Egenskaper hos cementbruk och betong

Professionellt arkivinnehåll: artikeln bevarar historiska påståenden, tabeller och diagram om cementbruk och betong, men är inte en blandningsdesign, materialspecifikation, betongplan, strukturell beräkning, testguide eller utvärdering av ett befintligt element. Sammansättning, egenskaper, exponeringsklass, konsistens, installationsmetod, skötsel, kvalitetskontroll och designvärden måste bestämmas av ansvariga experter enligt det specifika objektet, deklarerade material och giltiga standarder.

Idag är Savo Kusić fokuserad på träfönster, trä-aluminiumfönster, anpassade fönster, dörr och offertförfrågningar. Denna artikel finns kvar som ett historiskt arkiv och representerar inte ett erbjudande att designa, tillverka, testa eller utföra betongkonstruktioner.

Allmänna data

Cementbrukets sammansättning eller betongens sammansättning i en pelare, en mezzaninkonstruktion av armerad betong, bearbetad betongelement, trottoarplatta, brobåge eller betongväg anses som regel vara tillfredsställande om konstruktionselementet i fråga är utfört med minsta mängd material och arbetskraft på ett sådant sätt att det är tillräckligt hållbart och lämpligt för ändamålet. Vad som ska anses vara permanent och lämpligt för ändamålet måste definieras från fall till fall: därför är det, innan man påbörjar uppförandet av en byggnad, nödvändigt att bestämma vilka egenskaper murbruk och betong måste ha vad gäller tryckhållfasthet, böjhållfasthet, väderbeständighet, vattentäthet etc. Det finns många olika instruktioner för detta i byggreglerna, liksom många numeriska begränsningar.

Byggentreprenörens uppgift är att se till att värdena på enskilda fastigheter uppfyller kraven. Betongens egenskaper kan i hög grad påverkas om kunskap som finns tillgänglig idag används.

Förutsättningar för att tillverka betong med homogena egenskaper

Om tryckhållfastheten för ett byggnadselement efter 28 dagar skulle vara 40 MPa, eller om det för betongen i en beläggningskonstruktion krävs att böjhållfastheten efter 28 dagar måste vara 4,5 MPa, får dessa gränsvärden inte överskridas på något ställe; det nedre gränsvärdet kan ligga nära det villkorade värdet. Om snävare gränser uppfylls under utförandet av objektet, desto bättre utför entreprenören sin uppgift. Det är mycket skadligt om de betingade värdena ligger långt under vissa - om än bara ett fåtal - platser.

Historiska värden och recept: Figurerna, proportionerna, markeringarna, vårdprocedurerna och gränserna nedan har överförts från den ursprungliga artikeln för att bevara innehållet. De bör inte användas som ett modernt recept, acceptanskriterier eller ersättning för blandningsdesign, laboratorietester, materialdeklarationer, teknisk plan och tillämpliga bestämmelser.

Tryckhållfasthet för cementbruk och betong

Storleken på tryckhållfastheten beror till stor del på cementens egenskaper, mängden cement, mängden och sammansättningen av sand och ballast, mängden vatten i betongen under installationen, installationssättet etc.

Tabell 1. Inverkan av mängden ballast vid samma mängd murbruk.

1. cement

Tryckhållfastheten för cementbruk och betong har bestämts av tidigare observationer och definieras av föreskrifter.

2. Mängd cement

Enligt fig. 1a, tryckhållfastheten ökar med en ökning av cementmängden om andelen murbruk i betongen förblir densamma, medan mängden cement i murbruket ökar och betongens konsistens hålls konstant oförändrad. Om mängden murbruk förblir oförändrad och bara mängden ballast ökar eller minskar, kommer hållfastheten att förändras endast något så länge murbruksmängden är tillräcklig för att innehålla alla ballastkorn. Tryckhållfastheten hos betong kommer inte att öka på obestämd tid med en ökning av mängden cement - bara upp till en viss gräns. Efter den gränsen kommer hållfasthetsökningen att vara obetydlig i förhållande till priset, som kommer att öka avsevärt med ökningen av cementmängden. Den optimala mängden cement för 1 m3 betong är 300-350 kg.

Tabell 2. Påverkan av mängden sand i betong.

3. Mängd murbruk i betong

Betongens tryckhållfasthet bestäms av murbrukets hållfasthet, vilket bekräftas av tabellerna 1 och 2. Detta gäller endast om stenmassans hållfasthet är större än murbrukets hållfasthet och om mängden bruk är tillräcklig för att heltäckande täcka stenmassans grova korn.

