![Page 1: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/1.jpg)
1
STRUKTURA OČVRSLOG BETONAFormiranje strukture
STRUKTURA OČVRSLOG BETONAMakrostruktura
■ Na nivou makrostrukture, u betonu se jasno izdvajaju dva osnovna strukturna elementa:¨ Agregat,¨ Cementni kamen
S obzirom na to, može se reći da je struktura betona nehomogena,a po svom tipu – konglomeratična.
■ U masi očvrslog betona moguće je sasvim precizno izdvojiti i kvantifikovati pojedine makrostrukturne elemente. U vezi s tim treba poći od poznate zapreminske jednačine :
vza + vcp + vp = ma/γza+ mc/γsc+mv/γsv+vp=1
u kojoj je: vza - zapremina zrna (apsolutna zapremina1)) agregata, vcp- zapremina cementne paste (zapremina zrnaca cementa i vode)vp – zapremina zaostalih (ili namerno “uvučenih”) pora vazduha. 1) Pretpostavlja se da su zrna agregata 100% kompaktna (vza= va,a)
![Page 2: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/2.jpg)
2
STRUKTURA OČVRSLOG BETONAMakrostruktura
STRUKTURA OČVRSLOG BETONA
MikrostrukturaGelska, kapilarna i ukupna poroznost betona
pb=(vp,b/vb)·100=(vp,cp/vb)·100 (%); pcp= (vp,cp/vcp)·100 (%)vp,cp= (vc,p·pcp)/100 (m3); Za vb=1 m3 ⇒ pb= pcp· vcp
pg,b= 0,022 · αh· mc(%) pk,b= 0,1· mc (ω - 0,4·αh) (%)Puk,b= pg,b+pk,b+Δpb
[Δpb=(1 - mc/γsc - ma/ γsa – mv/ γsv) · 100]
(%) 10032,0
40,0 (%) 10032,022,0
)( 10)32,0(101,3
11000310010003100
,,
333
⋅+
⋅−=⋅
+⋅
=
⋅⋅+=⋅⋅
+=
⋅+=+= −−
ωαω
ωα
ωωω
hcpk
hcpg
ccccvc
cp
pp
mmmmmmmv
![Page 3: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/3.jpg)
3
STRUKTURA OČVRSLOG BETONAMikrostruktura – Gelska i kapilarna poroznost
Ukupna poroznost betona u funkciji stepena hidratacije, za različite vrednosti vodocementnog faktora
STRUKTURA OČVRSLOG BETONAMikrostruktura – Gelska i kapilarna poroznostUkupna poroznost betona u funkciji mc , za utvrđen v/c faktor
![Page 4: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/4.jpg)
4
STRUKTURA OČVRSLOG BETONAMikrostruktura
Kontaktni sloj zrno agregata – cementni kamen■ Širina kontaktnog sloja: cca 0,06 mm (1-3 prečnika zrna)■ Povezivanje zrna agregata sa cementnim kamenom tesno
je povezano sa migracijom kalcijumhidroksida Ca (OH)2, kao jednog od produkata hidratacije portland cementa
■ Kalcijumhidroksid se u vrlo velikom obimu deponuje na površinama zrna–delom kristališe, a delom prelazi u CaCO3
■ Ovi produkti uslovljavaju pojavu Vandervalsovih sila-osnovnog faktora athezije između cem. kamena i zrna agregata
■ Ovaj kontaktni sloj ima nešto veću poroznost od ostale mase cementnog kamena, što uslovljava veću vodopro-pustljivost u odnosu na cementni kamen i agregat, zbogčega se često naziva “tranzitnom zonom”!
STRUKTURA OČVRSLOG BETONAMikrostruktura – Kontaktna zona
![Page 5: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/5.jpg)
5
STRUKTURA OČVRSLOG BETONAFormiranje strukture
Razvoj hidratacione toplote u masi betona
■ Tokom procesa hidratacije dolazi do promene temperature betona u okviru betonskih elemenata, u odnosu na temperaturu betona pri ugrađivanju.
■ Ova promena temperature bitno zavisi od dimenzija konstrukcijskih elemenata.
■ Ako je Qcn (J/kg) toplota hidratacije cementa pri starosti betona od n dana, Sc= 0,84 J/g·°C, Sv= 4,2 J/g·°C (specifičnitoplotni kapaciteti cementa-agregata i vode), porast temperature u masi betona posle n dana biće:
vvcca
nccb SmSmm
QmT
++=∆
)(
D3
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAOsnovni zakoni čvrstoće betona
![Page 6: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/6.jpg)
Slide 9
D3 Dusan, 3/22/2007
![Page 7: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/7.jpg)
6
PROJEKAT BETONSKE MEŠAVINEOdređivanje potrebnog vodocementnog faktora
U formuli Beljajeva: ↓
■ fpc– klasa primenjenog cementa■ k – parametar zavisan od vrste
agregata, kako sledi:- Rečni: k = 4,0- Drobljeni: k = 3,5
U formuli Ferea za vrednost parametra k treba uzeti:
● k = 250, za cement PC 32,5● k = 320, za cement PC 42,5● k = 390, za cement PC 52,5
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAOsnovni zakoni čvrstoće betona
■ Formula Bolomej - a:fpc – klasa cementa,A = 0,55 – 0,65 (u zavisnosti od MB i granulom. sastava agregata).
■ Formula Skramtajev-a:
)5,01(5,0128, −⋅=
−⋅=
ωωω
pcpck fAfAf
)5,01(
:40,0 :. ,5,21
)5,01(
:40,0 :. ,5,21
228,
128,
+⋅=
≤≥
−⋅=
≥≤
ω
ωω
ω
ωω
pck
pck
fAf
tjZa
fAf
tjZa
■ Nije teško uočiti da je formula Skramtajev-a za slučaj ω ≥ 0,40 isto što i formula Bolomej-a; tj. Skramtajev je proširio formulu Bolomej-a i za slučaj kada je ω ≤ 0,40.
![Page 8: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/8.jpg)
7
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAČvrstoća betona u funkciji vremena
● Za beton sa čistim PC (puna linija), ● Za beton sa kompozitnim PC (isprekidana linija)
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAUticaj režima očvršćavanja na rast čvrstoće
![Page 9: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/9.jpg)
8
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAMehanizam loma betona
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAMehanizam loma betona
![Page 10: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/10.jpg)
9
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAMehanizam loma betona
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAČvrstoća pri pritisku – Uticaj oblika i veličine uzorka
![Page 11: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/11.jpg)
10
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAČvrstoća – Uticaj brzine nanošenja opterećenja
FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAUticaj klase cementa
1 – PC 32,52 – PC 42,53 – PC 52,5
![Page 12: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/12.jpg)
11
FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAUticaj količine cementa
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAUticaj temperature na rast i konačnu čvrstoću betona
![Page 13: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/13.jpg)
12
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAUticaj temperature na rast i konačnu čvrstoću betona
Na slici su dati rezultati ispitivanja vršenih na GF – 1988. godine
FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAUticaj temperature i vremena na čvrstoću betona
Funkcija zrelosti
Vreme negovanja tr (Sl. 4.15)izdeli se na r-1 jednkih inter-vala Δtj (Δt1=t2-t1 , Δt2=t3-t2 , . . . , Δtr-1=tr-tr-1) u kojima vladaju srednje temperature Tj:
Na taj način, računa se u stvari, veličina površine ograničene apscisnom osom t , krivom T=T(t) i ordinatama kroz tačke t1=0 i tr
2 , . . . ,
2 ,
21
132
-
221
1rr
rTT
TTT
TTT
T+
=+
=+
= −−
−−
[ ]hCtjM
tTTjeakoiliconstTzatTTMrelostiFunkcija
j
r
j
r
TT ⋅∆⋅
=
==
⋅−=
∑ −−
=
−0
1
1
0
0
:)( , , ,)(:z
![Page 14: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/14.jpg)
13
FIZIFIZIČČKOKO--MEHANIMEHANIČČKA SVOJSTVA BETONAKA SVOJSTVA BETONAUticaj temperature i vremena na čvrstoću betona
Funkcija zrelosti
FIZIFIZIČČKOKO--MEHANIMEHANIČČKA SVOJSTVA BETONAKA SVOJSTVA BETONAUticaj temperature i vremena na čvrstoću betona
Funkcija zrelosti
![Page 15: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/15.jpg)
14
FIZIFIZIČČKOKO--MEHANIMEHANIČČKA SVOJSTVA BETONAKA SVOJSTVA BETONAUticaj temperature i vremena na čvrstoću betona
Funkcija zrelosti
FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAUticaj temperature i vremena na čvrstoću betona
Čvrstoća – zrelost betona
Funkcija fk = fk (M) Linija “1” odgovara betonu za slučaj fk,28 = 20 MPaLinija “2” odgovara betonu za slučaj fk,28 = 25 MPa
![Page 16: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/16.jpg)
15
FIZIČKO MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAMarka betona prema –BAB ‘87
■ Marka betona MB je nominalna (uslovna) čvrstoća betona pri pritisku izražena u MPa, koja se dobija ispitivanjem betonskih kocki ivica 20 cm na 28 dana, a koja se zasniva na karakterističnoj čvrstoći pri fraktilu p=10%.
■ Za konstrukcije i elemente u oblasti betonskih i armiranobetonskih konstrukcija koriste se marke betona MB 10, MB 15, MB 20, MB 25, MB 30, MB 35, MB 40, MB 45, MB 50, MB 55 i MB 60. Najniža marka betona za izradu armiranobetonskih elemenata i konstrukcija je MB 15.
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAKlasa, vrsta i partija betona prema BAB ‘87
■ Pojam klasa betona, koja se označava slovnim simbolima ili brojevima, obuhvata ili samo marku betona MB (što je i najčešći slučaj), ili marku betona i neka druga svojstva –vodonepropustljivost, otpornost na dejstvo mraza i dr. Pod pojmom vrsta betona podrazumeva se beton jedne isteklase, ali različitog sastava.
■ Partija betona je količina iste klase i iste vrste betona, koja se priprema i ugrađuje pod jednakim uslovima, a odnosi se ili na beton ugrađen u iste konstrukcijske elemente, ili u više različitih konstrukcijskih elemenata na jednom objektu, ili, pak, na količinu betona ugrađenu u elemente nekog objekta u određenom vremenskom periodu. Definisana je količinom betona i brojem uzoraka za dokazivanje marke betona. Količina betona u jednoj partiji ne treba da bude veća od količine koja se može ugraditi za mesec dana. Broj uzoraka u partiji betona ne može biti manji od 3, niti veći od 30.
![Page 17: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/17.jpg)
16
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONA
DOKAZIVANJE MARKE BETONA MB prema BAB ’87
Kriterijum 1Partije betona od po 3, 6, 9, 12 ili 15 uzoraka
Svaki skup od po 3 rezultata (uzorka) mora da ispuni sledeća dva uslova:
m3 ≥ MB + k1 √x1 ≥ MB – k2 √
Za uhodanu proizvodnju: k1=k2=3 MPa,Za neuhodanu proizvodnju: k1= 4 MPa,
k2=2 MPa.
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONA
DOKAZIVANJE MARKE BETONA MB prema BAB ’87
Kriterijum 2
Partije betona od 10 ≤ n ≤ 30 uzoraka;
Standardna devijacija Sn= Sn0 poznata, na osnovu n0 rezultata iz prethodnog perioda (n0≥30).
n rezultata ispitivanja mora da ispuni sledeća dva uslova:
mn ≥ MB + 1,2 ⋅ Sn0 (MPa)x1 ≥ MB - 4 (MPa)
( )
0
1
2,,
0
0
n
ffS
n
niksrk
n
∑=
−=
![Page 18: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/18.jpg)
17
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONA
DOKAZIVANJE MARKE BETONA MB prema BAB ‘87Kriterijum 3
Partije betona od 15 ≤ n ≤ 30 uzoraka;
Standardna devijacija Sn= Sn0 nije poznata.
n rezultata mora da ispuni sledeća dva uslova:mn ≥ MB + 1,3⋅ Sn-1 (MPa)x1 ≥ MB – 4 (MPa) ( )
1
0
1
2,,
1 −
−=
∑=
− n
ffS
n
niksrk
n
Sn-1 – procenjena standardna devijacija
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONA
![Page 19: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/19.jpg)
18
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAČvrstoća pri zatezanju
■ Ispitivanje čvrstoće betona pri zate-zanju znatno je složenije nego ispiti-vanje čvrstoće pri pritisku
■ Generalno, postoje 3 postupka ispi-tivanja ove čvrstoće:● Putem direktnog zatezanja – a/,● Putem zatezanja pritiskom
po izvodnici (zatezanjecepanjem) – b/,
● Putem savijanja (zatezanjesavijanjem) – c/.
■ Čvrstoća betona pri zatezanjuvišestruko je niža od čvrstoćepri pritisku: k = fbz /fbpZa fbp=20 MPa: k=0,12, tj.: fbp/fbz≅8
Za fbp=30 MPa: k=0,10, tj.: fbp/fbz=10
Za fbp=50 MPa: k=0,12, tj.: fbp/fbz≅8
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAČvrstoća pri zatezanju
Ispitivanje čvrstoće betona pri zatezanju putem opita direktnog
zatezanja
Na priloženoj skici prikazana je praktična realizacija opita
direktnog zatezanja
![Page 20: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/20.jpg)
19
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAČvrstoća pri zatezanjuČvrstoća betona pri zatezanju putem linijskog pritiska po izvodnici
cilindra (čvrstoća pri zatezanju cepanjem) veća je za 15-20% u odnosu na čvrstoću dobijenu direktnim zatezanjem, tj. može se kao dovoljno
tačno napisati da je: fz /fzc ≅ 0,85
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAČvrstoća pri zatezanju
Praktična realizacija ispitivanja čvrstoće betona
pri zatezanju putem linijskog pritiska po
izvodnici cilindra(zatezanje cepanjem)
![Page 21: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/21.jpg)
20
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAČvrstoća pri zatezanju■ Ispitivanje čvrstoće betona pri zatezanju putem savijanja vrši se:
● Savijanjem silom u sredini raspona● Savijanjem sa dve sile u trećinama raspona
■ U oba slučaja dobijaju se znatno veće čvrstoće nego direk. zatezanjem
zszsz ffhbMf )2,27,1( 6
2 −=⋅
=
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAČvrstoća pri čistom smicanju
■ Kao veza između čvrstoće pri smicanju i drugih čvrstoća betona mogu se koristiti sledeći izrazi: →→
zs
zps
ff
ilifff
2
)8,07,0(
≅
⋅−=
τ
τ
![Page 22: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/22.jpg)
21
FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAČvrstoća betona pri složenim naponskim stanjima
FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAČvrstoća betona pri složenim naponskim stanjima
![Page 23: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/23.jpg)
22
FIZIČKO-MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAČvrstoća betona pri složenim naponskim stanjima
FIZIČKO – MEHANIČKA SVOJSTVA BETONAČvrstoća betona pri dinamičkom opterećenju
![Page 24: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/24.jpg)
23
VODONEPROPUSTLJIVOST BETONA – VDPOsnovni faktori uticaja■ Propustljivost betona za vodu zavisi od:¨ Stepena hidratacije cementa,¨ Poroznosti cementnog kamena,¨ Strukture pora,¨ Svojstava cementa i agregata, pojedinačno.
■ Mikrokapilari – veličine ispod 10-7 mm, a to su gelske pore, praktično su nepropustljive za vodu.
■ Makrokapilari – veličine preko 10-7 mm, koje nastaju u cem. kamenu pri mv/mc > 0,40, imaju moć upijanja i propuštanja vode, usled pritiska, kapilarnog penjanja, osmotskog efekta i dr.
■ S obzirom na ovo, proizilazi da vodonepropustljivost betona u opštem slučaju zavisi od ukupne zapremine kapilarnih pora, njihovog rasporeda, kao i od karaktera poroznosti (otvorena ili zatvorena).
■ Prema tome, na vodonepropustljivost betona može se uticati smanjivanjem vodocementnog faktora, stepenom hidratacije, efikasnošću ugrađivanja, primenom aditiva zaptivača.
■ Veliki značaj za VDP imaju i mikroprsline (skupljanje, temperaturnepromene)
VODONEPROPUSTLJIVOST BETONAKoeficijent filtracije
■ Vodonepropustljivost betona često se ceni na osnovu veličinekoeficijenta filtracije (videti skicu i izraz dole – desno). Na skicidole levo: zavisnost koef. filtracije i vodocementnog faktora.
)/( : hmtS
aVkfiltracijetKoeficijen
p
vf ⋅∆⋅
⋅=
![Page 25: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/25.jpg)
24
VODONEPROPUSTLJIVOST BETONAPromena vodoneprostljivosti betona u funkciji starosti (levo) i
šema jednog od mogućih postupaka ispitivanja (desno)
■ Prema važećem domaćem standardu SRPS U.M1.015/1998. za ispitivanje sekoriste kocke ivica 15 ili 20 cm, odnosno cilindri 15x15 cm (izvađeni iz konstrukcije)
■ Uzorci se izlažu pritiscima vode (kao na skici‚ dole desno) i to: 48 h – 1 bar,zatim 24 h – 3 bar-a i još 24 h – 7 bar-a. Kao kriterijum uzima se projektompropisana visina penjanja vode (videti i sledeći slajd):
VODONEPROPUSTLJIVOST BETONAMerenje visine penjanja vode nakon
završenog opita■ Prema napred navedenom domaćem standardu uzorci se nakon izla –
ganja vodenim pritiscima (u ukupnom trajanju od 4 dana) cepaju posredini i na obe polovine meri se visina penjanja vode – rezultat se za-okružuje na bližih 5 mm.
■ Starost uzoraka na počet.ispitivanja treba da iznosi najmanje 28 dana.
![Page 26: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/26.jpg)
25
OTPORNOST BETONA NA DEJSTVO MRAZADefinicija otpornosti i osnovni faktori uticaja 20.10.
■ Podrazumeva sposobnost betona da u stanju zasićenostivodom podnese višekratno smrzavanje i odmrzavanje.
■ Razlog destrukcije betona su unutrašnji naponi u kapilarama usled širenja leda, čija je zapremina za 9% veća od zapremine vode od koje nastaje.
■ U mikrokapilarama ispod 10-7 (gelske pore) voda se ne mrzne ni do – 700C, pa osnov neotpornosti betona na mraz, kao i vodopropustljivosti, čine kapilarne pore u betonu, kao posledica vodocementnog faktora > 0,40!
■ Prema tome, dovoljno visoka otpornost betona na mraz i u ovom slučaju postiže se primenom dovoljno niskih vodocementnih faktora (primenom superplastifikatora), kao i dodavanjem aeranata betonu.
■ Nekompatibilnost koeficijenata termičke dilatacije agregata i cementnog kamena drugi je osnovni faktor neotpornostibetona na dejstvo mraza.
OTPORNOST BETONA NA DEJSTVO MRAZAKlase otpornosti na dejstvo mraza i ispitivanje
■ Prema SRPS U.M1.016:1992 postoje sledeće klase otpornosti betona na dejstvo mraza: M-50, M-100, M-150, M-200, M-250 i M-300.
■ Destruktivni postupak (ispitivanjem čvrstoće pri pritisku) iNedestruktivni postupak (ispitivanjem dinamičkog modula elastičnosti putem rezonantne frekvencije).
■ Destruktivni postupak: Uzorci: Kocke ivica 15 ili 20 cm, ili cilindri (kernovi) Φ15 i visine 15 cm, izvađeni iz konstrukcije. Osim za klasu M-50, kada je potrebno 6uzoraka (3 etalonska i 3 koja se izlažu mržnjenju i kravljenju), za sve ostale klase -15 uzoraka (9 etalonskih i 6 koji se izlažu mržnjenju i kravljenju).● Ispitivanje uzoraka koji se izlažu mržnjenju i kravljenju: 3 po isteku 50 ciklusa manje od predviđenog broja ciklusa, a druga 3 – nakon isteka broja ciklusa za ispitivanu klasu.● Ispitivanje etalonskih uzoraka: 3 – na početku ispitivanja, 3 –nakon 50 ciklusa manje od predviđenog broja ciklusa i poslednja 3 – po isteku broja ciklusa za ispitivanu klasu.
![Page 27: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/27.jpg)
26
OTPORNOST BETONA NA DEJSTVO MRAZAIspitivanje
■ Nedestruktivni postupak: 3 prizme dimenzija 10/10/40 ili 12/12/36 cm, izlažu se mržnjenju i kravljenju, pri čemu se pre početka ispitivanja, kao i posle svakih 50 ciklusa mržnjenja i kravljenja, ispituje dinamički modul elastičnosti ED (određivanjem rezonantne frekvencije f).
■ Kriterijumi za ocenu otpornosti betona na dejstvo mraza:● Kod destruktivnog postupka: Čvrstoća uzoraka izlaganih opitu mržnjenje – kravljenje, nakon broja ciklusa mržnjenja i kravljenja za datu klasu, treba da iznosi najmanje 75% čvrstoće etalonskih uzoraka;● Kod nedestruktivnog postupka: Dinamički modulelastičnosti ED uzoraka izlaganih opitu mržnjenje –kravljenje nakon broja ciklusa mržnjenja i kravljenja za datu klasu, treba da iznosi najmanje 75% dinamičkog modula elastičnosti istih uzoraka na početku ispitivanja.
OTPORNOST BETONA NA DEJSTVO MRAZAIspitivanje
■ Sve uzorke, u oba postupka ispitivanja, treba 4 dana pre početka ispitivanja staviti u vodu (postupak zasićenja vodom).
■ Ispitivanje otpornosti betona na dejstvo mraza, na uzorcima uzetim od svežeg betona tokom izvođenja radova, po pravilu započinje pri starosti betona od najmanje 28 dana.
■ Uzorci (kernovi) uzeti iz gotove konstrukcije ispituju se pri starosti koja odgovara vremenu vađenja, ali, u slučaju vađenja iz elemenata (konstrukcija) u izgradnji, takođe ne pri starosti manjoj od 28 dana.
■ Jedan ciklus smrzavanje – odmrzavanje traje 4+4 časa (tri ciklusa dnevno) ili 6+6 časova (2 ciklusa dnevno).
![Page 28: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/28.jpg)
27
OTPORNOST BETONA NA DEJSTVO MRAZAIspitivanje
■ Prilikom ovog ispitivanja treba voditi računa o usporenomprirastu čvrstoće betona tokom smrzavanja, tj. o tome da čvrstoća etalonskih uzoraka, koji sve vreme očvršćavaju u vodi temperature cca 200C, raste brže nego čvrstoća uzoraka koji se naizmenično izlažu mržnjenju na -200C i kravljenju u vodi, na cca 200C.
■ Iz tih razloga se mora odrediti tzv. “ekvivalentna starost”etalonskih uzoraka. Domaći standard nudi izraz za sračunavanje ekvivalentne starosti te etalonskih uzoraka:
te = ta + c · ni odgovarajuću tablicu u kojoj se daje vrednost koeficijen-ta c u zavisnosti od broja ciklusa smrzavanja i odmrzava-nja n u toku 24 časa (na sledećem slajdu).
■ Veličina ta u izrazu predstavlja starost uzoraka na početku ispitivanja.
OTPORNOST BETONA NA DEJSTVO MRAZAIspitivanje – ekvivalentna starost etalonskih uzoraka
te = ta + c · n
■ Numerički primer: Klasa M 150; ta = 28 dana; n = 2.● Prvo ispitivanje - posle 150-50 =100 ciklusa:
- Prava starost uzoraka: t=28+100/2=28+50=78 dana,- Ekvivalentna starost: te=28+0,35·100=28+35=63 dana.
● Drugo ispitivanje - posle svih 150 ciklusa:- Prava starost uzoraka: t=28+150/2=28+75=103 dana,- Ekvivalentna starost: te=28+0,35·150=28+52,5=80,5≈90
dana.
0,800,350,20
Jedan ciklus dnevnoDva ciklusa dnevnoTri ciklusa dnevno
![Page 29: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/29.jpg)
28
OTPORNOST BETONA NA DEJSTVO MRAZA I SOLI
■ Vrlo često se nameće potreba ispitivanja betona na dejstvo mraza izloženog istovremeno i uticaju soli (NaCl) za odmrzavanje. Postupak se sastoji u procesu smrzavanja i odmrzavanja uzoraka čija je gornja površina podvrgnutadelovanju troprocentnog rastvora NaCl.
■ Propisani uzorci se na način definisan standardom SRPSU.M1.055 podvrgavaju delovanju ovakvog rastvora, pa se nakon toga izlažu tokom 25 ciklusa naizmeničnom mržnjenju u trajanju 16-18 h na temperaturi cca -200C i kravljenju na sobnoj temperaturi 6-8 h.
■ Na kraju ovakvog ispitivanja registruje se gubitak mase i dubina ljuštenja površine betona koja je bila pod uticajem rastvora soli.
■ Kriterijumi degradacije dati su u tablici na sledećem slajdu.
OTPORNOST BETONA NA DEJSTVO MRAZA I SOLI
![Page 30: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/30.jpg)
29
OTPORNOST BETONA NA HABANJE
■ Kod ove vrste otpornosti osnovno je da beton ima dovoljnu čvrstoću i tvrdoću u površinskom sloju, koji je neposredno izložen delovanju habanja.
■ Pored agregata, koji sam po sebi mora da bude dovoljno otporan na ovaj uticaj, potrebno je primeniti cemente visokih klasa i niske vodocementne faktore. Prednost ima drobljeni agregat, pri čemu treba težiti optimalnom učešću krupnih frakcija, uz minimalno učešće sitnih.
■ Mogu se primenjivati plastifikatori i superplastifikatori, radi smanjenja količine vode, pošto se ni u kom slučaju ne sme dozvoliti izdvajanje cementne paste na površini.
■ Uzorci za ispitivanje su kocke ivica 7,07 cm, izrezani iz nekog većeg komada betona, ili kocke ivica 10 cm uzete od svežeg betona.
OTPORNOST BETONA NA HEMIJSKE UTICAJE■ U najvećoj meri zavisi od hemijske otpornosti
upotrebljenog cementa i ostvarene kompaktnosti betona. ■ To znači da treba dobiti cementni kamen sa minimalnom
poroznošću, a to se može postići primenom dovoljno niskih vodocementnih faktora.
■ Što niži vodocemntni faktori, uz uslov da agregat i voda ne sadrže više od maksimalno dozvoljenih procenata hlorida,istovremeno garantuje i dobru otpornost konstrukcija na hemijske uticaje (max sadržaj hlorida: u agregatu - 0,10% za armirane, odnosno 0,02% za prethodno napregnute konstrukcije; u vodi - 0,03% za armirane, odnosno 0,01% za prethodno napregnute konstrukcije),
■ Pri istovremenom delovanju sulfata i hlorida (morska voda), umesto sulfatno otpornih PC (C3A ≤ 3,5%), prednost treba dati cementima sa umerenim sadržajem C3A (8-10%), pošto višak ovog veštačkog minerala, koji nije reagovao sa SO3, ima sposobnost vezivanja slobodnih hlorida.
![Page 31: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/31.jpg)
30
DEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEM KRATKOTRAJNIH OPTEREĆENJA
DEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEM KRATKOTRAJNIH OPTEREĆENJA
Radni dijagram (σ-ε dijagram) betona
![Page 32: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/32.jpg)
31
DEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEM KRATKOTRAJNIH OPTEREĆENJA
DEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEM KRATKOTRAJNIH OPTEREĆENJA
![Page 33: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/33.jpg)
32
DEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEM KRATKOTRAJNIH OPTEREĆENJA
Eksperimentalno određivanje modula elastičnosti betona
DEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEM KRATKOTRAJNIH OPTEREĆENJA
Eksperimentalno određivanje modula elastičnosti betona
![Page 34: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/34.jpg)
33
DEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEM KRATKOTRAJNIH OPTEREĆENJA
Kod rešavanja praktičnih problema, za određivanje modula elastičnosti može se koristiti i empirijska zavisnost data prema Pravilniku BAB ‘87
DEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEM KRATKOTRAJNIH OPTEREĆENJA
■ Iz priloženog dijagramaje lako uočiti da je u pod-ručju linearne zavisnosti napona i dilatacija odnos poprečnih i podužnih dilatacija konstantan, tj.μ = εpop / εpod = const.
(μ – Poasonov koeficijent)■ Vrednost Poasonovogkoeficijenta u tom području iznosi μ = 0,15 – 0,25.■ Vrednost ovog koeficijentaneposredno pred lom iznosi
μl ≅ 0,50
![Page 35: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/35.jpg)
34
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONA
■ SKUPLJANJE BETONA- Skupljanje usled isparavanja vode tokom
perioda vezivanja cementa – plastično skupljanje,
- Skupljanje usled kontrakcije produkata hidratacije – hidrataciono skupljanje,
- Skupljanje nakon završetka procesa vezivanjacementa (skupljanje usled sušenja ili hidraulično skupljanje).
■ TEČENJE BETONA■ RELAKSACIJA BETONA
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONASkupljanje betona: Plastično skupljanje
![Page 36: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/36.jpg)
35
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONASkupljanje betona: Hidrataciono i hidraulično skupljanje
■ Od tri komponente skupljanja,samo dve - hidrataciono i hidra-ulično skupljanje - obuhvatajuse (registruju) tokom postupkaispitivanja skupljanja.
■ Plastično skupljanje, koje seu potpunosti obavi tokom proce-sa vezivanja cementa u betonu,ne može biti obuhvaćeno ovimstandardnim postupkomispitivanja – videti u nastavku“Ispitivanje skupljanja”.
■ Početnom negom ne umanjuje sekonačno skupljanje (gore – levo)
■ U kondicioniranim uslovima skup-ljanje je veće (dole – levo)
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONASkupljanje betona
Srednjadimenzijaelementa:
dm = 2 Ab/Ob
![Page 37: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/37.jpg)
36
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONASkupljanje betona
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONA
Skupljanje betona: Ispitivanje ■ Ispitivanje skupljanja vrši sena prizmatičnim ili cilindrič-nim uzorcima, kod kojih jeh/d = 2 – 4 (min 3 uzorka). ■ Nakon izrade i vađenja iz
kalupa (24 h nakon izrade)uzorci se stavljaju u pijaćuvodu, gde stoje 48 h.
■ Posle vađenja iz vode (72 hnakon izrade) uzorci se daljedrže u kondicioniranim uslo-vima: T=200C, H=40, 70 ili 90%).
■ Prvo očitavanje, prema tome,vrši se na 72 h, zatim na 4dana, pa na 7, 14, 21 i 28 dana idalje jednom mesečno (naj –manje 3 meseca).
