Wpływ obniżonej temperatury na rozwój wytrzymałości betonu, Notatki z Transport

Pobierz Wpływ obniżonej temperatury na rozwój wytrzymałości betonu i więcej Notatki w PDF z Transport tylko na Docsity!

Wpływ obniżonej temperatury na rozwój

wytrzymałości betonu

influence of low temperatures on concrete strengh

development

Streszczenie

W pracy zbadano wpływ różnych, stałych, ujemnych temperatur przy początkowym doj- rzewaniu próbek betonu na ich wytrzymałość na ściskanie, oraz przyrost wytrzymałości w czasie w porównaniu do betonów dojrzewających w warunkach normowych. Do programu badawczego przyjęto założenie z obserwacji praktycznej przy produk- cji, dostarczaniu mieszanki betonowej i wykonywaniu elementu na budowie w okresie obniżonych temperatur, z uwzględnieniem danych z literatury przedmiotowej. W referacie przedstawiono wyniki badań zmian wytrzymałości betonu w czasie po osiągnięciu około 5 MPa, a następnie dojrzewającego w temperaturach -8oC oraz w -2 oC przez 28, po czym dalej w +20oC, w porównywaniu do betonów przechowywanych w warunkach normowych. Stwierdzono, że po osiągnięciu wytrzymałości 5 MPa w temperaturze +5oC, a na- stępnie dojrzewaniu w -8oC do 28 dnia – beton nie wykazywał przyrostu wytrzymałości. Po 28 dniach beton dojrzewał w temperaturze +20oC – wówczas wykazywał przyrost wytrzymałości, lecz ze stratą w stosunku do betonu przechowywanego cały okres w wa- runkach laboratoryjnych. Przy dojrzewaniu próbek w temperaturze -2oC przebieg przyrostu wytrzymałości był inny niż w -8oC.

Abstract

In this study the influence of low temperatures on concrete samples compression strength was investigated. The early stage of concrete curing process was done in different, con- stant, low temperatures and the compression strength was measured. The results were compared to concrete curing in standard conditions.

Sok Sambath Heng

dr inż. Sok Sambath Heng – P.P.M.B. Bosta Beton Sp. z o.o.

The test conditions were set following practical observations during production, transport and construction site applications of ready-mix concrete in low temperatures. Literature data were included. This article presents the results of compression strength changes after reaching 5 MPa. The curing process was done in - 8oC and -2 oC during 28 days and then in + 20oC. The results were compared to concrete curing in standard conditions. It was found that after reaching 5 MPa in the temperature of + 5oC and further curing in - 8oC during 28 days no concrete strength increase was observed. The curing was then continued in + 20oC and then strength increase was observed. However obtained values were lower compared to concrete cured all the time in laboratory conditions. The time course of compressive strength values for samples cured in - 2oC was dif- ferent when compared to those cured in - 8oC.

Sok Sambath Heng

w stałych temperaturach -8oC oraz w -2oC przez 28 dni, a następnie dojrzewającego w tem- peraturze +20oC w porównaniu do betonów dojrzewających warunkach normowych.

2.1. Materiały do badań Do badania wykorzystano mieszankę betonową o składzie i właściwościach podanych w tabeli 1 z zastosowaniem cementu Grupy Ożarów. Próbki wykonano i pielęgnowano (część próbek – świadki) zgodnie z normą PN-EN 12390-2. Wymiary próbek 150x150x mm.

Tabela 1. Skład i właściwości mieszanki betonowej

Składniki Ilość [kg/m^3 ] CEM I 32,5 R 340 Popiół lotny 40 Piasek 0/2 620 Żwir 2/8 440 Żwir 8/16 730 Superplastyfikator, przyspieszacz 4, Woda 175 Współczynnik woda/(cement+0,2*popiół lotny) 0, Konsystencja po 60 minutach – opad stożka [mm] 150 Temperatura mieszanki [oC] 15

2.2. Przebieg badań Mieszanka betonowa została wykonana w laboratorium, jej temperatura wynosiła +15oC. Z mieszanki tej wykonano próbki o wymiarach 150x150x150 mm;

