OVĚŘENÍ KVALITY POVRCHOVÉ VRSTVY BETONU POMOCÍ ODTRHOVÉ ZKOUŠKY THE VERIFICATION OF DURABILITY OF SURFACE LAYER BY PULL-OFF TESTING - PDF

Description
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF BUILDING TESTING OVĚŘENÍ KVALITY POVRCHOVÉ VRSTVY BETONU

Please download to get full document.

View again

of 81
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Information
Category:

Business & Economics

Publish on:

Views: 62 | Pages: 81

Extension: PDF | Download: 0

Share
Transcript
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF BUILDING TESTING OVĚŘENÍ KVALITY POVRCHOVÉ VRSTVY BETONU POMOCÍ ODTRHOVÉ ZKOUŠKY THE VERIFICATION OF DURABILITY OF SURFACE LAYER BY PULL-OFF TESTING BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR HEDVIKA FUJAČKOVÁ Ing. DALIBOR KOCÁB BRNO 2015 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ Studijní program Typ studijního programu Studijní obor Pracoviště B3607 Stavební inženýrství Bakalářský studijní program s prezenční formou studia 3647R013 Konstrukce a dopravní stavby Ústav stavebního zkušebnictví ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Student Hedvika Fujačková Název Ověření kvality povrchové vrstvy betonu pomocí odtrhové zkoušky Vedoucíbakalářské práce Ing. Dalibor Kocáb Datumzadání bakalářské práce Datumodevzdání bakalářské práce V Brně dne prof. Ing. Leonard Hobst, CSc. Vedoucí ústavu prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc., MBA Děkan Fakulty stavební VUT Podklady a literatura Schmidt, P. a kol.: Základy zkušebnictví. Brno, CERM, Anton, O. a kol.: Základy zkušebnictví. Brno, CERM, Collepardi, M.: Moderní beton. Pytlík, P.: Technologiebetonu. Neville, A.M.: Propertiesofconcrete. Newman, J.: Advancedconcretetechnology ConcreteProperties. Odborné články pojednávající o zadané problematice. Všechnytč. platné normy, zejména s přihlédnutím k ČSN EN 206, ČSN , ČSN EN 1542, ČSN EN 1766, řada ČSN EN a ČSN EN Zásady pro vypracování Teoretická část: Rešerše pramenů beton a jeho vlastnosti, předevšímpevnost v tahu. Problematika hodnocení trvanlivosti betonu, zejména s přihlédnutím k hodnocení kvality povrchové vrstvy betonu. Popis vybraných zkušebníchmetod. Praktická část: Zpracování plánu experimentu sledovánítahových pevností povrchové vrstvy betonůrůznéhosložení (vlivzvyšování dávky cementu a dávky plastifikačnípřísady na zkoumanou charakteristiku betonu). Výroba zkušebníchtěles kvádrů mm. Provedení a vyhodnocenízkoušky pevnosti v tahu povrchové vrstvy betonu. Tabelární a grafické zpracovánívýsledkůzkoušek, vyhodnocenívýsledkůzkoušek. Na základězjištěnýchvýsledkůučinitadekvátnízávěr. Práci sezkušebnímzařízenímprovede osoba k tomu oprávněná. Struktura bakalářské/diplomové práce VŠKP vypracujte a rozčleňte podledále uvedené struktury: 1. Textová část VŠKP zpracovanápodlesměrnice rektora Úprava, odevzdávání, zveřejňování a uchovávání vysokoškolských kvalifikačních prací a Směrniceděkana Úprava, odevzdávání, zveřejňování a uchovávání vysokoškolských kvalifikačních prací na FAST VUT (povinná součást VŠKP). 