Betonas yra vienas svarbiausių statybinių medžiagų, plačiai naudojamas įvairiose konstrukcijose. Jo stiprumas ir ilgaamžiškumas priklauso nuo tinkamo sudedamųjų dalių parinkimo ir mišinio paruošimo. Norint suprasti betono savybes, svarbu žinoti jo klasifikavimo ypatumus ir pagrindinės rišamosios medžiagos - cemento - vaidmenį.
Betono klasifikavimas
Pagal ES standartus, betonai, įskaitant smėlio betono mišinius, klasifikuojami pagal betono klases. Raidė "C" žymi betoną (angl. Concrete). Pirmieji du skaitmenys nurodo mažiausią charakteristinį betono gniuždymo stiprį MPa, nustatytą bandant cilindrinius bandinius. Paskutiniai du skaitmenys nurodo mažiausią charakteristinį betono gniuždymo stiprį MPa, nustatytą bandant kubinius bandinius. Pavyzdžiui, C30/37 klasė reiškia, kad betono gniuždymo stipris cilindriniuose bandiniuose yra ne mažesnis kaip 30 MPa, o kubiniuose - ne mažesnis kaip 37 MPa.
Betono mišinio konsistencija, dar vadinama slankumu, yra dar vienas svarbus rodiklis. Ji nustatoma pagal kūgio suslūgimą milimetrais, naudojant Abramso kūgį. Šis metodas, žymimas "S#", yra plačiai naudojamas ir paprastas, tačiau netinka itin standiems ar itin skystiems mišiniams, pavyzdžiui, savaime sutankėjančiam betonui. Konsistencijos vertinimas slankumo bandymu yra tikslus, kai slankumas svyruoja nuo 10 mm iki 200 mm. Pagal slankumą betono mišiniai skirstomi į klases S1-S4, kurios nurodo betono mišinio suslūgimą milimetrais.
- S1 klasė: Standžios konsistencijos betono mišinį apibūdina S1 slankumo klasė (nuoslūgis nuo 10 iki 40 mm). Toks mišinys dažniausiai vežamas transportu be maišymo įrangos.
- S2 klasė: S2 slankumo klasei kūgio nuslūgis yra nuo 50 iki 90 mm. Toks mišinys jau gali būti vežamas automobilinėmis betono maišyklėmis.
Įprastai betono mišiniai į statybvietę pristatomi automobilinėmis betono maišyklėmis. Minimalus pakrautas betono kiekis yra 0,3 m³, o maksimalus - 9 m³. Rekomenduojama betono mišinį pakloti ir sutankinti per 60 minučių nuo jo pagaminimo, iki cemento rišimosi pradžios. Esant būtinybei ir suderinus su gamintoju, cemento rišimosi pradžią galima didinti arba mažinti naudojant chemines įmaišas (rišimosi greitikliai / lėtikliai). Kiekvienas užsakymas ir rišimosi pradžios laikas turi būti suderintas su gamintoju, atsižvelgiant į oro temperatūrą ir atstumą iki objekto.
Betono padavimui statyvietėje naudojami automobiliniai betono siurbliai. Automobilinės betono maišyklės matmenys yra maždaug 9 m ilgio, 2,5 m pločio ir 3,8 m aukščio.
Svarbu nepapildyti betono vandeniu statyvietėje, nes tinkamai sumaišytas betono mišinys jau turi optimalų vandens kiekį. Jei betono apdirbamumas (konsistencija) neatitinka lūkesčių, būtina informuoti gamintoją.
Betono sudėtis ir savybės
Betonas yra dirbtinis akmuo, sudarytas iš cemento, stambių ir smulkių užpildų bei vandens. Šios sudedamosios dalys maišomos, sutankinamos, formuojamos ir kietinamos tam tikra proporcija. Paprastai, kalbant apie betoną, turimas omenyje cementinis betonas.
