Egenskaper til sementmørtel og betong

Arkivfaglig innhold: Artikkelen bevarer historiske påstander, tabeller og diagrammer om sementmørtel og betong, men er ikke en blandingsdesign, materialspesifikasjon, betongplan, konstruksjonsberegning, testveiledning eller evaluering av et eksisterende element. Sammensetning, egenskaper, eksponeringsklasse, konsistens, installasjonsmetode, vedlikehold, kvalitetskontroll og designverdier må bestemmes av ansvarlige eksperter i henhold til det spesifikke objektet, deklarerte materialer og gyldige standarder.

I dag er Savo Kusić fokusert på trevinduer, tre-aluminiumsvinduer, tilpassede vinduer, dører og forespørsler om tilbud. Denne artikkelen forblir som et historisk arkiv og representerer ikke et tilbud om å designe, produsere, teste eller utføre betongkonstruksjoner.

Generelle data

Sammensetningen av sementmørtelen eller sammensetningen av betongen av søyle, mesaninkonstruksjon i armert betong, bearbeidet betongelement, fortauplate, brubue eller betongveg, vil som regel anses som tilfredsstillende dersom det aktuelle konstruksjonselementet er utført med minst mulig materiale og arbeidskraft på en slik måte at det er tilstrekkelig holdbart og egnet for formålet. Hva som skal anses som permanent og egnet til formålet, må defineres fra sak til sak: derfor er det nødvendig å bestemme hvilke egenskaper mørtel og betong må ha når det gjelder trykkfasthet, bøyefasthet, værbestandighet, vanntetthet, etc. Det er mange ulike anvisninger for dette i byggeforskriftene, samt mange numeriske begrensninger.

Byggentreprenørens oppgave er å sørge for at verdiene på enkelteiendommer oppfyller de nødvendige verdiene. Egenskapene til betong kan i stor grad påvirkes dersom kunnskap som er tilgjengelig i dag brukes.

Forutsetninger for å lage betong med homogene egenskaper

Dersom trykkfastheten til et bygningselement etter 28 dager skal være 40 MPa, eller hvis det for betongen til en dekkekonstruksjon kreves at bøyestyrken etter 28 dager må være 4,5 MPa, må disse grenseverdiene ikke overskrides noe sted; den nedre grenseverdien kan være nær den betingede verdien. Dersom snevrere grenser oppfylles under utførelsen av objektet, jo bedre utfører entreprenøren sin oppgave. Det er svært skadelig hvis de betingede verdiene kommer langt under visse - selv om bare noen få - steder.

Historiske verdier og oppskrifter: Figurene, proporsjonene, merkingene, pleieprosedyrene og grensene nedenfor er overført fra den originale artikkelen for å bevare innholdet. De skal ikke brukes som en moderne oppskrift, akseptkriterier eller erstatning for blandingsdesign, laboratorietester, materialdeklarasjoner, teknologisk plan og gjeldende forskrifter.

Trykkfasthet til sementmørtel og betong

Størrelsen på trykkfastheten avhenger i stor grad av sementens egenskaper, mengden sement, mengden og sammensetningen av sand og tilslag, mengden vann i betongen under installasjonen, installasjonsmetoden osv.

Tabell 1. Påvirkningen av mengden tilslag ved samme mengde mørtel.

1. Sement

Trykkfasthetene til sementmørtel og betong er bestemt av tidligere observasjoner og er definert av forskrifter.

2. Mengde sement

I henhold til fig. 1a øker trykkfastheten med en økning i sementmengden dersom andelen mørtel i betongen forblir den samme, mens sementmengden i mørtelen øker og betongens konsistens holdes konstant uendret. Dersom mengden mørtel forblir uendret og kun mengden tilslag øker eller reduseres, vil styrken kun endres litt så lenge mørtelmengden er tilstrekkelig til å inneholde alle tilslagskornene. Trykkfastheten til betong vil ikke øke i det uendelige med en økning i mengden sement - bare opp til en viss grense. Etter den grensen vil styrkeøkningen være ubetydelig i forhold til prisen, som vil øke betydelig med økningen i sementmengden. Den optimale mengden sement for 1 m3 betong er 300-350 kg.

