Hydrataatiotuotteiden tilavuusjakauma ja sementtikiven koostumus. Betonin lisäaineet ja notkistetun betonin suhteitus

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Hydrataatiotuotteiden tilavuusjakauma ja sementtikiven koostumus. Betonin lisäaineet ja notkistetun betonin suhteitus"

Ari-Pekka Oskari Heino
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Hydrataatiotuotteiden tilavuusjakauma ja sementtikiven koostumus Betonin lisäaineet ja notkistetun betonin suhteitus

2 Tehtävä 1 Betonirakenteesta irrotettiin näyte, joka kuivattiin 105 C lämpötilassa. Sementin hydrataatioasteeksi määritettiin 0,5. Kuivatuksessa vettä poistui 80 kg/m 3. Betonin suhteitettu koostumus oli 1 : 6,0 : 0,6 ja ilmapitoisuus 3 %. Mikä oli betonista ennen kuivausta haihtuneen veden määrä? Mitkä ovat hydratoitumattoman sementin, sementtigeelin kiintoaineksen, geeliveden, kapillaariveden ja supistumishuokosten tilavuus näytteenottohetkellä? Entä kapillaarihuokostilavuus?

Betonin suhteitettu koostumus oli 1 : 6,0 : 0,6 ja ilmapitoisuus 3 %.

3 Ratkaisu Suhteitettu koostumus 1 : 6,0 : 0,6 3 % ilmaa Betonin perusyhtälö: + 0,6C + 30 = 1000 ( ) = 970 C = 306 kg/m 3 Betonin tiheys = 7,6*C = 2326 kg/m 3 Wo = 0,6 * 306 kg/m 3 = 184 kg/m 3

4 a) Kuivattaessa haihtui 80 kg/m 3 Haihtumiskykyistä vettä olisi pitänyt olla Wo WN = 184 0,25*0,5*306 = = 146 kg/m 3 W N = 0,25* * C Ennen kuivausta oli haihtunut = 66 kg/m 3

WN = 184 0,25*0,5*306 = 184 38 = 146 kg/m 3 W

5 b) TILAVUUSOSUUDET - Hydratoitumaton sementti VCHTON WCHTON = 306 0,5*306 = 153 kg/m 3 VCHTON = 153/3,1 = 49,4 l/m 3 - Geelin kiintoaines Vg.s = hydratoitunut sementti Vch + kemiallisesti sitoutunut vesi VN -supistumishuokoset Vsup Vg.s = Vch + VN Vsup = Vch + VN 0,25VN = = + = 78,0 l/m 3 + 0,25 0,25

s = hydratoitunut sementti Vch + kemiallisesti sitoutunut vesi VN

6 Geelivesi Vgh = 28 % geelin kokonaistilavuudesta Vgh/ (Vgh + Vgs) = 0,28 (Vgs on sem.geelin kiintoaines) Vgh = 0,28/0,72 * Vgs = 0,28/0,72 * 78,0 l/m 3 = 30,3 l/m 3 Supistumishuokoset Vsup = 0,25 * VN = 0,25*,25* *C = 9,6 l/m 3 Haihtumiskykyinen vesi eli haihtunut vesi 80 kg/m 3 on kapillaarivettä ja geelivettä. Wkap + Wgh = 80 kg/m 3 Wkap = 80 kg/m 3 30 kg/m 3 = 50 kg/m 3 Vkap = Wkap V = 50 l/m 3 Kapillaarihuokostilavuus = Vo VN Vgh = = 116 l/m 3

= 0,25*,25* *C = 9,6 l/m 3 Haihtumiskykyinen vesi eli haihtunut vesi 80 kg/m 3 on kapillaarivettä ja geelivettä.

7 Tehtävä 2 Erään betonin sementtimäärä on 350 kg/m 3 ja vesimäärä 135 kg/m 3. Laske betonin hydrataatioaste a) ilman ulkopuolista vettä ja b) kun jälkihoitona on kostea jälkihoito. Laske myös sementtigeelin huokostilavuus (litroina) käyttäen laskemaasi hydrataatioastetta.

8 Tehtävä 2, ratkaisu Suurin hydrataatioaste v kw =0 1.Ei ulkopuolista vettä α max 2. Kostea jälkihoito v kw +v p =0 α max θ = 1,4 (1 θ ) = θ 1,2 (1 θ ) 1 1 θ = w c w c + ρ ρ w c

9 v/s = 135/350 = 0,386 v c = 1/3.1 = 0,323 (maks) = ((v/s)/((v/s)+ ( v c)))/ (1,4 x (1- (v/s)/((v/s)+ ( v c)) ei ulkopuolista vettä tai (maks) = ((v/s)/((v/s)+ ( v c)))/ (1,2 x (1- (v/s)/((v/s)+ ( v c)) )) kostea jälkihoito huokoisuus on siis = 0,544 ja hydrataatioaste (maks) = 0,852 (ei jälkihoitoa) tai 0,994 (kostea jälkihoito).

