microsoft powerpoint - 12-napredak u tehnologiji betona-24!1!2012

Građevinski fakultet ZagrebDiplomski studij, smjer Materijali

Bjegović, D.; Štirmer, N.:Teorija i tehnologija betona 1

NAPREDAK U TEHNOLOGIJIBETONA

TEORIJA I TEHNOLOGIJA BETONA2011/12

12. PREDAVANJE

Sadržaj: UVOD LAGANI BETON MIKROARMIRANI BETON BETONI VISOKIH ČVRSTOĆA I BETONI VISOKIH

UPORABNIH SVOJSTAVA BETONI ULTRAVISOKIH ČVRSTOĆA FEROCEMENT VATROOTPORNI BETONI POLIMERIMA MODIFICIRANI BETONI SAMOZBIJAJUĆI BETONI SUMPOR-BETONSKI KOMPOZITI

2

Uvod - Razvoj mehaničkih karakteristika

MEHANIČKA SVOJSTVA BETONA TIJEKOM POSLJEDNJEGDESETLJEĆA

Tlač

na č

vrst

oća[

MPa

]

Vrijeme/godine

Daljnji razvoj - SPECIJALNI BETONI nastaju modifikacijom svojstava običnog betona

Impregnirani betoni (polimeri, sumpor,parafin)Polimerni portland-cementni betonVatrobetoniSamozbijajući beton

Mikroarmirani betonFerocementPolimerni beton (PC)Polimerni portland - cementni beton(PPCC)

ρ ≈2,35 g/cm3

Teški betoni

Laki betoni

ft<<fc

trajnost

Dekorativni betoni

Samozbijajućibeton

PrepaktEkspanzivni cementi

Uvaljani betonPucolanski dodaciStabilizacija

ObičniObičnibetonbeton

4

LAKI BETONI

6

LAKIBETONI(podjelaprema

tehnologiji)

Lakoagregatni betoni•Prirodni agregat (npr. plovućac)•Ekspandirani i pečeni agregat (npr.glinopor)

•Sekundarne sirovine (npr. grubileteći pepeo)

Ćelijasti betoni•Plinobetoni (npr. siporex, ytong)•Pjenobetoni (npr. injektiranjempjene u mješalicu)

•Ekspandirane granule polimera(npr. EPS beton)

Laki betoni od jednakozrnatogagregata



LAKI BETONI – podjela prema namjeni isvojstvima

Svojstvo KONSTRUKTIVNIKONSTRUKTIVNO

-IZOLACIJSKIIZOLACIJSKI

Gustoća(kg/m3) < 2000 - -

Tlačnačvrstoća (MPa) > 15,0 > 3,5 > 0,5

Toplinskaprovodljivost(W/K·m)

- < 0,75 < 0,30

7 8

LAKI BETONI – tipične gustoće (kg/m3)Izolacijski Konstruktivno-izolacijski KonstruktivniVermikulit

PerlitGlinopor, ekspandirana zgura,grubi leteći pepeo, drobljena opeka

Jednakozrnati laki agregat Jednakozr. agr.

Plinobetoni

Pjenobetoni

Ćelijasti betoni s polimernim granulama (npr. EPS beton)

300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900

Ovisnost tlačne čvrstoće i gustoće

Izvor: Study of lightweight concrete behaviour,Hjh Kamsijah Mohd Ismail

Tlač

na č

vrst

oća

(N/m

m2)

Gustoća (kg/m3)

PRIMJENA LAKOG BETONAIzolacijski laki beton

10

Pločice

HidroizolacijaLaki beton

AB ploča

Stropnakonstrukcija

PerlitVermikulit

LAKI BETONPLOČICE +hidroizolacija

PRIMJENA LAKOG BETONAKonstruktivno-izolacijski laki beton

11

Ekspandirana glina

Plinobeton

PRIMJENA LAKOG BETONAKonstruktivno-izolacijski laki beton

Lagani beton ugrađen namjestu debljine 102 mm Čelična ploča

Poprečninosač

Čvorovi ugrađeni u beton zaprijenos posmičnog opter.

Glavni nosač



PRIMJENA LAKOG BETONAKonstruktivno-izolacijski laki beton-veliko-plošni zidni paneli

HySSIL

Patentirano, HySSIL (High-Strength, Structural,

Insulative, Lightweight-konstruktivno izolacijski laki beton),

Pogodan za visokogradnju.