2. Přílohy textové části VŠKP zpracovanépodlesměrnice rektora Úprava, odevzdávání, zveřejňování a uchovávání vysokoškolských kvalifikačních prací a Směrniceděkana Úprava, odevzdávání, zveřejňování a uchovávání vysokoškolských kvalifikačních prací na FAST VUT (nepovinná součást VŠKP v případě, že přílohynejsousoučástí textové části VŠKP, ale textovou částdoplňují).... Ing. Dalibor Kocáb Vedoucí bakalářské práce Abstrakt Teoretická časť tejto bakalárskej práce definuje základné vlastnosti, delenie a použitie jednotlivých zložiek betónu a zaoberá sa vlastnosťami čerstvého a zatvrdnutého betónu, hlavne pevnosťou v ťahu. Ďalej sa venuje problematike hodnotenia trvanlivosti betónu, ktorá je priamo závislá od kvality povrchovej vrstvy. Experimentálna časť práce sa sústreďuje na realizáciu odtrhovej skúšky a pozorovanie ťahových pevností povrchových vrstiev betónov, ktoré boli zhotovené podľa rôznych receptúr. Práca porovnáva ako namerané výsledky korešpondujú s výsledkami z iných publikovaných meraní. Kľúčové slová Betón, cement, prísady, pevnosť v ťahu, trvanlivosť, odtrhová skúška, povrchová vrstva betónu, vodný súčiniteľ Abstract The theoretical part of this bachelor's thesis defines the basic properties, categorization, and use of the individual components of concrete and presents the properties of fresh and hardened concrete, especially the tensile strength. Furthermore, the thesis addresses the problem of durability assessment of concrete, which depends directly on the quality of the surface layer. The experimental part of the thesis focuses on executing of a pull-off test and examines the surface layer tensile strengths of various concrete mix designs. The thesis examines how the results of the measurements correspond with other published results. Keywords Concrete, cement, additives, tensile strength, durability, pull-off test, surface layer of concrete, water-cement ratio Bibliografická citácia VŠKP Hedvika Fujačková Ověření kvality povrchové vrstvy betonu pomocí odtrhové zkoušky. Brno, s., 14 s. příl. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav stavebního zkušebnictví. Vedoucí práce Ing. Dalibor Kocáb Vyhlásenie Vyhlasujem, že som bakalársku prácu spracovala samostatne a že som uviedla všetky použité informačné zdroje. V Brne dňa podpis autora VYHLÁSENIE O ZHODE TLAČENEJ A ELEKTRONICKEJ FORMY VŠKP Vyhlasujem, že elektronická forma odovzdanej práce je zhodná s odovzdanou tlačenou formou. V Brne dňa meno a priezvisko študenta Poďakovanie Rada by som sa poďakovala svojmu vedúcemu práce Ing. Daliborovi Kocábovi, za odborné vedenie, cenné rady a pripomienky, ktoré mi poskytoval v priebehu tvorby bakalárskej práce. Ďalej by som sa chcela poďakovať svojim rodičom a priateľom, ktorí ma podporovali a boli mi oporou v celom priebehu štúdia. Táto bakalárska práca bola vypracovaná za podpory projektu GAČR S Hodnocení a predikce trvanlivosti povrchové vrstvy betonu. Brne dňa podpis autora Obsah 1 ÚVOD CIELE BAKALÁRSKEJ PRÁCE TEORETICKÁ ČASŤ Betón a jeho zložky Kamenivo Cement Voda Prísady Prímesi Vlastnosti betónu Vlastnosti čerstvého betónu Vlastnosti zatvrdnutého betónu Tepelné vlastnosti betónu Pevnosť betónu Pevnosť v prostom ťahu Pevnosť v priečnom ťahu Pevnosť ťahu ohybom Vodný súčiniteľ Trvanlivosť betónu Povrchová vrstva betónu Permeabilita Možnosti hodnotenia priepustnosti Korózia Opotrebenie Odtrhová skúška EXPERIMENTÁLNA ČASŤ Výroba čerstvého betónu Mechanizmy a pomocné prostriedky Priebeh skúšky Spracovanie výsledkov ZÁVER ZOZNAM POUŽITÝCH NORIEM, LITERATÚRY A WWW ODKAZOV ZOZNAM POUŽITÝCH SYMBOLOV ZOZNAM OBRÁZKOV, TABULIEK, GRAFOV, VZORCOV, PRÍLOH... 