ispitivanje

5/23/2018 ispitivanje

1/16

0

UNIVERZITET U TUZLI

RGGF-GRAEVINSKI ODSJEKV SEMESTAR,KOLSKA 2012/2013PREDMET:GRAEVINSKI MATERIJALI III

TEMA:

STUDENTI: PROFESOR:

Suljkanovi Tarik dr.sc. Damir Zenunovi vanr. profMujki Jasmin

Tuzla ,Maj 2014


2/16

1

Sadraj:

1.UVOD............................................................................................................................2

2. PORE U BETONU......................................................................................................3

2.1 STRUKTURA BETONA.........................................................................................3

3.MEHANIZMI ULASKA.............................................................................................5

3.1 KAPILARNO UPIJANJE.......................................................................................5

3.2 ADSORPCIJA...........................................................................................................5

3.3 APSORPCIJA...........................................................................................................5

3.4 PROPUSNOST.......................................................................................................5

3.5 DIFUZIJA...............................................................................................................6

3.6 TEENJE POD TLAKOM....................................................................................7

4. RAZVRSTAVANJE AGRESIVNE SREDINE KOJA DEJSTVUJE HEMIJSKI ILI

FIZIKI NA BETON I/ILI NA ARMATURU U BETONU...........................................7

4.1 KRITERIJUMI ZA IZBOR MATERIJALA ZA BETON ........................................8

5. METODE ISPITIVANJA PRODIRANJ.......................................................................9

5.1 METODA APSORPCIJE..............................................................................................9

5.2 ISPITIVANJE APSORPCIJE POMOU CIJEVI (STANDPIPE TESTS)............9

5.3ISPITIVANJE POETNE-POVRINSKE APSORPCIJE......................................10

5.4 ISPITIVANJE APSORPCIJE PREMA FIGGU.....................................................11

6.ISPITIVANJA PROPUSNOSTI..................................................................................13

6.1 ISPITIVANJE VODOPROPUSNOSTI AUTOCLAMOM..................................13

6.2 STEINERTOVA METODA.....................................................................................14

LITERATURA................................................................................................................15


3/16

2

1.Uvod

Agresivno dejstvo sredine u svim oblicima agregatnog stanja (vazduno, tekue, vrsto)odreuje se hemijskim ispitivanjima propisanim pravilnikom.

Sadraj i konsistencija agresivnih materija za odreivanje stepena agresivnosti sredinevai za uslove vlaenja (namakanja) betonskih konstrukcija sa tenostima bez pritiska ili kod

jednostranog hidrostatikog pritiska najvie 1 bar ili za betonske konstrukcije koje se nalaze uporoznom materijalu sa koeficijentom filtracije veim od 0,1 m/dan.

Ako sadraj i koncentracija agresivnih materija nisu poznati, vrednosti se odreujueksperimentalno

Pod povrinom isparavanja podrazumeva se otkrivena povrina betonske konstrukcije koja senalazi u vazdunoj sredini ne dalje od 1 m od vodne povrine.

Kod tene hemijski agresivne sredine sa veim brojem agresivnih komponenti, stepenagresivnosti ocenjuje se prema najagresivnijoj komponenti.

Dodatna zatita betona predstavlja dograivanje izolacije na betonsku povrinu koja titibeton od direktnog uticaja agresivne sredine ili impregnaciju betona materijalima koji

poveavaju postojanost betona u konkretnoj agresivnoj sredini

Ako su armiranobetonske konstrukcije izloene agresivnom dejstvu sredine, debljinazatitnog sloja betona iznosi najmanje 5 cm a irina otvora prslina ograniava se premaodredbama Pravilnika o tehnikim normativima za beton i armirani beton.

Ugraivanjem betona mora se ostvariti da povrina koja dolazi u dodir sa agresivnomsredinom bude to zatvorenija.

U tehnikoj dokumentaciji za objekte iji pojedini betonski delovi mogu biti izloeniagresivnom dejstvu sredine moraju detaljno biti obraeni podaci koji ukazuju na agresivnostsredine, usvojena vrsta cementa i agregata za beton, vrsta dodatka betona, uslovi za normalno

ovravanje betona, nain i stepen obezbeenja vodonepropustljivosti betona, dopunskemere zatite, nain kontrole primenjivanja tehnikih mera, koje se sprovode radi zatite

betonskih konstrukcija od agresivnog dejstva vode i tla, kao i ostale mere koje se preduzimajuprema odredbama ovog pravilnika

Sastav betona za odgovarajuu agresivnu sredinu, utvruje se projektom betona na osnovurezultata ispitivanja komponentalnih materijala i projektovanja i ispitivanja betona u

prethodnom postupku.

