Arkiston ammattisisältö: artikkeli säilyttää historialliset väitteet, taulukot ja kaaviot sementtilaastista ja betonista, mutta se ei ole sekoitussuunnitelma, materiaalispesifikaatio, betonointisuunnitelma, rakennelaskelma, testausopas tai olemassa olevan elementin arviointi. Koostumus, ominaisuudet, altistusluokka, sakeus, asennustapa, hoito, laadunvalvonta ja suunnitteluarvot tulee määrittää vastuullisten asiantuntijoiden toimesta kohteen, ilmoitettujen materiaalien ja voimassa olevien standardien mukaisesti.
Nykyään Savo Kusić keskittyy puisiin ikkunoihin, puu-alumiini-ikkunoihin, räätälöityihin ikkunoihin, oviin ja tarjouspyyntöihin. Tämä artikkeli säilyy historiallisena arkistona, eikä se ole tarjous betonirakenteiden suunnittelusta, valmistuksesta, testauksesta tai suorittamisesta.
Yleistiedot
Sementtilaastin tai pilarin, teräsbetonivälirakenteen, jalostetun betonielementin, jalkakäytävälaatan, siltakaarin tai betonitien betonin koostumus katsotaan pääsääntöisesti tyydyttäväksi, jos kyseinen rakennuselementti on valmistettu vähimmällä materiaali- ja työmäärällä siten, että se on riittävän kestävä ja tarkoitukseen sopiva. Se, mitä pidetään pysyvänä ja käyttötarkoitukseensa sopivana, on määriteltävä tapauskohtaisesti: siksi ennen rakennuksen rakentamisen aloittamista on selvitettävä, mitä ominaisuuksia laastilla ja betonilla tulee olla puristuslujuuden, taivutuslujuuden, säänkestävyyden, vesitiiviyden jne. suhteen. Rakennusmääräyksissä on tähän monia erilaisia ohjeita ja lukuisia numeerisia rajoituksia.
Rakennusurakoitsijan tehtävänä on varmistaa, että yksittäisten kiinteistöjen arvot vastaavat vaadittuja arvoja. Betonin ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa suuresti, jos käytetään nykyistä tietoa.
Homogeenisten ominaisuuksien betonin valmistuksen olosuhteet
Jos rakennuselementin puristuslujuuden tulee olla 28 vuorokauden jälkeen 40 MPa, tai jos päällysterakenteen betonin taivutuslujuuden on oltava 28 päivän jälkeen 4,5 MPa, näitä raja-arvoja ei saa ylittää missään paikassa; alempi raja-arvo voi olla lähellä ehdollista arvoa. Jos kohteen toteutuksen aikana noudatetaan kapeampia rajoja, sitä paremmin urakoitsija suorittaa tehtävänsä. On erittäin haitallista, jos ehdolliset arvot jäävät kaukana tietyistä - vaikka vain muutamasta - paikasta.
Historialliset arvot ja reseptit: Alla olevat luvut, mittasuhteet, merkinnät, hoitomenetelmät ja rajat on siirretty alkuperäisestä artikkelista sisällön säilyttämiseksi. Niitä ei tule käyttää nykyaikaisena reseptinä, hyväksymiskriteerinä tai korvikkeena sekoitussuunnittelulle, laboratoriotesteille, materiaaliselosteille, teknologiselle suunnitelmalle ja sovellettaville määräyksille.
Sementtilaastin ja betonin puristuslujuus
Purituslujuuden koko riippuu suurelta osin sementin ominaisuuksista, sementin määrästä, hiekan ja kiviaineksen määrästä ja koostumuksesta, betonissa olevan veden määrästä asennuksen aikana, asennustavasta jne.
_Taulukko 1. Kiviaineksen määrän vaikutus samaan laastimäärään.
1. Sementti
Sementtilaastin ja betonin puristuslujuudet on määritetty aikaisempien havaintojen perusteella ja ne on määritelty määräyksissä.
2. Sementin määrä
Kuvan mukaan 1a, puristuslujuus kasvaa sementin määrän kasvaessa, jos laastin osuus betonissa pysyy samana, kun taas sementin määrä laastissa kasvaa ja betonin sakeus pysyy jatkuvasti muuttumattomana. Jos laastin määrä pysyy ennallaan ja vain kiviaineksen määrä kasvaa tai pienenee, lujuus muuttuu vain vähän niin kauan kuin laastin määrä riittää sisältämään kaikki kiviainesrakeet. Betonin puristuslujuus ei kasva loputtomasti sementin määrän kasvaessa - vain tiettyyn rajaan asti. Tämän rajan jälkeen lujuuden lisäys on merkityksetön suhteessa hintaan, joka nousee merkittävästi sementin määrän kasvaessa. Optimaalinen sementtimäärä 1 m3-betonille on 300-350 kg.
