Projekt okładki: Piotr Paczuski

Wydawca: Karol Zawadzki

Koordynator ds. redakcji: Adam Kowalski

Redaktor: Anna Bogdanienko

Produkcja: Mariola Grzywacka

Skład wersji elektronicznej na zlecenie Wydawnictwa Naukowego PWN

Monika Lipiec /Woblink

Książka, którą nabyłeś, jest dziełem twórcy i wydawcy. Prosimy, abyś przestrzegał praw, jakie im przysługują. Jej zawartość możesz udostępnić nieodpłatnie osobom bliskim lub osobiście znanym. Ale nie publikuj jej w internecie. Jeśli cytujesz jej fragmenty, nie zmieniaj ich treści i koniecznie zaznacz, czyje to dzieło. A kopiując jej część, rób to jedynie na użytek osobisty.

Szanujmy cudzą własność i prawo.

Więcej na www.legalnakultura.pl

Polska Izba Książki

Copyright © by Wydawnictwo Naukowe PWN SA

Warszawa 2021

ISBN 978-83-01-21949-9

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2021 r., (wyd. I)

Warszawa 2021

Wydawnictwo Naukowe PWN SA

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 69 54 321, faks 22 69 54 288

infolinia 801 33 33 88

e-mail: pwn@pwn.com.pl; reklama@pwn.pl

www.pwn.pl

Spis treści

Wybrane terminy i definicje

Wprowadzenie

1. Istota, definicja i specyfika betonu BSZ

2. Technologia betonu samozagęszczalnego

2.1. Produkcja mieszanki

2.2. Deskowania i formy

2.3. Transport i układanie mieszanki

2.4. Wibracja przy układaniu i wykończenie powierzchni mieszanki samozagęszczalnej

2.5. Pielęgnacja betonu

2.6. Jakość wykończenia powierzchni

2.7. Nadzór technologiczny i kontrola betonu BSZ w produkcji i na placu budowy

3. Korzyści i uwarunkowania stosowania betonu samozagęszczalnego

4. Kryteria samozagęszczalności BSZ. Właściwości betonu samozagęszczalnego i metody ich badania

5. Projektowanie betonu samozagęszczalnego

5.1. Etapy projektowania betonu samozagęszczalnego

5.2. Określenie wymagań względem betonu BSZ

5.3. Dobór składników betonu

5.3.1. Dobór kruszywa

5.3.2. Dobór składników zaczynu

5.3.2.1. Cement

5.3.2.2. Dodatki mineralne

5.3.2.3. Domieszki do betonu

5.4. Identyfikacja wpływu czynników materiałowych i technologicznych na efekty działania superplastyfikatora i właściwości mieszanki BSZ

5.5. Dobór ilościowy składników betonu samozagęszczalnego

5.5.1. Uwagi ogólne

5.5.2. Dobór ilości kruszywa do wstępnego składu betonu

5.5.3. Dobór zaczynu do wstępnego składu betonu

5.5.3.1. Ilość zaczynu

5.5.3.2. Proporcje składników zaczynu

5.5.4. Etap doświadczalnego doboru składu betonu samozagęszczalnego – optymalizacja i korygowanie właściwości mieszanki betonowej

5.5.5. Weryfikacja odporności właściwości mieszanki samozagęszczalnej na zmiany składu i warunków technologicznych

6. Wybrane aspekty kontroli jakości betonu samozagęszczalnego

7. Przykłady projektowania betonu samozagęszczalnego

Przykład 1

Sformułowanie wymagań względem mieszanki betonowej i stwardniałego betonu

Przykład 2

Sformułowanie wymagań względem mieszanki betonowej i stwardniałego betonu

Przykład 3

Sformułowanie wymagań względem mieszanki betonowej i stwardniałego betonu

Literatura

Przypisy

Wybrane terminy i definicje

Beton samozagęszczalny (BSZ). Beton, którego mieszanka pod własnym ciężarem rozpływa się i zagęszcza, wypełnia deskowanie ze zbrojeniem, kanały, ramy itp., zachowując jednorodność.

