PROCJENA TLAČNE ČVRSTOĆE BETONA

Transcription

1 DOI: /TVZ.PD PROCJENA TLAČNE ČVRSTOĆE BETONA Mario Juričić 1, Donka Wurh 2, Igor Gukov 1 1 Tehničko veleučiliše Zagreb 2 Insiu IGH, d.d., Zagreb Sažeak Opisani su rezulai israživanja fizikalno mehaničkih svojsava očvrsnulog beona napravljenih u sklopu završnog rada na Tehničkom veleučilišu u Zagrebu. Israživanje je provedeno na beonskim uzorcima kocke izrađenim od različiih mješavina beona. Korišene su ri vrse cemena, dva superplasifikaora s različiim v/c omjerom. Tlačna čvrsoća beona ispiana je na ukupno 126 uzorka različie sarosi. Na osnovu rezulaa ispiivanja određena je funkcionalna ovisnos lačne čvrsoće beona o vremenu, a ime i procjena lačne čvrsoće emeljem ranih čvrsoća. Dobiveni izraz uspoređen je s izrazima prema Eurokodu i ACI 209. Prikazana je i funkcionalna ovisnos v/c omjera i lačne čvrsoće beona. Ključne riječi: beon, lačna čvrsoća, v/c omjer, superplasifikaor Absrac Sudy of physical-mechanical properies of hardened concree was made as a par of he final work a he Polyechnic of Zagreb. Cube concree specimens were made using various concree recipes. Three kinds of cemen and wo superplasificaors were used wih various w/c raios. Compressive srengh of concree was esed on 126 specimens of differen ages. Resuls were used o deermine funcional dependence of compressive srengh on ime, and hus an esimae of he compressive srengh based on he early srengh. The expression obained is compared wih Eurocode and ACI 209. Also he funcional dependence of w / c raio and compressive srengh of concree is given. 1. UVOD Beon je nehomegen maerijal, čija kvaliea ovisi o većem broju parameara. Ispiivanjem lačne čvrsoće beona dokazuje se osnovno mjerilo kvaliee beona. Tlačna čvrsoća beona zavisi od velikog broja čimbenika među kojima su najvažniji: vrsa, razred i udio cemena, kakvoća i udio agregaa, vodocemenni omjer, ujecaj dodaaka, način ugradnje, način njege beona. [1], [2]. Procjena lačne čvrsoće beona, kao i procjena konačne čvrsoće beona na osnovu ranih rezulaa ispiivanja važna je u mosovima, prednapeom beonu, visokim građevinama i drugim konsrukcijama koje iskorišavaju maerijale do granica njihovih dopusivih vrijednosi. Cilj israživanja bio je na osnovu rezulaa ispiivanja odredii funkcionalnu ovisnos lačne čvrsoće beona u vremenu e ime procijenii lačnu čvrsoću emeljem ranih čvrsoća. Prilikom izrade uzoraka, zbog velikog broja uzoraka, konzisencija se nije mjerila, ali beon je imao ekuću konzisenciju. Promjenom vodocemennog omjera mijenjala se količina superplasifikaora u beonu uz zadovoljavanje ise obradljivosi. Smanjenjem količine vode u beonu dolazi do smanjenja poroznosi beona [3], e se povećava lačna čvrsoća beona [4]. 2. OPIS ISTRAŽIVANJA Ispiivanje lačne čvrsoće beona provedeno je na uzorcima kocki izrađenim od 18 mješavina beona. U israživanju su korišene ri vrse cemena i dvije vrse superplasifikaora. Tlačna čvrsoća beona ispiivana je na 126 uzoraka kocke brida 150 mm. Uzorci su bili različie sarosi, od 1, 3, 7, 14, 21 i 28 dana. Za porebe ispiivanja korišeni su sljedeći maerijali: Cemen: - CEM II/B-M (S-L) 42,5N - CEM II/A-M (S-V) 42,5N - CEM II/B-M (S-V) 42,5 N 39

2 Agrega: - prirodni separirani 0/4, 4/8, 8/16 mm - drobljeni 0/4 mm Adiivi: - D1 - doziranje 0,8-1,5% na masu cemena - D2 - doziranje 0,2-2,5% na masu cemena Voda: - gradski vodovod Zagreb Slika 1. Probna ijela su izrađena od različiih mješavina beona Prije izrade sasava beona provedena su ispiivanja agregaa: granulomerijski sasav agregaa i ispiivanje vlažnosi agregaa. Na slici 1. prikazana je kumulaivna granulomerijska krivulja, granulomerijski sasav svih pojedinih frakcija e preporučene granične krivulje B16 i A16. Kumulaivni sasav agregaa dan je u ablici 1. Tablica 1. Kumulaivni granulomerijski sasav agregaa Tablica 2. Sasav beona bez kemijskih dodaaka. Slika 2: Granulomerijske krivulje Povećanjem količine superplasifikaora dolazi do povećanja konzisencije svježeg beona (slika 2) pri isom vodocemennom fakoru, odnosno primjenom superplasifikaora dolazi do redukcije vode e smanjenja vodocemennog fakora za isu konzisenciju. U ablici 3 prikazane su vrijednosi količine i vrse superplasifikaora s pripadajućim v/c omjerima, a koji su uporebljeni u ovom israživanju. 40

3 Tablica 3. Količina superplasifikaora i v/c omjer Tablica 4. Tlačne čvrsoće beona (MPa) sa cemenom CEM II/B-M (S-L) 42,5N Tlačna čvrsoća beona za cemen C1 60,0 Tlačna čvrsoća (MPa) 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 Bez dodaka D1 (0,8%) D1 (1,15%) D1 (1,5%) D2 (0,2%) D2 (1,35%) D2 (2,5%) 0,0 1 dan 3 dana 7 dana 14 dana 21 dan 28 dana Bez dodaka 4,9 14,1 21,1 25,1 27,9 29,3 D1 (0,8%) 2,2 16,6 26,1 31,1 32,6 32,9 D1 (1,15%) 4,1 20,2 31,3 36,3 38,7 40,6 D1 (1,5%) 6,0 28,0 37,3 41,6 44,0 45,4 D2 (0,2%) 6,3 19,2 29,3 32,9 35,0 36,0 D2 (1,35%) 3,6 22,4 33,0 39,1 42,4 44,2 D2 (2,5%) 5,6 24,3 34,7 40,1 44,2 48,3 Tablica 5. Tlačne čvrsoće beona (MPa) sa cemenom CEM II/A-M (S-V) 42,5N Tlačna čvrsoća beona za cemen C2 60,0 Tlačna čvrsoća (MPa) 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 Bez dodaka D1 (0,8%) D1 (1,15%) D1 (1,5%) D2 (0,2%) D2 (1,35%) D2 (2,5%) 0,0 1 dan 3 dana 7 dana 14 dana 21 dan 28 dana Bez dodaka 6,8 17,6 25,1 29,9 32,5 34,2 D1 (0,8%) 6,6 23,0 31,6 35,9 38,9 40,2 D1 (1,15%) 5,6 27,3 37,1 42,0 46,1 48,7 D1 (1,5%) 7,5 32,7 45,4 49,8 53,0 55,9 D2 (0,2%) 7,7 22,0 31,9 37,4 40,3 41,0 D2 (1,35%) 4,6 26,9 38,8 44,7 47,9 49,2 D2 (2,5%) 6,9 27,0 40,0 48,0 52,0 55,0 Tablica 6. Tlačne čvrsoće beona (MPa) sa cemenom CEM II/B-M (S-V) 42,5 N Tlačna čvrsoća beona za cemen C3 60,0 Tlačna čvrsoća (MPa) 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 Bez dodaka D1 (0,8%) D1 (1,15%) D1 (1,5%) D2 (0,2%) D2 (1,35%) D2 (2,5%) Slika 3. Mješavina beona prije i nakon dodavanja adiiva 3. REZULTATI ISPITIVANJA U ablicama 4, 5 i 6 prikazane su lačne čvrsoće beona (MPa) za pojedine vrse cemena i saros beona. Ispiivanje lačne čvrsoće je provedeno prema normi HRN EN [5], [6], [7]. 0,0 1 dan 3 dana 7 dana 14 dana 21 dan 28 dana Bez dodaka 16,4 22,3 27,2 31,0 33,7 34,6 D1 (0,8%) 23,1 30,0 34,5 37,3 39,6 41,5 D1 (1,15%) 26,5 36,5 40,9 44,1 46,9 49,3 D1 (1,5%) 30,0 42,2 47,2 51,0 54,0 56,7 D2 (0,2%) 24,8 30,3 35,0 38,6 41,7 43,8 D2 (1,35%) 30,1 37,7 41,9 45,8 48,6 51,1 D2 (2,5%) 30,3 39,2 45,3 49,7 53,2 57,1 4. PROMJENA TLAČNE ČVRSTOĆE BETONA U VREMENU Na osnovu svih prikazanih rezulaa različiih mješavina napravljena je srednja vrijednos promjene lačne čvrsoće beona u vremenu, ablica 7. Podaci u ablici određeni su kao srednja vrijednos 21 različie mješavine beona. 41

