Beton i jego technologie

Tytuł Beton i jego technologie Autor Zygmunt Jamroży Język polski Wydawnictwo Wydawnictwo Naukowe PWN ISBN 978-83-011-8210-6 Rok wydania 2015 Warszawa Wydanie 4 ilość stron 508 Format pdf Spis treści Przedmowa XV Przedmowa do wydania trzeciego XVI Symbole i skróty 2 1. Wprowadzenie 4 1.1. Rys historyczny rozwoju betonu 5 1.2. Ważniejsze określenia 8 1.3. Nowoczesnanie w robotach betonowych 8 1.4. Stanowczy podział betonów 9 1.4.1. Podział ze względu na gęstość objętościową (ρ0) 9 1.4.2. Podział ze względu na przeznaczenie w konstrukcji 9 1.4.3. Podział ze względu na techniczne warunki pracy 10 1.4.4. Podział ze względu na miejsce urabiania mieszanki 10 1.4.5. Nazwy betonów 10 2. Spoiwo 11 2.1. Pojęcie spoiwa 11 2.2. Rodzaje spoiw 11 2.2.1. Spoiwa powietrzne 11 2.2.2. Spoiwa hydrauliczne 11 2.2.3. Spoiwa żywiczne 12 2.2.4. Spoiwa bitumiczne 12 2.3. Dodatki do cementu 12 2.4. Cement 16 2.4.1. Uwagi wstępne 16 2.4.2. Charakterystyka chemiczna cementu 17 2.4.3. Znaczenie składu chemicznego cementu 18 2.4.4. Innowacyjnanie w praktyce przy wyborze cementu 19 2.4.5. Podział cementów 20 2.4.6. Skład chemiczny cementów powszechnego stosowania 20 2.5. Cement portlandzki – CEM 1 24 2.6. Cementy z grupy CEM II (portlandzkie mieszane) 28 2.7. Cement hutniczy – CEM III 28 2.8. Cement pucolanowy – CEM IV i wieloskładnikowy – CEM V 29 2.9. Atrybuty cementów powszechnego stosowania 29 2.10. Cement szybkotwardniejący 32 2.11. Cement portlandzki szybkowiążący 32 2.12. Cement belitowy 33 2.13. Cement niskokaloryczny 33 2.14. Cement wysokoalkaliczny 33 2.15. Cement do budowy mostów 33 2.16. Cement do budowy dróg 34 2.17. Cement hydrotechniczny 34 2.18. Cement dla górnictwa 34 2.19. Cement wiertniczy 35 2.20. Cement biały i cementy innych barw 35 2.21. Cement plastyfikowany 35 2.22. Cement hydrofobowy 36 2.23. Cement siarczanowo-żużlowy 36 2.24. Cement ekspansywny 36 2.25. Cement glinowy 37 2.26. Cement bezgipsowy 38 2.27. Starzenie się cementów 38 2.28. Transport cementu 40 2.29. Przechowywanie cementu 40 3. Zaczyn cementowy 43 3.1. Opis ogólny 43 3.2. Atrybuty reologiczne zaczynu 43 3.3. Cykl dojrzewania zaczynu cementowego 45 3.4. Stopień i zakres hydratacji ziaren cementowych 53 3.5. Struktura stwardniałego zaczynu cementowego 56 3.6. Ciepło hydratacji 62 3.7. Wpływ miałkości, temperatury i wilgotności na cykl dojrzewania 63 3.8. Kształtowanie się fizykochemicznych parametry zaczynu w miarę jego dojrzewania 65 3.9. Odkształcalność 65 3.9.1. Skurcz wewnętrzny 66 3.9.2. Skurcz zewnętrzny 66 3.9.3. Odkształcalność termiczna 68 3.9.4. Odkształcenia pod wpływem obciążeń zewnętrznych 68 3.10. Charakterystyka i celowość badania cementu 69 3.10.1. Właściwości przewidziane do badań 69 3.10.2. Czas wiązania 70 3.10.3. Zmiana pojemności 70 3.10.4. Stopień rozdrobnienia 71 3.10.5. Skurcz 72 3.10.6. Trwałość na ściskanie 72 3.10.7. Cement zwietrzały – ocena i nowoczesnanie 74 3.10.8. Fałszywe wiązanie 75 3.11. Podsumowująca analiza cechy zaczynu 75 4. Kruszywo 79 4.1. Kruszywo jako element