STRUKTURA OVRSLOG BETONAFormiranje strukture(() ) Formiranje struktureI Poetna etapaetapa formiranja poetnestrukture, kada usled vezivanja cementa masasveeg betona poinje da prelazi u vrstoagre-gatno stanje II Etapa postepenog formiranja strukture ovrslogbetona, koju prati poveanje vrstoe betonaIIIEtapa stabilizacije strukture, kada se dostignutavrstoa betona tokom vremena bitnije ne menjaSTRUKTURA OVRSLOG BETONAMakrostrukturaMakrostruktura Na nivou makrostrukture, u betonu se jasno izdvajaju dva osnovna strukturna elemenra: Agregat, Cementni kamenS obzirom na to, moe se rei da je strukrura betona nehomogena,a po svom tipu konglomeratina. U masi ovrslog betona mogue je sasvim precizno izdvojiti i kvantifikovati pojedine makrostrukturne elemrnte. U vezi s tim treba poi od poznate jednaine zapremine:va,a + va,cp+ vp = 1u kojoj je: va,a- apsolutna zapremina (zapremina zrna1)) agregata, va,cp- apsolutna zapremina (zapremina zrnaca) cementa ivp zapremina zaostalih (ili namerno uvuenih) pora vazduha. 1) Preutno se pretpostavlja da su zrna agregata 100% kompaktna (vza=va,a)STRUKTURA OVRSLOG BETONAMakrostrukturaSTRUKTURA OVRSLOG BETONAMikrostrukturaGelska, kapilarna i ukupna poroznost betonaSTRUKTURA OVRSLOG BETONAMikrostruktura Gelska i kapilarna poroznostSTRUKTURA OVRSLOG BETONAMikrostruktura Gelska i kpilarna poroznostSTRUKTURA OVRSLOG BETONAMikrostruktura Gelska i kpilarna poroznostSTRUKTURA OVRSLOG BETONAMikrostrukturaKontaktni sloj zrno agregata cementni kamen irina kontaktnog sloja: cca 0,06 mm (2-3 prenika 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 povrinama zrnadelom kristalie, a delom prelazi u CaCO3 Ovi produkti uslovljavaju pojavu Vadervalsovih sila-osnovnog faktora athezije izmeu cem. kamena i zrna agregata Ovaj kontaktni sloj ima neto veu poroznost od ostale mase cementnog kamena, to uslovljava veu vodopro-pustljivost u odnosu na cementni kamen i agregat, zbogega se esto naziva tranzitnom zonom!STRUKTURA OVRSLOG BETONAMikrostruktura Kontaktna zonaSTRUKTURA OVRSLOG BETONAFormiranje struktureRazvoj hidratacione toplote u masi betona Tokom procesa hidratacije dolazi do promene temperature betona u okviru betonskih elemenata, u odnosu na temperaturu betona pri ugraivanju 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, Sv=4,2 J/g (spec. topl. kapaciteti cementa i vode), porast temperature u masi betona posle n dana bie:v v c c anc cbS m S m mQ mT+ += A) (D1Slide 11D1 Dusan, 3/22/2007FIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAOsnovni zakoni vrstoe betonaPROJEKPROJEKAATTBETONSKBETONSKEEMMEEAVINAVINEEOdreiOdreivanjvanje potrebnog vodocementnog faktorae potrebnog vodocementnog faktoraU formuli Beljajeva: fpc klasa primenjenog cementa k parametar zavisan od vrsteagregata, kako sledi:- Reni:k=4,0- Drobljeni: k=3,5U 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 FIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAOsnovni zakoni vrstoe 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 , 0 128 , = =e e epc pc kf A f A f) 5 , 01(: 40 , 0 : . , 5 , 21 ) 5 , 01(: 40 , 0 : . , 5 , 21 2 28 ,1 28 ,+ =s > => seeeeeepc kpc kf A ftj Zaf A ftj Za Nije teko uoiti da je formula Skramtajev-a za sluaj 0,40 istoto i formula Bolomej-a; drugim reima, Skramtajev je proirio formuluBolomej-a i za sluaj kada je 0,40.FIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAvrstoa betona u funkciji vremena Za beton sa istim portland cementom CEM I (puna linija), Za beton sa kompozitnim portland kompozitnim cementom CEM II(isprekidana linija) FIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAUticaj reima ovravanja na rast vrstoe vremenomFIZIKO MEHANIKA SVOJSTVABETONAMehanizam loma betonaFIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAMehanizam loma betonaFIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAMehanizam loma betona Kod kcke izloene