Post on 23-Jan-2021
Predmet: SPECIJAKNA POGLAVLJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA
Tema: NOVE VRSTE BETONA
dr Jelena Dragaš
Beograd, 2018
2Sa
drž
aj
• Uvodni deo
• Uticaj betona na životnu sredinu
• Karakteristike betona
• Nove vrste betona
• Betoni specijalnih namena
• Standardi za beton
• Zaključak
3Uv
od
ni
de
oBeton – Concrete
concresco, concrescere, concrevi, concretus (latinski): stvrdnuti se, očvrsnuti.
Pre nove ere
• 7600 pne Lepenski vir
• 6500 pne Sirija i Jordan (Nabataea)
• 3000 pne Kina I Egipat
• 600 pne Grčka
• 300-200 pne Rim
.
Posle nove ere
• 1824 Portland Cement (Joseph Aspdin)
• 1849 Armirani beton (Joseph Monier)
• 1854 Prva kuća od armiranog betona
Nabataea
Egipatske piramide i kamen od kog su napravljene
Rimski koloseum
Panteon
4Uv
od
ni
de
oBeton danas
Beton je veštački materijal koji nastaje očvršćavanjem mešavine agregata, cementa i vode u određenim proporcijama.
• Beton je, posle vode, najčešće korišćeni materijal na svetu – 25 milijardi tona godišnje1
• Danas ima mnogo širu primenu nego nekada:
• Mikroarmirani betoni
• Betoni visokih čvrstoća
• Providni betoni
• Samozaceljujući betoni
• 2016 Prva kuća napravljena 3D štampom
TRADICIONALNI BETON
CEM
ENT
SITA
N A
GR
EGA
T
KR
UPA
N A
GR
EGA
TV
OD
A
1WBCSD, 2009. The Cement Sustainability Initiative. World Bus. Counc. Sustain. Dev. URL http://www.wbcsdcement.org/pdf/CSIRecyclingConcrete-FullReport.pdf2 Fisher, C., Werge, M., 2011. EU as a Recycling Society. ETC/SCP Work. Pap. 2. URL scp.eionet.europa.eu/wp/ETCSCP 2per2011
Da li je beton zelena ili siva opcija za životnu sredinu?
5.
Uti
caj
be
ton
a n
a ž
ivo
tnu
sre
din
u
1 Tam, V.W.Y., Soomro, M., Evangelista, A.C.J., 2018. A review of recycled aggregate in concrete applications (2000-2017). Constr. Build. Mater. 172, 272–2922Gálvez-Martos, J.-L., Styles, D., Schoenberger, H., Zeschmar-Lahl, B., 2018. Construction and demolition waste best management practice in Europe. Resour. Conserv. Recycl. 136, 166–178
Prirodni agregat – 40 milijardi tona 2014 godine1
Tokom izgradnje novih objekata – 25 kg otpada po m2
izgrađenog prostora
Tokom rušenja objekata – 800 kg otpada po m2 srušenog prostora
Cement – 4.6 milijardi tona 2015 godine1
Da li je beton zelena ili siva opcija za životnu sredinu?
• 1 tona cementa = 1 tona CO2
• 7-10% ukupne količine CO2
koja se ispusti u atmosferu2
6.
Uti
caj
be
ton
a n
a ž
ivo
tnu
sre
din
u
Effects of increased greenhouse gas emissions. https://climate.nasa.gov/ International Energy Agency. CO2 Emissions from Fuel Combustion 2012. Paris: Organization for Economic Co-operation and Development, 2012.
Povećanje kiselosti okeana Promene u razvoju biljaka Zagađenje vazduha Oštećenje ozonskog omotača
1 Fisher, C., Werge, M., 2011. EU as a Recycling Society. ETC/SCP Work. Pap. 2. URL scp.eionet.europa.eu/wp/ETCSCP 2per20112Scrivener, K.L., Vanderley, J.M., Gartner, E.M., 2016. Eco-efficient cements: Potential, economically viable solutions for a low-CO2, cement based materials industry. Paris.
Analiza životnog ciklusa – Life cycle assessment LCA
Tehnika koja proučava aspekte zaštite životne sredine i moguće uticaje na
životnu sredinu tokom celokupnog životnog veka proizvoda kroz:
• Izradu inventara relevantnih ulaza i izlaza datog sistema proizvoda
• Vrednovanje potencijalnih uticaja na životnu sredinu datih ulaza i izlaza
• Interpretaciju rezultata inventara analize i faze procene uticaja u odnosu
na postavljane ciljeve studije
7.
Uti
caj
be
ton
a n
a ž
ivo
tnu
sre
din
u
Analiza životnog ciklusa – Life cycle assessment LCA
8.
Uti
caj
be
ton
a n
a ž
ivo
tnu
sre
din
u
http://rediscoverconcrete.com/en/sustainability/a-better-building-material/concrete-lca-en.html
Analiza životnog ciklusa – Life cycle assessment LCA
9.
Uti
caj
be
ton
a n
a ž
ivo
tnu
sre
din
u
Analiza životnog ciklusa – Life cycle assessment LCA
Metodološka struktura studije ocenjivanja životnog ciklusa - ISO 14040
• ISO 14040: 2008– Ocenjivanje životnog ciklusa – Principi i okvir (Life Cycle Assessment – Principles and Framework)
• ISO 14044: 2008 – Ocenjivanje životnog ciklusa – Zahtevi i uputstva za primenu(Life Cycle Assessment – Requirements and Guidelines)
• ISO 14041:1998 – Definisanje cilja i predmeta i analiza inventara,
• ISO 14042: 2000 – Ocenjivanje uticaja životnog ciklusa,
• ISO 14043: 2000 – Interpretacija životnog ciklusa.
10.