betonu 79 4.2. Podział kruszyw 79 4.3. Określenie ważniejszych nazw i pojęć 83 4.4. Powstawanie ziaren 85 4.5. Charakterystyka ziaren kruszywa 86 4.6. Typy skał, z których pochodzi kruszywo do betonów zwykłych 90 4.7. Ogólna charakterystyka skał 90 4.8. Atrybuty fizyczne skał 91 4.9. Szczególne cechy skał 95 4.10. Wymogi techniczne dla kruszyw do betonu 97 4.11. Kryteria wobec kruszyw łamanych 102 4.12. Granulometryczna charakterystyka kruszyw 103 4.12.1. Ważniejsze pojęcia 103 4.12.2. Wymagania normy 104 4.12.3. Adekwatne uziarnienie 104 4.12.4. Krzywa uziarnienia 106 4.12.5. Ograniczenie największej średnicy ziaren kruszywa 108 4.12.6. Sporządzenie krzywej uziarnienia 108 4.12.7. Sposoby doboru uziarnienia 109 4.12.8. Granice krzywych przesiewu 114 4.12.9. Dobór uziarnienia metodą kolejnych przybliżeń (iteracji) 116 4.12.10. Szczególne przypadki komponowania kruszyw 121 4.12.11. Powierzchnia właściwa kruszywa 123 4.13. Produkcja kruszywa skalnego 125 4.13.1. Produkcja kruszywa naturalnego 125 4.13.2. Produkcja kruszywa łamanego 126 4.13.3. Produkcja kruszywa betonowego (z recyklingu) 126 4.14. Transport kruszywa 126 4.15. Składowanie kruszywa 126 4.16. Istota badań kruszyw skalnych 127 5. Woda zarobowa 131 5.1. Warunki dopuszczenia wody do zarabiania betonu 131 5.2. Liczba wody zarobowej 132 5.3. Wodożądność części betonu 133 5.4. Woda w stosie kruszywa 134 5.5. Doświadczalne wyznaczenie wodożądności kruszywa 137 6. Parametry mieszanki betonowej 139 6.1. Ogólna charakterystyka 139 6.2. Atrybuty mieszanki betonowej 141 6.2.1. Urabialność 142 6.2.2. Konsystencja 144 6.2.3. Zdolność do zagęszczania 147 6.2.4. Uwagi uzupełniające 148 7. Odporność na ściskanie – podstawowa cecha betonu zwykłego 153 7.1. Określenia 153 7.2. Warunki realizowania 154 7.3. Warunki dojrzewania 154 7.4. Klasa betonu 156 7.5. Odporność specyficzna fck 157 7.6. przeciętna 157 7.7. Współzależność wytrzymałości typowej i przeciętnej 159 7.8. Ustalanie wytrzymałości średniej w celu zaprojektowania założonej klasy betonu 159 7.9. Związek pomiędzy wytrzymałością średnią a składem betonu 160 7.10. Trafna ilość zaczynu 161 7.11. Uzupełniające dane 163 8. Wprowadzenie do projektowania betonu zwykłego 167 8.1. Podstawowe określenia 167 8.2. Podział betonu zwykłego na grupy projektowania 167 8.3. Określenie dobrze zaprojektowanego betonu 168 8.4. Tok innowacyjnania przy projektowaniu betonu 169 8.5. Dobór konsystencji 170 8.6. Dobór typu cementu 170 8.7. Wybór typu kruszywa 171 8.8. Badania przydatności i cech charakterystycznych części 172 8.9. Graniczne ilości cementu 172 8.10. Podstawa projektowania ilości komponentów 172 8.11. Klasyfikacja metod projektowania 173 9. Projektowanie składu betonu klas ≤ C20/25 175 9.1. Metody obliczeniowe 175 9.1.1. Metody trzech równań 175 9.1.2. Metoda B. Bukowskiego 175 9.1.3. Metoda T. Kluza–K. Eymana 178 9.1.4. Metody czterech równań 180 9.1.5. Metoda punktu piaskowego 180 9.1.6. Metoda dwustopniowego otulenia W. Paszkowskiego 181 9.1.7. Metoda dwustopniowego otulenia według