3. Vlastnosti betonu

3.1 vlastnosti betonu

beton je umělý konglomerátový kámen vyrobený v podstatě z portlandského cementu, vody a agregátů. Při prvním smíchání vody a cementu tvoří pastu, kteráobklopuje všechny jednotlivé kusy kameniva, aby se plastová směs. A chemicalreaction nazývá hydratace probíhá mezi vodou a cement a beton normallychanges z plastu do pevného stavu asi 2 hodiny. Poté betonpokračuje v získávání síly, jak se léčí. Typická křivka zesílení pevnosti je znázorněna na Obr.1. Průmysl přijal 28-denní pevnost jako referenční bod, a specificationsoften viz test komprese válců betonu, které jsou drcené 28 dní pose jsou vyrobeny. Výsledná síla je dána označením f ‘ c

Během prvního týdne až 10 dnů vytvrzování je důležité, že beton není bepermitted zmrazit nebo vysušit, protože buď tyto události by verydetrimental na vývoj pevnosti betonu. Teoreticky, pokud je udržován ve vlhkémprostředí, beton získá sílu navždy, avšak v praxi se během prvních 28 dnů získá asi 90% jeho síly.

Beton nemá téměř žádnou pevnost v tahu (obvykle měří o 10 až 15% itscompressive sílu), a z tohoto důvodu je téměř nikdy použita, aniž by nějakou formu ofreinforcing. Jeho pevnost v tlaku závisí na mnoha faktorech, včetně kvality a podílu složek a vytvrzovacího prostředí. Nejdůležitější je ukazatelem pevnosti je poměr použité vody ve srovnání s množstvím cementu.V zásadě platí, že čím nižší je tento poměr, tím vyšší bude konečná pevnost betonu. (Thisconcept byl vyvinut Duff Abrams z Portland Cement Association v časných 1920 a je v celosvětovém použití dnes.) Minimální w/c poměr (voda-cement poměr) asi 0,3 hmotnosti je nezbytné zajistit, že voda přijde do kontaktu s cementparticles (tedy zajištění kompletní hydrataci). Z praktického hlediska jsou typické hodnoty0, 4 až 0.6 rozsah, aby se dosáhlo funkční konzistence, takže čerstvý beton můžebýt umístěn ve formách a kolem těsně rozmístěných výztužných tyčí.

typické křivky napětí a deformace pro různé pevnosti betonu jsou znázorněny na obrázku 2. Většina betonových betonů má hodnoty f ‘ C v rozmezí 3000 až 5000 psi. Nicméně, lower-storycolumns výškových budov bude někdy využívat betony 12,000 nebo 15,000 psi snížit rozměry sloupu, které by jinak byly nepřiměřeně velké. I thoughFigure 2 ukazuje, že maximumstrain, že beton může vydržet, než se to drtí mění nepřímo s sílu, valueof 0.003 se obvykle užívá (jako zjednodušení opatření) pro použití ve vývoji designequations.

vzhledem k tomu, že beton nemá lineární část ke své křivce napětí a deformace, je obtížné změřit správný modul hodnoty pružnosti. Pro betony do asi 6000 psi může býtproximován jako

(1)

kde w je jednotková hmotnost (pcf), f ‘ C je síla válce (psi).(Je důležité, aby jednotky f ‘ C byly vyjádřeny v psi a ne ksi, kdykoli je odebrán kvareroot). Hmotnostní hustota železobetonu za použití běžného písku a kamen je asi 150 pcf. Pokud 5 pcf je povoleno pro ocel a w je přijato as145 v Rovnici (1), pak

(2)

E hodnoty takto vypočtené se ukázaly být přijatelné pro použití v deflectioncalculations.
jak beton vytvrzuje, zmenšuje se, protože voda nepoužívaná k hydrataci se postupně odpařuje z kalené směsi. Pro velké kontinuální prvky, jako smrštění může mít za následek rozvoje přebytečné napětí v tahu, zejména v případě vysoké vody obsah přináší značné smrštění. Beton, stejně jako všechny materiály, také prochází změnami objemu kvůlitepelné účinky a v horkém počasí teplo z procesu exotermické hydratace přidávátento problém. Vzhledem k tomu, že beton je slabý v tahu, často se v důsledku toho vyvinou trhlinypraskání a změny teploty. Například, když čerstvě umístěný betonlab-on-grade expanduje kvůli změně teploty, vyvíjí vnitřní tlakové stresyprotože překonává tření mezi ním a povrchem země. Později, když se země betonů zmenšuje, jak se ztuhne) a snaží se kontrahovat, není dostatečně silná, aby odolávala stejným třecím silám. Z tohoto důvodu dilatačních spár jsou oftenused pro kontrolu polohy trhlin, které nevyhnutelně dojít, a tak-zvané teplota andshrinkage výztuž je umístěna ve směrech, kde se posilují již není beenspecified z jiných důvodů. Účelem tohoto vyztužení je přizpůsobit se tahovým namáháním a minimalizovat šířku trhlin, které se vyvíjejí.

kromě kmenů způsobených smrštěním a tepelnými účinky se beton také deformujev důsledku tečení. Creep zvyšuje deformaci, ke které dochází, když materiál udržuje vysokou úroveň napětí po dlouhou dobu. Kdykoli neustále působící zatížení (například mrtvé zatížení) způsobí významné tlakové namáhání, dojde k tečení. V paprsku, například, další dlouhodobé deformace v důsledku tečení může být, stejně jako dva krát počáteční pružné deformace způsob, jak se vyhnout této zvýšené deformace je udržet thestresses vzhledem k trvalé zatížení na nízké úrovni. To se obvykle provádí přidáním kompreseocel.

