Cement - hydrauliczne spoiwo mineralne, otrzymywane w cementowniach z surowców mineralnych (margiel lub wapień i glina) wypalonych na klinkier w piecu cementowym, a następnie zmielenie otrzymanego spieku z gipsem, spełniającym rolę regulatora czasu wiązania.
Stosowany jest do przygotowywania zapraw cementowych, cementowo-wapiennych i betonów. Wykorzystywany jest do łączenia materiałów budowlanych.
Ze względu na skład i właściwości rozróżnia się dwie podstawowe grupy:
Wymagania i właściwości dla obu grup cementów w Polsce określają normy.
Wyróżniamy następujące rodzaje cementów:
CEMENTY POWSZECHNE:
CEM I Cement portlandzki - czysty, bez dodatków. Składa się z klinkieru portlandzkiego, który stosuje się do wykonywania betonów wykorzystywanych przy konstrukcjach zbrojonych stropów, nadproży czy słupów. Przydatny do wszystkich klas ekspozycji.
Cechy:
CEM II Cement portlandzki z dodatkami - uzyskuje się przez wspólne zmielenie klinkieru portlandzkiego, dodatków mineralnych oraz gipsu jako regulatora czasu wiązania.
Zalety:
CEM III Cement hutniczy - otrzymuje się go przez zmielenie portlandzkiego z gipsem i granulowanym żużlem wielkopiecowym. Zastosowanie: obiekty morskie, oczyszczalnie ścieków.
Zalety:
CEM IV Cement pucolanowy - dzięki swojemu składnikowi charakteryzuje się wysoką odpornością na niepożądany wpływ agresywnych środowisk (wody siarczanowe). Ze względu na podobne właściwości do CEM III (hutniczego) znajduje zastosowanie w środowisku agresywnym oraz produkcji zapraw i tynków stosowanych w dolnych partiach domu.
CEM V Cement wieloskładnikowy - składa się z:
Wykorzystuje się do:
Cementy portlandzkie wieloskładnikowe CEM II uzyskuje się przez wspólne zmielenie klinkieru portlandzkiego, gipsu oraz dodatków mineralnych. Dodatkami tymi mogą być:
Zawartość dodatków mineralnych w cementach CEM II może wynosić od 6 do 35 %. W zależności od maksymalnej ilości dodatków, wyróżnia się dwie odmiany cementów portlandzkich wieloskładnikowych CEM II:
odmianę A - łączna ilość dodatków mineralnych wynosi od 6 do 20 %,
odmianę B - łączna ilość dodatków mineralnych wynosi od 21 do 35 %
32,5 - wytrzymałość próbek po 28 dniach - 32,5-52,5 MPa
42,5 - wytrzymałość próbek po 28 dniach - 42,5-62,5 MPa
52,5 - wytrzymałość próbek po 28 dniach - > 62,5 MPa
R - wysoka wytrzymałość wczesna
N - normalna wytrzymałość wczesna
L - niska wytrzymałość wczesna - tylko hutniczy
CEM II/A - V - cement portlandzki wieloskładnikowy (popiołowy), posiadający w swoim składzie dodatek popiołów lotnych krzemionkowych w ilości od 6 do 20 %.
CEMENTY SPECJALNE:
Cement o niskim cieple hydratacji (LH) - to cement o cieple hydratacji poniżej 270 J/g po 7 dniach hydratacji (oznaczone metodą ciepła rozpuszczania). Do tych cementów zalicza się: cementy hutnicze CEM III oraz pucolanowe CEM IV o dużej zawartości żużla i popiołu. Stosowane są do dużych konstrukcji masywnych. Niskie ciepło hydratacji pozwala na uniknięcie powstawania mikropęknięć i pęknięć, co prowadzi do obniżenia trwałości betonu.
Cement o wysokiej odporności na siarczany (HSR) - to cement odporny na środowisko agresywne chemicznie. Stosuje się ten cement do betonów zakwalifikowanych do klas ekspozycji: XA2 oraz XA3.
Cement niskoalkaliczny (NA) - stosuje się, gdy może dojść do reakcji: alkalia - reaktywna krzemionka występująca w kruszywie. Powstający żel alkaliczno-krzemowy ma tendencję do zwiększania swojej objętości (pęcznienia) pod wpływem wody i niszczenia struktury betonu. Objawami reaktywności mogą być białe wykwity, powierzchniowe zarysowania, lejkowate odpryski, a nawet całkowite zniszczenie betonu w wyniku jego rozkruszenia. Oznacza to, że w betonach, które będą narażone po wbudowaniu na zawilgocenie, konieczne jest stosowanie cementów niskoalkalicznych. Dotyczy to m.in. konstrukcji mostowych i drogowych. Do cementów niskoalkalicznych można zaliczyć cementy CEM I do CEM IV, zawierające poniżej 0,6 % alkaliów.
Cement glinowy - to szybko twardniejące spoiwo hydrauliczne, uzyskiwane z klinkieru glinowego wytworzonego z kamienia wapiennego i boksytu. Cement glinowy charakteryzuje się bardzo szybką dynamiką przyrostu wytrzymałości początkowej, jednak w trakcie twardnienia wydziela bardzo dużo ciepła. Z tego powodu można go stosować do betonowania w okresie zimowym, nawet przy temperaturze -10°C, jednak jest to spoiwo drogie.
Cement biały - zawiera w swoim składzie krzemiany wapnia. Cement biały stosuje się do produkcji betonu architektonicznego oraz ozdobnej galanterii betonowej. Produkowany jest we wszystkich klasach wytrzymałościowych.
Beton - materiał powstały ze zmieszania cementu, kruszywa grubego i drobnego oraz ewentualnych domieszek i dodatków, który uzyskuje swoje właściwości w wyniku hydratacji cementu.
Główne składniki betonu to:
Zgodnie z normą beton klasyfikuje się:
Beton specjalny - jest materiałem zmodyfikowanym o podwyższonych właściwościach, odpowiednich do danego zastosowania. Wykorzystywany jest w trudnych warunkach i przeznaczony do specjalistycznych prac inżynierskich. Stosuje się go w miejscach narażonych na niekorzystne oddziaływania atmosferyczne oraz kiedy należy zapewnić jak największą wytrzymałość mechaniczną.
Wysokowartościowy/wysokowytrzymały. Jego wytrzymałość na ściskanie jest wyższa niż 60 MPa. Służy do wykonywania elementów o dużej nośności i rozpiętości. Wskaźnik wodno-spoiwowy jest mniejszy niż 0,4. To beton odporny na ścieranie, ściskanie, mrozy i niekorzystne oddziaływania pogodowe. W przypadku betonu BWW należy pamiętać o odpowiedniej pielęgnacji, która jest dłuższa o 10 dni w porównaniu do betonów zwykłych.
Zalety:
Zastosowanie: konstrukcje wysokie, mosty, drogi
Wodoszczelny. Szczelność betonów specjalnych wodoszczelnych znacznie przekracza parametry szczelności betonów zwykłych. Przy jego produkcji dąży się do jak najgęstszej konsystencji i zminimalizowaniu stopnia porowatości. Stosuje się kruszywa sortowane i długą, bo około 14-dniową pielęgnację. Wykorzystuje się go w budowlach szczególnie narażonych na negatywne oddziaływanie wody.
Zalety:
Zastosowanie: konstrukcje wodne, poniżej zwierciadła wody
Odporny na ścieranie. W produkcji betonów odpornych na ścieranie stosuje się kruszywo grube oraz minimalną ilość zaprawy. Wyróżnia się dwie klasy ścieralności - dla ruchu dużego i ciężkiego oraz średniego i małego. Stosuje się go w budownictwie dróg i bierze pod uwagę odporność zarówno na ścieranie przedmiotami o powierzchni płaskiej, jak również odporność na przemieszczenia kruszyw i piasków.
