Betong | |
---|---|
Overflaten på betongen | Frisk betong |
Generelle funksjoner | |
Komposisjon | Konglomerat som hovedsakelig består av bindemiddel, vann og tilslag |
Utseende | opaliserende med blå striper |
Aggregeringstilstand (i cs ) | væske med natriumkarbonatkondensator |
Fysisk-kjemiske egenskaper | |
Tetthet (g/cm 3 , i cs ) | 2.4 |
Porøsitet | 0 ÷ 40 volum% [1] |
Betong (ofte forkortet betong ) er et konstruksjonsmateriale , et kunstig konglomerat som består av en blanding av bindemiddel , vann og fine og grove tilslag ( sand og grus ) og med tilsetning, etter behov, av tilsetningsstoffer og/eller tilsetninger av mineraler som påvirker de fysiske eller kjemiske egenskapene, så vel som ytelsen, til både ferskt [2] og herdet konglomerat .
På 2000-tallet var bindemidlet som ble brukt til å lage betong sement , men tidligere ble det laget betong som brukte forskjellige bindemidler som luft- eller hydraulisk kalk . Gips ble også sjelden brukt til å lage "dårlig" betong.
Den ferske betongen støpes inne i forskalingen og komprimeres med vibratorer , men det finnes moderne formuleringer av betong kalt "selvkomprimerende" ( SCC ), grunnleggende i moderne arkitektur da de sikrer en homogen og ensartet overflate, ikke krever vibrasjon og er komprimert av tyngdekraften . Sementen , som hydreres med vann, stivner og herder og gir blandingen en mekanisk motstand som gjør den lik en stein . Det brukes nå til å lage strukturelle deler av en bygning og er det mest brukte byggematerialet i verden. [3]
Begrepet betong stammer fra det latinske calcis structio ("kalkstruktur") og i 1800 ble det ofte også kalt "calcistrutto". Dette er ikke den som Marco Vitruvius Pollio bruker i sin avhandling De architectura , hvor denne teknikken er definert som opus caementicium . I beskrivelsen i De architectura indikerte begrepet caementum (fra verbet caedo som betyr å kutte i stykker) steinskrotet som ble brukt til å lage betong.
Begrepet caementum fra klassisk latin, som ble til cementum på vulgærlatin, beholdt først betydningen av "steinskrot", og tok så på i senmiddelalderen , med det italienske begrepet sement, betydningen av hele konglomeratet, dvs. dagens betong . Først på slutten av 1700-tallet overtok begrepet sement det nåværende med hydraulisk bindemiddel , mens begrepet betong ble definitivt tildelt konglomeratet.
Den betydelige verdien som ble anerkjent av betong av de første brukerne var muligheten for å skaffe kunstige bergarter av hvilken som helst ønsket form
Det er vanskelig å spesifisere opprinnelsen til teknikken for å bygge i konglomerat, siden det ser ut til at assyrerne og egypterne allerede bygde konstruksjoner med lite materiale. Grekerne kjente også til denne teknikken, etter å ha brukt den til bygging av Sparta- reservoaret og andre konstruksjoner som det fortsatt er spor etter.
Imidlertid var det romerne som ga den stor drivkraft, og brukte den til å realisere et betydelig antall verk, fortsatt i god stand i dag. Romerne brukte betong i veibygging , fundamenter og murkonstruksjoner . Teknikkene til opus incertum , opus reticulatum og opus caementicium er beskrevet av Vitruvius i hans De Architectura . Opus caementicium besto i å heve vegger ved å legge overlappende lag av mørtel og inerte materialer. Den utvendige bekledningen i murstein eller firkantede steiner, som fungerte som permanent forskaling, ble raskt fylt med mørtel, innenfor hvilken skrap av stein eller murstein var innstøpt.
Selv oppfinnelsen av bindemiddelet er ikke fra romertiden, siden det kan spores tilbake til det tredje årtusen f.Kr. , da gipsmørtel ble brukt i Egypt for bygging av steinmurer. Inntil bindemiddelet til mørtelen kun besto av kalk, foregikk herdingen av betongen ekstremt sakte, siden den progressive konsolideringen av en kalkbasert mørtel skyldes reaksjonen av kalsiumhydroksid med karbondioksid som er tilstede i luften med den påfølgende produksjon av kalsiumkarbonat. Siden muligheten for kontakt mellom den hydratiserte kalken inne i opus caementicium og karbondioksidet i luften var nesten null, skjedde reaksjonen veldig sakte med sluttprodukter med lav motstand. I noen eldgamle murkonstruksjoner i betong tilberedt med et kalkbasert bindemiddel er det funnet betydelige mengder kalk, selv etter flere århundrer, som ennå ikke er omdannet til kalsiumkarbonat og derfor ikke herdet.
Opus caementicium ble brakt til den høyeste grad av perfeksjon fra det 1. århundre f.Kr. da sanden som utgjør mørtelen ble delvis eller helt erstattet av puzzolana ( pulvis puteolana ) eller cocciopesto . Oppdagelsen av puzzolana markerte en revolusjon i konstruksjonen av murverk. Faktisk sier Vitruvius i den andre boken til De Architectura at puzzolana av Baia eller Cuma gjør en sterk ikke bare for alle typer konstruksjoner, men spesielt de som er laget i havet under vann . Takket være den puzzolaniske oppførselen til puzzolan og cocciopesto , stivnet og herdet betongen, selv i vann, uten behov for kontakt med luft, og tillater dermed produksjon av svært motstandsdyktige og hurtigherdende mørtler.
Med det vestromerske imperiets fall begynte, spesielt langt fra Roma , ble en ubønnhørlig nedgang i kvaliteten på bygningene og måten å lage betong på som romerne gjorde glemt fordi bruken av puzzolan ble forlatt. Denne nedgangen fortsatte gjennom middelalderen . I løpet av middelalderen ble betongteknologien gradvis glemt til fordel for enklere konstruksjonsmetoder, og erstattet sementbinderen med lesket kalk .
