Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl...

19
Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl Piotr Jermołowicz – Inżynieria Środowiska Betonowanie konstrukcji – zasady i błędy. W celu wykonania konstrukcji z betonu zwykłego najpierw ustala się wymagania tech- niczne, jakie powinien spełniać beton. W większości przypadków wymagania te ograniczają się tylko do odpowiedniej wytrzymałości na ściskanie o możliwie najwyższej jednorodności w całym wykonywanym elemencie. Aby ułożyć mieszankę betonową w deskowaniu danego elementu, musi ona mieć odpowiednią konsystencję, czyli płynność i zdolność dokładnego wypełniania formy. Przy elementach cienkich i gęsto zbrojonych mieszanka musi być bardziej płynna niż np. przy betonowaniu dużego bloku fundamentu pod maszynę. W rzeczywistości mieszanka nigdy nie wypełnia formy pod własnym ciężarem; zawsze trzeba ją rozprowadzić i zagęścić, używa się do tego różnego sprzętu w zależności od konsystencji i typu betonowanego elementu. Duży wpływ na proces wiązania ma temperatura otoczenia. Należy więc odpowiednio pielęgnować beton, aby zapewnić mu właściwe wilgotnościowo-temperaturowe warunki dojrzewania. Mała wilgotność względna powietrza powoduje, że z ułożonej mieszanki może szybko wyparować tyle wody, że uniemożliwi to prawidłowy przebieg wiązania cementu, co jest niezbędne dla twardnienia betonu. Odpowiednio do ustalonych własności zarówno betonu (wytrzymałość na ściskanie), jak i mieszanki betonowej (konsystencja), dobiera się składniki betonu, tj. typ kruszywa i rodzaj cementu oraz dostatecznie czystą wodę. Wymienione składniki muszą spełniać szereg właściwości, aby mogły zapewnić uzyskiwanie założonych cech mieszanki betonowej i betonu. Właściwości te sprawdza się wg zaleceń normowych, a w przypadku kruszywa z reguły nawet komponuje się odpowiedni zestaw ziarnowy (skład granulometryczny). Ze składników uznanych za nadające się do wykonania pożądanego betonu projektuje się skład mieszanki, czyli ustala odpowiednie proporcje tych składników, które podaje się w kN/m 3 mieszanki. W przypadku produkcji elementów betonowych w fabrykach dochodzi nowy problem, a mianowicie przyspieszenie twardnienia betonu. Znanych jest i tu wiele sposobów, wymagających wyboru rozwiązania optymalnego w danych warunkach. Szczególnego postepowania wymaga betonowanie w okresach obniżonej temperatury. Dla ułatwienia uzyskania żądanego efektu, dopuszcza się stosowanie specjalnych domieszek lub dodatkowych składników. W miarę intensyfikacji wykorzystywania betonu w budownictwie mieszkaniowym, przemysłowym i hydrotechnicznym, liczba cech technicznych, jakie musi wykazywać mieszanka betonowa i z kolei beton, ogromnie rośnie. Wobec powyższego staje się jasne, dlaczego trzeba mieć do dyspozycji wiele rodzajów spoiw, kruszyw, specjalnych domieszek i dodatków modyfikujących właściwości betonów, a także różnych sposobów zagęszczania oraz pielęgnacji. Technolog betonu musi je tak dobrać, aby uzyskać nie tylko właściwy beton, ale zapewnić ponadto korzystne rozwiązania pod względem ekonomicznym.

Transcript of Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl...

Page 1: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

Piotr Jermołowicz – Inżynieria Środowiska

Betonowanie konstrukcji – zasady i błędy.

W celu wykonania konstrukcji z betonu zwykłego najpierw ustala się wymagania tech-

niczne, jakie powinien spełniać beton. W większości przypadków wymagania te ograniczają się tylko do odpowiedniej wytrzymałości na ściskanie o możliwie najwyższej jednorodności

w całym wykonywanym elemencie.

Aby ułożyć mieszankę betonową w deskowaniu danego elementu, musi ona mieć odpowiednią konsystencję, czyli płynność i zdolność dokładnego wypełniania formy. Przy

elementach cienkich i gęsto zbrojonych mieszanka musi być bardziej płynna niż np. przy

betonowaniu dużego bloku fundamentu pod maszynę. W rzeczywistości mieszanka nigdy nie

wypełnia formy pod własnym ciężarem; zawsze trzeba ją rozprowadzić i zagęścić, używa się do tego różnego sprzętu w zależności od konsystencji i typu betonowanego elementu.

Duży wpływ na proces wiązania ma temperatura otoczenia. Należy więc odpowiednio

pielęgnować beton, aby zapewnić mu właściwe wilgotnościowo-temperaturowe warunki

dojrzewania. Mała wilgotność względna powietrza powoduje, że z ułożonej mieszanki może

szybko wyparować tyle wody, że uniemożliwi to prawidłowy przebieg wiązania cementu, co

jest niezbędne dla twardnienia betonu.

Odpowiednio do ustalonych własności zarówno betonu (wytrzymałość na ściskanie), jak i

mieszanki betonowej (konsystencja), dobiera się składniki betonu, tj. typ kruszywa i rodzaj

cementu oraz dostatecznie czystą wodę. Wymienione składniki muszą spełniać szereg właściwości, aby mogły zapewnić uzyskiwanie

założonych cech mieszanki betonowej i betonu. Właściwości te sprawdza się wg zaleceń normowych, a w przypadku kruszywa z reguły nawet komponuje się odpowiedni zestaw

ziarnowy (skład granulometryczny). Ze składników uznanych za nadające się do wykonania

pożądanego betonu projektuje się skład mieszanki, czyli ustala odpowiednie proporcje tych

składników, które podaje się w kN/m3 mieszanki.

W przypadku produkcji elementów betonowych w fabrykach dochodzi nowy problem, a

mianowicie przyspieszenie twardnienia betonu. Znanych jest i tu wiele sposobów,

wymagających wyboru rozwiązania optymalnego w danych warunkach. Szczególnego

postepowania wymaga betonowanie w okresach obniżonej temperatury. Dla ułatwienia

uzyskania żądanego efektu, dopuszcza się stosowanie specjalnych domieszek lub

dodatkowych składników. W miarę intensyfikacji wykorzystywania betonu w budownictwie

mieszkaniowym, przemysłowym i hydrotechnicznym, liczba cech technicznych, jakie musi

wykazywać mieszanka betonowa i z kolei beton, ogromnie rośnie. Wobec powyższego staje

się jasne, dlaczego trzeba mieć do dyspozycji wiele rodzajów spoiw, kruszyw, specjalnych

domieszek i dodatków modyfikujących właściwości betonów, a także różnych sposobów

zagęszczania oraz pielęgnacji. Technolog betonu musi je tak dobrać, aby uzyskać nie tylko

właściwy beton, ale zapewnić ponadto korzystne rozwiązania pod względem ekonomicznym.

Page 2: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

Z reguły polega to na tym, aby zużyć możliwie jak najmniej cementu. Cement jest

składnikiem najdroższym, a ponadto zbyt duża jego ilość obniża niektóre ważne właściwości

betonu.

Stosowane w praktyce betony dadzą się podzielić na pewne grupy. Podziału można dokonać z

różnego punktu widzenia. Przyjmuje się następujące zasadnicze podziały:

•! Beton ciężki - ρ > 2800 kg/m3.

•! Beton zwykły - p ≥ 2000 kg/m3.

•! Beton lekki - p < 2000 kg/m3.