Taulukko 2. Hiekan määrän vaikutus betonissa.
3. Laastin määrä betonissa
Betonin puristuslujuus määräytyy laastin lujuuden mukaan taulukoiden 1 ja 2 mukaan. Tämä pätee vain, jos kiviaineksen lujuus on suurempi kuin laastin lujuus ja jos laastin määrä on riittävä peittämään kokonaisvaltaisesti kiviaineksen karkeat rakeet.
4. Aggregaattien granulometrinen koostumus
Sideaineen hyötykäyttö saavutetaan täysimääräisesti, jos betonin kiviainesten granulometrinen koostumus vastaa kuvassa 2 graafisesti esitettyjä suhteita. Kuvassa 2 täysin laajennettu käyrä koskee joki- ja murskattua soraa. Tämä käyrä osoittaa, että 25%:n on läpäistävä seula, jossa on aukko #0,2mm; 65% on läpäistävä halkaisijaltaan #3mm seulan. Kiviaineksen yläraja määräytyy halkaisijaltaan #7mm-seulalla.
Nykyiset standardit kiviainesten granulometrisen koostumuksen määrittämiseksi ovat erilaisia. Aggregaattifraktioita on neljä: 0/4mm, 4/8 mm, 8/16mm ja 16/31,5mm. Aggregaattiluokat määräytyvät yli- ja alipainoisten jyvien määrän mukaan.
Kuva. 1.
Kuva. 2.
5. Vesimäärän vaikutus tuoreeseen betoniin
Betonin puristuslujuus riippuu suurelta osin lisätyn veden määrästä. Pienin vesimäärä, jolla betoni saavuttaa suurimman lujuuden, saadaan, kun betonin tiivistymisen tai tärinän aikana ilmenee selvästi havaittavia “hikoilun” merkkejä, eli kun tiivistyksen aikana muodostuu ohut kerros sementtimaitoa. Kun vesimäärä kasvaa edelleen, puristuslujuus pienenee. Tässä tapauksessa vesi-sementtitekijä on ensimmäinen paikka - veden ja sementin massan suhde betonin 1 m3:een. Optimaalinen vesi-sementtikerroin täydellisen kosteutuksen saavuttamiseksi on 0,38 - 0,42. Käytännössä tämä on vaikea saavuttaa ja nämä arvot johdetaan kokeellisesti, mutta se on varmasti tarkoitettu. Jos vettä ei ole riittävästi, sementti ei pysty hydratoitumaan täysin eikä betoni saavuta suunniteltua lujuutta. Veden lisääminen silloin, kun sitä ei tarvita, “tukea” myös betonin niin, ettei se saavuta mitoituslujuutta. Betonin asennuksen jälkeen on tarpeen hoitaa sitä säännöllisesti seuraavien seitsemän päivän ajan. Ilmastointiin kuuluu betonipinnan ruiskutus/kastelu haihtuneen veden kompensoimiseksi ja sementin hydratoitumiseksi suunnitelman mukaisesti.
6. Lämpötilan vaikutus
Kylmänä vuodenaikana rakennuksia rakennettaessa betoni tulee varastoida niin, ettei se altistu pakkaselle ennen kuin kovettuminen on edennyt niin pitkälle, että puristuslujuus on vähintään 10 MPa. Jos tämä toimenpide suoritetaan ilman pitkiä puheita, tarvittava vaikutus voidaan saavuttaa ennen kaikkea lisäämällä pakkasnestettä, kiihdytintä jne. Jäätymisenestoaine estää veden jäätymisen valmisteltuun betoniin ja kiihdyttimet nopeuttavat hydraatioprosessia, joka on talvella erittäin hidasta. Voidaan käyttää myös aluminaattisementtiä, joka soveltuu erityisen hyvin pakkastöihin, jos kyseessä on pienempiä rakennuksia. Jos vedellä kyllästetty betoni altistuu usein toistuvalle jäätymiselle ja sulamiselle (esim. vesiteknisten laitosten tapauksessa), tuhoutuminen on odotettavissa, jos betonin puristuslujuus jäätymisen alussa on alle 15 MPa. Ilman ja materiaalin korkeissa lämpötiloissa betoni on pidettävä jatkuvasti kosteana ja viileänä. Tuore betonimassa on myös pakollista peittää millä tahansa materiaalilla, joka estää betonipinnan kuumenemisen. Korkeiden lämpötilojen (yli 50 °C) vaikutuksesta betonin puristuslujuuden kehittyminen on arvaamatonta, jos hoito ei ole riittävä.
Turvallisuus ja suorituskyky: sementtipöly ja tuore betoni voivat vaurioittaa silmiä, ihoa ja hengitysteitä, ja sekoittimet, pumput, täryttimet, muotit, tuet ja raskaat elementit aiheuttavat mekaanisia lisäriskejä. Lisäaineita ei lisätä mielivaltaisesti, eikä historiallisia kylmän ja lämpimän sään referenssejä käytetä ilman hyväksyttyä reseptiä, teknisiä esitteitä, betonointisuunnitelmaa, suojavarusteita ja valvontaa.
Betonin vetolujuus
Betonin vetolujuus riippuu suurelta osin koekappaleiden poikkileikkauksen koosta. Suurentamalla koekappaleiden poikkileikkausta saatiin pienempi vetolujuus. Testattaessa poikkileikkauksen 400 cm2 prismoja, jotka valmistettiin tavanomaisesta teräsbetonin seoksesta ja noin kolmen kuukauden kosteassa ilmassa vanhentuttua, saatiin vetolujuudet noin 1,2-2 MPa. Putkien jne. erikoisseokset antoivat noin 4 MPa ja jopa enemmän, jos testikappaleiden paksuus vastasi käytännössä käytettyä paksuutta. Ruiskubetonille (rakennustyömaalla valmistettu ruiskubetoni) saatiin jopa 3,6 MPa. Betonin murtovenymä millimetreinä mitattuna kohdassa 1m todettiin keskimäärin 0,07-0,13 mm/m.
Betonin vetolujuus on mitätön verrattuna sen puristuslujuuteen. Lähes kaikissa tapauksissa käytetään teräsbetonia, jossa on raudoitus, joka on suunniteltu kantamaan elementissä olevat jännitysvoimat. Katsotaan, että betoni ei kestä mitään jännityksessä, joten suunnittelijat ovat turvallisuuden puolella. Betonin vetolujuus on kymmenen kertaa pienempi kuin betonin puristuslujuus.
Betonin vetolujuus taivutettaessa
Suorakaiteen muotoisten betonipalkkien taivutuslujuus on suurempi kuin samanmittaisten kappaleiden vetolujuus. Tämä johtuu ensisijaisesti siitä, että betonin venymäkerroin kasvaa kuormaa nopeammin, joten tavanomaisella laskentamenetelmällä oletettu jännitysjakauma ei toteudu. Taivutukselle alttiina olevassa palkissa suurin vetojännitys esiintyy vain kiristettävän hihnan rajatasolla ja kun kuorma on palkin keskellä, jopa vain yhden osan ulkoreunassa.
Pehmeästä tai nestemäisestä betonista valmistettujen 28 päivää vanhojen kappaleiden taivutuslujuuden suuruuden havaittiin olevan 2-6 MPa; puristetusta betonista valmistetut palkit, ruiskubetonin näytteet sekä näytteet ruiskubetonista, jotka olivat vanhoja useita kuukausia ja varastoitu ensin märässä ja sitten kuivassa, antoivat taivutuslujuustuloksen 3,2 MPa. Samasta materiaalista valmistetuille levyille, joita pidettiin veden alla 8 päivää, taivutuslujuuden arvoksi määritettiin 6,3 MPa.
Betonin kutistuminen, turpoaminen ja viruminen
Kutistuminen ja turvotus. Kutistumishalkeamia. Kutistumisjännitykset. Jos märässä tilassa pidetyt betonikappaleet altistuvat kuivumiselle, kuivuminen alkaa pinnasta ja etenee kohti sisäosia. Ulkopuolelta betoni voi olla lähes ilmakuivaa, kun sen ydin on vielä kostea. Kuiva kerros pyrkii kutistumaan, kostea ydin ei tai kutistuu vain vähän. Tämän seurauksena tällaisessa betonikappaleessa ulkopinnoille ilmaantuu vetojännitys ja ytimeen puristusjännitys.
Jos vetojännitykset ylittävät betonin vetolujuuden, syntyy kutistumisen aiheuttamia halkeamia, jotka tunkeutuvat syvemmälle tai matalammalle ytimeen päin ja näkyvät heikompiin paikkoihin. Kuivumisen edetessä ydin kutistuu vähitellen, ulkopintojen vetojännitykset pienenevät.
Kuva. 3.
Kuva. 4.
Betonin kutistumisen määrä riippuu sementin tyypistä, sementin määrästä, veden määrästä valmistuksen aikana, kiviaineksen granulometrisesta koostumuksesta ja kimmoisuudesta sekä iästä ja erityisesti huoltotavasta ja ilmastosta sekä merkittävässä määrin betonielementin mitoista.
_ Betonin pituussuuntaiset muutokset pilareissa ja palkkeissa, jotka ovat alttiina pitkäaikaiselle kuormitukselle. Betonin viruma._ Kolme vuotta kuivassa kellaritilassa sallitun kuormituksen alaisena seisoneita pylväitä, jotka oli valmistettu tavallisen koostumuksen betonista, lyhennettiin jatkuvasti kuvan 1 mukaisesti. 3 ja huomattavasti enemmän kuin samansuuruisia mutta lataamattomia sarakkeita. Näitä muodonmuutoksia, jotka tapahtuvat hitaasti, ylittäen kuormittamattoman betonin kutistumisasteen, kutsutaan “virumiseksi”. Virumaaste riippuu betonin koostumuksesta, kuorman koosta ja kestosta sekä betonin kosteudesta. Märkä betoni hiipii paljon vähemmän kuin kuiva betoni, kuva. 4. Pitkään ilman kuormitusta kuivattu betoni hiipii vain hieman kuormituksen alaisena. Vetokuormituksen aikana virumista esiintyy samassa määrin kuin puristuskuormituksen aikana, kuva 10. 5.
Betonin viruminen, eli betonin jatkuva myötö kuormituksen alaisena johtaa raudoituksen osuuden kasvuun teräsbetonin kuorman vastaanottamisessa, mikä voimakkaasti vahvistettujen pylväiden tapauksessa voi johtaa itse betonin merkittävään helpotukseen.
Kuva. 5.
Härkeämät ja muodonmuutokset: esitetyt kutistumis- ja virumatrendit eivät ole riittävä perusta halkeamien, taipumien, kantokyvyn tai tietyn kohteen kestävyyden arvioimiseen. Olemassa olevalle rakenteelle vaaditaan tarkastus, dokumentaatio, mittaukset ja laskelmat; uudisrakennuksessa hanke, materiaaliominaisuudet, ympäristöolosuhteet, rakennusjärjestys ja voimassa olevat määräykset ovat merkityksellisiä.
Luistokestävyys raudoituksen ja betonin välillä
Teräsbetonirakenteiden raudoituksen tulee ottaa täysin vastaan vetovoimat, kun betonin vastus ylittyy jännityksen aikana betonin kutistumisen ja ulkoisten voimien vaikutuksesta. Tätä tarkoitusta varten on välttämätöntä, että raudoitus pystyy siirtämään kuormituksensa betoniin betonin kanssa kontaktipintojen kautta ja siten, että raudoituksen ankkurointi ei katkea sallittujen kuormien alla. Ankkurointi varmistetaan tankojen päässä olevilla koukuilla. Olemassa olevat raudoitustankojen tyypit, ja jako tehdään poikittaisten ripojen perusteella, ovat: B500A (sileä palkki), B500B (tanko, jossa on ripa yhdessä suunnassa) ja B500C (tanko, jossa on rivat kahteen suuntaan).
Vahvike ja suojakerros: historialliset merkinnät, ripojen kuvaus ja ankkurointitapa eivät ole perustana tämän päivän vahvistuksen valinnassa tai yksityiskohdissa. Terästyyppi, halkaisija, liitos, ankkurointi, limitys, etäisyys, suojakerros ja asennus määräytyvät projektin mukaan ja vahvistetaan jäljitettävällä dokumentaatiolla ja rakennustyömaalla.
Sementtilaastin ja betonin kulutuskestävyys
Laastit kuvan 1 mukaisesti. 18 ovat myös erityisen hyviä tässä suhteessa; Mitä tulee granulometriseen koostumukseen, on yleensä noudatettava edellä annettuja puristuslujuuden ohjeita. Lisäksi suositellaan kiviä, joka kestää hyvin kulutusta ja iskuja. Hyvä kovaa kiveä kestävämmät lisäaineet lisäävät betonin kulutuskestävyyttä, jos niillä on sopiva raekoko ja muoto. Märkä betoni kuluu nopeammin kuin kuiva betoni; kosteus auttaa hiomisessa.