Med den humanistiske oppvåkningen , spesielt etter det fjortende århundre , ble de latinske tekstene til Plinius den eldre og Vitruvius oversatt og lest på nytt. Re-utgaven av De Architectura , redigert av en dominikaner, Giovanni Monsignori ( Fra 'Giocondo ) , dateres tilbake til 1511 . Dette ble fulgt av en rekke andre oversettelser, som bidro til å tydeliggjøre mer og mer hemmeligheten ved å lage betong ifølge romerne. Derfor ble kunsten å bygge i betong gjenoppdaget , spesielt i Frankrike på 1700 - tallet.
I denne kontinuerlige tilnærmingen til dagens betongbetong var det den revolusjonerende oppdagelsen av hydraulisk kalk av den britiske ingeniøren John Smeaton. I konstruksjonen av Eddystone-fyret brukte han, i stedet for kalk-pozzolan-blandingen, den første hydrauliske kalken han oppnådde fra brenning av kalkstein som inneholdt en god del (omtrent 11 %) leirholdige urenheter .
Oppdagelsen av hydraulisk kalk markerer overgangen fra romersk betong til den moderne, siden eksperimentørene, spesielt ved hjelp av den nye kjemiske vitenskapen som nettopp ble født med Lavoisier , er i stand til å styre en ny synteseprosess som først vil føre til kunstig hydraulisk kalk og senere til moderne Portland-sement . Faktisk, så snart det ble oppdaget at silika og alumina urenheter , som finnes i leiren som naturlig følger med noen kalksteiner, er ansvarlige for dannelsen av kalsiumsilikater og aluminater som er i stand til å herde under vann, begynte eksperimenter med koking av kunstige blandinger. kalkstein og leire ved høyere og høyere temperaturer til man når en rudimentær scarification av sluttproduktet.
Spesielt i England og Frankrike, mellom slutten av det attende århundre og begynnelsen av det nittende århundre , blomstret oppfinnelser, patenter og industrielle initiativer som førte til produksjonen av de første industrielle hydrauliske bindemidlene, kalt sementer. Spesielt i 1796 produserte Parker den første hurtigherdende sementen ( Parker -sement eller romersk sement ), ved å fyre av mergelbetongene som finnes i Thames -leirene i kalkovnene , mens Lesage i 1800 oppnådde et svært motstandsdyktig hydraulisk materiale ved å kalsinere kalksteinen. småstein i Boulogne sur Mer .
Vanligvis er vannskillet som markerer overgangen mellom Smeaton-hydraulisk kalk og Portland-sementen satt til 1818 , datoen da ingeniøren Vicat definerer formelen for kunstig hydraulisk kalk.
Den første industrimannen som har produsert sakteherdende hydraulisk sement ser ut til å ha vært, i 1824 , en ovnsmann fra York , Joseph Aspidin, som ga produktet navnet Portland-sement, på grunn av likheten mellom mørtelen og konglomeratet som ble dannet med det. betong med en kompakt kalkstein fra Isle of Portland i England.
I 1844 fremhevet JC Johnson viktigheten av høytemperaturbrenningsprosesser som førte til dannelsen av klinker , sluttproduktet av prosessen. Faktisk, mens 600 - 700 ° C kreves for brenning av hydraulisk kalk, må 1600 ° C og mer nås for å oppnå sakteherdende sementer, siden et prinsipp om forglasning må produseres .
I 1860 etablerte M. Chatelier den kjemiske sammensetningen av sementen og tillot dermed industrialisert produksjon av betong.
Den bemerkelsesverdige diffusjonen av betong fant imidlertid sted med fremkomsten av armert betong . Forbindelsen har faktisk utmerket trykkstyrke , men dårlig strekkfasthet , og dette har begrenset bruken i flere tiår.
Fødselsdatoen til armert betong er vanskelig å identifisere, men det er absolutt i det nittende århundre , takket være den industrielle revolusjonen som førte til en eksepsjonell produksjon av de to bestanddelene: stål og betong , som var utbredt i stor skala.
Fra et strengt teknisk synspunkt kan ideen om å bruke jern som et strekkfast materiale i kombinasjon med andre kompresjonsbestandige materialer, som stein, allerede finnes på 1600- og 1700-tallet i Frankrike. Eksempler på denne kombinasjonen er Louvres østlige søylegang laget av Perrault og pronaosen til Sainte-Geneviève-kirken i Paris laget av Rondelet. De åpenbare vanskelighetene som ligger i foreningen av stål med stein har begrenset bruken av denne teknologien til noen få arbeider av spesiell interesse og engasjement. Imidlertid fant den statiske ideen senere praktisk realisering da stål ble kombinert med et plastmateriale som sementkonglomerat. Allerede på slutten av 1700-tallet ble prinsippet beskrevet og testet av en rekke byggherrer som Loriot, Fleuret og Raucourt de Charleville. Men først siden 1845 , med begynnelsen av den industrielle produksjonen av kunstig sement, ble forsøkene viktigere.
I 1847 tegnet Coignet det første betongdekselet støpt i forskaling og armert med profilerte jern . Også i 1847 designet JL Lambot en båt hvis skrog ble oppnådd ved å støpe et tynt betongforingsrør på et nett av flatt jern. Skroget ble stilt ut på verdensutstillingen i Paris i 1855 .
Nøkkelideen til armert betong: å tildele forsterkninger rollen til strakte elementer i en bjelke som er utsatt for bøyning , må i alle fall spores tilbake til patentet av 3. november 1877 av Joseph Monier , gartner ved Orangery i Versailles . Med Monier-innersålen etablerte Monier-systemet seg i Europa ved århundreskiftet. Monier-systemet er imidlertid ikke basert på noen teori eller eksperimentell tilnærming. Først i 1886 ble de første systematiske teoretiske - eksperimentelle analysene på armerte betongkonstruksjoner publisert av Eng. Matthias Koenen i et tysk teknisk magasin. Året etter var Koenen og Eng. GA Wayss fullførte utkastet til teksten Das System Monier , den første publikasjonen om teorien om armerte betongkonstruksjoner.
I de første årene av den virkelige bruken av armert betong ble ledelsen i den kommersielle utviklingen overtatt, spesielt i Tyskland og Østerrike, av selskapet Wayss og Freytag med Monier-systemet. Denne situasjonen forble uendret til 1892 da en murerlærling, François Hennebique , debuterte i Paris . I 1892 , i en alder av femti, patenterte Hennebique Hennebique-systemet , som samlet de grunnleggende ideene til forfatteren, valgt i hans år med aktivitet. I dette systemet ble bjelken forsterket med runde jern som løp på undersiden; noen av dem, nær støttene, ble oppdratt for å takle de uunngåelige negative øyeblikkene .