silamapritiska uticaj trenja je izraencelom njenom visinom, ime supoprene deformacije u velikojmeri spreene (utegnuta je poceloj svojoj visini) Kod prizme se, kao to se sa oveskice vidi, taj uticaj osea samo udelovima prizme u blizini ploakojima je optereena, poprenedeformacije u srednjem delu seslobodno odvijaju Rezultat: Ispitivanjem betonskeprizme dobija se osetno niavrstoa nego kod kockeod istogbetona istih dimenzija u osnovi !FIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAvrstoa pri pritisku Uticaj oblika i veliine uzorkaFIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAvrsoa Uticaj brzine nanoenja optereenjaFIZIKO-MEHANIKA SVOJSTVA BETONAUticaj klase cementa na rast vrstoe 1 PC 32,52 PC 42,53 PC 52,5FIZI FIZI KO KO- -MEHANI MEHANI KA SVOJSTVA BETONA KA SVOJSTVA BETONAUticaj koli Uticaj koli ine cementa na rastine cementa na rast vrsto vrsto e eFIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAUticaj temperature na rast i konanu vrstou betonaFIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAUticaj temperature na rast vrstoe betonaNa slici su dati rezultati ispitivanja vrenih na GF 1988 godineFIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAUticaj temperature na rast i konanu vrstou betonaRezultati sa prethodnog slajda dati kao rast vrstoe u funkciji temperature, a pri raznim starostima betona u vreme ispitivanjaFIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAMarka betona prema BAB 87 Marka betona MB je nominalna (uslovna) vrstoa betona pri pritisku izraena u MPa, koja se dobija ispitivanjem betonskih kocki ivica 20 cm na 28 dana, a koja se zasniva na karakteristinoj vrstoi 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. Najnia marka betona za izradu armiranobeton-skih elemenata i konstrukcija je MB 15. FIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAKlasa, vrsta i partija betona prema BAB 87 Pojam klasa betona, koja se oznaava slovnim simbolima ili brojevima, obuhvata ili samo marku betona MB (to je i najei sluaj), ili marku betona i neka druga svojstva vodonepropustljivost, otpornost na dejstvo mraza i dr. Pod pojmom vrsta betona podrazumeva se beton jedne klase, ali razliitog sastava Partija betona je koliina iste klase i iste vrste betona, koja se priprema i ugrauje pod jednakim uslovima, aRGQRVLVHLOLQDEHWRQugraen u iste konstrukcijske elemente, ili u vie razliitih konstrukcijskih elemenata na jednom objektu, ili, pak, na koliinu betona ugraenu u elemente nekog objekta u odreenom vremenskom periodu. Definisana je koliinom betona i brojem uzoraka za dokazivanje marke betona. Koliina betona u jednojpartiji ne treba da bude vea od koliine koja se moe ugraditi za mesec dana. Broj uzoraka koji se odnosi na jednu partiju betona ne moe biti manji od 3, niti vei od 30. FIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONADOKAZIVANJE MARKE BETONA MB prema BAB 87Kriterijum 1Partije betona od po 3, 6, 9, 12 ili 15 uzorakaSvaki skup od po 3 rezultata (uzorka) mora da ispuni sledea dva uslova:m3 > MB + k1x1 > MB - 4(MPa)Za uhodanu proizvodnju: k1=k2=3 MPa,Za neuhodanu proizvodnju: k1=4 MPa,k2=2 MPa.FIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONADOKAZIVANJE MARKE BETONA MB prema BAB 87Kriterijum 2Partije betona od 10 s n s 30 uzorakaStandardna devijacija Sn= Sn0poznata, na osnovu n0 rezultata iz prethodnog perioda(n0>30)n rezultata ispitivanja mora da ispuni sledea dvauslova:mn > MB + 1,2 Sn0(MPa) x1 > MB - 4 (MPa)FIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONADOKAZIVANJE MARKE BETONA MB prema BAB 87Kriterijum 3Partije betona od 15 s n s 30 uzoraka;Standardna devijacija Sn= Sn0nije poznatan rezultata mora da ispuni sledea dva uslova:mn> MB + 1,3 Sn0(MPa)x1 > MB 4(MPa)FIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAFIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAvrstoa pri zatezanju