Beograd, 2020.

Sva autorska prava autora prezentacije i/ili video snimaka su zaštićena. Snimak ili prezentacija se mogu koristiti samo za nastavu na daljinu studentaGrađevinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu u školskoj 2020/2021. i ne mogu se koristiti za druge svrhe bez pismene saglasnosti autora materijala.

Univerzitet u Beogradu – Građevinski fakultet www.grf.bg.ac.rs

Studijski program: GRAĐEVINARSTVOModul: Menadžment, tehnologije i informatika u građevinarstvu

Godina/Semestar: III godina / V semestar

Naziv predmeta (šifra): TEHNOLOGIJA BETONA (B2M3TB)Nastavnik: V.prof. dr Dimitrije Zakić

Naslov predavanja: SPECIJALNI POSTUPCI BETONIRANJA(6. predavanje)

Datum : 12.11.2020.

SPECIJALNI POSTUPCI BETONIRANJA

Osnovni i najviše primenjivani postupak pri ugrađivanju betona u savremenoj tehnologiji betona svakako predstavlja vibriranje. To je vrlo efikasan i ekonomičan način ugrađivanja, odnosno kompaktiranja svežeg betona.

On se najčešće kombinuje sa metodama unutrašnjeg transporta pomoću pumpe ili krana sa korpom (kiblom). Putem vibriranja se gotovo uvek može postići potreban stepen zbijenosti mase koji će obezbeđivati dovoljno nisku poroznost očvrslog betona, a time i zahtevani nivo njegovih fizičko-mehaničkih karakteristika. Pored toga, dobro zbijen, odnosno efikasno izvibriran beton, uvek će imati i veću trajnost u poređenju sa betonom kod koga je ostvarena niska zbijenost. Međutim, pored postupka vibriranja, danas se primenjuju i mnogi drugi načini koji obezbeđuju ostvarivanje visoke kompaktnosti betona i postizanje željenog kvaliteta elemenata i konstrukcija.

S obzirom da ovakvih specijalnih tehnologija ima veći broj, u daljem ćemo se ograničiti samo na razmatranje onih koje imaju širu primenu.

SPECIJALNI POSTUPCI BETONIRANJA

Tehnologija livenja, Podvodno betoniranje, Prepakt beton, Torkretiranje, Injektiranje, Presovanje, Vibropresovanje, Vibrovaljanje, Centrifugiranje, Vakuumiranje, Ekstrudiranje.

Tehnologija livenjaUgrađivanje betona postupkom livenja bilo je aktuelno od samog početka primene betona. Kako ova tehnologija zahteva veliku pokretljivost svežeg betona, odnosno kako ona podrazumeva korišćenje betona tečne konzistencije, ovaj uslov je u prošlosti mogao da se ostvari samo upotrebom većih količina vode (uz često visoke doze cementa i korišćenje izvesnih fino-disperznih materijala), pa to nije omogućavalo da se dobiju betoni viših fizičko-mehaničkih svojstava i trajnosti.Kao što smo već videli, razvoj savremenih materijala (pre svega u domenu hemijskih dodataka na bazi polimera) i tehnologija (opreme za spravljanje, transport, ugradnju i ispitivanje svojstava betona) omogućio je široku primenu samougrađujućih (samozbijajućih) – SCC betona.Betoni, koji će se ugrađuju postupkom livenja, obično se transportuju betonskim pumpama - najčešće pneumatskim pumpama. Pri korišćenju ovakvih betona naročiti značaj ima hermetičnost oplata pa se, stoga, elementi od livenog betona često izrađuju u metalnim kalupima. Tehnologija livenja je naročito efikasna pri tzv. kasetnoj proizvodnji prefabrikovanih betonskih elemenata - ploča, zidova, fasadnih panela i slično (proizvodnja u vertikalno postavljenim kalupima - kasetama).

PODVODNO BETONIRANJE

Primenjuje se pri izvođenju podvodnih delova tunela, mostovskih stubova, donjih ploča temelja – bunara i sl.

● Koriste se mešavine tečne konzistencije, sa sleganjem 16-20 cm, pa se i u ovom slučaju u suštini radi o primeni “livenih betona”.

● Prečnik cevi do 300 mm, iz članaka dužine 0,5-1 m, koja mora da bude zaronjena ubetonsku mešavinu min 1,0 m; na početku betoniranja cev je na cca 20 cm od dna.

Podvodno betoniranje

● Cevi (3) su na svojim donjim krajevima snabdevene poklopcima (klapnama) kojesprečavaju da voda uđe u njih pre nego što se ispune betonom. Ovi poklopciotvaraju se sa skele – platforme (2).