Men det mest fremtredende trekk ved systemet var tilstedeværelsen av U-formede flate jern, som, arrangert for å forbinde de strakte armeringene med den komprimerte betongen, hadde funksjonen som bøyler, i stand til å absorbere skjærspenningene. Med disse egenskapene oppsummerte Hennebique-patentet de beste funnene fra de foregående tjue årene med aktivitet i sektoren. På sitt patent bygde Hennebique et entreprenørimperium og i 1896 grunnla han også magasinet Le Beton Armé , hvor det ble publisert informative artikler med høyt vitenskapelig innhold.
Etter problemene som oppsto fra konstruksjonen av gjenstandene bygget for 1900 Exposition Universelle, utarbeidet den forsterkede betongkommisjonen ministersirkulæret av 20. oktober 1906 . Med ministerinstitusjonene ble materialet dermed fjernet fra patenthavernes kontroll og ble derfor gjort tilgjengelig for enhver entreprenør.
En avgjørende utvikling i betongens kvalitet skjedde med overgangen fra å dosere betong der konstruktøren kvantitativt indikerte hovedkarakteristikkene til blandingen for å garantere en forhåndsetablert R ck (m 3 sand, m 3 grus, kg , type og styrkeklasse av sement ) til styrkebetong der konstruktøren kun har angitt styrkeklassen til betong (R ck ).
Nylig er det snakk om betong med ytelse [4] , siden det er nødvendig å garantere betongen også en passende holdbarhet og bearbeidbarhet . I dette tilfellet må konstruktøren i tillegg til betongens styrkeklasse også angi eksponering og konsistens, samt maksimal nominell størrelse på tilslaget .
Som det vil ses nedenfor, tilsvarer disse klassene grenseverdiene for hovedkomponentene i blandingen. Denne utviklingen skjedde med overgangen fra ferdigblandet betong på stedet, hvor arbeiderne måtte begrense seg til å sette inn komponentene i blandingen i betongblanderen i proporsjonene vist på designtegningene, til den ferdigpakkede produsert industrielt på betong blandeanlegg, som doserer blandingen riktig i henhold til en sertifisert produksjonssyklus, som også inkluderer tester på herdede prøver, garanterer et høyteknologisk produkt som respekterer betongklassene som kreves av designeren.
Kvaliteten på konglomeratet har videre utviklet seg etter introduksjonen av tilsetningsstoffer og tilsetningsstoffer , som endrer oppførselen og ytelsen til blandingene. I dag produserer vi også ferdige produkter (prefabrikkerte), til og med forspente , som bjelkelag og plater for bygging av murgulv .
De viktige egenskapene til betong, som bearbeidbarheten til den ferske blandingen og trykkfastheten til den herdede, avhenger av vann/sementforholdet w /c. Det som står uttrykkes av to grunnleggende lover:
hvor er det:
Derfor, med samme sementinnhold, er en blanding med lavere vanninnhold mer motstandsdyktig.
Det teoretiske optimale vanninnholdet for motstandsformål vil være det støkiometriske , lik 0,28, som kun består av vannet som er nødvendig for hydratisering av bindemidlet. I virkeligheten tillater ikke dette vanninnholdet hele sementmassen å hydratiseres fordi, ettersom det er et støkiometrisk forhold, er det ikke mulig å garantere kontakten mellom hvert sementkorn med hver vannpartikkel. Et så lavt v/c-forhold fører derfor til blandinger så tørre at de ser ut som en lett fuktig jord og derfor umulig å bearbeide. Derfor opererer man med høyere vann/sement-forhold og typisk mellom 0,45 og 0,65. I det nevnte verdiområdet øker holdbarheten til produktene når v/c-forholdet avtar, men på bekostning av bearbeidbarheten under installasjonsfasen. Av denne grunn, i ekte blandinger, som opererer med a/c-verdier lavere enn 0,55-0,60, brukes kjemiske tilsetningsstoffer for å indusere større fluiditet av blandingen med samme vanninnhold. Vannet nevnt i vann/sement-forholdet er vannet globalt tilgjengelig for hydrering, derfor kan fritt vann i våte eller fuktige tilslag også bidra.
Mengden vann i blandingen påvirker også modningen av sementkonglomeratet: et svært høyt forhold, høyere enn 0,60, kan indusere intens fordampning i bindemidlets herdefase, noe som kan generere en ekstremt porøs overflate av konglomeratet. en reduksjon i graden av hydrering av sementen i den kortikale delen og utbruddet av mikrolesjoner som kan påvirke dens fremtidige holdbarhet. Spesielle tilsetningsstoffer tjener også til å forhindre at dette skjer.
Den mekaniske motstanden til betongen på plass avhenger ikke bare av w/c-forholdet, men også av graden av hydratisering av sementen. Powers' formel gjør det mulig å bestemme den mekaniske styrken til en Portland sementpasta som en funksjon av både w/c-forholdet og graden av hydratisering av sementen α :
hvor K = 250 MPa når kapillærporøsiteten er null. Man kan se at med samme vann/sement-forhold øker styrken til sementpastaen, og dermed betongen, ettersom graden av hydrering øker. Styrken til betongen på plass avhenger også av graden av komprimering av materialet og, i nærvær av fryse-tine-sykluser, også av tilstedeværelsen av makrobobler generert av luftingstilsetninger . I håndbøkene, spesielt de eldre, for pakking av en kubikkmeter betong, er en blanding sammensatt av ca. 0,4 m³ sand, 0,8 m³ store tilslag (grus eller pukk), fra 200 til 400 kg sement avhengig av på de mekaniske egenskapene som kreves og vann i et mål på 40-50 vekt% av sementen.
Et annet grunnleggende faktum for å bestemme egenskapene til moderne betong er kvaliteten på sementen: det finnes forskjellige typer sement for forskjellige behov, i utgangspunktet klassifisert i henhold til bindemidlets karakteristiske styrke . Denne verdien, uttrykt i kg / cm² (eller, i SI, i N / mm²), for konvensjonell sement varierer fra 3,25 til 5,25. Jo høyere denne verdien er, desto større er motstanden til betongen etter 28 dager (ved å dosere tilslag og vann klokt), og jo større blir den totale kostnaden for arbeidene.
Sementkonglomeratet, som alle steinmaterialer, har en god trykkfasthet , det vil si at det oppfører seg ganske bra når det utsettes for trykkspenninger, mens dets oppførsel overfor direkte trekkraft eller bøying er bemerkelsesverdig dårlig. For disse typer spenninger utnyttes den utmerkede kombinasjonen med stål, brukt i form av stenger , som er ansvarlige for å absorbere strekkspenningene, og dermed gir opphav til komposittmaterialet kjent som armert betong .
Mekaniske egenskaperI dag er kvaliteten på betong klassifisert etter ulike klasser, som motstand, eksponering og konsistens som vil bli sett nedenfor. I Italia er styrkeklassen til betong basert på verdien av den karakteristiske kubiske trykkfastheten (R ck ), definert som den spesielle verdien av trykkstyrken under hvilken bare 5 % av settet med alle verdier av tilbaketrekningsmotstandene ( fraktil lavere enn 5% ). Begrepet karakteristisk motstand ble introdusert i Italia med ministerdekret av 30. mai 1972 i samsvar med lov nr. 1086 av 5. november 1971. Siden den mest brukte statistiske fordelingen er den gaussiske normalfordelingen , både fordi mange tilfeldige fenomener kan tilskrives den og for egenskapene den nyter godt av, kan verdien av 5 %-fraktilen beregnes med følgende uttrykk:
hvor er det.
Formelen for beregning av R ck har imidlertid den ulempen at den er gyldig hvis den brukes med en populasjon av resultater som kan representere produksjonen pålitelig (tilstrekkelig mange), noe som vanligvis ikke skjer i praksis. Hvilken verdi er det da å velge å representere betongen din for å være tilstrekkelig sikker på at forsyningen din består akseptsjekkene? Først av alt er det nødvendig å forstå hvordan den kvadratiske avviksverdien beregnes og hvordan betongen kontrolleres (kilde Andrea Dari).
Stress - tøyningsdiagramLa oss undersøke den umiddelbare responsen til betongen. Hvis vi utsetter en sylindrisk betongprøve for en hurtig kompresjonstest, vil følgende trend oppnås: opp til verdier av trykkspenningen lik ca. 40 % av bruddspenningen f c , registreres et tilnærmet rettlinjet diagram [5] , det vil si at materialet har en oppførsel som ligner på lineær elastisk kompresjon, men ikke reaktivt for trekkraft. Dette feltet brukes for metoden for tillatte belastninger, men også for verifikasjoner ved grensetilstander for trening.
For spenninger med større intensitet er diagrammet betydelig parabolsk opp til en deformasjonsverdi kalt ε c1 [6] . Denne verdien tilsvarer også den maksimale kompresjonsspenningen f c som praktisk talt er verdien av nedbrytningsspenningen; dette feltet brukes til kontroll av sluttgrensetilstand.
Feilen i prøven er imidlertid ikke øyeblikkelig, da den er knyttet til en raskt utviklende mikrokrakkingsprosess. En andre synkende seksjon følger derfor (herdefase eller mykningsadferd ) med en krumlinjet trend, begrenset av den ultimate sviktdeformasjonen kalt ε cu , som tilsvarer en endelig verdi av spenningen på prøven σ cu noe lavere enn den maksimale verdien registrert tidligere [7] .
Ved lossing er deformasjonen bare delvis reversibel og den irreversible delen øker med økende innsats. Dersom det etter påføring av korttidslaster skal tas hensyn til irreversible deformasjoner, må verdien av E reduseres med en faktor 0,85. Som det kan sees, er den øyeblikkelige responsen vanskelig å begrense innenfor den lineære elastisitetsteorien, da materialet har markerte karakteristikker av ikke-linearitet og plastisitet helt fra de laveste spenningsnivåene.
Det forekommer også at allerede for lave spenningsverdier er deformasjonene høyere jo langsommere belastningshastigheten er og jo lengre varigheten av påføringen. Derfor blir betraktningene angående den øyeblikkelige responsen til en betong mer markerte på grunn av effekten av belastninger som forblir i lange perioder etter opptreden av deformasjoner som er forsinket i tid ( fluage- fenomen ), som legges til de umiddelbare.
Strain Stress Calculation DiagramFor bøye- og trykkbøyetester ved bruddgrensetilstand tillater ministerdekretet av 17. januar 2018 å ta i bruk passende modeller som representerer materialets virkelige oppførsel:
Disse modellene er definert på grunnlag av beregningsmotstanden f cd [8] og den ultimate tøyningen ε cu .
Det vanligste er parabel-rektangeldiagram definert av en bue av en andregradsparabel som går gjennom origo, som har en akse parallelt med spenningens akse, og av et linjestykke parallelt med deformasjonsaksen som tangerer parabelen ved toppen av toppen.
Toppen av parabelen har abscisse ε c mens enden av segmentet har abscisse ε cu . Ligningen til parablen er σ = 1.000ε c αf cd (-250ε c +1), med α = 0.85 som tar hensyn til virkningene av langtidsbelastninger.
Den maksimale ordinaten til diagrammet er paria f cd .
for motstandsklasser lik eller lavere enn C50 / 60 (R ck 60) gir det:
For riktig prosjektering og utførelse av armerte betongkonstruksjoner skal betongen i henhold til gjeldende lovverk spesifiseres etter styrkeklasse, konsistensklasse og maksimal nominell størrelse på tilslaget. [9] samt eksponeringsklassen.
Disse parametrene som utgjør kravene til betong med garantert ytelse, skal angis i de grafiske tegningene av konstruksjonskonstruksjonen.
Herdet betong, basert på dens struktur, utmerker seg i:
Herdet betong er klassifisert i henhold til sin egenvekt i følgende klasser, som definert av UNI EN 206-1: 2006:
I tillegg til vanlig betong eller NR eller NSC ( Normal Strength Concrete ) finnes det ulike typer konglomerat:
Betong klassifiseres i styrkeklasser basert på trykkfasthet, uttrykt som karakteristisk styrke R ck eller f ck .