Zalety:
Zastosowanie: budowa dróg, budowa lotnisk
Hydrotechniczny. Betony hydrotechniczne są z jednej strony wodoszczelne, a z drugiej odporne na ścieranie. Są także odporne na niskie ciepło hydratacji i minimalny skurcz. Nie poddają się również wahaniom temperatur i są mrozoodporne. Stosuje się w je budownictwie wodnym do konstrukcji eksploatowanych w ciężkich warunkach, jak tamy, zapory czy platformy wiertniczne.
Zalety:
mniejsza ilość cementu = niskie ciepło hydratacji = mniejsze rysy skurczowe
Zastosowanie: budownictwo wodne (tamy, zapory, nadbrzeża morskie, rzeczne)
Ognioodporny. Wykorzystywany jest w budowie przewodów kominowych, kotłów centralnego ogrzewania i innych konstrukcji, narażonych na działanie bardzo wysokiej temperatury.
Zalety:
Zastosowanie: do budowy kominowych przewodów dymowych, kotłów centralnego ogrzewania i konstrukcji (temp. dochodzi do 700oC)
Osłonowy. Ten rodzaj betonu stosowany jest w konstrukcjach, narażonych na oddziaływanie promieniowania jądrowego i rentgenowskiego i ma za zadanie chronić przed negatywnymi skutkami tego promieniowania. Są to betony gęste i jednorodne, wodoszczelne i paroszczelne, odporne na wysokie temperatury, o małym skurczu i znacznej łatwości formowania.
Zalety:
Zastosowanie: w obiektach, w których zlokalizowane są źródła promieniowania jądrowego oraz promieniowanie rentgenowskie
Wyróżniamy również takie rodzaje betonu specjalnego jak beton samozagęszczalny, fotobeton, beton ze zbrojeniem rozproszonym czy beton z proszków reaktywnych. Wykorzystywane są zwłaszcza w budownictwie mostowym.
"Chudy" beton to rodzaj betonu o niskiej klasie wytrzymałości na ściskanie. Wytrzymałość takich betonów nie przekracza 10 MPa. Ze względu na niską wytrzymałość są to betony wyrównawczo-podkładowe, których główną funkcją jest ustabilizowanie podłoża pod konstrukcję budynku. W budownictwie jednorodzinnym chudy beton stosowany jest jako warstwa wyrównawczo-podkładowa układana bezpośrednio w wykopie fundamentowym - na nim posadawia się ławy fundamentowe budynku. Tego rodzaju chudy beton stosowany jest również podczas budowy fundamentów schodkowych.
Tzw. "chudziak" pomaga również układać ławę z betonu konstrukcyjnego - stanowi ochronę przed mieszaniem się betonu konstrukcyjnego z gruntem podczas jego układania, co może doprowadzić do obniżenia wytrzymałości betonu i trwałości zbrojenia oraz, co szczególnie istotne, zapobiega odsączaniu wody z mieszanki betonowej, co może prowadzić do obniżenia końcowej wytrzymałości stwardniałego betonu, czy pęknięć w wyniku skurczu plastycznego w początkowej fazie wiązania mieszanki.
Chude betony są stosowane powszechnie również w budownictwie przemysłowym jako podkład pod posadzki przemysłowe w halach magazynowych, a także w budownictwie drogowym - jako materiał na podbudowę podczas budowy nawierzchni asfaltowych oraz sztywnych nawierzchni betonowych.
Najważniejszy cechy i parametry:
Podaj skład betonu architektonicznego i podaj jego zastosowanie.
Skład betonu: spoiwo hydrauliczne (cement lub cement z dodatkami mineralnymi), kruszywo (frakcja dobiera się w zależności od wymaganych cech betonu) i woda.
Zastosowanie: płyty betonowe na okładziny ścian i podłóg, blaty kuchenne i łazienkowe, donice, skrzynie na kwiaty, dekoracyjne figury ogrodowe i fontanny.
Domieszki - są to substancje modyfikujące, które dodaje się podczas wykonywania mieszanki betonowej w ilości nie większej niż 5% masy cementu w betonie.
Cele stosowania domieszek:
Ciepło:
Wymienić i opisać rodzaje stosowanych domieszek podczas wytwarzania mieszanki betonowej.
Wyróżniamy następujące rodzaje domieszek:
UPLASTYCZNIAJĄCE (PLASTYFIKATOR):
Zastosowanie domieszki uplastyczniającej można porównać z utworzeniem się śliskiej otoczki na ziarnach kruszywa i cementu. Otoczki te zmniejszając tarcie, ułatwiają przemieszczenia się ziaren powodując w efekcie zmniejszenie ciekłości mieszanki betonowej.
Wpływ na mieszankę:
Zastosowanie:
UPŁYNNIAJĄCE (SUPERPLASTYFIKATOR):
Zastosowanie domieszek upłynniających powoduje znaczną reedukację ilości wody do wartości 30% przy zachowaniu stałej konsystencji.
Wpływ na mieszankę:
Zastosowanie:
NAPOWIETRZAJĄCE:
Wprowadzenie domieszek napowietrzających powoduje zmianę struktury betonu przez co uzyskuje się znaczną poprawę mrozoodporności.
W masie betonu powstają równomierni rozłożone niewielkie pęcherzyki powietrza, które "przerywają" pory kapilarne.
Woda zamarzając w kapilarach zwiększa swoją objętość, a powstający lód zamiast rozsadzać beton wciska się w powstałe pory powietrzne
Wpływ na mieszankę:
Zastosowanie:
USZCZELNIAJĄCE:
Domieszki uszczelniające stosuje się w celu poprawy wodoszczelności i zmniejszenia nasiąkliwości betonu. Prowadzi to do znacznego zwiększenia trwałości betonu.
Aby zrozumieć istotę działania domieszek uszczelniających należy pamiętać o istnieniu porów (kapilar) w zaczynie cementowym (patrz struktura zaczynu). Pory kapilarne tworzą "sieć mikrokanalików", którymi woda lub czynniki agresywne wnikają w beton.
Wyższą szczelność betonu wynikającą z działania domieszek chemicznych można uzyskać kilkoma sposobami:
Wpływ na mieszankę:
Zastosowanie:
POZOSTAŁE
OPÓŹNIAJĄCE WIĄZANIE:
Wpływ na mieszankę:
Zastosowanie:
PRZSPIESZAJĄCE WIĄZANIE:
Wpływ na mieszankę:
Zastosowanie:
ZIMOWE:
Wpływ na mieszankę:
Zastosowanie:
Podczas betonowania na wysokości należy zachować następujące zasady:
poniżej stanowiska
powyżej stanowiska
Jakie obowiązują zasady podczas betonowania w okresie zimowym?
W przypadku gdy średnia temperatura dobowa jest niższa niż +5oC, a temperatura minimalna jest poniżej 0oC zaleca się stosowanie następujących zabiegów technologicznych. Mieszanka betonowa zamarza w temperaturze od -1oC do -3oC - jest to tzw. temperatura krytyczna, przy której w betonie zamarza ponad 50% wody wolnej. Po rozmrożeniu świeżo ułożonego betonu i podwyższeniu temperatury do normalnych warunków, twardnienie jest możliwe, lecz przebiega wolniej i beton sięga mniejsza wytrzymałość.
Negatywnie wpływają również opady śniegu oraz wiatr.
Prowadzenie robot budowlanych zimą jest bardziej czasochłonne, droższe oraz trudniejsze. Wynika to z czasu wiązania się betonu w niskich temperaturach oraz konieczności używania innych materiałów.
Skutkami tych wpływów atmosferycznych są:
Prowadzenie robot w okresie obniżonych temperatur:
PIELĘGNACJA BETONU
Jakie obowiązują zasady podczas betonowania w okresie letnim?