Uti
caj
be
ton
a n
a ž
ivo
tnu
sre
din
u
Tehnički komitet ISO/TC 207, Upravljanje zaštitom životne sredine, Potkomitet SC 5, Ocenjivanje životnog ciklusa. ISO International standard organizationOcena životnog ciklusa LCA (Life Cycle Assessment) kao instrument u strateškom planiranju upravljanja otpadom, Hristina Stevanović Čarapina , Aleksandar Jovović, JasnaStepanov
Analiza životnog ciklusa – Life cycle assessment LCA
• LCA je instrument koji uzima u obzir sve operacije vezane za jedanproizvod ili uslugu
• Studija LCA obuhvata četiri faze i zaključna razmatranja
1. Faza definisanja cilja, područja primene, i obima LCA
2. Faza prikupljanje podataka i formiranja inventara LCI (Life cycle inventory)
3. Faza ocenjivanja uticaja životnog ciklusa - LCIA (Life cycle impact assessment)
4. Faza interpretacije rezultata primene LCA - Zaključna razmatranja
11.
Uti
caj
be
ton
a n
a ž
ivo
tnu
sre
din
u
Analiza životnog ciklusa – Life cycle assessment LCA
12.
Uti
caj
be
ton
a n
a ž
ivo
tnu
sre
din
u
Analiza životnog ciklusa – Life cycle assessment LCA
• Raspoređivanje štetnih uticaja na primarni i nus proizvod• Bez alokacije: otpadni materijal • Masena alokacija: štetan uticaj se raspodeljuje na primarni proizvod i nus
proizvod prema njihovim masama• Ekonomska alokacija: štetan uticaj se raspodeljuje na primarni proizvod i
nus proizvod prema njihovim cenama
• Funkcionalna jedinica – ? m3 betona• Konstrukcijski betoni:
‒ ista nosivost‒ ista upotrebljivost (ugibi i prsline)‒ ista trajnost‒ ista otpornost na dejstvo požara
• Nekonstruktivni betoni
13.
Uti
caj
be
ton
a n
a ž
ivo
tnu
sre
din
u
Snežana Marinković, On the selection of the functional unit in LCA of structural concrete, International Journal of Life Czcle Assesment, 2017.
Karakteristike betona
• Fizičke karakteristike
• Mehaničke karakteristike
• Karakteristike trajnosti
14Ka
rak
teri
stik
e b
eto
na
Ugradljivost
Vreme vezivanja
Procenat uvučenog vazduha
Segregacija i izdvajanje vode
Toplota hidratacije
Karakteristike betona
• Fizičke karakteristike
• Mehaničke karakteristike
• Karakteristike trajnosti
15Ka
rak
teri
stik
e b
eto
na
Čvrstoća pri pritisku
Čvrstoća pri zatezanju
Modul elastiočnosti
Skupljanje
Tečenje
Karakteristike betona
• Fizičke karakteristike
• Mehaničke karakteristike
• Karakteristike trajnosti
16Ka
rak
teri
stik
e b
eto
na
Otpornost na karbonatizaciju
Otpornost na dejstvo hlorida
Otpornost na dejstvo sulfata
Otpornost na mraz
Otpornost na mraz i so
17Ka
rak
teri
stik
e b
eto
na
PREDNOSTI MANE
18No
ve
vrs
te b
eto
na
Novi vezivni materijal Nove vrsta agregata
Betoni sa dodatkom vlakana
Betoni specijalnih namena
19No
ve
vrs
te b
eto
na
Novi vezivni materijal Nove vrsta agregata
Betoni sa dodatkom vlakana
Betoni specijalnih namena
• Nove vrste cementa• Betoni sa letećim pepelom• Betoni sa zgurom iz visokih peći• Betoni sa silikatnom prašinom• Alkalno aktivirani betoni
20https://www.britannica.com/technology/cement-building-material
Proizvodnja cementaN
ov
e v
rste
be
ton
a
• 60% CO2 potiče od hemijske reakcije koja se odvija tokom zagrevanja krečnjaka - klinkera
• 40% CO2 potiče od potrošnje energije tokom procesa proizvodnje cementa
21
Vrste cementa
SRPS EN 197-1: 2013 Cement — Deo 1: Sastav, specifikacije i kriterijumiusaglašenosti za obične cemente
• Komponente cementa:‒ Portland cement‒ Granulisana zgura visokih peći‒ Prirodni pucolanski materijali – vulkansi pepeo, sedimentne stene‒ Leteći pepeo – silikatni i karbonatni ‒ Krečnjak‒ Silikatna prašina
• Vrste cementa‒ CEM I – Portland cement‒ CEM II – Portland kompozitni cement sa dodatkom zgure, pucolana, letećeg
pepela ili krečnjaka‒ CEM III – Metarulški cement‒ CEM IV – Pucolanski cement‒ CEM V – Kompozitni cement
No
ve
vrs
te b
eto
na
22
SRPS EN 197-1: 2013 Cement — Deo 1: Sastav, specifikacije i kriterijumi usaglašenosti za obične cemente
No
ve
vrs
te b
eto
na
Vrsta cementa EN 197-1 Klinker Leteći pepeo
Zgura Krečnjak Silikatna prašina
Portland CEM I 95-100 - - - -
Portland sa letećimpepelom
CEM II/A-V 80-94 6-20 - - -
CEM II/B-V 65-79 21-35 - - -
Portland sa zgurom CEM II/A-S 80-96 - 6-20 - -
CEM II/B-S 65-79 - 21-35 - -
Portland sa krečnjakom
CEM II/A-L 80-94 - - 6-20 -
Portland sa silikatnom prašinom
CEM II/A-D 90-94 - - - 6-10
Metalurški CEM III/ACEM III/B
35-7420-34
--
36-6566-80
--
--
Pucolanski CEM IV/ACEM IV/B
--
11-3536-55
--
--
--
23
SRPS EN 197-1: 2013 Cement — Deo 1: Sastav, specifikacije i kriterijumi usaglašenosti za obične cemente
No
ve
vrs
te b
eto
na
Vrsta cementa fpc 3d fpc 28d fpc 90d Ugra. Skup. Temp.
Portland
Portland sa LP
Portland sa krečnjakom
Portland sa SP
Metalurški
Pucolanski
Good
Moderate
Low
24Komljenović, M., Baščearević, Z., Bradić, V., 2010. Mechanical and microstructural properties of alkali-activated fly ash geopolymers. J. Hazard.Mater. 181, 35–42.