B. Kopycińskiego 184 9.1.8. Metoda dwustopniowego przepełnienia B. Kopycińskiego 187 9.2. Metody doświadczalne 192 9.2.1. Idea metod 192 9.2.2. Metoda znanego zaczynu 192 9.3. Szczególne sposoby projektowania 194 9.3.1. Projektowanie według „recepty podanej graficznie" 194 9.3.2. Projektowanie według „recepty przekazanej tablicarycznie" 199 9.3.3. Projektowanie ze wspomaganiem komputerowym 199 9.4. Sprawdzenie zaprojektowanego składu betonu 200 9.5. Uwzględnienie w projektowaniu betonu dodania domieszki 200 9.6. Roboczy skład betonu – recepta robocza 201 10. Projektowanie betonów klas od C25/30 do C45/50 203 10.1. Uwagi wstępne 203 10.2. Wymogi dotyczące komponentów betonu 203 10.3. Charakterystyka zaczynu 204 10.4. Dobór uziarnienia kruszywa 204 10.5. Nowoczesnanie przy projektowaniu 205 11. Projektowanie betonów wysokich klas ≥ C50/60 209 11.1. Wprowadzenie 209 11.2. Istota sposobu uzyskiwania betonów wysokich klas 209 11.3. Przykładowe składy betonów ustalone przez autora bądź zaczerpnięte z literatury krajowej 210 11.4. Szczególne parametry BWW 211 11.5. Organizacyjne zasady progresywnania w projektowaniu składu betonu (kompetencje kadry) 215 12. Projektowanie betonu, który będzie wykonywany w warunkach prymitywnych 217 12.1. Progresywnanie znaczące 217 12.2. Informacje pomocnicze 218 13. Domieszki 221 13.1. Określenie 221 13.2. Podział 221 13.3. Ocena 221 13.4. Domieszki ulepszające urabialność mieszanki betonowej 223 13.4.1. Domieszki upłynniające poprzez zwilżanie 225 13.4.2. Superplastyfikatory 226 13.4.3. Cel używania plastyfikatorów 229 13.5. Domieszki napowietrzające 231 13.6. Domieszki regulujące wiązanie 234 13.6.1. Domieszki opóźniające wiązanie 236 13.6.2. Domieszki przyspieszające wiązanie i twardnienie 236 13.7. Domieszki uszczelniające przeciw przenikaniu wody 239 13.8. Domieszki wznosijące mrozoodporność 240 13.9. Domieszki barwiące 241 13.10. Domieszki spulchniające 241 13.11. Inne domieszki 242 14. Dodatki 245 14.1. Dodatki pylaste 245 14.1.1. Popiół lotny jako dodatek 246 14.1.2. Żużel wielkopiecowy jako dodatek 249 14.1.3. Pył krzemionkowy jako dodatek 249 14.1.4. Mączki skalne jako dodatek 250 14.1.5. Bentonit jako dodatek 250 14.2. Dodatki okruchowe 251 14.3. Żywice syntetyczne jako dodatki 251 14.4. Dodatki uodporniające na oddziaływania mechaniczne 253 14.5. Dodatki kompleksowe 255 14.6. Projektowanie betonów z domieszkami i dodatkami 255 14.7. Uwagi technologiczne dotyczące domieszek i dodatków 256 15. Cechy technologiczne betonu 259 15.1. Określenia 259 15.2. Typy cechy 259 15.3. Odporność na ściskanie i jej kształtowanie 260 15.3.1. Czynniki składowe wytrzymałości betonu na ściskanie 260 15.3.2. Warianty przyczepności 260 15.3.3. Strefa stykowa zaczynu z kruszywem 261 15.3.4. Mechanizm i przebieg niszczenia próbki zgniatanej264 15.3.5. Wzór wytrzymałościowy Fereta 266 15.3.6. Określanie wytrzymałości 28-dniowej na podstawie wytrzymałości wcześniejszej 267 15.3.7. Rozwój wytrzymałości po 28 dniach 268 15.3.8. Rozwój wytrzymałości betonów klas ≥ C50/60 268 15.3.9. Wpływ kształtu i wielkości elementu na ocenę wytrzymałości 268 15.3.10. Trwałość przy miejscowym docisku 270 15.3.11. Wytrzymałość przy ściskaniu wieloosiowym 270 15.3.12. Odporność w sytuacji obciążeń pulsujących (dynamicznych) 271 15.3.13. Czynniki wpływające na chwilowe zmiany wytrzymałości na ściskanie 271 15.3.14. Wpływ temperatury 272 15.3.15. Wpływ wilgoci 272 15.3.16. Odporność betonu w warunkach kriogenicznych 274 15.4. Wytrzymałość na rozciąganie 274 15.4.1. Badanie na osiowe rozciąganie (ft) 275 15.4.2. Badanie na zginanie (fg) 276 15.4.3. Badanie na łupanie (fł) 276 15.4.4. Współzależność wielkości ft, fg i fł 276 15.5. Specjalne parametry wytrzymałościowe 277 15.5.1. Wytrzymałość na skręcanie (fskr) 277 15.5.2. Wytrzymałość na ścinanie (fτ) 277 15.5.3. Odporność udarowa (fu) 278 15.5.4. Odporność na ścieranie 278 15.5.5. Niepodatność na wysoką temperaturę 279 15.5.6. Przyczepność do stali 279 15.6. Odkształcalność 281 15.6.1. Skurcz 281 15.6.2. Skurcz karbonizacyjny 287 15.6.3. Odkształcalność termiczna 287 15.6.4. Odkształcenia pod rosnącym obciążeniem 289 15.7. Moduł rozciągliwości E 291 15.8. Naprężenia krytyczne 294 15.9. Pełzanie 295 15.9.1. Zjawiska zachodzące w strukturze betonu przy pełzaniu 296 15.9.2. Przebieg pełzania 297 15.9.3. Czynniki wpływające na wielkość pełzania 298 15.9.4. Rzeczywista wielkość pełzania 298 15.9.5. Wskaźnik pełzania (φp) 298 15.10. Właściwości fizyczne 300 15.10.1. Porowatość 300 15.10.2. Nasiąkliwość 306 15.10.3. Wodoszczelność 307 15.10.4. Mrozoodporność 308 15.10.5. Przewodność grzewcza 309 15.11. Wytrzymałość na wpływ środowisk chemicznie zadziornych 309 15.11.1. Typy korozji i ich objawy 310 15.11.2. Postać środowiska agresywnego 310 15.11.3. Opis rodzajów agresywności 310 15.11.4. Ogólny opis środowiska zadziornego 312 15.11.5. Klasy środowiska i stąd klasy ekspozycji 313 15.12. Zestawienie czynników wpływających na cechy betonu 315 16. Istota badań technicznych betonu 319 16.1. Badanie wytrzymałości na ściskanie na próbkach normowych 319 16.2. Badania wytrzymałości na ściskanie betonu w elemencie albo w konstrukcji 320 16.3. Badanie skurczu 321 16.4. Badanie modułu sprężystości E 322 16.5. Badanie pełzania 322 16.6. Badania wodoszczelności 323 16.7. Badanie nasiąkliwości 323 16.8. Uwagi dopełniające 323 17. Realizowanie betonu 325 17.1. Przyjmowanie i magazynowanie składników 326 17.2. Dozowanie elementów 327 17.3. Mieszanie części 329 17.4. Transport mieszanki betonowej 333 17.4.1. Środki transportu bliskiego 333 17.4.2. Środki transportu dalekiego 334 17.4.3. Transport pompowy 335 17.4.4. Transport metodą rynnową 338 17.5. Układanie i zagęszczanie 338 17.5.1. Sposób wprowadzania mieszanki do miejsca przeznaczenia 339 17.5.2. Sposób układania mieszanki betonowej 340 17.5.3. Metody rozprowadzania 343 17.5.4. Zasady zagęszczania 344 17.5.5. Dziobanie 346 17.5.6. Ubijanie 346 17.5.7. Wibrowanie 347 17.5.8. Prasowanie 354 17.5.9. Walcowanie 355 17.5.10. Utrząsanie 355 17.5.11. Wirowanie 356 17.5.12. Próżniowanie 356 17.5.13. Przerwy robocze przy betonowaniu 361 17.5.14. Samozagęszczanie 362 17.6. Pielęgnacja 363 17.6.1. Wprowadzenie 363 17.6.2. Wpływ oddziaływań mechanicznych 366 17.6.3. Praktyczne sposoby progresywnania 366 17.6.4. Długość okresu pielęgnacji wilgotnej 367 17.7. Natryskiwanie 368 17.7.1. Systemy natryskiwania 369 17.7.2. Cechy betonu natryskowego 369 17.8. Betonowanie pod wodą 371 17.8.1. Metoda Contractor 371 17.8.2. Metoda dwuetapowego betonowania 372 17.8.3. Betonowanie pojemnikami 374 17.8.4. Betonowanie w wąskich wykopach pod wodą 375 17.8.5. Betonowanie poprzez wypełnienie zatopionej powłoki z tworzywa sztucznego (folii) 375 17.8.6. Betonowanie z wykorzystaniem bloków prefabrykowanych 375 17.8.7. Szczególny tryb nowoczesnania 375 17.9. Sprawdzanie – ocena realizowania i jakości betonu 375 17.9.1. Sprawdzanie komponentów (cementu, kruszywa i wody) 376 17.9.2. Sprawdzanie mieszanki betonowej 376 17.9.3. Sprawdzanie klasy betonu 376 17.9.4. Ocena poziomu wytwarzania mieszanki betonowej lub betonu stałego 377 17.10. Problem deskowania a jakość uzyskanego betonu 377 17.11. Betonowanie mieszanką samozagęszczalną 381 18. Realizowanie betonu w zakładzie prefabrykacji 383 18.1. Charakterystyka nowoczesnania 383 18.2. Przyspieszone dojrzewanie betonu 384 18.2.1. Ultrawibracja 385 18.2.2. Obróbka grzejna 385 18.2.3. Nagrzewanie w podwyższonej temperaturze 386 18.2.4. Nagrzewanie w wysokiej temperaturze > 60°C 387 18.2.5. Naparzanie 390 18.2.6. Autoklawizacja 390 18.2.7. Elektronagrzew 390 18.2.8. Sposoby nagrzewania pośredniego 391 18.2.9. Nagrzewanie energią promieni podczerwonych 392 18.2.10. Sposoby powiększania produktywności nagrzewania 392 18.2.11. Sprawdzanie przebiegu nagrzewania 393 18.2.12. Pielęgnacja 394 19. Betonowanie w warunkach obniżonej temperatury 395 19.1. Charakterystyka warunków 395 19.2. Wpływ okresu chłodów na dojrzewanie betonu 396 19.3. Wpływ okresu mrozów na dojrzewanie betonu 396 19.4. Prowadzenie robót betonowych w zimie 398 19.4.1. Podstawowe zasady wpływające na nowoczesnanie 398 19.4.2. Metody nowoczesnania 398 19.4.3. Metoda modyfikacji wykonywania mieszanki betonowej 398 19.4.4. Metoda zachowania ciepła 402 19.4.5. Metoda nagrzewania betonu 403 19.4.6. Metoda cieplaków 404 19.5. Agregaty grzejne 405 20. Beton cementowy specjalny 407 20.1. Beton hydrotechniczny 407 20.1.1. Podział konstrukcji hydrotechnicznych mających wpływ na wybór składu betonu 409 20.1.2. Jakość betonu hydrotechnicznego 409 20.1.3. Skład mieszanek betonowych 410 20.1.4. Techniki betonowania 410 20.2. Beton wodoszczelny 411 20.3. Beton przewidziany do pracy w środowisku chemicznie agresywnym 413 20.4. Beton kwasoodporny 414 20.5. Beton o podwyższonej wytrzymałości na ścieranie 414 20.6. Betony z dodatkiem składnika włóknistego (fibrobetony) 415 20.7. Beton cementowy do nawierzchni drogowych 417 20.8. Beton cementowy do nawierzchni lotniskowych 420 20.9. Beton ciężki jako beton ochronny przed promieniowaniem aktywnym 422 20.10. Betony żaroodporne i ogniotrwałe 423 20.10.1. Pojęcia 423 20.10.2. Betony na cemencie portlandzkim 425 20.10.3. Betony na cemencie glinowym 426 20.10.4. Betony na szkle wodnym 426 20.11. Beton architektoniczny 427 20.12. Geobeton 430 20.13. Beton chudy 431 20.14. Beton polimerowo-cementowy 431 20.14.1. Podstawowe atrybuty spoiwa polimerowego 431 20.14.2. Beton cementowy impregnowany polimerami 432 20.14.3. Beton polimerowo-cementowy 432 20.15. Beton samozagęszczony 434 20.16. Betony szczególne 435 21. Betony bezcementowe 437 21.1. Beton polimerowy 437 21.2. Beton żużlowo-alkaliczny 439 21.3. Beton bitumiczny 439 21.4. Gipsobeton 441 21.5. Beton sylikatowy 441 21.6. Inne przypadki 442 22. Beton lekki 443 22.1. Klasyfikacja 443 22.2. Kruszywo do betonów lekkich 445 22.2.1. Kruszywa sztuczne 445 22.2.2. Charakterystyka struktury ziaren 446 22.2.3. Zasada produkcji kruszyw ziarnowych 447 22.2.4. Parametry fizyczne kruszyw nienaturalnych 448 22.2.5. Wymogi techniczne dla kruszyw nienaturalnych 449 22.3. Kruszywa skalne do betonów lekkich 451 22.4. Mikrokruszywa zwane inaczej mikrowypełniaczami 451 22.5. Kruszywa organiczne 451 22.6. Beton lekki kruszywowy 452 22.6.1. Elementy betonów 452 22.6.2. Dobór składu betonu zwartego 452 22.6.3. Wybór składu betonu półzwartego 457 22.6.4. Dobór składu betonu jamistego 457 22.6.5. Technologia wykonywania 458 22.6.6. Atrybuty betonów kruszywowych 458 22.6.7. Możliwość przewidywania wytrzymałości lekkiego betonu kruszywowego klas do LC16/18 460 22.6.8. Badania 461 22.7. Betony komórkowe (mikrokruszywowe) 462 22.7.1. Istota betonu mikrokruszywowego 462 22.7.2. Warianty betonów 462 22.7.3. Właściwości fizykomechaniczne 463 22.7.4. Zastosowanie 464 22.8. Betony na kruszywie ekologicznym 464 22.8.1. Typy i atrybuty 464 22.8.2. Problemy wykonawcze 465 22.9. Szczególne typy betonu lekkiego 466 23. Zasady napraw betonu w konstrukcji 469 23.1. Ogólna charakterystyka 469 23.2. Zasady naprawy chłodni kominowych 472 24. Uzupełnienia 477 24.1. Specyfikacja składu betonu 477 24.1.1. Podstawowe wymogi dotyczące składu betonu 477 24.1.2. Uwagi do projektowania betonu z uwzględnieniem jego trwałości 479 24.1.3. Dobór podstawowych elementów 480 24.2. Klasy ekspozycji betonu związane z oddziaływaniem środowiska 481 24.2.1. Kryteria wynikające z klas ekspozycji 485 24.2.2. Spełnienie wymagań 485 24.3. Kontrola produkcji betonu 486 24.4. Użytkowanie dodatków 487 24.4.1. Postanowienia ogólne 487 24.4.2. Współczynnik k dodatków rodzaju II 487 24.4.3. Pojęcie równoważnych właściwości użytkowych betonu 488 24.5. Używanie domieszek 489 24.6. Wysyłka mieszanki betonowej 489 24.7. Kontrola zgodności i kryteria zgodności 490 25. Aktualne kierunki rozwoju technice betonu 493 26. Załączniki 494 I. Literatura 494 II. Wykaz tablic 496 III. Ważniejsze daty dotyczące historii rozwoju betonu 499 IV. Zestawienie ciekawszych informacji na temat szkół zajmujących się nauką o betonie 500 V. Etapy rozwoju betonu w ujęciu autora książki 501 VI. 10 podstawowych stwierdzeń o betonie według autora książki 502 VII. Określenia 502 Od autora – zamiast posłowia 507