Den karakteristiske motstanden R ck bestemmes på grunnlag av verdiene oppnådd fra uniaksiale kompresjonstester på kubiske prøver (for dette kalt kubisk karakteristisk motstand) på 150 mm på hver side (H / D = 1), modnet i 28 dager; den karakteristiske motstanden f ck bestemmes i stedet ved bruk av sylindriske prøver (derav navnet sylindrisk karakteristisk motstand) med en diameter på 150 mm og en høyde på 300 mm (H/D = 2) [10] .
Følgende forhold eksisterer mellom de to verdiene:
forskjellen mellom de to verdiene avhenger i utgangspunktet av den forskjellige spenningstilstanden som genereres i prøven etter kompresjonstestene, som avhenger av det faktum at de kubiske prøvene er knebøy mens de sylindriske, som er slanke, er mindre påvirket av innesperringsspenninger som utøves av friksjon som utvikles i grensesnittet med prøven. Derav også den klassiske timeglassformen antatt av et sylindrisk eksemplar som har overskredet sin bruddlast [11] . UNI EN 206 - 2006 og UNI 11104: 2004-standardene, som ble implementert ved ministeriell dekret av 14. januar 2008, er i kraft og er derfor også blitt obligatoriske fra et juridisk synspunkt for alle arbeider i armert betong, og dekselregulert etter lov nr.. 1086/1971, identifiser følgende klasser for normal og tung betong (for lettbetong se standardene):
For hver styrkeklasse representerer den første av verdiene f ck og den andre R ck , begge uttrykt N / mm 2 .
I tilfelle at en viss prosentandel av luftspalter, vanligvis 4-6 %, må forutses i blandingsprosjektet, for å garantere betongen en bedre motstand mot fryse-/tinesykluser, må verdiene til den karakteristiske motstanden være redusert med ca. 20 %.
For betonger med klasse høyere enn C60 / 75 må blandingen være gjenstand for prekvalifisering, mens betonger høyere enn C80 / 95 må godkjennes av Superior Council of LL.PP ..
Basert på verdiene for den karakteristiske trykkfastheten, er betong delt inn i følgende felt:
UNI EN 206 - 2006 og UNI 11104: 2004-standardene introduserer 6 eksponeringsklasser for konstruksjonsbetong og 17 underklasser i henhold til omfanget av nedbrytning (der i tillegg til det maksimale v/c-forholdet til minimum sementinnhold, minimum motstandsklasse alle for å sikre materialets holdbarhet ).
Disse klassene er også rapportert i retningslinjene for strukturell betong utgitt av den sentrale tekniske tjenesten til presidentskapet for det øverste rådet for LL.PP.
UNI EN 206 -2006-standardene som endret og supplert med UNI 11104: 2004 (for anvendelse i Italia av EN 206) gir følgende:
Verdiene vist i parentes refererer til EN 206, den italienske versjonen av denne er UNI EN 206.
Minimumsstyrkeklassene (N / mm 2 ) er uttrykt med to verdier, den første refererer til sylindriske prøver med en diameter på 150 mm og høyde 300 mm (f ck ) og den andre til kubiske prøver med en kant lik 150 mm ( R ck ).
Verdiene for den minste karakteristiske motstanden forutsatt for XF-eksponeringsklassene tar hensyn til reduksjonen i mekanisk motstand, omtrent 20 %, forårsaket av tilstedeværelsen av mikroporene som er nødvendige for å garantere passende motstand mot fryse-tine-syklusen .
I eksponeringsklassen XA skal det brukes en sulfatbestandig sement, nemlig:
I litteraturen er miljøeksponeringsklassen angitt med D ck , i analogi med resistensklassen som vanligvis er angitt med R ck .
Bearbeidbarheten til fersk betong, betegnet med begrepet konsistens i gjeldende lovgivning, er en indeks over betongens egenskaper og oppførsel i tidsintervallet mellom produksjon og komprimering av blandingen in situ i forskalingen .
I henhold til UNI EN 206 - 2006 og UNI 11104: 2004 standarder, må konsistensen bestemmes ved hjelp av følgende tester hvis resultater definerer konsistensklassene til betongen. Bearbeidbarhet måles ved å fylle Abrams-kjeglen (vist) med fersk betong. Kjeglen har en diameter på 20 cm nederst og 10 cm på toppen, høyden er lik 30 cm. Når kjeglen er fylt med betong, fjernes den, og når den er fersk, vil betongen begynne å utvide seg, utsatt for tyngdekraften. Ved å utvide det høyeste punktet på betongen (i utgangspunktet var det 30 cm siden vi fylte kjeglen helt) vil den senke en viss mengde. Den verdien representerer nedgangen.
Bearbeidbarhetsmålingen skal utføres etter å ha tømt ut minst 0,3 m³ betong fra blanderen.
I Italia uttrykkes konsistensen av betong i form av senking av klasser til kjeglen eller spredningsklassene.
Konsistensklassen må vurderes i henhold til strukturen som skal bygges for å gjøre installasjonsoperasjonen enklere.
Med referanse til senkeklassene til kjeglen:
De maksimale dimensjonene til tilslaget er i forhold til tykkelsen på betongdekselet og med minimal interferens av metallarmeringene.
Dersom betongen er klassifisert etter tilslagets maksimale størrelse, vil klassifiseringen referere til høyeste nominelle størrelse av største tilslagsfraksjon som er angitt med D max .
D max representerer den maksimale størrelsen på sikten som størrelsen på tilslaget bestemmes med i henhold til UNI EN 12620.
Maksimal størrelse på tilslaget skal velges slik at betongen kan støpes og komprimeres rundt armeringsjernene uten fare for segregering .