Beton zagęszczany mechanicznie (BZW). Beton, którego mieszanka musi być zagęszczana mechanicznie w celu uzyskania odpowiedniego stopnia zagęszczania. Zwykle w tym celu stosowane jest zagęszczanie wibracyjne.

Dodatek do betonu. Drobnoziarnisty nieorganiczny składnik stosowany w celu poprawy pewnych właściwości lub uzyskania właściwości specjalnych stwardniałego betonu (dodawany zazwyczaj w ilości powyżej 5% masy cementu). Dodatek może w znaczący sposób modyfikować właściwości mieszanki betonowej. Wyróżnia się dwa typy dodatków do betonu: dodatki typu I (kruszywa wypełniające) oraz typu II (dodatki o właściwościach pucolanowych lub hydraulicznych: popioły lotne, pył krzemionkowy, granulowany żużel wielkopiecowy).

Domieszka do betonu. Substancja dodawana podczas wykonywania mieszanki betonowej, w małych ilościach (nie więcej niż 5%) w stosunku do masy cementu, w celu modyfikacji właściwości mieszanki betonowej i/lub stwardniałego betonu.

Pyły, frakcje pylaste, zawartość pyłów (p, pv). Materiał o maksymalnej wielkości ziaren mniejszej niż 125 μm. Pyły w betonie BSZ obejmują: cement, dodatki mineralne oraz frakcje pylaste z kruszywa. Zawartość pyłów określa ilość materiałów o wielkości ziaren mniejszej od 125 μm, zwykle jest ona wyrażana masowo lub objętościowo na 1 m^3 betonu.

Spoiwo. Kombinacja cementu i domieszek typu II.

Zaczyn. Mieszanina pyłów i wody, z lub bez domieszek.

Zaprawa. Mieszanina zaczynu i kruszywa o wielkości do 2 mm, z dodatkiem lub bez dodatku domieszek. W przypadku betonów BSZ często za zaprawę przyjmuje się mieszanki z kruszywem o wielkości do 4 lub 5 mm.

Konsystencja mieszanki betonowej. Stopień ciekłości mieszanki betonowej określany przez klasy konsystencji. Konsystencja obrazuje zdolność mieszanki betonowej do odkształceń pod wpływem obciążenia. W zależności od metody badania, obciążenie może być zarówno ciężarem własnym mieszanki, jak i dodatkowym oddziaływaniem zewnętrznym.

Reologia, właściwości reologiczne. Dział mechaniki ośrodków ciągłych zajmujący się plastycznymi deformacjami (odkształceniami) oraz płynięciem materiałów pod obciążeniem. Obejmuje on m. in. zachowanie się mieszanki betonowej, w tym mieszanki BSZ w procesach technologicznych. Właściwości reologiczne mieszanki BSZ najczęściej opisuje się modelem Binghama.

Model reologiczny Binghama. Model reologiczny opisujący ciała, które do pewnej granicy naprężeń (granica płynięcia) zachowują się jak ciało stałe, a powyżej tej granicy jak ciecz o stałej lepkości. Model reologiczny Binghama jest powszechnie akceptowany i służy do opisu właściwości reologicznych zaczynów cementowych, świeżej zaprawy i mieszanki betonowej, w tym także mieszanki BSZ. Właściwości mieszanki charakteryzują dwa parametry reologiczne: granica płynięcia i lepkość plastyczna.

Granica płynięcia. Określa naprężenie, po przekroczeniu którego mieszanka BSZ zaczyna płynąć.

Lepkość plastyczna, lepkość. Właściwość mieszanki BSZ charakteryzująca jej tarcie wewnętrzne wynikające z przesuwania się względem siebie jej warstw podczas przepływu. Określa zdolność mieszanki do stałego płynięcia pod obciążeniem i szybkość jej płynięcia.

