Betonin osa aineet Seosaineet ja lisäaineet. Sirpa Laakso 1. Seosaineet. Mineraalisia seosaineita. Seosaineet Lisäaineet Vesi Muut aineet

Transkriptio

1 Seosaineet Lisäaineet Vesi Muut aineet Seosaineet hienojakoinen materiaali, jota käytetään parantamaan tai saamaan aikaan betonin tiettyjä ominaisuuksia Standardissa SFS-EN käsitellään kahden tyyppisiä seosaineita Lähes reagoimattomia seosaineita (tyyppi I)» Pigmentit ( SFS-EN 12878), filleri (SFS-EN tai pren13055) Pozzolaanisia tai piilevästi hydraulisia seosaineita (tyyppi II)» Lentotuhka (SFS-EN 450-1),silika (SFS-EN ),jauhettu granuloitu masuunikuona (SFS-EN ) Mineraalisia seosaineita Lentotuhka Masuunikuonajauhe Granuloitu, pelletoitu tai ilmajäähdytetty masuunikuona Ilmajäähdytetty ferrokromikuona Silika By50 sivu 171 Sirpa Laakso 1

2 Mineraalisia seosaineita Lentotuhka Masuunikuonajauhe Granuloitu, pelletoitu tai ilmajäähdytetty masuunikuona Ilmajäähdytetty ferrokromikuona Silika Silika: Piiraudan By50 ja sivu piin valmistuksessa 171 syntyvä, savukaasuista syntyvä sivutuote Ferrokromikuona: Ferrokromin valmistuksessa jäähdyttämällä saatu tuote Lentotuhka: Hienoksi jauhettu kivihiilen poltossa voimalaitoksessa syntyvä sivutuote. Masuunikuonajauhe: Hienoksi jauhettu granuloitu tai pelletoitu masuunikuona Masuunikuona: Raakaraudan valmistuksessa syntynyt sivutuote Mitä piirauta siis on? Käsikirjan mukaan se on kahden melko harmittoman alkuaineen, piin ja raudan kiinteä, noin 1200 Celsiusasteessa sulava yhdiste tai seos, jota käytetään piin lisäämiseksi teräkseen. Pieninä määrinä sillä on rautaa pelkistävä vaikutus, ja isommat pitoisuudet antavat teräkselle tiettyjä ominaisuuksia, kuten suojaa epäorgaanisten happojen syövyttävältä vaikutukselta. Piiraudan eli ferrosilikonin piin pitoisuus vaihtelee prosentin välillä. Sitä valmistetaan uunimenetelmällä raaka aineina mm. kvartsi, rautaoksidi tai romurauta sekä koksi. Tuottajamaihin kuuluvat esimerkiksi Norja, Brasilia ja Kiina. Sitä kuljetetaan raskaina laivalasteina ominaispaino voi olla yli viiden terästä ja valurautaa valmistaviin maihin. Pii on puolimetalli, joka on maankuoren toiseksi yleisin alkuaine. Piin kemiallinen merkki on Si (lat. silicium). Alkuaineen atomimassa IUPACin standardin mukaisesti on [28,084;28,086] amu [1]. Sirpa Laakso 2

3 Raudan valmistuksen sivutuotteena syntyy masuunikuonaa. Talonrakennustekniikassa masuunikuonaa käytetään joko pelletoituna, granuloituna tai murskeena. Pelletoitua masuunikuonaa syntyy jäähdytettäessä kuona veden ja ilman avulla. Materiaali on suhteellisen kevyttä, sileäpintaista ja pyöreärakeista. Granuloitua masuunikuonaa saadaan jäähdytettäessä kuona nopeasti voimakkaassa vesivirrassa. Granuloitu masuunikuona on hiekkamaisen rakeista ja sen lasimaisuusaste on suuri. Pelletoitua masuunikuonaa käytetään betonin runkoaineena rakennebetonissa ja betoniharkoissa sekä lämmöneristemateriaalina ryömintätilaisessa alapohjarakenteessa, maanvaraisessa lattiarakenteessa sekä kellarin seinän salaojituskerroksena. Hydrataatio Miksi käytetään seosaineita? Laadunvalvonta TUKES Tai CE merkintä By 50 siv. 172 Pienennetään sideainekustannuksia Uusia ominaisuuksia betonille Sulfaatinkestävyys Alhainen hydrataatiolämpö Kemiallinen kestävyys Koossapysyvyys Vesitiiveys Sirpa Laakso 3