Podczas betonowania w okresie letnim (podwyższonych temperatur) należy zachować następujące zasady:
Polewanie powierzchni wodą - im dłuższy czas utrzymywania betonu w stanie wilgotnym tym korzystniejsze jest to dla wszystkich jego właściwości,
Układanie mokrych mat i zabezpieczyć przed wysychaniem - świeży beton trzeba chronić przed zbytnim nagrzaniem, pamiętając równocześnie, że nagłe polanie silnie nagrzanej powierzchni betonu zimną wodą może prowadzić do powstania rys i spękań (szok termiczny),
Pokrywanie betonu folią budowlaną, aby zabezpieczyć przed odparowywaniem wody,
Gdy temperatura powietrza jest większa od 35oC, a temperatura betonu większa niż 30oC - nie powinno się betonować,
Instalowanie osłon chroniących przed wiatrem.
Środki do pielęgnacji betonu:
Czynniki niesprzyjające:
Mieszanka betonowa na budowie po ułożeniu i zagęszczeniu staje się wrażliwa na niesprzyjające warunki atmosferyczne, drgania, obciążenia czy uderzenia. Mieszanka betonowa powinna również być chroniona przed chłodem, a przede wszystkim przed naprzemiennym mrozem i ciepłem. Brak lub nieprawidłowa pielęgnacja może sprawić, że materiał budowlany z cementu wylewany na budowie może być bezwartościowy.
Pielęgnacja betonu:
Aby wspomóc twardnienie cementu w betonie tak, aby uzyskał zadowalające właściwości, należy wykonać czynności. Celem jest jego odporność na czynniki środowiskowe, odpowiednie zdolności mechaniczne, odporność na chemię czy mrozy. Pielęgnacja jest potrzebna by eliminować skurcze plastyczne betonu, osiągnąć właściwą odporność powierzchniową betonu, zabezpieczyć go przed drganiami, uderzeniami czy uszkodzeniami.
Pielęgnację należy rozpocząć od razu po zabudowie mieszanki. Temperatura powierzchniowa powinna być wyższa niż 0 stopni do czasu osiągnięcia co najmniej 5 MPa. Wewnętrzna nie może być wyższa niż 70 stopni.
Zadania pielęgnacji:
Czas trwania pielęgnacji:
Czas pielęgnacji mieszanki betonowej na budowie powinien być jak najdłuższy. Zależy on od:
Metoda pielęgnacji:
(Warunki pielęgnacji są określone w PN-EN13670:2011.)
Metoda pielęgnacji powinna być dobrana tak, aby chronić mieszankę betonową przed zbytnim odparowaniem wody oraz by powierzchnia była stale wilgotna.
Nawilżenie:
Powierzchnia mieszanki betonowej musi być chroniona przed niesprzyjającymi czynnikami oraz nawilżana minimum siedem dni po zastosowaniu cementu portlandzkiego lub czternaście, gdy użyto cement hutniczy.
Powierzchnie poziome lub o bardzo małym spadku nie muszą być nawilżane w przypadku, gdy stosuje się specjalne środki zabezpieczające beton przed utratą wody, np. poprzez przykrycie go matami czy pokrywając go specjalnymi preparatami. Odkryte powierzchnie betonowe znajdujące się poniżej lub na poziomie terenu powinno się chronić przed działaniem wód gruntowych przez pierwsze cztery dni.
Klasy pielęgnacji betonu:
|
Klasa 1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
czas (h) |
12* |
NA |
NA |
NA |
|
wymagana wytrzymałość charakterystyczna na ściskanie po 28 dniach (%) |
nie stosuje się (NA) |
35% |
50% |
70% |
*Warunek: wiązanie nie dłuższe niż 5 h, temperatura powierzchniowa betonu co najmniej 5 stopni Celsjusza.
Jednakże klasa 1 nie jest zalecana w większości przypadków z powodu zbyt krótkiego czasu pielęgnacji
Kryteria wyboru klasy pielęgnacji przez wzgląd na wytrzymałość na ściskanie bezpośrednio po pielęgnacji przykładowych konstrukcji:
|
Warunki obciążenia betonu w okresie dojrzewania (przed 28 dniem) |
Warunki ekspozycji betonu na czynniki agresywne w czasie eksploatacji wg PN-EN 206-1:2003 i PN-B-06265:2004 |
|
|
X0,XC1 |
XF,XA,XS,XD,XM,XC2-C4 |
|
|
Obciążenia nie występuje; brak wymagań co do wczesnej wytrzymałości |
klasa 1 lub 2 |
klasa 2 |
|
fundamenty i podbudowy zabezpieczone powierzchniowo lub w gruntach nieagresywnych |
konstrukcje masywne np.hydrotechniczne, fundamenty w gruntach agresywnych |
|
|
Występuje obciążenie niewielkie (do 30% w stosunku do użytkowego) lub w specyfikacji sformułowano podwyższone wymagania w zakresie wczesnej wytrzymałości |
klasa 2 |
klasa 3 |
|
ściany konstrukcyjne i niekonstrukcyjne, słupy, mury oporowe, posadzki, nawierzchnie |
||
|
Występuje znaczne obciążenie (> 30% w stosunku do użytkowego); konieczne stosowanie dodatkowych podparć tymczasowych lub w specyfikacji sformułowano wysokie wymagania w zakresie wytrzymałości wczesnej |
klasa 4 |
|
|
płyty stropowe, balkonowe, belki, schody |
||
Dojrzewanie mieszanki betonowej:
Po określonym czasie dojrzewania mieszanka betonowa wykazuje zdolność odporności na mróz. Zależy on jednak od rodzaju, marki oraz temperatury betonu w czasie trwania jego pielęgnacji.
Przyspieszenie dojrzewania betonu:
Zastosowanie cementów szybko twardniejących, wyższych klas, dodanie dodatkowych składników chemicznych lub za pomocą obróbki cieplnej da się przyspieszyć dojrzewanie mieszanki betonowej.
Obróbka cieplna:
Jednym ze sposobów obróbki cieplnej jest ogrzewanie za pomocą pary wodnej elementów. Można wykonywać to przy podwyższonym ciśnieniu. Kolejnym sposobem może być podgrzewanie kruszywa czy wody będących składnikami mieszanki. Niskoprężne naparzanie ma cztery fazy. Wstępny czas dojrzewania betonu, odgrzewanie, właściwe naparzanie mieszanki betonowej i studzenie aż otrzyma temperaturę otoczenia. Obróbka cieplna części konstrukcji monolitycznej stosowana jest przy naparzaniu koszulkowym poprzez wprowadzenie do przestrzeni powietrznej znajdującej się w podwójnym deskowaniu pary wodnej. Monolityczne ściany budynku mogą być naparzane za pomocą wpuszczenia pary do pomieszczenia, którego otwory zamykane są brezentem czy zafoliowane.
Warunki wykonania obróbki cieplnej:
Obróbka cieplna mieszanki betonowej konstrukcji monolitycznej powinna być wykonywana pod warunkiem, że mieszance betonowej nie wolno przekroczyć siedemdziesięciu stopni Celsjusza, temperatura mieszanki nie może osiągnąć 20 stopni Celsjusza wcześniej niż cztery godziny, jeżeli początkowa temperatura betonu miała 20 stopni, 6 godzin, jeżeli z początku miała 10 stopni i 8 godzin, gdy miała początkowo 5 stopni.
Beton po obróbce powinien mieć wytrzymałość co najmniej 90% danego betonu, który bez żadnych obróbek twardniał 28 dni.
Za pomocą jakiego dokumentu kontroluje się dostarczony beton na budowie?
Kontrolę dostarczonego betonu na budowę dokonuje się na podstawie dokumentu WZ (dowód dostawy). W dokumencie WZ muszą znajdować się następujące informacje:
Ponadto należy dokonać oceny wizualnej mieszanki betonowej, sprawdzić deklaracje, a także należy pobrać próbki do badania wytrzymałości na ściskanie.
Należy również obserwować prawidłowe ułożenie mieszanki podczas betonowania oraz odpowiednie zagęszczenie.
Kryteria zgodności betonu według normy to:
Norma określona również wymagania dotyczące:
Kto projektuje i jakie są wymagania dla mieszkanki betonowej?
W większości inwestycji specyfikacja dotycząca materiałów leży po stronie projektanta.
Po zamówieniu betonu za skład betonu odpowiada technolog betonu w betoniarni.
Wymagania dotyczące mieszanki betonowej:
Konsystencja
Maksymalny wymiar ziaren kruszywa:
Metoda badania należąca do niszczących:
Klasa betonu - określenie jakości i typu betonu wykorzystujące wytrzymałość na ściskanie. Badanie wykonuje się według normy PN-EN 13791.
Próbę wytrzymałości na ściskanie przeprowadza się na kostkach sześciennych lub walcach.

Zapis klasy betonu można wyrazić symbolem Cxx/yy, gdzie:
Zapis C20/25 oznacza, że beton ma wytrzymałość na ściskanie kostki sześciennej - 25 MPa oraz walca - 20 MPa. Oznaczenie to odpowiada oznaczeniu klasy betonu B25.
Można zrealizować również badanie wytrzymałości betonu w konstrukcji (bez wycinania próbki). W tym celu można wykorzystać metodę sklerometryczną młotka Schmidta lub metodę przyczepności metodą pull-off.
Konsystencja - stopień ciekłości mieszanki betonowej określany poprzez klasy konsystencji lub przyjęte wartości, których odpowiednie tolerancje podaje norma PN-EN 206-1. Konsystencja obrazuje zdolność mieszanki betonowej do odkształceń pod wpływem obciążenia. W zależności od metody badania, obciążenie może być zarówno ciężarem własnym mieszanki, jak i dodatkowym oddziaływaniem zewnętrznym.
METODA OPADU STOŻKA (EN 12350-2) - badanie różnicy wysokości.
Procedura badania
Zwilżoną formę i podstawkę należy przymocować do siebie. Formę wypełnia się mieszanką betonową. Po wypełnieniu każdej 1/3 wysokości należy zagęścić mieszankę 25 uderzeniami pręta. Po wypełnieniu całości górną powierzchnię formy należy wyrównać. Następnie rozformowuje się mieszankę w czasie od 5 s do 10 s poprzez równomierne podnoszenie formy do góry. Bezpośrednio po usunięciu formy należy zmierzyć miarką opad stożka.
Wyniki
Różnica wysokości pomiędzy mieszanką w formie i po jej zdjęciu pozwala na określenie odpowiedniej klasy konsystencji. Badanie jest ważne tylko, gdy opad stożka jest właściwy. W wypadku niewłaściwego opadu stożka badanie należy powtórzyć na innej próbce.
METODA VE-BE (EN 12350-3) - czas w jakim mieszanka betonowa ulega rozpłynięciu w wyniku drgań w aparacie Ve-be.
Procedura badania
Pojemnik przymocować do stolika wibracyjnego a następnie umieścić w nim zwilżoną formę. Formę wypełnia się mieszanką betonową. Po wypełnieniu każdej 1/3 wysokości należy zagęścić mieszankę 25 uderzeniami pręta. Po wypełnieniu całości, górną powierzchnię formy należy wyrównać. Następnie rozformowuje się mieszankę w czasie od 5 s. do 10 s. poprzez równomierne podnoszenie formy do góry. Krążek przenosi się nad górną powierzchnię mieszanki betonowej, a następnie powoli opuszcza. Przy zetknięciu się z jej górną powierzchnią mierzy się wartość opadu. Następnie włącza się stolik wibracyjny z równoczesnym włączeniem stopera. Mierzy się czas, aż przeźroczysty krążek w pełni zetknie się z mieszanką.
Wyniki
Zanotowany czas, w jakim krążek w pełni styka się z mieszanką pod wpływem wibracji pozwala na określenie odpowiedniej klasy konsystencji.
METODA OZNACZANIA STOPNIA ZAGĘSZCZALNOŚCI (EN 12350-4)
Procedura badania
Pojemnik wypełnia się mieszanką betonową (bez ubijania). Po wypełnieniu całości, górną powierzchnię formy należy wyrównać przy pomocy zgarniaka. Robi się to w taki sposób, by w żaden sposób nie zagęścić mieszanki. Wypełniony pojemnik ustawia się na stoliku wibracyjnym. Następnie włącza się wibracje i czeka, aż mieszanka zacznie tracić na objętości. Stolik należy wyłączyć w momencie, w którym objętość mieszanki przestanie się zmniejszać. Za pomocą miarki mierzy się odległość pomiędzy powierzchnią mieszanki i górną krawędzią pojemnika. Pomiar wykonuje się w środku każdej ścianki, a wynikiem końcowym jest średnia "s" z 4 odległości.
Wyniki
Wyznacza się stopień zagęszczenia z wzoru h1/(h1-s), gdzie h1 jest wewnętrzną wysokością pojemnika. Obliczona wartość pozwala na określenie odpowiedniej klasy konsystencji.
METODA ROZPŁYWU (EN 12350-5) - metoda stolika rozpływowego polega na zmierzeniu maksymalnego rozpływu mieszanki betonowej pod wpływem ruchu stolika rozpływowego.
Procedura badania
Stolik rozpływowy należy umieścić na płaskiej powierzchni. Przed badaniem należy zwilżyć powierzchnię stolika i wnętrze formy. Formę umieszcza się centralnie na stoliku, unieruchamia ją i wypełnia betonem. Po wypełnieniu każdej połowy wysokości należy zagęścić mieszankę 10 uderzeniami drążka. Po wypełnieniu całości, górną powierzchnię formy należy wyrównać. Po odczekaniu 30 s rozformowuje się mieszankę w czasie od 3 s. do 6 s. poprzez równomierne podnoszenie formy do góry. Lekko podnosi się ruchomą powierzchnię stolika do odpowiedniej wysokości i puszcza. Powtarza się 15 takich cykli. Za pomocą miarki mierzy się maksymalny wymiar rozpływu na dwóch kierunkach d1 i d2.
Wyniki
Wyznacza się wartość rozpływu z wzoru (d1+d2)/2. Obliczona wartość pozwala na określenie odpowiedniej klasy konsystencji.
Metoda specjalna, uzgodniona pomiędzy specyfikującym i producentem betonu do specjalnych zastosowań
Do każdej metody został określony osobny podział na klasy konsystencji. W starszych książkach i normach klasyfikowano konsystencje na podstawie nazw, które makroskopowo obrazowały cechy mieszanki betonowej:
We współczesnej literaturze i normach nie ma jasno określonej zależności pomiędzy dawnymi i obecnymi klasami konsystencji.
Czynniki wpływające na konsystencję:
Rysy w konstrukcjach z betonu powstają w efekcie osiągnięcia przez beton wytrzymałości na rozciąganie w określonych przekrojach i strefach elementów.