4. Granulometrisk sammansättning av aggregat

Utnyttjandet av bindemedlet kommer att uppnås till fullo om den granulometriska sammansättningen av ballasten i betongen motsvarar proportionerna som visas grafiskt i figuren 2. I figur 2 gäller den helt utsträckta kurvan för floder och krossat grus. Denna kurva visar att av det totala ballasten måste 25% passera genom en sikt med en öppning #0,2mm; 65% måste passera genom sikten med #3mm diameter. Den övre gränsen för ballasten bestäms av en sikt med en diameter på #7mm.

Dagens standarder för att bestämma granulometrisk sammansättning av aggregat är olika. Det finns fyra sammanlagda fraktioner: 0/4mm, 4/8 mm, 8/16mm och 16/31,5mm. Aggregatkategorier bestäms beroende på mängden överviktiga och underviktiga spannmål.

Fikon. 1.

Fikon. 2.

5. Effekt av vattenmängd på färsk betong

Betongens tryckhållfasthet beror till stor del på mängden tillsatt vatten. Den minsta mängd vatten vid vilken betongen uppnår högsta hållfasthet erhålls när det vid packning eller vibration av betongen uppträder tecken på tydligt märkbar “svettning”, det vill säga när ett tunt lager cementmjölk bildas vid packning. Med ytterligare ökning av vattenmängden minskar tryckhållfastheten. I det här fallet är vattencementfaktorn i första hand - förhållandet mellan vattenmassa och cementmassa till 1 m3 av betong. Den optimala vattencementfaktorn för att uppnå fullständig återfuktning är 0,38 - 0,42. I praktiken är detta svårt att uppnå och dessa värden härleds experimentellt, men det är verkligen inriktat på. Om mängden vatten är otillräcklig kommer cementen inte att kunna hydratiseras helt och betongen kommer inte att nå den avsedda styrkan. Att tillsätta vatten när det inte behövs “kväver” också betongen så att den inte når sin designstyrka. Efter att betongen har installerats är det nödvändigt att ta hand om den regelbundet under de kommande sju dagarna. Vårdning innebär att man sprutar/vattnar betongytan för att kompensera för det avdunstade vattnet och för att cementen ska kunna hydratiseras som planerat.

6. Effekt av temperatur

Vid uppförande av byggnader under den kalla årstiden bör betongen förvaras så att den inte utsätts för frost innan härdningen har fortskridit så långt att tryckhållfastheten är minst 10 MPa. Om denna procedur utförs utan vidare kan den nödvändiga effekten uppnås först och främst genom att tillsätta frostskyddsmedel, accelerator etc. Frostskydd förhindrar frysning av vatten i den förberedda betongen, och acceleratorer påskyndar hydreringsprocessen, som är extremt långsam på vintern. Även aluminatcement kan användas, vilket är särskilt lämpligt för arbeten i frost, om det är fråga om mindre byggnader. Om betong i vattenmättat tillstånd ofta utsätts för upprepad frysning och upptining (t.ex. vid hydrotekniska anläggningar) kan förstörelse förväntas om betongen i början av frysningen har en tryckhållfasthet på mindre än 15 MPa. Vid höga luft- och materialtemperaturer ska betongen ständigt hållas fuktig och sval. Det är också obligatoriskt att täcka den färska betongmassan med något material som förhindrar uppvärmningen av betongytan. Under inverkan av höga temperaturer (över 50 °C) är utvecklingen av betongens tryckhållfasthet oförutsägbar om skötseln inte är tillräcklig.

Säkerhet och prestanda: cementdamm och färsk betong kan skada ögon, hud och andningsvägar, och blandare, pumpar, vibratorer, formsättningar, stöttor och tunga element medför ytterligare mekaniska risker. Tillsatser tillsätts inte godtyckligt, inte heller används historiska referenser för kallt och varmt väder utan godkänt recept, tekniska blad, betongplan, skyddsutrustning och övervakning.

Draghållfasthet hos betong

Betgens draghållfasthet beror till stor del på tvärsnittsstorleken på provexemplaren. Genom att öka tvärsnittet av testproverna erhölls en lägre draghållfasthet. Vid provning av prismor av sektion 400 cm2, som var gjorda av den vanliga blandningen för armerad betong och efter att de åldrats i cirka tre månader i fuktig luft, erhölls draghållfastheter på cirka 1,2-2 MPa. Specialblandningar för rör etc. de gav upp till ca 4 MOch ännu mer, om tjockleken på testkropparna motsvarade den tjocklek som används i praktiken. Upp till 3,6 MPa erhölls för sprutbetong (sprutbetong förberedd på byggarbetsplatsen). Förlängning av betong till brott mätt i millimeter vid 1m visade sig vara i genomsnitt 0,07-0,13 mm/m.

Betgens draghållfasthet är försumbar jämfört med dess tryckhållfasthet. I nästan alla fall används armerad betong som har armering utformad för att bära upp dragkrafterna i elementet. Det anses att betong inte bär någonting i spänning, så att konstruktörer står på säkerhetssidan. Draghållfastheten hos betong är tio gånger lägre än betongens tryckhållfasthet.

Draghållfasthet hos betong vid böjning

Böjhållfastheten hos betongbalkar med rektangulära sektioner är större än draghållfastheten hos kroppar med samma dimensioner. Detta beror främst på att betongens töjningskoefficient växer snabbare än belastningen, så att den spänningsfördelning som antas av den vanliga beräkningsmetoden inte realiseras. I en balk som utsätts för böjning uppstår den högsta dragspänningen endast i det spända remmens gränsplan, och när belastningen är i mitten av balken även endast på ytterkanten av en sektion.

Storleken på böjhållfastheten hos de 28 dagar gamla kropparna, gjorda av mjuk eller flytande betong, visade sig vara 2-6 MPa; balkar av packad betong, prover av sprutbetong samt prover av sprutbetong, gamla i flera månader och lagrade först i vått och sedan i torrt tillstånd, gav resultat med en böjhållfasthet på 3,2 MPa. För plattor gjorda av samma material som hölls under vatten i 8 dagar, bestämdes böjhållfasthetsvärdet 6,3 MPa.

Krympning, svällning och krypning av betong

Skrymper och svullnad. Krympsprickor. Krympspänningar. Om betongkroppar som har hållits i vått tillstånd utsätts för torkning, kommer torkningen att börja vid ytan och gå mot det inre. På utsidan kan betongen vara nästan lufttorr medan dess kärna fortfarande är fuktig. Det torra skiktet tenderar att krympa, den fuktiga kärnan kommer inte, eller kommer att krympa endast i liten utsträckning. Som ett resultat, i en sådan betongkropp, uppstår dragspänningar på de yttre ytorna och tryckspänningar i kärnan.

Om dragspänningarna överstiger betongens draghållfasthet uppstår krympsprickor som tränger djupare eller grundare in mot kärnan och uppstår på platser med lägre hållfasthet. När torkningen fortskrider krymper kärnan gradvis, dragspänningarna på de yttre ytorna minskar.

Fig. 3.

Fig. 4.

Mängden betongkrympning beror på typen av cement, mängden cement, mängden vatten under beredningen, på stenmassans granulometriska sammansättning och elasticitet, samt på ålder, och särskilt på sättet att underhålla och klimatet, och i betydande utsträckning på betongelementets dimensioner.

Längsförändringar av betong i pelare och balkar utsatta för långvarig belastning. Betongkrypning. Pelare som stått under tillåten belastning i torrt källarutrymme i tre år, och var gjorda av betong av vanlig sammansättning, förkortades ständigt enligt fig. 3, och betydligt fler än lika men obelastade kolumner. Dessa deformationer, som sker långsamt och övervinner graden av krympning av obelastad betong, kallas “krypning”. Graden av krypning beror på betongens sammansättning, belastningens storlek och varaktighet samt på betongens fuktighet. Våtbetong kryper i betydligt mindre utsträckning än torrbetong, fig. 4. Betong som torkat länge utan att utsättas för belastning kryper endast något under belastning. Vid dragbelastning sker krypning i liknande utsträckning som vid kompressionsbelastning, fig. 5.

Krypning av betong, d.v.s. konstant eftergivande av betong under belastning resulterar i en ökning av armeringsandelen för att ta emot belastningen i armerad betong, vilket vid kraftigt armerade pelare kan leda till en betydande avlastning av själva betongen.

Fig. 5.

Sprickor och deformationer: de visade krympnings- och kryptrenderna är inte en tillräcklig grund för att utvärdera sprickor, deformationer, bärighet eller hållbarhet hos ett specifikt föremål. En besiktning, dokumentation, mätningar och beräkningar krävs för den befintliga konstruktionen; för en ny konstruktion är projektet, materialegenskaper, miljöförhållanden, byggföljd och gällande föreskrifter relevanta.

Halkskydd mellan armering och betong

Armeringsjärn i armerade betongkonstruktioner bör fullt ut ta emot dragkrafter när betongens motstånd överskrids under spänning på grund av krympning av betongen och påverkan av yttre krafter. För detta ändamål är det nödvändigt att armeringen kan överföra sina belastningar till betongen genom kontaktytorna med betongen, så att armeringens förankring inte går sönder under de tillåtna belastningarna. Förankringen säkras med krokar i änden av stängerna. Typer av armeringsjärn som finns, och indelningen görs utifrån tvärgående ribbor, är: B500A (slät stång), B500 i en riktning med ribba B500C (stång med ribbor i två riktningar).

