Systematyka b u d o w n i c t w o betonów cementowych...

5
46 lipiec – wrzesień 2010 Historia Historia spajania materiału kamiennego różnymi spoiwami i lepiszczami w celach budowlanych się- ga kilku tysięcy lat p.n.e. Geneza materiałów wią- żących i betonu jest szeroko opisywana we wstę- pach do większości monograficznych opracowań o cemencie (np. Kurdowski – Chemia cementu [26]) i betonie (np. Budownictwo betonowe pod red. Bukowskiego [27] czy Właściwości beto - nu Neville’a [28]). Kalendarium dziejów cemen- tu i betonu (ilustracja poniżej) nie wyjaśnia jednak jednoznacznie podstaw etymologicznych dzisiej - szego nazewnictwa funkcjonującego w obszarze kompozytów mineralnych. Podstawy systematyki betonów. Rodzaje betonów W słownikach polskich beton pojawia się dopiero w słowniku Rykaczewskiego (1866) [18] i w tzw. „Słowniku warszawskim” Karłowicza (1900) [19]. W słowniku Lindego (1807-14) [20] słowo be- ton jeszcze nie występuje. Aktualne słowniki języ- ka polskiego definiują beton następująco: Miesza- nina piasku, żwiru lub innego kruszywa z roztwo- rem cementu albo innych materiałów wiążących, osiągająca po stwardnieniu dużą wytrzymałość (Słownik języka polskiego pod red. S. Dubisza, PWN, Warszawa 2006 [22]). Podobne są defini- cje w starszych słownikach Doroszewskiego [21], Szymczaka [24] czy Zgółkowej [23]. We wszyst- kich współczesnych definicjach słownikowych be- ton definiowany jest więc z punktu widzenia jego składników, a dopiero w dalszej kolejności głów- nych właściwości (zdolność wiązania, wytrzyma- łość). We współczesnej systematyce betonów dwa wy- mienione najważniejsze kryteria – składniki i wła- Systematyka betonów cementowych (I) Kalendarium wydarzeń z hi- storii cementu i betonu (na podstawie [8,9,26,27,29]) • Bliski Wschód – reakcja łupka naftowego i wapienia w wyniku samozapłonu – powstanie naturalnego „kompozytu cementowego” (odkrycia geologiczne z lat 1960-70) • Egipt – muł nilowy zmieszany ze słomą, zaprawą gipsową i wapienną w piramidach • Chiny – spoiwa mineralne wapienno-popiołowe używane jako uszczelnienie łodzi i budulec Wielkiego Muru • Grecja – zaprawa wapienna (wapień, muszle, tuf santoryński) przewyższająca wytrzymałością późniejsze zaprawy rzymskie • Babilon i Asyria – asfalt naturalny jako spoina murów z kamienia • Rzym – „caementum” z wapna palonego i popiołów wulkanicznych z Pozzuoli użyte jako spo- iwo przy budowie Via Appia, Łaźni Rzymskich, Koloseum, Panteonu i mostu Pont du Gard; wg Witruwiusza 1 cz. wapna + 4 cz. piasku, użycie krwi zwierzęcej i mleka jako domieszek • ograniczenie użycia wapna palonego i pucolan na kilkaset lat • Joseph Moxon, Anglia – opis procesu gaszenia wapna palonego • Bry Higgins, Anglia – pierwszy patent na „cement hydrauliczny” (stiuki) • John Smeaton, Anglia – wapno hydrauliczne – pierwsze spoiwo odporne na działanie wody – użycie w remoncie Latarni Morskiej w Eddystone w Kornwalii • James Parker, Anglia – patent na „naturalny cement hydrauliczny” – wypalanie wa- pienia zanieczyszczonego gliną – Cement Parkera lub Cement Romański • Edgar Dobbs, Anglia – patenty na hydrauliczną zaprawę, stiuki i tynki, ale słabej jakości ze względu na niewłaściwy proces wypału, początki spoiw w USA („cement” z Rosendale) • Louis Vicat, Francja – pierwsze sztuczne wapno hydrauliczne z wapienia i gliny • Joseph Aspdin, Anglia – patent na cement portlandzki: rozdrobniona kreda i glina spiekane do pełnego uwolnienia CO 2 • I.K. Brunel, Anglia – pierwsze inżynierskie użycie c.p. – naprawa Thames Tunnel • Isaac Johnson, Anglia – wypalanie c.p. w wyższej temperaturze – klinkieryzacja • Pierwsza cementownia w Polsce (Grodziec k. Będzina – 5. w Europie) • Joseph Monier, ogrodnik miasta Paryż – zbrojenie drutem stalo- wym cementowych doniczek na kwiaty – początek żelbetu • Henri Le Chatelier, Francja – proporcje tlenkowe klinkieru, nazewnictwo (alit, belit), badania nad hydratacją b u d o w n i c t w o