● Radi sprečavanja ispiranja betonske mešavine, konstrukcija koja se izvodi mora dabude ograđena zagatom (1).

● Osim na samom početku, betonska mešavina pri isticanju ne dolazi u kontakt savodom, tako da je sačuvan vodocementni faktor mešavine.

D = 31,5 mm,mc 300 kg/m3

Podvodno betoniranje

Podvodno betoniranje

Za podvodna betoniranjamanjeg obima mogu se koristiti i ovakvi jednostavni uređaji, koje prenosi kran

Podvodno betoniranjeKARAKTERISTIKE:

• prečnik cevi za betoniranje d=8×Dmax (obično 25-35 cm)

• upotreba superplastifikatora idodataka za smanjenje ispiranja

• tekuća konzistencija• velika količina sitnih čestica

(d<0.25 mm) i do 550 kg/m3

• do 400 kg/m3 cementa• do 4% uvučenog vazduha

Često se podvodno betoniranje vrši pomoću pumpe, a po potrebi se uključuju i ronioci.Za manja betoniranja (i / ili podvodne sanacije) može da se koristi svež beton spakovan u vreće (zapremine 10-20 l).

Podvodno betoniranje

U nekim slučajevima može se koristiti i specijalna korpa koju prenosi kran, sa „zvonom", koje istovremeno predstavlja zaštitu od vode i oplatu

Moguća je i primena tzv. prepakt betona, kod koga se krupan agregat sipa u unapred pripremljenu oplatu, koja se zatim spušta u vodu, a potom se malterska smeša injektira kroz prethodno postavljene cevi

Uže za otvaranje poklopca

Cevi za injektiranje

Krupan agregat

PREPAKT BETON

Prepakt beton

Suština prepakt-betona sastoji se u posebnom ugrađivanju krupnog agregata i maltera; u oplatu se prvo ugrađuje krupan agregat, a nakon toga prazni prostori između njegovih zrna ispunjavaju se cementnim malterom. Pri ovome, načelno su moguća dva postupka - gravitacioni i injekcioni. U prvom slučaju, malter zalazi između zrna krupnog agregata pod uticajem zemljine teže, dok se u drugom slučaju ispunjavanje prostora između zrna krupnog agregata obezbeđuje injektiranjem pod pritiskom.

Cevi za injektiranje

Krupan agregat

Injektirana malterska smeša ispunjava prostore između zrna agregata

D1

Slide 12

D1 Dimmy, 10/25/2020

Prepakt beton

● Kod konstrukcija manjih dimenzija, a sa gušćom armaturom, samo frakcija: 30/40 mm + cementni malter, kod masivnih ili slabo armiranih dve frakcije:30/40 mm i 180/400 mm + cementni malter.

Cementni malter: pesak 0/1 mm i cement, u odnosu cement:pesak = 1:1 do 1:2 . Za visine H do 1,2 m – malter se naliva gravitaciono, za veće visine injektiranjem. ● Za b 1 m, injektiranje kroz čelične cevi (a), za b<1 m, kroz bočne otvore (b) .

Prepakt beton - primena

TORKRETIRANJE

Torkretiranje

O postupku torkretiranja (suvom ili mokrom), već smo detaljno govorili u okviru predavanja „Specijalni betoni"

INJEKTIRANJE

Injektiranje

Postupak injektiranja podrazumeva spravljanje i ugrađivanje tzv. injekcionih smeša (na bazi cementa i vode, ili polimernog veziva – najčešće epoksida).

Ugradnja se vrši ili gravitaciono (ređi slučaj) ili pomoću specijalnih pumpi pod pritiskom (češći slučaj).

Injekcione smeše obično treba da budu dovoljno tečne, da bi mogle da prođu i „zađu„ u uske prostore (na primer kroz šuplja ankerna sidra, zaštitne cevi za užad za prednaprezanje ili kroz pukotine u betonu/stenskoj masi prilikom sanacija).

S druge strane, od ovih smeša se ponekad traži da brzo vezuju i očvršćavaju (na primer, mase za podlivanje temelja mašina ili u slučaju sanacija defekata kod kojih treba zaustaviti procurivanje tečnosti/gasova).

U slučaju primene cementnih injekcionih smeša, često se dodaju različiti mineralni i/ili hemijski dodaci. Pored superplastifikatora i akceleratora, prisutni su obično i hemijski dodaci za kompenzaciju skupljanja.