Leteći pepeo - LP
• Leteći pepeo je nus produkt sagorevanja uglja u termoelektranama
• Čestice najčešće sferičnog oblika
• Veličina čestica 1 – 200 m
• Minerološki sastav je pokazatelj aktivnost LP
• Poseduje prirodnu radioaktivnost
Be
ton
i sa
le
teći
m p
ep
elo
m
25ASTM C618, “Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined NaturalPozzolanforUseinConcrete,”2015
Leteći pepeo
• 70% električne energije u Srbiji proizvodi se u termoelektranama
• Godišnja proizvodnja > 7 miliona t LP
• Trenutno deponovano > 300 miliona t LP
• Leteći pepeo klase F (ASTM C618)
• Neujednačen kvalitet
• Niska cena
Be
ton
i sa
le
teći
m p
ep
elo
m
26
Upotreba letećeg pepela u betonu
• 1930 Prva upotrebu LP u betonu tokom izgradnje brane
• Koristi se kao delimična zamena cementa ili peska
• Delimičnom zamenom cementa samnjuje se cena betona
• Smanjenje količine cementa dovodi do smanjenja štetnog uticaja
Be
ton
i sa
le
teći
m p
ep
elo
m
Otpornost na karbonatizaciju
Otpornost na dejstvo hlorida
Otpornost na dejstvo sulfata
Otpornost na mraz
Otpornost na mraz i so
Čvrstoća pri pritisku
Čvrstoća pri zatezanju
Modul elastiočnosti
Skupljanje
Tečenje
Ugradljivost
Vreme vezivanja
Procenat uvučenog vazduha
Segregacija i izdvajanje vode
Toplota hidratacije
27
Standard za upotrebu letećeg pepela u betonu
Klasifikacija LP prema EN 197-1:• Silikatni LP — V: sadrži procenat aktivnog CaO manji od 10%
• Kalcijumski LP — W: sadrži procenat aktivnog CaO veći od 10%
• Kategorija A: LOI nije veći od 5% mase
• Kategorija B: LOI nije veći od 7% mase
• Kategorija C: LOI nije veći od 9% mase
• Kategorija N: sadrži manje od 40% ostatka LP na situ 45µm
• Kategorija S: sadržimanje od 12% ostatka LP na situ 45µm
LOI – gubitak žarenjem – loss on ignition
Be
ton
i sa
le
teći
m p
ep
elo
m
CEN, European Standrad 197-1: Cement - Part 1: Composition, specifications and conformity criteria for common cements. Brussels: European Committee for Standardization, 2011.
28
Standard za upotrebu letećeg pepela u betonuB
eto
ni
sa l
ete
ćim
pe
pe
lom
CEN, European Standard 450-1: Fly ash for concrete — Part 1: Definition, specifications and conformity criteria. Brussels: European Committee for Standardization, 2012.
2015) i EN 450-1 (CEN 2012)
Parametar ASTM C618 EN 450-1
Klasa C Klasa F A / B / C
SiO2 + Al2O3 + Fe2O3, (%, min) 50 70 70
SO3, (%, max) 5 5 3
Vlažnost, (%, max) 3 3 -
LOI, (%, max) 6 6 (12) 5 / 7 / 9*
Reaktivni CaO, (%, max) - - 10
Ukupan sadržaj alkalija, (%, max) - - 5
MgO, (%, max) - - 4
P2O5, (%, max) - - 5
Ostatak na situ 45µm, (%, max) 34 34 40 / 12**
Indeks aktivnosti na 7/28/90 dana, (% referentnog, min)
75 / 75 /- 75 / 75 /- - / 75 / 85
Potrebna količina vode, (% referentog, max) 105 105 95***
Autoklavno širenje/skupljanje (%, max) 0.8 0.8 -
* Kategorija A / B / C ** Kategorija N / S ***primenjuje se samo za LP kategorije S
29
Upotreba letećeg pepela u betonu
• U manjim količinama LP se koristi kao mineralni dodatak (filer)
• U većim količinama se koristi kao delimična zamena cementa sa
masom i do 70% od ukupne mase vezivnih materijala
• Zbog svoje finoće, LP se može koristiti i kao delimična zamena sitnog
agregata tj. peska
Be
ton
i sa
le
teći
m p
ep
elo
m
ASTM C618, “Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined NaturalPozzolanforUseinConcrete,”2015
30
Upotreba letećeg pepela u betonu
Standard EN 206-1:
1. Koncept k-vrednosti (k-value concept)
2. Koncept ekvivalentnih performansi betona (equivalent concrete
performance concept)
3. Koncept kombinovanih ekvivalentnih performansi betona (equivalent
performance of combinations concept)
Be
ton
i sa
le
teći
m p
ep
elo
m
CEN, European Standrad 206-1:2013: Concrete – Part 1: Specification performance, production and conformity. European Committee for Standardization, 2011.
31
Upotreba letećeg pepela u betonu
Koncept k-vrednosti:
• voda/vezivni materijal voda/(cement + k · pucolan) < wmax*
• Minimalna količina cementa (cement + k · pucolan) > mc,min*
• Minimalna čvrstoća pri pritisku shodno klasi izliženosti
• Maksimalna količina LP koja se može uzeti kao vezivni materijal:
– LP/cement ≤ 0.33 mase, za CEM I cement
– LP/cement ≤ 0.25 mase, za CEM II/A cement
– k=0.4 *
Be
ton
i sa
le
teći
m p
ep
elo
m
* CEN, European Standrad 206-1:2013: Concrete – Part 1: Specification performance, production and conformity. European Committee for Standardization, 2011.
32
Upotreba letećeg pepela u betonu
Koncept ekvivalentnih performansi betona i koncept kombinovanih
ekvivalentnih performansi betona
• Koncept koji pruža tačnije rezultate
• Potvrda da beton sa LP (kombinacijom više vrsta cementa i pucolanskih
materijala) i referentni cementni beton imaju iste karakteristike u odnosu na
zadatu klasu izloženosti i zadate parametre trajnosti
• Zahteva eksperimentalno ispitivanje
Be
ton
i sa
le
teći
m p
ep
elo
m
CEN, European Standrad 206-1:2013: Concrete – Part 1: Specification performance, production and conformity. European Committee for Standardization, 2011.