Transcript of Systematyka b u d o w n i c t w o betonów cementowych...

Page 1: Systematyka b u d o w n i c t w o betonów cementowych (I)yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element...PN EN 206-1 lub wg ENV 13670-1). Terminy opi-sujące przebieg wiązania (szybko-,

46

lipiec – wrzesień 2010

HistoriaHistoria spajania materiału kamiennego różnymi spoiwami i lepiszczami w celach budowlanych się-ga kilku tysięcy lat p.n.e. Geneza materiałów wią-żących i betonu jest szeroko opisywana we wstę-pach do większości monograficznych opracowań o cemencie (np. Kurdowski – Chemia cementu [26]) i betonie (np. Budownictwo betonowe pod red. Bukowskiego [27] czy Właściwości beto-nu Neville’a [28]). Kalendarium dziejów cemen-tu i betonu (ilustracja poniżej) nie wyjaśnia jednak jednoznacznie podstaw etymologicznych dzisiej-szego nazewnictwa funkcjonującego w obszarze kompozytów mineralnych.

Podstawy systematyki betonów. Rodzaje betonówW słownikach polskich beton pojawia się dopiero w słowniku Rykaczewskiego (1866) [18] i w tzw.

„Słowniku warszawskim” Karłowicza (1900) [19]. W słowniku Lindego (1807-14) [20] słowo be-ton jeszcze nie występuje. Aktualne słowniki języ-ka polskiego definiują beton następująco: Miesza-nina piasku, żwiru lub innego kruszywa z roztwo-rem cementu albo innych materiałów wiążących, osiągająca po stwardnieniu dużą wytrzymałość (Słownik języka polskiego pod red. S. Dubisza, PWN, Warszawa 2006 [22]). Podobne są defini-cje w starszych słownikach Doroszewskiego [21], Szymczaka [24] czy Zgółkowej [23]. We wszyst-kich współczesnych definicjach słownikowych be-ton definiowany jest więc z punktu widzenia jego składników, a dopiero w dalszej kolejności głów-nych właściwości (zdolność wiązania, wytrzyma-łość). We współczesnej systematyce betonów dwa wy-mienione najważniejsze kryteria – składniki i wła-

Systematyka betonów cementowych (I)

Kalendarium wydarzeń z hi-storii cementu i betonu (na podstawie [8,9,26,27,29])

• Bliski Wschód – reakcja łupka naftowego i wapienia w wyniku samozapłonu – powstanie naturalnego „kompozytu cementowego” (odkrycia geologiczne z lat 1960-70)

• Egipt – muł nilowy zmieszany ze słomą, zaprawą gipsową i wapienną w piramidach

• Chiny – spoiwa mineralne wapienno-popiołowe używane jako uszczelnienie łodzi i budulec Wielkiego Muru

• Grecja – zaprawa wapienna (wapień, muszle, tuf santoryński) przewyższająca wytrzymałością późniejsze zaprawy rzymskie

• Babilon i Asyria – asfalt naturalny jako spoina murów z kamienia

• Rzym – „caementum” z wapna palonego i popiołów wulkanicznych z Pozzuoli użyte jako spo-iwo przy budowie Via Appia, Łaźni Rzymskich, Koloseum, Panteonu i mostu Pont du Gard; wg Witruwiusza 1 cz. wapna + 4 cz. piasku, użycie krwi zwierzęcej i mleka jako domieszek