Beton konstrukcyjny - to beton, z którego wykonane elementy mogą przejmować obciążenia

zewnętrzne od innych elementów. Wytrzymałość na ściskanie takiego betonu powinna

odpowiadać klasie B 20. Do tej grupy należy beton zwykły.

•! Beton konstrukcyjno-izolacyjny - charakteryzuje się tym, że może przejmować pewne

obciążenia, ale jednocześnie posiada podwyższone walory izolacji termicznej.

Wytrzymałość na ściskanie waha się w granicach od 4 do 10 MPa.

•! Beton izolacyjny - służy w zasadzie do wykonywania wyłącznie elementów, które

przenoszą co najwyżej tylko własny ciężar, ale muszą spełniać odpowiednie

wymagania izolacji termicznej. Wytrzymałość na ściskanie takiego betonu nie

przekracza 6 MPa.

•! Beton architektoniczny - charakterystyczny wyglądem strony zewnętrznej (licowej).

Nasiąkliwość i mrozoodporność. Te cechy są o tyle ważne, że bezpośrednio mogą wpływać na analogiczne właściwości

betonu. Normy budowlane określają dopuszczalne nasiąkliwości (do 4 %) i mrozoodporności

(90 %). Dopuszczone wielkości są dość duże, gdyż zakłada się, że w betonie nie będą one

mogły się w pełni uzewnętrznić. Wynika to głównie stąd, że zaczyn otula ziarna i utrudnia wnikanie wody. Puste przestrzenie

lub tylko częściowo wypełnione wodą spełniają rolę „buforów” przeciw skutkowi wzrostu

ciśnienia przy zamarzaniu wody. W praktyce dąży się, aby nasiąkliwość nie była jednak

wyższa niż 1,5 % (wyjątkowo 3%), a mrozoodporność dotyczyła co najmniej 95 % badanych,

losowo wybranych ziaren. Obie te cechy określa się tylko dla ziaren większych od 4 mm.

Tab. 10. Orientacyjne zakresy stosowania cementów różnych klas

Klasa cementu portlandzkiego

Klasa betonu

32,5

B 7,5 ÷ B 40

C 12/15 ÷ C 30/37

42,5

B 30 ÷ B 50

C 25/30 ÷ C 40/50

52,5

powyżej B 40

C 30/37

Page 3: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

Wytrzymałość na ściskanie jest podstawowym wymaganiem dotyczącym betonu, stawianym

na etapie projektowania konstrukcji, elementów betonowych i samej mieszanki. Właściwość ta jest ściśle związana z mikrostrukturą stwardniałego zaczynu cementowego oraz

wytrzymałością kruszywa i strefy kontaktowej kruszywo-zaczyn.

Wytrzymałość betonu na ściskanie jest oznaczana jego klasą. Zgodnie z normą PN-EN 206-1

klasa betonu to symbol, np. C25/30. Liczby po literze C oznaczają wytrzymałość charakterystyczną oznaczaną na próbkach walcowych o wysokości 300 mm i średnicy 150

mm oraz sześciennych o wymiarach kostki 150x150x150 mm.

Optymalnym uziarnieniem kruszywa nazywa się takie uziarnienie, które zapewnia

uzyskiwanie założonych właściwości betonu oraz mieszanki betonowej o wymaganej

konsystencji, przy możliwie najmniejszym zużyciu cementu i wody.

Można mówić o optymalnym kruszywie tylko dla konkretnych założonych właściwości jakie

ma wykazać mieszanka betonowa i beton, a nie „w ogóle" optymalnym. Na przykład zmiana

sposobu zagęszczania może wymagać zastosowania kruszywa o innych, korzystniejszych w

danym przypadku właściwościach. Okazuje się również, że stosowanie kruszyw specjalnie

skomponowanych o małej jamistości, do wykonywania z nich betonów niższych

wytrzymałości, wybitnie podnosi cenę betonu, a zatem jest ekonomicznie nieuzasadnione i

dlatego tak się w praktyce nie postępuje.

Bez względu na rodzaj kruszywa i jego właściwości fizyczne, przyjmuje się z dużym

prawdopodobieństwem, że kruszywem o optymalnym uziarnieniu jest kruszywo o

najmniejszej ilości jam pomiędzy ziarnami stosu, przy czym stos zawiera jednocześnie

możliwie jak najgrubsze ziarna kruszywa . Przypadek ten można określić również warunkami

najmniejszej jamistości i najmniejszej wodożądności stosu kruszywa.

Całość zagadnienia wynika stąd, że wytrzymałość betonu na ściskanie zależy od stosunku

masy użytego cementu (C) do masy wody zarobowej (W) powiększonej o ilość próżni (P),

jaka znajduje się w mieszance betonowej po jej urobieniu, czyli od C/(W+P).

Zależność powyższa, którą sformułował Feret, oznacza, że obojętne jest dla spadku

wytrzymałości betonu, czy pory w betonie powstały w wyniku przedostania się do mieszanki

betonowej pęcherzy powietrznych, czy też przez odparowanie nadmiaru wody zarobowej.

Im stos kruszywa zawiera mniej jam, tym mniej trzeba będzie użyć cementu do wypełnienia

tych jam. Im ten stos kruszywa składa się z grubszych ziaren, tym mniej trzeba będzie użyć wody zarobowej, gdyż wodożądność kruszywa grubszego jest mniejsza.

Page 4: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

Rys.28. Zalecane granice krzywych uziarnienia: I - piasku, II- kruszywa grubego do 16, 32 i 63 mm

Dla betonów niskich i średnich wytrzymałości wykonuje się z zasady mieszanki o

konsystencjach bardziej ciekłych (półciekłych i plastycznych) – wyjątkowo

gęstoplastycznych. Mieszanki takie muszą charakteryzować się dobrą urabialnością, co z

góry narzuca, że muszą mieć więcej kruszywa drobnego.

Betony wybitnie wysokich wytrzymałości, co najmniej klasy B50 (C 40/45), wymagają kruszywa łamanego o bardzo małej ilości ziaren najdrobniejszych frakcji (do 0,125) lub są w

ogóle bez nich. W większości przypadków kruszywa muszą być indywidualnie i specjalnie

dla danych betonów komponowane.

Page 5: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

Rys.29. Zalecane graniczne krzywe pełnego uziarnienia kruszywa do betonu: a) niskie wytrzymałości,

b) średnie wytrzymałości, c) wysokie wytrzymałości.

Instrukcje techniczne i normy dotyczące kruszyw podają na podstawie doświadczeń, granice

zaleconych krzywych uziarnień. Granice krzywych (górne i dolne) oznaczają, że jeśli dowolne kruszywo charakteryzuje się uziarnieniem, którego krzywa przesiewu znajduje się pomiędzy podanymi granicami, to kruszywo to spełnia warunek zaleconego, choć nie

optymalnego uziarnienia i może być zastosowane do betonu.

W przeciętnych warunkach betonowania, za najlepsze uważa się uziarnienie, dla którego

krzywa przesiewu znajduje się w środku pola.

Właściwości techniczne betonu to zespół wszystkich cech fizycznych, mechanicznych

reologicznych i odporności na oddziaływanie środowiska.

Page 6: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

Technologia betonu zajmuje się przede wszystkim tymi właściwościami betonu, które są istotne ze względu na wykorzystanie betonu jako materiału budowlanego. Można wyróżnić następujące cztery zasadnicze grupy:

I.! Właściwości fizyczne:

•! gęstość właściwa i objętościowa (pozorna),

•! porowatość,

•! nasiąkliwość,

•! wodoszczelność,

•! mrozoodporność,

•! przewodność cieplna,

•! skurcz.