I henhold til bestemmelsene i NTC og det tilhørende forklarende rundskrivet til NTC, må den maksimale diameteren til aggregatet være slik at:
Som vi har sett kan klorider trenge inn i sementmassen fra utsiden (marine miljøer, avisingssalter), men de kan også introduseres gjennom materialene som utgjør betongen. For eksempel kan de være inneholdt i noen akselererende tilsetningsstoffer eller i blandevannet tatt fra brønner som ligger nær kystområdet. Disse kloridene kan være skadelige for betong i mengder, derfor forplikter UNI EN 206-1 standarden hver betongprodusent til å kontrollere kloridinnholdet i hver komponent, uttrykke det som en prosentandel (til%) av kloridioner (Cl - ) mht. massen av betong. Avhengig av oppnådd verdi, identifiserer UNI-standarden klasser av kloridinnhold:
Betongbruk | Cl innholdsklasse - | til% |
uarmert betong | Cl1,0 | 1,0 % |
vanlig armert betong | Cl0,20 - Cl0,40 | 0,20 % - 0,40 % |
forspent armert betong | C10,10-C10,20 | 0,10 % -0,20 % |
For å garantere armerte betongkonstruksjoner med ytelsen som kreves av designeren med spesifikk referanse til graden av holdbarhet , bearbeidbarhet og mekanisk motstand, må en undersøkelse av betongblandingen utføres av produsenten, kalt blandingsprosjektet eller, på engelsk , mix design , som også må ta hensyn til egenskapene til de tilgjengelige råvarene.
Noen korrelasjoner tas i betraktning i utformingen av blandingen:
Derfor er hovedparameteren for blandingsprosjektet w/c-forholdet som må være egnet for å garantere ytelsen som kreves av betongen.
Dette betyr at for å øke bearbeidbarheten, uten bruk av tilsetningsstoffer, er det nødvendig å øke mengden vann, men proporsjonalt også sementinnholdet for å holde forventet w/c-verdi konstant, nødvendig for ikke å kompromittere graden av holdbarhet og mekanisk motstanden til materialet.
Å utforme blandingen med omhu er en nødvendig, men ikke tilstrekkelig betingelse for å garantere en betong med de kvalitetene som kreves av designeren på stedet, faktisk avhenger kvaliteten på betongen på plass også av den utførende prosessen. Ferskt konglomerat må legges på en håndverksmessig måte, som må kastes og stampes tilstrekkelig (til avfall) og herdes umiddelbart etter at det er fjernet i et tilstrekkelig antall dager (minst 3), for å beskytte det mot overdreven fordampning.
Designeren, i henhold til ulike parametere som:
må fastslå hvilke forholdsregler som skal tas for å bevare integriteten til betongen under herdingen. I denne forstand indikerer UNI EN 13670-1 standarden minimum beskyttet herdetid anbefalt for å forhindre dannelse av sprekker indusert av hygrometrisk krymping. UNI EN etablerer 4 herdeklasser som tilsvarer minimum beskyttet herdetid for den støpte betongen, avhengig av overflatetemperaturen [13] og motstandsutviklingen ved 20 °C. Resistensutviklingen måles ved forholdet r = f cm, 2 / f cm, 28 hvor:
Disse verdiene som er karakteristiske for betongen må oppgis av produsenten. For hver herdeklasse (unntatt 1) er det tre typer resistensutvikling:
som tilsvarer så mange minste herdetider.
Produksjon av betong uten industrialisert prosess ( i midlertidige byggeplassanlegg ) er tillatt for begrensede produksjoner (identifisert av standarden på mindre enn 1500 m 3 homogen blanding) etter innledende kvalifisering av blandingene ved hjelp av "Foreløpig vurdering av motstand" referert til i art. 11.2.3 i NTC.
Den foreløpige vurderingen av motstanden består i å utføre passende forstudietester av hver homogen betongblanding som skal brukes utført av produsenten før arbeidet starter, for å oppnå ytelsen som kreves av prosjektet.
I dette tilfellet ligger ansvaret til betongen hos produsenten.
Det aller meste av betong produseres nå med en industrialisert prosess gjennom faste industrialiserte anlegg eller i industrialiserte anlegg installert på byggeplasser (de inkluderer også midlertidige byggeanlegg som produserer mer enn 1500 m 3 ).
Sammensetningen av blandingen, studert på grunnlag av kravene som betongen må ha (både i fersk og herdet tilstand), er gjenstand for en spesifikk studie, kalt blandingsdesign , utført av produsenten, for å overholde forskrifter fra designeren av strukturene, tatt i betraktning en rekke variabler som:
Industrialiserte anlegg, internt eller eksternt på byggeplassen, for produksjon av konstruksjonsbetong må ha sertifisering av prosesskontrollsystemet (FPC-sertifisering) i henhold til ministeriell dekret 14.01.2008 (NTC).
FPC-sertifiseringen, som refererer til enkeltanlegget og ikke til leverandøren, må absolutt ikke forveksles med selskapets kvalitetsstyringssystem utarbeidet i henhold til ISO 9001 som i stedet utstedes på frivillig basis.
Transport av fersk betong utføres vanligvis med lastebilblandere, som i Italia plasseres på kjøretøy med 3 eller 4 aksler, eller lastebilblanderpumper, det vil si lastebilblandere utstyrt med en betongpumpe.
Under støpingen skal truckblanderen av sikkerhetsmessige årsaker ha en avstand fra graveflaten større enn dybden til denne.
Maksimal tid tillatt fra produksjon av blandingen i anlegget på støpetidspunktet må ikke overstige 90 minutter, og det vil være produsentens ansvar å rapportere i transportdokumentet (DDT) det faktiske slutttidspunktet for lasting av betongen mikser i anlegget. Det er mulig å operere med unntak fra dette kravet i unntakstilfeller når tiden for transport av betongen fra blandeanlegget til byggeplassen bør overstige 75 minutter.
I dette tilfellet kan konglomeratet brukes opptil 120 minutter fra det er blandet i anlegget så lenge det har de nødvendige krav til bearbeidbarhet .
I dette tilfellet må det imidlertid på forhånd fastslås av produsenten og evaluert av arbeidsdirektøren at den opprinnelige styrken til sementkonglomeratet ikke blir straffet på grunn av høye doser av retarderende tilsetningsstoffer som brukes for å redusere tap av bearbeidbarhet.
Betongen, når den er på stedet , må støpes i en spesiell forskaling .
Faktisk ser det ut som en tett væske uten form : forskalingen tjener faktisk til å gi form til betongen og derfor til å lage elementer som søyler , bjelker , gulv , plater , fundamenter ; en spesiell maskin kalt blokkmaskin kan brukes til å forme murstein eller betongblokker .
Inne i forskalingen, når det gjelder armert betong , er det allerede armeringsstenger arrangert i henhold til strukturtegningene til prosjektet.