10 Sementtigeelin huokostilavuus? 2 kaavaa: 1) Vg.h = 0,2 * * C (katso LH3, kaavan johtamiseksi) tai 2) Geeliveden tilavuusosuus v gw = 0,6 (1 θ ) α (opetusmonisteesta)

11 Kaava1: Vgh = 0,2 * 0,994 * 350 = 69,6 dm 3 tai Kaava2: vgh = 0,6 x (1-0,544) x 0,994 = 0,272 HOX! Tämä on vasta suhteellinen osuus koko tilavuudesta!!! Siis 0,272 x (350/3, /1) = 67,4 dm 3 Mistä kaavoilla 1 ja 2 laskettujen tulosten ero voisi johtua?

12 Tehtävä 3 Miten tehtävän 2 hydrataatioaste muuttuu, jos suhteituksessa korvataan 7 % sementistä (painosta) silikajauheella? Entä miten muuttuu hydratoitumattoman sementin tilavuus?

13 Ratkaisu, tehtävä 3 s = 2200 kg/m 3

14 s = 350*0,07 =24,5 kg/m 3 c = ,5 = 325,5 kg/m 3 v/c = 135 / 325,5 = 0,4147 kg/m 3 v c = 1000 / 3100 = 0,323 v s = 1000/ 2200 = 0,455 s/c = 24,5 / 325,5 = 0,07527 ksil = 1/(1+1,4*0,07527) = 0,9047 = 0,4147 / (0,4147+0,323+0,455*0,07527) = 0,537

15 Nyt (maks) voidaan laskea kaavojen (maks) = / (ksil*(1,4+1,6*s/c)*(1- ) ) tai = / (ksil*(1,2+0,9*s/c)*(1- ) ) mukaan jolloin saadaan (maks) = 0,537 /(0,9047*(1,4+1,6*0,07527)*(1-0,537)) = 0,844 (ei jälkihoitoa) tai (maks) = 0,537 /(0,9047*(1,2+0,9*0,07527)*(1-0,537)) = 1,012 = 1 koska (maks) 1

/(0,9047*(1,4+1,6*0,07527)*(1-0,537)) = 0,844 (ei jälkihoitoa) tai (maks)

16 Tehtävän 2 hydratoitumattoman sementin tilavuusosuus on siis vc = (1-0,544)*(1-0,852) tai vc = (1-0,544)*(1-0,994) vc = 0,067 tai 0,003 Eli tilavuus on siis 0,067 * (350/3, /1) = 16,6 dm 3 tai 0,003 x (350/3, /1) = 0,7 dm 3 Silikan kanssa hydratoitumattoman sementin tilavuusosuus on vc = 0,9047* (1-0,537)*(1-0,844) = 0,065 Eli tilavuus on siis 0,065 * (325,5/3,1 + 24,5/2,2+ 135/1) = 16,3 dm 3

tai 0,003 x (350/3,1 + 135/1) = 0,7 dm 3 Silikan kanssa hydratoitumattoman sementin tilavuusosuus on

17 BETONIN LISÄAINEET Notkistavat lisäaineet Notkistin N Tehonotkistin N t Nesteytin N n Huokostimet Muut pakkasenkestävyyttä parantavat aineet Kiihdyttimet Hidastimet Tiivistysaineet Injektointiaineet Muut lisäaineet L h L m K H T I M

pakkasenkestävyyttä parantavat aineet Kiihdyttimet

18 CE- merkki, käyttöseloste ja työturvallisuus Lisäaineiden tulee olla CE-merkittyjä tai niillä on ennen käyttöönottoa oltava hyväksytyssä koestuslaitoksessa tehtyihin kokeisiin perustuva selvitys lisäaineen yleisistä ominaisuuksista, vaikutuksista sekä käyttökelpoisuudesta betonissa Varmennettu käyttöseloste on tuoteohje, joka laaditaan rakennusaineille ja -tarvikkeille sekä kantavien rakenteiden valmistuksessa käytettäville menetelmille. Käyttöseloste sisältää tarpeelliset tiedot tuotteen ominaisuuksista, käyttötavoista ja sopivuudesta eri käyttötilanteisiin.

betonissa Varmennettu käyttöseloste on tuoteohje, joka laaditaan rakennusaineille ja -tarvikkeille sekä kantavien rakenteiden valmistuksessa

19 Käyttöselostetta käytetään hyväksi rakennuksen suunnittelussa ja rakennushankkeen toteuttamisessa. Sillä voidaan myös osoittaa rakennuslupamenettelyssä ja rakennusvalvonnassa, että tuote kelpaa rakentamiseen. Käyttöselostetta on säilytettävä tuotteen käyttöpaikalla muun muassa mahdollista tarkastusta varten. Tuotteen valmistaja voi hakea käyttöselosteen varmentamista ympäristöministeriön hyväksymältä toimielimeltä. Betonirakenteissa käytettäville tuotteille käyttöselosteita varmentaa Suomen Betoniyhdistys ry

Käyttöselostetta on säilytettävä tuotteen käyttöpaikalla muun muassa mahdollista tarkastusta varten.

