Conținut de expert în arhivă: articolul păstrează afirmații istorice, tabele și diagrame despre mortar de ciment și beton, dar nu este un proiect de amestec, specificație de material, plan de betonare, calcul structural, ghid de testare sau evaluare a unui element existent. Compoziția, proprietățile, clasa de expunere, consistența, metoda de instalare, îngrijirea, controlul calității și valorile de proiectare trebuie să fie determinate de experți responsabili în funcție de obiectul specific, materialele declarate și standardele valabile.
Astăzi, Savo Kusić se concentrează pe ferestre din lemn, ferestre lemn-aluminiu, ferestre personalizate, usa și cereri de ofertă. Acest articol rămâne ca o arhivă istorică și nu reprezintă o ofertă de proiectare, fabricare, testare sau executare de structuri din beton.
Date generale
Compoziția mortarului de ciment sau compoziția betonului unui stâlp, al structurii de mezanin din beton armat, al elementului din beton prelucrat, al plăcii de trotuar, al arcului de pod sau al drumului din beton, va fi considerată satisfăcătoare, de regulă, dacă elementul de construcție în cauză este realizat cu cel mai mic material și manoperă, astfel încât să fie suficient de durabil și adecvat scopului. Ceea ce ar trebui considerat permanent și potrivit scopului trebuie definit de la caz la caz: prin urmare, înainte de a începe construcția unei clădiri, este necesar să se determine ce proprietăți trebuie să aibă mortarul și betonul în ceea ce privește rezistența la compresiune, rezistența la încovoiere, rezistența la intemperii, etanșeitatea la apă etc. Există multe instrucțiuni diferite pentru aceasta în reglementările de construcție, precum și multe limitări numerice.
Sarcina antreprenorului de construcții este de a se asigura că valorile proprietăților individuale îndeplinesc valorile cerute. Proprietățile betonului pot fi foarte influențate dacă se folosesc cunoștințele disponibile astăzi.
Condiții de realizare a betonului cu proprietăți omogene
Dacă rezistența la compresiune a unui element de construcție după 28 zile ar trebui să fie 40 MPa, sau dacă pentru betonul unei structuri de pavaj este necesar ca rezistența la încovoiere după 28 zile să fie 4,5 MPa, atunci aceste valori limită nu trebuie depășite în niciuna; valoarea limită inferioară poate fi apropiată de valoarea condiționată. Dacă în timpul execuției obiectului sunt îndeplinite limite mai înguste, cu atât mai bine antreprenorul își îndeplinește sarcina. Este foarte dăunător dacă valorile condiționate sunt mult sub anumite locuri - chiar dacă doar câteva -.
Valori istorice și rețete: Cifrele, proporțiile, marcajele, procedurile de îngrijire și limitele de mai jos au fost transferate din articolul original pentru a păstra conținutul. Acestea nu trebuie folosite ca rețetă modernă, criterii de acceptare sau înlocuitori pentru proiectarea amestecului, teste de laborator, declarații de materiale, plan tehnologic și reglementări aplicabile.
Rezistența la compresiune a mortarului de ciment și a betonului
Dimensiunea rezistenței la compresiune depinde în mare măsură de proprietățile cimentului, cantitatea de ciment, cantitatea și compoziția de nisip și agregat, cantitatea de apă din beton în timpul instalării, metoda de instalare etc.
Tabelul 1. Influența cantității de agregat la aceeași cantitate de mortar.
1. Ciment
Rezistența la compresiune a mortarului de ciment și a betonului au fost determinate de observațiile anterioare și sunt definite prin reglementări.
2. Cantitatea de ciment
Conform fig. 1a, rezistența la compresiune crește odată cu creșterea cantității de ciment dacă proporția de mortar din beton rămâne aceeași, în timp ce cantitatea de ciment din mortar crește și consistența betonului se menține constant neschimbată. Dacă cantitatea de mortar rămâne neschimbată și doar cantitatea de agregat crește sau scade, rezistența se va modifica doar puțin atâta timp cât cantitatea de mortar este suficientă pentru a conține toate boabele de agregat. Rezistența la compresiune a betonului nu va crește la infinit odată cu creșterea cantității de ciment - doar până la o anumită limită. După această limită, creșterea rezistenței va fi nesemnificativă în raport cu prețul, care va crește semnificativ odată cu creșterea cantității de ciment. Cantitatea optimă de ciment pentru betonul 1 m3 este 300-350 kg.