Betonin säänkestävyys
Kun säänkestävän betonin valmistuksen edellytykset on asetettava, tulee ensin lähteä kokemuksesta, joka on saatu aiemmin rakennetuista rakenteista. Ensinnäkin on kiinnitettävä huomiota seuraaviin:
- Kuinka valita kivi? - Kiven valinnassa on usein taloudellisuussyistä hankaluuksia, onko tarpeen käyttää kiveä, joka hiekan tai kiven tapaan osoittautuisi litteäksi ja aiheuttaisi siten huonon betonin upotuksen, vai onko se kivi, joka ei kestä riittävästi sään vaikutuksia. Tältä osin on asetettava tiukat vaatimukset, että ulkobetonissa käytetään vain hyvää säänkestävää kiveä
- Kuinka paljon sementtiä tarvitaan betoniin? - Ulkopinnoilla betonin tulee olla riittävän vettä läpäisemätön. Tätä tarkoitusta varten voidaan käyttää betonin granulometrisen koostumuksen vaikutuksesta vedenläpäisevyyteen määritettyä ja sen perusteella voidaan määrittää tarvittava sementtimäärä. Jotkut optimaaliset sementtimäärät vaihtelevat välillä 300-350 kg per m3 betonia, mutta tämä voi vaihdella paljon tapauskohtaisesti (se riippuu monista tekijöistä).
- Mihin rakeistamiseen ja mihin betonin rakeisen koostumuksen ominaisuuksiin kannattaa pyrkiä? - Riippuu tapauskohtaisesti - jokiaines on edullisempi, epätasainen koostumus; murskattu kiviaines voi olla joissain osissa laadukkaampaa, mutta siinä on teräviä rakeita, jotka voivat olla haitallisia joissakin betoniseoksissa.
- Mikä on betonin lujuus? - Tähän kysymykseen on paljon vaikeampi vastata kuin niihin, joista on jo keskusteltu. Siksi kaikki aiemmat ehdotukset viittaavat rajoitettuihin mahdollisuuksiin. Tämän ongelman ratkaisemiseksi suoritettiin useita testejä, jotka osoittivat, mikä lujuus betonilla tulisi olla, jotta se kestää pitkään syklistä jäätymistä ja sulamista. Pääteltiin, että betonin puristuslujuuden tulisi olla vähintään 15 MPa ennen kuin se altistuu toistuvasti jäätymiselle ja sulamiselle. Jos betonia käsitellään ulkopuolelta, tarvitaan suurempia lujuuksia; siinä tapauksessa on suositeltavaa antaa vähintään 25 MPa.
- Mikä betonin konsistenssi on sopiva? - Betonin sakeudesta on tällä hetkellä ymmärrys, että valubetonin kanssa kannattaa olla varovainen, sillä se suurella vesimäärällään edistää erittymistä, jonka seuraukset ilmenevät siten, että jokaiseen kaadettuun kerrokseen tulee enemmän tai vähemmän voimakas kerros hienojakoista ja vesipitoista laastia. Tällä laastilla on vähemmän lujuutta, suurempi kyky imeä vettä jne.
- Missä määrin esineen muoto tulee ottaa huomioon? - Jos esimerkiksi ulkopinta lajitellaan, niin suureen osaan betonista jää enemmän lunta ja jäätä kuin seinää käsiteltäessä sileillä pinnoilla. Liotus voi kestää pitkään, ja siksi jäätyminen ja sulattaminen märässä tilassa on yleisempää. Tavoitteena on pitää lumi, jää ja roskat rakennuksen päällä mahdollisimman lyhyenä.
Mikäli betonia käsitellään ulkopuolelta, tulee huomioida, että seurauksena vedenläpäisevyys pääsääntöisesti kasvaa ja pinnalla makaavat suuret kiviainespalat rikotaan kivenleikkurin työkalulla. Jos käsitelty betoni sisältää raudoitusta, on noudatettava erityistä varovaisuutta, jotta betonin (suojakerroksen) suojavaikutus säilyy riittävästi raudoitusta varten. Veden tunkeutuminen betoniin voidaan jossain määrin estää pinnoitteilla/lisäaineilla.
Kestävyyttä ei määritetä yhdellä arvolla: altistuminen vedelle, pakkaselle, suoloille, kulumiselle ja kemiallisille vaikutuksille edellyttää koordinoitua materiaalivalikoimaa, suunniteltua suojakerrosta, valvottua asennusta ja hoitoa, ratkaistua viemäröintiä, säännöllisiä tarkastuksia ja huoltoa. Pinnoite tai lisäaine ei yksinään voi kompensoida väärää koostumusta, huonoa asennusta, halkeamia, riittämätöntä suojakerrosta tai ratkaisematonta vedenpidätyskykyä.