Do miejsc narażonych na spękanie należą też szwy robocze, czyli przerwy w betonowaniu. Rozróżniamy następujące rysy:
Rysy najczęściej występują:
Najczęstszymi przyczynami powstawania rys jest:
Dodatkowo rysy mogą być spowodowane procesami wykonania robót betoniarskich takich jak:
Naprawa rys
Wypełnienie rys wymaga zastosowania systemów iniekcji ciśnieniowych. Planowanie i realizacja napraw muszą zostać przeprowadzone rzeczowo z uwzględnieniem profesjonalnej analizy przyczyn uszkodzeń. Dla każdego obiektu indywidualnie, w zakresie napraw iniekcyjnych rys, wymagane są ustalenia odnośnie do:
Dla oceny możliwości wykonania wypełnienia rysy w technice iniekcji ciśnieniowej ważne jest, aby oprócz przyczyn powstania rys, zostały określone cechy rysy. Zalicza się do nich:
Za każdym razem zaleca się konsultacje z doradcą technicznym producenta i dostawcą technologii w zakresie odpowiedniego doboru środków wypełniających rysy, ciśnienia roboczego iniekcji, rozstawu otworów, czy przepisów BHP.
Do wykonywania napraw rys zaleca się korzystanie z usług doświadczonych i specjalizujących się w iniekcji ciśnieniowej firm wykonawczych. Dodatkowo producent materiałów chemii budowlanej autoryzuje i rekomenduje firmy, które wykonują naprawy w odpowiedniej technologii.
W celu naprawy pęcherzy, raków i innych uszkodzeń betonu konieczne jest zastosowanie drobno lub gruboziarnistej zaprawy naprawczej lub ich kombinacji w zależności od wielkości uszkodzenia i wymaganej tekstury. Niezwykle istotne jest w przypadku tego rozwiązania odpowiednie dobranie koloru zaprawy do kolorystyki naprawianego elementu w przeciwnym razie naprawa może w jeszcze większym stopniu zaburzyć wizualny odbiór konstrukcji.

Niewypełnione pustki w betonie (złe zagęszczenie betonu) -> kujemy do "zdrowej" części podłoża, czyścimy, wypełniamy ubytki zaprawą cementową. Jeżeli natrafimy na zbrojenie to należy zabezpieczyć je powłoką antykorozyjną.
W jaki sposób dokonuje się zagęszczania mieszanki betonowej?
Po ułożeniu betonu w formie należy go zagęścić poprzez:
Sztychowanie Sztychowanie jest formą zagęszczania betonu za pomocą specjalnego pręta. Sztychowanie betonu wykonuje się w sytuacji, kiedy mieszanka betonowa ma konsystencję plastyczną lub ciekłą.
Ubijanie Ubijanie betonu to kolejna metoda zagęszczania betonu. Metodę tę należy stosować, kiedy konsystencja betonu jest wilgotna.
Wibrowanie
Wibrowanie betonu powinno odbywać się cały czas (bez przerw) po momentu ułożenia każdej partii betonu, aż do ustania wydzielania się powietrza z wibrowanej mieszanki. Podczas wibrowania betonu należy uważać, aby nie spowodować segregacji mieszanki. Wibrując beton, poddajemy mieszankę szeregu drgań. Mieszanka w wyniku wibrowania upłynnia się przyjmując tym samym kształt formy, w której się znajduje. To, czy wibrowanie betonu będzie skuteczne zależy od częstotliwości drgań, prędkości poruszania się poszczególnych ziarn ich kształtu oraz gęstości i lepkości zaczynu betonowego.
Cel wibrownia: najważniejsze jest równomierne i ścisłe rozłożenie masy w szalunku.
Wibrowanie pozwala na usunięcie nadmiaru wody zarobowej, bąbli powietrza czy gazów, które powstają podczas zarabiania i reakcji cementu i innych składników chemicznych z wodą. Dzięki temu struktura elementu betonowego jest jednolita, a jego gładka powierzchnia, bez tzw. "raków" i nierównomiernego rozkładu kruszywa, jest często elementem dekoracyjnym (po odpowiednim zagruntowaniu). Właściwie zawibrowany beton uzyskuje wyższe wytrzymałości na ściskanie, w zależności od klasy i konsystencji masy, nawet o ponad 30%. Jest także o wiele bardziej wodoszczelny i lepiej chroniony przed korozją, ponieważ wibrowanie pozwala na idealne otulenie prętów zbrojenia, wypierając powietrze nawet z najdalszych zakamarków szalunku.
Rodzaje wibratorów:
Na budowach najczęściej stosuje się wibratory: pogrążane(wgłębne), powierzchniowe i przyczepne. Przy dokonywaniu wyboru rodzaju wibratora weź pod uwagę wymiary szalunku, odstęp między formami, spoistość betonu.
Wibratory pogrążane (wgłębne) - nazywane także wibratorami bułatowymi działają na mieszankę poprzez bezpośredni jej styk. To czy będą skuteczne zależy od kliku czynników:
Wibratory powierzchniowe - składają się płyty dociskowej, umieszczonej pod urządzaniem, które wywiera na płytę drgania. Drgania te są przekazywane w głąb mieszanki betonowej na głębokość do 40 cm. Konsystencja mieszanki betonowej, aby można było ją wibrować w ten sposób powinna być gęstoplastyczna lub plastyczna. Wibratory powierzchniowe najczęściej stosuje się do betonowania dużych, płaskich i poziomych powierzchni.
Wibratory przyczepne (mocowane do deskowań) - wibratory tego typu przymocowuje się do szalunku, w którym znajduje się mieszanka betonowa. Drgania urządzanie przekazywane są na formę, w której jest mieszanka, a następnie przekazywane są na samą mieszankę. Jeśli zamierzamy betonować duży element w przypadku wibratorów przyczepnych chcąc zapewnić mieszance równomierne ruchy, należy zamontować kilka sztuk wibratorów dookoła szalunku.
Procedura wibrownia:
Wibratory wgłębne, które dzieli się na:
- Listwa dwukierunkowa (rewersyjna) do wibracji posadzek lanych i mas półpłynnych.
- Listwa kształcie litery "L" do układania i zagęszczania mas półsuchych i sypkich, stosowana np.: do przygotowywania podłoży pod układanie kostki brukowej, wylewania nawierzchni itp.
Omówić zjawisko mrozoodporności w kontekście betonu hydrotechnicznego.
Mrozoodporność to zjawisko polegające na przeciwstawianiu się materiału na destrukcyjne działanie zawartej w nim wody zwiększającej swoją objętość o ok. 10% po zamrożeniu.
Beton hydrotechniczny stosowany jest w miejscach, gdzie powierzchnia ma stały dostęp do wody. Aby zwiększyć mrozoodporność betonu należy go napowietrzyć i długo pielęgnować.
Napowietrzanie polega na wprowadzeniu drobnych pęcherzyków powietrza do mieszanki.
W trakcie zamrażania puste pęcherzyki przejmują zwiększającą objętość wodę z otaczających je porów, zabezpieczając przed wzrostem ciśnienia, a po rozmrożeniu oddają wodę, co zapobiega rozerwaniu betonu.
Podawany w wytycznych projektowych stopień mrozoodporności betonu hydrotechnicznego zawiera się w przedziale od F100 do F200.
SKURCZ BETONU - jest zjawiskiem zmniejszenia objętości betonu, proces zachodzi samowolnie, i aktywizuje się poprzez czynniki fizyko-chemiczne. Dany proces również jest charakterny w materiałach posiadających porowatą strukturę podczas osuszania z nadmiaru wody lub na skutek zachodzących reakcji fizyko-chemicznych. Skurcz zależy od temperatury oraz wilgotności, a nie od obciążenia konstrukcji. Skurczowi w betonie i żelbecie towarzyszy zazwyczaj powstawanie w nim rys i pęknięć.
Całkowity skurcz jest efektem:
Aby przeciwdziałać skurczowi betonu należy :
PEŁZANIE BETONU - jest procesem długoterminowego narastania odkształceń w czasie, który są spowodowane działaniem stałego obciążenia. Pełzanie jest zależne od: klasy betonu, wieku betonu w chwili obciążenia, wilgotności środowiska, miarodajnego wymiaru elementu.