33
Betoni sa velikim sadržajem letećeg pepela - BVSLP
• 1985 High volume fly ash concrete: Više od 50% LP u CM
• Masa cementa i LP obično veća od 400 kg/m3
• Mala količina vode - obično manje od 150 kg/m3
• Masa cementa je obično manja od 200 kg/m3
• Upotreba superplastifikatora
Be
ton
i sa
le
teći
m p
ep
elo
m
Advanced Concrete Technology Group CANMENT, Canada
34
Karakteristike i moguća primena BVSLP
Prednosti i mane• Manja poroznost, bolja ugradljivost i manja segregacija
• Niža toplota hidratacije
• Bolja otpornost na dejstvo hlorida, sulfata i mraza (mraz i so lošija)
• Manja mogućnost pojave alkalno agregatne reakcije
• Sporiji prirast čvrstoće
• Manje skupljanje, tečene i modul elastičnosti
Moguća primena• Kod izragnje brana
• Objekata izloženih dejstvu hlorida i sulfata
• Temelji konstrukcija
• Betoni umerenih čvrstoća zaštićenih od dejstva karbonatizacije
Be
ton
i sa
le
teći
m p
ep
elo
m
35
Nega BVSLP
• BVSLP zahteva dužu nego nego cementni beton
• Zaparivanje BVSLP
• Unutrašnja nega – Internal curing
Be
ton
i sa
le
teći
m p
ep
elo
m
36
Izvedeni objekti
• York University Computer Science (Toronto, Canada): beton sa 50% LP čvrstoće 25 MPa i 30 MPa korišćen za ploče, stubove i grede
• The Liu Centre for the Study of Global Issues, University of British Columbia(Vancouver, Canada): beton sa 50% LP za sve konstruktivne elemente izuzev prednapregnutih ploča koje su napravljene sa 33% LP. Čvrstoća pri pritisku 10 MPa nakon jednog dana, 32 MPa nakon 28 dana i 50 MPa nakon 90 dana.
Be
ton
i sa
le
teći
m p
ep
elo
m
37
Izvedeni objekti
• The Bayview (Vancouver, Canada), 2002 : beton sa 55% LP korišćen za izradu temelja
• The Nicola Valley Institute of Technology, University of the Cariboo (Merrit,British Columbia), 2001, EcoSmart concrete design (Michel et al. 2001): beton sa 50% LP korišćenog za izradu temelja i ploča
• De Young Museum (San Francisco, California, United States), 2005: beton sa 170 kg/m3 cementa i 170 kg/m3 LP korišćen za izradu temelja, ploča i greda
Be
ton
i sa
le
teći
m p
ep
elo
m
38
Primena standarda
• EN 206-1: Moguća je primena odredbi standarda uz zadovoljavanje kriterijuma jednog od tri prethodno pomenuta koncepta
• fib Model Code 2010: Date su napomene za ’’betone sa većom količinom letećeg pepela’’ :
– manje početne i veće krajnje čvrstoće pri pritisku i moduli elastičnosti
– manje skupljanje i tečenje betona
– veća gustina betona
• Eksperimentalni rezultati iz literature:
– Moguće je primeniti postojeće formule za određivanje mehaničkih karakteristika cementnih betona na BVSLP uz određene modifikacije*
– Moguće je primeniti postojeće formule za određivanje granične nosivosti na saviajnje i smicanje cementnih betona na BVSLP sa istom tačnošću*
– Manje skupljanje I tečenje**
Be
ton
i sa
le
teći
m p
ep
elo
m
CEB-FIB: International Federation For Structural Concrete, https://www.fib-international.org.*Jelena Dragaš, Ultimate capacity of high volume fly ash reinforced concrete beams, 2018, PhD thesis. Faculty of Civil Engineering, University of Belgrade.**Tošić Nikola, Behaviour Of Reinforced Concrete Beams Made With Recycled And Waste Materials Under Long-term Loading, 2017, PhD thesis. Faculty of Civil Engineering, University of Belgrade.
39
Granulisana zgura visokih peći - GZVP
• Otpadni materijal u procesu proizvodnje čelika
• Sadrži iste okside kao portland cement ali u različitom odnosu:
CaO 35-45%, SiO2 32-38%, Al2O3 8-16%
• Koristi se kao mineralni dodatak malteru i betonu, za nasipanje podloge naputevima ili za izradu zastora kod železnica
Be
ton
i sa
zg
uro
m v
iso
kih
pe
ći
40
Granulisana zgura visokih pećiB
eto
ni
sa z
gu
rom
vis
ok
ih p
eći
41
Granulisana zgura visokih peći
• Standard EN 15167-1, Ground granulated blast furnace slag for use in concrete,
mortar and grout — Part 1: Definitions, specifications and conformity criteria
Standard EN 206-1: Koncept k-vrednosti
• Maksimalna količina GZVP koja se može računati kao vezivni materijal:
– GZVP/cement ≤ 1.0 mase
– k=0.6
• Koncept ekvivalentnih performansi betona i koncept kombinovanih
ekvivalentnih performansi betona
Be
ton
i sa
zg
uro
m v
iso
kih
pe
ći
42
Fizičke, mehaničke i karakteristike trajnostiB
eto
ni
sa z
gu
rom
vis
ok
ih p
eći
Otpornost na karbonatizaciju
Otpornost na dejstvo hlorida
Otpornost na dejstvo sulfata
Otpornost na mraz
Otpornost na mraz i so
Čvrstoća pri pritisku
Čvrstoća pri zatezanju
Modul elastiočnosti
Skupljanje
Tečenje
Ugradljivost
Vreme vezivanja
Procenat uvučenog vazduha
Segregacija i izdvajanje vode
Toplota hidratacije
43
Izvedeni objekti
• Bryant Park Tower je napravljen od betona sa 55% cementa i 45% zgure
• Key Center Cleveland je napravljen sa 65% cementa, 27% zgure i 7% silikatne prašine
• Florida I-95 highway je napravljen sa 60% zgure
Be
ton
i sa
zg
uro
m v
iso
kih
pe
ći
Bryant Park Tower Key Center Cleveland Florida I-95 Highway
44