Otpornost betona u slabo agresivnim sredinama se poveava sa njegovomvodonepropusnou.


4/16

3

2. PORE U BETONU

Danas je osnovni,gotovo egzistencijalni problem graenja betonom problemtrajnosti betonskih konstrukcija.Beton se nalazi u uvjetima gdje se javljaju vrlo visoke ali i

niske temperature.Kako bi se predvidjela trajnost betona, potrebno je poznavati svojstva

betona i mehanizme pomou kojih agresivne tvari prodiru u beton.Mnogi degradirajui mehanizmi u betonu ukljuuju

prodiranje agresivnih materijala kao to su:sulfati,ugljini dioksid iioni klora,a u veini sluajeva potrebna je i voda da bi

podrala mehanizme degradacije.

2.1 Struktura betonao Beton - heterogena struktura - tri razine promatranja

makro, mezo i mikro razina

o Makro razina - homogen materijal s makroskopskim

svojstvimao - kompozit agregata i zranih pora u cementnoj pastio Mezo razina - sferine upljine unesene dodavanjemaeranta promjera 50 do 100 mo Na mikro razini vidljivo je da struktura kalcij-silikathidrata

nije homogena, u nekim podrujima je gusta, a udrugim visoko porozna

U betonu razlikujemo:zatvorene ili izolirane pore,otvorene pore, prohodne pore ,vreastepore


5/16

4

U trenutku mijeanja cementa i vode dolazi doformiranja sustava pora.


6/16

5

3.MEHANIZMI ULASKA

Penetracija tvari u beton, npr. kloridnih iona moe biti trojaka: kapilarnim upijanjem,difuzijom i teenjem pod tlakom8. Debljina zatitnog sloja i kvaliteta zatitnog sloja(permeabilnost) kljuni su parametri koji odreuju prodor kloridnih iona do elika.

3.1 Kapilarno upijanjeU suhom i djelomino suhom betonu ioni putuju zajedno s vodom pod utjecajemkapilarne elevacije. Brzina penetracije kloridnih iona pod utjecajem kapilarnog upijanja je

mnogo vea od one ionskom difuzijom.

Postoje tri glavna mehanizma uz pomo kojih vanjska djelovanja mogu prodrijeti u beton:1. adsorpcija2. apsorpcija3. propusnost4. difuzija.

U ovom radu e se opisati samo mehanizme djelovanja apsorpcije i propusnosti.

3.2 Adsorpcija

Proces koji se deava kada se plinski ili tekui rastvor akumulira na povrini nekog vrstogmaterijala ili, rjee, tekuine (adsorbenta), formirajui molekularni ili atomski film (adsorbat).To moe biti zbog sila adhezije (van dernWaals-ove sile) ili kao rezultat kemijskih veza.

3.3 ApsorpcijaApsorpcija je pojava da tvar iz jedne faze prolazi graninu povrinu i u drugoj se fazivie ilimanje jednolino rasporeuje ukoncentraciji veoj nego to je u unutranjostiprve faze

U betonu apsorpcija se odnosi na ulazak tekuina zbog kapilarnih sila. Djelovanja kao to suioni klora i sulfati prenose se tekuinom. Termin apsorpcija rabi se za opisivanje tendencijematerijala za apsorbiranjem tekuina.Pri jednodimenzijskoj apsorpciji vode upoetno suhumasu, opseg apsorbirane tekuine moe se povezati s vremenom uz pomo sljedeeempirijske jednadbe

A = wt

A - koliina upijene tekuine (kg/m2)

w - koeficijent vodoupojnosti (kg/m2s-1/2)

t - vrijeme (s)

3.4 PropusnostPropusnost je: proces pri kojem se tvari transportiraju iz jednog dijela materijala u drugi zbog

hidraulikog gradijenta. Ako je tvar koja se transportira voda, govori se o vodopropusnosti,ako je to plin radi se o plinopropusnosti. Za fazu mirovanja, jednosmjerni protok tvari

kroz zasieni porozni materijal, stupanj protoka opisan je Darcyjevim zakonom:Q - stupanj protoka (m3/s)

k - koeficijent propusnosti (m/s)