14

http://www.solve.csiro.au/1105/article11.htm

Ćelijasta saćasta struktura materijala

Duplo manja težina u odnosu na betonske zidove od normalnog betona, Može služiti i za nosive i za nenosive zidove

Toplinska izolacija je pet puta bolja od normalnog betona Otporan na visoke požarne temperature

Neporozna i nepropusna površina se može koristiti kao završna obrada, alise može bojati i žbukati

HySSIL

Poprečni presjek običnog betonaGUSTOĆA: 2 500 kg/m3

Poprečni presjek HySSIL-aGUSTOĆA: 1400 kg/m3

GUSTOĆA, kg/m3

KRIVULJA ČVRSTOĆA - GUSTOĆA

ČVR

STO

ĆA,

MPa Beton s

drobljenimagregatom

HySSILAutoklaviraniaerirani beton

Laki beton s EPS agregatom

Izvor:Slika Utjecaj težine na gustoću, tlačnu čvrstoću,elastičnu deformaciju i modul elastičnosti na EPS beton

VOLUMENSKA MASA, kg/m3

SVO

JSTV

O

ČVRSTOĆAGUSTOĆA

EL. DEFORMACIJA

MODUL EL.

Tablica: Mješavina za referentni beton

Tablica: Utjecaj volumenske mase na čvrstoću imodul elastičnosti betona

Laki beton s EPS agregatom

Slika Skupljanje uslijed sušenja u vremenu zaEPS beton(Serija B: sadržaj cementa 410 kg/m3)

Slika Razvoj tlačnog puzanja u vremenu za EPSbeton (Serija B: sadržaj cementa 410 kg/m3)

VRIJEME POD OPTEREĆENJEM, dani

PUZA

NJE

–10

-6

VRIJEME ISUŠIVANJA, dani

SKUP

LJA

NJE

USLI

JED

SUŠE

NJA

–10

-6

Laki betoni visokih čvrstoćaTablica Mješavine i kratkotrajna svojstva HPLC-arazreda 2 i 3

Slika AASHTO poprečni presjekkompozitnog nosača TIP II



Laki betoni visokih čvrstoća

Izvor:

Tablica Mehanička svojstva za razred 2 i razred 3 HPCL (terenske mješavine)

Slika Prosječno skupljanje HPCL-a za razred 2 i razred 3Slika Usporedba između prosječnog specifičnog puzanja

HPCL-a za razred 2 i razred 3 – ispitanog pod istimuvjetima

20

Betonski blok s drvenimstrugotinama kao agregatom

DODACI

Bez dodataka Ubrzivač Dodatak protivizluživanja (niski)

TLA

ČNA

ČVR

STO

ĆA

,MPa

24 sata

7 dana28

dana

MIKROARMIRANI BETONI

22

MIKROARMIRANI BETON Vrsta betona kojem se u procesu miješanja pored uobičajenih

sastojaka betona dodaju i diskontinuirana vlakna, velike vlačnečvrstoće

Vrste vlakana: Čelična Polimerna Staklena Prirodna

SVOJSTVA VLAKANA

Koeficijent oblika vlakna – omjer duljine i promjeravlakna

Vlakna se doziraju težinski (npr. 40 kg/m3) ili volumno(npr. 0,5 vol.%)

23 24



25 26

Anyagmodellek száladagolás eseténAnyagmodellek száladagolás esetén

Nyomás Húzás

c

c

HSC

HPFRC (Vf>4%)

FRC (Vf=1%)

FRC (Vf =0.5%)

ct

ct

HSC

fctFRC (Vf=1%)

FRC (Vf =0.5%)

HPFRC (Vf>4%)

(acélszállal)(acélszállal)

27

HPFRC viselkedése egyt. húzásraHPFRC viselkedése egyt. húzásra

Matrix

FRC

HPFRC

ELONGATION

STR

ESS

First Cracking Stresscr

Maximum Post-Cracking Stress

Strain Otvaranje pukotine

I. II. III.

pc

cr pc w

Elastic MultipleCracking

StrainLocalisation

w

GHPFRC GFRC GMatrice

elastično višestrukepukotine

lokalizacijadeformacije

PRODULJENJE

NA

PREZ

ANJA

deformacija

matrica

Naprezanje kod prve pukotine

Maksimalno naprezanjenakon pojave pukotina

KRTA MATRICA

OČVRŠĆAVANJE kratka specifična distribucija visoka krutost i čvrstoća

POVEĆAVANJE ŽILAVOSTI granične deformacije veza distribucija pukotina kontrola skupljanja

