5 predavanje - speciÑ alni betoni - polimer&rcc&torkret...microsoft powerpoint - 5 predavanje -...
TRANSCRIPT
-
Beograd, 2020.
Sva autorska prava autora prezentacije i/ili video snimaka su zaštićena. Snimak ili prezentacija se mogu koristiti samo za nastavu na daljinu studentaGrađevinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu u školskoj 2020/2021. i ne mogu se koristiti za druge svrhe bez pismene saglasnosti autora materijala.
Univerzitet u Beogradu – Građevinski fakultet www.grf.bg.ac.rs
Studijski program: RAĐEVINARSTVOModul: Menadžment, tehnologije i informatika u građevinarstvu
Godina/Semestar: III godina / V semestar
Naziv predmeta (šifra): TEHNOLOGIJA BETONA (B2M3TB)Nastavnik: V.prof. dr Dimitrije Zakić
Naslov predavanja: SPECIJALNE VRSTE BETONA(5. predavanje / Polimer+RCC+Torkret)
Datum : 05.11.2020.
-
SPECIJALNE VRSTE BETONAPodela prema sastavu i svojstvima
Samozbijajući (samougrađujući) betoni, Mikroarmirani betoni, Betoni visokih performansi (čvrstoća), Reciklirani betoni, Vidni (natur) beton, "Zeleni" betoni, Polimer betoni, Polimerima modifikovani betoni, Uvaljani (RCC) betoni, Torkret (prskani) betoni.
-
Kao što je poznato, beton je izrazito krt materijal. S druge strane, mnogi polimeri i plastične mase predstavljaju izuzetno žilave (duktilne) materijale.Kombinacijom povoljnih osobina ovih materijala, tj. primenom polimera u betonima, mogu se dobiti kompoziti povećane duktilnosti, ali i značajno poboljšanih fizičko-mehaničkih svojstava, kao i produžene trajnosti.
Generalno, polimeri se u proizvodnji betona koriste na tri različita načina, i to kao:
1. Polimer betoni (Polymer Concrete - PC), kod kojih se umesto cementa kaovezivo koristi neka polimerna formulacija (najčešće epoksidne, poliesterske, akrilne ili fenolformaldehidne smole),
2. Polimerom modifikovani betoni (Polymer Cement Concrete – PCC/PMC), kod kojih se klasičnoj cementnoj matrici dodaju polimeri (najčešće tipa lateksa),
3. Polimerom impregnisani betoni (Polymer Impregnated Concrete – PIC), kodkojih se očvrsli cementni beton impregniše (natapa) monomerima (na primer: metil metakrilatom ili stirenom) i odgovarajućim katalizatorima, a zatim se inicira proces polimerizacije putem zagrevanja (zaparivanjem iliinfracrvenim zracima).
UPOTREBA POLIMERA U BETONU
-
SPECIJALNE VRSTE BETONAPOLIMER BETONI
-
Polimer betoni se spravljaju i ugrađuju na sličan način kao i klasični (cementni) betoni. Dakle, agregat se meša sa odgovarajućom smolom (na primer epoksidnom) i očvršćivačem (u razmeri definisanoj od strane proizvođača). Kao i kod klasičnih betona, ugradnja može da podrazumeva i upotrebu vibracija – u zavisnosti od konzistencije (viskoziteta) sveže mešavine. Mora se obratiti posebna pažnja na period ugradljivosti ("pot-life"), koji može značajno da zavisi od temperaturnih uslova sredine. Vezivanje i očvršćavanje se,u principu, odvija znatno brže nego kod cementnih kompozita i nije potrebna nega putem vode, odnosno kvašenja površine betona.
Prednosti PC: povećana duktilnost, veća čvrstoća pri zatezanju (+ savijanju i smicanju), odlična athezija za većinu drugih materijala, visoka hemijska otpornost, vodonepropustljivost, povećana otpornost na habanje i kavitaciju, veća stabilnost na niskim temperaturama i otpornost na ciklično smrzavanje/odmrzavanje.
Nedostaci PC: nizak modul elastičnosti, često povećane vrednosti tečenja i skupljanja, osetljivost na visoke temperature, problemi vezani za spravljanje i ugradnju (doziranje komponenti, uticaj uslova sredine, "pot-life"), starenje, značajno viša cena polimera u odnosu na cement.