Zjawisko to zachodzi w warunkach swobodnych odkształceń elementu przy długotrwałym działaniu obciążenia. W efekcie narastają plastyczne deformacje, wzrost odkształceń przy stałych naprężeniach. Pełzanie to rozluźnienie struktury betonu od obciążeń rozciągających oraz zagęszczenie struktury od obciążeń ściskających.
Aby pełzanie było mniejsze należy pamiętać o tym, że :
Pełzanie jest mocno związane ze skurczem - beton wykazujący zwiększony skurcz będzie także wykazywać zwiększone pełzanie.
Omówić skład mieszanki betonowej w zależności od klasy betonu.
Beton powstaje w wyniku wiązania i twardnienia mieszanki spoiwa hydraulicznego, kruszywa i wody. Spoiwo, czyli cement, wraz z wodą tworzą zaczyn, który wskutek reakcji chemicznej twardnieje i powoduje wiązanie mieszanki. Woda ma też za zadanie nadać odpowiednią konsystencję. Kruszywo (zazwyczaj piasek lub żwir) jest materiałem wypełniającym. Frakcję dobiera się w zależności od wymaganych cech betonu.
Klasa betonu zależy od proporcji cementu, kruszywa i wody. Na wytrzymałość betonu największy wpływ ma procentowa zawartość cementu i wskaźnik wodno-spoiwowy. Zależy ona od stosunku masy cementu (C) do masy wody zarobowej (W) powiększonej o ilość próżni (P), jaka znajduje się w mieszance betonowej po jej urobieniu. Można zatem stwierdzić, iż wytrzymałość betonu na ściskanie zależna jest od wzoru C/(W+P). Im więcej spoiwa i mniej wody, tym beton będzie wyższej klasy.
Przy produkcji betonów niższych i średnich klas wykorzystuje się mieszanki o konsystencjach bardziej ciekłych (półciekłych i plastycznych), dlatego używa się kruszywa o mniejszej frakcji. Natomiast betony o wysokiej wytrzymałości wymagają kruszywa o większej frakcji.
Omówić zasady betonowania elementów liniowych i wielkogabarytowych.
Przygotowanie
Rozkładanie mieszanki betonowej
* Największym zagrożeniem podczas układania mieszanki jest możliwość powstania "zimnych styków" pomiędzy kolejnymi warstwami. Całkowity czas betonowania znacznie przekracza czas początku wiązania dla betonów bez domieszki opóźniającej, dlatego należy kontrolować "wiek" poszczególnych warstw.
Przerwy robocze
Zagęszczanie
Pielęgnacja - wyrównywanie temperatury
Pielęgnacja - ochrona przed utratą wilgoci
Wyrównywanie powierzchni
Wyróżniamy następujące metody przyspieszenia dojrzewania betonu:
chemiczne
mechaniczne
cieplne
Przy naprawianiu betonu stosuję się wybrany system, jednakże każdy system posiada określone składniki:
Należy dobrać odpowiednią technologię wykonania (np. nakładanie ręczne, mechaniczne - torkretowanie, na sucho, na mokro). Dobranie systemu zależy od stopnia zniszczenia konstrukcji i przeznaczenia obiektu. Aby naprawa była trwała należy użyć materiału naprawczego odpornego na działanie szkodliwych czynników występujących podczas eksploatacji budynku.
Masa naprawcza musi mieć właściwości fizyczne (nasiąkliwość, szczelność, mrozoodporność) odpowiadające wymaganiom stawianym konstrukcji w danym miejscu. Nie może także ulegać zbyt szybkiemu starzeniu, które mogłoby powodować osłabienie materiału naprawczego.
Ważny czynnikiem jest również uzyskanie dobrej przyczepności do naprawianego podłoża.
Kompatybilność materiałów przy naprawie betonu polega na zgodności odkształcenia starego materiału z materiałem naprawczym. Polega również na zapewnieniu warstwie starego betonu i warstwy naprawczej zgodności właściwości:
Warstwa szczepna
Materiał warstwy szczepnej ma konsystencję szlamu oraz wklepuje się go w podłoże starego betonu za pomocą sztywnej szczotki, dzięki czemu powstaje na warstwie starego betonu membrana grubości około 2 mm. Brak warstwy szczepnej osłabia styk, oprócz sytuacji, gdy naprawa jest wykonana materiałem o właściwościach zbliżonych do właściwości warstwy szczepnej. Wówczas nakłada się go cienkimi warstwami, grubości maksimum 5 mm.
Przygotowanie podłoża do naprawy
Z powierzchni skorodowanego betonu należy usunąć luźno związane i osłabione korozją fragmenty. Zniszczony materiał należy usuwać z uszkodzonych miejsc do głębokości, aż zostanie odsłonięty nienaruszony beton. Odsłonięte pręty zbrojeniowe należy oczyścić z rdzy, a w wypadku znacznego osłabienia ich przekrojów uzupełnić dodatkowym zbrojeniem. Najlepsze rezultaty uzyskuje się, stosując tzw. bicze wodne (woda pod ciśnieniem kilkuset atmosfer). Inne metody to metoda mechaniczna np. młotkiem. Czyszczenie prętów zbrojeniowych wykonuje się poprzez piaskowanie. Następnie należy pofrezować stary beton, aby nowy beton lepiej się połączył.
Przed przystąpieniem do naprawy betonu podłoże musi być nawilżone. Zapobiega to odciąganiu wody z materiałów stosowanych w naprawie betonu.
Wybór systemu rekonstrukcji betonu:
Każdą naprawę betonu należy rozpatrywać indywidualnie i dobrać sposób dopiero po analizie konkretnego wypadku, ustaleniu przyczyn powstałych szkód oraz określeniu rozmiarów uszkodzeń. Wybór systemu zależy także od rodzaju obciążeń i sposobu ich działania, od tego czy są to obciążenia dynamiczne (mosty) czy statyczne i jakie wywołują w konstrukcji naprężenia: zginające, ściskające czy rozciągające.

Omówić w jaki sposób dobiera się cement do budowli masywnych hydrotechnicznych.
Budowle masywne hydrotechniczne są to te budowle, które korzystają z wód i nimi gospodarują. Przykładami budowli masywnych hydrotechnicznych są: zapory, śluzy wodne, elektrownie wodne czy kanały i zbiorniki.
Możemy wyróżnić dwa główne rodzaje takich budowli:
Podstawowy akt prawny, który określa wymagania techniczne dla takich obiektów to:
Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budowle hydrotechniczne i ich usytuowanie. Wynika z niego, że budowle hydrotechniczne żelbetowe powinny spełniać wymagane warunki dotyczące wytrzymałości, odporności na powstanie rys oraz wodoszczelności i mrozoodporności.
Aby spełnić ten warunek należy użyć betonu hydrotechnicznego.
Beton hydrotechniczny, z racji swojego przeznaczenia, powinien charakteryzować się wyżej wspomnianą odpowiednią wodoszczelnością, mrozoodpornością a także odpornością na korozję.
W zależności od wymiarów, budowle z betonu hydrotechnicznego można podzielić na trzy grupy:
Po zakwalifikowaniu obiektu do danej grupy, należy odpowiednio dopasować beton hydrotechniczny do danej grupy obiektów. Jest to istotne aby powstawał on odpowiednio na etapie produkcji a także w późniejszych etapach.
Aby powstał taki beton wymaga to dobrania odpowiednich składników w tym cementu.
UWAGA: Należy stosować możliwie najmniejszą ilość cementu. Stosunek wody do cementu powinien wynosić <= 0,6. Jest tak dlatego, że zbyt duża ilość wody pogarsza wodoszczelność betonu.
Cement, z którego wykonywany jest beton hydrotechniczny powinien być wolnowiążący i niskokaloryczny, takie cementy to: CEM III lub CEM IV.
Cementy z grupy CEM III - główny składnik - granulowany żużel wielkopiecowy.