Tabelul 2. Influența cantității de nisip din beton.
3. Cantitatea de mortar din beton
Rezistența la compresiune a betonului este determinată de rezistența mortarului, așa cum este confirmată de tabelele 1 și 2. Acest lucru este valabil numai dacă rezistența agregatului este mai mare decât rezistența mortarului și dacă cantitatea de mortar este suficientă pentru a acoperi în mod cuprinzător granulele grosiere ale agregatului.
4. Compoziția granulometrică a agregatelor
Utilizarea liantului se va realiza pe deplin daca compozitia granulometrica a agregatelor din beton corespunde proportiilor prezentate grafic in figura 2. În figura 2, curba complet extinsă se aplică râului și pietrișurilor zdrobite. Această curbă arată că, din totalul agregatului, 25% trebuie să treacă printr-o sită cu deschidere #0,2mm; 65% trebuie să treacă prin sita cu diametrul #3mm. Limita superioară a agregatului este determinată de sita cu diametrul #7mm.
Standardele de astăzi pentru determinarea compoziției granulometrice a agregatelor sunt diferite. Există patru fracții agregate: 0/4mm, 4/8 mm, 8/16mm și 16/31,5mm. Categoriile agregate sunt determinate în funcție de cantitatea de cereale supraponderale și subponderale.
Smochin. 1.
Smochin. 2.
5. Efectul cantității de apă asupra betonului proaspăt
Rezistența la compresiune a betonului depinde în mare măsură de cantitatea de apă adăugată. Cea mai mică cantitate de apă la care betonul atinge cea mai mare rezistență se obține atunci când, în timpul compactării sau vibrației betonului, apar semne de „transpirație” clar vizibile, adică atunci când se formează un strat subțire de lapte de ciment în timpul compactării. Odată cu o creștere suplimentară a cantității de apă, rezistența la compresiune scade. În acest caz, factorul apă-ciment este pe primul loc - raportul dintre masa de apă și masa de ciment la 1 m3 de beton. Factorul optim apă-ciment pentru obținerea unei hidratări complete este 0,38 - 0,42. În practică, acest lucru este dificil de realizat și aceste valori sunt derivate experimental, dar cu siguranță este vizat. Dacă cantitatea de apă este insuficientă, cimentul nu se va putea hidrata complet și betonul nu va atinge rezistența proiectată. Adăugarea de apă atunci când nu este nevoie, de asemenea, „sufocă” betonul, astfel încât să nu-și atingă rezistența de proiectare. După ce betonul este instalat, este necesar să îl îngrijești în mod regulat în următoarele șapte zile. Hrănirea presupune pulverizarea/udarea suprafeței betonului pentru a compensa apa evaporată și pentru ca cimentul să se poată hidrata conform planului.
6. Efectul temperaturii
La construirea clădirilor în sezonul rece, betonul trebuie depozitat astfel încât să nu fie expus influenței înghețului înainte ca întărirea să progreseze, în măsura în care rezistența la compresiune este de cel puțin 10 MPa. Dacă această procedură este efectuată fără alte prelungiri, efectul necesar poate fi obținut în primul rând prin adăugarea de antigel, accelerator etc. Antigelul previne înghețarea apei în betonul preparat, iar acceleratorii accelerează procesul de hidratare, care este extrem de lent iarna. Se poate folosi si cimentul aluminat, care este deosebit de potrivit pentru lucrari in inghet, daca este vorba de cladiri mai mici. Dacă betonul în stare saturată de apă este expus frecvent la îngheț și dezgheț repetat (de exemplu, în cazul instalațiilor hidrotehnice), atunci se poate aștepta distrugerea dacă betonul la începutul înghețului are o rezistență la compresiune mai mică de 15 MPa. În cazul temperaturilor ridicate ale aerului și ale materialului, betonul trebuie menținut constant umed și rece. De asemenea, este obligatoriu să acoperiți masa proaspătă de beton cu orice material care va împiedica încălzirea suprafeței betonului. Sub influența temperaturilor ridicate (peste 50 °C) dezvoltarea rezistenței la compresiune a betonului este imprevizibilă dacă îngrijirea nu este adecvată.