3.2 proporce směsi

složky betonu mohou být proporce podle hmotnosti nebo objemu. Cílem jeposkytnout požadovanou pevnost a zpracovatelnost při minimálních nákladech. Někdy existují zvláštní požadavky, jako je odolnost proti oděru, trvanlivost v drsném podnebí nebo Vodotěsnost, ale tyto vlastnosti obvykle souvisejí s pevností. Někdy jsou specifikovány betony s vyšší pevností, i když nižší hodnota f ‘ C by splňovala všechny konstrukční požadavky.

jak již bylo zmíněno, k dosažení silného betonu je zapotřebí nízký poměr vody k cementu. Zdá se tedy, že pouze udržováním vysokého obsahu cementu lze použít dostatek vody pro dobrou zpracovatelnost a stále mít nízký poměr w/c. Problém je v tomcement je nejdražší ze základních složek. Dilema je snadno vidět vschematické grafy na obrázku 3.

Protože větší souhrnné velikosti mají relativně menší plochy (pro cementpaste kabát) a od té doby méně vody znamená méně cementu, to je často říkal, že jeden shoulduse největší praktickou velikost kameniva a nejtužší praktické mix. (Většina stavebních prvků je konstruována s maximální velikostí agregátu 3/4 až 1 in, větší velikosti jsou zajištěny blízkostí výztužných tyčí.)

dobrý údaj o obsahu vody ve směsné půdě, tedy zpracovatelnosti) může být provedena standardní zkouška propadu. Při této zkoušce je kovový kužel 12 vysoký naplněn čerstvým betonem specifikovaným způsobem. Když je kužel zvednut, hmota betonu” klesá ” dolů (obrázek 4) a vertikální pokles se označuje jako pokles.Většina betonových směsí má propady v rozmezí 2 až 5.

3.3 Portlandský Cement

suroviny Portlandského cementu jsou železné rudy, vápna, oxidu hlinitého a oxidu křemičitého, které jsou používány v různých poměrech v závislosti na typu cementu. Ty se vypálí v peci, aby se vyrobil slínek. Po ochlazení je slínek velmi rozemletý (asi na texturu mastkového prášku) a malé množství sádry se přidá, aby se zpomalila počáteční doba tuhnutí. Existuje pět základních typů portlandského cementu vpoužití dnes:

• Typ I – pro Všeobecné použití

• Typ II – Sulfát odpor, beton v kontaktu s vysokou sulfát půdách

• Typ III – Vysoké počáteční pevnosti, která získává sílu rychleji, než je Typ I, který umožňuje formuláře, které mají být odstraněny dříve

• Typ IV – Nízká hydratačního tepla, pro použití v masivní konstrukci

• Typ V – Závažné sulfát odpor

Typ I je nejlevnější a používá se pro většinu betonových konstrukcí. TypeIII je také často zaměstnán, protože to umožňuje formuláře, které mají být znovu použity rychle, allowingconstruction čas být snížena. Je důležité si uvědomit, že zatímco typ III získává sílurychleji než Typ I, nebere svou počáteční sadu dříve).

3.4 agregáty

jemný agregát (písek) se skládá z částic, které mohou procházet sítem 3/8 in; hrubé agregáty jsou větší než 3/8 palce. Agregáty by měly být čisté, tvrdé adobře odstupňované, bez přirozených štěpných rovin, jako jsou ty, které se vyskytují v břidlici nebo břidlici.Kvalita kameniva je velmi důležitá, protože tvoří asi 60 až 75% objem betonu; není možné vyrobit dobrý beton se špatnými agregáty. Třídění jemného i hrubého kameniva je velmi významné, protože s celou škálou velikostí snižuje množství potřebné cementové pasty. Dobře odstupňované agregáty mají tendenci makethe mix více funkční stejně.

Normální beton se provádí pomocí písku a kamenů, ale lehký beton může být madeusing průmyslových vedlejších produktů, jako jsou rozšířené strusky a hlíny jako lehké kamenivo. Tento beton váží pouze 90 až 125 pcf a vysoké síly je obtížnější dosáhnoutkvůli slabším agregátům. Lze však dosáhnout značných úspor z hlediska vlastní váhy budovy, což může být velmi důležité při stavbě na určitých typech půdy. Izolační beton je vyroben z perlitu a vermikulitu, váží pouze asi 15 až 40 pcf a nemá žádnou strukturální hodnotu.