II. Właściwości mechaniczne:

•! wytrzymałość na ściskanie,

•! wytrzymałość na rozciąganie,

•! wytrzymałość na ścinanie,

•! wytrzymałość na skręcanie,

•! wytrzymałość na docisk miejscowy,

•! wytrzymałość na ściskanie dwuosiowe,

•! wytrzymałość na ściskanie trójosiowe,

•! odporność na uderzenia (udarność),

•! odporność na ścieranie,

•! odporność na oddziaływania dynamiczne,

•! moduł sprężystości.

III. Właściwości reologiczne:

•! odkształcalność pod wpływem trwale działających bodźców zewnętrznych, a

zwłaszcza pod wpływem:

−! obciążania siłą,

−! zmian temperatury,

−! zmian wilgotności.

IV. Odporność na oddziaływanie środowiska:

•! na wysoką temperaturę,

•! na niską temperaturę,

•! na agresję chemiczną. Pierwszą bardzo ważną sprawą w całym procesie jest sporządzenie zamówienia, czyli

właściwej specyfikacji na beton.

Dla większych inwestycji taka specyfikacja materiałowa jest częścią projektu i leży po stronie

projektanta. Należy pamiętać, że nowa europejska norma jest całkowicie odmienna od starej

polskiej normy na beton z roku 1988 (PN-88/B-06250), wręcz jak stwierdził Polski Komitet

Normalizacyjny, jest normą z nią sprzeczną. Dopuszcza się jednak określenie w specyfikacji

szczegółowej dodatkowych parametrów, które nie są w normie europejskiej podane, a które

są jednocześnie wymagane w danym miejscu (kraju) stosowania dla uzyskania odpowiedniej

trwałości konstrukcji.

Page 7: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

Specyfikacja na beton.

Specyfikacja na beton jest to zbiór wymagań zarówno dla stwardniałego betonu, jak i, co jest

zwykle niedoceniane, dla mieszanki betonowej. Przy tworzeniu specyfikacji należy zwrócić szczególną uwagę na takie istotne dla trwałości betonu parametry, jak:

•! przeznaczenie mieszanki i betonu (rodzaj szalunku, sposób i możliwości

zagęszczenia),

•! klasa oddziaływania środowiska (korozja betonu),

•! wymiary konstrukcji (wydzielania się ciepła zwłaszcza w konstrukcjach masywnych),

•! wielkość otuliny czy rozstaw prętów zbrojenia (maksymalny wymiar kruszywa).

•! specjalny sposób wykończenia powierzchni (mechaniczne wygładzenie,

szczotkowanie, polerowanie).

Odpowiednia informacja przekazywana producentowi betonu pozwoli mu na

wyprodukowanie i dowiezienie mieszanki (betonu towarowego) na miejsce zgodnie z

zamówieniem. Według PN-EN 206-1:2003 betonem towarowym jest beton dostarczony jako

mieszanka betonowa przez osobę lub jednostkę niebędącą wykonawcą. Norma europejska zakłada trzy rodzaje specyfikacji na beton: beton projektowany, beton

recepturowy i normowy beton recepturowy (NBR).

Beton projektowany - projekt mieszanki (recepturę) sporządza technolog zakładu produkcji

betonu.

Podstawowe wymagania tej specyfikacji:

•! zgodność z normą PN-EN 206-1:2003,

•! klasa wytrzymałości,

•! klasa ekspozycji (oddziaływanie środowiska),

•! maksymalny nominalny wymiar ziarna kruszywa,

•! klasa konsystencji,

•! klasa zawartość chlorków (ze względu na rodzaj betonu: niezbrojony, zbrojony,

sprężony),

•! klasa gęstości (zwykły, lekki, ciężki - założona gęstość). Dodatkowo, jeżeli jest taki wymóg:

•! specjalny rodzaj i klasa cementu,

•! specjalny rodzaj i klasa kruszywa,

•! zawartość powietrza (zapewnienie mrozoodporności betonu),

•! rozwój wytrzymałości,

•! wodoszczelność.

•! wydzielanie hydratacyjne ciepła,

•! wytrzymałość na rozciąganie.

Bardzo ważnym elementem całego procesu wykonywania robót betonowych jest należyta

współpraca i wymiana informacji między Producentem a Wykonawcą. Wzajemne

wcześniejsze uzgodnienia powinny dotyczyć takich podstawowych danych, jak:

•! data, godzina, wielkość i częstotliwość dostawy,

•! ograniczenia w placu budowy (wielkość, wysokość lub masa brutto pojazdu

dostawczego),

Page 8: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

•! możliwość rozłożenia się i pracy pomp do betonu,

•! zastosowanie specjalnych metod układania betonu (np. mechaniczne rozkładarki).

Podstawowym dokumentem, jaki wraz z mieszanką betonową trafia na budowę, jest dowód

dostawy. Jest to dokument obowiązkowy (wypisywany ręcznie lub komputerowo), na którym

producent betonu powinien nanieść następujące informacje:

•! nazwa wytwórni,

•! numer dowodu dostawy,

•! numer rejestracyjny betonowozu,

•! data,

•! godzina załadunku (czas pierwszego kontaktu cementu z wodą),

•! nabywca,

•! nazwa miejsca budowy, lokalizacja,

•! ilość w metrach sześciennych,

•! deklaracja zgodności z powołaniem na normę lub specyfikację,

•! godzina dostawy na miejsce,

•! godzina rozpoczęcia rozładunku,

•! godzina zakończenia rozładunku.

Dodatkowo podaje się: a)! dla betonu projektowanego:

•! klasę wytrzymałości,

•! konsystencję,

•! klasy ekspozycji,

•! współczynnik w/c,

•! klasę zawartości chlorków,

•! maksymalny, nominalny górny wymiar ziarna kruszywa,

•! klasę gęstości dla betonu lekkiego lub ciężkiego;

b)! dla betonu recepturowego:

•! szczegóły dotyczące składu,

•! współczynnik w/c,

•! maksymalny, nominalny wymiar ziarna kruszywa;

c)! dla normowego betonu recepturowego: informacje, które są wymagane w

odpowiedniej normie (PN-B-06265:2004).

Bardzo ważnymi informacjami są czas załadunku i czas rozładunku, które dają łączny czas

dostawy.

1.1.! Konstrukcje masywne .

W ostatnich kilkudziesięciu latach rozwój środków technicznych, jakimi dysponuje

budownictwo umożliwił wznoszenie wielkich obiektów z betonu w bardzo krótkim czasie.

Nie rzadko układa się obecnie nawet ponad 500 m3 betonu w czasie jednej zmiany roboczej.

Page 9: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

Tak szybkie tempo budowy ujawniło w całej pełni problemy znane uprzednio tylko przy

budowie wielkich zapór wodnych z betonu. Problemy te wynikają z faktu, że dojrzewanie

betonu jest wynikiem hydratacji cementu, która stanowi proces egzotermiczny.