4 Tablica 7. Promjena lačne čvrsoće beona u vremenu Gdje je: f () je srednja vrijednos lačne čvrsoće beona u nekom renuku vremena, f (28) je srednja vrijednos lačne čvrsoće beona nakon 28 dana, je saros beona u danima. Dobivene vrijednosi inerpolirane su većim brojem različiih funkcija među kojima su najbolje rezulae dale sljedeće funkcije: Modificiran Hoerlov model(koeficijen korelacije: 0,99992) Vapor pressure model(koeficijen korelacije: 0,99992) Weibullov model(koeficijen korelacije: 0,99978) 4.1. Modificiran Hoerlov model 1/ c f f a b (1) Gdje su koeficijeni: a =0, b =0, c =0, Sandardna greška: 0,00455 Koeficijen korelacije: 0, Vapor pressure model 4.3. Weibullov model d c f f a be (3) Gdje su koeficijeni: a =1, b =6, c =1, d =0, Sandardna greška: 0,00915 Koeficijen korelacije: 0,99978 Poznao je nekoliko jednadžbi kojima se može opisai povećanje lačne čvrsoće beona u vremenu pri njegovanju na konsannoj emperauri. U nasavku su prikazane dvije najpoznaije, prema Eurokodu [5] i ACI propisu [9] Prema Eurokodu Prema Eurokodu, HRN EN 12390, [5], odnosno CEB-FIP Models Code, [8], promjena lačne čvrsoće beona u vremenu, za uzorke njegovane na 20 C, može se procijenii prema izrazu: cc f f (4) Gdje je koeficijen cc u funkciji vremena: s1 cc e (5) f () je srednja vrijednos lačne čvrsoće beona u nekom renuku vremena, f je srednja vrijednos lačne čvrsoće beona nakon 28 dana, β cc() je koeficijen ovisan o sarosi beona, je saros beona u danima. s je koeficijen ovisan o vrsi cemena: b a cln f f e Gdje su koeficijeni: a =-0, b =-0, c =0, Sandardna greška: 0,00455 Koeficijen korelacije: 0,99992 (2) s= 0,20 za cemen klase (R) (CEM 42,5R, CEM 52,5) s= 0,25 za cemen klase (N) (CEM 32,5R, CEM 42,5) s= 0,38 za cemen klase (S) (CEM 32,5) 4.3. Prema ACI propisu Prema ACI Odboru 209, [9] promjena lačne čvrsoće u vremenu opisuje se prema izrazu: 42

5 fc fc28 (6) Koeficijeni i ovise o vrsi cemena. Za beon njegovan u vlazi spravljen s normalnim porland cemenom (ASTM Tip I): fc fc28 (7) 4 0,85 Za porland cemen (ASTM Tip III): fc fc28 2,3 0, Usporedba promjene lačne čvrsoće beona (8) U ablici 8 prikazana je usporedba koeficijena β cc() koji opisuje vremensku promjenu lačne čvrsoće beona. Zbog usporedbe dane su vrijednosi prikazanih izraza do 50 godina. Posoji veće odsupanje u konačnim vrijednosima. Eurokod (EC) pokazuje 27% veću čvrsoću nakon 50 godina u odnosu na 28 dana, dok kod ACI izraza o iznosi 18%. Tablica 8. Koeficijen ovisan o sarosi beona, Od prikazanih funkcija kojima su inerpolirani rezulai ispiivanja ne posoje razlike u području do 28 dana. Za konačnu funkciju odabran je Weibullov model zbog boljih eksrapolacijskih vrijednosi. Prema om modelu može se procijenii konačna čvrsoća beona prema izrazu: f fc (28) d c a be Gdje su koeficijeni: a=1, b=6, c=1, d=0, f c() je vrijednos lačne čvrsoće beona u inervalu od 1 do 28 dana. (9) 5. UTJECAJ V/C OMJERA NA TLAČNU ČVRSTOĆU BETONA Ispiivani uzorci su imali različiu količinu superplasifikaora i različie vodocemenne omjere. Za prikazane recepure beona dobivena je približno linearna funkcionalna ovisnos v/c omjera na lačnu čvrsoću beona (slika 5.): f -141 v/c (10) c fc (MPa) Kao šo je vidljivo na slici 4, razlike su zanemarive u izrazima prema Eurokodu i ACI ip III u odnosu na izmjerene vrijednosi. Iso ako posoji veće odsupanje krivulje ACI ip I koja bi rebala bii mjerodavna za ovu vrsu cemena cc Weibullov model ACI ip I ACI ip III EC 0.20 (dani) Slika 4. Vremenska promjena lačne čvrsoće beona v/c Slika 5. Ujecaj v/c omjera na lačnu čvrsoću beona 6. ZAKLJUČAK Procjena razvoja lačne čvrsoće beona kao i procjena konačne čvrsoće beona na osnovu ranih rezulaa ispiivanja važna je u mosovima, prednapeom beonu, visokim građevinama i drugim konsrukcijama koje iskorišavaju maerijale do granica njihovih dopusivih vrijednosi. U radu je dan izvorni izraz za vremensku promjenu lačne čvrsoće beona do 28 dana. Prikazana su ri izraza od 43

