הגנת הזיון מפני קורוזיה
לפי תקני Eurocode של ימינו נקבע עובי מינימלי של שכבת ההגנה של הבטון (cnom). עובי שכבה כזו הוא המרחק הקטן ביותר מן המשטח החיצוני של האלמנט מבטון מזוין אל הזיון הראשון. באלמנטים קוויים זהו החישוק, ובאלמנטים שטחיים זהו הזיון האורכי התחתון. שכבת ההגנה הנומינלית מוגדרת כך: cnom = cmin + Δcdev
cmin הוא שכבת הכיסוי המזערית הנדרשת, שערכה תלוי בתנאי ההידבקות של הבטון והזיון, בתנאי הסביבה, בציפוי על הזיון וכו’. Δcdev הוא ערך המייצג סטייה בביצוע. בהתאם למחלקת החשיפה של איבר בטון מזוין קיימים ערכים שונים של שכבת הכיסוי הנומינלית; היא נעה בדרך כלל בין 2,5 cm ל־3,5 cm. עבור יסודות נלקח כי הוא 5cm.
התנהגות טיט מלט ובטון בעת חימום וקירור תכופים
את חוזקו של בטון טרי ניתן להגדיל במהירות באמצעות חימום הדרגתי בקיטור או על ידי החזקה במים המחוממים בהדרגה, ולאחר מכן קירור מתון. בדרך זו, לאחר טיפול בן יום אחד מתקבלים חוזקים שאליהם מגיעים בתהליך רגיל רק לאחר כמה שבועות. דרגת ההשפעה תלויה במלט ובסוג האגרגט, אולם עם בטון רזה מתקבלים תוצאות טובות בהרבה מאשר עם בטון עשיר.
אם פעולות החימום והקירור נעשות בטווחים רחבים, יופיעו באלמנט הבטון מאמצים ניכרים אם החימום והקירור מבוצעים במהירות. במקרה כזה, ובייחוד כאשר יש חזרות תכופות, יש לצפות להיווצרות סדקים החודרים מן החוץ פנימה ומשפיעים על המאפיינים המכניים של הבטון. סוגי מלט שונים מתנהגים באופן שונה, ולכן לשם שימוש מעשי מומלץ לבחור את המלט בקפידה.
חדירות תרמית של בטון
מקדֵם המוליכות התרמית של בטון תלוי בתכונות האגרגט והצמנט, בכמות הצמנט, בכמות המים לערבוב, בלחות הבטון וכן בגובה הטמפרטורה. בבדיקות עם לוחות בעובי 10 cm ובטון שיובש מאוד, נקבע שמקדם המוליכות התרמית λ הוא 1,163 W/mK ב-10 oC, ואילו עם לוחות מבטון שעמד במים הוא מגיע עד 2,326 W/mK. לוחות עבים יותר נתנו מקדמי מוליכות תרמית גבוהים יותר; הערך המרבי היה 2,38 W/mK.
התפשטות הבטון בחום
ההתפשטות תלויה במידה רבה באגרגט, לאחר מכן בלחות הבטון, וגם במלט עצמו. ערכי הסף הידועים עד כה בטמפרטורות שבין 0 ל־40 oC הם בערך 6 עד 13*10-6 m/m לכל מעלה.
עמידות בפני עומס חוזר ונשנה
1. חוזק לחיצה בעייפות. המונח חוזק בעייפות משמש כאן במשמעות כללית; לשימוש הנדסי יש לציין תמיד את חוזקי העייפות (לחיצה, מתיחה, לחיצה ומתיחה מחזוריות, כפיפה, גזירה, גזירה טהורה, התעקמות) וכן את אופן ההעמסה (רק סטטי, רק מחזורי, חלקית סטטי וחלקית מחזורי).
חוזק לחיצה בעייפות עקב עומס קבוע: יש לצפות שהעמידות לעומס ממושך תהיה לפחות ¾ מן החוזק המתקבל בבדיקת לחיצה רגילה.
חוזק לחיצה בעייפות עקב עומסים חוזרים (חוזק דינמי בסיסי): נמצא כי חוזק הלחיצה הדינמי הבסיסי של עמודי בטון בהרכבים שונים, ובייחוד עם כמויות מלט שונות ועם גרגרים בגדלים שונים, הוא לפחות 0,5 מחוזק הפריזמה בעומס רגיל עד שבירה. במהלך זה בוצעו 260 מחזורי עומס בדקה; המספר הכולל של המחזורים שלגביהם נקבע חוזק דינמי בסיסי זה היה שני מיליון. עם העלייה במספר המחזורים בדקה (נבדק מ-10 עד 450 מחזורים בדקה), גדל גם מספר החזרות שהוביל לשבר.