65 8.1 Zoznam obrázkov Zoznam tabuliek Zoznam grafov Zoznam vzorcov Zoznam príloh... 67 1 ÚVOD Betón je umelý kameň, ktorý je najrozšírenejší a najčastejšie používaný stavebný materiál súčasnosti. Vo vyspelých krajinách sveta predstavuje viac ako dve tretiny objemu výroby a spotreby všetkých stavebných materiálov. Za podstatné výhody vo využívaní betónu ako konštrukčného materiálu sa považujú jeho ľahká formovateľnosť, dostatočná pevnosť a trvanlivosť, nehorľavosť, odolnosť proti poveternostným vplyvom a mechanickému opotrebeniu. Betón má dobrú tepelno-akumulačnú a zvuko-izolačnú schopnosť. Možno ho považovať za plne recyklovateľný stavebný materiál. Prevláda názor, že aj z ekonomického hľadiska je betón ako konštrukčný materiál pomerne lacný a možno ho vyrobiť z lokálnych surovín. V súčasnej dobe sú kladené čoraz väčšie nároky na trvanlivosť betónu [13]. 11 2 CIELE BAKALÁRSKEJ PRÁCE V súčasnosti existuje niekoľko spôsobov ako hodnotiť trvanlivosť betónu. Cieľom bakalárskej práce je overiť, či možno trvanlivosť, čím sa rozumie kvalita povrchovej vrstvy, hodnotiť odtrhovou skúškou, ktorá je v podstate formou prostého ťahu. Spočiatku vidno, že táto možnosť tu je, ale na základe prevedených experimentov, vyhodnotenia a porovnania s inými skúškami sa odtrhy javia ako nie príliš vhodné. 12 3 TEORETICKÁ ČASŤ Teoretická časť práce sa zaoberá jednotlivými zložkami, ktoré tvoria betón. Popisuje charakteristické vlastnosti čerstvého a zatvrdnutého betónu. Pozornosť je sústredená predovšetkým na ťahovú pevnosť. Ďalej sa venuje problematike trvanlivosti a skúšobným metódam, ktorými možno trvanlivosť resp. kvalitu povrchovej vrstvy betónu hodnotiť. V závere detailne popisuje odtrhovú skúšku a jej priebeh. 3.1 Betón a jeho zložky Betón je umelý kompozitný stavebný materiál, ktorý sa skladá zo spojiva, plniva, vody a väčšinou aj prísad a prímesí. Konečné vlastnosti betónu sa dosahujú hydratáciou cementu. Zloženie betónu nesmie obsahovať škodlivé látky v takom množstve, ktoré by ohrozilo jeho trvanlivosť alebo bolo príčinou korózie výstuže, a musí byť vhodné pre uvažované použitie betónu [1, 2]. Do betónov sa používajú vhodné organické alebo anorganické spojivá a najčastejšie sa pridávajú rozpustené vo vode. Podľa prostredia, v ktorom tuhnú, rozdeľujeme spojivá na hydraulické (cement) a vzdušné (sadra, vápno). Plnivom býva prevažne anorganický zrnitý materiál, ktorý sa všeobecne označuje ako kamenivo do betónu. Plnivá organického pôvodu, ako sú drevené vláknité dosky, triesky, piliny či polystyrén, sa používajú len veľmi zriedkavo [1]. Jeho vlastnosti sú ovplyvnené pomerom zložiek. Zvláštne vlastnosti betónu sa dosahujú pridaním prísad a prímesí. 