Förstärkning och skyddsskikt: historiska markeringar, beskrivning av ribbor och metod för förankring ligger inte till grund för val eller detaljering av dagens armering. Typ av stål, diameter, anslutning, förankring, överlägg, avstånd, skyddsskikt och installation bestäms av projektet och bekräftas av spårbar dokumentation och kontroll på byggarbetsplatsen.

Beständighet hos cementbruk och betong mot slitage

Murbruk enligt fig. 18 är också särskilt bra i detta avseende; När det gäller den granulometriska sammansättningen bör de ovan angivna instruktionerna angående tryckhållfastheten i allmänhet följas. Dessutom rekommenderas en sten som uppvisar hög motståndskraft mot slitage och slag. Tillsatser som är mer motståndskraftiga än bra hårdsten ökar betongens slitstyrka om de har lämplig kornstorlek och form. Våt betong slits ut snabbare än torr betong; fukt hjälper till att slipa.

Betongs motståndskraft mot väderpåverkan

När det är nödvändigt att ställa villkoren för produktion av betong som är motståndskraftig mot väderpåverkan, bör man först och främst utgå från erfarenheterna från tidigare konstruerade konstruktioner. När du gör det bör du först och främst vara uppmärksam på följande:

• Hur väljer man en sten? – Det uppstår ofta svårigheter vid val av sten av ekonomiska skäl, om det är nödvändigt att använda en sten som likt krosssand eller krossad sten skulle visa sig vara platt och därigenom orsaka dålig ingjutning av betong, eller om det är en sten med otillräcklig motståndskraft mot väderpåverkan. I detta avseende måste stränga krav ställas, att endast sten med god väderbeständighet används för extern betong
• Hur mycket cement behövs för betong? - På utvändiga ytor ska betongen vara tillräckligt ogenomtränglig för vatten. För detta ändamål kan det som fastställts om betongens granulometriska sammansättnings inverkan på vattenpermeabiliteten användas och utifrån det kan den erforderliga mängden cement bestämmas. Vissa optimala mängder cement sträcker sig mellan 300-350 kg per m3 betong, men detta kan variera mycket från fall till fall (det beror på många faktorer).
• Vilken typ av granulering och vilken egenskap hos betongens granulära sammansättning ska vi sträva efter? - Det beror på fall till fall - flodaggregat är gynnsammare, ojämn sammansättning; krossad ballast kan vara av bättre kvalitet i vissa avseenden, men den har skarpa korn som kan vara skadliga i vissa betongblandningar.
• Vilken betonghållfasthet krävs? – Den här frågan är mycket svårare att svara på än de som redan har diskuterats. Därför avser alla tidigare förslag begränsade möjligheter. För att lösa detta problem genomfördes flera tester som visade vilken hållfasthet betong bör ha för att hålla sig motståndskraftig mot cyklisk frysning och upptining under lång tid. Man drog slutsatsen att betong, innan den upprepade gånger utsätts för frysning och upptining, bör ha en tryckhållfasthet på minst 15 MPa. Om betongen bearbetas utifrån behövs högre hållfastheter; i ett sådant fall rekommenderas det att tillhandahålla minst 25 MPa.
• Vilken betongkonsistens är lämplig? – När det gäller betongens konsistens finns det för närvarande en förståelse för att man ska vara försiktig med gjuten betong, eftersom den med sin stora mängd vatten hjälper utsöndringen, vars konsekvenser visar sig på det sättet att ett mer eller mindre uttalat lager av finkornigt och vattenrikt murbruk uppstår på varje utgjutet lager. Det murbruket har mindre styrka, större kraft att absorbera vatten osv.
• I vilken utsträckning ska man ta hänsyn till föremålets form? – Om till exempel ytterytan är graderad, så hålls mer snö och is kvar på en betydande del av betongen än när väggen behandlas med släta ytor. Blötläggning kan pågå länge och därför är frysning och upptining i vått tillstånd vanligare. Målet är att hålla snö, is och skräp på byggnaden så kort som möjligt.

I händelse av att betongen bearbetas utifrån bör man tänka på att vattengenomsläppligheten till följd av detta i regel blir högre och att stora stenbitar som ligger på ytan bryts upp med stenhuggarens verktyg. Om den behandlade betongen innehåller armering krävs särskild försiktighet för att tillräckligt bevara betongens skyddande effekt (skyddande skikt) för armeringen. Vatteninträngning i betong kan till viss del förhindras genom beläggningar/tillsatser.

Hållbarheten bestäms inte av ett enda värde: exponering för vatten, frost, salter, nötning och kemisk påverkan kräver ett samordnat materialval, ett designat skyddsskikt, kontrollerad installation och skötsel, löst dränering, regelbundna inspektioner och underhåll. En beläggning eller tillsats kan inte ensamt kompensera för felaktig sammansättning, dålig installation, sprickor, otillräckligt skyddsskikt eller olöst vattenretention.