Tabell 2. Påvirkningen av mengden sand i betong.

3. Mengde mørtel i betong

Trykkfastheten til betong bestemmes av styrken til mørtelen, som bekreftet av tabellene 1 og 2. Dette er kun gyldig dersom tilslagets styrke er større enn styrken til mørtelen, og hvis mengden mørtel er tilstrekkelig til å dekke tilslagets grove korn.

4. Granulometrisk sammensetning av aggregater

Utnyttelsen av bindemiddelet oppnås i full utstrekning dersom den granulometriske sammensetningen av tilslagene i betongen tilsvarer proporsjonene vist grafisk i figuren 2. I figur 2 gjelder den fullt utstrakte kurven for elv og knust grus. Denne kurven viser at av det totale tilslaget må 25% passere gjennom en sikt med en åpning #0,2mm; 65% må passere gjennom diametersilen #3mm. Den øvre grensen for aggregatet bestemmes av diametersilen #7mm.

Dagens standarder for å bestemme den granulometriske sammensetningen av aggregater er forskjellige. Det er fire samlede fraksjoner: 0/4mm, 4/8 mm, 8/16mm og 16/31,5mm. Aggregatkategorier bestemmes avhengig av mengden av overvektige og undervektige korn.

Fig. 1.

Fig. 2.

5. Effekt av vannmengde på fersk betong

Trykkfastheten til betong avhenger i stor grad av mengden tilsatt vann. Den minste vannmengden som betongen oppnår høyest styrke ved, oppnås når det under komprimering eller vibrasjon av betongen oppstår tegn på tydelig merkbar “svette”, dvs. når det dannes et tynt lag med sementmelk under komprimering. Ved ytterligere økning i vannmengden avtar trykkfastheten. I dette tilfellet er vannsementfaktoren i første omgang - forholdet mellom massen av vann og massen av sement til 1 m3 av betong. Den optimale vann-sementfaktoren for å oppnå fullstendig hydrering er 0,38 - 0,42. I praksis er dette vanskelig å oppnå og disse verdiene er utledet eksperimentelt, men det er absolutt rettet mot det. Hvis vannmengden er utilstrekkelig, vil ikke sementen være i stand til å hydrere fullt ut og betongen vil ikke nå den beregnede styrken. Tilsetning av vann når det ikke er nødvendig “kveler” også betongen slik at den ikke når sin designstyrke. Etter at betongen er installert, er det nødvendig å ta vare på den regelmessig de neste syv dagene. Pleie innebærer å sprøyte/vanne betongoverflaten for å kompensere for det fordampede vannet og slik at sementen kan hydrere som planlagt.

6. Effekt av temperatur

Ved bygging av bygninger i den kalde årstiden bør betongen oppbevares slik at den ikke utsettes for frostpåvirkning før herdingen har kommet så langt at trykkfastheten er minst 10 MPa. Hvis denne prosedyren utføres uten videre, kan den nødvendige effekten oppnås først og fremst ved å tilsette frostvæske, akselerator, etc. Frostvæske forhindrer frysing av vann i den forberedte betongen, og akseleratorer fremskynder hydreringsprosessen, som er ekstremt langsom om vinteren. Det kan også benyttes aluminatsement, som egner seg spesielt godt for arbeider i frost, dersom det er snakk om mindre bygg. Dersom betong i vannmettet tilstand ofte utsettes for gjentatt frysing og tining (f.eks. ved hydrotekniske anlegg), kan det forventes ødeleggelse dersom betongen i begynnelsen av frysingen har en trykkfasthet på mindre enn 15 MPa. Ved høye luft- og materialtemperaturer skal betongen hele tiden holdes fuktig og kjølig. Det er også obligatorisk å dekke den ferske betongmassen med ethvert materiale som forhindrer oppvarming av betongoverflaten. Under påvirkning av høye temperaturer (over 50 °C) er utviklingen av trykkfastheten til betong uforutsigbar hvis omsorgen ikke er tilstrekkelig.