7,7 % 3,4% 0,1 % kamenivo 13,4 % 75,0 % cement voda prímesi prísady Graf 3.1. Hmotnostný podiel jednotlivých zložiek betónu [3] 13 3.1.1 Kamenivo Kamenivom na stavebné účely sa rozumie zrnitý (sypký) anorganický materiál s rôznou veľkosťou zrna maximálne však do 63 mm. Jeho hlavnou funkciou v betóne je vytvorenie pevnej a tlakovo odolnej kostry (skeletu) s predpísanou, spravidla čo najmenšou medzerovitosťou, ktorá vzniká vzájomným zaklinením jednotlivých zŕn. Kamenivo tvorí 70 až 80 % objemu betónu. Mechanicko-fyzikálne vlastnosti sú ovplyvnené pôvodom kameniva, resp. jeho mineralogickým zložením [1, 2]. Základné požiadavky na kamenivo sú pevnosť, objemová hmotnosť, trvanlivosť a nenasiakavosť. Škodlivinami, resp. nevhodnými súčiastkami kameniva do betónu, sú hlavne tvarovo nevhodné, nekubické zrná (tj. zrná ploché alebo pretiahnuté, ktorých podiel dĺžky a hrúbky je väčší ako 3), zvýšený obsah jemných častíc (pod 0,063 mm) alebo humusovitých látok, látky obsahujúce zlúčeniny síry a zrná tvorené amorfným oxidom kremičitým, ktoré v spojení s cementom môžu spôsobiť nebezpečné alkalickokremičité rozpínanie [4]. Kamenivo môžeme rozdeľovať z viacerých hľadísk. Najčastejšie podľa: Pôvodu: - Prírodné je to kamenivo z minerálnych zdrojov, ktoré sa ťaží v nivách riek alebo sa získava ťažením pomocou odstrelov či drvením v lomoch [3]. - Umelé kamenivo minerálneho pôvodu, získané priemyselnými postupmi, najčastejšie tepelnou úpravou, napr. pri tavbe kovov, spaľovaní [4]. - Recyklované získava sa úpravou anorganických materiálov, ktoré už pred tým boli použité v stavebnej konštrukcii alebo prvku [1]. Objemovej hmotnosti: - Ťažké kamenivo s objemovou hmotnosťou zŕn vysušených v sušiarni s hodnotou 3000 kg/m³. Uplatňuje sa pri výrobe ťažkých betónov, ktoré sa používajú ako ochrana v prostredí s rádioaktívnym alebo röntgenovým žiarením, kamenivo do betónov na mechanicky odolné podlahy či do vozoviek s nízkym obrusom. Patrí sem napr. kamenivo vyrobené z magnetitu, hematitu, barytu, syntetického korundu [1, 4]. 14 - Hutné kamenivo s objemovou hmotnosťou zŕn vysušených v sušiarni s hodnotou v rozmedzí kg/m³. Používajú sa pri výrobe väčšiny betónov a mált, na násypy a do asfaltobetonových vozoviek. Patria sem kamenivo vyrobené napr. z čadiča, amfibolu, vápenca, dolomitu [1, 4]. - Pórovité kamenivo s objemovou hmotnosťou zŕn vysušených v sušiarni s hodnotou 2000 kg/m³ a sypnú hmotnosť voľne sypaného kameniva vysušeného v sušiarni 1200 kg/m³. Uplatnenie nachádza hlavne pri výrobe ľahkých mált, omietkových zmesí a betónov s tepelne-izolačnými vlastnosťami. Sú to napr. pemza, tufy, škvára, keramzit, expandovaný perlit [1, 4]. Veľkosti zŕn - Drobné s veľkosťou zrna do 4 mm. - Hrubé zrná s veľkosťou 4 63 mm. - Kalibry zrná s veľkosťou mm. - Štrkodrť zmes drobného a hrubého drveného kameniva obmedzená horným sitom (napr. 0-8, 0-16, ). - Štrkopiesok zmes drobného a hrubého prírodného ťaženého kameniva obmedzená horným kontrolným sitom. - Kamenná múčka (filer) kamenivo s vysokým obsahom (min. 70 %) jemných častíc menších ako 0,063 mm, ktoré vzniklo ako odpad pri výrobe a triedení kameniva [5]. Pre kamenivo je typický zrnitý charakter. Zrnitosť udáva rozloženie zŕn kameniva podľa veľkosti, vyjadrené v percentách hmotnosti zŕn prepadajúcich