Paruoštas betonas - tai cementas, užpildai, vanduo, priedai, mineraliniai priedai ir kiti komponentai, pridedami pagal poreikį. Jo sudėtis apima:
- Cementavimo medžiagos: pagrindinė funkcija - sukabinti birius užpildus. Pavyzdžiai: cementas, gipsas, asfaltas.
- Stambūs ir smulkūs užpildai: veikia kaip karkasas, atlaikantis išorines jėgas. Stambūs užpildai - tai skalda, akmenukai, žvyras. Smulkūs užpildai - upių smėlis, jūros smėlis, kalnų smėlis, dirbtinis smėlis.
- Vanduo: paprastai naudojamas vanden tiekio vanduo, atitinkantis „Betono maišymo vandens standartą“ (JGJ63).
- Priedai ir priedai: naudojami gerinti betono eksploatacines savybes ir taupyti medžiagas. Priedai gali būti vandens reduktorius, lėtiklis, plėtimosi agentas. Priemaišos - lakieji pelenai, šlakas, silicio milteliai.
Betono savybės yra svarbios jo panaudojimui:
- Darbingumas: svarbus rodiklis, išreiškiantis betono konstrukcines savybes, dažniausiai matuojamas nuosmukiu arba darbo laipsniu. Geras darbingumas leidžia lengvai vibruoti ir tankinti betoną, užtikrinant aukštą suformuoto betono kokybę.
- Nuosmukis: betono sklandumo rodiklis, matuojamas milimetrais. Didelis nuosmukis rodo didelį sklandumą, kas ypač svarbu siurbiamam betonui.
- Nutekėjimo savybė: vandens nusodinimo efektyvumas transportuojant ir pilant betoną. Didelis vandens nutekėjimas neigiamai veikia betono kokybę ir stiprumą.
- Vandens sulaikymas: atvirkštinė savybė nutekėjimui; geras vandens sulaikymas rodo mažą nutekėjimą.
- Sluoksniuotas atskyrimas (segregacija): sudedamųjų medžiagų atskyrimas transportuojant ir pilant. Rimta segregacija mažina betono homogeniškumą ir stiprumą.
- Sanglauda: priešinga segregacijai savybė, rodanti medžiagų gerą sukibimą.
- Stiprumas: skirstomas į gniuždymo, atsparumo tempimui, lenkimo stiprumą. Pagrindinis rodiklis yra gniuždymo stipris (MPa), žymimas raide "C" (pvz., C10, C30, C60). Didelio stiprumo betonas yra stipresnis nei C60.
- Nepralaidumas: atsparumas vandens, alyvos ir kitų skysčių slėgiui, žymimas P6, P8, P10, P12.
- Kitos savybės apima atsparumą šalčiui, susitraukimą ir šliaužimą.
Cementas: rūšys, gamyba ir savybės
Cementas yra miltelių pavidalo hidraulinis rišiklis, kuris, sumaišytas su vandeniu, sudaro plastišką pastą, sukietėjančią ore ir vandenyje. Statyboje dažniausiai naudojami cementai yra gipsas, kalkės, o svarbiausia - hidraulinis cementas.
Istoriškai, cementą pirmieji pradėjo naudoti egiptiečiai, vėliau jį atrado Graikijoje ir Babilonijoje. Romėnai naudojo pucolaninius pelenus. Portlando cementas buvo sukurtas 1824 m. Jo sudėtis yra mišinys iš kalkių bei kitų priemaišų, turinčių geležies, aliuminio ir silicio. Šis mišinys gerai susmulkinamas ir sumalamas, o gauti milteliai deginami besisukančioje krosnyje apie 1400 °C temperatūroje, formuojant klinkerį.
Cementų klasifikacija
Yra šešios bendrosios paskirties cemento rūšys:
- Portlandcementis (PI, P.II)
- Paprastas portlandcementis (PO)
- Pucolaninis portlandcementis (PP)
- Šlakinis portlandcementis (PS)
- Lakieji pelenai portlandcementis (PF)
- Sudėtinis portlandcementis (PC)
Dažniausiai naudojami yra portlandcementis ir paprastas portlandcementis.