20 Betonin lisäaineet saattavat aiheuttaa ihoärsytyksiä tai niiden säilyttämiseen tai hävittämiseen voi liittyä erikoisvaatimuksia. Käyttöselosteessakin annetaan ohjeita aineiden käsittelystä ja varastoinnista, mutta lisäksi terveydelle vaarallisille aineille myyjän on laadittava käyttöturvallisuustiedote.

Käyttöselosteessakin annetaan ohjeita aineiden käsittelystä ja

21 Kiihdyttimet hidastimet Oikea annostus arvioidaan kokemusperäisesti ja ennakkokokein Kiihdyttimiä käytetään nopeuttamaan betonin sitoutumista tai kovettumista muottien purkamisen tai jäätymislujuuden saavuttamisen nopeuttamiseksi. Hidastimella siirretään sitoutumista myöhemmäksi, esim. pitkien kuljetusmatkojen vuoksi sekä kohteissa, joissa halutaan välttää työsaumoja. Erityisesti lämpimällä säällä hyödyllinen. Hidastimilla ei voi estää betonimassan notkeuden menetystä, eikä se pienennä rakenteen maksimihydrataatiolämpötilaa, ainoastaan siirtää sitä!

22 Huokostimet Huokostimet muodostavat pieniä ilmakuplia, jotka leviävät tasaisesti betoniin.

23 Notkistimet, nesteyttimet ja tehonotkistimet Notkistavat lisäaineet ovat pinta-aktiivisia aineita, jotka toimivat sementin ja veden välillä ja esim. parantavat betonin työstettävyyttä, pumpattavuutta ja koossapysyvyyttä. Notkistavat lisäaineet jaetaan ryhmiin niiden tehokkuuden perusteella. Toiminta riippuu notkistinlaadun ja määrän lisäksi mm. sementistä ja sen määrästä, seosaineista, hienoainesmäärästä, lämpötilasta, sekoitustehosta ja sekoitusajankohdasta. Saattavat vaikuttaa betonin muihin ominaisuuksiin kuten esim. ilmamäärä ja sitoutuminen.

27 1. harjoituksessa suhteitettiin betoni - tavoitepainuma, eli notkeus 90 mm - suunnittelulujuus 35 MPa - sementin koestuslujuus 49,5 MPa Suhteitetaan sama betoni käyttäen notkistinta, jolloin betonimassan vettä voidaan vähentää 10 % notkeuden pysyessä samana. a) Paljonko betonin lujuus kasvoi, jos sementtimäärää ei vähennetä? b) Paljonko sementtimäärään voitaisiin vähentää, jos lujuus pidetään ennallaan?

28 Ratkaisu - tavoitepainuma, eli notkeus 90 mm - suunnittelulujuus 35 MPa - sementin koestuslujuus 49,5 MPa Suhteitusseokseksi saatiin: - Sementti 280 kg/m 3 - RA 1940 kg/m 3 - Vesi 168 kg/m 3 - Ilma 20 l/m 3

29 a) sementtimäärä ennallaan, vesimäärä 10 % pienemi (notkistin lasketaan osaksi vettä) SEOS: sementti 280 kg/m 3 vesi 168-0,1* ,2 kg/m 3 ilma 20 l/m 3 Betonin suhteitus lomakkeelta vesi-ilmasementtisuhde = 0,611

31 K s = 38,5 MPa Alkuperäinen suhteituslujuus oli 36 MPa, joten LUJUUS NOUSISI 2,5 MPa Runkoaineen määrä saadaan korjattua betonin perusyhtälöllä /3,1 151,2/1,0 20 = 738,5 dm 3 738,5 *2,68 kg/m 3 = 1979,1 kg/m 3

32 b) vähennetään sementtimäärää SEOS sementti?? kg/m 3 vesi 151,2 kg/m 3 ilma 20 l/m 3 Halutaan alkuperäinen lujuus, joten vesi-ilmasementtisuhde pysyy samana. Alkuperäinen Uusi sementti = 255,1 kg/m 3

33 sementtiä säästyy ,1 = 24,9 kg/m 3 Uusi runkoaineen määrä saadaan laskettua tehtävän a) tavoin betonin perusyhtälöllä ,1/3,1 151,2/1,0 20 = 746,5 dm 3 746,5 dm 3 * 2,68 = 2000,6 kg/m 3

Samankaltaiset tiedostot

Hydrataatiotuotteiden tilavuusjakauma ja sementtikiven koostumus. Betonin lisäaineet ja notkistetun betonin suhteitus

Hydrataatiotuotteiden tilavuusjakauma ja sementtikiven koostumus Betonin lisäaineet ja notkistetun betonin suhteitus Tehtävä 1 Betonirakenteesta irrotettiin näyte, joka kuivattiin 105 C lämpötilassa.