto K05 (listopad 2005) a 5% mikrosiliky EMSAC 500 DOZ

- 18 -

§ Bylo zjištěno, že konkrétní postup laboratorní přípravy čerstvého betonu má, v případě jinak zcela identického složení záměsí, vliv na výslednou konzistenci Záměs B5* s 10 % metakaolínu Mefisto K05 ze srpna 2005, testovaná ve 2. fázi zkoušek vykázala rozlití 500mm (stupeň F4), u záměsi s totožným složením (C7*) ve 3. fázi zkoušek bylo však zjištěno rozlití 580mm (stupeň F5).

§ Prokázalo se, že veškeré příměsi, testované ve třetí, závěrečné fázi zkoušek (tj. metakaolín Mefisto K05, dva druhy mikrosiliky i vzájemná kombinace metakaolínu a mikrosiliky) mají příznivý vliv na zvýšení pevnostních vlastností vysokopevnostních betonů a většinou také zvyšují odolnost povrchu betonu proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek (viz. Tab. 17.- 20.). Tab. 17. Procentuální porovnání pevnosti v prostém tlaku po 28 dnech u záměsí C1 – C8 C7*

C8 5% MS EMSAC a 5% Mefisto K05

C7

10% MK Mefisto K05 (srpen 2005)

C6

10% MK Mefisto K05 (listopad 2005)

C5


C4

10% MS ELKEM 940 U

C3 10% MS EMSAC 500 DOZ

C2

99,7

118,8

127,3

103,7

111,5

Zvýšení pevnosti [%]

100

+ 19,2 + 35,6 + 10,1 + 27,7

+ 4,0

+ 11,8 + 20,6 + 23,9

135,2

5% MS ELKEM 940 U

Pevnost v tlaku po 28 dnech [MPa]

5% MS EMSAC 500 DOZ

0%

C1

Množství příměsi [%]

Záměs

109,8

120,2

123,5

Tab. 17. Procentuální porovnání pevnosti v tahu ohybem po 28 dnech u záměsí C1 – C8

12,30

13,10

12,20

12,37

13,60


C7* 10% MK Mefisto K05 (srpen 2005)

C7 10% MK Mefisto K05 (listopad 2005)

C6 5% MK Mefisto K05 (listopad 2005)

100

13,27

C5 10% MS ELKEM 940 U


13,00

C4 5% MS ELKEM 940 U

10,87


Pevnost v tahu ohybem po 28 dnech [MPa]


0%

C1


Záměs

13,47

+ 19,6 + 22,1 + 13,2 + 20,5 + 12,4 + 13,8 + 25,1 + 23,9

- 19 -

Tab. 18. Procentuální porovnání pevnosti v příčném tahu po 28 dnech u záměsí C1 – C8

5% MS EMSAC a 5% Mefisto K05

C8


C7*


C7


C6

10% MS ELKEM 940 U

C5

5% MS ELKEM 940 U

C4

10% MS EMSAC 500 DOZ

C3

5% MS EMSAC 500 DOZ

C2

0%

C1


Záměs

Pevnost v příčném tahu po 28 dnech [MPa]

5,56

5,60

6,58

5,56

6,28

5,67

5,82

6,40

5,93


100

+ 0,7

+ 18,3

±0

+ 12,9

+ 2,0

+ 4,7

+ 15,1

+ 6,6

C5

C6

C7

C7*

10% MS ELKEM 940 U





C4

10% MS EMSAC 500 DOZ

C3

5% MS EMSAC 500 DOZ

C2

0%

C1


Záměs

5% MS ELKEM 940 U

Tab. 19. Procentuální porovnání odolnosti betonu proti působení vody a CHRL po 100 cyklech u záměsí C1 – C8

Pevnost v tahu ohybem po 28 dnech [MPa]

150

35

212

-

24

-

52

-

127


100

- 76,7

+ 41,3

-

- 84,0

-

- 65,3

-

- 15,3

Úplným závěrem lze říci, že laboratorním studiem bylo prokázáno, že příměsi metakaolínu Mefisto K05 se svými účinky prakticky ve všech sledovaných vlastnostech vyrovnají vlivu mikrosiliky ve vysokopevnostních betonech. Metakaolíny tak mohou představovat

novou

(„alternativní“)

silikátovou

příměs

do

vysokopevnostních

a

vysokohodnotných betonů, jejich aplikace často výrazným způsobem přispěje ke zlepšení kvalitativních parametrů betonu. Předpokládaná průmyslová výroba pucolánových příměsí na bázi kalcinovaných kaolínů v Českých lupkových závodech, a.s., Nové Strašecí by tak představovala další, velmi kvalitní zhodnocení tradičních českých nerudních silikátových surovin.

- 20 -

Vysokopevnostní betony s příměsmi tepelně aktivovaných kaolínů

Recommend Documents