Portlandcementis skirstomas į du tipus:
- P.Ⅰ: Portlandcementis be mišrių medžiagų.
- P.Ⅱ: Portlandcementis, sumaišytas su kalkakmeniu arba granuliuoto aukštakrosnių šlako mišriomis medžiagomis, neviršijančiomis 5% cemento masės.
Portlandcementio stiprumo laipsniai yra 42,5, 42,5R, 52,5, 52,5R, 62,5R.
Įprastas portlandcementis (kodiniu pavadinimu PO) turi stiprumo klases: 42,5, 42,5R, 52,5, 52,5R.
Cemento savybės
- Cemento stiprumo laipsnis ir stiprumas: Stiprumas yra pagrindinis cemento kokybės rodiklis, šiuo metu dažniausiai nustatomas pagal 28-dienos stiprumą.
- Cemento skiedinio stiprumas: Nustatomas pagal cemento skiedinio lenkimo ir gniuždymo stiprumo rodiklius.
- Cemento standartinės konsistencijos vandens suvartojimas: Parodo cemento vandens poreikį ir leidžia tiksliai patikrinti stingimo laiką bei stabilumą.
- Cemento stingimo laikas: Svarbus statybos procesui. Pradinis stingimo laikas neturi būti ankstesnis nei 45 minutės, o galutinis - ne vėlesnis kaip 10 valandų.
- Stabilumas: Nurodo cemento tūrio pokyčio vienodumą kietėjimo metu. Tai svarbus kokybės rodiklis, o nekvalifikuoto stabilumo cementą naudoti draudžiama.
- Kitos savybės apima smulkumą, savitąjį svorį ir cemento skiedinio sklandumą.
Pagal techninius rodiklius cementas skirstomas į kvalifikuotus ir nekvalifikuotus gaminius. Tinkami produktai atitinka visus nacionalinio standarto reikalavimus, o nekvalifikuoti produktai neatitinka bent vieno standarto punkto (pvz., smulkumas, stingimo laikas, stabilumas, kenksmingų medžiagų kiekis ir kt.).
Cemento laikymas
Laikomas cementas turi būti sukrautas atskirai pagal tipą, etiketę ir pristatymo datą, aiškiai pažymėtas. Svarbu laikytis principo "pirmas tiekiamas - pirmas naudojamas". Cemento laikymo laikas neturėtų būti per ilgas, nes tai gali lemti aglomeraciją ir stiprumo sumažėjimą. Paprastai, laikant tris mėnesius įprastoje aplinkoje, cemento stiprumas sumažėja 10-20%. Pasibaigus galiojimo laikui (viršijus tris mėnesius nuo pristatymo datos), cementą prieš naudojimą reikia patikrinti.
Cemento rūšys, jų panaudojimas ir paskirtis | Cemento klasės Paprastasis portlandcementis
Užpildai betone
Užpildas, dar vadinamas fileriu, yra vienas pagrindinių betono komponentų, veikiantis kaip karkasas. Jis skirstomas į smulkųjį ir stambųjį užpildą.
Smulkusis užpildas (smėlis)
- Klasifikacija: Pagal gamybos šaltinį skirstomas į jūros, upių ir kalnų smėlį. Pagal smulkumo modulį - į rupų, vidutinį, smulkų ir itin smulkų smėlį.
- Techniniai reikalavimai: Svarbi dalelių gradacija, purvo kiekis (betone virš C30 neturi viršyti 3%), žalingų medžiagų kiekis (pvz., žėrutis, organinės medžiagos).
Stambusis užpildas (skalda, akmenukai)
- Klasifikacija: Pagal gamybos šaltinį - akmenukai ir skaldyti akmenys. Pagal specifikacijas - vieno grūdo ir ištisinio grūdo rūšys.
- Techniniai reikalavimai: Svarbi dalelių gradacija, spygliuočių ir dribsnių dalelių kiekis (betone virš C30 neturi viršyti 15%), purvo kiekis (betone virš C60 neturi viršyti 1%). Stiprumas tiesiogiai veikia betono stiprumą.
- Pastabos: Spygliuočių ir sluoksniuotų dalelių kiekis turi didelę įtaką betono apdirbamumui ir stiprumui. Žvyre neturėtų būti per daug purvo, akmens miltelių ir kitų smulkmenų.
Priemaišos negali būti maišomos su užpildais; jos kraunamos ir sukraunamos atskirai, atsižvelgiant į kilmės vietą, tipą ir specifikaciją.
Priedai ir priemaišos betone
Priedai yra medžiagos, kurių dozė neviršija 5% cemento masės ir kurios gali keisti betono savybes pagal poreikį.
- Vandens kiekį mažinanti priemonė: mažina vandens sąnaudas, didina betono stiprumą arba gerina apdirbamumą.
- Oro įtraukianti medžiaga: padidina oro kiekį, mažina kraujavimą ir atsiskyrimą, gerina darbingumą.
- Krešėjimo reguliatorius: (lėtėjantis, ankstyvo stiprumo, greito stingimo) skirtas reguliuoti stingimo laiką.
- Kiti priedai: Vandenį atstumiantys, antifrizai ir kt.
- Plėtimo agentas: didina betono tūrį ir gerina nepralaidumą.
Naudojant priedus, būtina kontroliuoti jų kiekį ir atlikti suderinamumo su cementu bandymus.
Priemaišos (pvz., lakieji pelenai, aukštakrosnių šlakas, silicio dioksido dūmai) padeda taupyti cementą, gerina betono eksploatacines savybes ir reguliuoja stiprumo lygį.
Lakieji pelenai yra smulkūs milteliai, surinkti iš anglimi kūrenamos elektrinės išmetamųjų dujų. Jų naudojimas gali turėti didelį ekonominį poveikį, gerinti betono savybes, pvz., mažinti hidratacijos šilumą.
Šlifavimo šlakas yra granuliuoto aukštakrosnių šlako produktas, išdžiovintas ir sumaltas iki reikiamos smulkumo.
Gamybos kontrolė ir betono transportavimas
Prekinio betono gamyba yra nulemta pardavimų ir turi griežtą laiko limitą. Iškrovimą patartina pradėti per 90 minučių nuo pagaminimo, o baigti per pusę pradinio stingimo laiko. Gamintojas ir naudotojas turi suderinti tiekimo ir medžiagų sunaudojimo greitį.
Maišymo reikalavimai apima maišytuvo sudrėkinimą prieš maišymą, vienodą šėrimą ir maišytuvo valymą. Matavimo įranga turi būti reguliariai kalibruojama, o leistini nuokrypiai griežtai kontroliuojami. Būtina atkreipti dėmesį į smėlio ir akmens vandens kiekio pokyčius ir reguliuoti įpilamo vandens kiekį, kad būtų kontroliuojamas vandens ir cemento santykis.
Betoną reikia maišyti tol, kol visos sudedamosios dalys tolygiai susimaišys ir spalva taps vienoda. Aukštos kokybės betonui maišymo laikas turėtų būti pailgintas 10-30 sekundžių.
Betono pristatymo laikas (nuo iškrovimo iš maišyklės iki transporto priemonės iškrovimo pradžios) turi atitikti sutarties reikalavimus. Paprastai jis neturi viršyti 1,5 valandos (arba 2 valandų, kai temperatūra žemesnė nei 25 °C). Transportuojant svarbiausia išlaikyti betono mišinio vienodumą, vengti segregacijos ir pradinio stingimo. Esant karštam, šaltam ar vėjuotam orui, reikia imtis apsaugos priemonių. Kelias turi būti lygus, o važiavimas - stabilus.
Griežtai draudžiama savavališkai pilti vandenį į betoną transporto priemonėje. Transportuojamo betono temperatūra turi būti ne aukštesnė kaip 35°C ir ne žemesnė kaip 5°C.