Silikatna prašina - SP
• Nus-proizvod pri proizvodnji silikatnih i ferosilikatnih legura
• Sadrži više od 90% SiO2 i manje od 1% Al2O3 i CaO
• Najkvalitetniji pucolan s najvećom pucolanskom aktivnošću
• Sitne čestice doprinose povećanju kohezije i zapunjavaju unutrašnju strukturu
Be
ton
i sa
sil
ika
tno
m p
raši
no
m
45
Silikatna prašina - SPB
eto
ni
sa s
ilik
atn
om
pra
šin
om
46
Standardi
• Standard EN 13263-1: Silica fume for concrete — Part 1: Definitions,
requirements and conformity criteria
Standard EN 206-1: Koncept k-vrednosti
• Maksimalna količina SP koja se može uzeti kao vezivni materijal:
– SP/cement ≤ 0.11 mase
– k=2
• Koncept ekvivalentnih performansi betona i koncept kombinovanih ekvivalentnih performansi betona
• Koristi se za dobijanje betona visokih čvrstoća
Be
ton
i sa
sil
ika
tno
m p
raši
no
m
47
Fizičke, mehaničke i karakteristike trajnostiB
eto
ni
sa s
ilik
atn
om
pra
šin
om
Otpornost na karbonatizaciju
Otpornost na dejstvo hlorida
Otpornost na dejstvo sulfata
Otpornost na mraz
Otpornost na mraz i so
Čvrstoća pri pritisku
Čvrstoća pri zatezanju
Modul elastiočnosti
Skupljanje
Tečenje
Ugradljivost
Vreme vezivanja
Procenat uvučenog vazduha
Segregacija i izdvajanje vode
Toplota hidratacije
48
Silikatna prašina
• Hotel Burj Al Arab, Dubai – 10% silikatne prašine
• Trump Palace
• Petronas Towers
Be
ton
i sa
sil
ika
tno
m p
raši
no
m
Hotel Burj Al Arab Trump Palace Petronas Towers
49
Alkalno-aktivirani materijali
• Dve glavne vezivne komponente su pucolanski materijal i alkalni aktivator
• Kao pucolani se koriste:– Leteći pepeo
– Zgura visokih peći
– Metakaolin
– Silikatna prašina
– Crveno blato
• Kao alkalni aktivator:– Natrijum silikat
– Natrijum hidroksid
– Kalijum hidroksid
Alk
aln
o-a
kti
vir
an
i b
eto
ni
Leteći pepeo Kaolin Zgura Cementni beton
Pucolanski materijal
Alkalni aktivator
Vezivni materijal
Nega
50
Betoni sa alkalno-aktiviranim LP - BAALPA
lka
lno
-ak
tiv
ira
ni
be
ton
i
• Leteći pepeo / zgura(400 - 500 kg/m3)
• Alkalni aktivator (150 - 250 kg/m3)
• Voda • Superplastifikator• Agregat (zasićen)
51
Betoni sa alkalno-aktiviranim LP - BAALP
• Vodocementni faktor koji se koristi kod cementnih betona je zamenjen faktorom odnosa aktivatora i LP
• Preporučuje se odnos aktivatora i LP u granicama od 0.30 do 0.45
Alk
aln
o-a
kti
vir
an
i b
eto
ni
Perth, Australia, Curtin University of TechnologyFaculty of Engineering and Computing Department of Civil Engineering DjwantoroHardjito, 2005
Department of Civil and Environmental Engineering,Villanova University, Villanova, Joseph Robert Yost, Aleksandra Radlinska, Stephen Ernst , Michael Salera 2013.
52
Nega BAALP
• Nega na temperaturama od 60 do 90oC u trajanju od 6h do 24h
• Zagrevanje se vrši “suvim” zagrevanjem ili zaparivanjem
• Zagrevanjem se postiže početna čvrstoća koje predstavlja 90-95% od ukupne čvrstoće betona
• Zahtev za zagrevanjem u početnih 24h ograničava primenu ovih betona za prefabrikovane elemente
Alk
aln
o-a
kti
vir
an
i b
eto
ni
53
Fizičke, mehaničke i karakteristike trajnosti BAALPA
lka
lno
-ak
tiv
ira
ni
be
ton
i
Otpornost na karbonatizaciju
Otpornost na dejstvo hlorida
Otpornost na dejstvo sulfata
Otpornost na mraz
Otpornost na mraz i so
Čvrstoća pri pritisku
Čvrstoća pri zatezanju
Modul elastiočnosti
Skupljanje
Tečenje
Ugradljivost
Vreme vezivanja
Procenat uvučenog vazduha
Segregacija i izdvajanje vode
Toplota hidratacije
54
Karakteristike i moguća primena BAALP
Prednosti i mane• Upotreba otpadnih materijala
• Veća trajnost
• Gušća matrica
• Neophodno zagrevanje
• Lošija ugradljivost
• Visoka cena
• Kvalifikovana radna snaga
Moguća primena• Prefabrikovani AB i PN elementi
• Rezervoari za skladištenje organskog i neorganskog nuklearnog otpada
Alk
aln
o-a
kti
vir
an
i b
eto
ni
55
Primena BAALP u praksi
• Prefabrikovani betonski elementi
• ZEOBOND je kompanija iz Australije koja je počela komercijalnu primenu geopolimer betona (http://www.zeobond.com)
Alk
aln
o-a
kti
vir
an
i b
eto
ni
56
Primena BAALPA
lka
lno
-ak
tiv
ira
ni
be
ton
i
TBM-bored Legacy Way Highway, Tunnel in BrisbaneSegmenti od alkalno-aktiviranog betona
57
Primena BAALP u praksiA
lka
lno
-ak
tiv
ira
ni
be
ton
i
Queensland’s University GCI E-crete Precast Panels for fire resisting
„ZEOBOND“и“ECOBA” Salmon St bridge panels
58
Primena BAALP u praksi
• Stambene zgrade od alkalno-aktiviranih betona
Alk
aln
o-a
kti
vir
an
i b
eto
ni
Lipetsk, Russian Federation, 1987-1989
Mariupol, Ukraine, 1960
59
Uporedna analiza različitih betonaA
lka
lno
-ak
tiv
ira
ni
be
ton
i
Vrsta cementa OPC BVSLP BAALP
Emisija CO2 3 1 2
Korišćenje prirodnih resursa
Ugrađivanje betona
3 1 2
1 2 2
Rane čvrstoće 2 3 1
Konačne čvrstoće 1 1 2
Zahtevana nega 1 1 3
Trajnost betona 3 1 1
Moguća primena 1 1 2
Cena 3 1 2
18 12 17
60
Ostali alakalno-aktivirani materijali
• Termoizolacioni materijal (peno-beton)
• „One-part geopolimer paste“
...
Alk
aln
o-a
kti
vir
an
i b
eto
ni
61
Ostali alakalno-aktivirani materijali
• Vezivni materijal na bazi alkalno aktiviranog vulkanskog pepela
Alk
aln
o-a
kti
vir
an
i b
eto
ni
62
Ostali alakalno-aktivirani materijali
• Alkalno aktivirana opeka
Alk
aln
o-a
kti
vir
an
i b
eto
ni
63
Ostali alakalno-aktivirani materijali
• Hibridni alkalno-aktivirani vezivni materijal na bazi cementa (<30%) i reciklirane opeke
Alk
aln
o-a
kti
vir
an
i b
eto
ni
64
Ostali alakalno-aktivirani materijali
• Vezivni materijal na bazi pepela šećerne trske i GZVP
Alk
aln
o-a
kti
vir
an
i b
eto
ni
65No
ve
vrs
te b
eto
na
Novi vezivni materijal Nove vrsta agregata
Betoni sa dodatkom vlakana
Betoni specijalnih namena
• Nove vrste cementa• Betoni sa letećim pepelom• Betoni sa zgurom iz visokih peći• Betoni sa silikatnom prašinom• Alkalno aktivirani betoni
• Agregat od recikliranog betona• Agregat od reciklirane opeke• Agregat od reciklirane gume
66
Cirkularna ekonomija
• Novi ekonomski model koji zamijenjuje linearni model
Be
ton
i n
a b
azi
re
cik
lira
no
g a
gre
ga
ta
67
Životni vek konstrukcija
• Proizvodnja
• Upotreba
• Rušenje
Be
ton
i n
a b
azi
re
cik
lira
no
g a
gre
ga
ta
68
Životni vek konstrukcija
• Proizvodnja
• Upotreba
• Rušenje
• Otpad!
Be
ton
i n
a b
azi
re
cik
lira
no
g a
gre
ga
ta
69
Recikliranje betonskog otpada
• Nakon rušenja AB konstrukcija dobija se različiti otpad: beton, čelik, opeka, staklo, gips, drvo, plastika...
• Vrši se odvajanje štetnih primesa do dobijanja čistog betonskog otpada
Be
ton
i n
a b
azi
re
cik
lira
no
g a
gre
ga
ta
70
Životni vek konstrukcija
• U EU se godišnje proizvede 850 mil. tona građevinskog otpada (31% ukupnog otpada) od čega je 50% je betonski otpad
• Odlaganje otpada se vrši na predviđenim i divljim deponijama
• Recikliranjem betonskog otpada može se dobiti agregat od recikliranog betona (Recycled Concrete Aggregate – RCA)
• RAC je moguće iskoristiti na više načina:
• od podloge za kolovozne konstrukcije (open-loop, down-cycling)
• do proizvodnje konstrukcijskih betona (beton na bazi recikliranog agregata – Recycled Aggregate Concrete-RAC)
Be
ton
i n
a b
azi
re
cik
lira
no
g a
gre
ga
ta
71
Recikliranje betonskog otpada
Reciklažna postrojenja:
• mobilna (niži nivo obrade, rušenje i izgradnja na istom mestu)
• stacionarna (u blizini gusto naseljenih područja, kapacitet oko 200.000t/god, bolja kontrola kvaliteta)
Be
ton
i n
a b
azi
re
cik
lira
no
g a
gre
ga
ta
72
Recikliranje betonskog otpada
• Zemlje koje imaju malo nalazišta prirodnog agregata:
• Japan 98%
• Holandija 90%
• Danska 81%
• Zemlje koje nemaju problema sa izvorištima prirodnog agregata ili kapacitetima deponija:
• Italija 9%
• Španija 5%
• SAD 20-30%
Be
ton
i n
a b
azi
re
cik
lira
no
g a
gre
ga
ta
73
Recikliranje betonskog otpada
• Prepreke za veću primenu RAC:
1. Generalno loša slika o reciklažnom procesu, nedostatak poverenja
2. Tehnički razlozi (upijanje, zapreminska masa, reologija, trajnost)
3. Nedoumice u vezi sa tehnologijom spravljanja betona sa recikl. Agregatom
4. Nedostatak odgovarajuće regulative (zakonske, tehničke)
Problem u Srbiji – niska cena rečnog agregata
Be
ton
i n
a b
azi
re
cik
lira
no
g a
gre
ga
ta
74
Recikliranje betonskog otpada
• Neophodno je da zakonodavci prepoznaju recikliranje i korišćenje otpada kao korist za društvo:
• pooštravanje taksi za zagađivače (princip zagađivač plaća)
• pooštravanje taksi za odlaganje građevinskog otpada na deponije
• subvencionisanje reciklažne industrije i primene recikliranih materijala
• sprovođenje gore navedenog i eliminacija divljih deponija
• Stvaranje tržišta recikliranih proizvoda donosi korist:
– Proizvođačima otpada (ako se smanje troškovi odlaganja)
– Korisnicima agregata (ako su reciklirani proizvodi jeftiniji)
– Društvu u celini (ako trpi manje zagađenje)
Be
ton
i n
a b
azi
re
cik
lira
no
g a
gre
ga
ta
75
Recikliranje betonskog otpada
• Početak istraživanja: fizičko-mehaničke karakteristike
• Upotreba: u tampon slojevima
• Uvećavanjem broja istraživanja i širenjem polja interesovanja istraživača, počinje primena RAC:
• u konstruktivnim elementima
• izgradnja čitavih objekata od ovog betona
Be
ton
i n
a b
azi
re
cik
lira
no
g a
gre
ga
ta
76
Standardi • Velika Britanija: BS EN 12620 i BS 8500-2
• Japan: JIS A 5021 (2005)
• Nemačka: DIN 4226-100 (2002) i (DafStb, 1998)
• Kina: DG/TJ07-008
• EN 206-1 (krupni agregat):
Be
ton
i n
a b
azi
re
cik
lira
no
g a
gre
ga
ta
Ivan Ignjatović, GRANIČNA NOSIVOST ARMIRANOBETONSKIH GREDNIH NOSAČA OD BETONA SA RECIKLIRANIM AGREGATOM, 2013.
Tip agregata X0 XC1, XC2 XC3, XC4, XF1, XA1,
XD1
Za ostaleklase
Reciklirani agregat tipa A 50% 30% 30% 0%
Reciklirani agregat tipa B 50% 20% 0% 0%
77
Standardi • Međunarodno udruženje laboratorija za ispitivanje materijala i konstrukcija -
RILEM (RILEM Recommendation, 1994)
• Holandija: NEN 5905, 1997
• Tablica korekcionih faktora:
Be
ton
i n
a b
azi
re
cik
lira
no
g a
gre
ga
ta
Ivan Ignjatović, GRANIČNA NOSIVOST ARMIRANOBETONSKIH GREDNIH NOSAČA OD BETONA SA RECIKLIRANIM AGREGATOM, 2013.
RILEM NEN 5905
Proračun prema EN 1992-1-1
Tip I Tip II Tip III ≥C25/30 <C25/30
Čvrstoća pri zatezanju 1 1 1 1 1
Modul elastičnosti 0.65 0.80 1 0.9 0.9
Koeficijent tečenja 1 1 1 1.1 1.3
Skupljanje 2 1.5 1 1.4 1.4
78
Fizičke, mehaničke i karakteristike trajnosti RACB
eto
ni
na
ba
zi r
eci
kli
ran
og
ag
reg
ata
Otpornost na karbonatizaciju
Otpornost na dejstvo hlorida
Otpornost na dejstvo sulfata
Otpornost na mraz
Otpornost na mraz i so
Čvrstoća pri pritisku
Čvrstoća pri zatezanju
Modul elastiočnosti
Skupljanje
Tečenje
Ugradljivost
Vreme vezivanja
Procenat uvučenog vazduha
Segregacija i izdvajanje vode
Toplota hidratacije
79
Karakteristike i moguća primena RAC
Prednosti i mane
• Upotreba otpadnih materijala
• Smanjenje korišćenja prirodnih resursa
• Veća otpornost na abraziju
• Slabija trajnost
• Veća poroznost
Moguća primena
• Konstrukcijski beton za objekte u umereno agresivnim sredinama
• Tampon slojevi
Be
ton
i n
a b
azi
re
cik
lira
no
g a
gre
ga
ta
80
Izgrađeni objektiB
eto
ni
na
ba
zi r
eci
kli
ran
og
ag
reg
ata
• Prvi objekat čija je konstrukcija izgrađena od RAC
“Vilbeler Weg”, Darmštat, Nemačka, novembar 1997.-februar 1998.
• Poslovni objekat sa otvorenom, višespratnom garažom
• Kompletna AB konstrukcija
(480m3) od RAC
• Zamenjeno 100% krupne
frakcije (Dmax=16 mm)
81
Izgrađeni objektiB
eto
ni
na
ba
zi r
eci
kli
ran
og
ag
reg
ata
• “Waldspirale”, Darmštat, Nemačka, novembar 1998.-septembar 1999.
• Arhitekta – Friedensreich Hundertwasser
• Samo krupna frakcija
• Svi unutrašnji elementi (stubovi, zidovi, grede) i temeljna ploča
82
Izgrađeni objektiB
eto
ni
na
ba
zi r
eci
kli
ran
og
ag
reg
ata
• Building research establishment (BRE), Watford, UK, 1995./96.
• Reciklirani agregat dobijen iz betonske konstrukcije srušene višespratnice iz centra Londona
• RAC beton u temeljnoj ploči,stubovima i kasetiranoj tavanici
• Samo krupna frakcija
• Pumpani beton
83
Ostali reciklirani materijaliB
eto
ni
na
ba
zi r
eci
kli
ran
og
ag
reg
ata
• Beton na bazi recikliranog agregata nije jedina mogućnost primene otpadnih i recikliranih materijala kao zamene za agregat
• Druge mogućnosti su:
• Reciklirana opeka
• Reciklirana guma
84No
ve
vrs
te b
eto
na
Novi vezivni materijal Nove vrsta agregata
Betoni sa dodatkom vlakana
Betoni specijalnih namena
• Nove vrste cementa• Betoni sa zgurom iz visokih peći• Betoni sa silikatnom prašinom• Betoni sa letećim pepelom• Alkalno aktivirani materijali
• Staklena vlakna• Sintetička vlakna• Čelična vlakna• Organska vlakna
• Agregat od recikliranog betona• Agregat od reciklirane opeke• Agregat od reciklirane gume
85
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Kompozitni materijal koji ima povećanu rezidualnu čvrstoću pri zatezanju nakon pojave prslina usled sposobnosti vlakana da premoste nastale prsline
• U antičkim vremenima korišćena je ovčija dlaka ili konjska dlaka tokom izvođenja “betonskih” konstrukcija
• Rimljani koristili vlakna od bambusa kao ojačanje konstruktivnih elemenata (Panteon)
• A. Bernard u Kaliforniji 1874. godine prvi put upotrebio čelična vlakna za ojačanje betona
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
86
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Dodaju se kako bi povećala čvrstoću duktilnih ili žilavost krtih betonskih mešavina
• Povećavaju otpornost na udar
• Vlakna su nasumično ali relativno uniformo raspoređena u betonskoj matrici
• Podela vlakana prema tipu:
– Sintetička vlakna
– Prirodna vlakna
• Podela vlakana prema veličini:
– Makro vlakna
– Mikro vlakna
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
87
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Količina vlakana 0.5-3 vol%
• Karakteristike kompozita zavise od:
– Karakteristika betonske matrice
– Čvrstoće i modula elastičnosti vlakana
– Veze vlakana i betonske matrice
– Količine vlakana
– Oblika i dužine vlakana
– Rasporeda vlakana u matrici
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
88
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Čelična vlakna (steel fibre-reinforced concrete SFRC)
– Veliki modul elastičnosti
– Velika čvrstoća pri zatezanju
– Velika duktilnost
• Čelična vlakna se najčešće koriste obzirom da imaju veliku trajnost u alkalnoj sredini
• Korozija nije problem osim vlakana koja se nalaze u zaštitnom sloju
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
89
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete (FRC)
• Vlakna i beton učestvuju u raspodeli opterećenja proporcionalno modulima elastičnosti
• Nakon otvaranja prsline šire od 0.15 mm, samo vlakna učestvuju u prenosu opterećenja u preseku (efekat ,,premošćavanja prslina”)
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
PROJEKTOVANJE ELEMENATA OD MIKROARMIRANOG BETONA PREMA fib MODEL CODE 2010 (2018) Bogdan Šakić, Nikola Tošić, In: Simpozijum Društva građevinskih konstruktera Srbije.