For å sikre betongdekket til prosjektet og muligens de gjensidige avstandene mellom armeringsstengene ( interferens ), brukes avstandsstykker som må være laget av plast eller sementmørtel (for å unngå korrosjonsutløserpunkter ) med form og geometri for å minimere kontakten overflate med forskalingen.
Før du fortsetter med støpingen, er det imidlertid nødvendig å ta alle de forholdsreglene som tar sikte på å unngå subtraksjon av vann fra blandingen, spesielt i tilfelle av treforskaling, må en forsiktig fukting av overflatene utføres.
Under støpingen, som vanligvis utføres med en betongpumpe, må alle nødvendige forholdsregler tas for å unngå segregering .
Det er forbudt å støpe konglomeratet når den ytre temperaturen faller under +5 °C dersom spesielle beskyttelsessystemer avtalt og godkjent av byggeledelsen ikke brukes, selv om omgivelsestemperaturen overstiger 33 °C.
Når betongen først er støpt inn i forskalingen, må betongen vibreres på passende måte , for å unngå dannelse av hulrom og makrodefekter ( grusreir , etc.) inne i produktet, som ved å gjøre sementmatrisen mer permeabel for aggressive eksterne midler kan senke graden av betongens holdbarhet samt skaper, fra et mekanisk synspunkt, farlige diskontinuiteter i materialet.
Ved omstart av støping, før legging av ny betong, må det kortikale laget av betong som allerede er delvis herdet, foreløpig fjernes ved å skjære med hammer.
Denne overflaten, som skal ha høy ruhet (ruhet på ca. 5 mm) og må være passende rengjort og våt i ca. to timer før det nye betonglaget støpes.
Dersom konstruksjonen kreves vanntett, må vannstoppende skjøter anordnes langs den oppskårne overflaten, for eksempel i hydro-ekspansivt bentonittmateriale .
Vannstoppprofilene må være hensiktsmessig festet og anordnet på en slik måte at de ikke samvirker med forsterkningene.
På tidspunktet for implementeringen av konglomeratet er tilstedeværelsen av minst ett medlem av arbeidsledelseskontoret oppnevnt ved lov og av en teknisk sjef for entreprenørselskapet obligatorisk.
Overgangen fra betongens flytende tilstand til den stive, på grunn av konglomeratets herding og herding , frem til oppnåelse av den mekaniske ytelsen som kreves i materialet, er indikert med begrepet betongherding . Modning skyldes en rekke kjemisk-fysiske reaksjoner som oppstår under hydratiseringen av sementen .
Når den er satt til side i forskalingen , må fersk betong herde i en viss periode. Dette er perioden der vann reagerer med sementen, og genererer fenomenet hydrering, som forvandler sementkornene til krystaller som, i samspill med hverandre, herder produktet.
Under herding må betongen, som består av hydrauliske bindemidler, forbli i et fuktig miljø så mye som mulig (RH%> 95%), for å sikre at hele hydratiseringsprosessen finner sted.
Under herdingen er det derfor tilrådelig å ta alle nødvendige forholdsregler for å redusere fordampningen av vann fra betongen, fordi ellers kan det oppstå lesjoner, typiske for hygrometrisk krymping , samt en overdrevent porøs struktur for å kompromittere den endelige motstanden og graden av holdbarhet av den armerte betongen ( betongherding ).
Derfor er klimaet i denne fasen av grunnleggende betydning:
de kan fremme overdreven fordampning.
Av denne grunn, for å oppnå maksimal utvikling av motstand og en kompakt og vanntett struktur, som garanterer tilstrekkelig holdbarhet til materialet, er det nødvendig å utsette fjerningen av forskalingen så mye som mulig, med mindre teknikker brukes. forskjellige herdeprosesser som f.eks. som fukting av de herdede betongoverflatene, bruk av herdemidler eller gjennomvåte stoffer som garanterer metning av overflater som eksponeres for luft. I virkeligheten er selv for lave ytre temperaturer (under 0 ° C) negative fordi det kan produseres svært skadelige iskrystaller i strukturen , som bryter ned den endelige motstanden til gjenstanden.
Tilsetningsstoffene i konglomeratet velges også ut fra klimaet som herdingen av betongen skal foregå i, for å unngå de nevnte problemene. Videre må man være oppmerksom på tykkelsen på gjenstanden: hvis konstruksjonselementet vi støper har en veldig stor kortside (større enn 70-80 cm), kan det oppstå skader (viktigere enn krymping) på grunn av overdreven varme av hydrering utviklet i hjertet av strukturen; faktisk hydreringsprosessen, som finner sted i de første timene av støpingen, forårsaker en økning i betongens temperatur.
Med den nominelle levetiden til et konstruksjonsarbeid forstås det antall år konstruksjonen, forutsatt at den er gjenstand for ordinært vedlikehold, skal kunne brukes - opprettholde sin funksjonalitet - til det formål den er beregnet for.
Formelt definerer lovgivningen tap av funksjonalitet til en struktur som overskridelse av driftsgrensetilstanden , men funksjonalitet avhenger også av andre faktorer som:
Levetiden skal fastsettes i prosjekteringsfasen, med henvisning til bygningenes holdbarhet, dimensjonering av konstruksjonene og materialvalg mv. (punkt C.2.4.1 i rundskriv n.617 / 09) og skal derfor rapporteres i strukturdokumentene.
For eksempel gir ministerdekretet av 14.01.2008 en nominell levetid på ≥ 50 år for ordinære arbeider
Det bør presiseres at brukstiden ikke er den faktiske levetiden til arbeidet, som avhenger av faktorer som ikke kan forutses i prosjekteringsfasen.
Normalt er den effektive levetiden til et arbeid større enn den nominelle siden det ofte utføres strukturelt vedlikehold på det som forlenger varigheten.
Ministerial dekret av 14/01/2008 (NTC) punkt 11.2.8 fastsetter at betongproduksjonsanlegg med industrialisert prosess må være utstyrt med Factory Production Control (FPC ) sertifisering [15] utstedt av en uavhengig tredjepart autorisert av Central Technical Service of the Higher Council of Public Works, som sikrer at betongen som produseres oppfyller kravene satt av NTC.
En kopi av dette sertifikatet må anskaffes av Verkssjefen før leveringsstart.