חוזק הלחיצה בעייפות עקב פעולה בו־זמנית של עומסים שקטים ועומסים מחזוריים: כאשר לעומסים המחזוריים נוספו עומסים שקטים, ערכי המשרעות של העומסים המחזוריים, שהיו חוזרים בדרך כלל שני מיליון פעמים, פחתו עם העלייה בעומסים השקטים. לדוגמה, איור 1 מראה כי משרעות העומסים המחזוריים S היו:
- בעומס שקט עבור σu = 6 kg/cm2 S = 109 kg/cm2
- בעומס שקט עבור σu = 118 kg/cm2 S = 39 kg/cm2
- בעומס שקט עבור σu = 157 kg/cm2 S = 8 kg/cm2
איור. 1
איור. 2
2. חוזק הכפיפה של בטון בעייפות. בדיקות המוצגות באיור 2 עבור קורות שנשמרו באופן קבוע במצב רטוב, הראו, בעומס דינמי בסיסי, שחוזק הכפיפה בעייפות הוא 28 kg/cm2, בעוד שחוזק הכפיפה הרגיל היה 53 kg/cm2, דבר המתאים ליחס 0,53.
בטון קל
בטון קל (בטון במשקל מתחת ל-18 kN/m3) מתקבל באמצעות שימוש באגרגטים קלים ונקבוביים כגון: ספוג, סיגים מתנורי התכה, סיגי דוודים, וכן באמצעות שימוש במרגמה מחול טבעי או מלאכותי ואבקה עם תוספים אשר בעת הכנת המרגמה מפתחים גזים (בטון גזי) או גורמים להקצפה במרגמה (בטון מוקצף).
בטון קל, בין היתר, משמש במידה רבה לייצור בלוקים לבנייה וללוחות ספוג לטוף עבור קירות וגגות; במצב יבש הוא מוליך חום גרוע; החוזק בינוני, אך ניתן להתאמה בקלות, כך שניתן לייצר בבטחה בלוקים קלים לקירות נושאי עומס של בנייני מגורים.
כאמצעי ליצירת גזים בבטון גז משתמשים באבקת אלומיניום. בהתאם לכמות התוספים וכן לתנאים אחרים, מתקבל חומר נקבובי פחות או יותר, שמשקלו במצב יבש הוא כ־3 kN/m3 ומעלה.
1. משקל נפחי של בטון קל. עם אבן פומיס טבעית ניתן להבטיח משקלים נפחיים – בהנחה של מצב מיובש ב-105 oC – החל מ-7 kN/m3 ומעלה, עם חוזקי לחיצה של 2 MPa. המשקל הנפחי שניתן לצפות לו הוא בקירוב סכום האגרגט והמלט במצב רופף. בטון גזי במשקלים נפחיים מעל 8 kN/m3 אינו מתאים בדרך כלל מבחינה טכנית.
2. חוזק הלחיצה של בטון קל. לבטון מילוי ניתן, ללא אמצעים מיוחדים, להשיג חוזקים של 8 MPa, ועם חצץ אפילו עד 12 MPa. דרושות בדיקות התאמה שוטפות. בטון נקבובי (בטון גז ובטון קצף) מתאים לקירות נושאים רק לאחר התקשות בלחץ קיטור. עם חומרי גלם מתאימים ניתן להבטיח משקל נפחי של 6 kN/m3 וחוזקי לחיצה של 5 MPa.
3. חוזק הכפיפה של בטון קל. היחס בין חוזק הכפיפה לבין חוזק הלחיצה התברר, בגבולות הצרכים המעשיים, כגבוה למדי, וככל שהחוזקים עולים יחס זה קטן.
4. דרגת ההתכווצות של בטון קל. דרגת ההתכווצות תלויה בעיקר באלסטיות של האגרגט, וכן בכמות תערובת המלט שהתקשה; התכווצות בטון קל גדולה יותר מהתכווצות בטון חצץ. בטון משברי לבנים הראה במהלך שנה אחת דרגת התכווצות כוללת של כ-0,65 mm מ״מ/מ׳. אלמנטים שסופקו טריים מאבן פומיס טבעית, במשך 14 m חודשים התקצרו בכ-0,8 mm מ״מ/מ׳. דגימות מבטון גזי ומבטון קצפי שהתקשו באוויר הראו התכווצויות גדולות עוד יותר, אפילו מעל 2 mm מ״מ/מ׳. אין לשכוח שכל בטון מתנפח בעת הרטבה בגשם ובשלג נמס, וכאשר הוא מתייבש לאחר מכן הוא שוב מתכווץ.
איור 3
5. מקדם המוליכות התרמית. מקדם המוליכות התרמית יורד עם המשקל הנפחי, ובתנאים זהים אחרים נעשה קטן יותר ככל שנקבוביות האוויר שלו קטנות יותר ומפוזרות באופן אחיד יותר. עבור בטון מילוי יבש באוויר התקבלו הערכים (λ = 0,4625 עבור 9 kN/m3; λ = 0,58 – 0,7 עבור 12 kN/m3; λ = 0,81 – 1,05 עבור 16 kN/m3). עבור בטון גזי יבש באוויר הנתונים מובאים באיור 3.
הערה:
- 0,1 kcal/mhoC = 0,1163 W/mK
- 0,1 kg/dm3 = 100 kg/m3 = 1 kN/m3