Orientacyjnie pełna hydratacja 1 kg zwykłego cementu portlandzkiego powoduje wydzielenie

się około 400 kJ ciepła. Wydzielające się ciepło hydratacji podnosi temperaturę betonu tym

bardziej, im trudniejsze jest odprowadzanie ciepła na zewnątrz. W skrajnych przypadkach

może to doprowadzić do zagotowania się dojrzewającej masy betonowej, a powstające w

betonie naprężenia termiczne mogą być przyczyną pęknięć przebiegających przez cały

przekrój betonowanego elementu. Ponieważ odprowadzanie ciepła hydratacji jest tym

trudniejsze, im większe są rozmiary betonowanego bloku, więc niebezpieczeństwo uszkodzeń na skutek naprężeń termicznych jest tym większe, im bardziej masywna jest konstrukcja. Dla

konstrukcji o prostych kształtach masywność możemy utożsamiać z jej grubością. Dla porównywania masywności konstrukcji o złożonych kształtach można posłużyć się jedną z następujących miar.

A. Współczynnik masywności konstrukcji !" #$

% ,

gdzie: V – objętość elementu,

S – powierzchnia elementu.

Przyjmuje się, że konstrukcja ma dużą masywność, jeśli mk < 2 [m-1

], średnią – jeśli mk = 2 - 15 [m

-1] i małą, jeśli mk > 15 [m

-1].

Współczynnik mk uwzględnia tylko geometrię konstrukcji. W przypadku, gdy chłodzona jest

tylko część powierzchni, trafniejszą miarą niebezpieczeństwa wywołanego przez ciepło

hydratacji jest

B. Współczynnik masywności pozornej !& #$'

%

gdzie: Sp – powierzchnia elementu chłodzona przez otaczające powietrze, który

uwzględnia geometrię i chłodzenie lub

C. Grubość zastępcza ( #%

$'

a dla elementów pryzmatycznych

D. Grubość zastępcza () #*+

,-

gdzie: F - pole przekroju poprzecznego elementu,

Uz - długość obwodu (przekroju poprzecznego), przez który następuje kontakt z

powietrzem.

Podkreślić trzeba, że problem naprężeń termicznych wywołanych ciepłem hydratacji nie

ogranicza się tylko do konstrukcji masywnych, lecz występuje zawsze, gdy utrudnione jest

odprowadzanie ciepła. W szczególności obserwujemy często uszkodzenia termiczne w

stosunkowo cienkich elementach, które zostały wykonane z bogatych w cement mieszanek

dojrzewających w warunkach izolacji termicznej. Dzieje się tak ze względu na fakt, że istnieją dwa odmienne mechanizmy zniszczenia konstrukcji w wyniku ciepła hydratacji.

Pierwszy z nich występuje w okresie nagrzewania konstrukcji (w okresie uderzenia

termicznego) i związany jest z rozciąganiem powierzchniowych warstw bloku przez

Page 10: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

rozszerzające się w wyniku nagrzewania wnętrze. Mówimy wówczas o rozciąganiu

bezpośrednim

Drugi mechanizm pojawia się w okresie stygnięcia bloku i związany jest z

powstrzymywaniem odkształceń stygnącego wnętrza przez powierzchniowe warstwy bloku

lub zewnętrzne warunki podparcia. Mówimy w tym przypadku o powstrzymywaniu

odkształceń . Jeśli pierwszy z mechanizmów możliwy jest tylko przy dużych grubościach

bloku, to drugi z nich może wystąpić niezależnie od grubości.

1.2.! Specyficzne problemy budowy konstrukcji masywnych.

Jest oczywiste, że naprężenia termiczne wywołane ciepłem hydratacji są tym większe, im

większy jest przyrost temperatury we wnętrzu dojrzewającej konstrukcji. W szczególności - w

konstrukcji, w której nie ma zmian temperatury naprężenia termiczne w ogóle nie pojawią się. Budowa konstrukcji masywnej z betonu rożni się od budowy zwykłej konstrukcji tym, że

technologia musi uwzględniać konieczność minimalizowania wzrostu temperatury w wyniku

samonagrzewu konstrukcji.

Dla zapewnienia tego celu przy budowie konstrukcji masywnych z betonu obowiązują trzy

podstawowe zasady:

1)! receptura betonu powinna zostać dobrana tak, aby do wnętrza konstrukcji

wprowadzać jak najmniej ciepła hydratacji (utajonego w cemencie),

2)! wprowadzone już do konstrukcji ciepło hydratacji powinno wydzielać się jak

najwolniej - daje to czas na odprowadzenie ciepła na zewnątrz konstrukcji,

3) wydzielające się wewnątrz konstrukcji ciepło hydratacji powinno mieć jak najmniejszą drogę do przebycia - odprowadzanie ciepła wywoła wówczas mały przyrost

temperatury.

Stosowanie tych zasad zapewnia, że dojrzewanie konstrukcji z betonu związane jest z

możliwie niskim wzrostem temperatury w jej wnętrzu, a co za tym idzie minimalizuje

naprężenia termiczne. Podkreślenia wymaga fakt, że szybkość wydzielania się ciepła

hydratacji zależy wyraźnie od temperatury, w jakiej przebiega proces i szacunkowo rośnie

2-krotnie przy wzroście temperatury o 10oC. Toteż jednym z zasadniczych sposobów

spowalniania procesu wydzielania ciepła jest obniżenie temperatury.

Zwykle zadanie, jakie stoi przed technologiem budowy konstrukcji masywnej sprowadza się do opracowania receptury betonu oraz sposobu wykonania konstrukcji, która ma gotowy

projekt. Oznacza to, że receptura i sposób wykonania muszą być dostosowane do z góry

zadanych rozmiarów, kształtu i sposobu podparcia zaprojektowanej konstrukcji.

Receptura i sposób wykonania muszą zapewniać zachowanie monolityczności konstrukcji.

Przy określonych projektem własnościach konstrukcji zachowanie monolityczności zależy od:

1) rozwoju pola temperatury T(t),

2) odkształcalności termicznej betonu (λ betonu ≈ λ kruszywa),

3) rozwoju pola własności mechanicznych E(t), ν(t), Rr (t) oraz

4) koincydencji między rozwojem pola temperatury i pola własności wytrzymałościowych.

Technologia budowy konstrukcji masywnych z betonu wykształciła w ciągu ostatnich

dziesięcioleci szereg czynników technologicznych mających na celu zapobieżenie utracie

monolityczności na skutek naprężeń termicznych wywołanych ciepłem hydratacji.

Page 11: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

Czynniki te podzielić można na 3 grupy:

•! Czynniki dostępne w czasie wykonywania mieszanki betonowej.

•! Czynniki dostępne w czasie betonowania.

•! Czynniki dostępne w czasie pielęgnacji.

Czynniki dostępne w czasie wykonywania mieszanki betonowej.

Na czynniki tej grupy składają się:

•! skład recepturowy mieszanki i

•! jej temperatura początkowa.

Zasadniczym czynnikiem tej grupy jest rodzaj cementu. Dla potrzeb budowy konstrukcji

masywnych cement powinien mieć możliwie niskie całkowite ciepło hydratacji, a sama jego

hydratacja powinna przebiegać możliwie wolno.

Ponieważ w cemencie głównym składnikiem wydzielającym ciepło hydratacji jest klinkier,

cement zwykle ma tym większy współczynnik przydatności, im mniej zawiera klinkieru.

Najwyższą preferencję ma więc cement typu CEM III B (hutniczy), a najniższą CEM I

(portlandzki).

W Polsce do użycia w konstrukcjach naprężonych zaleca się : cementy portlandzkie o

wysokiej wytrzymałości wczesnej o symbolu CEM I, w klasach 32,5 R, 42,5 N, 52,5 N,

42,5 R, 52,5 R (dwa ostatnie najpopularniejsze). Cementy typu (R) i (N) różnią się nie tylko

tempem przyrostu wytrzymałości wczesnej, ale również okresem trwałości cech przy

przechowywaniu w odpowiednich warunkach (N) = 180 dni, (R) = tylko 60 dni.