![Page 38: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/38.jpg)
37
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONASkupljanje betona: Ispitivanje
Prva 3 dana, dok uzorci stoje u vodi, beton ima izvesno bubrenje(koje ostaje neregistrovano)
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONADeformacije betona pod uticajem spoljnog opterećenja
![Page 39: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/39.jpg)
38
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONATečenje betona
stoji stabilizacija procesa deformacija.■ Veličina napona σ2>σe
pri kome nastupa lom(v. skicu levo) može dabude i 20-30% ispodčvrstoće betona pri delovanju kratkotrajnihopterećenja, pa se s timu vezi u praksi čestogovori o “čvrstoći betona pri delovanjudugotrajnih opterećenja”
Krive tečenja betona za različite vrednosti napona■ Pri dovoljno niskim naponima σ1< σe (radni naponi), trenutne deformacije
se mogu smatrati elastičnim. Pri ovako niskim naponima postoji i linearna zavisnost između napona i deformacija tečenja (linearno tečenje) i uvek po-
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONA
Tečenje betona
■ Osim kod pritisnutih betonskihelemenata, tečenje se javlja i kod elemenata izloženih zatezanju (1,5 puta veće), smicanju (2 – 2,5 putaveće) nego kod pritisnutih elemen.
■ Tečenje betona se objašnjava plas-tičnim svojstvima vlažnog cementn.gela, a takođe i pojavom i razvojemprslina u masi betona, kada seprekorači nivo napona σe. Pored ovoga, pri višim nivoima σ, tečenjeuslovljava i plast. def. krist. rešet.
![Page 40: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/40.jpg)
39
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONATečenje betona
■ Kako je: E (tk2) > E (tk1)⇒ εel (tk2) < εel (tk1)
■ Nakon rasterećenja i ispoljavanjatrenutne elastične deformacijeεel (tk2), proces deformacija senastavlja, što znači da do izražajadolazi tzv. “povratno tečenjebetona” (reverzibilna viskoelastič-na deformacija)
■ Pored ove povratne postoji i nepovratna deformacija tečenja(ireverzibilna viskoplastičnadeformacija) – videti Sliku levo
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONATečenje betona
![Page 41: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/41.jpg)
40
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONATečenje betona
■ Vrednosti date u Tablici dole – levo,a to isto važi i za skupljanje dato uranijoj tablici, odnose se na tempe-raturu sredine od 200C. Kako su,
međutim, bet. konstr. u praksi izlo-žene vrlo značajnim temperaturnimpromenama, o uticaju temperaturena skupljanje i tečenje betona tako-
đe treba voditi računa. ■ To se postiže korišćenjem tzv. korigo-
vanog vremena (starosti) putemobrasca:
tm – broj dana u toku kojih je srednja dnevna temperatura T0C
α – koef. Koji zavisi od vrste cementaα=1, za cem. sa spor. rastom čvrst.α=2, za cem. sa brzim rastom čvrst.α=3, za cem. klase 52,5 R
[ ] m
t
m ttTtm
∆⋅+= ∑0
10)(30α
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONATečenje betona: Veze između napona i deformacija
■ Za slučaj σ = σ(tk) = const.:■ Za slučaj diskontinualne
prom. napona (prema skici):
■ Za slučaj kontinualnepromene napona:Algeb. veza između nap. i def.:
[ ]),(1)()(
)(),( kk
ksk tt
tEt
ttt ϕσ
εε +=−
[ ] [ ]∑=
+∆
++=−n
rkr
kr
krk
k
ksk tt
tEttt
tEtttt
1
),(1)()(),(1
)()()(),( ϕ
σϕ
σεε
[ ] ττ
ϕτ
σϕ
σεε d
Ett
dtdtt
tEtttt k
t
tk
k
ksk
k)(
),(1)(),(1)()()(),( +
++=− ∫
[ ] [ ]),(),(1)(
)()(),(1)()()(),( kk
k
kk
k
ksk tttt
tEtttt
tEtttt ϕχ
σσϕ
σεε ⋅+
+++=− χ∞ = χ (t∞,tk) = 0,75 – 0,85
(koeficijent starenja)
![Page 42: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/42.jpg)
41
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONARelaksacija betona
■ Najveći broj do sada izvršenih ispitiva-nja u ovoj oblasti odnosio se na elemen-te izložene savijanju, pri čemu su osimčisto betonskih uzoraka, tretirani i armi-rani i prethodno napregnuti elementi(gredice sa prepustom - Sl. 5.16)
■ Regulacijom (smanjenjem) sile Podržava se nepromenljiv ugib u
■ Na taj način meri se sila P=P (t), koja setokom vremena smanjuje, asimptotskitežeći nekoj konačnoj vrednosti P∞ !
■ Logično, ovakva promena sile P uslov-ljava i analognu promenu (smanjenje)napona u betonu σ po presecima, pričemu se ovi naponi najčešće određujukod oslonca, neposr. uz prepust (tač. B)
■ Promena sile P=P(t), odnosno napona σ (t) prikazana je na Sl. 5.17
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONARelaksacija betona
■ Relaksacija napona r (t) koja se ispitu-je na opisan načim, prema tome, možese smatrati afinom sa funkcijomP=P(t), pa se, saglasno tome, relaksa-cija može prikazati u obliku:
■ k – koeficijent proporcionalnosti (afiniteta) koji je funkcija prisutne armature u elementu (za čisto betonskeelemente je k = 1)
■ Najveći praktični značaj, logično, ima vrednost: koja,kao i sam tok funkcije r (t), zavisi od:
- Početnog napona σ0 (veće σ0 , veće r (t)),- Starosti betona u vreme izlaganja napo-
nu σ0 , (manja starost , veće r (t)),- Temperature T (veće T, veće r (t)),- Sastava betona
(%) 100)(100)()(00
⋅∆
=⋅∆
=P
tPkttrσσ
(%) 100)(
0lim ⋅
∆=
∞→∞ σ
σ tr
t
![Page 43: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/43.jpg)
42
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONA
Reološki model betonaσe – granica elastičnog ponašanjaσv – gornja granica plastičnih
deformacija (μ≅0,50)
Uprošćen reološki model betona samo generalno opisuje reološke fenomene u betonu, ali je sasvim prihvatljiva osnova
REOLOŠKA SVOJSTVA OČVRSLOG BETONAReološki model betona za područje radnih napona
■ Burgersov model mnogo preciznijeopisuje reološko ponašanje betona(u oblasti radnih napona).
■ Postavljanjem naponsko - deforma-cijskih uslova i rešavanjem odgova-rajuće diferenencijalne jednačinedobija se rešenje:
čiji je grafik prikazan na slici dole–levo).■ Analizom ovog izraza može se zaklju-čiti da se za slučaj kad t →∞ ne dobijakonačna deformacija tečenja εteč,∞(nema stabilizacije procesa tečenja).
■ Ta činjenica, međutim, ne umanjujevrednost ovog modela, pošto seizborom parametara može dobitidovoljno mala vrednost deformacija ε (t)=ab+bc+cd (videti dijagram levo).
) - 1( )(
211
2
2 tE
eE
tE
t ησησσε
−
++=
![Page 44: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/44.jpg)
43
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAUvodne napomene
■ Kao što je poznato, za primenu ovih metoda uopšte, pa time i za ispitivanja betona, od najvećeg je značaja definisanje pouzdanih zavisnosti između merenihfizičkih veličina odabranom metodom i svojstva materijala koje se želi ispitati.
■ Ove zavisnosti dobijaju se paralelnim ispitivanjem bez razaranja (najčešće na gotovim konstrukcijama) i laboratoriskim ispitivanjem željenog svojstva betona sa razaranjem, na posebnim uzorcima.
■ Ovi uzorci (“etalonski uzorci”) ili se posebno za tu svrhu izrađuju od svežeg betona, ili se, što je češći slučaj, vade iz ispitivane konstrukcije po okončanju nedestruktivnog ispitivanja i odgovarajuće statističke obrade dobijenih rezultata.
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAUvodne napomene
■ Matematičko definisanje funkcionalnih zavisnosti najčešće se sprovodi primenom metode najmanjih kvadrata, pri čemu kao merilo ostvarene tačnosti aproksimacije sračunava koeficijent korelacije r2 ili “relativna srednja devijacija” Sno:
■ Za dobijanje pouzdanih zavisnosti, razume se, potreban je veći broj ovakvih uzoraka, u zavisnosti od veličine ispitivanog elementa ili konstrukcije i značaja samog ispitivanja.
![Page 45: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/45.jpg)
44
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJA28.10.2009. Metoda ultrazvuka
■ Ova metoda, zajedno sa metodom sklerometra, spada u dve najviše primenjivane metode za definisanje čvrstoće pri pritisku betona (“naknadno dokazivanje marke betona”).
■ Osim za ispitivanje čvrstoće, metoda ultrazvuka se vrlo uspešno primenjuje za definisanje dinamičkog modula elastičnosti i u defektoskopiji betona.
■ Za ispitivanje čvrstoće najčešće se koriste predajniciultrazvučnih impulsa frekvencije 50-150 kHz. Kako je brzina ultrazvuka v funkcija zapreminske mase, odnosno ostvarene kompaktnosti betona, to se ona kod betona kreće u dosta širokim granicama, 2000-5000 m/s. Smatra se da je brzina v=3500 m/s donja granica brzine za kvalitetne betone.
■ Čvrstoća betona će po pravilu biti veća kod betona veće kompaktnosti (manje poroznosti). Ovo pravilo, međutim, važi samo ako postoji zadovoljavajuća athezija između cementnog kamena i zrna agregata. Ukoliko ovaj uslov nije ispunjen, mogu se dobiti i vrlo niske čvrstoće betona i pri relativno visokim brzinama ultrazvuka.
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetoda ultrazvuka
■ Osim slabe athezije između cementnog kamena i zrna agregata, koja na brzinu ultrazvuka nema uticaja, brzina ultrazvuka takođe ne može da registruje veće čvrstoće u slučaju primene cementa viših klasa.
■ Iz tog razloga, za definisanje zavisnosti brzina-čvrstoća: fp= fp(v), u slučaju kada se ne zna pouzdano koji je cement primenjen u konkretnom slučaju, bolje je uzorke uzimati vađenjem iz konstrukcije (kernovi), nego primenjivati unapred utvrđene tzv. “kalibracione krive”, dobijene od posebno izrađenih uzoraka.
■ Oblici funkcije fp= fp(v) mogu da budu različiti, kao:- fp(v)=a1⋅ v2 +a2⋅ v+a3 (1),- fp(v)=a⋅ vb (2),- fp(v)=a⋅ eb⋅v (3) i drugi.
■ U najvećem broju slučajeva ispitivanja u praksi, eksponencijalna funkcija - oblik (3), daje najbolje rezultate (v. i sled. slajd).
![Page 46: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/46.jpg)
45
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetoda ultrazvuka
Kod zavisnosti fk-v eksponencijalna funkcija
obično daje najbolje rezultate Danas svakako najšire primenjivana
ultrazvučna aparatura
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetoda ultrazvuka
DEFEKTOSKOPIJAutvrđivanje lokacija oštećenja, prslina, pukotina, vazdušnih džepova, itd.
![Page 47: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/47.jpg)
46
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetoda rezonantne frekvencije 27.10.2010.
■ Ova metoda najviše se primenjuje za određivanje dinamičkog modula elastičnosti ED , ali se isto tako može primeniti i za određivanje čvrstoće fp , zapreminske mase γ i dr.
■ U slučaju određivanja dinamičkog modula elastičnosti betona ED, meri se najčešće frekvencija longitudinalnih oscilacija prizmatičnih i cilindričnih uzoraka, kada se vrednost ED sračunava iz izraza:
ED = 4 · f2 · l2 · γ ·10-6 (u MPa, za f u 1/s, l u m i γ u kg/m3)
■ U datom izrazu f je izmerena rezonantna frekvencija, l dužina prizme ili visina cilindra, a γ zapreminska masa betona izmerena na uzorku (dispozicija za ovo ispitivanje prikazana je na sledećem slajdu). Statički modul elastičnosti E, u odnosu na koji je vrednost ED veća za 20 do 30%, tada se sračunava iz empirijskog izraza:
E = 1,25 · ED – 19 (MPa)
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetoda rezonantne frekvencije
Dispozicija za ispitivanje rezonantne frekvencije- Postolje za koje je pričvršćena prizma koja se izlaže vibracijama (levo), - “Kutija” sa oscilatorom, analognim indikatorom maksimalne amplitude oscila-cija i digitalnim displejom za očitavanje rezonantne frekvencije f (desno)
![Page 48: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/48.jpg)
47
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetode merenja površinske tvrdoće
■ Kao što je napred navedeno, ove metode, kao i metodaultrazvuka, najšire se primenjuju kod ispitivanja betona.