4 uhka Lentotuhka Kiviaineksena tai sideaineena BY 50 sivu 175 Hiilipitoisuuden vaihtelut vaikuttavat työstettävyyteen ja koossapysyvyyteen jos pieni parantaa ja jos suuri huonontaa Tummentaa väriä Heikentää betonin varhaislujuutta Parantaa hieman myöhäislujuutta Betonin hydratoitumislämpö pienenee Alhainen lämpötila hidastaa sitoutumista ja lujittumista Masuunikuona Sirpa Laakso 4

5 Masuunikuonajauheen vedentarve on pieni ja se notkistaa betonia Parantaa sulfaatinkestävyyttä Vähentää hydratoitumislämpöä Kasvattaa myöhäislujuutta mutta alentaa varhaislujuutta Lisää betonin virumaa ja karbonatisoitumisnopeutta Masuunikuona Vaalentaa betonia Masuunikuonajauheen vedentarve on pieni ja se notkistaa betonia Vähentää huomattavasti betonin hydratoitumislämpöä > massiiviset betonirakenteet Kasvattaa myöhäislujuutta,alentaa varhaislujuutta Parantaa sulfaatinkestävyyttä jos yli 70 % sideaineesta Lisää betonin virumaa ja karbonatisoitumisnopeutta Silika Käytetty perinteisesti korkealujuuksisten betonien valmistuksessa Sirpa Laakso 5

6 By 50 sivu 176 Silika Lisää huomattavasti betonin lujuutta Parantaa kemiallista kestävyyttä, koossapysyvyyttä, tiiviyttä, vedenpitävyyttä Kasvattaa vedentarvetta Käytettävä notkistavaa lisäainetta Tummentaa ( sinertävämpää) Seoaineiden lisääminen betoniin BY 50 Taulukko 4.2 Sallitut sementit ja seosaineet eri rasitusluokissa Taulukko 4.3 Betonin valmistuksessa suurimmat sallitut seosainelisäykset lasketaan seuraavista kaavoista Taulukko 4.6 Betonin koostumuksen ja ominaisuuksien raja-arvot, kun suunnittelukäyttöikä on 50 vuotta Taulukko 4.7 Betonin koostumuksen ja ominaisuuksien raja-arvot, kun suunnittelukäyttöikä on 100 vuotta Tarkistettava eurokoodi 1 teksti Sirpa Laakso 6

7 Lisäaineet By 50: materiaali, jota lisätään betonia sekoittaessa sementin massaan verrattuna pieniä määriä betonimassan tai kovettuneen betonin ominaisuuksien muuttamiseksi. LISÄAINEET LISÄAINEET SÄÄDELLÄÄN BETONIMASSAN OMINAISUUKSIA BETONIN SITOUTUMISTA BETONIN KOVETTUMISTA KOVETTUNEEN BETONIN OMINAISUUKSIA PYRINTÄÄN PARANTAMAAN TEKNISIÄ OMINAISUUKSIA JA BETONIN TALOUDELLISTA KILPAILUKYKYÄ Standardi SFS-EN Sirpa Laakso 7

8 LISÄAINEET CE MERKITTY TAI VOIMASSA OLEVA KÄYTTÖSELOSTE SELVITYS YLEISET OMINAISUUDET, VAIKUTUS JA KÄYTTÖKELPOISUUS BETONISSA LISÄAINEET 1. NOTKISTAVAT LISÄAINEET 2. HUOKOSTIMET 3. KIIHDYTTIMET 4. HIDASTIMET 5. TIIVISTYSAINEET 6. INJEKTIOAINEET 7. MUUT Sirpa Laakso 8