Niezależnie od własności samego cementu na ilość ciepła wydzielającego się w betonie ma

oczywisty wpływ zawartość cementu w betonie, a ponadto tempo wydzielania ciepła

hydratacji zależy od rodzaju kruszywa. Kruszywo powinno mieć jak największe ciepło

właściwe i współczynnik przewodności oraz od temperatury mieszanki.

Niezależnie od wpływu ww. klasycznych składników betonu, szybkość hydratacji w betonie

może być w bardzo szerokich granicach regulowana przez domieszki chemiczne. W

obecności superplastyfikatora cement wykazuje zwykle znacznie większy współczynnik

przydatności cementu niż bez jego obecności, a stosowanie opóźniaczy pozwala właściwie na

dowolną zmianę współczynnika przydatności.

Czynniki dostępne w czasie betonowania.

Do tej grupy zaliczamy te czynniki, które mogą być przedmiotem decyzji technologa w

odniesieniu do czynności przygotowawczych wykonywanych na placu budowy przed

betonowaniem lub bezpośrednio dotyczących sposobu układania betonu. Czynniki te zwykle

określane są mianem technologii betonowania.

Najważniejszym czynnikiem jest tu podział na bloki betonowania określany często jako

system betonowania. Wyróżnia się 6 podstawowych systemów:

1) przewiązkowy,

2) słupowy,

3) długich bloków,

4) wysokich bloków,

5) pasmowy,

6) dywanowy.

Page 12: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

Każdy z tych systemów związany jest z innym kształtem i konfiguracją przestrzenną poszczególnych bloków betonowania.

Innym ważnym czynnikiem jest ustalenie sposobu chłodzenia wewnętrznego. Wiąże się z

tym konieczność zaprojektowania i wykonania instalacji chłodzącej. Warto wspomnieć, że

metoda ta została po raz pierwszy zastosowana przy budowie zapory Hoovera w USA w

latach 1931÷1935. W Polsce zastosowano ją po raz pierwszy przy budowie Mostu

Świętokrzyskiego w Warszawie w roku 1999.

Do innych czynników z tej grupy zalicza się strefowanie betonu, harmonogram i tempo

betonowania oraz przygotowanie termiczne podłoża. Strefowanie betonu polega na przyjęciu

rożnej receptury dla rożnych fragmentów tego samego obiektu, a nawet elementu celem

zmniejszenia dozowania cementu w tych miejscach, gdzie dopuszczalne to jest ze względów

wytrzymałościowych. Harmonogram i tempo betonowania powinny być dobrane tak, aby

uzyskać możliwie niską temperaturę początkową mieszanki. Należy unikać betonowania

konstrukcji masywnych latem, a jeśli takie betonowanie jest konieczne, należy je prowadzić po zmroku.

Harmonogram i tempo betonowania pozwalają też na takie rozłożenie w czasie układania

kolejnych bloków betonowania, aby zminimalizować naprężenia termiczne pojawiające się na

skutek rożnej temperatury sąsiadujących ze sobą bloków, a jednocześnie w pełni wykorzystać możliwość chłodzenia na powierzchni poszczególnych bloków.

Zwykle sprowadza się to do określenia czasu, po jakim na danym bloku można zabetonować blok następny. Podobny cel mają również metody przygotowania termicznego podłoża.

Najczęściej stosuje się je dla podniesienia temperatury powierzchni uprzednio wykonanego i

wystudzonego bloku, aby zmniejszyć różnice temperatur w stosunku do bloku, który ma być na nim zabetonowany.

Czynniki dostępne w czasie pielęgnacji.

Wyróżnia się tu 3 metody pielęgnacji termicznej:

1) chłodzenie powierzchniowe,

2) chłodzenie wewnętrzne – rurowe ,

3) izolacja termiczna - deskowanie.

Chłodzenie powierzchniowe ma na celu możliwie szybkie odprowadzenie ciepła celem

zapobieżenia nadmiernym przyrostom temperatury wewnątrz bloku i wynikłym stąd

naprężeniom termicznym. W warunkach braku swobody odkształceń konstrukcji nie należy

dopuszczać do przyrostów temperatury wyższych niż 20oC. Chłodzenie powierzchniowe

zwykle realizuje się przez polewanie powierzchni bloku chłodną wodą. Jest to metoda, która

w polskich warunkach klimatycznych może być skutecznie stosowana przy grubościach nie

przekraczających 1 m. Grubość graniczna zależy od wielu okoliczności (rodzaju cementu,

dozowania, temperatury początkowej mieszanki itp.). Dla betonów konstrukcyjnych

wykonywanych z cementu portlandzkiego latem nie powinno się stosować bloków

betonowania o grubości większej od 60 cm.

Przy większych grubościach chłodzenie powierzchniowe musi być wsparte chłodzeniem

wewnętrznym warstw głębiej położonych. Służąca do tego celu instalacja powinna być wykonana z rur stalowych i umieszczona w bloku równocześnie z montażem zbrojenia. Przez

instalację tą w czasie pielęgnacji powinna płynąć stale woda chłodząca. Projekt instalacji

Page 13: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

powinien być poparty obliczeniami termicznymi. Ważne jest, aby instalacja ta została

uruchomiona przed rozpoczęciem betonowania i nie była wyłączona aż do zakończenia

procesu chłodzenia. Okres ten nigdy nie trwa dłużej niż 7 dni. W przypadkach, gdy

konstrukcja ma swobodę odkształceń (konstrukcje statycznie wyznaczalne) można dopuścić w konstrukcji nawet stosunkowo wysokie przyrosty temperatur pod warunkiem, że w całej

konstrukcji temperatury będą wyrównane. W tym przypadku, można zastosować pielęgnację poprzez nałożenie na powierzchni bloku izolacji utrudniającej odprowadzanie ciepła, a

jednocześnie utrudniającej odprowadzanie wilgoci.

Izolację taką można jednak usunąć dopiero wtedy, gdy różnica temperatury brzegu

konstrukcji i temperatury zewnętrznej nie będzie przekraczać 10oC. Pamiętać należy, że

przedwczesne usunięcie izolacji termicznej może wprowadzić w konstrukcji większe

naprężenia, niż gdyby w ogóle nie stosowano izolacji.

Przed rozpoczęciem budowy konstrukcji masywnej niezbędne jest opracowanie projektu

technologicznego budowy. Projekt taki powinien być poprzedzony wykonaniem obliczeń wykazujących, że zapewnia on monolityczność konstrukcji na każdym etapie dojrzewania.

Projekt powinien być kompleksowy, tzn. obejmować dobór wszystkich ww. czynników

decydujących o zachowaniu monolityczności, a także sposób jej weryfikacji.

Oznacza to, że na wykonanie kompleksowego projektu technologicznego składają się 4

aspekty:

•! symulacja komputerowa,

•! technologia betonowania,

•! sposób pielęgnacji i

•! monitoring konstrukcji.

Na technologię betonowania składa się technologia produkcji mieszanki, transportu i

układania betonu. Sprawy wyboru składników mieszanki i ustalenia receptury zostały już powyżej dostatecznie przedstawione, toteż obecnie skupimy się na innych aspektach.

Zasadnicze znaczenie ma przygotowanie mieszanki w sposób zapewniający jej możliwie

niską temperaturę. Znanych jest tu szereg rozwiązań technologicznych. Z reguły polegają one

na chłodzeniu składników przed wymieszaniem lub też zastąpieniu wody zarobowej lodem.

Stosowane w ostatnich latach chłodzenie ciekłym azotem w Polsce nie wyszło poza sferę eksperymentów. Podkreślić jednak trzeba, że w Polsce nie ma żadnego węzła betoniarskiego

przystosowanego do obniżania temperatury mieszanki, a posiadane doświadczenia nie

skłaniają personelu do obniżania, lecz przeciwnie do podwyższania temperatury mieszanki.

W obecnej sytuacji podstawowym wymogiem jest likwidacja ewidentnych błędów

technologicznych, w wyniku których mieszanka ma nadmiernie wysoką temperaturę (powyżej +30

oC ).

Podstawowym warunkiem jest nie dopuszczenie do stosowania gorącego cementu.

Betoniarnie zwykle uważają, że im świeższy jest cement, tym lepszy. Toteż nagminne jest

stosowanie cementu dopiero co dostarczonego z cementowni. Cement taki często ma

temperaturę dochodzącą do 80oC, co powoduje gwałtowną hydratację i bardzo szybkie

wydzielanie ciepła ze wszystkimi negatywnymi skutkami. Niezbędna jest kontrola

temperatury wszystkich składników na węźle oraz kontrola temperatury na węźle i na

budowie.

Page 14: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

Drugim podstawowym błędem jest doprowadzenie do wzrostu temperatury mieszanki w

czasie transportu lub jej układania. Dzieje się tak w okresie letnim gdy wydłuża się nadmiernie czas transportu (np. na skutek utrudnień w ruchu drogowym) lub gdy układanie

mieszanki odbywa się w warunkach intensywnego promieniowania słonecznego. Latem

należy unikać betonowania konstrukcji masywnych, a jeśli betonowanie takie jest konieczne

należy je prowadzić po zachodzie słońca. Samo układanie betonu powinno być ograniczone

do bloków o wielkości i kształcie ustalonych drogą symulacji komputerowej przy założonych

warunkach chłodzenia i pielęgnacji. W przypadku stosowania chłodzenia rurowego instalacja

chłodząca musi zostać uruchomiona przed ułożeniem betonu.

Sposób pielęgnacji powinien być częścią projektu technologicznego.

W odróżnieniu od pielęgnacji klasycznej pielęgnacja konstrukcji masywnych ma na celu nie

tylko utrzymanie powierzchni konstrukcji w stanie wilgotnym, lecz przede wszystkim

utrzymanie przewidzianego projektem reżimu termicznego. Najczęściej sprowadza się to do

odbierania ciepła płynącego z wnętrza bloku tak, aby nie dopuścić do przekroczenia

dopuszczalnego przyrostu temperatury. Najskuteczniejszym sposobem jest tu wprowadzenie

ruchu wody chłodzącej. W wewnętrznej instalacji chłodzącej ruch wody jest sprawą oczywistą. Trzeba jednak pamiętać, że również woda wykorzystana do chłodzenia

powierzchniowego musi być stale wymieniana. Konieczne jest więc zbudowanie całej

instalacji doprowadzającej wodę do chłodzonej powierzchni, rozprowadzającej ją po tej

powierzchni, a następnie odprowadzającej zużytą, tj. nagrzaną wodę. Instalacja chłodząca

powinna być tak zaprojektowana, aby różnica między temperaturą wody napływającej i

odprowadzanej nie przekraczała 2oC. Instalację chłodzącą można wyłączyć, gdy przyrost

temperatury wewnątrz bloku spadnie poniżej połowy maksymalnego przyrostu.

Po zakończeniu betonowania należy tak szybko jak to możliwe uruchomić instalację chłodzenia powierzchniowego. Trzeba podkreślić, że powszechnie używana nazwa instalacja

chłodząca jest myląca i nie oddaje zasadniczego celu. Tym zasadniczym celem nie jest

bowiem ochłodzenie konstrukcji, lecz nie dopuszczenie do jej nagrzania. Dlatego jest tak

ważne, aby chłodzenie powierzchniowe zostało uruchomione jak najszybciej.

Wskazane jest wykonanie lokalnych zabezpieczeń przed wymywaniem świeżego betonu

przez strumienie napływającej wody i uruchomienie chłodzenia jeszcze przed zakończeniem

wiązania.

Jednym z kardynalnych błędów jest uruchomienie chłodzenia dopiero po nagrzaniu

konstrukcji. Wprowadzenie czynnika chłodzącego na rozgrzaną konstrukcję prowadzi do

szoku termicznego i może skończyć się jej spękaniem.

Technologia konstrukcji masywnych z betonu wymaga stosowania zupełnie odmiennych

zasad niż znane z praktyki budowlanej przy wznoszeniu klasycznych konstrukcji betonowych.

Przykładem może tu być fakt, że powiększenie przekroju konstrukcji prowadzi tu do wzrostu,

a nie spadku naprężeń. Zastosowanie mocniejszego cementu, czy zwiększenie dozowania nie

poprawia, lecz pogarsza stan naprężenia.

Wymagania, jakie stawia się tu przed technologią wykonywania, są znacznie trudniejsze do

spełnienia, a kolejną trudność sprawia to, że brak jest jak dotąd w tej dziedzinie unormowań. Dotyczy to w szczególności kontroli jakości wykonania. Przestrzeganie obowiązujących

wymagań normowych dostosowane jest do kontroli własności materiału i nie ma nic

wspólnego z kontrolą monolityczności konstrukcji. Można więc spełnić wszystkie wymagania

Page 15: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

normowe, a jednocześnie doprowadzić do sytuacji, gdy konstrukcja przypominać będzie

różaniec - na pręty zbrojenia nanizane będą oddzielne fragmenty betonu.

Właściwa pielęgnacja betonu jest czynnikiem niezmiernie ważnym i decydującym dla

otrzymania betonu o założonych właściwościach. Nie wystarczy właściwie wytworzyć masę betonową, racjonalnie ją ułożyć i zagęścić, ale trzeba ułożoną masę betonową pielęgnować zabezpieczając właściwą temperaturę przy jej twardnieniu, ochraniając od szybkiego

wysychania oraz od uszkodzeń i zbyt wczesnego obciążenia. Nieprzestrzeganie tych

warunków może nie tylko obniżyć jakość betonu, ale w szczególnie niekorzystnych

warunkach może spowodować nawet katastrofę. Szczególnie niebezpieczne dla świeżo ułożonej masy betonowej są wielkie upały, mrozy oraz

duże wstrząsy. Działanie słońca na świeży i twardniejący beton powoduje wyparowywanie z

niego wody, a bez dostatecznej ilości wody nie może odbywać się proces twardnienia. W

okresie ciepłym zaprojektowaną wytrzymałość betonu osiąga się przez utrzymywanie w

stanie wilgotnym świeżego betonu z cementu portlandzkiego w okresie pierwszych 7 dni,

przy użyciu cementów hutniczych, szybkowiążących lub uplastycznionych okres ten wydłuża

się do 14 dni. Odpowiednią wilgotność można utrzymywać przez polewanie betonu wodą lub

przykrycie go materiałami nawilżanymi (maty, piasek).