Prosjektlederen verifiserer også at detaljene i FPC-sertifiseringen er rapportert på dokumentene som følger med leveransen.
Følgende data skal rapporteres i FPC-sertifikatet:
For å fastslå egnetheten til betongen som leveres på stedet, angir standardene to kriterier for evaluering av motstand:
Byggelederen er ansvarlig for operasjonene knyttet til kontrollene, det vil si innsamling, forespørsel om tester og sending av prøvene til et offisielt eller autorisert laboratorium, og den påfølgende behandlingen av resultatene for verifisering av den faktiske egenskapen motstand.
Prøvetakingen består av emballasjen, under en bestemt støping, av to prøver, som deretter vil modnes i et passende miljø (*) og sendes til et autorisert laboratorium for utstedelse av den offisielle sertifiseringen av resistensresultatet på grunn av kompresjonsbrudd. Gjennomsnittet av de to motstandene utgjør uttaksmotstanden.
Pakkingen av prøvene utføres ved å fylle terninger med fersk betong (i samsvar med UNI EN 12390-1) og komprimere den med en rund stålstøter på 16 mm i diameter.
Komprimering må foregå for 2 eller 3 lag med en tykkelse på mindre enn 100 mm og antall støderslag per lag må ikke være mindre enn 25
I begge evalueringskriteriene etableres det minst én prøvetaking hver dag med støping av den homogene blandingen I tillegg skal det i type A-kontrollen også foretas en kontroll for hver 100. kubikkmeter homogen betong som settes på plass.
Dette siste kravet, selv om det ikke uttrykkelig kreves av standarden, bør også følges for type B-kontroller.
Prosjektlederen kan foreskrive fjerning av ytterligere prøver.
Hvis de juridiske kontrollene ikke er verifisert, må R ck av prosjektet nedgraderes (verdien som gjør at den valgte verifiseringen er positiv antas) forutsatt at de strukturelle inngrepene som er nødvendige for å kompensere for reduksjonen i verdien av R ck fortsatt er økonomisk praktisk, ellers må strukturen eller en del av den rives.
Når den er herdet, kan verdien av den mekaniske motstanden til betongen fastslås ved hjelp av ikke-destruktive teknikker ( sklerometer , sonreb , etc.) eller ved hjelp av destruktive tester som består i fjerning av betongkjerner . Disse kontrollene utføres normalt på eksisterende konstruksjoner eller på konstruksjoner under bygging dersom testene på kuber tatt av arbeidsdirektøren (eller hans assistent) under støpingen har gitt et negativt resultat og generelt når DL finner det hensiktsmessig når f.eks. det er et problem med dårlig eller ineffektiv komprimering og modning av støpegodset. I henhold til NTC 2008 på punkt 11.2.6, gjennom disse kontrollene på herdet betong, må verkslederen verifisere at konglomeratet på plass har en motstand på ikke mindre enn 85 % av prosjektets motstand. La oss se hvordan akseptsjekken kan gjennomføres med destruktive tester. Fra designdokumentene er verdien av den kubiske karakteristiske motstanden R ck kjent , hvorfra det er mulig å spore den gjennomsnittlige designverdien:
Metodene for å trekke ut gulrøtter er rapportert i UNI EN 12504-1. Det er viktig at gulroten trekkes ut:
Før du trekker ut gulrøttene er det nødvendig å vente en viss tid (variabel i henhold til omgivelsestemperaturene), slik at betongen på plass har nådd en modningsgrad som tilsvarer prøvene (28 dager ved en temperatur på 20) °C). De ekstraherte gulrøttene må respektere følgende dimensjonsforhold:
Når de er trukket ut, ved hjelp av en elektrisk kjernebor, må kjernene minst vise retningen for kjerneboring (horisontalt eller vertikalt) og uttakspunktet. Endene av kjernene må klargjøres (ved sliping eller kapping), i samsvar med vedlegg A til UNI EN 12390/3 og underkastes en kompresjonstest i henhold til forskriftene i UNI EN 12504-1. Bruddverdiene er passende rekonvertert gjennom korrigerende koeffisienter siden resultatene oppnådd fra kjerner ikke sammenfaller med de som ville blitt oppnådd hvis den sylindriske prøven hadde blitt pakket under støping [17] . Oppnået middelverdien i stedet f sm [18] fra dette får vi den ekvivalente kubikkverdien R sm fra relasjonen:
I henhold til punkt 11.2.6 i NTC 2008, blir verifiseringen bestått hvis:
Dette stammer fra det faktum at prøvene som er pakket under støpingen er komprimert til overskudd ( komprimeringsgrad = 1) og herdet under standardforhold (20 ° C og RF ≥ 95%) mens i virkelige arbeider, komprimeringsgraden, som påvirker materialets mekaniske motstand er vanligvis mindre enn 1 og herdemetodene på stedet er absolutt forskjellige fra standard. Derfor bestemmer verifiseringen av betongens kvalitet, utført ved å kontrollere kubiske prøver tatt under støpingen, kvaliteten på materialet som kommer til stedet, men er kanskje ikke uttømmende for å fastslå egnetheten til materialet som legges på plass, noe som avhenger av komprimeringen som utføres og hvilken type krydder den utsettes for. Av denne grunn krever lovgivningen at verdien av den mekaniske motstanden til betongen som trekkes ut direkte fra konstruksjonen ikke er mindre enn 0,85 av den teoretiske. Hullene som kjernene ble trukket ut av skal fylles med sementmørtel , eventuelt med kompensert svinn . Når en betongartefakt rives, enten den er forsterket eller ikke, kan kvaliteten på strukturen bestemmes ved å analysere fragmentene. En god betong kan gjenkjennes av sprekken som fikk fragmentet til å løsne: hvis bruddet påvirket både bindemiddelet og tilslagene likt, som om de var et enkelt materiale, var betongen av utmerket kvalitet; hvis på den annen side tilslaget forblir intakt og spaltningen kun gjelder betongen, var produktet av dårlig kvalitet.
Arbeidsdirektøren skal:
Hvis dokumentkontrollene ikke lykkes, kan Verkssjefen, avhengig av tilfellet, nekte etableringen (ikke-vanlig FPC) eller enkeltleveransen (ikke-vanlig DDT).