Sikkerhet og ytelse: sementstøv og fersk betong kan skade øynene, huden og luftveiene, og blandere, pumper, vibratorer, forskaling, rekvisitter og tunge elementer medfører ytterligere mekanisk risiko. Tilsetningsstoffer tilsettes ikke vilkårlig, og det brukes heller ikke historiske referanser for kaldt og varmt vær uten godkjent oppskrift, tekniske ark, betongplan, verneutstyr og tilsyn.

Strekkfasthet til betong

Strekkfastheten til betong avhenger i stor grad av tverrsnittsstørrelsen til testprøvene. Ved å øke tverrsnittet til prøvestykkene ble det oppnådd en lavere strekkfasthet. Ved testing av prismene i seksjon 400 cm2, som var laget av den vanlige blandingen for armert betong og etter at de hadde eldet i omtrent tre måneder i fuktig luft, ble det oppnådd strekkstyrker på omtrent 1,2-2 MPa. Spesielle blandinger for rør osv. de ga opp til ca 4 MPa og enda mer, dersom tykkelsen på testlegemene tilsvarte tykkelsen som ble brukt i praksis. For sprøytebetong (sprøytebetong preparert på byggeplassen) ble det oppnådd opptil 3,6 MPa. Forlengelse av betong til brudd målt i millimeter ved 1m ble funnet å være i gjennomsnitt 0,07-0,13 mm/m.

Strekkfastheten til betong er ubetydelig sammenlignet med dens trykkfasthet. I nesten alle tilfeller brukes armert betong som har armering designet for å bære strekkkreftene i elementet. Det vurderes at betong ikke bærer noe i strekk, slik at designere står på sikkerhetens side. Strekkstyrken til betong er ti ganger lavere enn trykkfastheten til betong.

Strekkfasthet til betong ved bøyning

Bøyestyrken til betongbjelker med rektangulære seksjoner er større enn strekkfastheten til kropper med samme dimensjoner. Dette skyldes først og fremst at forlengelseskoeffisienten til betong vokser raskere enn belastningen, slik at spenningsfordelingen som antas ved vanlig beregningsmetode ikke realiseres. I en bjelke som er utsatt for bøyning, oppstår den høyeste strekkspenningen kun i grenseplanet til det oppspente beltet, og når belastningen er midt i bjelken selv bare på ytterkanten av en seksjon.

Størrelsen på bøyestyrken til 28 dager gamle kropper, laget av myk eller flytende betong, ble funnet å være 2-6 MPa; bjelker laget av komprimert betong, prøver av sprøytebetong samt prøver av sprøytebetong, gamle i flere måneder og lagret først i våt og deretter tørr tilstand, ga bøyestyrkeresultater på 3,2 MPa. For plater laget av samme materiale som ble holdt under vann i 8 dager, ble bøyestyrkeverdien på 6,3 MPa.

Krymping, svelling og kryping av betong

Svinn og hevelse. Krympesprekker. Krympespenninger. Hvis betonglegemer som har blitt holdt i våt tilstand utsettes for tørking, vil uttørkingen begynne ved overflaten og fortsette mot det indre. På utsiden kan betongen være nesten lufttørr mens kjernen fortsatt er fuktig. Det tørre laget har en tendens til å krympe, den fuktige kjernen vil ikke, eller vil krympe bare i liten grad. Som et resultat, i et slikt betonglegeme, oppstår strekkspenninger på de ytre overflatene, og trykkspenninger i kjernen.