Polewanie betonu rozpoczyna się po 24 godzinach od jego ułożenia. Przy temperaturze +5°C

i wyższej beton polewa się w ciągu trzech pierwszych dni co 3 godziny w ciągu dnia

i przynajmniej jeden raz w nocy, a w dni następne — co najmniej trzy razy na dobę. Należy

przy tym pamiętać, że obfite polewanie betonu nie tylko mu nie szkodzi, lecz przeciwnie —

daje dobre wyniki. Tu trzeba pamiętać o zasadzie technologii betonu: jak najmniej wody do

betonu — jak najwięcej na beton. W temperaturze poniżej +5oC betonu polewać nie należy.

Przy polewaniu betonu trzeba również uwzględniać konieczność polewania deskowania, gdyż chłoną one wilgoć z betonu, gdy są wyschnięte.

Im więcej jest cementu w betonie, tym intensywniej należy go polewać, w przeciwnym razie

w betonie powstają drobne pęknięcia wywołane kurczeniem się betonu. Obfite polewanie

zmniejsza znacznie ilość spękań skurczowych na powierzchni betonu.

Poziome lub o niewielkim nachyleniu płaszczyzny betonu można chronić przed utratą wody

przez powleczenie ich środkami błonotwórczymi (impregnatami). Środki te powinny spełniać następujące warunki:

•! utworzenie się szczelnej powłoki na betonie powinno nastąpić w ciągu 24 godzin od

posmarowania powierzchni tym środkiem,

•! utworzona ze środka błonotwórczego powłoka powinna być elastyczna, mieć dobrą przyczepność do świeżego i stwardniałego betonu oraz nie ulegać zmyciu pod

wpływem deszczu,

•! środek błonotwórczy nie powinien wywoływać korozji betonu i stali i nie przenikać głębiej w świeży beton niż 3 mm.

Do impregnacji powierzchni poziomych lub o niewielkim nachyleniu z powodzeniem stosuje

się kationowe emulsje asfaltowe.

Świeżo ułożony beton w okresie trzech pierwszych dni należy również chronić przed

skutkami ulewnych deszczy, które wypłukują i wyługowują cement z betonu, czyniąc go

„ospowatym", tym samym zmniejszając drastycznie jego klasę wytrzymałości !!!

Page 16: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

Dolne partie podpór mostowych, w których świeży beton byłby narażony na działanie wód

gruntowych lub wody płynącej, powinny być chronione przed ujemnym wpływem tych wód

na beton. Na małych potokach można to osiągnąć przez czasowe odprowadzenie tych wód

bocznym korytem na okres co najmniej 14 dni. Na większych wodach naturalną ochronę betonu sprawuje ścianka szczelna, w której betonowano podporę. Wpływ mrozu na beton.

Temperatura zamarzania wody w zarabianej masie betonowej, czyli tzw. temperatura

krytyczna, wynosi średnio dla cementów portlandzkich - 3°C, gdyż sole znajdujące się w

cemencie obniżają punkt zamarzania wody. Dopiero, w temperaturze poniżej - 3°C woda w

masie betonowej zaczyna zamarzać i powstające kryształki lodu mogą zniszczyć niezwiązany

i niedostatecznie stwardniały beton.

Proces wiązania w niskich temperaturach ułatwia jednak ciepło dodatkowe wydzielające się w

procesie wiązania cementu z wodą, które sprawia, że betonowanie w temperaturze do

- 5°C jest możliwe, przy zachowaniu odpowiednich warunków.

Mróz działa na świeży, jeszcze niedostatecznie stwardniały beton. Wpływ mrozu na beton,

który ma taką wytrzymałość, jest praktycznie niewielki.

Działanie mrozu na świeży beton można scharakteryzować następująco:

a.! Jeżeli masa betonowa zostanie poddana działaniu mrozu natychmiast po zarobieniu, to

wiązanie nie nastąpi i rozpocznie się dopiero po odtajaniu masy, lecz przebiegać będzie wolniej i w słabym stopniu.

b.! Jeżeli beton zostanie poddany działaniu mrozu po zakończeniu procesu wiązania (po

24 godzinach w temperaturze otoczenia + 15°C lub po 72 godzinach w temperaturze

otoczenia +2°C), to działanie mrozu na związany beton nie ma wpływu na dalszy

przebieg twardnienia betonu po ustaniu mrozu, ale beton nie osiągnie już pełnej

normalnej wytrzymałości (lecz zaledwie jej połowę). c.! Jeżeli masa betonowa zostanie poddana działaniu mrozu mniej więcej w 4 godziny po

zarobie, to proces wiązania zostanie przerwany, a po odtajaniu beton ulega

zniszczeniu.

Zasady ogólne betonowania w porze chłodnej

Bez żadnych środków ostrożności można prowadzić roboty betonowe w temperaturze do

+5°C. Zapewnia to właściwy przyrost wytrzymałości i uzyskanie odporności betonu na

działanie mrozu.

Przy temperaturze otoczenia w granicach od +5oC do około 0°C trzeba już stosować pewne

środki ostrożności, jak ogrzewanie wody i ogrzewanie kruszywa.

Przy temperaturze otoczenia od 0°C do - 5°C należy przestrzegać specjalnych warunków

wykonania robót, a mianowicie:

a.! nie wolno układać fundamentów na zamarzniętym gruncie,

b.! nie wolno dopuścić do zamarznięcia szalunków i zbrojenia,

c.! nie dopuszczać do znacznych różnic temperatury pomiędzy wnętrzem a powierzchnią elementu betonowanego,

d.! woda w masie betonowej powinna być ograniczona do ilości niezbędnej dla procesu

wiązania. Stosunek W/C nie powinien być większy od 0,5. Wodę należy podgrzewać, e.! cement do betonu powinien być dozowany z nadmiarem ( 5-10 %), aby otrzymać

beton tłusty (300 ÷ 450 kg cementu na 1 m3 betonu),

Page 17: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

f.! kruszywo do masy betonowej powinno być podgrzewane i czyste,

g.! zamiast podgrzewania wody i kruszywa można stosować do betonu niezbrojonego

dodatki chemiczne,

h.! zagęszczanie masy betonowej powinno być szybkie i bardzo staranne, aby beton miał jak największą szczelność,

i.! po zabetonowaniu należy chronić konstrukcję przed obniżeniem temperatury przez

przykrycie jej matami słomianymi, ogrzewanie koksownikami lub nagrzewnicami

ciepłego powietrza itp.

Uwaga: dodanie mieszanki chemicznej, zwanej przeciwmrozowej, nie zastępuje właściwej

pielęgnacji

Przy temperaturach poniżej - 5°C nie powinno się prowadzić robót betonowych. Przy tak

niskich temperaturach można jednak prowadzić roboty, ale tylko w tzw. cieplakach, czyli

obudowie ocieplanej przez ogrzewanie i izolującej betonową konstrukcję od bezpośredniego

kontaktu z niską temperaturą otoczenia. Betonowanie w tych warunkach może być prowadzone tylko na podstawie specjalnie dla tego celu opracowanego projektu betonowania

i zabezpieczenia konstrukcji przed działaniem mrozu.

Terminy zdjęcia deskowania z konstrukcji dojrzewających w czasie chłodów i mrozów

przedłuża się o tyle dni, w stosunku do warunków normalnych, ile w okresie od

zabetonowania konstrukcji było dni o temperaturze niższej niż + 5oC.

