BETONY WYSOKOWARTOŚCIOWE – BWW
Betony nowej generacji:
*betony wysokowartościowe - BWW
*fibrobetony (włóknobetony)
*lekkie betony wysokowartościowe – LBWW
*betony wysokowartościowe samozagęszczalne – BWWS
Podział ze względu na wytrzymałość na ściskanie:
*beton wysokowartościowy – BWW – klasy > C50/60 – B100
*beton bardzo wysokowartościowy – BBWW – klasy B100 – B150
*beton ultra wysokowartościowy – BUWW – klasy powyżej B150
Betony BWW – definicje:
*beton, w którym jedna lub więcej cech charakterystycznych została udoskonalona przez odpowiedni dobór składników.
*beton o niskim wskaźniku wodnocementowym, lub wodno-spoiwowym i zoptymalizowanym wskaźniku kruszywo składnik wiążący.
*beton, w którym pojawia się skurcz samoczynny, gdy beton nie jest on odpowiednio pielęgnowany.
Jak uzyskać BWW:
*redukcja wody zarobowej (superplastyfikatory)
*stosowanie wysokiej jakości cementów i kruszyw
*wprowadzenie do składu aktywnych mikrowypełniaczy (pył krzemionkowy)
*utrzymanie bardzo wysokiego reżimu technologicznego w procesie wytwarzania, transportu i układania mieszanki betonowej
*pielęgnacja świeżego betonu
Cechy charakterystyczne BWW:
*W/C < 0,4
*wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach co najmniej 60 MPa
*dobra urabialność utrzymywana co najmniej przez 1 godz.
*duża trwałość związana ze szczelnością
Skład BWW i BBWW:
*cement, kruszywo, woda
*uzupełniające materiały wiążące
*superplastyfikatory
Dobór składników:
*cement – klasy: CEM I 42,5; CEM I 52,5 i wyższe; ilość: od 400 do 550 kg/m3, a przy BUWW nawet powyżej 700 kg/m3
*kruszywo – max. średnica ziaren 20 mm. Im wyższa projektowana wytrzymałość tym mniejsza max. średnica ziaren. Wskaźnik uziarnienia piasku 2,7–3,0
Uzupełniające materiały wiążące:
*pyły krzemionkowe – od 3 do 10% masy cementu,
*popioły lotne – od 10 do 30% masy cementu, tylko do klas < B100,
*granulowany żużel wielkopiecowy – od 15 do 30% masy cementu, ale z jednoczesnym użyciem 10% pyłów krzemionkowych,
tylko do klas < B100
*metakaolin, popiół z łusek ryżowych, pył wapienny
Głównym celem użycia superplastyfikatorów jest:
*zwiększenie ciekłości mieszanki betonowej lub zaprawy bez zmiany składu (W/C=const),
*zwiększenie wytrzymałości betonu przy redukcji ilości wody (efekt redukcji wskaźnika W/C z zachowaniem konsystencji wyjściowej),
*mniejsze zużycie cementu bez uszczerbku dla wytrzymałości i urabialności mieszanki betonowej (z jednoczesną redukcją ilości wody zarobowej o 30 ÷ 40%, W/C=const).
Dobór spoiwa:
*betony do B100 (B75)
• tylko cement
• cement + popiół lotny
• cement + pyły krzemionkowe
• cement + żużel + pyły krzemionkowe
• cement + popiół + pyły krzemionkowe
*betony powyżej B100 (B75)
Pyły krzemionkowe:
Ogólne równanie hydratacji cementu można zapisać w postaci:
Cement + woda = C-S-H (żel) + Ca(OH)2 + gliniany
Dodanie do cementu pyłów krzemionkowych pozwala uzyskać drugą fazę CSH i zmniejszyć ilość niepożądanego rozpuszczalnego Ca(OH)2
SiO2 + x · Ca(OH)2 + y · H2O = x · CaO · SiO2 · (x + y) H2O
Projektowanie składu BWW:
*metody doświadczalne
- Równanie Bolomey’a – nieaktualne, gdyż C/W > 2,8
- Równanie konsystencji – nieaktualne, ponieważ stosuje się domieszki upłynniające
- Równanie szczelności – aktualne!
Skurcz betonu:
*skurcz plastyczny
*skurcz samoczynny, samorodny, autogeniczny
*skurcz betonu wysychającego,
*skurcz termiczny,
*skurcz karbonatyzacyjny,
Skurcz BWW:
*skurcz całkowity – mniejszy
*skurcz samoczynny – większy !
Pielęgnacja BWW:
*aby ograniczyć skutki wzrostu temperatury i zmian objętościowych w początkowym okresie wiązania i twardnienia BWW trzeba możliwie jak najwcześniej rozpocząć wodną pielęgnację betonu.
*jest ona ważna z dwóch powodów: umożliwia hydratację jak największej ilości cementu i minimalizuje wartość skurczu samoczynnego.
*tak jak w przypadku betonów zwykłych pielęgnacja wodą jest zalecana, tak w przypadku BWW jest ona niezbędna.
Właściwości mechaniczne:
*w betonach zwykłych najsłabszym ogniwem jest stwardniały zaczyn cementowy i strefa przejściowa wokół ziaren kruszywa grubego.
*w betonach wysokowartościowych, w związku ze zwiększoną zdecydowanie wytrzymałością stwardniałego zaczynu cementowego, zanika strefa przejściowa między zaczynem i grubym kruszywem, które staje się najsłabszym ogniwem w betonie, co przejawia się w przechodzeniu rys właśnie przez ziarna grubego kruszywa.
*mniejsza różnica między sztywnością matrycy i kruszywa w BWW w porównaniu do betonów zwykłych zwiększa jednorodność rozkładu naprężeń, tworzy się mniej mikrorys, co przejawia się bardziej gwałtownym pękaniem.
*przyrost wytrzymałości na rozciąganie jest relatywnie mniejszy, co świadczy o większej kruchości BWW.
*moduł sprężystości większy
*pełzanie mniejsze
Odporność BWW:
*odporność ogniowa jest mniejsza niż betonu zwykłego ze względu na niską przepuszczalność, co uniemożliwia odprowadzenie pary powstałej z wody zawartej w uwodnionym zaczynie w czasie pożaru, (pożary w tunelach)
*zwiększona odporność betonu na reakcję alkalia-krzemionka.
*zwiększona odporność na wpływy klimatyczne i oddziaływania środowisk agresywnych.
*odporność na ścieranie BWW jest bardzo dobra dzięki wysokiej wytrzymałości i dobrej przyczepności między kruszywem i matrycą
*przyczepność betonu do zbrojenia jest około 40% większa niż w przypadku betonów zwykłych.
Zalety BWW:
*podwyższenie trwałości
*zmniejszenie ciężaru własnego konstrukcji
*zwiększenie wczesnej wytrzymałości betonu umożliwiające szybsze obciążenie konstrukcji
*zwiększenie wytrzymałości, pozwalające na projektowanie smuklejszych i lżejszych konstrukcji
*poprawa urabialności i pompowalności betonu
*większa odporność na ścieranie i agresję chemiczną
*nowe możliwości konstrukcyjne (większa rozpiętość przęseł, mniejsze przekroje słupów, większe powierzchnie pomieszczeń, itp.)
*zmniejszenie zużycia materiałów
*niższe koszty utrzymania obiektów
*walory estetyczne
*niższe koszty całkowite
Zastosowanie BWW:
*mosty
*platformy wiertnicze
*budynki wysokie
*płyty i nawierzchnie
*beton architektoniczny (elewacyjny)
*tunele
*obiekty hydrotechniczne
*elementy prefabrykowane
przemek.frackowiak