Dersom strekkspenningene overstiger betongens strekkfasthet, vil det oppstå sprekker på grunn av svinn som trenger dypere eller grunnere inn mot kjernen, og oppstår på steder med lavere styrke. Etter hvert som tørkingen skrider frem, krymper kjernen gradvis, strekkspenningene på de ytre overflatene avtar.

Fig. 3.

Fig. 4.

Mengden betongkrymping avhenger av sementtype, sementmengde, vannmengde under preparering, av steintilslagets granulometriske sammensetning og elastisitet, samt av alder, og spesielt av vedlikeholdsmåte og klima, og i betydelig grad av betongelementets dimensjoner.

Langsgående endringer av betong i søyler og bjelker utsatt for langvarig belastning. Betongkryp. Søyler som sto under tillatt belastning i tørt kjellerrom i tre år, og var laget av betong av ordinær sammensetning, ble stadig forkortet i henhold til fig. 3, og betydelig mer enn like, men ubelastede kolonner. Disse deformasjonene, som skjer sakte, og overvinner graden av krymping av ubelastet betong, kalles “kryp”. Graden av kryp avhenger av betongens sammensetning, størrelsen og varigheten av belastningen, samt av fuktigheten i betongen. Våtbetong kryper i mye mindre grad enn tørrbetong, fig. 4. Betong som har vært tørket lenge uten belastning, kryper bare litt under belastning. Ved strekkbelastning skjer det kryp i tilsvarende grad som ved kompresjonsbelastning, fig. 5.

Kryp av betong, dvs. konstant ettergivelse av betong under belastning resulterer i en økning i armeringsandelen i mottak av belastningen i armert betong, noe som ved sterkt armerte søyler kan føre til en betydelig avlastning av selve betongen.

Fig. 5.

Rekker og deformasjoner: de viste krympings- og krypetrendene er ikke et tilstrekkelig grunnlag for å vurdere sprekker, nedbøyninger, bæreevne eller holdbarhet til et spesifikt objekt. Det kreves befaring, dokumentasjon, målinger og beregninger for eksisterende konstruksjon; for et nybygg er prosjektet, materialegenskaper, miljøforhold, byggerekkefølge og gjeldende forskrifter relevant.

Sklisikkerhet mellom armering og betong

Armering i armerte betongkonstruksjoner bør fullt ut motta strekkkrefter når betongens motstand overskrides under strekk på grunn av krymping av betongen og påvirkning av ytre krefter. For dette formålet er det nødvendig at armeringen kan overføre sine laster til betongen gjennom kontaktflatene med betongen, og på en slik måte at armeringens forankring ikke ryker under tillatte laster. Forankring er sikret med kroker i enden av stengene. Typer armeringsjern som finnes, og inndelingen er gjort på grunnlag av tverrribber, er: B500A (glatt stang), B500B (en stang med ribbe i én retning) og B500C (stang med ribber i to retninger).

Forsterkning og beskyttelseslag: historiske markeringer, beskrivelse av ribber og fremgangsmåte for forankring er ikke grunnlag for valg eller detaljering av dagens armering. Ståltype, diameter, kobling, forankring, overlapping, avstand, beskyttelseslag og installasjon bestemmes av prosjektet og bekreftes av sporbar dokumentasjon og kontroll på byggeplassen.

Motstand av sementmørtel og betong mot slitasje

Mørtler i henhold til fig. 18 er også spesielt gode i denne forbindelse; Når det gjelder den granulometriske sammensetningen, bør instruksjonene gitt ovenfor angående trykkfastheten generelt følges. I tillegg anbefales en stein som viser høy motstand mot slitasje og slag. Tilsetninger som er mer motstandsdyktige enn god hardstein øker slitestyrken til betong dersom de har passende kornstørrelse og form. Våt betong slites raskere enn tørr betong; fuktighet hjelper sliping.

