Egenskaber af cementmørtel og beton

Arkivfagligt indhold: artiklen bevarer historiske påstande, tabeller og diagrammer om cementmørtel og beton, men er ikke et blandingsdesign, materialespecifikation, betonplan, konstruktionsberegning, testvejledning eller evaluering af et eksisterende element. Sammensætning, egenskaber, eksponeringsklasse, konsistens, installationsmetode, pleje, kvalitetskontrol og designværdier skal bestemmes af ansvarlige eksperter i henhold til det specifikke objekt, deklarerede materialer og gyldige standarder.

I dag er Savo Kusić fokuseret på trævinduer, træ-aluminiumsvinduer, brugerdefinerede vinduer, døre og anmodninger om tilbud. Denne artikel forbliver som et historisk arkiv og repræsenterer ikke et tilbud om at designe, fremstille, teste eller udføre betonkonstruktioner.

Generelle data

Sammensætningen af ​​cementmørtlen eller sammensætningen af ​​betonen af ​​en søjle, en mezzaninkonstruktion af jernbeton, forarbejdet betonelement, fortovsplade, brobue eller betonvej anses som udgangspunkt for tilfredsstillende, hvis det pågældende konstruktionselement er udført med mindst mulig materiale og arbejdskraft på en sådan måde, at det er tilstrækkeligt holdbart og egnet til formålet. Hvad der skal betragtes som permanent og egnet til formålet, skal defineres fra sag til sag: Derfor er det, inden man påbegynder opførelsen af ​​en bygning, nødvendigt at afklare, hvilke egenskaber mørtel og beton skal have i form af trykstyrke, bøjningsstyrke, modstandsdygtighed over for vejrlig, vandtæthed osv. Der er mange forskellige anvisninger til dette i bygningsreglementet, samt mange numeriske begrænsninger.

Entreprenørens opgave er at sikre, at de enkelte ejendommes værdier lever op til de krævede værdier. Betons egenskaber kan i høj grad påvirkes, hvis den viden, der er tilgængelig i dag, bruges.

Betingelser for fremstilling af beton med homogene egenskaber

Hvis trykstyrken af ​​et bygningselement efter 28 dage skulle være 40 MPa, eller hvis det for betonen i en belægningskonstruktion kræves, at bøjningsstyrken efter 28 dage skal være 4,5 MPa, så må disse grænseværdier ikke overskrides nogen steder; den nedre grænseværdi kan være tæt på den betingede værdi. Overholdes snævrere grænser under udførelsen af ​​objektet, jo bedre udfører entreprenøren sin opgave. Det er meget skadeligt, hvis de betingede værdier ligger langt under visse - selv om det kun er få - steder.

Historiske værdier og opskrifter: Figurerne, proportionerne, markeringerne, plejeprocedurerne og grænserne nedenfor er blevet overført fra den originale artikel for at bevare indholdet. De bør ikke bruges som en moderne opskrift, acceptkriterier eller erstatning for blandingsdesign, laboratorietests, materialedeklarationer, teknologisk plan og gældende regler.

Trykstyrke af cementmørtel og beton

Størrelsen af trykstyrken afhænger i høj grad af cementens egenskaber, mængden af cement, mængden og sammensætningen af sand og tilslag, mængden af vand i betonen under installationen, installationsmetoden osv.

Tabel 1. Påvirkningen af ​​mængden af ​​tilslag ved samme mængde mørtel.

1. cement

Trykstyrkerne for cementmørtel og beton er blevet bestemt af tidligere observationer og er defineret af forskrifter.