3.5 příměsi

příměsi jsou chemikálie, které se přidávají do směsi za účelem dosažení zvláštních účelů nebo splnění určitých stavebních podmínek. V zásadě existují čtyři typy: látky strhávající vzduch, činidla zpracovatelnosti, zpomalující činidla a urychlující činidla.

V podnebí, kde bude beton vystaven zmrazovacích cyklů vzduchu isdeliberately smíchané s betonem v podobě miliardy malých vzduchových bublin about0.004 v průměru. Bubliny poskytují vzájemně propojené cesty, takže voda v blízkosti povrchu může unikat, jak se rozšiřuje kvůli teplotám pod bodem mrazu. Bez provzdušňování se povrch betonu při opakovaném zmrazování a rozmrazování téměř vždy odlepí. (Vzduch-unášení má také velmi příznivý vedlejší účinek zvyšovánípracovnost bez zvýšení obsahu vody.) Unášený vzduch nesmí být zaměňováns zachyceným vzduchem, který vytváří mnohem větší dutiny a je způsoben nesprávným umístěníma konsolidace betonu. Zachycený vzduch, na rozdíl od unášeného vzduchu, není nikdyprospěšné.

Zpracovatelnosti látek, které obsahují vodu-redukční činidla a změkčovadla, sloužit jezpůsob tendence cementu částice se spojují v flocs a tak uniknout completehydration. Popílek, vedlejší produkt spalování uhlí, který má některé cementyvlastnosti, se často používá k dosažení podobného účelu. Superplastifikátory arerelatively nové příměsi, které při přidání do směsi sloužit ke zvýšení slumpgreatly, takže směs velmi soupy na krátkou dobu, a umožňuje low-voda-contentor jinak velmi tuhé) betonové být snadno umístěn. Superplastifikátory jsou odpovědnépro nedávný vývoj betonů s velmi vysokou pevností, některé přesahující 15 000 psprotože výrazně snižují potřebu přebytečné vody pro zpracovatelnost.

retardéry se používají ke zpomalení sady betonu, když musí být umístěny velké hmoty abeton musí zůstat plast po dlouhou dobu, aby se zabránilo tvorbě”studených spojů” mezi jednou šarží betonu a další šarží. Urychlovačeslouží ke zvýšení rychlosti zesílení síly a ke snížení počáteční doby nastavení. Totomůže být výhodné, když beton musí být umístěn na strmém svahu s jedinou formou nebo kdyje žádoucí zkrátit dobu, po kterou musí být beton chráněn předzmrazení. Nejznámějším urychlovačem je chlorid vápenatý, který působí na zvýšení tepelné hydratace, čímž způsobuje rychlejší nastavení betonu.

jiné typy chemických přísad jsou k dispozici pro širokou škálu účelů. Některé z nich mohou mít škodlivé vedlejší účinky na sílu získat, smrštění, a othercharacteristics betonu a zkušebních sérií jsou vhodné, pokud tam je nějaký doubtconcerning použít konkrétní příměsi.

3.6 ACI Kód

American Concrete Institute (ACI) se sídlem v Detroit, Michigan, je organizace designu profesionálů, výzkumníků, výrobců a konstruktérů. Jednou z jeho funkcí jepodporovat Bezpečný a efektivní návrh a konstrukci betonových konstrukcí. Na ACIhas četných publikací na pomoc návrháři a stavitelé; nejdůležitější v oblasti stavebních konstrukcí je oprávněn Stavebního zákona Požadavky na ReinforcedConcrete a Komentář. Vyrábí jej Výbor 318 amerického betonového institutu a obsahuje základní pokyny pro úředníky stavebního řádu, architekty, inženýry a stavitele týkající se použití železobetonu pro stavební konstrukce.Jsou prezentovány informace o materiálech a konstrukčních postupech, standardních zkouškách, analýze a návrhu a konstrukčních systémech. Tento dokument byl přijat většinouautority stavebního kódu ve Spojených státech jako standardní odkaz. To poskytuje allrules o posílení velikosti, zhotovení a umístění a je invaluableresource jak pro návrháře a detailer.

Pravidelné aktualizace dojít (1956, 1963, 1971, 1977, 1983, a 1989), a tento text makesconstant odkazem na vydání 1989, volat to ACI Kód, nebo pouze Kód.Dokumenty a úředníci na něj také odkazují svým číselným označením, ACI 318-89.

3.7 reference

Boethius, A. and Ward1-Perkins, J. B. (1970). Etruské a římské architektury, Penguin Books, Middlesex, Anglie.
Cassie, W. F. (1965). “První Konstrukční Vyztuženýbeton,” Konstrukční Beton, 2 (10).
Collins, P. (1959). Beton, vize nové architektury, Faber a Faber, Londýn.
Condit, C. W. (1968). Americká stavba, materiály a Technikyod prvních koloniálních osad až po současnost, University of Chicago Press.
Drexler, A. (1960). Ludwig Miles van der Rohe, George Braziller, New York.
Farebrother, J. E. C. (1962). “Beton-minulost, přítomnost abudoucnost,” stavební inženýr, Říjen.
Mainstone, R, J. (1975). Vývoj ve strukturální formě, MITPress, Cambridge.