Kaip apibūdinamas betono plastiskumas ir ypač stipraus betono savybės

Statybų pramonėje naudojamos vis tobulesnės medžiagos, kurios leidžia įgyvendinti kaskart sudėtingesnius architektūrinius sprendimus. Betonas - seniai naudojama statybinė medžiaga. Tačiau ką galėtume pasakyti apie ypač stiprų betoną - vieną iš naujų statybinių medžiagų?

UHPC terminologija ir teisiniai bei projektavimo ribojimai

Teigiama, kad terminas „ypač stiprus betonas“ (angl. „ultra-high performance concrete“ (UHPC)) galbūt nėra visiškai tikslus. Jis vis dar neapibrėžtas ne tik Lietuvos, bet ir kitų Europos Sąjungos valstybių narių bei pasaulio šalių techniniuose, teisiniuose dokumentuose, reglamentuose ir projektavimo normose, be kurių ši išskirtinė statybinė medžiaga negali būti gaminama gamyklose.

Laboratoriniai pokyčiai ir praktinis lūžis

Tiesa, teko paieškoti šiokių kompromisų, kuriuos priėmus sensacingas betono mišinio gniuždymo stipris, išgautas laboratorijoje, sumažėjo. Tačiau vis tiek buvo pasiektos dvi didelės pergalės: gamybos sąlygomis gali pavykti išgauti 130-150 MPa gniuždymo stiprio betoną, o UHPC pasižymi ne tik pažangiomis mechaninėmis, bet ir ilgaamžiškumo savybėmis.

Kaip buvo atrasta tinkama formulė

Tyrėjai prisipažįsta, kad naująją UHPC formulę išrado visai netikėtai. „Atlikdami įvairius tyrimus ar bandymus statybos ir architektūros srityje, mūsų specialistai nuolat stengiasi panaudoti perdirbtas medžiagas. Pabandymas į betoninį mišinį įmaišyti specialiai paruošto smulkinto stiklo pranoko visus lūkesčius. Maloniai nustebino faktas, kad betono gniuždymo stipris žymiai padidėjo“, - teigė KTU SAF Statybinių medžiagų katedros vedėjas profesorius dr.

Vietinės žaliavos ir perdirbti pridėjai

KTU ypač stipraus betono formulė naudojamos vietinių atsargų medžiagos ir perdirbti stiklo milteliai. „Be to, mūsų galutinis produktas ir lengvesnis, ir pigesnis“, - pabrėžė KTU mokslo darbuotojas. Dėl savo unikalios struktūros toks betonas gali būti naudojamas net ir agresyvių sąlygų architektūroje bei įrenginiuose. Pavyzdžiui, jis gali pakeisti branduolinėse elektrinėse naudojamą armuotąjį plieną, t. y. UHPC atsparus korozijai, todėl gali tapti plieninių ašinių sijų alternatyva.

UHPC įvairovė ir alternatyvos

KTU SAF tyrėjai žino ne vieną UHPC alternatyvą. Nacionalinė cemento importuotojų asociacija ją apibrėžia kaip portlandcemenčio mišinį su silicio dioksido derva, kvarco miltais, smulkaus silicio smėliu, vandeniu ir pluoštais iš plieno arba organinių medžių. Tačiau alternatyvūs UHPC mišiniai dažnai turi didesnį cemento kiekį ir gali būti sunkiai pagaminami iš vietinių žaliavų. Pasauliniu kontekstu kai kurie UHPC variantai dar brangesni už lietuviškąjį betoną.

Kainų skirtumai ir praktinis poveikis

Šiuo metu žinomos UHPC alternatyvos pasaulyje, palyginti su lietuvišku betonu, kainuoja gerokai daugiau. Palyginimui: įprastinio C30/37 klasės betono kaina gali būti iki 60 Eur už kv. metrą, o ypač stipraus betono mišinio - keliskart didesnė. Teigiama, kad KTU SAF mokslininkų sukurto betono mišinis kainuoja gerokai pigiau, gali būti gaminamas iš vietinių žaliavų be sudėtingos technologinės įrangos. Šios priežastys lemia pigesnę išskirtinio betono gamybą, - teigė prof. dr. V. Vaitkevičius. - Mūsų ypač stipraus betono kubinio metro rinkos kaina gali siekti apie 200-250 eurų.

UHPC techninės savybės ir taikymo sritys

Ši statybinė medžiaga išsiskiria ne tik savo mechaninėmis, bet ir ilgaamžiškumo savybėmis. Dėl savo unikalios struktūros ji gali būti naudojama agresyviomis sąlygomis, o dėl atsparumo korozijai - pakeisti kai kurias tradicines konstrukcijas. Pavyzdžiui, seifų gamyboje 3 kartos saugos klasės atvejais UHPC gali būti taikomas atspariam vandeniui ir ugniai.

UHPC pamatiniai ir konstrukciniai poveikiai

Architektūriniai sprendimai UHPC leidžia sumažinti elementų matmenis - kolonų, perdangos plokščių ir sijų dydžius. Todėl šią medžiagą vertina kaip galimą alternatyvą įprastoms konstrukcijoms, ypač ten, kur būtina didelė atsparumas ir ilgaamžiškumas.

UHPC mišiniai ir jų skirtumai

• Nacionalinė cemento importuotojų asociacija apibrėžia UHPC kaip portlandcemenčio mišinį su silicio dioksido derva, kvarco miltais, smulkaus silicio smėliu, vandeniu ir pluoštais.
• KTU mokslininkų formulė naudoja vietines žaliavas ir perdirbtus stiklo miltelius, užtikrinant pigesnį gamybos procesą.
• Alternatyvūs mišiniai dažnai turi didesnį cemento kiekį ir gali būti sunkiau pagaminami iš vietinių žaliavų.

Įtrūkimų priežastys didelio stiprumo betone

Masinio betono įtrūkimų priežastys siejamos su dideliu konstrukcijų pjūviu ir dideliu cemento kiekiu, kuris išskiria daug hidratos šilumos. Priklausomai nuo būklės, įtrūkimai gali būti paviršiniai arba protrūkiai. Paviršiaus įtrūkimai dažnai atsiranda dėl temperatūrų gradientų ir skirtingo šilumos išsklaidymo paviršiuje bei viduje. Protrūkiai kyla dėl deformacijų ir vandens praradimo mūsų konstrukcijose, o jų plitimas gali būti visame skerspjūvyje.

Plastiškumo ypatybės, susijusios su didelio stiprumo betonu

Dėl mažo vandens ir rišiklio santykio bei didelio ankstyvo stiprumo vystymosi didelio stiprumo betono plastinis susitraukimas yra lengvesnis nei įprasto betono. Plastinis susitraukimas dažnai pasireiškia per pirmąsias valandas po išpylimo, o temperatūros susitraukimas dažnai įvyksta praėjus kelioms dienoms. Savaime džiūstantis (autogeninis) susitraukimas gali būti reikšmingas dėl mažo oro drėgmės ir greito vandens sunaudojimo porų sistemoje.

Intensyvus CO2 ir cheminės žvalgybos aspektai

Cheminis susitraukimas UHPC yra mažesnis nei įprasto betono, o šių įtrūkimų rizika priklauso nuo cemento hidratacijos ir priedų kiekio. Temperatūriniai pokyčiai, ypač šaltas susitraukimas, gali skatinti įtrūkimus, ypač kai hidratacija intensyvi dėl didelio cemento uso. Džiovinimo susitraukimai gali pasireikšti jau per pirmuosius metus, todėl kritiškai svarbu valdyti porų sistemą.

Materijų kokybės kontrolė ir praktiniai patarimai užsakovams

Kokybės užtikrinimas prasideda nuo žinios, jog betono mišinio „techninis pasas“ gali būti tikslus tik pateikus laboratorinius ar gamyklos duomenis. Priemonių spektras - nuo kūgio suslūgimo (S1-S4), kuris naudojamas įvertinti mišinio plastinę nestabilumą, iki vizualinių požymių spalvos (gelsvos, raudonos, melsvos atspalviai). Šviesiai rudos, raudonos ar geltonos spalvos mišinių požymiai dažnai rodo aukštą smėlio kiekį arba nešvarias sudėtines dalis, tad kokybė gali būti nekokybiška. Slankumas S2-S3 laikomas optimaliausiu varianto pasirinkimu, kai norima geras plastiškumas be didelių deformacijų.

Be to, patarimai namų sąlygomis - ne visada garantuotos kokybės, todėl svarbu tikrinti: pilkšva spalva (gali būti melsvas atspalvis) dažnai signalizuoja apie tinkamą cemento kiekio balansą; skirtingos spalvos (šviesiai ruda, raudona, geltona) gali rodyti per daug smėlio ar nešvarius komponentus. Taip pat patartina įvertinti mišinio plastiškumą ir kruopščiai naudotis specialiais priedais vietoj vandens siekiant užtikrinti norimą konsistenciją.

Praktiniai paveikslai ir papildomi šaltiniai

Duomenų santrauka

tags: #kaip #apibudinamas #betono #plastiskumas