• ograniczenie użycia wapna palonego i pucolan na kilkaset lat

• Joseph Moxon, Anglia – opis procesu gaszenia wapna palonego

• Bry Higgins, Anglia – pierwszy patent na „cement hydrauliczny” (stiuki)

• John Smeaton, Anglia – wapno hydrauliczne – pierwsze spoiwo odporne na działanie wody – użycie w remoncie Latarni Morskiej w Eddystone w Kornwalii

• James Parker, Anglia – patent na „naturalny cement hydrauliczny” – wypalanie wa-pienia zanieczyszczonego gliną – Cement Parkera lub Cement Romański

• Edgar Dobbs, Anglia – patenty na hydrauliczną zaprawę, stiuki i tynki, ale słabej jakości ze względu na niewłaściwy proces wypału, początki spoiw w USA („cement” z Rosendale)

• Louis Vicat, Francja – pierwsze sztuczne wapno hydrauliczne z wapienia i gliny

• Joseph Aspdin, Anglia – patent na cement portlandzki: rozdrobniona kreda i glina spiekane do pełnego uwolnienia CO2

• I.K. Brunel, Anglia – pierwsze inżynierskie użycie c.p. – naprawa Thames Tunnel

• Isaac Johnson, Anglia – wypalanie c.p. w wyższej temperaturze – klinkieryzacja

• Pierwsza cementownia w Polsce (Grodziec k. Będzina – 5. w Europie)

• Joseph Monier, ogrodnik miasta Paryż – zbrojenie drutem stalo-wym cementowych doniczek na kwiaty – początek żelbetu

• Henri Le Chatelier, Francja – proporcje tlenkowe klinkieru, nazewnictwo (alit, belit), badania nad hydratacją

bu

do

wn

ic

tw

o

Page 2: Systematyka b u d o w n i c t w o betonów cementowych (I)yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element...PN EN 206-1 lub wg ENV 13670-1). Terminy opi-sujące przebieg wiązania (szybko-,

budownictwo • technologie • architektura

47

ściwości – stanowią łączną podstawę klasyfikacji betonów na cztery rodzaje różniące się materiałem wiążącym (także mechanizmem wiązania i tward-nienia) – trzy główne: cementowe, żywiczne (po-limerowe) i asfaltowe (rys. 1) oraz czwarty, obej-mujący inne materiały o strukturze lub właściwo-ściach podobnych do betonu, ale powstałe na ba-zie innych materiałów wiążących (np. siarkobeton, gipsobeton). Betony zaliczają się do materiałów kompozyto-wych (faza ciągła materiału wiążącego i faza roz-proszona kruszywa oraz porów powietrznych), za-tem powszechnie używane są także terminy: kom-pozyty mineralne (w tym cementowe), kompozyty polimerowe i kompozyty asfaltowe. Dalsza systematyka betonów powinna być rozpa-trywana z uwzględnieniem zasadniczo różnej spe-cyfiki trzech głównych rodzajów materiałów wiążą-cych. Systematyka betonów polimerowych zosta-ła opracowana w ramach działań RILEM Techni-cal Committee TC-105. Obejmuje ona także zasa-dy skrótowego (kodowego) zapisu odmian betonów polimerowych przy pomocy ciągu liter, informują-cych kolejno o: obecności polimeru, sposobie jego wprowadzenia do betonu, sposobie działania poli-meru, rodzaju polimeru, zawartości i rodzaju po-rów w betonie [9]. Systematyka betonów asfalto-wych, której podstawą jest opis struktury wynika-jącej z charakterystyki uziarnienia kruszywa (typy MMA – betonowy, makadamowy i pośredni) jest publikowana w wielu monografiach, np. [10].