Betongs motstand mot forvitring

Når det er nødvendig å sette vilkårene for produksjon av værbestandig betong, bør man først og fremst ta utgangspunkt i erfaringene fra tidligere konstruerte konstruksjoner. Først av alt bør du være oppmerksom på følgende:

• Hvordan velge en stein? – Det er ofte vanskeligheter ved valg av stein av økonomiske årsaker, enten det er nødvendig å bruke en stein som i likhet med pukksand eller pukk skulle vise seg å være flat og dermed gi dårlig innstøping av betong, eller om det er en stein med utilstrekkelig motstand mot værpåvirkninger. I denne forbindelse må det stilles strenge krav, at kun stein med god værbestandighet brukes til utvendig betong
• Hvor mye sement er nødvendig for betong? - På utvendige overflater skal betongen være tilstrekkelig vanngjennomtrengelig. Til dette formål kan det som er bestemt om påvirkningen av den granulometriske sammensetningen av betong på vanngjennomtrengelighet brukes, og basert på det kan den nødvendige mengden sement bestemmes. Noen optimale mengder sement varierer mellom 300-350 kg per m3 betong, men dette kan variere mye fra tilfelle til tilfelle (det avhenger av mange faktorer).
• Hva slags granulering og hvilke egenskaper ved den granulære sammensetningen av betong bør vi etterstrebe? - Det avhenger av sak til sak - elveaggregat er mer gunstig, ujevn sammensetning; knust tilslag kan være av bedre kvalitet i noen aspekter, men det har skarpe korn som kan være skadelige i enkelte betongblandinger.
• Hvilken styrke på betong kreves? – Dette spørsmålet er mye vanskeligere å svare på enn de som allerede er diskutert. Derfor viser alle tidligere forslag til begrensede muligheter. For å løse dette problemet ble det utført flere tester som viste hvilken styrke betong bør ha for å holde seg motstandsdyktig mot syklisk frysing og tining over lengre tid. Det ble konkludert med at betong, før den gjentatte ganger ble utsatt for frysing og tining, skulle ha en trykkfasthet på minst 15 MPa. Hvis betongen bearbeides fra utsiden, er det nødvendig med høyere styrker; i et slikt tilfelle anbefales det å gi minst 25 MPa.
• Hvilken konsistens av betong er egnet? – Når det gjelder konsistensen til betongen, er det foreløpig en forståelse av at man bør være forsiktig med støpt betong, siden det med sin store vannmengde hjelper på utskillelsen, hvis konsekvenser kommer til uttrykk ved at det kommer et mer eller mindre uttalt lag med finkornet og vannrik mørtel på hvert utstøpte lag. Den mørtelen har mindre styrke, større kraft til å absorbere vann osv.
• I hvilken grad skal det tas hensyn til formen på objektet? – Hvis for eksempel ytterflaten er gradert, så holdes det igjen mer snø og is på en betydelig del av betongen enn når veggen behandles med glatte overflater. Bløtlegging kan vare lenge, og derfor er frysing og tining i våt tilstand mer vanlig. Målet er å holde snø, is og rusk på bygget så kort som mulig.

I tilfelle betongen bearbeides utenfra, bør det tas i betraktning at som et resultat blir vanngjennomtrengeligheten som regel høyere og at store tilslagsstykker som ligger på overflaten brytes opp med steinskjærerens verktøy. Dersom den behandlede betongen inneholder armering, kreves det spesiell forsiktighet for å i tilstrekkelig grad bevare den beskyttende effekten av betongen (beskyttende lag) for armeringen. Inntrengning av vann i betong kan til en viss grad forhindres av belegg/tilsetningsstoffer.

Holdbarhet bestemmes ikke av en enkelt verdi: eksponering for vann, frost, salter, slitasje og kjemisk påvirkning krever et koordinert utvalg av materialer, et designet beskyttende lag, kontrollert installasjon og stell, løst drenering, regelmessige inspeksjoner og vedlikehold. Et belegg eller tilsetningsstoff alene kan ikke kompensere for feil sammensetning, dårlig installasjon, sprekker, utilstrekkelig beskyttelseslag eller uløst vannretensjon.