■ Merenjem površinske tvrdoće, posebno aparaturom baziranom na principu merenja otskoka (sklerometar –Šmitov čekić), na vrlo jednostavan način se, uz definisa-nje zavisnosti površinska tvrdoća – čvrstoća) može odrediti čvrstoća pri pritisku na velikom broju mernih mesta u konstrukciji.
■ Definisanje zavisnosti površinska tvrdoća – čvrstoća ima nedostataka, ali se i pored toga, zbog jednostavnosti mere-nja površinske tvrdoće, najviše primenjuju za ispitivanje čvrstoće pri pritisku betona na licu mesta, u konstrukciji.
■ Glavni nedostaci ove metode vezani su za činjenicu da se merenja vrše na površinama elemenata, gde beton, u opštem slučaju, ima nižu čvrstoću nego masa betona u unutrašnjosti, iz sledećih razloga (v. sledeći slajd):
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetode merenja površinske tvrdoće
● Usled neizbežnog efekta zida,● Usled nemogućnosti dobrog vibriranja svežeg betona u
relativno tankim, zaštitnim slojevima betona između armature i oplate,
● Usled slabije nege, koja se po pravilu sprovodi kvašenjempovršina betonskih elemenata.
● Jedan od nedostataka je i velika disperzija rezultata od jednog do drugog mesta očitavanja, ali se taj nedostatak lako eliminiše, očitavanjem na većem broju mesta (20-25), u okviru unapred pripremljene ortogonalne mreže, za svako merno mesto na ispitivanom elementu u konstrukciji. Ovako dobijen rezultat ispitivanja, definiše se kao “indeks sklerometra”.
● Ova metoda je, zajedno sa metodom ultrazvuka, domaćim standardom SRPS U.M1.048, usvojena kao zvanična metoda za naknadno definisanje čvrstoće betona, tj. za ocenu marke betona MB, u gotovim konstrukcijama.
![Page 49: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/49.jpg)
48
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetode merenja površinske tvrdoće - Sklerometar
● Fotografija aparature tipa “Proceq” sa automatskim pisačem● Skica podužnog preseka aparature (sasvim desno)
Na slici desno: 1 – udarni valjak, 2 – udarna opruga,3 – udarna masa, 4 – strelica na skali (5), koja se nalazi na spoljnoj strani aparature (kod aparature sa pisačem, ova strelica beleži visinu otskoka na posebnom papiru)
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetode merenja površinske tvrdoće
■ Dijagram (proizvođača) za određivanje čvrstoće pri pritisku, u zavis -nosti od “indeksa sklerometra” i položaja ose aparata pri merenju
![Page 50: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/50.jpg)
49
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetode merenja površinske tvrdoće
■ Osim postupka pomoću Schmidt-ovog čekića (ili sklerometra), koji se u praksi mnogo češće koristi, u metode merenja površinske tvrdoće betona spada još i Metoda HPS
• Metoda HPS, koja predstavlja poznatu Brinelovumetodu za ispitivanje čelika, ali modifikovanu za potrebe ispitivanja površinske tvrdoće, odnosno čvrstoće pri pritisku, betona.
• Postupak se bazira na merenju prečnika otiska kuglice (Φ10 mm), aplicirane određenim udarnim radom aparature. U praksi se ređe primenjuje, zbog teškoće tačnog merenja prečnika otiska na površini betona (krunjenje po obodu)
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetode merenja površinske tvrdoće – HPS metod
![Page 51: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/51.jpg)
50
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMagnetne metode
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMagnetne metode
![Page 52: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/52.jpg)
51
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMagnetne metode - Radar
Termografija (infracrveni zraci)
![Page 53: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/53.jpg)
52
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetode lokalne destrukcije
■ Postoji veći broj metoda za ocenu čvrstoće betona koje se zasnivaju na merenju sile, potrebne da se sa površine betonskog elementa “otkine” komad betona određene veličine.
■ Jedan od takvih postupaka, koji je poznat pod imenom “Pulaut” (Pull-out), prikazan je dvema skicama na narednom slajdu.
■ Ankeri mogu biti ubetonirani u element (na nared. slajdu slika levo pod “a”) ili kasnije, kada beton očvrsne, ubacivanjem u izbušenu rupu na površini elementa (slika levo pod “b”).
■ Specijalnim uređajem za apliciranje i očitavanje opterećenja se zatim ovakav anker čupa, zajedno sa delom betona, kako pokazuje skica desno na narednom slajdu. Na bazi paralelnih ispitivanja može se definisati zavisnost između sile čupanja Z i čvrstoće betona fk: fk = fk (Z)
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJA Metode lokalne destrukcije
![Page 54: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/54.jpg)
53
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJA Metode lokalne destrukcije - Pull-off
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJA Metode lokalne destrukcije - Pull-off
![Page 55: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/55.jpg)
54
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetoda gama zračenja
Intenzitet zračenja je funkcija pre svega γ, ali takođe i p, fp i E betona.
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetoda gama zračenja
![Page 56: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/56.jpg)
55
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAISAT (Initial Surface Absorpcion Test)
Određivanje penetracije vode u beton putem površinske apsorpcije
ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetoda linijske mikroskopske analize
Merenje otpornosti aeriranihbetona na dejstvo mraza i soli pomoću stereomikroskopa
![Page 57: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/57.jpg)
56
ISPITIVANJE BETONA SA RAZARANJEMElektrična bušeća garnitura (levo) i vađenje
izbušenog cilindra (kerna) iz betonske ploče (desno)
ISPITIVANJE BETONA SA RAZARANJEMMala električna bušeća garnitura
![Page 58: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/58.jpg)
57
ISPITIVANJE BETONA SA RAZARANJEMMala električna bušeća garnitura
Kombinovano ispitivanje betona (destruktivno i nedestruktivno)
![Page 59: STRUKTURA OČVRSLOG BETONA Formiranjestrukture](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012411/616ad753e8165958396f8bcf/html5/thumbnails/59.jpg)
58
ISPITIVANJE BETONA SA RAZARANJEM Vadjenje betonskih cilindara - kernova