Odporność na segregację, stabilność. Zdolność mieszanki BSZ do utrzymania jednorodności w procesach technologicznych wykonania betonu.

Stabilność właściwości mieszanki BSZ (ang. robustness). Zdolność mieszanki BSZ do utrzymania swoich właściwości w wymaganym zakresie dopuszczalnej zmienności w przypadku zmiany proporcji składników lub warunków technologicznych wykonania betonu BSZ.

Ilość powietrza. Objętość porów powietrznych w mieszance betonowej lub stwardniałym betonie, zwykle wyrażona jako procent całkowitej objętości powietrza w mieszance. Beton BSZ jest uważany za całkowicie zagęszczony, gdy zawiera nie więcej niż 1,5% powietrza.

Napowietrzenie betonu. Intencjonalnie wprowadzone do betonu równomiernie rozmieszczone małe pęcherzyki powietrza w ilości od 4 do 7%. Napowietrzenie betonu uzyskuje się za pomocą domieszek napowietrzających.

Wprowadzenie

Beton jest najważniejszym materiałem konstrukcyjnym w budownictwie, a obecne czasy to okres przyspieszonego rozwoju w technologii betonu. Do praktyki wdrażane są coraz bardziej zaawansowane materiały, betony i technologie. Coraz większy jest poziom wiedzy materiałowej i technologicznej, co pozwala lepiej wykorzystać posiadane materiały i uzyskać lepszy beton, dobrze dostosowany do rosnących wymagań budownictwa, w tym zwłaszcza w zakresie ochrony środowiska. Postulowane jest podejście do projektowania betonu, w którym oprócz wymagań wytrzymałości i trwałości uwzględnia się wymagania ekologiczne. Determinuje to główne kierunki rozwoju technologii betonu: zwiększenie trwałości betonu, zmniejszenie emisji CO_2 i zużycia pierwotnych materiałów przez wykorzystanie do produkcji cementu i betonu różnych materiałów odpadowych i z recyclingu oraz stosowanie technologii przyjaznych środowisku. Mając do dyspozycji nowoczesne środki techniczne, pozwala to realizować bardzo skomplikowane, innowacyjne projekty. Jedną z najistotniejszych innowacji w technologii betonu o ogromnym potencjale aplikacyjnym jest beton samozagęszczalny. Beton samozagęszczalny (BSZ) to beton, którego mieszanka pod własnym ciężarem rozpływa się i zagęszcza, wypełnia deskowanie ze zbrojeniem, kanały, ramy itp., zachowując jednorodność. Stosowanie betonu BSZ daje możliwość prawidłowego i łatwego wykonania wszelkiego rodzaju konstrukcji i elementów betonowych, szczególnie konstrukcji o skomplikowanych kształtach i gęstym zbrojeniu, pozwalając jednocześnie na znaczące zmniejszenie pracochłonności i poprawę warunków pracy. Beton BSZ może być stosowany w takim samym zakresie jak beton zagęszczany wibracyjnie (BZW), a korzyści techniczne, ekonomiczne oraz środowiskowe wynikające z jego stosowania w różnych realizacjach są bardzo dobrze udokumentowane.