A -popreni presjek podruja protoka (m2)

I - hidrauliki gradijent (m/m)

Q = k

A

I


7/16

6

Koeficijent propusnosti ovisi o strukturimaterijala i svojstvima tekuine.Kod betonakoeficijent propusnosti ponajprijeovisi o mjeavini betona, vodocementnomomjeru izrelosti.Ako je u pitanju plin, moe se primijenitianalogna jednadba za proraun

jednosmjernog protoka u okviru razlike tlaka.

3.5 DifuzijaKada jebeton mokar i djelomino mokar, ioni putuju difuzijskim procesom koji seopisujeII Fickovim zakonom:

gdje je:Def - efektivni koeficijent difuzije, m2/s

C - koncentracija tvari pri povrini (Cs), teoretska koncentracija na povrini(Cst) odnosno u dubinix (Cx).

U opem sluaju, za konkretne rubne i poetne uvjete jednadba se rjeava numeriki,a za jednostavnije geometrijske oblike, rjeenja su mogua u analitikom obliku:

Slika 1. Ovisnost koncentracije kloridnih iona o dubini betona u maritimnim uvjetima.

Na slici 1. prikazana je ovisnost koncentracije kloridnih iona o dubini betona u

maritimnim uvjetima. Efektivni koeficijent difuzije u betonu,Def funkcija je poroznosti,

povezanosti pora, nepravilnosti i ionske mobilnosti. Osim toga, prolazom tvari kroz beton,

mijenja se struktura betona, a time i koeficijent difuzije. Postoje empirijske zavisnosti

koeficijenta difuzije o mokrini8, ali su jo nepouzdane za primjenu u praksi. Za sadazadovoljavajue rezultate daju predvianja brzine difuzije dobivene uz konstantniDef.


8/16

7

Difuzijski transport vode u porama betona ovisi o tlaku para (vlanosti) u porama.Orijentacijske vrijednosti koeficijenta difuzije vodene pare (Dv) odnosno klorida (DCl-)

odnosno kisika (DO2) kroz beton su navedene u tablici 1.

Tabli ca 1. Ovisnost koeficijenta difuzije od vrstoe i mokrine betona.

3.6 Teenje pod tlakomTeenje pod tlakom moe nastupiti ako je tlak vode s jedne strane betonskog presjekavei nego s druge strane.

4.RAZVRSTAVANJE AGRESIVNE SREDINE KOJA DEJSTVUJE

HEMIJSKI ILI FIZIKI NA BETON I/ILI NA ARMATURU U BETONU

Agresivna sredina prema stepenu agresivnosti deli se na sledee stepene:1) slabo agresivan stepen,

2) umereno agresivni stepen,3) jako agresivan stepen,

4) veoma jako agresivan stepen.

Kod agresivne sredine veoma jako agresivnog stepena, moraju se preduzeti posebne zatitnemere, tj. dodatna zatita betona.Razvrstavanje agresivne sredine koja dejstvuje na beton

prema hemijskoj agresivnosti, klimatskoj agresivnosti i stepenu agresivnosti,dato je u tabeli 1.

Razredi prema

stepenu

agresivnosti

Hemijska

agresivnostKlimatska agresivnost Opti opis agresivnog medija

slabo agresivni

stepen

- Ca, Ta, Ma Hn, VHn - prostori za stanovanje, javne

zgrade

- uslovi kod kojih se poveanarelativna vlanost pojavljuje ukraem vremenskom periodu(npr. 60% - manje od 3 meseca u

godini)

umereno

agresivni stepen

A1g, S VCa, Ca 1-2 Ta 1-2, Ma 1-2

Ha, VHn, Cn, Tn, Mn

-prostorije sa velikom vlanou(vie od 60% vlanosti),-potapanje u sveu vodu ilidejstvovanje kinice,- hladni zimski period u kojem

dolazi do najvie 25 ciklusasmrzavanja i kravljenja u


9/16

8

vlanom stanju- veliki broj ciklusa smrzavanja i

kravljenja u suvom ili malo

vlanom stanju,- zemlja bez minerala

ako agresivnistepen

A2c, S Ca 1-4, Ca 3-4, Ta 3-4, Ma3-4, VCn, Cn 1-3, Tn 1-3,

Mh 1-4, Ch, Ch 1-3, Th, Th

1-3, Mh, Mh 1-3, Hh, VHh

- zona periodinog njihanja umorskoj vodi,

- veliki broj ciklusa smrzavanja i

kravljenja u vlanim sredinama,- u mineralnoj ili kiseonikom

zasienoj vodi ili tekuinama kojesadre vee koliine kiselina ilisoli (klasa A2),

- agresivni industrijski vazduh

veoma jako

agresivni stepen

A3g, S

A4g, SA5g

VCn 1-4, Cn 4, Tn 4, VCh,

VCh 1-4, TH4, MH4

- jaka hemijska agresivna sredina,

- otri zimski uslovi,- brojni ciklusi smrzavanja ikravljenja u vlanoj okolini

Tabela 1.

Razvrstavanje agresivne sredine koja dejstvuje na armaturu u betonu prema hemijskoj

agresivnosti, klimatskoj agresivnosti i stepenu agresivnosti, dato je u tabeli 10.

Armatura osetljiva na koroziju je od:

1) elika svih vrsta i klasa, prenika manjeg od 4 mm,

2) termiki preraenog elika svih prenika,

3) hladno vuenog elika, optereenog stalnim optereenjem, veim od 400 MPa.

Sve ostale vrste elika su malo osetljive na koroziju.

4.1 Kriterijumi za izbor materijala za beton

Beton koji e biti u eksploataciji izloen agresivnom dejstvu sredine A1 L SO41-3, A2 L SO42 i A3 L SO41, mora biti izraen sa portland cementom sadrine trikalcijevog aluminatanajvie 8% (m/m) i trikalcijevog silikata najvie 65% (m/m).Beton koji e biti u eksploatacijiizloen agresivnom dejstvu sredine A2 L SO43, A2 L SO42, A2 L SO43, A4 L SO44 1-3 iA5 L SO4mora biti izraen sa sulfatno otpornim cementom (sulfatno otporni portland cementi portland cement sa dodatkom zgure).Beton koji e biti u eksploataciji izloen neorganskim iorganskim kiselinama pH manje od 2 mora biti izraen sa kiselinootpornim vezivom na bazirastvora silikata natrijuma ili kalijuma. Beton koji e biti u eksploataciji izloen slabimkiselinama (koncentracija manja od 5%) ili periodinom delovanju kiseline u vodi mora bitivodootporan i kiselinootporan.Kod delovanja mineralnih voda nabeton koje sadre veekoliine soli (npr. morska voda) za beton se upotrebljava cement, za koji postoji dokaz da su u

betonskim konstrukcijama, koje su bile u eksploataciji pod takvim uslovima vie od 10 godinaili se beton zatiuje dodatnom zatitom.U agresivnim sredinama klase A3 L SO4pa nadalje


10/16

9

upotreba sulfatnootpornog cementa je obavezna. Beton od sulfatnootpornog cementa sa

dodatkom zgure ili pucolana u pogledu postojanosti uporeuje se sa betonom odsulfatnootpornog, portland cementa.

5. METODE ISPITIVANJA PRODIRANJA

Ispitivanje prodiranja moe se grupirati u tri sljedee kategorije:1. kategoriju temeljenu na apsorpciji vode

2. kategoriju temeljenu na propusnosti vode

3. kategoriju temeljenu na propusnosti zraka

5.1 Metoda apsorpcije

Pri ispitivanju apsorpcije mjeri se stupanj na kojem beton upija vodu pod relativno niskom

tlanom visinom.Stupanj apsorpcije je funkcija kapilarne poroznosti, koja ovisi o vodocementnom omjeru i

tijeku suenja.Ispitivanja apsorpcije ukljuuju usisavanje tekuine zbog kapilarnog upijanja u porama.U savrenim uvjetima kapilarna elevacija pratilinearni odnos s korijenom vremena Konstantase naziva SORPCIJA U idealnom sluaju, SORPCIJA bi bilo svojstvo koje se mjeri kodispitivanja apsorpcije. U praksi postoje ogranienja koja ometajumjerenje sorpcije kao to su:- Potekoe u postizanju jednosmjerne penetracijevode

-I problemi u odreivanju dubine prodiranja vodebez razaranja uzorka.

Zbog navedenih potekoa, apsorpcijske karakteristike betona se obino mjere indirektnojednim od slijedeih naina ispitivanja:-Ispitivanje apsorpcije pomou cijevi(Standpipe Tests)- Ispitivanje poetne-povrinske apsorpcije - (Initial Surface Absorption Test (ISAT))-Ispitivanje sorpcije Autoclamom - (Autoclam Sorptivity

Test)

- Ispitivanje apsorpcije prema Figgu - (FiggWater-Absorption Test)

5.2 Ispitivanje apsorpcije pomou cijevi (Standpipe Tests)

Jedna od najjednostavnijih tehnika za mjerenje apsorpcije vode betonskih konstrukcija.

Sastoji se od vertikalne cijevi pogodnogpromjera zalijepljene na horizontalnu povrinubetona koju se ispituje.


11/16

10

Postoje razliite verzije ovog ispitivanja koje se mogu pronaiu literaturi:

- Metoda dimnjaka (chimney method)

- Karsten-ova cijevna metoda (Karstens pipe test)

- Australska metoda (Australian test)

Cijev se do odreenog nivoa ispuni vodom ipusti se da beton apsorbira vodu. Koliinaapsorbirane vode u jedinici vremena se izraava indeksom vodoupojnosti

5.3 Ispitivanje poetne-povrinskeApsorpcije

ISATInitial Surface Absorption Test

Poetna povrinska apsorpcija se definira kao: brzina toka vode u jedininu povrinu betona udefiniranim intervalima vremena za konstantnu temperaturu.U ovoj je metodi kruna kapaminimalneplotine od 5000 mm2 privrena (zabrtvljena) za povrinu betona.Spremnik spojen na kapu puni se vodom tako daje njezina razina 200 mm iznad povrine

betona. Kapa je spojena i s horizontalnom kapilarnom cijevi smjetenoj na istoj razini kaovoda u spremniku. U specificiranim intervalima (10 min; 30 min; 1 sat i 2 sata) od poetka


12/16

11

ispitivanja ventil ispod spremnika se zatvara,Stupanj apsorpcije u beton mjeri se kretanjem

vode u kapilarnoj cijevi spojenoj za kapu.

5.4 Ispitivanje apsorpcije prema Figgu

Od Figgova poetnoga rada napravljene su brojne modifikacije na opremi i procedurama za

poboljanje tonosti i ponovljivosti rezultata ali princip je ostao isti.Komercijalni nazivureaja je Poroscope


13/16

12

Figgova originalna procedura ispitivanja zahtijeva

da se:

- u betonu izbui rupa promjera 5,5 mm i dubine 30 mm.- rupa se mora dobro oistiti-disk od sirove gume se stavlja u rupu na dubinu od 20 mm od povrine,- rupa se zatvara trajno elastinim kitom.- Igla se zabija kroz trajno elastini kit i spaja sa trcaljkom i kapilarnom cijevi preko nizakonektora.Voda se unosi do visine 100 mm,

- Mjeri se vrijeme putovanja meniska du 50 mm horizontalne kapilarne cijevi (slino kao uISAT-u).

- Dobivena vrijednost nazvana je indeksom apsorpcije i mjerena je u sekundama.

-Vei indeks apsorpcije odgovara boljoj kvaliteti betona.

Glavna prednost ispitivanja apsorpcije prema

Figgu su:

- Jednostavnost provoenja ispitivanja- Niska cijena opreme


14/16

13

6.ISPITIVANJA PROPUSNOSTI

Ispitivanjem propusnosti mjeri se protoktekuine ili plina u beton zbog razlike tlakaMogu se ispitivati stacionarnim i nestacionarnim stanjem ovisno kakvo je stanje protoka

ostvareno unutar pora u betonu.

6.1 Ispitivanje vodopropusnosti Autoclamom

Ova metoda ukljuuje mjerenje protoka vode upovrinskom sloju betona pod fiksnimtlakom. Specijalno dizajnirana kapa lijepi se za povrinubetona, a voda pod tlakom unosi seuz pomoklipa (mikrometra).Tlano crijevo u komori mjeri tlak vode.

Da bi se provelo ispitivanje:

- komora se puni vodom,

- ukljuuje se mikrometar da bi se odrao konstantan tlak vode od priblino 1.50 bara iznad

atmosferskog tlaka, kretanje klipa biljei se u vremenskim intervalima od 20 i 30 minuta.

- Pomak klipa pomnoen s plotinom valjkadaje obujam vode koja prodire u beton.- Obujam vode u jedinici vremena mjera je propusnosti betona.

- Budui da protok vode u beton nije iz jednog smjera i budui da se ne postie stabilnostanje, ispitivanje daje indeks propusnosti, a ne koeficijent propusnosti.


15/16

14

6.2 Steinertova metoda

Ova ispitna metoda koristi se principom vodeeg prstena za postizanje boljeg pribliavanjaindirektnog protoka pod tlakom.

Kapa, koja se sastoji od dviju koncentrinihkomora razdvojenih okruglom gumenombrtvom,lijepi se za povrinu betona. Koncentrine se komore pune vodom i tlae spomou zraka dokse ne postigne tlak od 600kPa. Protok ispod unutranje komore je priblinoindirektan,

biljeenje protoka kao funkcije vremenajednostavnije je objasniti nego kod Clamovatesta.


16/16

15

Litertatura:

http://seminar.tvz.hr/materijali/materijali16/16A06.pdf

http://www.grad.unizg.hr/_download/repository/TKM_11._Predavanje_Strategija_projektiran

ja_trajnosti.pdf

http://www.trapisti.biz/Slike/ZASTITITE_BETON_ZAUVIJEK.pdf

http://www.holcim.hr/fileadmin/templates/HR/doc/1_HFOG_Irina_Stipanovic_Oslakovic_Tr

ajnost_materijala.pdf

http://hrv.sika.com/hr/solutions_products/02/02a010/02a010sa01.html

http://info.grad.hr/!res/odbfiles/1901/6p-ni-propusnost.pdf
http://www.grad.unizg.hr/_download/repository/TKM_11._Predavanje_Strategija_projektiranja_trajnosti.pdfhttp://www.grad.unizg.hr/_download/repository/TKM_11._Predavanje_Strategija_projektiranja_trajnosti.pdfhttp://www.grad.unizg.hr/_download/repository/TKM_11._Predavanje_Strategija_projektiranja_trajnosti.pdfhttp://www.trapisti.biz/Slike/ZASTITITE_BETON_ZAUVIJEK.pdfhttp://www.trapisti.biz/Slike/ZASTITITE_BETON_ZAUVIJEK.pdfhttp://www.holcim.hr/fileadmin/templates/HR/doc/1_HFOG_Irina_Stipanovic_Oslakovic_Trajnost_materijala.pdfhttp://www.holcim.hr/fileadmin/templates/HR/doc/1_HFOG_Irina_Stipanovic_Oslakovic_Trajnost_materijala.pdfhttp://www.holcim.hr/fileadmin/templates/HR/doc/1_HFOG_Irina_Stipanovic_Oslakovic_Trajnost_materijala.pdfhttp://hrv.sika.com/hr/solutions_products/02/02a010/02a010sa01.htmlhttp://hrv.sika.com/hr/solutions_products/02/02a010/02a010sa01.htmlhttp://info.grad.hr/!res/odbfiles/1901/6p-ni-propusnost.pdfhttp://info.grad.hr/!res/odbfiles/1901/6p-ni-propusnost.pdfhttp://info.grad.hr/!res/odbfiles/1901/6p-ni-propusnost.pdfhttp://hrv.sika.com/hr/solutions_products/02/02a010/02a010sa01.htmlhttp://www.holcim.hr/fileadmin/templates/HR/doc/1_HFOG_Irina_Stipanovic_Oslakovic_Trajnost_materijala.pdfhttp://www.holcim.hr/fileadmin/templates/HR/doc/1_HFOG_Irina_Stipanovic_Oslakovic_Trajnost_materijala.pdfhttp://www.trapisti.biz/Slike/ZASTITITE_BETON_ZAUVIJEK.pdfhttp://www.grad.unizg.hr/_download/repository/TKM_11._Predavanje_Strategija_projektiranja_trajnosti.pdfhttp://www.grad.unizg.hr/_download/repository/TKM_11._Predavanje_Strategija_projektiranja_trajnosti.pdf

Documents

ispitivanje