Ispitivanje vrstoe betona pri zate-zanju znatno je sloenije nego ispiti-vanje vrstoe pri pritisku Generalno, postoje 3 postupka ispi-tivanja ove vrstoe: Putem direktnog zatezanja a/, Putem zatezanja pritiskompo izvodnici (zatezanjecepanjem) b/, Putem savijanja (zatezanjesavijanjem) c/. vrstoa betona pri zatezanjuviestruko je nia od vrstoepri pritisku: k = fbz /fbpFIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAvrstoa pri zatezanjuIspitivanje vrstoe betona pri zatezanju putem opita direktnog zatezanjaNa priloenoj skici prikazana je praktina realizacija opitadirektnog zatezanjaFIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAvrstoa pri zatezanjuvrstoa betona pri zatezanju putem linijskog pritiska po izvodnicicilindra (vrstoa pri zatezanju cepanjem) vea je za 15-20% u odnosu na vrstou dobijenu direktnim zatezanjem, tj. moe se kao dovoljno tano napisati da je:fz /fzc ~ 0,85FIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAvrstoa pri zatezanjuPraktina realizacija ispitivanja vrstoe betona pri zatezanju putem linijskog pritiska po izvodnici cilindra(zatezanje cepanjem)FIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAvrstoa pri zatezanju Ispitivanje vrstoe betona pri zatezanju putem savijanja vri se: Savijanjem silom u sredini raspona Savijanjem sa dve sile u treinama raspona U oba sluaja dobijaju se znatno vee vrstoe nego ditekt. zatezanjemz s z s zf fh bMf ) 22 , 2 67 , 1 ( 6 2 ==FIZIKO MEHANIKA SVOJSTVA BETONAvrstoa pri istom smicanju Kao veza izmeu vrstoe pri smicanju i drugih vrstoa betona mogu se koristiti sledei izrazi: z sz p sf fili f f f2 ) 8 , 0 7 , 0 ( ~ =ttFIZI FIZI KO KO MEHANI MEHANI KA KA SVOJSTVA BETONA SVOJSTVA BETONA vrsto vrsto a betona pri dinam a betona pri dinami i kom optere kom optere enju enjuVODONEPROPUSTLJIVOST BETONA VDPOsnovni faktori uticaja Propustljivost betona za vodu zavisi od: Stepena hidratacije cementa, Poroznosti cementnog kamena, Strukture pora, Svojstava cementa i agregata, pojedinano. Mikrokapilari veliine ispod 10-7 mm, a to su gelske pore, praktino su nepropustljive za vodu. Makrokapilari veliine preko 10-7 mm, koje nastaju u cem. kame -nu pri mv/mc> 0,40, imaju mo upijanja i proputanja vode, usled pritiska, kapilarnog penjanja, osmotskog efekta i dr. S obzirom na ovo, proizilazi da vodonepropustljivost betona u op -tem sluaju zavisi od ukupne zapremine kapilarnih pora, njihovog rasporeda, kao i od karaktera poroznosti (otvorena ili zazvorena). Prema tome, na vodonepropustljivost betona moe se uticati smanjivanjem vodocementnog faktora, stepenom hidratacije, efikasnou ugraivanja, primenom aditiva zaptivaa. Veliki znaaj za VDP imaju i mikroprsline (skupljanje, temperaturne promene)VODONEPROPUSTLJIVOST BETONAKoeficijent filtracije Vodonepropustljivost betona esto se ceni na osnovu veliinekoeficijenta filtracije (videti skicu i izraz dole desno). Na skicidole levo: zavisnost koef. filtracije i vodocementnog faktora.) / ( : h mt Sa Vk filtracije t Koeficijenpvf A =VODONEPROPUSTLJIVOST BETONAPromena vodoneprostljivosti betona u funkciji starosti (levo) i ema jednog od moguih postupaka ispitivanja (desno) Prema vaeem domaem standardu JUS U.M1.015 za ispitivanje se koristeNRFNHLYLFD15 ili 20 cm, odnosno cilindri 15x15 cm (izvaeni iz konstrukcije) Uzorci se izlau pritiscima vode (kao na skici) i to: 48 h 1 bar, zatim 24 h 3 bar-a i jo 24 h 8 bar-i. Kao kriterijum slui projektom propisana visinapenjanja vode (videti i sledei slajd):VODONEPROPUSTLJIVOST BETONAMerenje visine penjanja vode nakon zavrenog opita Prema napred navedenom domaem 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-okruuje na bliih 5 mm. Starost uzoraka na poetku ispitivanja treba da iznosi najmanje 28 dana. OTPORNOST BETONA NA DEJSTVOOTPORNOST BETONA NA DEJSTVO M MRA RAZ ZA ADefinicija otpornosti i osnovni faktori uticaja Definicija otpornosti i osnovni