28

Cementni mortvisoke čvrstoće

Karbonskavlakna

Čeličnavlakna

Polipropilenskavlakna

Mikroarmirani kompozit

29

čupanje vlakanaca povećanje žilavosti matrice

Modeliranje – analitika, mehanika loma &FEM

30

Modeliranje razvoja pukotina (a)Modeliranje loma (b)Modeliranje sučeljka (c)Modeliranje distribuiranih pukotina (d)Modeliranje zatvorenih dijelova (e)



MIKROARMIRANI BETONI Svrha mikroarmiranja povećanje vlačne isavojne čvrstoćebetona i odgađanješirenjamikropukotinaprenošenjemnaprezanja s većnapukla presjeka nasusjedne presjeke

31

VLA

ČN

O N

APR

EZA

NJE

DEFORMACIJA

mikroarmirani beton visokih uporabnih svojstava

mikroarmirani beton

površina ispodkrivulje -žilavost

MIKROARMIRANI BETON - svojstva U očvrsnulom stanju MA beton ima znatne prednosti prema

običnom betonu u pogledu: žilavosti i deformabilnosti dinamičke čvrstoće umora materijala otpornosti prema habanju trajnosnih svojstava

32

Primjena MABa (Njemačka)

33

Industrijskipodovi, 60%

Stanogradnja,20%

teškikonstruktivni

elementi , 10%

Niskogradnja,4%

Montažnielementi, 5%

Bankovnitrezori,

1%

SIFCON - Slurry Infiltrated Fibre Concrete

34

35

Slurry Infiltrated Fibre ConcreteSlurry Infiltrated Fibre Concrete

/SIFCON//SIFCON/SIFCON

36

0

10

20

30

40

0 2 4 6 8 10Deflection [mm]

Flex

ural

Str

ess

[MP

a]

Čisti mulj

Uzorak 1

Uzorak 2

Uzorak 3SIFCON Vf=14%

- Dimenzije uzorka: 300×100×30 mm- Kontrolirani pomak-Brzina opterećenja: 0.2mm/min

Progib [mm]

Savo

jno

napr

ezan

je [M

Pa]



37

progib u sredini uzorka: 0 mm

38

progib u sredini uzorka : 2.0 mm

Prva pukotina

39


Početak pojave pukotinana više mjesta

40


Početak lokalizacije

41

Lokalizacija deformacija

Početak tlačnog sloma

progib u sredini uzorka : 14 mm

42

duljina plastičnog zgloba h



43

SIMCON – slurry infiltrated mat concrete

44

45

SIMCON – odnos naprezanje-deformacija

TLAK

VLAK

Nap

reza

nja

[MPA

]

Nap

reza

nja

[psi

]

Ductal® beton

Izvor:

Ductal® je porodicabetona visokih uporabnihsvojstava

Broj

cik

lusa

(N)

Duljina pukotine (mm)

Broj

cik

lusa

(N)

Ductal® beton Ductal® - FM (s čeličnim vlaknima) – za konstrukcijsku primjenu

Ductal® - FO (s organskim vlaknima) – za estetsku primjenu, za nenosiveelemente (fasadni paneli, akustični paneli)

Ductal® - AF: za konstrukcije koje zahtjevaju određenu otpornost na požar

Izvor: progib (mm)

Ekvi

vale

ntno

nap

reza

nje

(MPa

)

raspon luka : 120 mdebljina kolničke ploče: 3 cm



Ugljična nano vlakanca(CNT – carbon nano tubes) CNT – pločasti grafit srolani u cijev Može biti: SWCNT - jedna ploča srolana u cijev promjera blizu 1 nm MWCNT - više ploča srolano u cijev promjera 10 – 80 nm

49

Izvor:

Ugljična nano vlakanca (CNT) Mehanička svojstva: Young-ov modul elastičnosti: 270 GPa – 1 TPa Vlačna čvrstoća: 11 – 200 GPa Granica popuštanja SWNT: 63 GPa Deformacija pri popuštanju 6% Jako fleksibilna

Lagani

Svojstva loma cementne paste armirane sCNT-om

51

Opt

ereć

enje

[N]

Analiza troškova

52

Materijal Cijena/kg($)

Doziranje(kg/m3)

Cijena/m3

betona(($)

CNT 150 0,3 45

Ugljična vlakna, ø10-14µm

8 – 20 2 16 - 40

Ugljična vlakna, ø7µm

55 2 110

Ugljična nano-vlakna

350-700 2 700-1400

Grafitna nano-vlakna

1730 2 3460

Čelična vlakna 2 – 5 30 - 160 51-800

PVA vlakna 10 – 13 15 150 - 200

Polipropilenskavlakna

5 - 9 0,6 - 19 3 -170

PRIMJENA MIKROARMIRANOG BETONA

Aerodromi Ploče mostova Kolničke konstrukcije

53

PRIMJENA MIKROARMIRANOGBETONA

Rezervoari Bazeni Pomorske građevine

54



PRIMJENA MIKROARMIRANOG BETONA Sanacije armiranobetonskih konstrukcija

55

Krčki most

BETONI VISOKIH ČVRSTOĆA IBETONI VISOKIH UPORABNIH

SVOJSTAVA

BETONI VISOKIH ČVRSTOĆA HRN EN 206-1: 2002 tlačna čvrstoća je jedino osnovno

svojstvo betona

obični beton C50/60

betoni visokih čvrstoća C55/67, C100/115

betoni ultra visokih čvrstoća > C100/115 nisu obuhvaćeni uTPBK

57

BETONI VISOKIH UPORABNIH SVOJSTAVA

Razlikuju se od običnog betona prema jednom ili višepoboljšanih svojstava (čvrstoća, modul elastičnosti,propusnost, obradljivost, skupljanje, puzanje itd.) teprema strukturi, sastavu i načinu proizvodnje

Ukoliko betoni visokih čvrstoća imaju i drugapoboljšana svojstva osim tlačne čvrstoće tada se oninazivaju betonima visokih uporabnih svojstava

58

BETONI VISOKIH ČVRSTOĆA I UPORABNIHSVOJSTAVA Prva primjena betona visokih

čvrstoća bila je za stupovevisokih zgrada

Prvi inženjerski pristupiproblemu trajnosti betonskihkonstrukcija javljaju se 60-ihgodina 20. stoljeća

Betoni visokih uporabnihsvojstava počeli su seupotrebljavati iz razlogapovećanja trajnostikonstrukcija

59

PRIMJENA BETONA VISOKIH ČVRSTOĆA IVISOKIH UPORABNIH SVOJSTAVA MOSTOGRADNJA Veći rasponi Manji gubici sile

prednapinjanja Smanjeni troškovi

održavanja

60



Primjena betona visokih čvrstoća i visokihuporabnih svojstava

VISOKOGRADNJA - STUPOVI VISOKIHZGRADA Manje dimenzije konstruktivnih elemenata

utječu na povećanje iskoristivog prostora

61


62Norway

Stupoviplatformiu moru,

NorveškaMost Elorn, Francuska


VISOKOGRADNJA

Izrada arhitektonski zahtijevanih elemenata Veći rasponi, manja vlastita težina

63

BETONI ULTRAVISOKIHČVRSTOĆA

Armirani betonPrednapeti beton

ČelikBeton ultra

visoke čvrstoće

=

BETONI ULTRA VISOKIH ČVRSTOĆA S obzirom na vrijednosti tlačne čvrstoće to su betoni razreda

tlačne čvrstoće većeg od C100/115

Sastavne komponente: cement, silikatna prašina,superplastifikator, kvarcni pijesak, krupni agregat, čelična vlakna,voda

Koriste se za nearmirane konstruktivne elemente sa ili bezprednapinjanja

65

OSNOVNI PRINCIPI DOBIVANJA BETONAULTRA VISOKIH ČVRSTOĆA Povećanje homogenosti

djelomičnom ili potpunomeliminacijom krupnog agregata

Povećanje gustoće ugrađenogbetona optimiziranjemgranulometrijskog sastava

Poboljšanje mikrostrukturetoplinskim tretiranjemugrađenog betona

Poboljšanje duktilnostidodavanjem vlakana

66

Popunjavanješupljina



Raspored pora

Promjer pora (µm)

Obični beton

Gel pore Kapilarne pore

Mehanička svojstva normalnog betona ibetona ultra visokih čvrstoća

Tlač

na č

vrst

oća

(MPa

)

Vlač

na č

vrst

oća

(MPa

)

Tlačna deformacija (mmm) Vlačna deformacija (mm)

Plato tečenja Plato tečenja

Postepenoomekšavanje

običniobični

Mehanička svojstva normalnog betona ibetona ultra visokih čvrstoća

deformacija

Tlačnačvrstoća[N/mm2]

Izvor:

Nap

reza

nje

(Mpa

)

Progib (mm)