Uwagi końcowe

Brak pielęgnacji wylewek

Jeżeli wylewki betonowe nie będą właściwie pielęgnowane, zaczną się łuszczyć i pękać. By

tego uniknąć, po zagęszczeniu i wstępnym związaniu mieszanki beton należy polewać wodą, zwłaszcza w czasie upałów. Z kolei jesienią lub zimą nie można dopuścić do przemrożenia

betonu, który jeszcze do końca nie związał. Trzeba więc przykryć go folią i matami

słomianymi.

Przyjmuje się, że odporność na działanie mrozu beton uzyskuje gdy jego wytrzymałość wynosi nie mniej niż :

•! 5 MPa - przy stosowaniu cem. portlandzkich CEM I,

•! 8 MPa - przy stosowaniu cem. portlandzkich wieloskładnikowych CEM II,

•! 10 MPa – przy stosowaniu cem. hutniczych CEM III.

Złe połączenie fragmentów betonu wykonanego z przerwami

Złe połączenie fragmentów betonu wykonanego z przerwami grozi pękaniem, a nawet

zawaleniem się elementów konstrukcji. Zagrożenie jest różne w zależności od fragmentu, jaki

wykonujemy. Jeżeli jest to ława fundamentowa, przy nierównomiernym osiadaniu budynku

grozi nam pęknięcie ściany. Gdy jest to nadproże lub płyta stropowa, po zdjęciu deskowania

Beton zaczyna wiązać po ok. 1,5 godziny od ułożenia przy temperaturze 20°C. Gdy są duże

upały i silne wiatry, proces ten przebiega dwa-trzy razy szybciej.

Betonowanie konstrukcji niesie ze sobą ryzyko popełnienia błędów, które grożą łuszczącymi

się, pękającymi wylewkami, zawilgoceniem elementów murowych, a nawet zawaleniem się elementów konstrukcji. Dlatego niezmiernie istotne jest właściwe wykonanie prac

betonowych.

Page 18: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

się zawali (beton nie przenosi rozciągania, tylko stal). Jeśli nie będzie ciągłości zbrojenia, sam

beton pęknie.

Dlatego też na styku fragmentów betonu wykonywanych z przerwami należy zapewnić ciągłość zbrojenia. Przerwa robocza nie powinna być dłuższa niż 3 godziny. W przypadku

wznowienia betonowania po dłuższym czasie powierzchnia starego betonu powinna być nacięta lub nadkuta w celu odsłonięcia kruszywa oraz zwilżona. Kąt nachylenia płaszczyzny

styku mieszanki betonowej ułożonej z przerwą powinien wynosić około 45° (w przypadku

elementów poziomych).

Brak przerwy technologicznej po betonowaniu

Jeżeli po betonowaniu zabraknie przerwy technicznej, elementy murowe mogą zostać zawilgocone. Wiążący beton odbierze wodę z pierwszej warstwy zaprawy, co spowoduje, że

będzie ona krucha i mniej wytrzymała. Brak przerwy grozi też trwałym odkształceniem

powierzchni betonu w przypadku rozpoczęcia prac przed upływem 24 godzin od

betonowania.

Mimo, że po 24 godzinach od ułożenia można już chodzić po powierzchni betonu, należy go

pielęgnować przez kilka dni (w zależności od rodzaju wykonywanego elementu i temperatury

powietrza). Najskuteczniejszą metodą jest polewanie betonu wodą. Trzeba bezwzględnie

zastosować przerwę w robotach budowlanych, zanim beton zwiąże i będzie można wznosić na nim dalszy fragment muru.

Prawidłowa pielęgnacja jest jednym z podstawowych obowiązków Wykonawcy i jej brak lub

nienależyte wykonanie może w istotny sposób wpłynąć na pożądane właściwości betonu

stwardniałego. Mówiąc inaczej, tam, gdzie kończy się odpowiedzialność jednych osób,

zaczyna się odpowiedzialność drugich. Podsumowując, wymagane właściwości

stwardniałego betonu w konstrukcji zostaną osiągnięte jedynie wówczas, gdy będą spełnione

określone wymagania dotyczące transportu, układania, zagęszczania, pielęgnacji i dalszych

czynności technologicznych (zgodnych z PN-EN 206-1:2003).

Kwestia podstawowa: to budowa jest w pełni przygotowana na przyjęcie mieszanki

betonowej i oczekuje się na nią, nigdy nie może zdarzyć się sytuacja odwrotna, tzn. że to

beton czeka na budowie na rozładunek.

Polska Norma PN-B-06265:2004 zaleca, aby w przypadku mieszanki betonowej

niezawierającej domieszek o działaniu opóźniającym, w temperaturze otoczenia

atmosferycznego nieprzekraczającej +20oC, betoniarki samochodowe całkowicie rozładować

w czasie nie dłuższym niż 90 min, licząc od chwili pierwszego kontaktu wody z cementem !!!

Przykłady wad powierzchni betonu licowego wraz z ich genezą.

Beton jest materiałem naturalnie niejednorodnym, ponadto końcowy efekt widoczny na jego

powierzchni jest rezultatem wielu zabiegów projektowo-technologicznych, a jego ocena jest

często subiektywna. Dlatego tak ważne jest szczegółowe sprecyzowanie wymagań (najlepiej

mierzalnych) w specyfikacji i ocena rzeczywistych możliwości na wykonanym elemencie

próbnym na budowie, a w konsekwencji ustalenie, co wadą jest, a co nie jest.

Czynników mających bezpośredni wpływ na wygląd powierzchni betonu licowego jest wiele i

nie sposób je omówić w tym materiale. Można je podzielić na:

1.! materiałowe, w tym: składniki betonu, skład ilościowy mieszanki betonowej,

konsystencja mieszanki, cechy betonu;

Page 19: Betonowanie konstrukcji – zasady i b łę dy. · Beton architektoniczny - charakterystyczny wygl ądem strony zewn ętrznej (licowej). Nasi ąkliwo ść i mrozoodporno ść. Te

Źródło: www.inzynieriasrodowiska.com.pl

2.! projektowo-konstrukcyjne, w tym: wielkość i kształt elementów, rozmieszczenie i

czystość zbrojenia, grubość otuliny zbrojenia oraz

3.! czynniki technologiczne, w tym: rodzaj i konstrukcja deskowania, przerwy optyczne

na powierzchni - spoiny - układ, wymiary, środki antyadhezyjne, przebieg układania i

zagęszczania mieszanki betonowej, pielęgnacja świeżego betonu po rozformowaniu.

Tylko świadoma kontrola wszystkich działań i związanych z nimi czynników umożliwi spo-

kojną realizację zgodną z projektem i uniknięcie najczęściej występujących wad powierzchni

betonu architektonicznego .

Rezultaty błędów wykonawczych, jakie występują na powierzchni betonu architektonicznego,

są podobne do spotykanych w betonach konstrukcyjnych. Ze względu na zagrożenie

konstrukcji awarią budowlaną problemy związane z betonem architektonicznym można

podzielić na konstrukcyjne i niekonstrukcyjne. Błędy konstrukcyjne to takie, które mogą wpływać na nośność konstrukcji. Błędy niekonstrukcyjne obejmują problemy z uzyskaniem

odpowiedniej jakości powierzchni.

Realizacje z betonu architektonicznego nie są łatwe, często niosą ze sobą wiele wyzwań, szczególnie projektowych i wykonawczych. Końcowy efekt, jakim jest uzyskanie wysokiej,

pożądanej jakości powierzchni betonu architektonicznego w konstrukcji, zależy w dużej

mierze od woli współpracy i zaangażowania wszystkich uczestników procesu budowlanego:

inwestora, projektanta, wykonawcy i nadzoru.