BETONIN SUHTEITUS eli Betonin koostumuksen määrittely 20.9.2016
Suhteitus Tarkoitetaan betonin osaaineiden (sementti, kiviaines, vesi) yhdistämistä niin, että sekä betonimassa että kovettunut betoni saavuttavat vaaditut ominaisuudet.
BETONILLE ASETTAVIA VAATIMUKSIA Betonimassan ominaisuuksia ovat mm. Notkeus Ilmapitoisuus Koossapysyvyys Työstettävyys Tiivistettävyys
BETONILLE ASETTAVIA VAATIMUKSIA Betonimassan ominaisuuksia ovat mm. Notkeus Ilmapitoisuus Koossapysyvyys Työstettävyys Tiivistettävyys
Kovettuneen betonin ominaisuuksia ovat mm. Lujuus Pakkasenkestävyys Kulutuskestävyys Vesitiiveys Korroosionkestävyys Kutistuminen Lämmönkehitys
Kovettuneen betonin ominaisuuksia ovat mm. Lujuus Pakkasenkestävyys Kulutuskestävyys Vesitiiveys Korroosionkestävyys Kutistuminen
Suhteitusmenetelmät Nykäsen menetelmä Talonrakennus Vuorisen menetelmä Vaikeampia ympäristöolosuhteita kuten pakkasenkestävyys ja vedenpitävyys http://www.finnsementti.fi/yritys/historia/arvonykanen-talven-taitaja-ja-suhteituksen-isa
Arvo Nykänen, talven taitaja ja suhteituksen isä Jo lähes 70 vuotta sitten Arvo Nykänen kehitti ensimmäisen version betonin suhteitusmenetelmästä. Nykänen jätti monta muutakin jälkeä betonitekniikan historiaan. Professori, DI Arvo Nykänen (1912-1990) oli aikoinaan monen toimen mies betonitekniikan alalla. Hän oli työuransa loppuvaiheessa perustamassa VTT:n betoniteknillistä laboratoriota ja sen ensimmäinen johtaja. Nuoren insinöörin ensimmäisiä haasteita oli puolustusministeriössä. Alle kolmekymppisenä Nykänen sai Karjalan kannaksella vastuulleen talvisodan aikaiset betonityöt, joita tehtiin ajoittain jopa 40 asteen pakkasessa. Ne olivat talvibetonoinnin silloisia taidonnäytteitä. Jatkoa seurasi välirauhan aikana aloitetut linnoitustyöt, joissa valettiin massiivisia, jopa K45-lujuusluokkaa järeämpiä korsuja. Arvo Nykäsen ehkä merkittävin saavutus on betonin suhteitusmenetelmän kehittäminen. Ensimmäinen versio valmistui 1945, mutta vuosina 1947 ja 1948 Rakentajain kalenterissa julkaistuissa artikkeleissa Nykäsen suhteitusmenetelmä on lähes täysin nykyisin käytössä olevaa menetelmää vastaava. Nykänen uusi menetelmäänsä vielä kerran 1955, koska betonitekniikka oli kehittynyt ja uudet betoninormit otettu käyttöön. http://www.finnsementti.fi/yritys/historia/arvo-nykanen-talven-taitaja-ja-suhteituksenisa
BETONIN PERUSYHTÄLÖ
Nykäsen nomogrammi Ei anna vastausta kaikkiin betonin tavoiteltuihin ominaisuuksiin mutta osaan
Suunnittelija määrittelee
SFS EN 206 Sivu 84
Suhteituksen lähtötiedot Käytettävistä raaka-aineista tulee tietää: Kiviainesten tiheys, vedenimu ja rakeisuudet Sementin kyky tuottaa lujuutta betoniin http://www.finnsementti.fi/index.php?id=116
Betonin perusyhtälö
Notkeus Betonin notkeus säädetään vesimäärällä ( yksinkertaisesti ajatellen) Erilaiset betonit tarvitsevat erimäärän vettä saman notkeuden saamiseksi Betonin vedentarpeeseen vaikuttavat tekijöitä esimerkiksi.>
Betonin vedentarpeeseen vaikuttavat tekijöitä esimerkiksi Nomogrammi Kiviaineksen ominaisuuksia Rakeisuus Sepelipitoisuus Vedenimu Sideaineen määrä Betonin ilmamäärä Vesi ja ilma Muita tekijöitä: Kiviaines ominaispinta-ala Raemuoto Sideaineen laatu Lisäaineet
Pakkasenkestävyys Nomogrammi ei anna ohjearvo Huomioi vaikutuksen notkeuteen ja lujuuteen Rasitusluokka vaikutta (pakkasenkestävyysvaatimus) Vesi-sementtisuhde