• próbki w formach, część przechowywano w warunkach laboratoryjnych o temperaturze +20oC jako świadki, a część w komorach klimatycznych o temperaturze +5oC;
• następnie określono wytrzymałość próbek przechowywanych w temperaturze +5oC w celu określenia momentu, kiedy próbki uzyskały wytrzymałość około 5 MPa;
• po uzyskaniu około 5 MPa w +5oC, próbki zostały rozformowane i przechowywane w temperaturze -8oC. Po 3, 7, 14, 21, 28 dniach i po rozmrożeniu przez 30 minut w tem- peraturze +20oC zbadano ich wytrzymałość na ściskanie;
• pozostałe próbki po odmrożeniu z temperatury -8oC po 28 dni zostały umieszczone w warunkach laboratoryjnych o temperaturze +20oC. Badano ich wytrzymałość w wie- ku 60, 90, 120 dni. Przebieg badań próbek przechowywanych w temperaturze -2oC był identyczny jak próbek przechowywanych w -8oC. Każde badanie wykonano po 3 razy, a oznaczenia wytrzymałości na 3 próbkach. W sumie 456 próbek 150x150x150 mm.

Wpływ obniżonej temperatury na rozwój wytrzymałości betonu

3. Wyniki badań

3.1. Zmiana wytrzymałości betonu dojrzewającego w temperatu-

rze -8oC Po 42 godzinach dojrzewania w temperaturze +5°C próbki betonowe uzyskały średnią wytrzymałość na ściskanie 4,4 MPa. Następnie przechowywane były w komorze klima- tycznej o temperaturze -8oC i badano ich wytrzymałość na ściskanie według terminu badań (rys.1).

Rys.1. Porównanie przyrostu wytrzymałości betonu schłodzonego do temperatury -8oC z prze- chowywanym w warunkach normowych

Jak widać na wykresie w okresie od 42 godziny do 5 dnia, beton wykazywał przy- rost wytrzymałości. Natomiast w okresie od 5 dnia do 28 dnia prawie nie stwierdzono przyrostu wytrzymałości betonu. Jest to okres „hibernacji” betonu. Następnie po 28 dniach dojrzewania w temperaturze -8oC próbki zostały wyjęte z komory klimatycznej i przeniesione do komory laboratoryjnej, gdzie dojrzewały w warunkach normowych. W tym okresie próbki badano według terminu badań. Próbki w tych warunkach dojrzewania wykazywały duży przyrost wytrzymałości, lecz końcowa wytrzymałość w stosunku do wytrzymałości próbek przechowywanych cały czas w komorze laboratoryjnej w warunkach normowych w czasie do 4 miesięcy, była obniżona o około 8 MPa.

Wpływ obniżonej temperatury na rozwój wytrzymałości betonu

• wartość tej straty zmniejsza się, kiedy beton znów dojrzewa w temperaturach dodat- nich;
• im niższa temperatura, tym większa strata wytrzymałości;
• wartość temperatury ujemnej ma znaczenie na straty i przyrosty wytrzymałości betonu. Przy wartości -2oC beton stracił wprawdzie wytrzymałość końcową, jednak wykazywał przyrost także w stanie „wychłodzenia”, natomiast przy wartości -8oC beton osiągnął stan „hibernacji”, i zaczął uzyskiwać przyrost wytrzymałości dopiero po uzyskaniu ciepła z otoczenia. Wnioski praktyczne:
• gdy betonowane są ściany, stropy, belki, słupy przy temperaturze poniżej-8oC elemen- ty te często pozostawiane są bez ocieplenia po uzyskaniu przez beton wytrzymałości 5 MPa. Należy wówczas pamiętać, że elementy te w tym okresie temperaturowym nie będą miały przyrostu wytrzymałości, a obciążanie ich może być niebezpieczne;
• po uzyskaniu tak zwanej bezpiecznej wytrzymałości 5 MPa, beton jest odporny na jeden cykl zamrażania i odmrażania [1, 2, 3], jednak dalszy przyrost wytrzymałości zależy od tego w jakiej ujemnej temperaturze beton dojrzewał. Wnioski rozwojowe:
• do tej pracy badawczej przyjęto beton wykonany z najbardziej popularnych składników i temperatur typowych dla okresu zimowego w Polsce, lecz ciekawym rozwinięciem tematu mogą być szersze badania z uwzględnieniem: - różnych betonów, klas wytrzymałości, rodzajów cementów; - różnych początkowych wytrzymałości na ściskanie betonu; - różnych temperatur przechowywania; - dłuższego okresu czasu badań.

Literatura

[1] Instrukcja ITB 282 „Wytyczne wykonywania robót budowlano-montażowych w okresie obniżonych temperatur” Warszawa 1995 [2] A. M. Neville „Właściwości betonu” [3] Prenorma Europejska ENV 13670-1 Styczeń 2000 „Wykonywanie konstrukcji betonowych” Część 1: Uwagi ogólne. [4] PN-EN 206-1:2003 Beton. Część 1: „Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność”