Vastaukset suomeksi_7_2011
Transcription
Vastaukset suomeksi_7_2011
Korkealujuusbetonin suhteitus, suhteituksen erikoistapauksia Harjoitus 6 • Korkealujuusbetonin lujuus on K70 – K100 (By50). • Ultralujan betonin (RPC eli Reactive Powder Concrete) pölymäiseksi jauhettu kiviaines sekä teräsjauhe ja -kuidut tiivistävät betonin niin, että sen puristuslujuus voi olla jopa 800 MPa. • Vertaa: High Performance Concrete • Alhainen vesi-sementtisuhde: alle 0,35 jopa alle 0,20 Miksi korkealujuusbetoni • Puristetut rakenteet: pilarit, paalut – Mahdollistaa pienemmät poikkileikkausmitat • • • • Kevyempiä Helpompi kuljettaa Hyötypinta-ala kasvaa (enemmän myytävää) Arkkitehtuuri • Taivutetut rakenteet: pilarit, laatat, palkit – Voidaan jännittää voimakkaasti – Oma paino pienenee – Voidaan käyttää paikallisesti suurten rasitusten alueella • Säilyvyys paranee – Kulutus – Kemiallinen rasitus • Puristuslujuus kasvaa eniten – Vetolujuus ja kimmomoduuli vähemmän (vain kymmeniä prosentteja) • Kutistuma normaalia • Viruma pientä – Jopa 40 – 70 % normin arvoista • Kulutuksen kestävyys puristuslujuuden suhteessa • Pakkasenkesto? • Korkealujuusbetonissa käytetään samoja osaaineita kuin normaalilujuuksisessa betonissa • Käytettävän sementin ja seosaineiden valintaan vaikuttavat mm. lujuuden- ja lämmönkehityksen vaatimukset • Runkoaineessa vähän hienoainesta ja lietettä sekä pienet rakeisuusvaihtelut. Suuren sideainemäärän johdosta ei runkoaineen rakeisuuskäyrän muodolla ole yhtä suurta merkitystä kuin normaalilujuuksisella betonilla • Valmistus edellyttää tehonotkistimen käyttöä • Huolellinen jälkihoito Suhteituksen kulku • Suhteitusohje on laadittu 100mm särmäisille kuutioille • Sideaine voi olla – Sementti – Masuunikuona – Lentotuhka – Silika kcem kMK kLT ksil 1 1 0,3 2,5 • Suhteitusohje laadittu ainoastaan yhdelle notkeusluokalle: 2-3 sVB Suhteituksen kulku 1. Määritetään suhteituslujuus Keskiarvolujuus + hajonnan vaikutus 2. Määritetään sideainemäärä kuvaajasta Kirjasta ”Korkealujuuksisten betonien suhteitus”; Penttala V. et. al. (1990). Julkaisu 108. Kuva sivulta 40. Suhteituksen kulku 3. Lasketaan sementin ja seosaineen osuudet 4. Määritetään tehonotkistimen määrä kuvasta Kirjasta ”Korkealujuuksisten betonien suhteitus”; Penttala V. et. al. (1990). Julkaisu 108. Kuva sivulta 40 Suhteituksen kulku 5. Määritetään vesimäärä kuvasta 6. Lasketaan runkoaineen määrä betonin perusyhtälöllä. Ilmamäärä 10 dm3. Kirjasta ”Korkealujuuksisten betonien suhteitus”; Penttala V. et. al. (1990). Julkaisu 108. Kuva sivulta 39. Suhteituksen kulku 7. Yhdistetään runkoaine 8. Määritetään annoksen osa-aineet 9. Tehdään koevalu Tehtävä 1 Suhteita K100 betoni (28 vrk iässä), sideaineena CEMI ja 8 % silikaa. 1. Suhteituslujuus – Oletetaan hajonnan olevan 10 MPa Ø Ks = 110MPa 2. Määritetään sideainemäärä Saadaan sideainemääräksi 630 kg/m3 3. Lasketaan sideainemäärästä sementin ja seosaineiden osuudet (eli sementin ja silikan osuudet). Sideainemäärä (C+2,5·Si+0,3·Lt+Mk) C+2,5·0,08C = 630 C(1+0,2) = 630 C = 525 kg/m3 ja Si = 42 kg/m3 4. Määritetään tehonotkistimen määrä kuvasta Saadaan notkistinmääräksi 3,3 % 0,033*(525+42) = 18,7 kg/m3 5. Määritetään vesimäärä kuvasta Saadaan (W+Nt+I)/S = 0,25 (W+Nt+I)/(C+2,5*Si) = 0,25 (W+18,7+10)/(525+2,5*42) W = 0,25(630) – 18,7 – 10 W = 128,8 kg/m3 6. Lasketaan runkoaineen määrä betonin perusyhtälöllä eli +W+ N +I+ + + 128,8 + 18,7 + 10 + + + + = 1000 = 1000 QR = (1000 – 128,8 – 18,7 – 10 – 169,4 – 19,1) * 2,68 QR = 654 dm3 = 1753 kg/m3 Tehtävä 2 Suhteita betonia, jonka 150 mm:n särmäisillä kuutioilla määritetty vertailulujuus on 55 MPa yhden vuorokauden iässä. Sideaineena CEMI, 10 % silikaa ja 30 % lentotuhkaa. Ratkaisu Suhteitusohje on laadittu 100 mm särmäisten kuutioiden puristuslujuustulosten pohjalta. 100 mm kuutioilla määritetty puristuslujuus on noin 5 % 150 mm:n kuutioilla määritettyä lujuutta suurempi. 100 mm:n kuutioilla määritetty lujuus tulee siis olla 55*1,05 = 58 MPa Hajonnan osuuden oletetaan olevan 5 MPa, jolloin Ks = 63 MPa. 28 vuorokauden lujuus saadaan kuvaajasta Ks 28 vuorokauden iässä on 85 MPa Määritetään sideainemäärä Sideainemäärä kuvaajasta Saadaan sideainemääräksi 440 kg/m3 Sideainemäärä (C + 2,5Si + 0,3Lt) = 440 Si = 0,1C Lt = 0,3C C (1 + 2,5*0,1 + 0,3*0,3) = 440 C = 328,4 kg/m3 Si = 32,8 kg/m3 Lt = 98,5 kg/m3 Määritetään tehonotkistimen määrä Saadaan notkistinmääräksi 2,8 % 0,028*(328,4 + 32,8 + 98,5) = 12,9 kg/m3 Määritetään vesimäärä kuvasta Saadaan (W+Nt+I)/S = 0,39 (W+12,9+10)/(440) = 0,39 W = 0,39(440) – 12,9 – 10 W = 148,7 kg/m3 Lasketaan runkoaineen määrä betonin perusyhtälöllä eli +W+ N +I+ + + 148,7 + 12,9 + 10 + + = 1000 + + + = 1000 QR = (1000 – 148,7 – 12,9 – 10 – 105,9 – 14,9 – 42,8) * 2,68 QR = 664,8 *2,68 = 1782 kg/m3 Tehtävä 3 Tehtävän 2 betonimassan notkeudeksi saatiin koevalussa 4 sVB ja yhden vuorokauden puristuslujuudeksi saatiin 58 MPa. Korjaa suhteitusta. Ratkaisu • Puristuslujuus on siis alle suhteitusarvon (Ks1 = 63) ja lisäksi massa on liian jäykkää • Valitaan Ks28 = 85 + 5 = 90 MPa • Määritetään uusi sideainemäärä Sideainemäärä kuvaajasta Saadaan sideainemääräksi 460 kg/m3 Sideainemäärä (C + 2,5Si + 0,3Lt) = 460 Si = 0,1C Lt = 0,3C C (1 + 2,5*0,1 + 0,3*0,3) = 460 C = 343,3 kg/m3 Si = 34,3 kg/m3 Lt = 103,0 kg/m3 Määritetään tehonotkistimen määrä Saadaan notkistinmääräksi 3,0 % mutta koska edellinen betonimassa jäi liian jäykäksi, korotetaan tehonotkistimen annostusta ja valitaan määräksi 3,2 % 0,032*(480,6) = 15,4 kg/m3 Määritetään vesimäärä kuvasta Saadaan (W+Nt+I)/S = 0,35 (W+15,4+10)/(460) = 0,35 W = 0,35(460) – 15,4 – 10 W = 135,6 kg/m3 Tehtävä 4 Mitä asioita tulisi ottaa huomioon suhteitettaessa pumpattavaa betonia? Entä betonia, jolta vaaditaan kovaa kulutuskestävyyttä? Pumpattava betoni • Runkoaineen rakeisuuskäyrän tulee olla jatkuva – Liiallinen veden erottuminen on usein seurausta epäjatkuvasta runkoaineen rakeisuudesta tai karkeasta hiekasta, joka aiheuttaa karkeimpien sementtirakeiden ja betonin hienojakoisempien aineiden väliin epäjatkuvuuskohtia. • Riittävästi hienoainesta (sementti, seosaineet, filleri), murskeen käyttö lisää hienoainestarvetta. – Sementtiä 240 - 400 kg/m3 – Hienoainesmäärä <0,25: 350 - 500 kg/m3 • • • • • Notkeus S4 – S2 (S1) Notkistimet parantavat pumpattavuutta Huokostimet saattavat vaikeuttaa Ilmamäärä vähenee pumpattaessa Maksimiraekoko 1/3 jakeluputken halkaisijasta Kova kulutuskestävyys • Sementtikivi heikoin lenkki, kiviaines kestävin osa • Suuri runkoainemäärä tavoitteena • Alennetaan 0,125mm ja 4mm seulan läpäisyarvoja • Ei vetelää betonimassaa • Tehonotkistimet hyödyksi • Riittävä lujuus Muita erikoistapauksia • Vedenpitävyys Lujuus, vesi-sementtisuhde Jäykkä betonimassa Notkistimet Normaalia suurempi sementtimäärä sekä riittävä hienoainesmäärä – Normaalia pienempi raekoko – Betonoinnilla ja jälkihoidolla suuri merkitys – Ei mielellään lämpökäsittelyä – – – – • Kemiallinen kestävyys – – – – – – Käydään tarkemmin läpi myöhemmässä laskuharjoituksessa By50 Oikea sementtilaji Suuri lujuus, alhainen vesi-sementtisuhde -> tiivis betoni Tehonotkistimet silika • Pitkä kuljetusmatka – Riittävä notkeus, hidastin – Notkistin – Riittävä hienoainesmäärä erottumisen ehkäisemiseksi – Ilmamäärä vähenee • Kevytrunkoainebetonit – RA:n vedenimu – Sementtimäärä – lujuus • Alhainen lämmönkehitys