Dzięki mniejszej zawartości CaO, a większej SiO2 , CEM III charakteryzuje się wieloma czynnikami, które korzystnie wpływają na eksploatację budowli hydrotechnicznych.
Cementy z grupy CEM IV, posiadają podobne parametry i również dobrze radzą sobie w warunkach wód agresywnych.
Dodatkowo w betonach hydrotechnicznych powinno być raczej stosowane kruszywo o dużych ziarnach. Powinno ono być stosowane w dużej ilości. Robi się to po to aby ograniczyć rolę matrycy cementowej.
Aby zapewnić monolityczność i wodoszczelność konstrukcji hydrotechnicznej, istotne jest aby prawidłowo układać i zagęszczać mieszankę betonową.
Konsystencja mieszanki betonowej - opisuje stopień ciekłości mieszanki betonowej określany poprzez klasy konsystencji. Konsystencja obrazuje zdolność mieszanki betonowej do odkształceń pod wpływem obciążenia . W zależności od metody badania, obciążenie może być zarówno ciężarem własnym mieszanki, jak i dodatkowym oddziaływaniem zewnętrznym.
Obecnie klasę konsystencji mieszanki betonowej określa się w zależności od metody badania mieszanki. Wyróżniamy następujące metody : opadu stożka, oznaczenia stopnia zagęszczalności, stolika rozpływowego, rozpływu stożka, Vebe.
W starszych dokumentach klasę określano na podstawie nazw, które obrazowały cechy mieszanki betonowej, mianowicie:
Wilgotna:
Sposoby zagęszczania mieszanki : mieszanki wibroprasowane
Warunki formowania elementu: przekroje proste niezbrojone.
Gęstoplastyczna:
Sposoby zagęszczania mieszanki : mieszanki wibrowane lub ubijane ręcznie
Warunki formowania elementu: przekroje proste rzadko zbrojone.
Plastyczna:
Sposoby zagęszczania mieszanki : mieszanki wibrowane.
Warunki formowania elementu: przekroje proste normalnie zbrojone lub przekroje złożone rzadko zbrojone.
Półciekła:
Sposoby zagęszczania mieszanki : mieszanki wibrowane.
Warunki formowania elementu: przekroje złożone gęsto zbrojone.
Ciekła:
Sposoby zagęszczania mieszanki : mieszanki ręcznie sztychowane.
Bardzo ciekła:
Sposoby zagęszczania mieszanki : mieszanki samozagęszczalne.
Metoda opadu stożka w następujący sposób opisuje oznaczenie konsystencji czyli klasę konsystencji. Polega na pomiarze opadu stożka zaraz po usunięciu formy czyli różnicy między wysokością formy, a wysokością najwyższego punktu rozformowanej (czyli równomierne podniesienie formy do góry) próbki mieszanki betonowej.
Całość badania powinna trwać 2,5 minuty. Po zdjęciu formy należy dokonać pomiaru opadu stożka , który opisuje się za pomocą różnicy wysokości formy i najwyższym punktem rozformowanej próbki mieszanki betonowej.
Na tej podstawie wyróżniamy klasy konsystencji według metody opadu stożka:

Termin beton masywny odnosi się do grupy elementów lub obiektów budowlanych, wobec których stawiane są dodatkowe wymogi, dotyczące ograniczenia wypływu ciepła twardnienia spoiwa zawartego w betonie.
Odpowiedni dobór składników mieszanki betonowej ma kluczowe znaczenie dla poprawności wykonania konstrukcji masywnej. Na etapie projektowania składu mieszanki betonowej należy uwzględnić właściwości normowe betonu takie jak: wytrzymałość na ściskanie, czy konsystencja. Muszą zostać uwzględnione również pozostałe czynniki kształtujące obciążenia pośrednie betonu takie jak: wymiary elementu, obecność przerw dylatacyjnych, prognozowane temperatury otoczenia przy których prowadzona będzie zabudowa, sposób zabudowy i możliwości prowadzenia pielęgnacji wczesnej.
Szczególnego znaczenia w betonowych konstrukcjach masywnych nabierają efekty termiczne (egzotermiczne), związane z hydratacją cementu. Powstająca w wyniku wydzielanego ciepła w procesie hydratacji cementu, różnica temperatur pomiędzy wnętrzem, a stosunkowo szybko chłodzoną powierzchnią zewnętrzną elementu betonowego, prowadzi do powstania naprężeń termicznych.
Obecnie najczęściej spotykanym sposobem redukcji naprężeń termicznych jest ograniczenie ciepła hydratacji zastosowanego cementu (spoiwa) oraz stosowanie izolacji termicznej redukującej oddawanie ciepła do otoczenia z warstw powierzchniowych. Dobór składników mieszanki betonowej, w tym przede wszystkim rodzaju i ilości stosowanego cementu oraz dodatku typu II, ma podstawowy wpływ na ilość i szybkość wydzielania ciepła w procesie twardnienia (hydratacji), determinując jednocześnie proces pielęgnacji termicznej dojrzewającego betonu.
Omówić wymagania stawiane betonom specjalnym w robotach geotechnicznych.
Szczegółowe wymagania materiałowe
Cement. Zalecane do stosowania rodzaje cementów: cement portlandzki CEM I; 16 wyrobów z cementu portlandzkiego wieloskładnikowego CEM II oraz cement hutniczy CEM III. Cementy spoza listy można stosować, jeżeli w przepisach obowiązujących w miejscu stosowania betonu stwierdzono ich przydatność do zastosowań geotechnicznych.
Kruszywa. Zaleca się stosowanie kruszyw otoczakowych o ciągłym uziarnieniu. Dopuszcza się kruszywa z recyklingu lub kruszywa porowate, ale należy w tym przypadku uważać na zmiany konsystencji w czasie. Odnośnie do uziarnienia należy określić najmniejszy wymiar kruszywa Dlower i największy Dupper, który nie może przekraczać najmniejszej z podanych wartości w przypadku poszczególnego zastosowania (tabela 1).

Beton. Podstawowe wymagania dotyczące specyfikacji betonu: duża odporność na segregację; odpowiednia plastyczność i dobra spoistość; odpowiednia zdolność do rozpływu; odpowiednia zdolność do zagęszczenia pod wpływem własnego ciężaru; odpowiednia urabialność podczas układania oraz usuwania wszelkich tymczasowych elementów osłonowych. Podano przy tym szczegółowe wymagania, które są nadrzędne w stosunku do innych podanych w PN-EN 206:2014 oraz w innych dokumentach normowych. Dotyczą one zawartości frakcji drobnych, czyli ziaren o wymiarach < 0,125mm (w tym dodatków i cementu) i minimalnej zawartości cementu (tabela 1), a także wartości współczynnika w/c oraz konsystencji mieszanki betonowej
Współczynnik w/c nie powinien być większy niż 0,6 i przekraczać wartości podanej w przepisach obowiązujących w miejscu stosowania w odniesieniu do określonych klas ekspozycji.
Konsystencja mieszanki betonowej, z wyjątkiem betonu półsuchego, powinna być wyspecyfikowana jako założony rozpływ (wg PN-EN 12350-5:2011), opad stożka (wg PN-EN 12350-2:2011) lub rozpływ stożka (wg PN-EN 12350-8:2012).
W tabeli 2 podano wymagane wartości średnicy rozpływu i opadu stożka przy spełnieniu warunku, że maksymalne tolerancje, przy rozpływie i opadzie stożka >= 100 mm, powinny wynosić +/- 30 mm. Norma dopuszcza, aby w szczególnych przypadkach (np. w mieszance o dużej gęstości) zapewniając skład spełniający wymagania dotyczące klas ekspozycji, przyjmować wartości odbiegające od podanych w tabeli 2.