faktori uticaja Podrazumeva sposobnost betona da u stanju zasienosti vodom podnese viekratno smrzavanje i odmrzavanje Razlog destrukcije betona su unutranji naponi u kapilarama usled irenja leda, ija je zapremina za 9% vea 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, ine kapilarne pore u betonu, kao posledica vodocementnog faktora > 0,40! Prema tome, dovoljno visoka otpornost betona na mraz i u ovom sluaju postie se primenom dovoljno niskih vodocementnih faktora (primenom superplastifikatora), kao i dodavanjem aeranata betonu Nekompatibilnost koeficijenata termike dilatacije agregata i cementnog kamena drugi je osnovni faktor neotpornosti betona na dejstvo mrazaOTPORNOST BETONA NA DEJSTVOOTPORNOST BETONA NA DEJSTVO M MRA RAZ ZA AKlase otpornosti na dejstvo mraza i ispitivanje Klase otpornosti na dejstvo mraza i ispitivanje Prema JUS-u, postoje sledee klase otpornosti betona na dejstvo mraza: M-50, M-100, M-150, M-200, M-250 i M-300. Destruktivni postupak (ispitivanjem vrstoe pri pritisku) iNedestruktivni postupak (ispitivanjem dinamikog modula elastino-sti putem rezonantne frekvencije). Opis prvog postupka dat je nie, a opis drugog postupka ispitivanja na sledeem slajdu! Destruktivni postupak: Uzorci: Kocke ivica 15 ili 20 cm, ili cilindri (kernovi) 15 i visine 15 cm, izvaeni iz konstrukcije. Osim za klasu M-50, kada je potrebno 9 uzoraka (6 etalonskih i 3 koja se izlau mrnjenju i kravljnju), za sve ostale klase-15 uzoraka (9 etalonskih i 6 koji se izlau mrnjenju i kravljnju) Ispitivanje uzoraka koji se izlau mrnjenju i kravljnju: Prva 3 SRLVWHNX50 ciklusa manje od predvienog broja ciklusa, a druga3 nakon isteka celog broja ciklusa za ispitivanu klasu Ispitivanje etalonskih uzoraka: Prva 3 na poetku ispitivanja,druga 3 QDNRQ50 ciklusa manje od predvienog broja ciklusa iposlednja 3 po isteku celog broja ciklusa za ispitivanu klasuOTPORNOST BETONA NA DEJSTVOOTPORNOST BETONA NA DEJSTVO M MRA RAZ ZA AIspitivanje Ispitivanje Nedestruktivni postupak: 3 prizme dimenzija 10/10/40 ili 12/12/36 cm, izlau se mrnjenju i kravljnju, pri emu se pre poetka ispitivanja, kao i posle svakih 50 ciklusa mrnjenja i kravljnja, ispituje dinamiki modul elastinosti ED(odreivanjem rezonantne frekvencije f) Kriterijumi za ocenu otpornosti betona na dejstvo mraza: Kod destruktivnog postupka: vrstoa uzoraka izlaganih opitu mrnjenje kravljenje, nakon broja ciklusa mrnjenja i kravljenja za datu klasu, treba da iznosi najmanje 75% vrstoe etalonskihuzoraka Kod nedestruktivnog postupka: Dinamiki modul elastinostiEDuzoraka izlaganih opitu mrnjenje kravljenje nakon brojaciklusa mrnjenja i kravljenja za datu klasu, treba da iznosinajmanje 75% dinamikog modula elastinosti istih uzorakana poetku ispitivanjaOTPORNOST BETONA NA DEJSTVO MRAZAIspitivanje Sve uzorke, u oba postupka ispitivanja, treba 4 dana pre poetka ispitivanja staviti u vodu, tako da budu u potpunosti potopljeni (postupak zasienja vodom) Ispitivanje otpornosti betona na dejstvo mraza, na uzorcima uzetim od sveeg betona tokom izvoenja radova, po pravilu zapoinje pri starosti betona od najmanje 28 dana Uzorci (kernovi) uzeti iz gotove konstrukcije ispituju se pri starosti koja odgovara vremenu vaenja, ali, u sluaju vaenja iz elemenata (konstrukcija) u izgradnji,takoe ne pri starosti manjoj od 28 dana Jedan ciklus smrzavanje odmrzavanje traje 4+4 asa (tri ciklusa dnevno) ili 6+6 asova (2 ciklusa dnevno)OTPORNOST BETONA NA DEJSTVOOTPORNOST BETONA NA DEJSTVO M MRA RAZ ZA AIspitivanje Ispitivanje Prilikom ovog ispitivanja treba voditi rauna o usporenomprirastu vrstoebetona tokom smrzavanja,tj.otomeda vrstoa etalonskih uzoraka, koji celo vreme ovravaju u voditemperaturecca200C,rastebrenegovrstoa uzorakakojisenaizmeninoizlaumrnjenjuna-200Ci kravljenju u vodi, na cca 200C Iztihrazlogasemoraodredititzv.ekvivalentnastarostetalonskihuzoraka.Domai