Sadržaj mineralnog dodatka, %

Tlač

na č

vrst

oća,

MPa

cementvisokih

performansi

Industrijskiotpadni materijal

Industrijski nusproizvod& prirodni minerali

MIKROARMIRANIBETON

BETON VISOKIHČVRSTOĆA

SANACIJSKIMORT

BETON VISOKIHPERFORMANSI

POSEBNI BETONI

ARHITEKTONSKIBETON

MLAZNI BETONI

NORMALNIBETONI

LAKIBETONI/ĆELIJAS

TI BETONI

BETONI SKONTROLIRANO

M NISKOMČVRSTOĆOM/ISP

UNA

CEMENT VISOKIHPERFORMANSI

TIPA ACEMENTVISOKIH

PERFORMANSITIPA BUOBIČAJENI

CEMENTCEMENT S

VELIKIMPOSTOTKOMMINERALNOG

DODATKA

VEZIVA SKONTROLIRANOM

MALOMČVRSTOĆOM

VEZIVA ZASTABILIZACIJU

OTPADU

TCLP –KONTROLIRANA

VEZIVA

USPOREDBA MEHANIČKIH SVOJSTAVA

72

45 - 6040 - 4525 - 40Modul elastičnosti(GPa)

8 - 123 - 42 - 3Vlačna čvrstoća (MPa)

20 - 607 - 95 - 6Savojna čvrstoća (MPa)

> C100/115C55/67 – C100/115< C50/60Tlačna čvrstoća (MPa)

2,5 – 2,62,42,3Gustoća (g/cm3)

beton ultravisokih čvrstoćabeton visokih

čvrstoćaobični betonSvojstvo



USPOREDBA TRAJNOSNIH SVOJSTAVA

73

1.32.84Koeficijent abrazije

68-915Ukupna poroznost (% vol.)

1-25-68-9Kapilarna poroznost (% vol.)

< 0,010,251,2Brzina korozije (m/god)

2·10-140,6·10-121,1·10-12Koeficijent difuzije klorida (m2/s)

10-1910-1710-15 –10-16

Koeficijent plinopropusnosti (m2)

beton ultravisokih

čvrstoća

betonvisokih

čvrstoćaobičnibeton

Svojstvo

Primjena – Sherbrooke pješački most, Kanada

3 cmgornjaploča

Dijagonale-RPCom

zapunjenecijevi od

nehrđajućegčelika

PRIMJENA BETONA ULTRAVISOKIH ČVRSTOĆA mostovi konstruktivni elementiu iznimno agresivnoj okolini konstrukcije velikih raspona stupovi nebodera elementi za sanaciju elementi složenog oblikai obrade površine trezori za čuvanje vrijednosti zaštitni paneli od udaraprojektila i eksplozija kontejneri za čuvanjeradioaktivnog i drugog otpada itd.

75

Pi-Girder for Jakway Park Bridge, IowaPhoto Credit: Iowa Department of Transportation

Foundations: theUHPC is grouted inthe bed-rock and thecasing to create amaximum fixa-tion.

sanacije

PRIMJENA BETONA ULTRAVISOKIH ČVRSTOĆA

FEROCEMENT

78

FEROCEMENT Ferocement je jedan od oblika armiranog betona koji se bitno

različito armira od konvencionalno armiranog betona, pa imadrugačiju čvrstoću, deformacije i moguće primjene

Glavne karakteristike velika elastičnost i otpornost napojavu pukotina



FEROCEMENT To je kompozitni materijal koji se

sastoji od gusto pakiranih slojevažičane mreže, obično postavljenena okvire od debljih čeličnih šipki izapunjenih (impregniranih)cementnim mortom

79

Sila-progib krivulja ferocementa

Vlač

na č

vrst

oća

(ksi

)

Produljenje (cm)

FEROCEMENT Primjena: Gradnja čamaca, brodova, silosa,

spremnika, krovova posebnih oblika, temontažnih elemenata

81

VATROOTPORNIBETONI

Toplinska nekompatibilnost agregata icementne paste tijekom zagrijavanja Međudjelovanje između agregata i cementne paste na visokim temperaturama može

biti fizičke (npr. toplinska nekompatibilnost) ili kemijske prirode.

Fizičko međudjelovanje se očituje u različitom toplinskom širenju agregata icementne paste, što dovodi do stvaranja naprezanja koja uzrokuju degradacijumehaničkih svojstava i pukotine na povišenim temperaturama

83Slika Dijagram koji pokazuje toplinsku nekompatibilnost agregata i cementne paste tijekom zagrijavanja

TOPLINSKA STABILNOST RAZLIČITIH VRSTAAGREGATA

84

Tablica Toplinska stabilnost različitih vrsta agregata



UTJECAJ VISOKIH TEMPERATURA NAAGREGAT Laki agregati, posebno tvornički proizvedeni, kao što je npr.

ekspandirana zgura, imaju veliku kemijsku i fizikalnu stabilnostna temperaturama koje prelaze i 800°C, jer se proizvode natemperaturama i do 1600°C.

Kvarc (SiO2), koji se može naći u silikatnim agregatima i pjesku,podložan je fizikalnim promjenama na povišenimtemperaturama – agregati koji sadržavaju kvarc imaju malutoplinsku stabilnost.

85

SMANJENJE TLAČNE ČVRSTOĆE BETONA

86

Slika Smanjenje tlačne čvrstoće za normalne i lagane betone napovišenim temperaturama

87

Eksplozivno pucanje Tijekom izloženosti betona visokim temperaturama, pod

određenim uvjetima može doći do eksplozivnog pucanjabetonskog elementa.

Eksplozivno odlamanje se pojavljuje tijekom rane faze razvojapožara, najčešće tijekom prvih 30 minuta pri standarnompožarnom ispitivanju.

Može rezultirati eksplozivnim odlamanjem slojeva betona dodubine od 25 – 100 mm i površine do 1m2.

Ovaj oblik odlamanja uzrokuje gubitak zaštitnog sloja betona,ponekad i do nivoa armature, što dovodi do gubitka nosivostiarmirano-betonskog elementa.

ODLAMANJE DIJELOVA BETONSKOGELEMENTA

88

Slika Odlamanje armirano-betonskih elementa (Schefler et al., 2001)

Mehanizam pojave eksplozivnog pucanja

89

Slika Grafički prikaz eksplozivnogodlamanjaizazvanog kombiniranim djelovanjem

pornih tlakova i toplinskih naprezanja

Eksplozivno pucanje betona u tunelskimkonstrukcijama

90

Slika Odlamanje betona sekundarne oblogeuslijed požara u tunelu Mont Blanc 1999. god.

Slika Odlamanje betonske obloge tunela St. Gottard uslijed požara koji je izbio 2001. godine

!!!! Zbog velikog učešća vlage(>75%) posebno su izložene

tunelske konstrukcije eksplozivnompucanju betona

!!!! Zbog velikog učešća vlage(>75%) posebno su izložene

tunelske konstrukcije eksplozivnompucanju betona



91

Vatrobetoni - preporuke

Otpornost betona na visokim temperaturama postiže seuporabom : agregata s većom toplinskom stabilnošću , aluminatnog cementa,

a za temperature do 1000oC, u nekim primjenama, i portlandcementa.

92

Projektiranje sastava betona povećaneotpornosti na eksplozivno pucanje

AGREGAT

ZAMJENA CEMENTA

VODA/CEMENT

POLIPROPILENSKA VLAKNA

Niski koeficijent toplinskog širenja,manje veličine zrna, stabilan agregat

Ne preporučuje se dodavati silikatnu prašinu

Ne preporučuje se previše nizak vodocemntniomjer

Ukoliko je beton male propusnosti zahtjeva seprimjena polipropilenskih vlakana

PREPORUČLJIVO ZA SMANJENJE ̋ SPALLING˝-AIZBOR MATERIJALA

POLIMERIMA MODIFICIRANIBETONI

OPĆENITO O POLIMERIMA Polimeri su u odnosu na cement kemijski inertni U odnosu na obični beton s cementnim vezivom: PREDNOSTI POLIMERA veća vlačna čvrstoća, veća tlačna čvrstoća od običnih betona.

NEDOSTACI POLIMERA manji modul elastičnosti, veće puzanje, može biti brže starenje.

Većina nedostataka može se izbjeći pravilnim izborompolimernih materijala, koji sadrže odgovarajuće dodatke(stabilizatore, antioksidanse itd.)

94

POLIMERIMA MODIFICIRANI BETONI U betonu, polimeri se koriste za tri vrste kompozita:

POLIMEROM IMPREGNIRANI BETON POLIMERNI BETON POLIMEROM MODIFICIRANI PORTLANDCEMENTNI BETON

Optimalna se svojstva takvih betona postižu njegovanjem uvlazi od 1 do 3 dana, a zatim na suhom, kako bi se ostvarilapolimerizacija.

95

POLIMEROM IMPREGNIRAN BETON je očvrsnuli beton koji je impregniran monomerom, a zatim

naknadno polimeriziran. Portlandcementni beton se najprije suši, a zatim zasiti

kapljevitim monomerom, npr. metilmetakrilatom i stirenom.

Polimerizacija je reakcija spajanja više monomera u jednu dugačkumolekulu čime nastaje polimer (postiže se gama zračenjem ili toplinskomobradom).