InjektiranjePostupci saniranja prslina u betonu putem injektiranja epoksidnim smolama

a) Gravitaciono injektiranje, ulivanjem smole u prslinu kroz bušotinu koja je presecab) Injektiranje pod pritiskom, putem ulivaka i “injektora” sa pritiskom 5–6 bara

Saniranje defekata na mestima nekvalitetno ugrađenog betonanajbolje je izvršiti odmah nakon uklanjanja oplate – razlike skupljanja

osnovnog betona i betona dodatog saniranjem biće najmanje

Injektiranje - primena

POSTUPCI BETONIRANJAU OBLASTI

PREFABRIKACIJE BETONA

Presovanje

■ Presovanjem (pritisci 5-15 MPa) se, uz male količine cementa (100-150kg/m3) mogu dobiti vrlo visoke čvrstoće – za elemente manjih debljina.

■ Obično presovanje – za niske, filtraciono presovanje – i za više v/c faktore.

Vibropresovanje

Vibropresovanje

Vibropresovanje

Presovanje (odnosno vibropresovanje) se najčešće primenjuje u prefabrikaciji ravnih ploča, manjih grednih elemenata, betonske galanterije, betonskih cevi i dr. Pri presovanju dolazi do prinudnog mešanja i zbližavanja čvrstih komponenata betonske mešavine. Najbolji efekti u ovakvim slučajevima dobijaju se na mešavinama sa malim sadržajem vode, jer voda zbog svoje zanemarljive stišljivosti, uslovljava vrlo značajne otpore tokom presovanja. Za svaku mešavinu postoji optimalna vrednost pritiska.

Presovanje (vibropresovanje) betona

PRIMENA:• betoni krutoplastične

konzistencije• prefabrikovani elementi• krajnji ω=0.30• ravne ploče, cevi, galanterija

PREDNOSTI:• brzo i homogeno zbijanje betonskih el.• zbijanje betona niskog ω i visokih čvrstoća• brzina zbijanja i automatsko odvajanje

betonskih elemenata od kalupa• automatizacija procesa

Presovanje (vibropresovanje) - primena

o Postupak kontinualnog ugrađivanja betona na pokretnoj traci.o Kod fabričke proizvodnje ravnih i sitnorebrastih ploča, kao i zidnih

panela, prema šematskim prikazima na slici dole – a/, b/ ili c/. o Osim na ovaj način, koji se isključivo primenjuje u uslovima

prefabrikacije, pri izvođenju teških kolovoznih konstrukcija, masivnih ploča, betonskih brana i sl., valjanje betona može da se izvede i upotrebom uobičajenih valjaka za zemljane radove (vidi: “Uvaljani betoni”).

Vibrovaljanje

Vibrovaljanje - primena

Pune ili šuplje ravne ploče

Zidni paneli od običnog ili lakog betona

Sitnorebraste tavanice ili

korube

Centrifugiranje

Centrifugiranje se primenjuje pri fabričkoj proizvodnji elemenata kružno-prstenastog poprečnog preseka (cevi, šuplji stubovi i drugo). Ugrađivanje betonske smeše u ovakvim slučajevima javlja se kao posledica delovanja centrifugalne sile kojoj je smeša izložena tokom rotacije. Kalupi koji se primenjuju u ovakvim slučajevima imaju oblik horizontalno postavljene cevi koja rotira oko svoje podužne ose.Proces izrade elemenata sastoji se iz sledećih operacija: punjenja kalupa svežim betonom, raspoređivanja mase po unutrašnjem obimu kalupa i kompaktiranja mešavine sa odvođenjem suvišne vode.

Centrifugiranje

● Broj obrtaja kalupa za centrifugiranje: 400-900 o/min.

Raspoređivanje betona: do 8 min; kompaktiranje: 12 min.

Ceo proces traje 25-50 min. Beton sa sleganjem 4-6 cm,

D=15-20 mm (16 mm) seoslobađa 20-30% vode!

Prednost: vrlo visoke čvrstoće,odmah po centrifugiranju-element se može osloboditikalupa!

Mana postupka: velika potrošnjacementa: 400 - 450 kg/m3!

● U praksi broj obrtaja najčešćevarira između 60 o /min i 150 o /min.

● Međutim za kompaktiranje svežegbetona potrebna je znatno većabrzina obrtanja (400 – 900 o /min).

● Ova brzina se dobija na bazi uslovada se rotacijom ostvari određenipritisak na betonsku masu, tj. dase ostvari efekat presovanja između 0,07 i 0,14 MPa, pa se na bazi ovoguslova dolazi do relacije:

gde je p usvojeni pritisak (u MPa),a r1 i r2 unutrašnji i spoljni polu-prečnik elementa koji se betonira.

31

22

2max 32809

rr

rpn

Centrifugiranje

PREDNOSTI:• dobijaju se nepropusni betoni

visokih čvrstoća (pogodni za ugradnju u agresivnim sredinama)

34

Centrifugiranje betona - primena

PRIMENA:• prefabrikovani elementi kružnog preseka

(cevi, šuplji stubovi i sl.)

KARAKTERISTIKE:• maks. broj obrtaja 400 do 900• trajanje od 25 do 50 min• početni ω=0.35 do 0.40, a krajnji 0.30

Vakuumiranje

● Iz betonske mešavine, spravljene sa većom količinom vode, koju diktira mogućnost ugrađivanja, vakuum postupkom izvlači se “višak” vode.

● Snižavanje vodocementnog faktora pritom za 0,05-0,10!● Efikasnost postupka samo pri debljinama elementa do 30 cm!● Vakuumirani beton ima smanjeno skupljanje!

Vakuum - panel

Vakuumiranje: Vibrovakuumiranje

● S obzirom da se pre samog vakuu-miranja betonski elementi izlažu vib-riranju, opisana tehnologija često se naziva i vibrovaku-umiranje.● Na ovoj slici pri-kazan je jedan kompletan sistem za proizvodnju ele-menata primenomove tehnologije.

Vakuumiranje: Vibrovakuum presovanje

● Efektivnost izrade ravnih elemenata od vrlo plastičnih mešavina značajnose povećava kombinovanjem vibracija, presovanja i vakuumiranja

● Ovakvim postupkom, čvrstoća betona može se povećati za 10-20% !

Vakuumiranje – pri betoniranju industrijskih podova Više puta je napomenuto da primena niskih V/C faktora dovodi do betona povećane čvrstoće i trajnosti. Međutim, s druge strane, takav beton često nema zadovoljavajući stepen ugradljivosti i obradljivosti. Jedno od rešenja ovog problema je, svakako, primena superplastifikatora, ali u nekim situacijama (kao što je izrada industrijskih podova) opciono rešenje može biti izvlačenje vode iz ugrađenog betona putem vakuumiranja (Vacuum Dewatering of Concrete).Ovaj postupak prikazan je na donjoj skici, i podrazumeva nekoliko faza. Prvo, beton sa relativno visokim V/C faktorom se ugrađuje u oplatu i vibrira pomoću pervibratora. Zatim se površina ovako ugrađenog betona dodatno izravnava i vibrira pomoću vibro-letve. Površina betonske ploče na ovaj način postaje glatka i ravna. Zatim se preko te površine postavlja specijalni filter – prekrivač, čije se ivice sa svih strana pritiskaju i zaptivaju. Nakon toga, tokom sledećih 30-tak minuta, u pogon se pušta vakuum pumpa koja izvlači višak vode (čak i do 20%) iz ugrađene betonske mešavine (koja nam je bila do tog trenutka neophodna zbog ugradljivosti). Posle ovog postupka, betonska ploča je dovoljno suva i kruta da se po njoj može hodati. Poslednja faza je završna obrada površine betona helikopterima. Moguće je primeniti i postupke dodatnog brušenja, nanošenja mineralnih praškastih posipa velike tvrdoće (kvarc, korund) i njihovo utrljavanje u završni površinski sloj (fero-beton) ili izlivanje sintetičke obloge (epoksid, poliuretan).

PRIMENA:• tanki betonski elementi• prefabrikovani elementi• industrijski podovi• kolovozne ploče

PREDNOSTI:• povećana čvrstoća (10-50%)• povećana otpor. na habanje (100-150%)• smanjeno skupljanje (do 50%)• smanjena poroznost (do 20%)

Vakuumiranje betona - primena

Ekstrudiranje

● Primenom Ekstruderabetonski elementi se formi-raju putem simultanogdelovanja ekstruzije(istiskivanja), presovanja ivibriranja svežeg betona.

● Element se formira uzatvorenom prostoru, kojiobrazuju čeoni i bočnizidovi komore, smešteniispod prijemnog bunkera,kao i već završeni deoelementa.

Ekstrudiranje

● Pužna presa, koja ima sa jedne strane funkcijutransportera bet. mase, a sadruge strane uređaj zazbijanje, omogućavaproizvodnju olakšanihbetonskih ploča, čija jedužina jednaka dužni stazekretanja ekstrudera, širina1–1,5 m, a debljina 20–40 cm.

● Sa količinom cementa 400-420 kg/m3 i W/C faktorom0,35-0,40 dobijaju sečvrstoće i do 60 MPa.

Ekstrudiranje - primena

Ivičnjaci

Odbojnici

Šuplje ploče 3D štampa