Siguranță și performanță: praful de ciment și betonul proaspăt pot deteriora ochii, pielea și tractul respirator, iar malaxoarele, pompele, vibratoarele, cofrajele, suporturile și elementele grele prezintă riscuri mecanice suplimentare. Aditivii nu sunt adăugați în mod arbitrar și nici referințele istorice de vreme rece și caldă nu sunt utilizate fără o rețetă aprobată, fișe tehnice, plan de betonare, echipament de protecție și supraveghere.
Rezistența la tracțiune a betonului
Rezistența la tracțiune a betonului depinde în mare măsură de dimensiunea secțiunii transversale a epruvetelor de încercare. Prin creșterea secțiunii transversale a epruvetelor de testat s-a obținut o rezistență la tracțiune mai mică. La testarea prismelor secțiunii 400 cm2, care au fost realizate din amestecul uzual pentru beton armat și după ce au îmbătrânit aproximativ trei luni în aer umed, s-au obținut rezistențe la tracțiune de aproximativ 1,2-2 MPa. Amestecurile speciale pentru tevi etc au cedat la aproximativ 4 MPa si chiar mai mult, daca grosimea corpurilor de testare corespundea cu grosimea folosita in practica. Pentru betonul pulverizat (beton împușcat preparat pe șantier), s-a obținut până la 3,6 MPa. Alungirea betonului până la rupere măsurată în milimetri la 1m s-a dovedit a fi în medie 0,07-0,13 mm/m.
Rezistența la tracțiune a betonului este neglijabilă în comparație cu rezistența sa la compresiune. În aproape toate cazurile, se folosește beton armat, care are armătură concepută pentru a suporta forțele de tensiune din element. Se consideră că betonul nu suportă nimic în tensiune, astfel încât proiectanții sunt de partea siguranței. Rezistența la tracțiune a betonului este de zece ori mai mică decât rezistența la compresiune a betonului.
Rezistența la tracțiune a betonului la îndoire
Rezistența la încovoiere a grinzilor din beton cu secțiuni dreptunghiulare este mai mare decât rezistența la tracțiune a corpurilor de aceleași dimensiuni. Acest lucru se datorează în primul rând faptului că coeficientul de alungire al betonului crește mai repede decât sarcina, astfel încât distribuția tensiunilor care este asumată prin metoda obișnuită de calcul nu este realizată. Într-o grindă expusă la încovoiere, cea mai mare tensiune de întindere apare numai în planul limită al curelei tensionate, iar atunci când sarcina este în mijlocul grinzii chiar și numai pe marginea exterioară a unei secțiuni.
Mărimea rezistenței la încovoiere a corpurilor vechi de 28 zile, realizate din beton moale sau lichid, sa constatat că este 2-6 MPa; grinzile din beton compactat, mostrele de beton pulverizat precum și mostrele de beton împușcat, vechi de câteva luni și depozitate mai întâi în stare umedă și apoi în stare uscată, au dat rezultate de rezistență la încovoiere de 3,2 MPa. Pentru plăcile din același material care au fost ținute sub apă timp de 8 zile, s-a determinat valoarea rezistenței la încovoiere de 6,3 MPa.
Contracția, umflarea și curgerea betonului
Contracție și umflare. Fisuri de contracție. Tensiuni de contracție. Dacă corpurile de beton care au fost menținute în stare umedă sunt expuse la uscare, uscarea va începe la suprafață și va progresa spre interior. La exterior, betonul poate fi aproape uscat la aer, în timp ce miezul său este încă umed. Stratul uscat tinde să se micșoreze, miezul umed nu se va micșora sau se va micșora doar într-o mică măsură. Ca rezultat, într-un astfel de corp de beton, pe suprafețele exterioare apar tensiuni de tracțiune și tensiuni de compresiune în miez.
Dacă tensiunile de tracțiune depășesc rezistența la tracțiune a betonului, vor apărea fisuri din cauza contracției care pătrund mai adânc sau mai puțin adânc spre miez și apar în locuri cu rezistență mai mică. Pe măsură ce uscarea progresează, miezul se micșorează treptat, tensiunile de tracțiune pe suprafețele exterioare scad.