Odmiany betonów cementowychW obszarze betonów cementowych istnieje wie-le klasyfikacji i podziałów, publikowanych w lite-raturze i zamieszczanych w normach. Przyjmu-ją one zwykle tylko wybrane kryteria klasyfiko-wania i opierają się na różnych definicjach pod-stawowych pojęć. Elementy systematyki betonów cementowych można znaleźć m. in. w pracach Brandta [29], Jamrożego [30], Śliwińskiego [31], Rusina [32], Małolepszego [33], Osieckiej [34], Jasiczaka [35] i wielu innych autorów. Proble-mu systematyki nie podejmuje natomiast Neville w swoich „Właściwościach betonu” [28]. Próbę pewnego usystematyzowania betonów pod-jął kilka lat temu Pietras [36], wykorzystując po-jęcie „wartości betonu”, odnoszone do wypadko-wej czterech „filarów” oceny betonu: przydatności technologicznej, przydatności konstrukcyjno-funk-cjonalnej, trwałości podstawowej w warunkach na-turalnych i trwałości w środowisku agresywnym. Celem tej systematyki była ocena jakościowa. Pro-pozycja ta nie jest jednak przytaczana w później-szych publikacjach. Brak kompleksowej, wielokryterialnej systematyki betonów cementowych rodzi pytanie o sens i po-trzebę takiego porządkowania. Zdaniem autora ogromna różnorodność terminologiczna funkcjonu-jąca w dziedzinie betonów cementowych, zwłasz-cza w zestawieniu z często spotykaną dowolnością interpretacyjną terminów, prowadzi do nieporozu-mień i błędów zarówno w specyfikacjach technicz-nych jak i w wykonawstwie. Niezwykłe bogactwo świata betonów i jego ciągły rozwój, prezentowa-ny np. w postaci często publikowanej tzw. krzywej rozwoju betonów wg Czarneckiego [14] są dodat-

kowym argumentem przemawiającym za potrzebą usystematyzowania.Klarowna i kompleksowa systematyka powinna stanowić podstawę wspólnego języka uczestni-ków powstawania obiektów z betonu, którzy róż-nią się przygotowaniem, jak i zakresem potrzeb-nej wiedzy wynikającym z ich roli w procesie bu-dowlanym. Warto tu podkreślić, że najpowszech-niej stosowany beton monolityczny jest materiałem szczególnym, ze względu na bardzo istotny udział w kształtowaniu jego finalnych właściwości całego łańcucha uczestników procesu budowlanego – po-czynając od projektanta konstrukcji, poprzez pro-ducentów składników, wytwórcę i dostawcę mie-szanki betonowej aż po wykonawcę robót na budo-wie. Wszystkie inne materiały konstrukcyjne (stal, drewno, ceramika, prefabrykaty) trafiają do proce-su budowlanego jako fabryczne wyroby o ustalo-nych właściwościach, relatywnie nieco mniej wraż-liwe na warunki wykonawcze na budowie.Pełna systematyka betonów cementowych po-winna obejmować uwarunkowania wynikające z trzech zasadniczych obszarów identyfikacji od-mian betonów (rys. 2): składniki, właściwości, trwałość, z jednoczesnym uwzględnieniem techno-logii wykonania betonu (produkcja, transport, wbu-dowanie). Wyróżnione obszary odpowiadają podstawowym formułom konceptualnym inżynierii materiałowej – material concept i performance concept [37]. Nie-zależnie można rozpatrywać uwarunkowania for-malne, które jednak z natury rzeczy mają charak-ter ograniczony lokalnie (branżowy, krajowy, euro-pejski).Można zatem wyróżnić 6 głównych kryteriów kla-syfikacyjnych betonów cementowych (rys.1):– składniki– właściwości (użyteczność)– zastosowanie (przeznaczenie)– wytwarzanie i transport – wbudowywanie– specyfikowanie.Każde z wymienionych kryteriów głównych może stanowić podstawę dalszego systematyzowa-nia odmian betonów, z zachowaniem dominują-cej roli tego kryterium. Układ graficzny systematyki (rys. 3 – rys. 8) prowadzi od kryterium głównego poprzez kolejne poziomy kryteriów pomocniczych do nazewnictwa odmian betonów, umieszczonego na ciemniejszych polach schematów. Stosowane nazewnictwo zaczerpnięte jest z normalizacji (np. recepturowy, zwykły) i podstawowej literatury fa-chowej (np. fibrobeton, beton wysokowartościo-wy) ale także z potocznego języka praktyków (np. szybkowiążący, wysokocementowy). W wielu przy-padkach brak ogólnie przyjętych wartości kryterial-nych pozwalających systematyzować beton wg da-nej cechy, co sprawia, że terminy używane są ra-czej zwyczajowo niż formalnie. W wielu praktycz-nych aspektach działań budowlanych ostre grani-ce klasyfikacyjne nie zawsze są jednak, zdaniem autora, konieczne, zwłaszcza gdy stosowane słow-nictwo ma charakter pomocniczy przy określaniu szczegółowych zasad technologicznych prowadze-nia robót i pozwala zwrócić uwagę na istotną spe-cyfikę poszczególnych odmian betonu. Warto zwrócić uwagę, że tylko w nielicznych przy-