9 LISÄAINEET KATSO TOIMITTAJAN OHJEET ANNOSTUKSIA ei saa YLITTÄÄ MAX. 50 KG LISÄAINETTA/KG SEMENTTI JOS ALLE 2g/ kg SEMENTTIÄ > LAIMENNUS VETEEN JOS NESTEMÄISEN LISÄAINEEN MÄÄRÄ YLI 3L/M3BETONIA > huomioitava vesi-sementtisuhdetta laskettaessa Tuntitehtävä 3: Lisäaineet Annetusta tuotteesta selvitä Ominaisuudet Annostus Käyttökohteet Tekniset tiedot Tutustu tuotteen käyttöturvallisuustiedotteeseen Suojautuminen Jätteiden hävittäminen Ensiapu Varastointi.. Tehkää esitys Moodleen ( aikaa 30 min ) Esitykset heti tämän jälkeen Tuntitehtävä 1.Notkistimet VB Parmix Parmix Huokostimet Ilma Parmix Airmix 3.Kiihdyttimet 4.Hidastimet 5. Tiivistysaineet 6. Injektioaineet 7. Erikoisaineet 8. Väriaineet Sementit Plussementti Rapid sementti SR sementti Sirpa Laakso 9

10 NOTKISTIMET OVAT PINTA-AKTIIVISIA,jotka muodostavat sementtirakeiden pinnalle kalvon, joka estää niitä tarttumasta toisiinsa. TYÖSTETTÄVYYS ESIM. PUMPATTAVUUS KOOSSAPYSYVYYS MAHDOLLISTAA PIENEMPIEN VESI- JA SEMENTTIMÄÄRIEN KÄYTÖN KORKEALUJUUSBETONEISSA JAETAAN RYHMIIN 1. NOTKISTIN 5-15 % VEDENVÄHENNYS 2. TEHONOTKISTIN % VEDENVÄHENNYS 3. NESTEYTIN EI VEDENVÄHENNYSTÄ 1) PUUNJALOSTUSTEOLLISUUDEN SIVUTUOTTEITA, LIGNOSULFAATTEJA 2 ja 3 ) melamiini, naftaleenipohjainen sekä polykarboksylaattipohjaiset Annostus / vedenvähennys by 201 taulukko siv. 65 Sirpa Laakso 10

11 TOIMINTAAN VAIKUTTAA LAATU / MÄÄRÄ SEMENTTI JA SEN MÄÄRÄ SEOSAINEET HIENOAINESMÄÄRÄ LÄMPÖTILA SEKOITUSTEHO kuva by 201 siv. 66 HUOKOSTIMET PINTA-AKTIIVISIA, jotka muodostavat betoniin hienojakoisia ilmakuplia, jotka leviävät tasaisesti betoniin. BETONISSA NORMAALISTI ILMAA 1-2% ELI dm3/m3 PAKKASENKESTÄVYYTTÄ PARANNETAAN NOSTETAAN ILMAA 4-8% BETONIIN SUOJAHUOKOSIA, JOIHIN JÄÄTYVÄN VEDEN PAINE PURKAUTUU Parantaa myös betonin koossapysyvyyttä ja väh.veden tarvetta, vähentää osa-aineiden erottumista Sirpa Laakso 11

12 Huokostin Tyypillinen annostus 0,01-0,03 % sideaineen kokonnaismäärästä Huokostimen toimintaan eli tarvittavaan annostukseen vaikuttaa Hienon kiviaineksen laatu Seosaineiden käyttö Muut lisäaineet Huokostin Alentaa lujuutta 1%, ilmalisäys 5% lujuuden heikkeneminen Ongelma huokostin / notkistin Sekoitusjärjestys tärkeä huokostin ensiksi Väh. minuutin sekoituksen jälkeen notkistin Sirpa Laakso 12

13 HIDASTIMET Yleisimmin sokeria sisältävät lignosulfaatit, hydroksidihapot, hiilihydraatit ja fosforiyhdisteet SITOUMISTA SIIRRETÄÄN MYÖHEMMÄKSI o PITKÄT MATKAT o Suuret valut KÄYTETÄÄN 1-3% SIDEAINEEN KOKONAISMÄÄRÄSTÄ VAIKUTTAA MYÖS: o LÄMPÖTILA o SEMENTTI o SEOSAINEET o HALUTTU HIDASTUSAIKA KIIHDYTTIMET NOPEUTETAAN BETONIN SITOUTUMISTA JA KOVETTUMISTA ENNEN KALSIUMKLORIDI TAI KALSIUMFORMIAATIT KÄYTTÖ VÄHENTYNYT RUISKUBETONISSÄ KÄYTETÄÄN VESILASIA EDELLEEN Muut lisäaineet Pakkasbetonin lisäaine Uppobetonin lisäaine IT-betonin stabilaattori Kutistumaa vähentävät lisäaineet Väriaineet Max. 0-5 % sementin painosta Yli 7 % ei vaikuta enää värisävyyn Yli 9 % vaikuttaa betonin lujuuteen Lisää betonin vedentarvetta Sirpa Laakso 13

14 VESI JUOMAKELPOINEN Betonin valmistukseen ja jälkihoitoon käytettävä vesi ei yleensä saa sisältää klorideja enempää kuin 0,03 paino% (Cl) Kuidut Parannetaan veto ja taivutuslujuutta, leikkauslujuutta ja iskunkestävyyttä Teräskuidut ( SFS EN ) Raudoituksen korvaajana Polymeerikuidut (SFS EN ) Luokat I Ns.mikrokuidut, joita käytetään esimerkiksi vähentämään halkeiluriskiä (plastisessa tilassa) ja parantamaan korkealujuusbetonin palonkestävyyttä Luokka II Ns. makrokuidut, jotka voivat toimia betonissa perinteisen raudoituksen korvaajana Lähde: Betoninormit 2016; By 65 sivu 30 Sirpa Laakso 14

15 VESILASI Vesilasi on natriumsilikaattien väkevä liuos. Se sisältää varsinkin natriumortosilikaattia (Na 4 SiO 4 ) ja natriummetasilikaattia (Na 2 SiO 3 ). Sitä voidaan valmistaa antamalla kvartsin reagoida väkevän natriumhydroksidiliuoksen kanssa. Vesilasi on varsin jäykkäliikkeistä eli sillä on suuri viskositeetti. Liuos on emäksinen, koska silikaatti-ionit reagoivat veden kanssa emäksinä muodostaen hydroksidi-ioneja, OH -. Vesilasi reagoi helposti happojen kanssa, jolloin syntyy piihappoa, joka veteen liukenemattomana saostuu geelimäisenä. Vesilasia käytetään liimana ja kittinä. Sitä käytetään myös puuesineiden päällystämiseen niiden suojaamiseksi palamiselta. Kun vesilasiin lisää oikeassa suhteessa etanolia, voi valmistaa superpalloja. [1] Tämä on tyypillinen polymeerikemian koe mm. yläkoulussa ja lukiossa. Näin tehty superpallo kuitenkin menettää nopeasti muotonsa ja kimmoisuutensa Mineraali Mineraali eli kivennäinen on luonnossa kiinteässä muodossa esiintyvä alkuaine tai epäorgaaninen yhdiste, jolla on tietty koostumus ja tavallisesti säännöllinen kiderakenne. Rakenne vaihtelee puhtaista alkuaineista yksinkertaisiin suoloihin ja hyvin monimutkaisiin silikaatteihin. Maapallon kuori ja sen kivilajit koostuvat lähinnä mineraaleista. Sirpa Laakso 15