6 kojih je odabran Weibullov model zbog boljih eksrapolacijskih vrijednosi. Ispiivani su uzorci napravljeni od različiih mješavina i uporebljeni su najzasupljeniji cemeni u Hrvaskoj. Korišeni su i superplasifikaori i različii v/c omjeri. Kod različiih vrsa cemena primjećena su veća odsupanja u čvrsoćama kako ranim već nakon jednog dana, ako i nakon 28 dana. Uporebom superplasifikaora e smanjenjem v/c omjera, dobivene su do 60% veće lačne čvrsoće beona u odnosu na beone bez dodaaka. 7. LITERATURA [1] Radić, J. (2006), Beonske konsrukcije Priručnik, Andris [2] Tomičić, I. (1996),: Beonske konsrukcije, DHGK, Zagreb, [3] Đureković, A. (1996), Cemen, cemenni kompozi i dodaci za beon, Zagreb [4] Ukrainczyk, V. (1994), Beon Srukura svojsva ehnologija, Alcor, Zagreb [5] HRN EN 12390, (2012), Ispiivanje očvrslog beona, Hrvaski zavod za norme [6] HRN EN 12504, (2012), Ispiivanje beona u konsrukcijama, Hrvaski zavod za norme [7] HRN EN 12350, (2010), Ispiivanje svježeg beona, Hrvaski zavod za norme [8] CEB-FIP (1990) Comié Euro- Inernaional du Béon, CEB-FIP Model Code 1990, Firs Draf, Lausanne, Mar., (Informaion Bullein No. 195). [9] American Concree Insiue (ACI) (1978), ACI Commiee 209, Subcommiee II. Predicion of Creep, Shrinkage and Temperaure Effecs, 2; Draf Repor, Deroi, Oc. Mario Juričić bacc. ing. aedif., završio je rogodišnji sručni sudij gradieljsva na Tehničkom veleučilišu u Zagrebu, smjer visokogradnja, nakon čega je upisao specijalisički diplomski sručni sudij. Od do danas zaposlen je u vrki Juričić Inves d.o.o., kao vodielj laboraorija za ispiivanje građevnih maerijala i proizvoda. Dr.sc. Igor Gukov dipl. ing. građ. diplomirao je na Građevinskom fakuleu Sveučiliša u Zagrebu, gdje je i magisrirao i dokorirao. Prvo na Građevinskom fakuleu, a od godine na Tehničkom veleučilišu u Zagrebu, bavi se beonskim konsrukcijama, mosovima i programiranjem. Sudjelovao je u radu na 22 sručna i ri znansvena projeka. Kao auor ili koauor objavio je 42 rada, objavljena u domaćim i međunarodnim publikacijama. Kao viši predavač nosielj je predmea Beonske konsrukcije I, Beonske konsrukcije II, Mosovi i Armiranobeonske inženjerske konsrukcije na Tehničkom veleučilišu u Zagrebu e vodielj brojnih završnih i diplomskih radova. Mr.sc. Donka Würh, dipl.ing.građ. diplomirala je i magisrirala na Građevinskom fakuleu Sveučiliša u Zagrebu i usavršavala se na Insiuu Eduardo Toroja u Madridu. Ovlašeni je projekan. Eksper. U Insiuu IGH u Zagrebu vodielj ispiivanja svojsava svježeg i očvrslog beona, radi u Laboraoriju za maerijale na ispiivanjima kemijskih dodaaka beonu, predgoovljenih proizvoda i susavima za zašiu i popravak konsrukcija. Vodila je isražne radove na armiranobeonskim konsrukcijama e ehnološki nadzor na sanacijama nadvožnjaka i mosova. Projekan je sasava beona i samozbijajućeg beona. Član ocjenielj Cerifikacijskog odbora (Insiu IGH) u području morova i konrole kvaliee vorničke proizvodnje beona. Predavač je Građevinskih maerijala na TVZ. [10] Sekulić D., Mikulić D., Kuzminski D. (1998), Ujecaj mikrosrukure cemenne pase na lačnu čvrsoću beona, Građevinar 50,