standardnudiizrazza sraunavanje ekvivalentne starosti teetalonskih uzoraka:te = ta+ c ni odgovarajuu tablicu u kojoj se daje vrednost koeficijen-ta c u zavisnosti od broja ciklusa smrzavanja i odmrzava-uja n u toku 24 asa (na sledeem slajdu) Veliina ta u izrazu predstavlja starost uzoraka na poetku ispitivanjaOTPORNOST BETONA NA DEJSTVOOTPORNOST BETONA NA DEJSTVO M MRA RAZ ZA AIspitivanjeIspitivanje ekvivalentna starost etalonskih uzoraka ekvivalentna starost etalonskih uzorakate = ta+ c n Numeriki 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+0,35100=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+0,35150=28+52,5=63dana0,80 0,80 0,35 0,35 0,20 0,20Jedan ciklus dnevno Jedan ciklus dnevno Dva ciklusa dnevno Dva ciklusa dnevno Tri ciklusa dnevno Tri ciklusa dnevnoOTPORNOST BETONA NA DEJSTVO MRAZA I SOLI Vrlo esto se namee potreba ispitivanja betona na dejstvo mraza izloenog istovremeno i uticaju soli (NaCl) za odmrzavanje. Postupak se sastoji u procesu smrzavanja i odmrzavanja uzoraka ija je gornja povrina podvrgnuta delovanju troprocentnog rastvora NaCl Propisani uzorci se na nain definisan standardom JUS U.M1.055 podvrgavaju delovanju ovakvog rastvora, pa se nakon toga izlau u 25 ciklusa naizmeninom mrnjenju 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 ljuenja povrine betona koja je bila pod uticajem rastvora soli Kriterijumi degradacije dati su u tablici na sledeem slajduOTPORNOST BETONA NA DEJSTVOOTPORNOST BETONA NA DEJSTVO M MRA RAZ ZA A I SOLI I SOLIOTPORNOST BETONA NA HABANJE Kodovevrsteotpornostiosnovnojedabetonimadovoljnu vrstouitvrdouupovrinskomsloju,kojijeneposredno izloen delovanju habanja Poredagregata,kojisamposebimoradabudedovoljno otporannaovajuticaj,potrebnojeprimeniticementevisokih klasainiskevodo-cementnefaktore.Preimustvoima drobljeniagregat,priemutrebateitioptimalnomueu krupnih frakcija, uz minimalno potrebno uee sitnih Moguseprimenjivatiplastifikatoriisuperplastifikatori,radi smanjenjakoliinevode,potoseniukomsluajunesme dozvoliti izdvajanje cementne paste na povrini Uzorcizaispitivanjesukockeivica7,07cm,izrezaniiznekog veegkomadabetona,ilikockeivica10cmuzeteodsveeg betona Unaojregulativizasadanepostojekriterijumizaovuvrstu otpornosti koriste se analogije sa prirodnim kamenomOTPORNOST BETONA NA HEMIJSKE UTICAJE OTPORNOST BETONA NA HEMIJSKE UTICAJE Unajveojmerizavisiodhemijskeotpornostiupotrebljenog cementa i ostvarene kompaktnosti betona Toznaidatrebadobiticementnikamensamini-malnom poroznou,atosemoepostiiprimenomdovoljnoniskih vodementnih faktora toniivodocemntnifaktori,uzuslovdaagregativodane sadrevieodmaksimalnodozvoljenihprocenatahlorida (agregat:0,10%zaarmirane,odnosno0,02%zaprethodno napregnutekonstrukcije;voda:0,03%zaarmirane,odnosno 0,01%zaprethodnonapregnutekonstrukcije),istovremeno garantuje i dobru otpornost konstrukcija na hemijske uticaje Priistovremenomdelovanjusulfataihlorida(morskavoda), umesto sulfatno otpornih PC (C3A s 3,5%), prednost treba dati cementimasaumerenimsadrajemC3A(8-10%),potoviak ovogvetakogminerala,kojinijereagovaosaSO3,ima sposobnost vezivanja slobodnih hlorida (CIRIA, 1984.)DEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEM KRATKOTRAJNIH OPTEREENJADEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEMDEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEM KRATKOTRAJNIH OPTERE KRATKOTRAJNIH OPTERE ENJA ENJADEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEMDEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEM KRATKOTRAJNIH OPTERE KRATKOTRAJNIH OPTERE ENJA ENJADEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEMDEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEM KRATKOTRAJNIH OPTERE KRATKOTRAJNIH OPTERE ENJA ENJADEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEMDEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEM KRATKOTRAJNIH OPTERE KRATKOTRAJNIH OPTERE ENJA ENJAKod reavanja praktinih problema, za odreivanje modula elastinosti moe se koristiti i empirijska zavisnost data prema Pravilniku BAB 87DEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEMDEFORMACIJE BETONA POD UTICAJEM KRATKOTRAJNIH OPTERE KRATKOTRAJNIH OPTERE ENJA ENJA Iz prilornog dijagramaje lako uoiti da je u pod-ruju linearne zavisnosti napona i dilatacija odnos poprenih i podunih dilatacija konstantan, tj. = pop/ pod= const( Poasonov koeficijent) Vrednost Poasonovogkoeficijenta u tom podruju iznosi = 0,15 0,25 Vrednost ovog koeficijentaneposredno pred lom iznosil ~ 0,50REOLOKA SVOJSTVA OVRSLOG BETONA SKUPLJANJE BETONA- Skupljanje usled isparavanja vode tokom perioda vezivanja cementa plastino skupljanje,- Skupljanje usled kontrakcije produkata hidratacije hidrataciono skupljanje,- Skupljanje nakon zavretka procesa vezivanjacementa (skupljanje usled suenja ili hidraulino skupljanje). TEENJE BETONA RELAKSACIJA BETONAREOLO REOLO KA SVOJSTVA KA SVOJSTVA O O VRSLOG BETONA VRSLOG BETONASkupljanje betona: Skupljanje betona: Plasti Plasti no skupljanje no skupljanjeREOLOKA SVOJSTVA OVRSLOG BETONASkupljanje betona: Hidrataciono i hidraulino skupljanje Od tri komponente skupljanja,samo dve - hidrataciono ihidra-ulino skupljanje - obuhvatajuse (registruju) tokom postupkaispitivanja skupljanja Plastino skupljanje, koje seu potpunosti obavi tokom proce-sa vezivanja cementa u betonuu,ne moe biti obuhvaeno ovimstandardnim postupkomispitivanja videti u nastavkuIspitivanje skupljanjaREOLO REOLO KA SVOJSTVA KA SVOJSTVA O O VRSLOG BETONA VRSLOG BETONASkupljanje betonaSkupljanje betonaREOLO REOLO KA SVOJSTVA KA SVOJSTVA O O VRSLOG BETONA VRSLOG BETONASkupljanje betonaSkupljanje betona: : IspitivanjeIspitivanje Ispitivanje skupljanja vri sena prizmatinim ili cilindri-nim uzorcima, kod kojih jeh/d = 2 4 (min 3 uzorka). Nakon izrade i vaenja izkalupa (24 h nakon izrade)uzorci se stavjaju u pijauvodu, gde stoje 48 h.3RVOHYDHQMDL]YRGH(72 hnakon izrade) uzorci se daljedre u kondicioniranim uslo-vima: T=200C, H=40, 70 ili 90%). Prvo oitavanje, prema tome,vri se na 72 h, zatim na 4dana, na 7, 14, 21 i 28 dana idalje jednom meseno (naj manje 3 meseca).REOLOREOLOKA SVOJSTVAKA SVOJSTVAOOVRSLOG VRSLOG BETONABETONASkupljanje betonaSkupljanje betona: : IspitivanjeIspitivanjePrva 3 dana, dok uzorci stoje u vodi, beton ima izvesno bubrenje(koje ostaje neregistrovano)REOLO REOLO KA SVOJSTVA KA SVOJSTVA O O VRSLOG BETONA VRSLOG BETONATeTeenje betonaenje betonaREOLO REOLO KA SVOJSTVA KA SVOJSTVA O O VRSLOG BETONA VRSLOG BETONATeTeenje betonaenje betonaREOLO REOLO KA SVOJSTVA KA SVOJSTVA O O VRSLOG BETONA VRSLOG BETONATe Te enje betona enje betonaREOLO REOLO KA SVOJSTVA KA SVOJSTVA O O VRSLOG BETONA VRSLOG BETONATeTeenje betonaenje betonaISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAUvodne napomene Kao to je naglaeno u optem delu (G. Materijali 1), za primenu ovih metoda od najveeg je znaaja definisanje pouzdanih zavisnosti izmeu merenih fizikih veliina odabranom metodom i svojstva materijala koje se eli ispitati Ove zavisnosti dobijaju se paralelnim ispitivanjem bez razaranja (najee na gotovim konstrukcijama) i laboratoriskim ispitivanjem eljenog svojstva betona sa razaranjem, na posebnim uzorcima Uzorci (etalonski uzorci) ili se posebno za tu svrhu izrauju od sveeg betona, ili se, to je ei sluaj, vade iz ispitivane konstrukcije po okonanju nedestruktivnog ispitivanja i odgovarajue statistike obrade dobijenih rezultataISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAUvodne napomene Matematiko definisanje funkcionalnih zavisnosti najee se sprovodi primenom metode najmanjih kvadrata, pri emu kao merilo ostvarene tanosti aproksimacije sraunava koeficijent korelacije r2ili relativna srednja devijacija Sno: Za dobijanje pouzdanih zavisnosti, razume se, potreban je vei broj ovakvih uzoraka, u