Page 3: Systematyka b u d o w n i c t w o betonów cementowych (I)yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element...PN EN 206-1 lub wg ENV 13670-1). Terminy opi-sujące przebieg wiązania (szybko-,

48

lipiec – wrzesień 2010

padkach dwa różne ciągi kryteriów klasyfikacyj-nych prowadzą do praktycznie tej samej nazwy materiału finalnego (przykładowo – kryterium: składniki; kruszywo; ilościowo: „bezkruszywowy”

beton komórkowy oraz kryterium: właściwości; faza eksploatacyjna; właściwości dojrzałego beto-nu: struktura porów – mikro beton komórkowy). Znacznie częściej występuje sytuacja, kiedy w wy-niku dwóch ciągów kryteriów klasyfikacyjnych po-jawiają się odrębne pojęcia, które jednak w po-wszechnym odczuciu praktycznym są prawie sy-nonimami (przykładowo – kryterium: właściwości; faza eksploatacyjna; właściwości dojrzałego beto-nu: gęstość beton ciężki oraz kryterium: prze-znaczenie; funkcja: konstrukcyjno-izolacyjna beton do konstrukcji osłonowych przed promienio-waniem jonizującym). Jest to jeszcze jeden dowód na bogactwo terminologiczne świata betonów i po-trzebę jego porządkowania.

Kryterium: składnikiPodejście materiałowe (składnikowe) stanowi pod-stawową formę klasyfikowania materiałów budow-lanych. Z punktu widzenia składników odmiany betonu cementowego można sklasyfikować pod względem rodzaju i  ilości składników głównych

(spoiwo, kruszywo, dodatki) oraz pod względem rodzaju domieszek i zbrojenia niekonstrukcyjnego (rys. 3). W systematyce nie uwzględniono odmian różniących się rodzajem wody zarobowej – np. wo-dociągowa, z własnego ujęcia głębinowego produ-centa, z recyklingu (tzw. popłuczyny). Klasyfikacja ta ma jednak znaczenie właściwie tylko dla produ-centów betonu towarowego, ponieważ wszystkie te rodzaje wody są traktowane jako zgodne z nor-mą PN EN 1008. Odmiany wymienione na sche-macie 3 stanowią przykłady nazewnictwa betonów z każdej z grup, ale nie wyczerpują zakresu każ-dej z nich. Paradoksalnie klasyfikacja według kry-teriów ilościowych jest z reguły „nieostra”, ponie-waż w większości przypadków nie są ustalone ści-słe wartości kryterialne. Pojęcia „nisko-” i „wysoko-cementowe” są zwyczajowe i używane w różnych kontekstach. W przypadku kruszyw kryterium ilo-ściowe ma charakter całkiem umowny, ponieważ termin „beton bezkruszywowy” odnosi się do beto-nów zawierających kruszywo, ale bardzo drobnych frakcji, których rola często nie ogranicza się do funkcji wypełniającej (np. popiołowy ABK, RPC). W zakresie ilościowego podejścia do dodatków au-torowi znana jest tylko jedna nazwa odmiany beto-nów – tzw. betony wysokopopiołowe (HVFAC), de-finiowane jako zawierające w spoiwie ponad 50% popiołów lotnych.

Kryterium: właściwościKlasyfikacja betonów ze względu na właściwości (użyteczność) wymaga rozpatrywania zagadnienia w odniesieniu do dwóch zasadniczych faz „życia” betonu (rys. 4): technologicznej, obejmującej wy-tworzenie, transport, wbudowanie i dojrzewanie, oraz eksploatacyjnej, związanej z docelowymi ce-chami betonu w użytkowanej konstrukcji.W fazie technologicznej podstawą rozróżnienia od-mian betonów są przede wszystkim cechy mie-szanki betonowej związane z  jej urabialnością oraz cechy świeżego betonu związane z przebie-giem wiązania i twardnienia. Istotną cechą mie-szanki betonowej jest także zawartość powietrza celowo wprowadzonego. W odniesieniu do urabial-ności funkcjonuje klasyfikacja normowa wg PN EN 206-1 obejmująca klasy konsystencji, określane wg czterech metod pomiaru. W powszechnym uży-ciu praktycznym jest także tradycyjne nazewnic-two opisowe konsystencji (ciekła, półciekła, pla-styczna, gęsto plastyczna, wilgotna) czasem wzbo-gacane o dodatkowe kategorie ekstremalne (su-perciekła, konsystencja wilgotnej ziemi). Termino-logia tradycyjna nie jest obecnie związana z żad-nym aktualnym dokumentem odniesienia (ostat-nim była norma PN B 06250:1988), ale ze wzglę-du na komunikatywne nazewnictwo i wieloletnią tradycję będzie z pewnością jeszcze długo stoso-wana w praktyce. Zagadnienie utrzymywania kon-systencji w czasie nie jest opisywane jednoznacz-nymi, ogólnie przyjętymi terminami. Zwykle podaje się po prostu czas w minutach lub, tak jak to czy-nią producenci domieszek w swoich kartach tech-nicznych, używa się ogólnych określeń jakościują-cych (długi, przeciętny, krótki). Również w zakre-sie napowietrzenia mieszanki betonowej stosowa-ne jest tylko określenie podstawowe (napowietrzo-na) dla mieszanek, w których celowo wprowadzo-

Rys. 1. Podstawy systema-tyki betonów

Rys. 2. Obszary identyfika-cji odmian betonów cemen-towych

Page 4: Systematyka b u d o w n i c t w o betonów cementowych (I)yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element...PN EN 206-1 lub wg ENV 13670-1). Terminy opi-sujące przebieg wiązania (szybko-,

budownictwo • technologie • architektura

49

no pęcherzyki powietrza. W pozostałych przypad-kach (tzn. mieszanek nienapowietrzonych) operu-je się ewentualnie procentową zawartością powie-trza, często określając je jako powietrze wprowa-dzone przypadkowo (uwięzione – ang. entrapped air).W zakresie właściwości twardniejącego betonu głównym kryterium różnicowania jego odmian jest rozwój wytrzymałości betonu. Wartością kryte-rialną, pozwalająca usystematyzować betony pod względem tempa narastania wytrzymałości, może być współczynnik, obliczany jako stosunek śred-nich wytrzymałości 2-dniowej i 28-dniowej (wg PN EN 206-1 lub wg ENV 13670-1). Terminy opi-sujące przebieg wiązania (szybko-, wolnowiążący) mają natomiast charakter potoczny i zwykle odno-szone są raczej do zapraw niż betonów.W fazie eksploatacyjnej podstawą systematyki od-mian betonu są właściwości użytkowe dojrzałego betonu, które można zebrać w następujące gru-py: gęstość, wytrzymałość, struktura porów, mia-ry trwałości, wygląd powierzchni, ciepło hydratacji i inne cechy. Gęstość, rozumiana jako gęstość ob-jętościowa w stanie suchym, stanowi główną wła-ściwość kryterialną betonów cementowych, po-zwalającą na podział wszystkich betonów na trzy odmiany: lekkie, zwykłe i ciężkie. Podział ten jest traktowany przez wszystkich autorów opracowań o betonie jako najogólniejszy, ze względu na od-mienne zastosowanie, zasady technologiczne i me-tody badawcze dla tych trzech grup betonów.Również w obecnej normie PN EN 206-1 po-dział ten jest traktowany jako nadrzędny w stosun-ku do pozostałych klasyfikacji, aczkolwiek więk-sza część ustaleń normy jest zunifikowana dla wszystkich trzech odmian gęstości. Drugim głów-nym kryterium eksploatacyjnej identyfikacji be-tonów jest ich wytrzymałość. Podstawowo jest to wytrzymałość na ściskanie (klasy wytrzymało-ści wg PN EN 206-1), ale np. w normie PN EN