Fig. 3.
Fig. 4.
Cantitatea de contracție a betonului depinde de tipul de ciment, cantitatea de ciment, cantitatea de apă în timpul preparării, de compoziția granulometrică și elasticitatea agregatului de piatră, precum și de vârstă, în special de modul de întreținere și climă, și într-o măsură semnificativă de dimensiunile elementului de beton.
Modificari longitudinale ale betonului in stalpi si grinzi expuse la incarcari pe termen lung. Fluaj de beton. Coloanele care au stat sub sarcina admisă într-un spațiu uscat de subsol timp de trei ani și au fost realizate din beton de compoziție obișnuită, au fost scurtate constant conform fig.3, și mult mai mult decât coloane egale, dar descărcate. Aceste deformații, care au loc lent, depășind gradul de contracție al betonului descărcat, se numesc „fluaj”. Gradul de fluaj depinde de compoziția betonului, de dimensiunea și durata încărcăturii, precum și de umiditatea betonului. Betonul umed se strecoară într-o măsură mult mai mică decât betonul uscat, fig.4. Betonul care a fost uscat pentru o lungă perioadă de timp fără a fi expus la sarcină se strecoară doar puțin sub sarcină. În timpul încărcării la tracțiune, fluajul apare într-o măsură similară ca în timpul încărcării prin compresie, fig.5.
Fluajul betonului, adică cedarea constantă a betonului sub sarcină are ca rezultat o creștere a ponderii armăturii în recepția sarcinii în betonul armat, ceea ce în cazul stâlpilor puternic armați poate duce la o relief semnificativă a betonului în sine.
Smochin.5.
Crăpături și deformații: tendințele de contracție și fluaj prezentate nu reprezintă o bază suficientă pentru evaluarea fisurilor, deformărilor, capacității portante sau durabilității unui anumit obiect. Pentru construcția existentă sunt necesare o inspecție, documentare, măsurători și calcule; pentru o construcție nouă sunt relevante proiectul, proprietățile materialelor, condițiile de mediu, succesiunea construcției și reglementările în vigoare.
Rezistența la alunecare între armătură și beton
Armarea în construcțiile din beton armat trebuie să primească pe deplin forțe de tracțiune atunci când rezistența betonului este depășită în timpul tensiunii din cauza contracției betonului și a influenței forțelor externe. În acest scop, este necesar ca armătura să își poată transfera sarcinile către beton prin suprafețele de contact cu betonul, și în așa fel încât ancorarea armăturii să nu se rupă sub sarcinile admise. Ancorarea este asigurată cu cârlige la capătul barelor. Tipurile de bare de armare care există, iar împărțirea se face pe baza nervurilor transversale, sunt: B500A (bară netedă), B500B (o bară cu nervură într-o direcție) și B500C (bară cu nervuri în două direcții).
Armătură și strat de protecție: marcajele istorice, descrierea nervurilor și metoda de ancorare nu sunt baza pentru selectarea sau detalierea armăturii de astăzi. Tipul de oțel, diametrul, îmbinarea, ancorarea, suprapunerea, distanța, stratul de protecție și instalația sunt determinate de proiect și confirmate prin documentare și control trasabil la șantier.
Rezistența la uzură a mortarului de ciment și a betonului
Mortare conform fig. 18 sunt, de asemenea, deosebit de bune în acest sens; în ceea ce priveşte compoziţia granulometrică, trebuie respectate în general instrucţiunile date mai sus privind rezistenţa la compresiune. In plus, se recomanda o piatra care prezinta rezistenta mare la uzura si impact. Aditivii care sunt mai rezistenți decât piatra tare bună măresc rezistența la uzură a betonului dacă au o dimensiune și o formă adecvată a granulelor. Betonul umed se uzează mai repede decât betonul uscat; umiditatea ajută la șlefuire.