Koossapysyvyys Koostumuslomakkeen rakeisuusohje-arvo Muita vaikuttavia tekijöitä: Sementin määrä ja laatu Seosaineet Lisäaineet
Työstettävyysaika Sementtilaatu Seosaineet Lisäaineet Lämpötila
Tiivistettävyys Koostumuslomakkeen rakeisuusohjearvot
Lujuus Nomogrammi ottaa huomioon (vesi+ilma) / sementti Sementin laatu seosaineet
Vesitiiveys Nomogrammi ei anna ohjearvoa, Rakeisuusohjealue johtaa tiiviiseen betoniin Vaikuttavia tekijöitä ovat mm. Kiviaineksen laatu ja rakeisuus Sideaineen määrä ja laatu Vesi-sementtisuhde lisäaineet
Korroosionkestävyys Betoninormi antaa vaatimukset eräiden kemikaalien suhteen. Vaarallisia aineita ovat mm. hapot, sulfaatit ja ammoniumsuolat. Vaikuttaa: Sideaineen laatu Vesi-sementtisuhde Kiviaineksen laatu
Kutistuminen Nomogrammin käytöllä pyritään mahdollisimman vähän kutistuvaan betoniin: Vesimäärän minimointi
Lämmönkehitys Nomogrammi ei anna ohjearvoa Sideaineen ja veden määrän minimointi johtaa alhaiseen lämmönkehitykseen Vaikuttavia tekijöitä Sideaineen laatu Sideaineen määrä
Lisäaineiden vaikutus suhteitukseen Notkistimet LUJUUS PYSYY ENNALLAAN Mutta vesimäärä vähenee koska (vesi+ilma) / sementti = vakio Vesimäärä vähenee Sementti määrä laskee Kiviainesmäärä kasvaa
Esimerkki 1: Vaihtoehto 1: Vettä 150 kg /m3 ja sementti 300 kg /m3 Vaihtoehto 2: Lisätään notkistinta niin että voidaan vähentää 10 % vettä 0,50 W1 = W2 > V2=? 0,90*150l= 135 l Q s =? 0,50 = 135 / S = 270 kg /m3 Kiviainesmäärä? 300/3100+x/2400+150/1000+0,020=1 m3 270/3100+x/2400 + 135/1000+0,020 = 1 m3 x= 1795,20 kg x = 1819,20 kg
Lisäaineiden vaikutus suhteitukseen Huokostimet LISÄÄ ILMAA JA VÄHENTÄÄ VEDENTARVETTA Lujuus pysyy ennallaan koska (vesi+ilma) / sementti = vakio Vesimäärä vähenee Sementti määrä laskee Kiviainesmäärä kasvaa 2% =20 l Vesi+ilma = 208 kg/m3 > Vettä : 208-20 kg/m3= 188 l 6% = 60 l Vesi+ilma = 220 kg/m3 > Vettä 220-60 = 160 kg /m3
Lisäaineiden vaikutus suhteitukseen Huokostimet LISÄÄ ILMAA JA VÄHENTÄÄ VEDENTARVETTA Lujuus pysyy ennallaan koska (vesi+ilma) / sementti = vakio Nomogrammi huomioi mutta ei tee muutoksia kiviaineksen rakeisuuteen Vesimäärä vähenee Sementti määrä laskee Kiviainesmäärä kasvaa NYRKKISÄÄNTÖ: Voidaan vähentää 20 kg filleriä / 1 % lisäilma Huokoset korvaavat osan betonimassa hienoaineksista, joiden määrää voidaan vähentää
by 201-1 %.yksikön vähennys 4 mm # seulan ohjearvoon / 1,5 %-yksikön ilmapitoisuuden lisäystä - Jos mukana sepeliä lisätään 4mm # seulan ohjearvoa 1%-yksikköä / 10 %-yksikön sepelimäärää kohden. - Ohjearvona 0,125 mm # seulalla käytetään arvoa, joka on 6-7 % 4 mm # seulan korjatusta arvosta
Kiihdyttimet ja hidastimet Kiihdytin Laskee lujuutta Hidastimet Nostaa loppulujuutta
Tavoitenotkeutta ei saavuteta Selvitettävä notkeuspoikkeaman syy A. Virheet lähtöarvoissa ( rakeisuus, sepeli%, ka tiheys, ka kosteus, nomogrammin käyttö,lisäaineen määrä) B. Annostusvirhe C. Piilotekijät eli muut tekijät, joita ei suhteituksessa oteta huomioon Epätasainen rakeisuus eli mutkat rakeisuuskäyrässä Ohjearvoja ei ole saavutettu Raemuoto ja rakenteiden pinnan laatu Filleriosan rakeisuus ja raemuoto Sementtilaji Lisäaine ei toimi odotetulla tavalla JOS C NIIN NOTKEUDEN KORJAUS
Puristuslujuus poikkeaa tavoitelujuudesta