Stosowanie betonu BSZ daje jednak tylko potencjalną możliwość uzyskania tych korzyści. Czy i na ile zostanie ona wykorzystana zależy od umiejętności projektanta konstrukcji i betonu, dojrzałości technologicznej i organizacyjnej producenta i wykonawcy BSZ oraz od specyfiki danej realizacji. Jak pokazuje praktyka, uzyskanie betonu BSZ nie jest zadaniem łatwym, gdyż pomimo potencjału w nim tkwiącego stanowi on jedynie ok. 2% produkcji betonu towarowego w Polsce. Przyczyn takiego stanu rzeczy jest kilka. Po pierwsze, choć technologia betonu BSZ generalnie opiera się na tych samych zasadach co betonu BZW, konieczność uzyskania i utrzymania specyficznych właściwości mieszanki BSZ przez cały okres betonowania przy niewielkim marginesie błędu sprawia, że jego produkcja i wykonanie są bardziej wymagające pod względem organizacyjnym niż betonów tradycyjnych, wymagając przy tym doświadczonego personelu oraz wzmożonej kontroli technologicznej. Kwestie te zostały omówione w rozdziale 2 niniejszej książki poświęconemu technologii betonu BSZ. Po drugie, beton BSZ wymaga specyficznego podejścia przy projektowaniu. Od betonów BZW różni się on przede wszystkim tym, że dobór jego składu i składników podporządkowany jest konieczności uzyskania specyficznych właściwości reologicznych mieszanki umożliwiających uzyskanie efektu samozagęszczenia bez wystąpienia segregacji. Efekt ten musi być utrzymany aż do momentu ułożenia mieszanki w deskowaniach, a jednocześnie mieszanka nie może być wrażliwa na zmienne warunki produkcji i betonowania. Różnice dotyczą wymagań względem konsystencji mieszanki, metod jej badania oraz wynikającej z konieczności spełnienia warunku samozagęszczalności specyfiki właściwości składników i składu betonu BSZ. Umiejętność projektowania BSZ wydaje się jedną z kluczowych kwestii dla szerokiego zastosowania BSZ. Tym zagadnieniom przede wszystkim poświęcone jest niniejsze opracowanie. Przedstawiono w nim zagadnienia dotyczące istoty oraz uwarunkowań powstania i stosowania betonu BSZ, reologicznych warunków i kryteriów samozagęszczalności oraz podstawowych zasad kształtowania i badania właściwości reologicznych mieszanek BSZ. Szeroko omówiono technologiczne i organizacyjne uwarunkowania produkcji i wykonania betonu BSZ wraz z analizą aspektów ekonomicznych i środowiskowych związanych z jego stosowaniem. Zasadniczą część pracy stanowi szerokie przedstawienie specyfiki projektowania betonu BSZ, a zwłaszcza problematyki: określenia wymagań względem mieszanki betonowej, jakościowego i ilościowego doboru składników mieszanki BSZ ze względu na uzyskanie mieszanki spełniającej warunki samozagęszczalności, ustalania wstępnego składu betonu do doświadczalnej optymalizacji oraz badania stabilności właściwości reologicznych przyjętego składu betonu na zmienność właściwości składników i składu możliwą do wystąpienia podczas jego produkcji i wykonania. Specjalną uwagę zwrócono na sposoby korygowania właściwości reologicznych mieszanki betonowej w warunkach zmiennych czynników technologicznych oraz związane z tym aspekty kontroli jakości betonu BSZ. Na zakończenie przedstawiono przykłady projektowania składu betonu BSZ.

Celem książki jest możliwie kompleksowe i przystępne przedstawienie problematyki związanej z projektowaniem betonu samozagęszczalnego. Starano się tutaj połączyć wiedzę dostępną w literaturze z doświadczeniem praktycznym projektowania i wykonywania betonu samozagęszczalnego. Założono, że odbiorca tej książki ma podstawową wiedzę w zakresie technologii betonu. Położono w niej więc nacisk na różnice pomiędzy betonem BSZ a BZW, mniej uwagi poświęcając zagadnieniom wspólnym dla tych rodzajów betonów. Książka przeznaczona jest przede wszystkim dla specjalistów zajmujących się technologią betonu w szerokim ujęciu, dla projektantów konstrukcji oraz dla studentów kierunku budownictwo i kierunków pokrewnych, zainteresowanych tą problematyką, chcących rozszerzyć swoją wiedzę w zakresie nowoczesnych i zaawansowanych technologii betonu.