Rezistența betonului la intemperii
Atunci când este necesar să se stabilească condițiile pentru producerea betonului rezistent la intemperii, trebuie în primul rând să plecăm de la experiența acumulată pe structurile construite anterior. În primul rând, trebuie acordată atenție următoarelor:
- Cum să alegi o piatră? - Există adesea dificultăți în alegerea pietrei din motive de economie, fie că este necesar să se folosească o piatră care, cum ar fi nisipul zdrobit sau piatra zdrobită, s-ar dovedi a fi plană și, prin urmare, ar provoca o înglobare slabă a betonului, fie dacă este o piatră cu rezistență insuficientă la influențele meteorologice. În acest sens, trebuie stabilite cerințe stricte, ca numai piatră cu rezistență bună la intemperii să fie utilizată pentru betonul exterior
- Ce cantitate de ciment este necesară pentru beton? - Pe suprafetele exterioare, betonul trebuie sa fie suficient de impermeabil la apa. În acest scop, se poate folosi ceea ce s-a determinat cu privire la influența compoziției granulometrice a betonului asupra permeabilității apei și pe baza acestuia se poate determina cantitatea necesară de ciment. Unele cantități optime de ciment variază între 300-350 kg per m3 de beton, dar acest lucru poate varia foarte mult de la caz la caz (depinde de mulți factori).
- Ce fel de granulație și ce proprietăți ale compoziției granulare a betonului ar trebui să ne străduim? - Depinde de la caz la caz - agregatul fluvial este mai favorabil, compoziția neuniformă; agregatul zdrobit poate fi de o calitate mai bună în unele aspecte, dar are granule ascuțite care ar putea fi dăunătoare în unele amestecuri de beton.
- Ce rezistență este necesară betonului? - La această întrebare este mult mai greu de răspuns decât la cele care au fost deja discutate. Prin urmare, toate propunerile anterioare se referă la oportunități limitate. Pentru a rezolva această problemă, au fost efectuate mai multe teste care au arătat ce rezistență trebuie să aibă betonul pentru a rămâne rezistent la îngheț și dezgheț ciclic timp îndelungat. S-a ajuns la concluzia că betonul, înainte de a fi expus în mod repetat la îngheț și dezgheț, ar trebui să prezinte o rezistență la compresiune de cel puțin 15 MPa. Dacă betonul este prelucrat din exterior, sunt necesare rezistențe mai mari; într-un astfel de caz, se recomandă furnizarea de cel puțin 25 MPa.
- Ce consistență a betonului este potrivită? - În ceea ce privește consistența betonului, în prezent există o înțelegere că trebuie să fiți atenți la betonul turnat, deoarece cu cantitatea sa mare de apă, ajută la excreție, ale cărei consecințe se manifestă în modul în care pe fiecare strat turnat apare un strat mai mult sau mai puțin pronunțat de mortar cu granulație fină și bogat în apă. Mortarul respectiv are o rezistență mai mică, o putere mai mare de absorbție a apei etc.
- În ce măsură trebuie luată în considerare forma obiectului? - Dacă, de exemplu, suprafața exterioară este gradată, atunci se reține mai multă zăpadă și gheață pe o parte semnificativă a betonului decât atunci când peretele este tratat cu suprafețe netede. Înmuierea poate dura mult timp și, prin urmare, înghețarea și dezghețarea în stare umedă sunt mai frecvente. Scopul este ca zăpada, gheața și resturile de pe clădire să fie cât mai scurte posibil.
În cazul în care betonul este prelucrat din exterior, trebuie avut în vedere că, în consecință, permeabilitatea apei devine de regulă mai mare și că bucăți mari de agregat aflate la suprafață sunt sparte cu unealta de tăiat pietre. Dacă betonul tratat conține armătură, este necesară o atenție deosebită pentru a păstra suficient efectul protector al betonului (stratul de protecție) pentru armătură. Pătrunderea apei în beton poate fi împiedicată într-o anumită măsură prin acoperiri/aditivi.
Durabilitatea nu este determinată de o singură valoare: expunerea la apă, îngheț, săruri, uzură și acțiune chimică necesită o selecție coordonată a materialelor, un strat de protecție proiectat, instalare și îngrijire controlată, drenaj rezolvat, inspecții regulate și întreținere. O acoperire sau un aditiv singur nu poate compensa compoziția incorectă, instalarea defectuoasă, fisurile, stratul protector insuficient sau retenția de apă nerezolvată.