2. Mængde cement

Ifølge fig. 1a øges trykstyrken med en stigning i mængden af ​​cement, hvis andelen af ​​mørtel i betonen forbliver den samme, mens mængden af ​​cement i mørtlen stiger, og betonens konsistens holdes konstant uændret. Hvis mængden af ​​mørtel forbliver uændret, og kun mængden af ​​tilslag stiger eller falder, vil styrken kun ændre sig en smule, så længe mængden af ​​mørtel er tilstrækkelig til at indeholde alle tilslagskornene. Betonens trykstyrke vil ikke stige i det uendelige med en stigning i mængden af ​​cement - kun op til en vis grænse. Efter den grænse vil styrkestigningen være ubetydelig i forhold til prisen, som vil stige markant med stigningen i cementmængden. Den optimale mængde cement til 1 m3 beton er 300-350 kg.

Tabel 2. Påvirkningen af ​​mængden af ​​sand i beton.

3. Mængde af mørtel i beton

Betonens trykstyrke bestemmes af mørtlens styrke, som bekræftet af tabellerne 1 og 2. Dette er kun gyldigt, hvis tilslagets styrke er større end mørtlens styrke, og hvis mængden af ​​mørtel er tilstrækkelig til at dække tilslagsmaterialets grove korn.

4. Granulometrisk sammensætning af aggregater

Udnyttelsen af ​​bindemidlet opnås i fuldt omfang, hvis den granulometriske sammensætning af tilslagene i betonen svarer til proportionerne vist grafisk i figuren 2. I figur 2 gælder den fuldt udstrakte kurve for floder og knust grus. Denne kurve viser, at af det samlede tilslag skal 25% passere gennem en sigte med en åbning #0,2mm; 65% skal passere gennem #3mm diameter sien. Den øvre grænse for tilslaget bestemmes af #7mm diametersien.

Dagens standarder for bestemmelse af den granulometriske sammensætning af aggregater er forskellige. Der er fire samlede fraktioner: 0/4mm, 4/8 mm, 8/16mm og 16/31,5mm. Aggregatkategorier bestemmes afhængigt af mængden af ​​overvægtige og undervægtige kerner.

Fig. 1.

Fig. 2.

5. Effekt af vandmængde på frisk beton

Betons trykstyrke afhænger i høj grad af mængden af ​​tilsat vand. Den mindste mængde vand, hvor betonen opnår den højeste styrke, opnås, når der under komprimering eller vibration af betonen opstår tegn på tydeligt mærkbar “sved”, dvs. når der dannes et tyndt lag cementmælk under komprimering. Ved yderligere forøgelse af vandmængden falder trykstyrken. I dette tilfælde er vandcementfaktoren i første omgang - forholdet mellem massen af ​​vand og massen af ​​cement til 1 m3 af beton. Den optimale vandcementfaktor for at opnå fuldstændig hydrering er 0,38 - 0,42. I praksis er dette svært at opnå, og disse værdier udledes eksperimentelt, men det er bestemt rettet mod det. Hvis mængden af ​​vand er utilstrækkelig, vil cementen ikke være i stand til at hydrere fuldt ud, og betonen vil ikke nå den beregnede styrke. Tilsætning af vand, når det ikke er nødvendigt, “kvæler” også betonen, så den ikke når sin designstyrke. Efter at betonen er installeret, er det nødvendigt at pleje det regelmæssigt i de næste syv dage. Pleje går ud på at sprøjte/vande betonoverfladen for at kompensere for det fordampede vand og for at cementen kan hydrere som planlagt.

6. Effekt af temperatur

Ved opførelse af bygninger i den kolde årstid bør betonen opbevares, så den ikke udsættes for frostpåvirkning, før hærdningen er nået så langt, at trykstyrken er mindst 10 MPa. Hvis denne procedure udføres uden videre, kan den nødvendige effekt først og fremmest opnås ved at tilføje frostvæske, accelerator osv. Frostvæske forhindrer frysning af vand i den forberedte beton, og acceleratorer fremskynder hydreringsprocessen, som er ekstrem langsom om vinteren. Der kan også anvendes aluminatcement, som er særdeles velegnet til arbejder i frost, hvis der er tale om genstande af mindre dimensioner. Hvis beton i vandmættet tilstand hyppigt udsættes for gentagen frysning og optøning (f.eks. ved hydrotekniske anlæg), så kan der forventes ødelæggelse, hvis betonen i begyndelsen af ​​frysning har en trykstyrke på mindre end 15 MPa. Ved høje luft- og materialetemperaturer skal betonen konstant holdes fugtig og kølig. Det er også obligatorisk at dække den friske betonmasse med ethvert materiale, der forhindrer opvarmning af betonoverfladen. Under påvirkning af høje temperaturer (over 50 °C) er udviklingen af betonens trykstyrke uforudsigelig, hvis pleje ikke er tilstrækkelig.