1
Istota, definicja i specyfika betonu BSZ

Istotą technologii betonu samozagęszczalnego (BSZ) jest uzyskanie mieszanki, która posiada zdolność do szczelnego wypełnienia formy, otulenia zbrojenia oraz zagęszczenia się bez konieczności stosowania zagęszczania mechanicznego (rys. 1.1). Zagęszczenie to zachodzi przez samoczynne wydalenie z objętości mieszanki powietrza przypadkowo schwytanego podczas jej wytwarzania i transportu, z zachowaniem jednorodności i stabilności struktury, czyli braku segregacji [1].

Zgodnie z normą PN-EN 206 [N1] beton samozagęszczalny (BSZ) definiuje się jako beton, który pod własnym ciężarem rozpływa się i zagęszcza, wypełnia deskowanie ze zbrojeniem, kanały, ramy itp., zachowując jednorodność.[1] Beton BSZ może być stosowany w takim samym zakresie jak beton zagęszczany wibracyjnie (BZW), zarówno jako beton towarowy lub w prefabrykacji, przy czym szczególnie dobrze sprawdza się wtedy, gdy ze względu na utrudniony dostęp do elementu lub jego skomplikowany kształt i gęste zbrojenie stosowanie zagęszczania mechanicznego jest niemożliwe. Zalety oraz ograniczenia stosowania betonów BSZ omówiono szerzej w rozdziale 3.

Rys. 1.1. Istota betonu samozagęszczalnego

Rys. 1.2. Wpływ stosunku w/c na wytrzymałość na ściskanie Rb betonu BSZ (R^2 – współczynnik determinacji)

Właściwości stwardniałych betonów BSZ i BZW nie różnią się istotnie od siebie, ewentualne różnice wynikają ze specyfiki składu betonu BSZ, a zwłaszcza dużej ilości zaczynu i frakcji pyłowych. Kwestie te szeroko przeanalizowano w licznych pracach, przy czym na szczególną uwagę zasługują prace monograficzne [1, 2, 3]. Ogólna zależność wytrzymałości na ściskanie od stosunku w/c pozostaje analogiczna dla betonów BSZ i BZW (rys. 1.2), analogiczny jest również rozwój wytrzymałości w czasie. Należy tutaj jednak zwrócić uwagę, że typowy dla betonów BSZ duży dodatek superplastyfikatora oraz możliwa obecność domieszki zwiększającej lepkość mogą wyraźnie opóźnić ich przyrost wytrzymałości w początkowym okresie dojrzewania. Dla danej wytrzymałości na ściskanie (klasy betonu) i wieku betonu wytrzymałość na rozciąganie betonu BSZ jest identyczna jak betonu BZW. Jednocześnie moduł sprężystości betonu BSZ może być nieco mniejszy niż betonu BZW, co związane jest z tym, że charakteryzuje się on znacznie większą ilością zaczynu. Ze względu na dużą ilość zaczynu pełzanie i skurcz betonu BSZ również mogą być większe niż betonu BZW. Współczynnik rozszerzalności cieplnej betonów BSZ i BZW jest identyczny. Przyczepność betonu BSZ do zbrojenia jest zwykle większa niż betonu BZW, przede wszystkim ze względu na lepsze otulenie prętów. Trwałość betonu BSZ jest co najmniej tak dobra jak betonu BZW o analogicznym w/c i takiej samej ilości cementu. Jest to wynikiem obecności dodatków mineralnych, dzięki którym struktura matrycy betonu BSZ jest szczelniejsza (zwłaszcza w strefie kontaktowej zaczyn – kruszywo), mniejsza jest liczba porów zarówno zamkniętych, jak i otwartych. Dodatkowo obecność aktywnych chemicznie dodatków mineralnych wpływa korzystnie na skład fazowy zaczynu, sprawiając że jest on bardziej odporny na agresję chemiczną. Ze względu na dużą szczelność beton BSZ w warunkach ogniowych może być bardziej podatny na powstawanie odprysków i łuszczenie powierzchni niż analogiczny beton BZW. Aby tego uniknąć, można stosować dodatek włókien polipropylenowych w ilości 1–2 kg/m^3. Reasumując, różnice we właściwościach betonów BSZ i BZW wynikające ze sposobu zagęszczania są niewielkie i uznaje się, że obecnie stosowane współczynniki bezpieczeństwa w pełni je uwzględniają [2, 3, 4]. Właściwości betonów BSZ i BZW różnią się więc od siebie na tyle, na ile odmienny jest ich skład i składniki. Stosowanie betonu BSZ nie wpływa zatem na projektowanie konstrukcji, a wymagania względem stwardniałego betonu BSZ przy jego projektowaniu formułuje się identycznie jak w przypadku betonu BZW.

Beton BSZ różni się od betonu BZW przede wszystkim tym, że dobór jego składu i składników podporządkowany jest uzyskaniu specjalnych właściwości reologicznych mieszanki umożliwiających spełnienie warunków podanych w powyższej jego definicji. Różnice dotyczą więc wymagań względem konsystencji mieszanki i metod jej badania oraz wynikającej z konieczności spełnienia warunków samozagęszczalności specyfiki składu betonu BSZ, kwestie te zostaną szczegółowo omówione w dalszej części pracy. Należy przy tym zwrócić uwagę, że kluczowa dla właściwości stwardniałego betonu BSZ jest stabilność jego mieszanki. Jeśli mieszanka jest mniej stabilna, to właściwości betonu mogą ulec pogorszeniu, a jednorodność betonu w konstrukcji będzie mniejsza. Jeśli mieszanka spełnia warunek płynności, to stopień jej płynności wpływa na właściwości betonu na tyle, na ile pogarsza to jej stabilność. Jeśli więc mieszanka BSZ jest stabilna, jej płynność nie wpływa na właściwości stwardniałego betonu.

2
Technologia betonu samozagęszczalnego

W ogólności technologia betonu BSZ opiera się na tych samych zasadach co betonu zagęszczanego wibracyjnie (BZW), może być więc postrzegana jako jej uzupełnienie – ogólne zasady i wymagania określone m.in. w normach PN-EN 206 [N1] i PN-EN 13670 [N2] pozostają niezmienione, konieczne jest natomiast ich uszczegółowienie. Różnice wynikają przede wszystkim ze zdecydowanie większej wrażliwości właściwości mieszanki BSZ na zmienność właściwości składników, składu, procedur i warunków technologicznych. Projektant i wykonawca betonu powinien je uwzględnić, gdyż tylko wtedy będzie możliwe pełne wykorzystanie potencjału, jaki tkwi w technologii BSZ. Zagadnienia technologii betonu BSZ omówiono, opierając się na informacjach zawartych m. in. w [1, 2, 4, 6] oraz na doświadczeniach własnych. Założono przy tym, że odbiorca tej książki ma podstawową wiedzę w zakresie technologii betonu, położono więc nacisk na specyfikę technologii BSZ w stosunku do technologii BZW.

2.1. Produkcja mieszanki

Zasady składowania składników betonów BSZ są analogiczne jak w przypadku betonów BZW. Kruszywo powinno być składowane na zadaszonych składowiskach, a cement i dodatki mineralne w silosach. Ze względu na wrażliwość mieszanki BSZ na zmienność właściwości składników, zwłaszcza uziarnienia i wilgotności kruszywa drobnego, składu oraz uziarnienia cementu i dodatków mineralnych oraz właściwości i koncentracji domieszek, każdą nową ich partię należy składować osobno. Może się to wiązać z koniecznością zwiększenia powierzchni składowiska kruszyw oraz stosowania dodatkowych silosów na cement i dodatki mineralne.

Jak wiadomo, mieszanka BSZ jest wrażliwa na zmiany ilości wody, nawet niewielkie jej wahania mogą bardzo istotnie wpływać na płynność, lepkość, odporność na segregację i wyciek wody z mieszanki. W związku z tym przy produkcji betonu BSZ bardzo ważna jest kontrola wilgotności kruszywa, zwłaszcza piasku. Wilgotność piasku na składowisku może wynosić nawet 6–8% i do tego zmieniać się w zależności od warunków atmosferycznych i warstwy. Przy ilości piasku wynoszącej w typowym betonie BSZ od 800 do 900 kg/m^3 oznacza to od 48 do 81 kg/m^3 wody dodanej razem z kruszywem, a zmiana wilgotności piasku o 1% skutkuje zmianą ilości wody w mieszance o 8–9 kg/m^3. W związku z tym kluczową kwestią jest ciągła kontrola zmian wilgotności kruszywa i adekwatna do tego korekta ilości wody dodawanej do mieszanki. Najwygodniejszym rozwiązaniem są systemy automatycznego pomiaru wilgotności kruszywa. Dzięki sondom umieszczonym w zasobnikach, dozownikach i/lub w mieszalniku umożliwiają one określenie wilgotności kruszywa z dokładnością do 0,5%, co z punktu widzenia powtarzalności produkcji betonu BSZ jest wystarczające. Alternatywą dla systemów automatycznej kontroli są metody bezpośredniego, ręcznego wykonywania oznaczeń wilgotności. Jest to jednak sposób czasochłonny i pracochłonny, niedostarczający przy tym dokładnej informacji o wahaniach wilgotności kruszywa i o jego rzeczywistej wilgotności w momencie dozowania do mieszalnika. Należy zaznaczyć, że na ilość wody w mieszance mogą mieć również wpływ inne czynniki; na przykład należy kontrolować, czy po umyciu mieszalnika lub mieszalnika samochodowego nie zalega w nich woda.

Przed wprowadzeniem do produkcji każdą nową partię składników należy skontrolować pod kątem jej wpływu na właściwości reologiczne mieszanki. W razie potrzeby należy odpowiednio skorygować skład mieszanki, najlepiej zmieniając ilość dodawanego superplastyfikatora i/lub domieszki zwiększającej lepkość. Zagadnienia wpływu właściwości składników i składu na zmienność właściwości reologicznych mieszanki BSZ oraz sposoby jej kontroli i korygowania szeroko omówiono w rozdziale 5.

Określone w normie PN-EN 206 [N1] tolerancje dokładności dozowania składników są w zasadzie wystarczające przy produkcji BSZ. Jednak ze względu na dużą wrażliwość mieszanek BSZ na nawet niewielkie zmiany ilości składników konieczne jest możliwie najdokładniejsze i, co ważne, powtarzalne odmierzanie ich ilości. W tym celu należy zwiększyć częstotliwość kontroli dokładności działania dozowników i ich stanu technicznego. Szczególną uwagę należy zwrócić na sprzęt do dozowania domieszek i dokładność jego działania w różnych temperaturach (np. w zależności od temperatury zmienia się lepkość domieszek, co może wpływać na dokładność ich odważania). Nawet niewielka zmiany ilości dodawanych domieszek może prowadzić do bardzo znaczących zmian właściwości reologicznych mieszanki BSZ, utrudniających lub nawet uniemożliwiających prawidłowe wykonanie betonu. Z praktyki wynika, że łatwiej uzyskać dużą dokładność dozowania składników i odpowiednie właściwości mieszanki BSZ przy zarobach o większej objętości. Stosowanie większych mieszalników sprzyja również uzyskaniu lepszej powtarzalności produkcji.

Kolejność dozowania składników przy produkcji mieszanki BSZ zwykle jest następująca: dozowanie i wstępnie mieszanie suchych składników w kolejności: kruszywo grube, cement i dodatki mineralne, piasek. Często z kruszywem grubym dodaje się niewielką ilość wody. Następnie dodawana jest zasadnicza część wody (60–90%) wraz z superplastyfikatorem. Po uzyskaniu jednorodnej mieszanki dodawana jest pozostała część wody wraz z ewentualnymi domieszkami. Domieszki należy jednak dodawać zgodnie z zaleceniami producenta, w związku z czym moment ich dodania może być inny. Nie należy dodawać domieszek do suchych składników mieszanki, ani mieszać ze sobą różnych domieszek chemicznych przed ich wprowadzeniem do mieszanki.

Proces mieszania mieszanki BSZ najlepiej wykonywać w mieszalnikach o działaniu wymuszonym o jak największej intensywności mieszania. Mieszanka BSZ może wymagać dłuższego czasu mieszania niż mieszanka BZW, a skrócenie czasu mieszania jest możliwe, jeśli zastosuje się większe prędkości obrotowe mieszadeł mieszalnika (zwiększa się wtedy intensywność mieszania). Ze względu na niską intensywność mieszania do produkcji betonu BSZ nie należy stosować mieszalników grawitacyjnych. Uzyskanie odpowiedniej jednorodności i konsystencji mieszanki BSZ mieszanej grawitacyjnie wymaga zazwyczaj większego dodatku superplastyfikatora i wydłużonego czasu mieszania. W przypadku produkcji mieszanki w mieszalniku samochodowym zaleca się mieszanie przy prędkości obrotowej mieszalnika od 15 do 25 obr/min przez 5–10 min.

Nawet niewielkie zmiany wielkości zarobu, procedury lub intensywności mieszania mogą powodować znaczące zmiany płynności i lepkości mieszanki BSZ. Czas mieszania, objętość zarobu i kolejność dodawania składników powinny być dla danej mieszanki i mieszalnika optymalizowane doświadczalnie, a następnie ściśle przestrzegane w trakcie produkcji. Niektórzy producenci betonu BSZ dodatkowo określają również różne procedury mieszania w zależności od objętości zarobu. Raz ustalony przebieg procesu mieszania powinien być przestrzegany – dotyczy to zwłaszcza kolejności i momentu dodawania superplastyfikatora oraz innych domieszek. Najlepsze efekty mieszania uzyskuje się dla zarobów o objętości zbliżonej do objętości roboczej mieszalnika. Należy przy tym unikać zarobów o małej objętości ze względu na trudności z uzyskaniem odpowiedniej jednorodności i konsystencji mieszanki. Planując produkcję betonu BSZ w różnych wytwórniach, trzeba mieć na względzie możliwość dużej zmienności jego właściwości ze względu na różne mieszalniki, ich różny stan techniczny oraz odmienne procedury mieszania.

Do kontroli konsystencji i powtarzalności produkcji mieszanki BSZ często są stosowane urządzenia do pomiaru mocy pobieranej przez silnik mieszalnika w trakcie mieszania. Urządzenia takie, w które wyposażone są nie tylko mieszalniki stacjonarne, ale również mieszalniki samochodowe, dobrze sprawdzają się przy produkcji mieszanek tradycyjnych, umożliwiając kontrolę konsystencji, powtarzalności właściwości mieszanki, jak również kontrolę jej składu, w tym zwłaszcza ilości dodawanej wody. Są również oczywiście bardzo przydatne przy produkcji mieszanek BSZ. Jednak w tym przypadku, ze względu na specyficzne właściwości mieszanek BSZ, które charakteryzują się zwykle znacznie większą lepkością niż mieszanki BZW, interpretacja pomiarów może być niejednoznaczna, zwłaszcza w przypadku nieprzeszkolonych pracowników. Stosowanie tych urządzeń wymaga więc odpowiedniej kalibracji dla każdego rodzaju mieszanki BSZ. Więcej o tym napisano w [5, 6].

Przypisy

[1] Można zauważyć, że definicja normowa nie jest precyzyjna, zdolność do płynięcia wykazuje bowiem mieszanka betonowa, nie beton.