1. No category

Korkealujuusbetonin suhteitus,
suhteituksen erikoistapauksia
Harjoitus 6
• Korkealujuusbetonin lujuus on K70 – K100
(By50).
• Ultralujan betonin (RPC eli Reactive Powder
Concrete) pölymäiseksi jauhettu kiviaines sekä
teräsjauhe ja -kuidut tiivistävät betonin niin,
että sen puristuslujuus voi olla jopa 800 MPa.
• Vertaa: High Performance Concrete
• Alhainen vesi-sementtisuhde: alle 0,35 jopa
alle 0,20
Miksi korkealujuusbetoni
• Puristetut rakenteet: pilarit, paalut
– Mahdollistaa pienemmät poikkileikkausmitat
•
•
•
•
Kevyempiä
Helpompi kuljettaa
Hyötypinta-ala kasvaa (enemmän myytävää)
Arkkitehtuuri
• Taivutetut rakenteet: pilarit, laatat, palkit
– Voidaan jännittää voimakkaasti
– Oma paino pienenee
– Voidaan käyttää paikallisesti suurten rasitusten alueella
• Säilyvyys paranee
– Kulutus
– Kemiallinen rasitus
• Puristuslujuus kasvaa eniten
– Vetolujuus ja kimmomoduuli vähemmän (vain
kymmeniä prosentteja)
• Kutistuma normaalia
• Viruma pientä
– Jopa 40 – 70 % normin arvoista
• Kulutuksen kestävyys puristuslujuuden
suhteessa
• Pakkasenkesto?
• Korkealujuusbetonissa käytetään samoja osaaineita kuin normaalilujuuksisessa betonissa
• Käytettävän sementin ja seosaineiden
valintaan vaikuttavat mm. lujuuden- ja
lämmönkehityksen vaatimukset
• Runkoaineessa vähän hienoainesta ja lietettä
sekä pienet rakeisuusvaihtelut. Suuren
sideainemäärän johdosta ei runkoaineen
rakeisuuskäyrän muodolla ole yhtä suurta
merkitystä kuin normaalilujuuksisella betonilla
• Valmistus edellyttää tehonotkistimen käyttöä
• Huolellinen jälkihoito
Suhteituksen kulku
• Suhteitusohje on laadittu 100mm särmäisille
kuutioille
• Sideaine voi olla
– Sementti
– Masuunikuona
– Lentotuhka
– Silika
kcem
kMK
kLT
ksil
1
1
0,3
2,5
• Suhteitusohje laadittu ainoastaan yhdelle
notkeusluokalle: 2-3 sVB
Suhteituksen kulku
1. Määritetään suhteituslujuus
Keskiarvolujuus + hajonnan vaikutus
2. Määritetään sideainemäärä kuvaajasta
Kirjasta ”Korkealujuuksisten betonien suhteitus”; Penttala V. et. al. (1990).
Julkaisu 108. Kuva sivulta 40.
Suhteituksen kulku
3. Lasketaan sementin ja seosaineen osuudet
4. Määritetään tehonotkistimen määrä kuvasta
Kirjasta ”Korkealujuuksisten betonien suhteitus”; Penttala V. et. al. (1990).
Julkaisu 108. Kuva sivulta 40
Suhteituksen kulku
5. Määritetään vesimäärä kuvasta
6. Lasketaan runkoaineen määrä betonin
perusyhtälöllä. Ilmamäärä 10 dm3.
Kirjasta ”Korkealujuuksisten
betonien suhteitus”;
Penttala V. et. al. (1990).
Julkaisu 108. Kuva sivulta
39.
Suhteituksen kulku
7. Yhdistetään runkoaine
8. Määritetään annoksen osa-aineet
9. Tehdään koevalu
Tehtävä 1
Suhteita K100 betoni (28 vrk iässä), sideaineena
CEMI ja 8 % silikaa.
1. Suhteituslujuus
– Oletetaan hajonnan olevan 10 MPa
Ø Ks = 110MPa
2. Määritetään sideainemäärä
Saadaan sideainemääräksi 630 kg/m3
3. Lasketaan sideainemäärästä sementin ja
seosaineiden osuudet (eli sementin ja silikan
osuudet).
Sideainemäärä (C+2,5·Si+0,3·Lt+Mk)
C+2,5·0,08C = 630
C(1+0,2) = 630
C = 525 kg/m3 ja Si = 42 kg/m3
4. Määritetään tehonotkistimen määrä kuvasta
Saadaan notkistinmääräksi 3,3 %
0,033*(525+42) = 18,7 kg/m3
5. Määritetään vesimäärä kuvasta
Saadaan
(W+Nt+I)/S = 0,25
(W+Nt+I)/(C+2,5*Si) = 0,25
(W+18,7+10)/(525+2,5*42)
W = 0,25(630) – 18,7 – 10
W = 128,8 kg/m3
6. Lasketaan runkoaineen määrä betonin
perusyhtälöllä
eli
+W+ N +I+
+
+ 128,8 + 18,7 + 10 +
+
+
+
= 1000
= 1000
QR = (1000 – 128,8 – 18,7 – 10 – 169,4 – 19,1) * 2,68
QR = 654 dm3 = 1753 kg/m3
Tehtävä 2
Suhteita betonia, jonka 150 mm:n särmäisillä
kuutioilla määritetty vertailulujuus on 55 MPa
yhden vuorokauden iässä.
Sideaineena CEMI, 10 % silikaa ja 30 %
lentotuhkaa.
Ratkaisu
Suhteitusohje on laadittu 100 mm särmäisten
kuutioiden puristuslujuustulosten pohjalta.
100 mm kuutioilla määritetty puristuslujuus on
noin 5 % 150 mm:n kuutioilla määritettyä
lujuutta suurempi.
100 mm:n kuutioilla määritetty lujuus tulee siis
olla 55*1,05 = 58 MPa
Hajonnan osuuden oletetaan olevan 5 MPa,
jolloin Ks = 63 MPa.
28 vuorokauden lujuus saadaan kuvaajasta
Ks 28 vuorokauden iässä on
85 MPa
Määritetään sideainemäärä
Sideainemäärä kuvaajasta
Saadaan sideainemääräksi 440 kg/m3
Sideainemäärä (C + 2,5Si + 0,3Lt) = 440
Si = 0,1C Lt = 0,3C
C (1 + 2,5*0,1 + 0,3*0,3) = 440
C = 328,4 kg/m3 Si = 32,8 kg/m3 Lt = 98,5 kg/m3
Määritetään tehonotkistimen määrä
Saadaan notkistinmääräksi 2,8 %
0,028*(328,4 + 32,8 + 98,5) = 12,9 kg/m3
Määritetään vesimäärä kuvasta
Saadaan
(W+Nt+I)/S = 0,39
(W+12,9+10)/(440) = 0,39
W = 0,39(440) – 12,9 – 10
W = 148,7 kg/m3
Lasketaan runkoaineen määrä betonin perusyhtälöllä
eli
+W+ N +I+
+
+ 148,7 + 12,9 + 10 +
+
= 1000
+
+
+
= 1000
QR = (1000 – 148,7 – 12,9 – 10 – 105,9 – 14,9 – 42,8) * 2,68
QR = 664,8 *2,68 = 1782 kg/m3
Tehtävä 3
Tehtävän 2 betonimassan notkeudeksi saatiin
koevalussa 4 sVB ja yhden vuorokauden
puristuslujuudeksi saatiin 58 MPa. Korjaa
suhteitusta.
Ratkaisu
• Puristuslujuus on siis alle suhteitusarvon (Ks1 =
63) ja lisäksi massa on liian jäykkää
• Valitaan Ks28 = 85 + 5 = 90 MPa
• Määritetään uusi sideainemäärä
Sideainemäärä kuvaajasta
Saadaan sideainemääräksi 460 kg/m3
Sideainemäärä (C + 2,5Si + 0,3Lt) = 460
Si = 0,1C Lt = 0,3C
C (1 + 2,5*0,1 + 0,3*0,3) = 460
C = 343,3 kg/m3 Si = 34,3 kg/m3 Lt = 103,0 kg/m3
Määritetään tehonotkistimen määrä
Saadaan notkistinmääräksi 3,0 % mutta koska edellinen
betonimassa jäi liian jäykäksi, korotetaan tehonotkistimen
annostusta ja valitaan määräksi 3,2 %
0,032*(480,6) = 15,4 kg/m3
Määritetään vesimäärä kuvasta
Saadaan
(W+Nt+I)/S = 0,35
(W+15,4+10)/(460) = 0,35
W = 0,35(460) – 15,4 – 10
W = 135,6 kg/m3
Tehtävä 4
Mitä asioita tulisi ottaa huomioon
suhteitettaessa pumpattavaa betonia? Entä
betonia, jolta vaaditaan kovaa
kulutuskestävyyttä?
Pumpattava betoni
• Runkoaineen rakeisuuskäyrän tulee olla jatkuva
– Liiallinen veden erottuminen on usein seurausta
epäjatkuvasta runkoaineen rakeisuudesta tai
karkeasta hiekasta, joka aiheuttaa karkeimpien
sementtirakeiden ja betonin hienojakoisempien
aineiden väliin epäjatkuvuuskohtia.
• Riittävästi hienoainesta (sementti, seosaineet,
filleri), murskeen käyttö lisää hienoainestarvetta.
– Sementtiä 240 - 400 kg/m3
– Hienoainesmäärä <0,25: 350 - 500 kg/m3
•
•
•
•
•
Notkeus S4 – S2 (S1)
Notkistimet parantavat pumpattavuutta
Huokostimet saattavat vaikeuttaa
Ilmamäärä vähenee pumpattaessa
Maksimiraekoko 1/3 jakeluputken halkaisijasta
Kova kulutuskestävyys
• Sementtikivi heikoin lenkki, kiviaines kestävin
osa
• Suuri runkoainemäärä tavoitteena
• Alennetaan 0,125mm ja 4mm seulan
läpäisyarvoja
• Ei vetelää betonimassaa
• Tehonotkistimet hyödyksi
• Riittävä lujuus
Muita erikoistapauksia
• Vedenpitävyys
Lujuus, vesi-sementtisuhde
Jäykkä betonimassa
Notkistimet
Normaalia suurempi sementtimäärä sekä riittävä
hienoainesmäärä
– Normaalia pienempi raekoko
– Betonoinnilla ja jälkihoidolla suuri merkitys
– Ei mielellään lämpökäsittelyä
–
–
–
–
• Kemiallinen kestävyys
–
–
–
–
–
–
Käydään tarkemmin läpi myöhemmässä laskuharjoituksessa
By50
Oikea sementtilaji
Suuri lujuus, alhainen vesi-sementtisuhde -> tiivis betoni
Tehonotkistimet
silika
• Pitkä kuljetusmatka
– Riittävä notkeus, hidastin
– Notkistin
– Riittävä hienoainesmäärä erottumisen
ehkäisemiseksi
– Ilmamäärä vähenee
• Kevytrunkoainebetonit
– RA:n vedenimu
– Sementtimäärä
– lujuus
• Alhainen lämmönkehitys