POLIMER BETONI
-
DOZIRANJE KOMPONENTI PC
-
Izgled uzoraka epoksidne smole
-
Izgled uzoraka polimer betona
-
PRIMENA POLIMER BETONA
Prefabrikacija
Industrijski podovi
Sanacije
Hidroizolacije i elementi za odvodnjavanje
-
SPECIJALNE VRSTE BETONAPOLIMERIMA MODIFIKOVANI
BETONI
-
Tipovi polimernih modifikatora cementa
-
Za modifikaciju cementne matrice najčešće se koriste polimerni lateksi. Oni se u određenoj količini (u odnosu na masu cementa) dodaju u mešalicu tokom spravljanja betona. Lateks se obično dodaje u formi sitnih polimernih čestica dispergovanih u vodi (bela tečnost nalik na mleko). U praksi se uglavnom koriste veštački lateksi, na bazi butadien-stirena, polivinil acetata ili akrilnih kopolimera.
Kod polimerima modifikovanih betona (PMC), reakcija očvršćavanja kompozita odvija se kroz dva zasebna procesa: hidratacija cementa i spajanje (koagulacija) čestica lateksa. Hidratacija cementa se odvija na poznati način, kao i kod klasičnih betona. Istovremeno, tokom isparavanja viška vode, odvija se proces približavanja polimernih čestica i njihovo spajanje u tanak plastični film, koji obavija zrna agregata i ispunjava pore u betonu.
Kod ovakvih kompozita, naročito je značajan postupak nege betona. Naime, hidratacija cementa se najbolje odvija u vlažnoj sredini, dok polimerni lateksi traže suvu sredinu. Iz tog razloga, najčešće se beton prvo neguje u vlažnoj sredini (1-2 dana), a kada proces hidratacije cementa odmakne, nega se vrši na vazduhu – kada se formira lateksni film.
Proces lateksne modifikacije cementne matrice
-
- Dodatak lateksa poboljšava ugradljivost i obradljivost sveže betonske mešavine,
- Kraće je vreme povoljne ugradljivosti i obradljivosti sveže betonske mešavine,
- Veći je sadržaj uvučenog vazduha (4-6%),
- Skraćuje se potrebno vreme nege betona u odnosu na klasične betone,
- Bolja athezija između cementnog kamena i zrna agregata,
- Povećane čvrstoće na zatezanje (''Pull-off'' test) i savijanje,
- Nešto niži modul elastičnosti,
- Niža mehanička svojstva na povišenim temperaturama,
- Manja propustljivost za tečnosti i gasove, i sledstveno tome bolje otpornosti na dejstvo mraza, mraza i soli, prodor hlorida i karbonatizaciju,
- Generalno, povećanje duktilnosti i trajnosti betona,
- Ipak, sva svojstva u velikoj meri zavise od sastava, vrste i količine primenjenog polimernog lateksa, a prevashodno od upotrebljenog polimer/cementnog (mp/mc) odnosa.
Razlike između PMC i klasičnih betona
-
PRIMENA PMC
Prefabrikacija
Završni slojevi kod podova
Popravke oštećenja na betonskim površinama
Obloge bazena i rezervoara
-
SPECIJALNE VRSTE BETONAUVALJANI (RCC) BETONI
-
Pri izvođenju teških kolovoznih konstrukcija, masivnih ploča, betonskih brana i slično, ugradnja betona može da se izvede i upotrebom postupka valjanja, tj. primenom uobičajenih valjaka koji se koriste za zemljane radove i u putogradnji.
U takvim slučajevima primenjuju se betoni posebnog sastava i naročiti tehnološki postupci, pa se zbog svoje specifičnosti ovakvi betoni definišu kao posebna vrsta betona - uvaljani betoni.
RCC –Roller Compacted Concrete.
Uvaljani (RCC) betoni
-
■ Osnovne prednosti uvaljanih betona leže u: Velikoj brzini kojom se oni ugrađuju i Maloj potrošnji cementa – ispod 100 kg/m3.
■ Koristi se agregat do 75 mm (pri primeni krupnijeg, zrna “beže” iz mase svežeg betona).
■ Odnos krupnog prema sitnom agregatu treba da bude 2:1 ■ U sitnom agregatu treba da bude min. 40% zrna < 0,6 mm .
■ Konzistencija treba da je kruta, sa sleganjem Dh ~ 0.■ Beton mora da bude dovoljno suv da drži valjak kojim se
zbija, a sa druge strane da bude dovoljno “vlažan” da cementna pasta pri razastiranju i zbijanju prodre dovoljno duboko u prostore između zrna agregata.
Često se zajedno sa cementom primenjuju i različiti pucolanski dodaci, naročito elektrofilterski pepeo.
Uvaljani betoni
-
Uvaljani betoni
■ Razastire se u slojevima 20-70 cm, svaki sloj zbija se sa najmanje 3 prelaza valjka: prva 2 sloja bez, a 3. sloj sa vibriranjem.
■ Ugrađenom sloju treba obezbediti visoku vlagu, ali ne razlivanjem vode po površini (mogućnost ispiranja veziva).
■ Posle 5 – 10 dana nege, površinu sloja očistiti, od očvrsle cementne paste, zatim primeniti postupak izduvavanja strujom vazduha pod pritiskom i intenzivno nakvasiti površinu “starog” betona.
■ Posle ovoga nanosi se sloj cementnog maltera debljine 2 – 3 cm i nastavlja sa beto-niranjem sledećeg sloja.
-
Uvaljani betoni - primena
Brane,
Nasipi
RezervoariKolovozne
ploče
-
SPECIJALNE VRSTE BETONATORKRET (PRSKANI) BETONI
-
Torkret (mlazni, prskani) beton
Pod torkretiranjem se podrazumeva postupak nabacivanja betona na jednostranu oplatu ili na neki zid, površinu ranije izbetonirane konstrukcije ili površinu stene (u useku, tunelu i slično), putem komprimovanog vazduha.
Mada relativno skup, ovaj postupak se dosta široko primenjuje pošto se ovako ugrađen beton odlikuje visokom gustinom, čvrstoćom i vodonepropustljivošću, pa prema tome i značajnom trajnošću.
Postoje dva postupka torkretiranja: suvi i mokri.
-
Torkretiranje
Suvi postupak:
D=8 mm, mv/mc=0,32-0,37; C:A=1:3 do 1:4,5; Brzina nabacivanja: do 100 m/s● Odskok (najveći na početku): naniže– 5-15%, na vertikalne i kose površine–
15-20%, naviše– 20-50%; Torkretni top udaljen je 70-100 cm od zida (oplate)● Optimalna debljina sloja u jednom nabacivanju (nanošenju): 25-30 mm .
-
Torkretiranje
D=20-25 mm; Količina cementa: manja nego kod suvog postupka. Brzina nabacivanja na zid (oplatu): cca 120 m/s Rastojanje torkretnog topa od zida (oplate): 1-1,2 m Debljina slojeva u jednom nanošenju: 50-70 mm .
Mokri postupak
-
Torkretiranje
Nanošenje torkret – betona (shotcrete, gunite, sprayed concrete)po suvom postupku:
Brzina nabacivanja betona na površinu – cca 100 m/s ,
Rastojanje vrha torkret-topa dopovršine: 70 - 100 cm,
Optimalna debljina sloja: 25 - 30 mm, Ukoliko se torkret nabacuje na ravne
površine, preporučljivo je da se oneprethodno na odgovarajući načinorapave,
Radi smanjivanja odskoka, obezbeđenjatiksotropnosti mešavine i bolje athezije mase za površinu na koju se nabacuje, torkret-beton se često spravlja i sa određenim specifičnim aditivima.
-
Torkretiranje
Pri torkretiranju, jedan deo betonske mešavine se odbija i pada pored mesta ugradnje. Ovaj gubitak pripremljene mase naziva se odskokom (rebound) i on se uglavnom sastoji od krupnih zrna koja ulaze u sastav mešavine. Odskok je najveći na početku nabacivanja i on se kreće od 5 - 15% pri nabacivanju naniže, 15-20% pri nabacivanju na vertikalne i kose površine, odnosno 20-50% pri nabacivanju naviše. Rebound efekat se značajno može smanjiti primenom FRC torkreta !
-
Torkretiranje
Kao što se može videti sa priloženih fotografija, postoje ručni i mehanizovani postupak torkretiranja
-
Uzimanje uzoraka torkret betona
Uzimanje uzoraka oblika ploče vrši se torkretiranjem (prskanjem) svežeg betona u kalupe (na primer dimenzija 60x60x6 cm).Nakon očvršćavanja, vade se kernovi – na kojima se ispituju fizičko-mehanička svojstva torkret betona.
-
Torkretiranje - primena
Različite vrste radova na sanaciji, rehabilitaciji i/ili ojačanju konstrukcija
-
Ostale vrste specijalnih betona
1. Structural Lightweight Concrete,
2. Heavyweight Concrete,
3. Shrinkage-Compensating Concrete,
4. Tube-Reinforced Concrete,
5. High-Volume Fly Ash Concrete,
6. Mass Concrete,
7. Pervious (Cavernous) Concrete,
8. Ferrocement (Ferroconcrete),
9. Textile Reinforced Concrete,
10. Refractory (Heat Resitant) Concrete,
11. Self-healing Concrete,
12. Sulphur Concrete,
13. Jet (Ultra Rapid Hardening) Concrete,
14. Bacterial Concrete,
15. Photochatalytic (Self-cleaning) Concrete,......................................................................