sadou sít. Je dôležitou technologickou charakteristikou, lebo výrazne ovplyvňuje tvorbu kostry kameniva, v ktorej má byť objem medzier medzi zrnami minimálny. Zrnitosť kameniva sa určuje sitovým rozborom. Podstatou skúšky je rozdelenie zŕn kameniva na jednotlivé frakcie pomocou normovej sady sít so zmenšujúcimi sa otvormi. Preosieva sa premyté a suché kamenivo. Grafickým znázornením sitového rozboru je čiara zrnitosti. Ak sú zastúpené všetky veľkosti zŕn, hovoríme o plynulej čiare zrnitosti (plynulej zrnitosti granulometrii) [1,6]. 15 Obr Schematické znázornenie zrnitosti kameniva a) rovnako veľké zrná, b) plynulá zrnitosť, c) nahradenie malých zŕn veľkými, d) prerušovaná zrnitosť, e) hrubozrnné kamenivo [1] Cement Cement môžeme označiť ako najdôležitejšiu zložku betónu. Je to hydraulické spojivo práškovej konzistencie, najčastejšie šedej farby a je balené v papierových vreciach. Ide o jemne mletý anorganický materiál, ktorý po zmiešaní s vodou vytvára kašu (tmel, pastu), ktorá v dôsledku chemickej reakcie tuhne a tvrdne. Pri predchádzajúcom zatuhnutí na vzduchu si následne zachováva svoju pevnosť a stabilitu aj vo vodnom prostredí [3]. Obsahuje jemne rozomletý slinok, ktorý môže byť portlandský (kremičitanový) alebo hlinitanový: - Kremičitanový obsahuje viac CaO, SiO 2 a menej Al 2 O 3, Fe 2 O 3. - Hlinitanový obsahuje viac CaO,Al 2 O 3 a menej SiO 2, Fe 2 O 3 [5]. Cementy na všeobecné použitie sa rozdeľujú na päť hlavných druhov: CEM I Portlandský cement. CEM II Portlandský cement zámesový. CEM III Vysokopecný cement. CEM IV Puzolánový cement. CEM V Zmesný cement [2]. 16 V závislosti od charakteru východiskových surovín a daných ekonomických ukazovateľov sa používa mokrý, polomokrý (kombinovaný), suchý a polosuchý spôsob výroby portlandského slinku. V súčasnosti je najrozšírenejším spôsobom výroby portlandského slinku (cementu) suchý spôsob [1]. Najdôležitejšími surovinami pre výrobu portlandského cementu sú vápence v množstve okolo 80 %, ďalej v menšom množstve tufy, bridlice či iné horniny. Tie sa ťažia v lomoch pomocou odstrelu alebo rýpadla a následne prepravujú do drviarne, kde sa hrubé kamene drvia približne na veľkosť cestného štrku. Požadovaná zmes, rozdrvené základné a korekčné suroviny, je pripravovaná pomocou presných meracích zariadení. Surovinová zmes sa melie v mlynici na jemný prášok, ktorý je súčasne aj vysušovaný. Tento prášok je potom prepravovaný do síl na surovinovú múčku, kde sa ďalej homogenizuje. Potom prebieha výpal v rotačnej peci pri teplote nad hranicou slinutia (okolo 1450 C) a následné prudké ochladenie. Týmto procesom vzniká portlandský slinok, ktorého chemické zloženie obsahuje oxidy CaO, SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3 v množstve 95 až 97 %. Skladuje sa v slinkových silách, odkiaľ je potom dopravený do guľových cementových mlynov. Tu sa melie na veľmi jemný prášok portlandský cement, s prípadnými ďalšími zložkami v závislosti od požadovaného druhu cementu [1, 3]. Obr Schéma výroby cementu [3] Pretože mletie cementu je náročné na spotrebu elektrickej energie, pri mletí, najmä na vyššiu jemnosť, sa pridávajú intenzifikátory mletia (trietanolamín, 