13877-2 dla betonu drogowego – także wytrzy-małość na rozciąganie przy rozłupywaniu. Wytrzy-małość na ściskanie stanowi podstawę wyróżnie-nia betonów o normalnej wytrzymałości, wysoko-wytrzymałych BWW (ang. HSC, fr. BHR), bardzo i ultrawysokowytrzymałych BBWW, BUWW (ang. VHSC, UHSC), a także o kontrolowanej niskiej wy-trzymałości (ang. CLSM). Granice są umowne, za wyjątkiem wyróżnienia betonów o wysokiej wytrzy-małości, do których wg PN EN 206-1 zalicza się betony powyżej klasy C50/60 (LC50/55). W pol-skim słownictwie nie używa się zbyt szeroko ter-minu „beton o normalnej wytrzymałości”, często spotykanego w językach zachodnich (ang. normal-strength concrete NSC, fr. béton à résistance nor-male BRN), a odnoszonego do betonów zgodnych z PN EN 206-1 i niebędących betonami wysokiej wytrzymałości. Często jest on zastępowany trady-cyjnym terminem „beton zwykły” (w nawiązaniu do kolejnych edycji krajowej normy PN B 06250), który jednak dotyczy przede wszystkim określone-go zakresu gęstości betonu, a dopiero w drugim rzędzie – wytrzymałości.Struktura porów jako kryterium wyróżnienia od-mian betonów może być rozpatrywana w skali ma-kro i mikro. W skali makro cecha ta jest podsta-wą wyróżniania trzech odmian betonu o zróżnico-wanej makrostrukturze otwartych porów: jamisty, półzwarty i zwarty. Najczęściej ta klasyfikacja jest stosowana w odniesieniu do betonów lekkich, ale jest także zasadna dla betonów o wymaganej prze-puszczalności wody (drenaże, nawierzchnia prze-siąkliwa). W skali mikro podstawą systematyki jest charakterystyka niewielkich porów zamkniętych, dotycząca zarówno ich ilości jak i sposobu powsta-wania (beton napowietrzony, beton komórkowy, gazobeton, pianobeton).Cechy charakteryzujące trwałość stanowią jedną z podstaw oceny przydatności betonu do eksplo-atacji w różnorodnych środowiskach. W większo-

Rys. 3. Odmiany betonu ce-mentowego klasyfikowane wg kryterium: składniki

Page 5: Systematyka b u d o w n i c t w o betonów cementowych (I)yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element...PN EN 206-1 lub wg ENV 13670-1). Terminy opi-sujące przebieg wiązania (szybko-,