Sikkerhed og ydeevne: cementstøv og frisk beton kan beskadige øjne, hud og luftveje, og blandere, pumper, vibratorer, forskallinger, rekvisitter og tunge elementer medfører yderligere mekaniske risici. Additiver tilsættes ikke vilkårligt, og historiske referencer for koldt og varmt vejr anvendes heller ikke uden godkendt opskrift, tekniske blade, betonplan, værnemidler og overvågning.

Trækstyrke af beton

Betons trækstyrke afhænger i høj grad af tværsnitsstørrelsen af ​​prøveemnerne. Ved at øge tværsnittet af prøveemnerne opnåedes en lavere trækstyrke. Ved afprøvning af prismerne i sektion 400 cm2, som var lavet af den sædvanlige blanding for armeret beton, og efter at de havde ældet i omkring tre måneder i fugtig luft, blev der opnået trækstyrker på omkring 1,2-2 MPa. Specielle blandinger til rør osv. gav op til omkring 4 MPa og endnu mere, hvis tykkelsen af ​​testlegemerne svarede til den tykkelse, der blev brugt i praksis. For sprøjtebeton (sprøjtebeton fremstillet på byggepladsen) blev der opnået op til 3,6 MPa. Forlængelse af beton til brud målt i millimeter ved 1m viste sig at være i gennemsnit 0,07-0,13 mm/m.

Betons trækstyrke er ubetydelig sammenlignet med dens trykstyrke. I næsten alle tilfælde anvendes armeret beton, som har armering designet til at bære trækkræfterne i elementet. Det vurderes, at beton ikke bærer noget i spænding, så designere er på sikkerhedssiden. Betons trækstyrke er ti gange lavere end betonens trykstyrke.

Trækstyrke af beton ved bøjning

Bøjningsstyrken af betonbjælker med rektangulære sektioner er større end trækstyrken af legemer med samme dimensioner. Dette skyldes primært, at betonens forlængelseskoefficient vokser hurtigere end belastningen, således at den spændingsfordeling, der antages ved den sædvanlige beregningsmetode, ikke realiseres. I en bjælke udsat for bøjning opstår den højeste trækspænding kun i grænseplanet for det spændte bånd, og når belastningen er midt i bjælken endda kun på yderkanten af ​​en sektion.

Størrelsen af ​​bøjningsstyrken af ​​28 dage gamle legemer, lavet af blød eller flydende beton, viste sig at være 2-6 MPa; bjælker lavet af komprimeret beton, prøver af sprøjtebeton samt prøver af sprøjtebeton, gamle i flere måneder og opbevaret først i våd og derefter i tør tilstand, gav bøjningsstyrkeresultater på 3,2 MPa. For plader fremstillet af det samme materiale, som blev holdt under vand i 8 dage, blev bøjningsstyrkeværdien på 6,3 MPa.

Krympning, hævelse og krybning af beton

Svinder og hævelse. Krymprevner. Krympespændinger. Hvis betonlegemer, der er holdt i våd tilstand, udsættes for tørring, vil tørringen begynde ved overfladen og skride frem mod det indre. På ydersiden kan beton være næsten lufttør, mens dens kerne stadig er fugtig. Det tørre lag har en tendens til at krympe, den fugtige kerne vil ikke, eller vil kun krympe i ringe grad. Som følge heraf opstår der i et sådant betonlegeme trækspændinger på de ydre overflader og trykspændinger i kernen.

