Soutěž v přípravě vysokopevnostního betonu

Osnova přednášky Vysokohodnotný beton  Historie  Klíčové vlastnosti  Závislost pevnost – vodní součinitel  Materiály pro výrobu vysokohodnotného betonu Portlandský cement Mikrosilika Vysokopecní granulovaná struska Kamenivo Chemické modifikující přísady  Superplastifikátory  Provzdušňovací přísady  Přísady modifikující viskozitu  Vysokohodnotné betony ultravysokých pevností DSP RPC Postup přípravy vysokohodnotného betonu v laboratorním měřítku Příklady záměsí Výklad k pravidlům Rozdělení do skupin a časový rozvrh prací

Doporučená literatura Literatura na které je předmět vystavěn 1. Aitcin, Pierre-Claude: Vysokohodnotný beton, ČKAIT Pytlík, P.: Technologie betonu. VUTIUM Brno Škvára F.: Technologie maltovin I,II a III Ostatní zajímavá literatura 1. Bechyně, S.: Technologie betonu 1. – 5. díl. SNTL Praha Bartos, P.: Fresh Concrete. Elrevier, London N.Spiratos, M.Page, V.M. Malhotra, O.C.Zolicoeur: Superplastificizers for Concrete, Fundamentals, Technology and Practice. AG MV Marguis, Quebec, Canada Taylor H.F.W.: Cement Chemistry 5. Aitcin, Pierre-Claude: Hydraulic Binders, Routledge 2006

Historie vysokohodnotných betonů Začátek v polovině 60. let 20. století Tehdy (a stále) běžný beton v rozmezí pevnosti v tlaku 15 – 30 MPa Malá skupina výrobců začala s dodávkami betonů vyšších pevnostních tříd (cca o 20 MPa) za původní ceny především aby dokázali že s transportem a ukládáním takového betonu nejsou spojeny žádné velké problémy. Růst se zastavil na hranici cca 60 MPa, tento nárůst proběhl za necelých 10 let. Na počátku 80. let rozpoznána výhoda křemičitých úletů – mikrosiliky, během pěti let se jejich použití rozšířilo celosvětově V roce 1981 Bache představil beton o pevnosti 280 MPa založený na speciálním mikrocementu a kalcinovaném bauxitu jako kamevnivu. Vodní součinitel byl 0,16

Klíčové vlastnosti HPC Pevnost v tlaku  V úzkém vztahu k pórovitosti – Fléretův vztah, 1892 c – objem cementu w – objem vody a – objem vzduchových pórů

Klíčové vlastnosti HPC Pevnost v tahu za ohybu Lze vylepšit výztuží  Ocelové pruty  Plastové pruty  Rozptýlená vláknitá (ocel, plast)

Klíčové vlastnosti HPC Závislost struktury hydratované cementové pasty na vodním součiniteli

Klíčové vlastnosti HPC Závislost struktury hydratované cementové pasty na vodním součiniteli

Klíčové vlastnosti HPC Struktura v závislosti na vodním součiniteli

Klíčové vlastnosti HPC „Vnitřní produkt“ vs. „Vnější povrch“

Klíčové vlastnosti HPC Lomová plocha – lom tranzitní zónou / lom kamenivem

Závislost pevnost - vodní součinitel

Materiály pro výrobu HPC Portlandský cement - definice ČSN EN 197-1

Materiály pro výrobu HPC Portlandský cement - výroba

Materiály pro výrobu HPC Mikrosilika je minerální příměs, která vzniká jako odpad některých hutnických provozů. Vyznačuje se velmi velkým měrným povrchem ( až m 2 /kg) a dobrými pucolánovými vlastnostmi. Obsahuje kolem 90 % amorfního SiO 2 ve tvaru kulových zrn o průměru 0,1 až 0,3  m ( x menší než částice cementu). Měrná hmotnost se pohybuje kolem kg*m -3.

Materiály pro výrobu HPC Vysokopecní granulovaná struska  Latentně hydraulická látka, vznikající rychlým ochlazováním vhodně složené tekoucí taveniny zásadité strusky, která odpadá jako vedlejší zplodina při výrobě surového železa ve vysoké peci.  Je-li tavenina strusky rychle zchlazena vodou, zabrání se její krystalizaci, takže se stabilizuje její sklovitý charakter.  Je schopna v alkalickém prostředí reagovat za přítomnosti síranů na hydráty podobným způsobem jako portlandský slinek CaO30 – 50% SiO230 – 43% Al2O35 – 18% MgO1 – 15% FeO + Fe2O30,2 - -3% S (ve formě S2-): 0,5 - 3 MnO: 0,2 - 2

Materiály pro výrobu HPC Kamenivo  „Běžné“ kamenivo vhodné do pevnosti v tlaku cca 60 Mpa  Pro výrobu vysokohodnotného betonu jsou vhodná tvrdá a kompaktní kameniva (žula, syenit, diabas, kalcinovaný bauxit)  Lehčené kamenivo (např. liapor) umožňuje vyrobit lehčený beton (objemovka pod kg*m -3 ), při použití lehčeného drobného kameniva objemovky až kg*m -3, pevnosti v tlaku až 100 MPa

Materiály pro výrobu HPC Superplastifikátory (SP) Lignosulfonáty (sodná sůl 1,4’-poly[2-hydroxy-2-(3-metoxyfenyl)ethylsulfonanové kyseliny]) Polynaftalensulfonáty (sodná sůl 3,6-poly[6-methylennaftalensulfonové kyseliny]) Polymelaminsulfonáty (sodná sůl poly-{[4-(oxyamino)-6-(methylenamino)-1,3,5-triazin-2- yl]amino}methansulfonové kyseliny) Polykarboxyláty (sodná sůl 4-(polyethelenoxy)-2-(2-(polyethelenoxy)-2-oxoethyl)-4-oxobutanové kyseliny) Aminodifosfonáty (sodná sůl [(polyethoxy)(fosphonomethyl)amino]methylfosphoniové kyseliny)

Postup přípravy vysokohodnotného betonu v laboratorním měřítku 1. Navážka surovin – zvlášť v předpokládaném pořadí míchání s vodou (např. cemetn + mikrosilika + struska, kamenivo) 2. Záměs s vodou – doporučuji nejprve jemné složky + voda + SP, rozmíchat v pastu a pak vmísit kamenivo, ev. upravit přídavkem vody, nakonec vmísit ev. vláknitou výztuž 3. Dát směs do formy – doporučuji použít vibrační stůl (v případě málo řídké směsi), v případě řídké směsi doporučuji utěsnit obvod formy plastelínou

Dostupné suroviny CEM I 52,5 R Mokrá Aalborg White 52,5 N Mikrosilika Metakaolin Jemně mletý křemen (Mikrodorsilit) Wollastonit (vláknitý minerál, podobný azbestu, zatím nezakázaný) Jemně mletá struska Štramberk SMŠ 420 Kalcinovaný bauxit frakce 0-1 mm Superplastifikátor Chryso Ocelová vlákna 6 x 0,14 mm Písek

Použité vybavení

Výklad k pravidlům

Příklady záměsí

Hodně štěstí!