Zapewnienie trwałości. Zgodnie z PN-EN 206:2014 beton w konstrukcji spełnia wymagania trwałości pod warunkiem, że:
Wady żelbetu w znacznej mierze eliminuje dodanie do betonu włókien stalowych. Tak zbrojony beton, najczęściej nazywany wibrobetonem, jest najbardziej efektywny w takich konstrukcjach, jak: podłogi przemysłowe, drogi, obudowy tuneli, fundamenty pod urządzenia udarowe itp., czyli wszędzie tam, gdzie naprężenia rozciągające nie są jedynymi oddziaływaniami, jakie muszą przenosić elementy. W odróżnieniu od żelbetu uzbrojenie w fibrobetonie jest bardzo rozproszone i jego rola w pracy elementu jest inna.
Głównym zadaniem włókien nie jest przenoszenie wszystkich naprężeń, jakie powstaną w materiale pod wpływem oddziaływań zewnętrznych, odkształceń termicznych lub wilgotnościowych, ale ograniczenie i rozproszenie procesu zarysowania i co za tym idzie zastąpienie pojedynczych, większych rys siatką drobnych. Włókna stalowe, zasadniczo, nie opóźniają powstania rys w betonie, ale dzięki obecności zbrojenia rozproszonego powstałe rysy się nie rozszerzają, lecz odgrywają rolę przegubu, powodując rozproszenie naprężeń. Inaczej niż w ciele kruchym, który rozpada się w momencie przekroczenia naprężeń niszczących, ten nowy materiał nie tylko nie ulega zniszczeniu, ale jest zdolny do dalszego przenoszenia obciążeń i to nieraz większych od poprzednio doznanych obciążeń niszczących. Zamiast dużych rys powstaje wiele niezależnych mikrorys, które nie będąc ze sobą powiązane, nie obniżają wodoszczelności elementu. Opisane zjawiska powodują radykalny wzrost zdolności przenoszenia obciążeń, szczególnie dynamicznych. Przy tych samych obciążeniach płyty zbrojone włóknem stalowym są cieńsze niż płyty betonowe lub zbrojone siatkami. Odpada pracochłonne i technologicznie kłopotliwe zbrojenie, uzyskane posadzki mają dłuższą żywotność, mniejszą ścieralność i większą trwałość obrzeży szczelin skurczowych, które często są piętami achillesowymi nawierzchni. Szacuje się, że pomimo znacznej ceny włókien podłogi wykonane w tej technologii są średnio tańsze o około 10% od rozwiązań konwencjonalnych.
Efektywność zbrojenia rozproszonego jest uzależniona od rodzaju i ilości zastosowanych włókien. Podstawowymi parametrami rzutującymi na właściwości betonu kompozytowego są: długość włókna, średnica, wytrzymałość na rozciąganie stali, z której są wykonane, a także ich geometria. Praktyka inżynierska doprowadziła do zidentyfikowania kilku racjonalnych kombinacji parametrów zbrojenia rozproszonego. Typowe parametry włókien to długość od 15 do 60 mm, średnica 0,25-1,00 mm, zawartość w fibrobetonie od 0,3 do około 1% objętościowo. Zwykle nie stosuje się więcej włókien niż 40-80 kg/m3. Minimalna zawartość włókien nie powinna być mniejsza niż 20-25 kg/m3. W przeciwnym razie efekt wynikający z zastosowania tego typu zbrojenia nie ma większego znaczenia. Badania pokazują, że w przypadku 1% włókien obserwuje się wzrost wytrzymałości na rozciąganie o 30-45%, a przy zawartości 1,6% włókien wzrost o 60 - 90%. Niewielkie ilości włókien (do około 0,3% objętości) nie wpływają na zmianę charakterystyki betonu. Z kolei zbyt duże ilości włókien (powyżej 2,5% objętości) wpływają negatywnie na urabialność mieszanki betonowej. Kształt włókien bywa rozmaity. Obecnie najbardziej popularne są włókna gładkie, okrągłe lub o przekroju zbliżonym do kolistego, z zakotwieniami w postaci odgięć lub zgrubień na końcach itd.
W celu eliminacji rys i pęknięć skurczowych powstających w pierwszym okresie wiązania betonu stosuje się włókna syntetyczne (na ogół polipropylenowe). Włókna dodawane są w ilości 0,7-1% objętości, czyli 600-900 g na 1 m3. Ich działanie jest ważne w pierwszych godzinach "życia" betonu, gdy ma on jeszcze bardzo małą wytrzymałość i mały moduł Younga. Powstające wtedy, wskutek skurczu, naprężenia przekraczają jego wytrzymałość, co może prowadzić do wystąpienia rys i pęknięć skurczowych. Wielka ilość włókien, równomiernie rozmieszczona w całej strukturze betonu, zatrzymuje powstawanie naturalnych spękań skurczowych. Dzieje się tak, ponieważ moduł Younga włókien syntetycznych (E = 5000-8000 MPa) jest w pierwszych godzinach życia betonu wyższy od modułu sprężystości betonu. Rola ich kończy się w momencie, gdy narastający w czasie moduł Younga betonu przewyższy moduł Younga polipropylenu. Od tego momentu obciążenia przejmuje beton, żelbet lub fibrobeton, których moduły sprężystości są znacznie większe niż włókien syntetycznych.
Warto pamiętać, że zbrojenie betonu włóknami można traktować jako rozwiązanie komplementarne dla posadzek zbrojonych włóknami stalowymi. Włókna syntetyczne dobrze hamują powstawanie mikrorys w młodym, plastycznym betonie o małym module Younga. Włókna stalowe natomiast są skuteczne w betonie sprężystym po stwardnieniu mieszanki betonowej.
Włókna szklane dodane do podłóg przemysłowych poprawiają wytrzymałość betonu na zginanie i rozciąganie oraz zwiększają jego odporność na uderzenia. Włókna przeciwdziałają, szczególnie w pierwszych godzinach twardnienia betonu, powstawaniu mikrorys będących wynikiem skurczu i zbyt szybkiego wysychania nawierzchni. Przyjmuje się ich dozowanie w ilości około 2% objętości. Od kilku lat prowadzone są próby stosowania włókien szklanych, w połączeniu ze stalowymi, w celu uzyskania nawierzchni bezspoinowych.
Zastosowanie włókien stalowych i szklanych prowadzi do zwiększenia odkształcalności betonu. Materiał taki ma wystarczające możliwości bezpiecznego przejmowania oddziaływań zewnętrznych.
Nawierzchnie z płyt betonowych zbrojonych stalą sprężającą stosuje się w następujących przypadkach:
W nawierzchni sprężonej panują tylko siły ściskające, które beton dość dobrze wytrzymuje. Rozciąganie, powodujące pękanie zwykłej podłogi przemysłowej, nie występuje. Taki "bardzo korzystny" układ sił osiąga się przez sztuczne wywołanie odpowiednio dużych sił ściskających w całym przekroju betonowej nawierzchni. W warunkach kiedy w standardowej płycie betonowej, na skutek zmian temperatury, skurczu lub nierównomiernego osiadania podłoża, powstają siły rozciągające, w nawierzchni sprężonej zmniejszają się tylko panujące w niej siły ściskające.
Jeżeli jednak wskutek oddziaływań wymuszających (np. nierównomierne osiadanie) może dojść do zarysowania, zalecane jest, w celu późniejszego ułatwienia naprawy, zastosowanie wymaganego przepisami normowymi zbrojenia minimalnego. Może być ono realizowane w postaci standardowych siatek i prętów lub częściowo przez dodanie włókien stalowych.
Dla porównywalnych warunków gruntowych oraz podobnych obciążeń zastosowanie sprężania prowadzi do zmniejszenia przekroju poprzecznego płyty w stosunku do nawierzchni tradycyjnych.