Hvis trækspændingerne overstiger betonens trækstyrke, vil der opstå revner på grund af svind, der trænger dybere eller lavere mod kernen, og opstår på steder med lavere styrke. Efterhånden som tørringen skrider frem, krymper kernen gradvist, trækspændingerne på de ydre overflader aftager.

Fig. 3.

Fig. 4.

Mængden af betonsvind afhænger af typen af cement, mængden af cement, mængden af vand under fremstillingen, af stentilslagets granulometriske sammensætning og elasticitet samt af alder, og især af vedligeholdelsesmåden og klimaet, og i væsentlig grad af betonelementets dimensioner.

Længdeændringer af beton i søjler og bjælker udsat for langtidsbelastning. Betonkryb. Søjler, der stod under den tilladte belastning i et tørt kælderrum i tre år, og var udført i beton af almindelig sammensætning, blev konstant afkortet efter fig. 3, og væsentligt mere end lige store, men ubelastede kolonner. Disse deformationer, som finder sted langsomt og overvinder graden af ​​svind af ubelastet beton, kaldes “krybning”. Graden af ​​krybning afhænger af betonens sammensætning, belastningens størrelse og varighed samt af betonens fugtighed. Våd beton kryber i langt mindre grad end tørbeton, fig. 4. Beton, der har været tørret i lang tid uden udsættelse for belastning, kryber kun lidt under belastning. Under trækbelastning sker der krybning i samme omfang som ved kompressionsbelastning, fig. 5.

Krybning af beton, dvs. den konstante eftergivelse af beton under belastning resulterer i en stigning i armeringsandelen i at modtage belastningen i armeret beton, hvilket ved kraftigt armerede søjler kan føre til en betydelig aflastning af selve betonen.

Fig. 5.

Revner og deformationer: de viste svind- og krybetendenser er ikke et tilstrækkeligt grundlag for at vurdere revner, afbøjninger, bæreevne eller holdbarhed af et specifikt objekt. For eksisterende byggeri kræves eftersyn, dokumentation, målinger og beregninger; for nybyggeri er projektet, materialeegenskaber, miljøforhold, byggerækkefølge og gældende forskrifter relevante.

Skridsikkerhed mellem armering og beton

Armering i jernbetonkonstruktioner bør fuldt ud optage trækkræfter, når betonens modstand overskrides under spænding på grund af betonsvind og påvirkning af ydre kræfter. Til dette formål er det nødvendigt, at armeringen kan overføre sine belastninger til betonen gennem kontaktfladerne med betonen, så armeringens forankring ikke knækker under de tilladte belastninger. Forankring er sikret med kroge for enden af ​​stængerne. Typer af armeringsstænger, der findes, og opdelingen er lavet på basis af tværgående ribber, er: B500A (glat bjælke), B500B (en stang med ribben i én retning) og B500C (stang med ribben i to retninger).

Forstærkning og beskyttelseslag: historiske markeringer, beskrivelse af ribber og forankringsmetode er ikke grundlag for udvælgelse eller detaljering af nutidens armering. Ståltype, diameter, samling, forankring, overlapning, afstand, beskyttelseslag og montering er bestemt af projektet og bekræftet af sporbar dokumentation og kontrol på byggepladsen.

Modstand fra cementmørtel og beton mod slid

Mørtler ifølge fig. 18 er også særligt gode i denne henseende; for så vidt angår den granulometriske sammensætning, bør de ovenfor anførte instruktioner vedrørende trykstyrken generelt følges. Derudover anbefales en sten, der udviser høj modstandsdygtighed over for slid og slag. Tilsætninger, der er mere modstandsdygtige end gode hårde sten, øger betonens slidstyrke, hvis de har en passende kornstørrelse og form. Våd beton slides hurtigere end tør beton; fugt hjælper slibningen.

Betonens modstandsdygtighed over for vejrlig

Når det er nødvendigt at fastsætte betingelserne for produktion af vejrbestandig beton, bør man først og fremmest tage udgangspunkt i erfaringerne fra tidligere konstruerede konstruktioner. Først og fremmest skal du være opmærksom på følgende:

• Hvordan vælger man en sten? - Der er ofte vanskeligheder ved valg af sten af ​​økonomiske årsager, hvad enten det er nødvendigt at bruge en sten, der ligesom knust sand eller knust sten ville vise sig at være flad og derved forårsage dårlig indstøbning af beton, eller om det er en sten med utilstrækkelig modstandsdygtighed over for vejrpåvirkninger. I den forbindelse skal der stilles strenge krav til, at kun sten med god vejrbestandighed anvendes til udvendig beton
• Hvilken mængde cement er nødvendig til beton? - På udvendige overflader skal betonen være tilstrækkeligt vandtæt. Til dette formål kan anvendes, hvad der er bestemt om betonens granulometriske sammensætnings indflydelse på vandgennemtrængeligheden, og ud fra det kan den nødvendige mængde cement bestemmes. Nogle optimale mængder cement ligger mellem 300-350 kg pr. m3 beton, men dette kan variere meget fra sag til sag (det afhænger af mange faktorer).
• Hvilken slags granulering og hvilke egenskaber ved den granulære sammensætning af beton skal vi stræbe efter? - Det afhænger af sag til sag - flodaggregatet er mere gunstigt med en ujævn sammensætning; knust tilslag kan være af bedre kvalitet i nogle henseender, men det har skarpe korn, der kan være skadeligt i nogle betonblandinger.
• Hvilken styrke af beton kræves? - Dette spørgsmål er meget sværere at besvare end dem, der allerede er blevet diskuteret. Derfor henviser alle tidligere forslag til begrænsede muligheder. For at løse dette problem blev der udført flere test, der viste hvilken styrke beton skal have for at forblive modstandsdygtig over for cyklisk frysning og optøning i lang tid. Det blev konkluderet, at beton, før den gentagne gange udsættes for frysning og optøning, skulle have en trykstyrke på mindst 15 MPa. Hvis betonen behandles udefra, er der behov for højere styrker; i et sådant tilfælde anbefales det at give mindst 25 MPa.
• Hvilken konsistens af beton er egnet? - Hvad angår betonens konsistens, er der i øjeblikket en forståelse af, at man skal være varsom med støbt beton, da det med sin store mængde vand hjælper på udskillelsen, hvis konsekvenser kommer til udtryk på den måde, at der kommer et mere eller mindre udtalt lag af finkornet og vandrig mørtel på hvert udstøbt lag. Den mørtel har mindre styrke, større kraft til at absorbere vand osv.
• I hvilket omfang skal der tages hensyn til genstandens form? - Hvis f.eks. yderfladen er graderet, så tilbageholdes mere sne og is på en væsentlig del af betonen, end når væggen behandles med glatte overflader. Iblødsætning kan vare længe, ​​og derfor er frysning og optøning i våd tilstand mere almindelig. Målet er at holde sne, is og affald på bygningen så kort som muligt.

I tilfælde af at betonen bliver bearbejdet udefra, skal man huske på, at vandgennemtrængeligheden som udgangspunkt bliver højere, og at store tilslagsstykker, der ligger på overfladen, brydes op med stenskærerens værktøj. Hvis den behandlede beton indeholder armering, skal der udvises særlig forsigtighed for i tilstrækkelig grad at bevare betonens beskyttende effekt (beskyttende lag) for armeringen. Indtrængning af vand i beton kan til en vis grad forhindres af belægninger/additiver.

Holdbarhed bestemmes ikke af en enkelt værdi: udsættelse for vand, frost, salte, slitage og kemiske påvirkninger kræver et koordineret materialevalg, et designet beskyttelseslag, kontrolleret installation og pleje, løst dræning, regelmæssig inspektion og vedligeholdelse. En belægning eller et additiv kan ikke alene kompensere for forkert sammensætning, dårlig montering, revner, utilstrækkeligt beskyttende lag eller uopløst vandretention.