50

lipiec – wrzesień 2010

ści przypadków nie ma w Polsce aktualnych doku-mentów odniesienia formułujących zasady ogólnej klasyfikacji betonów według tego kryterium. Kry-teria są formułowane w odpowiednich normach przedmiotowych, dotyczących np. określonych ro-dzajów konstrukcji czy wyrobów. Przykładami są nowa norma na beton drogowy PN EN 13877-2, podająca trzy klasy mrozoodporności betonu (FT0 -FT2), jednak bez odwołania do metody badaw-czej, czy normy na krawężniki PN EN 1340 i płyty brukowe PN EN 1339, podające cztery klasy od-porności na ścieranie (F, G, H, I). Istnieje ponadto szereg lokalnych kryteriów klasyfikacyjnych o cha-rakterze krajowym, np. szwedzka 4-stopniowa kla-syfikacja mrozoodporności wg metody Boras (nie-dopuszczalny, dopuszczalny, dobry, bardzo dobry) bądź litewska klasyfikacja mrozoodporności w kra-jowym uzupełnieniu do LST EN 206-1. Określe-nia z kategorii „miary trwałości” funkcjonują czę-sto także jako hasła opisujące ogólnie oczekiwa-ny zbiór właściwości związany z warunkami eks-ploatacji (np. „beton mrozoodporny”), a nie jako miary cech kryterialnych. W praktyce krajowej po-wszechnie stosowana jest ponadto kategoryzacja odmian betonu wg wycofanej w 2003 roku normy PN B 06250:1988, która podawała klasyfikację stopni mrozoodporności (od F25 do F300) i stop-ni wodoszczelności (od W2 do W12). Stan ten wy-nika z braku nowszych wymagań, ale także z fak-tu, że zapisy oparte na tych klasyfikacjach znajdu-ją się we wciąż obowiązujących branżowych ak-tach prawnych (Rozporządzenia Ministrów, Zarzą-dzenia Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad itp.). Do kategorii „trwałość” można także przypisać nie-które nowe rozwiązania w technologii betonu, na-dające terminowi trwałość nową jakość, jak cho-ciażby betony samonaprawialne czy samoczysz-czące.Kolejną grupą cech pozwalających wyróżniać spe-cjalne odmiany betonu są cechy wizualne po-wierzchni. Charakterystyki te dotyczą betonów

eksponowanych w obiekcie w celach estetycznych i obejmują teksturę (np. gładki), fakturę (np. z eks-ponowanym kruszywem), rysunek (np. fotobeton) i kolor betonu, a ostatnio także zdolności do prze-puszczania światła (LiTraCon). Klasyfikacja betonów pod względem ciepła hydra-tacji jest przywoływana rzadko jako rozwinięcie klasyfikacji cementów o niskim cieple hydratacji. Spośród innych terminów używanych do scharak-teryzowania odmian betonów z punktu widzenia ich właściwości eksploatacyjnych należy zwró-cić uwagę na pojęcie „wysokowartościowy” (ang. high performance concrete, HPC), znaczeniowo różne od pojęcia „wysokowytrzymały” (ang. high strength concrete, HSC). Beton wysokowartościo-wy jest określany jako beton charakteryzujący się zespołem wielu szczególnie dobrych cech, w tym przede wszystkim wysoką trwałością i wytrzyma-łością. W praktyce te pojęcia są niesłusznie czę-sto utożsamiane, czemu sprzyja przyjęty w Polsce skrót BWW, pasujący do obu terminów. W języ-kach zachodnich rozróżnienie jest wyraźne, i tak np. we francuskim funkcjonują określenia „beton a haute resistance (BHR)” i „beton a haute per-formance (BHP)”. W sensie technologicznym czę-sto beton wysokiej wytrzymałości charakteryzu-je się również wysoką jakością pod względem in-nych cech, ale nie zawsze jest to jednoznacznie powiązane. Pojęcie betonu wysokowartościowego (lepiej: betonu o wysokiej użyteczności wg Czar-neckiego i Kapronia [37]) powinno stanowić od-powiedź na zbiór kryteriów użyteczności (w tym także trwałości) dla danych warunków eksploata-cji betonu, ale jak dotąd brak jest znormalizowa-nych procedur badania bezwzględnej użyteczno-ści betonu.

dr inż. Piotr WoyciechowskiKatedra Inżynierii Materiałów Budowlanych

ciąg dalszy w nasępnym numerze

Rys. 4. Odmiany betonu ce-mentowego klasyfikowane wg kryterium: właściwości