17 propylénglykol, kamenné uhlie atď.) v množstve 0,02 až 0,5 % z hmotnosti cementu. Umožňujú skrátiť čas mletia o 10 až 35 % [1]. Vlastnosti portlandského cementu výrazne ovplyvňuje rýchlosť chladenia slinku. Rýchlejšie chladené slinky obsahujú väčšie množstvo sklovitej fázy (v rozmedzí 2 až 12 %), ktorá potom vykazuje vyššie 28-dňové pevnosti, ťažšie sa melú, zlepšujú odolnosť cementu proti síranovým vodám, majú väčšie hydratačné teplo a menšie zmrašťovanie. Najkvalitnejší cement možno dostať zo slinku, ktorý bol do teploty 1250 C chladený pomaly a ďalej rýchlo [1] Voda Z technologického hľadiska rozdeľujeme betonársku vodu na zámesovú a ošetrovaciu. Obidva druhy vody musia splňovať kvalitatívne požiadavky podľa normy. O vhodnosti vody, ktorú chceme použiť pre výrobu betónu rozhoduje zdroj, z ktorého pochádza. Norma [7] rozlišuje tieto druhy vody: - pitná, - recyklovaná z postupov betonárskych prác, - voda z podzemných zdrojov, - prírodná povrchová a priemyselná odpadová, - morská alebo poloslaná, - splašková. Pitná voda sa považuje za vhodnú aj bez jej ďalšieho skúšania, ostatné druhy vody je nutné skúšať. Skúšky chemických vlastností sa uskutočňujú v akreditovaných laboratóriách, ktoré majú príslušné vybavenie a oprávnenie tieto skúšky vykonávať [1]. Skúšobné metódy pre stanovenie jednotlivých parametrov sú: nerozpustnosť častíc, ph, zafarbenie, obsah chloridov, síranov, dusičnanov, uhličitanov a birkarbonátov, sírnikov, fosforečnanov vo fitráte [2]. zámesová voda Voda, ktorá sa dávkuje na výrobu čerstvého betónu, sa nazýva zámesová a v betóne plní táto voda dve hlavné funkcie: - technologická zložka v závislosti od dávky ovplyvňuje reologické vlastnosti betónu (napr. spracovateľnosť, pohyblivosť, trvanlivosť ), 18 - hydratačná zložka reakciou s cementom dochádza k hydratácii, vzniknutý cementový kameň tvorí väzbu medzi zrnami kameniva [3]. Množstvo vody potrebné na plnú hydratáciu závisí od mineralogického zloženia cementu a podmienok hydratácie. Pohybuje sa približne okolo % hmotnosti cementu [3]. Pomer hmotnosti vody k hmotnosti cementu v čerstvom betóne sa vyjadruje tzv. vodným súčiniteľom (v/c). V skutočnosti neznižuje pevnosť a trvanlivosť betónu prídavok vody sám o sebe, ale vysoký vodný súčiniteľ. Inak povedané, pokiaľ množstvo vody pomôže spracovateľnosti, môže byť zvýšené, ale súčasne je treba zvyšovať aj dávku cementu [5]. Počas procesu tuhnutia a tvrdnutia sa zámesová voda delí na fyzikálne viazanú vodu, chemicky viazanú vodu a vodu voľnú. Chemicky viazanú vodu možno opäť uvoľniť iba pri zvýšenej teplote (od 200 do 700 C). Voda fyzikálne viazaná je adsorbovaná na povrchu jemných častíc a v kapilárach, pri vyparovaní spôsobuje zmrašťovanie betónu v dôsledku kapilárnych napätí. Voľná voda sa vyskytuje v dutinách a póroch a najľahšie sa odparuje [1]. ošetrovacia voda Ošetrovacia voda sa používa po zatuhnutí betónu, na udržanie vlhkosti v betóne, počas doby jeho tvrdnutia. Mala by aspoň čiastočne nahradiť odparenú zámesovú vodu, aby sme predišli vzniku veľkého kapilárneho napätia
Related Search
Similar documents
View more...
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks