1. 1. UVODUVOD

--Svojstvo betona da tokom Svojstvo betona da tokom vrmenavrmena mijenja svoj volumen u dužem razdoblju i to u mijenja svoj volumen u dužem razdoblju i to u obliku smanjivanja dimenzija neopterećenih betonskih uzoraka približno obliku smanjivanja dimenzija neopterećenih betonskih uzoraka približno

proporcionalno u svim pravcima naziva se proporcionalno u svim pravcima naziva se SKUPLJANJE BETONASKUPLJANJE BETONAproporcionalno u svim pravcima,naziva se proporcionalno u svim pravcima,naziva se SKUPLJANJE BETONA.SKUPLJANJE BETONA.

2.Potrebne karakteristike materijala za definiranje skupljanja2.Potrebne karakteristike materijala za definiranje skupljanjaj j p j jj j p j j

Kako bi smo razumjeli i analizirali sve utjecaje na skupljanje betona,potrebne su Kako bi smo razumjeli i analizirali sve utjecaje na skupljanje betona,potrebne su nam informacije o 4 nam informacije o 4 slj.elementaslj.elementa::jj jj

Mehanički utjecaj od Mehanički utjecaj od temepraturnihtemepraturnih promjenapromjena ::Za Za defin.ovogdefin.ovog utjecaja potrebno je utvrditi vrijednosti promjene utjecaja potrebno je utvrditi vrijednosti promjene temp.tokomtemp.tokom vremena te vremena te promjene modula promjene modula elasticnostielasticnosti betona i koeficijenata betona i koeficijenata toplinskogtoplinskog istezanja Na istezanja Na modul elmodul el promjene modula promjene modula elasticnostielasticnosti betona i koeficijenata betona i koeficijenata toplinskogtoplinskog istezanja. Na istezanja. Na modul.elmodul.el. . kompozitakompozita najveći utjecaj ima izbor agregata.najveći utjecaj ima izbor agregata.

Kao i modul elastičnosti,zbog odnosa volumena,linearni toplinski koeficijent istezanja Kao i modul elastičnosti,zbog odnosa volumena,linearni toplinski koeficijent istezanja betona ovisi više o agregatu nego o betona ovisi više o agregatu nego o cemetnojcemetnoj pasti Linearnipasti Linearni toplinski toplinski koef istezanjakoef istezanjabetona ovisi više o agregatu nego o betona ovisi više o agregatu nego o cemetnojcemetnoj pasti.Linearnipasti.Linearni toplinski toplinski koef.istezanjakoef.istezanjacem.pastecem.paste mijenja se od 11x10mijenja se od 11x10--6 6 do 20x10do 20x10--66 1/˚C ovisno o vlažnosti stijena.1/˚C ovisno o vlažnosti stijena.Vrijednosti Vrijednosti linearnoglinearnog toplinskogtoplinskog koef.istezanjakoef.istezanja betona mogu biti u rasponu od 6 do 7 betona mogu biti u rasponu od 6 do 7 x10x10--66 1/1/ººC za beton s krečnjačkim C za beton s krečnjačkim agregatom Linearniagregatom Linearni toplinski toplinski koef istezanjakoef istezanja ima ima x10x10 1/1/ C za beton s krečnjačkim C za beton s krečnjačkim agregatom.Linearniagregatom.Linearni toplinski toplinski koef.istezanjakoef.istezanja ima ima vaznu ulogu u vaznu ulogu u el.kojiel.koji su izloženi su izloženi uvijetimauvijetima spriječenihspriječenih deformacija,u slučajevima deformacija,u slučajevima masivnih masivnih konskons. Ili . Ili el.izloženihel.izloženih velikim promjenama temperature.velikim promjenama temperature.

Termički utjecaj Termički utjecaj hidratacijehidratacije cementa:cementa:Termički utjecaj Termički utjecaj hidratacijehidratacije cementa:cementa:--zakonitost koja opisuje razvoj topline tokom zakonitost koja opisuje razvoj topline tokom hidratacijehidratacije..Toplina Toplina hidratacijehidratacije cementa je količina topline po gramu cementa je količina topline po gramu nehidratiziranognehidratiziranog

t k j l b di t k t k j l b di t k hid t ij O i ihid t ij O i i h t t h t t cementa,koja se oslobodi tokom procesa cementa,koja se oslobodi tokom procesa hidratacije.Ovisihidratacije.Ovisi o hem. sastavu cementa o hem. sastavu cementa i o finoći i o finoći mlivamliva..

--Betoni koji imaju visoku toplinu Betoni koji imaju visoku toplinu hidratacijehidratacije često su takvi da imaju veliko često su takvi da imaju veliko autogenoautogenosk pljanje kao što je sl čaj betona isoke č rstoćesk pljanje kao što je sl čaj betona isoke č rstoćeskupljanje,kao što je u slučaju betona visoke čvrstoće.skupljanje,kao što je u slučaju betona visoke čvrstoće.Hidrološki utjecaji vezano za Hidrološki utjecaji vezano za hidratacijuhidrataciju::

--zakonitost razvoja skupljanja određenu u nedostatku bilo kakve zakonitost razvoja skupljanja određenu u nedostatku bilo kakve hidrološkehidrološke izmjene izmjene s okolinom. (s okolinom. (AutogenoAutogeno skupljanje)skupljanje)Hidrološki utjecaji vezano za klimu:Hidrološki utjecaji vezano za klimu:

--zakonitost razvoja skupljanja uslijed zakonitost razvoja skupljanja uslijed uvijetuvijet okoline,koji predstavljaju prirodno okoline,koji predstavljaju prirodno sušenje.sušenje.

((--Mora biti pokazatelj kvantitativnih karak. dimenzija Mora biti pokazatelj kvantitativnih karak. dimenzija elem.odelem.od kojih ovisi dinamika kojih ovisi dinamika sušenja uzorka.)sušenja uzorka.)

3 Vrste skupljanja3. Vrste skupljanja

plastično skupljanjehidratacijsko skupljanjeskupljanje očvrsnulog betona uslijed sušenja ili hidraulično skupljanje

Skupljanje betona – predstavlja kombinaciju nekoliko elementarnih oblika skupljanja:oblika skupljanja:- plastično skupljanje,-hemijsko skupljanje,- autogeno (hidratacijsko) skupljanjeautogeno (hidratacijsko) skupljanje,- skupljanje uslijed sušenja,- termičko skupljanje,- skupljanje uslijed karbonatizacijep j j j j

3.1. Plastično skupljanje

red veličine 1% od volumena cementa skupljanje površinskog sloja spriječeno unutrašnjim dijelom

b t k ji k ljbetona, koji se ne skupljaplastične pukotine (plitke i dosta široke)izbjegavanje štetnih učinaka njegom betona

3.2. Hemijsko skupljanje

3.3. Autogeno skupljanje

• posljedica samoisušivanja u porama cementnog kamena zbog konzumacije vode u procesu hidratacije cementaj p j• hemijsko i autogeno skupljanje dosta povezani

- događa se u prvim danima, a počinje nekoliko sati poslije miješanja

- kontrolira razvoj vrijednosti mehaničkih čvrstoća betonat i fi ć li t i d t i f kt- vrsta i finoća mliva cementa i vodocementni faktor

- ukupan intezitet skupljanja: umjeren-značajno kod betona visoke čvrstoće s malim vodocementnim faktoromfaktorom- autogeno skupljanje betona visoke čvrstoće veće od autogenog skupljanja običnog betona

3.4.Skupljanje uslijed sušenja3.4.Skupljanje uslijed sušenja

--odnosi se na smanjenje volumena odnosi se na smanjenje volumena betona zbog gubitka vode iz betonabetona zbog gubitka vode iz betona

--stupanj sušenja mijenja se po debljini stupanj sušenja mijenja se po debljini elementa izmedju njegove najveće elementa izmedju njegove najveće elementa izmedju njegove najveće elementa izmedju njegove najveće vrijednosti(na površini) i najmanje vrijednosti(na površini) i najmanje vrijednosti (u jezgri)vrijednosti (u jezgri)

--Parametri koji najviše utječu na tu vrstu Parametri koji najviše utječu na tu vrstu k lj j k lj j skupljanja su:skupljanja su:

1.1. Debljina elementaDebljina elementa2.2. Poroznost ili kol.slobodne vode u Poroznost ili kol.slobodne vode u

betonubetonubetonubetonu3.3. Volumen pasteVolumen paste4.4. Finoća vezivaFinoća veziva5.5. Temperatura i relativna vlažnostTemperatura i relativna vlažnostppOdnos autogenog skupljanja i skupljanja Odnos autogenog skupljanja i skupljanja

uslijed sušenja u ukupnom sušenju uslijed sušenja u ukupnom sušenju betona ,i to običnog i betona visoke betona ,i to običnog i betona visoke čvrstoće prikazano je na čvrstoće prikazano je na čvrstoće,prikazano je na čvrstoće,prikazano je na dijagramima.dijagramima.

--EksmeprimentalniEksmeprimentalni rezultati,koje su obavili Le Roy i rezultati,koje su obavili Le Roy i de de LarrardLarrard,prikazuju da se skupljanje uslijed ,prikazuju da se skupljanje uslijed sušenja sa sušenja sa smanjenjemsmanjenjem vodocementnogvodocementnog omjera omjera od 0,41 na 0,33 smanji za 54%.od 0,41 na 0,33 smanji za 54%.

Skupljanje uslijed sušenja običnog betona (OSC) i Skupljanje uslijed sušenja običnog betona (OSC) i betona visoke čvrstoće (HSC)betona visoke čvrstoće (HSC), , j, , j

--PrisutnosPrisutnos mikroslikemikroslike u u betonimabetonima visoke čvrstoće visoke čvrstoće znatno smanji znatno smanji poroznostporoznost hidratiziranehidratizirane cementne cementne paste.paste.Sicard i Sicard i PonsPons tvrde da se može skupljanje tvrde da se može skupljanje betona uslijed sušenja smanjiti za 50% ako betona uslijed sušenja smanjiti za 50% ako

betona visoke čvrstoće (HSC)betona visoke čvrstoće (HSC)

betona uslijed sušenja smanjiti za 50% ako betona uslijed sušenja smanjiti za 50% ako betonska mješavina sadrži betonska mješavina sadrži mikrosilikumikrosiliku..Istraživanja Le Istraživanja Le RoyaRoya i De i De LarrardaLarrarda pokazuju da pokazuju da se skupljanje uslijed sušenja kod betona,kojem se skupljanje uslijed sušenja kod betona,kojem je bilo je bilo dodanododano 8% 8% mikroslikemikroslike s obzirom na masu s obzirom na masu

t ji ibliž 25%t ji ibliž 25%cementa,smanji za približno 25%.cementa,smanji za približno 25%.Eksperimentom koji je provela Eksperimentom koji je provela ŠahinagićŠahinagić--IsovićIsovićzaključilo se da je skupljanje uslijed sušenja zaključilo se da je skupljanje uslijed sušenja otprilike 27% manje kod betona visoke čvrstoće otprilike 27% manje kod betona visoke čvrstoće u odnosu na običan beton.u odnosu na običan beton.

Srednja vrijednost skupljanja uslijed sušenja za Srednja vrijednost skupljanja uslijed sušenja za običan je beton iznosila 535 x 10običan je beton iznosila 535 x 10--66, a za beton , a za beton visoke čvrstoće 419 x 10visoke čvrstoće 419 x 10--66. .

3.5. Termičko (temperaturno) skupljanje

-Promjena temperature uslijed procesa hidratacijeManja temperatura mješavine svježeg betona sporiji porast- Manja temperatura mješavine svježeg betona – sporiji porast

temperature i ravnomjerno hlađenje -Vrijednost termičkog skupljanja od 400 – 500 x 10-6 unutar betonskog elementabetonskog elementa

- debljina betonskog elementa manja od 30cm (ili 20 cm ako je j g j ( jsamo jedna strana izložena hlađenju) termički su učinci jednaki nuliili su vrlo mali- debljina veća od 50 cm temperature betona će rasti od 30 do 50°C i pucanje betona u smjeru hlađenja tada je neizbježno

- Dinamika skupljanja počinje s krajem vezivanja (max. temp. d tiž i d i đ 20 i 40 ti) t j j hl đ j jdostiže se u periodu između 20 i 40 sati), trajanje hlađenja je prop. kvadratu debljine elementa.

3.6. Skupljanje uslijed karbonatizacijep j j j j

Ugljikov dioksid u-Ugljikov dioksid u nezagađenoj atmosferi 0,03%,u gradovima i na autocestama do 0,3%.

-U porama bez vode ne dolazi do reakcije s kristalima vapna.

-Optimalni uvjeti za karbonatizaciju cementnog kamena su u djelomično l ž bvlažnom betonu.

- Uslijed karbonatizacije se povećava čvrstoća betona,tankipovećava čvrstoća betona,tanki površinski sloj kore betona postaje tvrđi i krući.

4. Zaključna razmatranja o deformaciji skupljanja

• ukupno skupljanje: zbor pojedinačnih promjena volumena nastalih uslijed karbonatizacije, toplinskog širenja, sušenja i autogenih deformacija• uzrok: upotreba vode u betonu

vlaženje površine betona ili pokrivanje membranom

l tič k lj j j ćplastično skupljanje najveće

prirast temperature u betonu najveći najveće autogenonajveći – najveće autogeno skupljanje

dvije osnovne komponentedvije osnovne komponente unutarnjeg skupljanja: autogeno skupljanje i skupljanje uslijed sušenjaj

skupljanje uslijed sušenja zavisi od debljine elementa, finoće mliva i uslova okoline