96



PRIMJENA POLIMEROM IMPREGNIRANOGBETONA Polimerima impregnirani beton primjenjuje se za: Konstrukcijske podove Konstrukcije za preradu hrane Kanalizacijske cijevi (tuneli) Tankove za čuvanje morske vode Pogone za desalinizaciju i destilaciju morske vode Marine Zidne panele Predgotovljene dijelove tunela Bazene za kupanje

97

POLIMERNI BETON Kompozitni materijal koji se dobiva miješanjem agregata i

monomera u svježem stanju, a zatim se polimerizira uzdodatak katalizatora (očvršćivača).

98

POLIMERI KOJI SE PRIMJENJUJU Prije su se najviše upotrebljavale poliesterska i epoksidna

smola, a sada se sve više upotrebljavaju monomeri na bazimetilmetakrilata i stirena.

99

Poliester 1:10 2400 117 37 32Poliester 1:9 2330 69 17 28

Poliester-stiren 1:4 - 82 - -Epoksi-poliamid 1:9 2000 95 33 -

Epoksi-furan 1:1* 1700 65 0,1 -*polimerni mort

Polimer ili monomer Polimer /agregat

Modul elastičnosti(GPa)

Gustoćakg/m3

Tlačnačvrstoća

(MPa)

Savojnačvrstoća

(MPa)

SVOJSTVA POLIMERNOG BETONA Brzo očvršćavanje Velika vlačna, savojna i tlačna čvrstoća Dobra adhezija Velika trajnost prema djelovanju smrzavanja Mala propusnost Dobra kemijska otpornost

100

PRIMJENA POLIMERNOG BETONA Zaštitni slojevi na površinama koje su izložene eroziji Popravci betonskih konstrukcija Izrada konstruktivnih i dekorativnih panela Cijevi itd.

101

POLIMER PORTLANDCEMENTNIBETON Polimer cementni beton je modificirani beton, u kojem je udio

cementa u određenim postocima zamijenjen sintetsko –organskim polimerom.

Najčešće se radi o 10 – 20 % polimera na masu cementa

102



PROIZVODNJA POLIMERPORTLANDCEMENTNOG BETONA Proizvodi se dodavanjem monomera ili polimera svježoj

mješavini betona, koji se zatim njeguje i polimerizira nakonugradnje.

Polimerizacija se ubrzava dodavanjem katalizatora u mješavinu. Proizvodni proces je vrlo sličan proizvodnji običnog betona.

103

PRIMJENA POLIMERPORTLANDCEMENTNOG BETONA Završni slojevi na mostovima, industrijskim podovima, Materijali za sanacije oštećenih armiranobetonskih

konstrukcija, Vodonepropusni slojevi, Vezni slojevi kod nastavljanja betoniranja i lijepljenja

konstruktivnih elemenata.

104

FRP kompoziti

105

Westgate Bridge U Melbourne,Australia, sadržava 50 km FRPtrakica i 600 m vanjskognaknadnog naprezanje

106

armatura od staklenog vlakna

SAMOZBIJAJUĆI BETON

(Self Compacting Concrete - SCC)

107

Samozbijajući beton Beton koji tečenjem u potpunosti popunjava presjek bez

upotrebe vibracijskih uređaja

Očvrsnuli beton je gust, homogen i ima ista svojstva kao iobični beton

Zaštita radnika od buke i vibracija!

108



Razvoj samozbijajućeg betona Glavni razlog razvoja samozbijajućeg betona bila je

nezadovoljavajuća trajnost konstrukcija uzrokovananedovoljnom homogenošću betona

Vještina radnika Samozbijajućibeton

Trajnebetonske

konstrukcije

smanjenje u budućnosti

Metode postizanja samozbijanja

Samozbijanje

Velikadeformabilnost

Ograničeni udioagregata

Efektsuperplastifikatora

Manji vodovezivniomjer

Velika otpornostsegregaciji

Koristi od primjenesamozbijajućeg betona

Ekološka Ergonomska

Ušteda na finimčesticama (cement)

Do 40% bržaugradnja

Do 5x većaproduktivnost

Jednostavnaproizvodnja

Manje finih čestica,manje CO2

Produljen životnivijek

Ekonomska

Nema vibriranja

Nema buke

Manja ljepljivost

Materijali

Samozbijajući beton U usporedbi s običnim betonom, samozbijajući beton sadrži: manji udio krupnog agregata veći udio paste manji vodovezivni omjer veći udio superplastifikatora po potrebi dodatak za promjenu viskoznosti

113

Moguće forme u samozbijajućem betonu



Primjeri primjene Azure Tower God. izgradnje: 2006 – 2007 SCC volumen: 1 600 yd3 ytd

Lokacija: Dallas, Teksas

51% letećeg pepela

Najdulja kontinuirana ugradnja

Comcast Building God. Izgradnje: 2005-2007 SCC volumen: 40 000 yd3

Pumpanje 700 do 900 ft vertikalno

Potpuno zbijanje

TEŠKI BETONI

TEŠKI BETONI U nekim je posebnim primjenama potrebna što veća volumna

masa betona npr. : protuutezi na mostovima, blokovi za gradnju lukobrana radi zaštite od velikih morskih valova, te danas najvažnija primjena, zaštita od radioaktivnog zračenja u

industrijskoj radiografiji, medicinskim instalacijama, u nuklearnimelektranama i nuklearnim akceleratorima.

117

TEŠKI BETONI Teški betoni imaju volumensku masu veću od 2600 kg/m3. Veće se gustoće postižu upotrebom agregata veće gustoće: rudače i minerali, koji sadrže barit ili željezne okside, čelična strugotina i

drugi čelični otpaci, koji se umiješaju u betonsku mješavinu. olovne kuglice.

118

Svojstva nekih teških betona

Izvor:

120

NEDOSTACI velika cijena, teškoće pri obradi svježeg betona.

TEŠKI BETONI



SUMPOR BETONSKI KOMPOZITI

SUMPOR - BETONSKI KOMPOZITI U svijetu postoje viškovi sumpora kao nus proizvoda, što je

dovelo do njegove primjene kao jeftinog veziva odnosnosredstva za impregnaciju betona.

Sumporni beton se pravi od sumpora, pijeska i krupnogagregata, tako da se zajedno miješaju u miješalici koja se možebrzo zagrijati na temperaturu od 140oC. Na toj temperaturidobije se homogena mješavina koja se može lijevati u kalupe.

122

SUMPOR - BETONSKI KOMPOZITI Orijentacijski omjeri miješanja (maseni) za postizanje

optimalne čvrstoće i obradljivosti sumpornog betona su: 20 % sumpora, 32 % pijeska, 48 % krupnog agregata i 5 % silikatnog brašna.

Granulometrijski sastav agregata uzima se takav da imaminimalno šupljina.

123

SVOJSTVA SUMPOR – BETONSKIHKOMPOZITASvojstvo Raspon

Tlačna čvrstoća, MPa 28 – 70

Savojna čvrstoća, MPa 3 – 10

Vlačna čvrstoća, MPa 3 – 8

Modul elastičnosti, GPa 20 – 45

Koef. toplinskog istezanja, 10-6 /K 8 – 35

Toplinska provodljivost, W/mK 0,4 – 2,0

Apsorpcija vode, 0 – 1,5

124

PREDNOSTI SUMPOR – BETONSKIHKOMPOZITA U usporedbi s portland cementnim betonom, sumporni beton

vrlo brzo postiže čvrstoću, i to pri normalnimtermohigrometrijskim uvjetima okoline (90 % čvrstoće većnakon 6 - 8 sati). vrlo je pogodan za predgotovljenu proizvodnju elemenata,

Velika kemijska otpornost čini ga prikladnim za primjenu uindustriji.

125

NEDOSTACI SUMPOR – BETONSKIHKOMPOZITA Krtost, Veliko puzanje, Korozivno djelovanje na armaturni čelik u vlažnim uvjetima

okolice, Nisko talište (119°C), Zapaljiv je pri čemu nastaju otrovni plinovi, Mala otpornost na cikluse smrzavanja i odmrzavanja.

126



Kuda dalje?

Novim rješenjima!

Kako?

Istraživanjima, inovacijama!

Pitanja: Navedite vrste specijalnih betona. Navedite vrste lakih betona. Što su mikroarmirani betoni i koja je svrha mikroarmiranja? Što su betoni visokih čvrstoća prema TPBK? Što su betoni visokih uporabnih svojstava? Kako se dobivaju betoni ultra visokih čvrstoća? Objasnite razliku u sastavu normalnog i samozbijajućeg betona. Što je ferocement? Što su vatrobetoni? Što su polimerom modificirani betoni? Što je polimerom impregnirani beton? Što je polimerni beton? Navedite primjenu teških betona. Navedite gustoću teških betona u odnosu na normalni beton. Što su sumpor-betonski kompoziti?

128

Sljedeće predavanje:

Budućnost betona – dosezi i perspektive usvojstvima i primjeni

microsoft powerpoint - 12-napredak u tehnologiji betona-24!1!2012

Documents