zavisnosti od veliine ispitivanog elementa ili konstrukcije i znaaja samog ispitivanjaISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetoda ultrazvuka Ova metoda, zajedno sa metodom sklerometra, spada u dve najvie primenjivane metode za definisanje vrstoe pri pritisku betona (naknadno dokazivanje marke betona) Osim za ispitivanje vrstoe, metoda ultrazvuka se vrlo uspeno primenjuje za definisanje dinamikog modula elastinosti i u defektoskopiji betona Za ispitivanje vrstoe najee se koriste predajnici ultrazvunih impulsa frekvencije 50-150 kHz. Kako je brzina ultrazvuka v funkcija zapreminske mase, odnosno ostvarene kompaktnosti betona, to se ona kod betona kree u dosta irokim granicama, 2000-5000 m/s. Smatra se da je brzina v=3500 m/s donja granica brzine za kvalitetne betone vrstoa betona e po pravilu biti vea kod betona vee kompakt-nosti (manje poroznosti). Ovo pravilo, meutim, vai samo ako postoji zadovoljavajua athezija izmeu cementnog kamena i zrna agregata. Ukoliko ovaj uslov nije ispunjen, mogu se dobiti i vrlo niske vrstoe betona i pri relativno visokim brzinama ultrazvukaISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJA Metoda ultrazvuka Osim slabe athezije izmeu cementnog kamena i zrna agregata, koja na brzinu ultrazvuka nema uticaja, brzina ultrazvuka takoe ne moe da registruje vee vrstoe u sluaju primene cementa viih klasa Iz tog razloga, za definisanje zavisnosti brzina-vrstoa: fp= fp(v), u sluaju kada se ne zna pouzdano koji je cement primenjen u konkretnom sluaju, bolje je uzorke uzimati vaenjem iz konstrukcije (kernovi), nego primenjivati unapred utvrene tzv. kalibracione krive, dobijene od posebno izraenih uzoraka Oblici funkcije fp= fp(v) mogu da budu razliiti, kao:- fp(v)=a1 v2+a2 v+a3(1),- fp(v)=a vb(2),- fp(v)=a ebv(3) i drugi U najveem broju sluajeva ispitivanja u praksi, eksponencijalna funkcija oblik (3), ini se, daje najbolje rezultate (v. i sled. slajd)ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetoda ultrazvukaKod zavisnosti fk-veksponencijalna funkcija obino daje najbolje rezultate Danas svakako najire primenjivanaultrazvuna aparatura je upravo engleska aparatura PUNDITISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetoda rezonantne frekvencije Ova metoda najvie se primenjuje za odreivanje dinamikog modula elastinosti ED, ali se isto tako moe primeniti i za odreivanje vrstoe fp, zapreminske mase i dr. U sluaju odreivanja dinamikog modula elastinosti betona ED, meri se najee frekvencija longitudinalnih oscilacija prizmatinih i cilindrinih uzoraka, kada se vrednost ED sraunava iz izraza:ED=4f2l2 10-6(u MPa, za f u 1/s, l u m i u kg/m3) U datom izrazu f je izmerena rezonantna frekvencija, l duina prizme ili visina cilindra, a zapreminska masa betona izmerena na uzorku (dispozicija za ovo ispitivanje prikazana je na sledeem slajdu). Statiki modul elastinosti E, u odnosu na koji je vrednost ED vea za 20 do 30%, tada se sraunava iz izraza:E=1,25ED 19 (MPa)ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetoda rezonantne frekvencijeDispozicija za ispitivanje rezonantne frekvencije- Postolje za koje je privrena prizma koja se izlae vibracijama (levo), - Kutija sa oscilatorom, analognim indikatorom maksimalne amplitude oscila-cija i digitalnim displejom za oitavanje rezonantne frekvencije f(desno) ISPITIVANJE BETONA BE ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJA Z RAZARANJAMetode merenja povr Metode merenja povr inske tvrdo inske tvrdo e e Kao to je napred navedeno, ova metoda, kao i metodaultrazvuka, najire se primenjuje kod ispitivanja betona Merenjem povrinske tvrdoe na principu otskoka (sklerometar mitov aki), na vrlojednostavan nain se (uz definisanje zavisnosti povrinska tvrdoa vrstoa) moe odrediti vrstoa pri pritisku na velikom broju mernih mesta u konstrukciji Definisanje zavisnosti povrinska tvrdoa vrstoa imanedostataka, ali se i pored toga, zbog jednostavnosti mere-nja povrinske tvrdoe, najvie primenjuju za ispitivanje vrstoe pri pritisku betona na licu mesta, u konstrukciji Glavni nedostaci ove metode vezani su za injenicu da se merenja vre na povrinama elemenata, gde beton, u optem sluaju, ima niu vrstou nego masa betona u unutranjosti, iz sledeih razloga (v. sledei slajd):ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetode merenja povrinske tvrdoe Usled neizbenog efekta zida, Usled nemogunosti dobrog vibriranja sveeg betona u relativno tankim, zatitnim slojevima betona izmeu armature i oplate Usled slabije nege, koja se po pravilu sprovodi kvaenjem povrina betonskih elemenata Jedan od nedostataka je i velika disperzija rezultata od jednog do drugog mesta oitavanja, ali se taj nedostatak lako eliminie, oitavanjem na veem broju mesta (20-25), u okviru unapred pripremljene ortogonalne mree, za svako merno mesto na ispitivanom elementu u konstrukciji. Ovako dobijen rezultat ispitivanja, definie se kao indeks sklerometra Ova metoda je, zajedno sa metodom ultrazvuka, domaim standardom JUS U.M1.048, usvojena kao zvanina metoda za naknadno definisanje vrstoe betona, tj. za ocenu marke betona MB, u gotovim konstrukcijama (u kombinaciji sa destruktivnim ispitivanjem kocki primena kalibracione krive) ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetode merenja povrinske tvrdoe Za odreivanje vrstoe pri pritisku, na osnovu merenja povrinske tvrdoe betona, kod nas se najee koriste dve metode:- Metoda HPS, koja predstavlja poznatu Brinelovu metoduza ispitivanje elika, modifikovanu zapotrebe ispitivanjapovrinske tvrdoe, odnosno vrstoe pri pritisku, betona. Postupak se bazira na merenju prenika otiska kuglice(10 mm), aplicirane odreenim udarnim radom aparature. Upraksi se ree primenjuje, zbog tekoe tanog merenja prenika otiska na povrini betona (krunjenje po obodu), - Metoda mitovog ekia (sklerometra), koja se zasniva na merenju veliine elastinog otskoka udarne mase, koja se nalazi u sastavu primenjene aparature. Ovaj drugi postupak u praksi se mnogo ee primenjuje, nego metoda HPS). ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetode merenja povrinske tvrdoe Fotografija aparature tipa Proceq sa automatskim pisaem (levo), Skica podunog preseka aparature (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 pisaem, ova strelica belei visinu otskoka na posebnom papiru) ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMetode merenja povrinske tvrdoe Dijagram (proizvoaa) za odreivanje vrstoe pri ritisku, u zavis -nosti od indeksa sklerometra i poloaja ose aparata pri merenjuISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMagnetne metodeISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJAMagnetne metodeISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJA Metode lokalne destrukcije Postoji vei broj metoda za ocenu vrstoe betona koje se zasnivaju na merenju sile, potrebne da se sa povrine betonskog elementa otkineNRPDGEHWRQDRGUHHQHveliine Jedan od takvih postupaka, koji je poznat pod imenom Pulaut (Pool Out), prikazan je dvema skicama na narednom slajdu Ankeri mogu biti ubetonirani u element (slika levo pod a) ili kasnije, kada beton ovrsne, ubacivanjem u izbuenu rupu na povrini elementa (slika levo pod b) Specijalnim ureajem za apliciranje i oitavanje optere-enja se zatim ovakav anker upa, zajedno sa delom betona, kako pokazuje skica desno. Na bazi paralelnih ispitivanja moe se definisati zavisnost izmeu sile upanja Z i vrstoe pri pritisku betona fk:fk= fk (Z)ISPITIVANJE BETONA BEZ RAZARANJA Metode lokalne destrukcijeISPITIVANJE BETONA SA RAZARANJEMElektrina buea garnitura (levo) i vaenje izbuenog cilindra (kerna) iz betonske ploe (desno)ISPITIVANJE BETONA SA RAZARANJEMMala elektrina buea garnituraISPITIVANJE BETONA SA RAZARANJEMMala elektrina buea garnitura