90
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete (FRC)
• Pri naponima pritiska, mikroarmirani beton pokazuje značajno većuduktilnost od nearmiranog betona
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
PROJEKTOVANJE ELEMENATA OD MIKROARMIRANOG BETONA PREMA fib MODEL CODE 2010 (2018) Bogdan Šakić, Nikola Tošić, In: Simpozijum Društva građevinskih konstruktera Srbije.
91
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete (FRC)
• fib Model Code 2010 predlaže dva tipa ponašanja nakon otvaranja prsline pri ULS-u: kruto-plastičan i linearan model
• Karakteristika FRC-a je rezidualna čvrstoća na zatezanje
• Lom na savijanje FRC-a se javlja kada je jedan od sledećih uslova ispunjen:– Dostizanje maksimalne dilatacije pritiska u SFRC-u
– Dostizanje maksimalne dilatacije zatezanja u armaturi ukoliko je prisutna
– Dostizanje maksimalne dilatacije zatezanja u SFRC-u
• U fib Model Code 2010 dati izrazi za određivanje granične nosivosti pri savijanju i smicanju SFRC elemenata
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
PROJEKTOVANJE ELEMENATA OD MIKROARMIRANOG BETONA PREMA fib MODEL CODE 2010 (2018) Bogdan Šakić, Nikola Tošić, In: Simpozijum Društva građevinskih konstruktera Srbije.
92
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete (FRC)
• Primena: ploče (velika opterećenja), tuneli, brane
• Prednosti: smanjuje potrebnu količinu klasične čelične armature, povećava otpornos na udar, veća trajnost
• Mane: ugradnja, cena
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
PROJEKTOVANJE ELEMENATA OD MIKROARMIRANOG BETONA PREMA fib MODEL CODE 2010 (2018) Bogdan Šakić, Nikola Tošić, In: Simpozijum Društva građevinskih konstruktera Srbije.
93
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Staklena vlakna
– Alkalno otporna
– Dužina 10-50 mm
– Količina koja se koristi do 10 vol%
– Osetljiva na abraziju zrna agregata tokom ugradnje
– Primena: Tokom renoviranja objekata, izgradnje drenažnih sistema, akustične barijere, fasadne obloge, ornamenti
– Mane: visoka cena
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
94
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Sintetička (Polimerna) vlakna– Smanjuju prsline nastale usled skupljanja u pločama, povećavaju čvrstoću
pri zatezanju, smanjuju prsline, povećavaju otpornost na urad, smanjuju izdvajanje vode
– Otporna na dejstvo korozije
– Moguća upotreba reciklirane plastike za njihovu proizvodnju
– Različite vrste vlakana:• Polietilenska
• Polipropilenska
• Akrilna
• Polivinil acetatna
• Poliamidna
• Poliesterska
• Karbonska
Mik
roa
rmir
an
i b
eto
ni
95
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Sintetička (Polimerna) vlakna
– Prva upotreba – vojna industrija za proizvodnju betona otpornih na eksplozije
– 2000-danas:
• Ultra high performance fibre-reinforced concrete UHPFRCC
• Engineered cement composites ECC
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
96
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Ultra high performance fibre-reinforced concrete UHPFRCC
– Velike količine cementa (više od 600 kg/m3)
– Mineralni dodaci (silikatna prašina, leteći pepeo, drugi pucolanski materijali)
– Najveće zrno agregata 6 mm
– Upotreba većih količlina vlakana
– Upotreba hemijskih dodataka
– Mali vodovezivni faktor, manji od 0.25
– Samougrađujući betoni
– Nega na povišenim temperaturama - zaparivanje
– Vodonepropusni – trajnost
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
97
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Ultra high performance fibre-reinforced concrete UHPFRCC
– Veća homogenost (ne koristi se krupna frakcija i bolja upakovanost zrna)
– Visoke čvrstoće pri pritisku (veće od 150 MPa) zatezanju (do 40 MPa) i moduli elastičnosti (do 90 GPa)
– Uticaj na životnu sredinu
– Primena: superstruktura mostova, elementi koji zahtevaju dobre mehaničke karakteristike i trajnost betona
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
Mediterranean Culture Museum in Marseille
98
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Ultra high performance fibre-reinforced concrete UHPFRCC
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
150 MPa čvrstoća pri pritisku
15 MPa čvrstoća pri zatezanju
Malaysia
99
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Ultra high performance fibre-reinforced concrete UHPFRCC
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
Mediterranean Culture Museum in Marseille
Switzerland. Pedestrian bridge. Freiburg. 24 m
100
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Ultra high performance fibre-reinforced concrete UHPFRCC
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
Mediterranean Culture Museum in Marseille
Czech Republic. Pedestrian bridge. 156 m
101
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Ultra high performance fibre-reinforced concrete UHPFRCC
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
Mediterranean Culture Museum in Marseille
Abu Dhabi. Louvre Museum.
Paneli i rešetke debljine 10-15 mm
102
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Engineered cement composites ECC
– Značano veća čvrstoća pri zatezanju i duktilnost
– Maksimalna dilatacija zatezanja 1-6%
– Samo sitan agregat (pesak/cement ≤ 0.5)
• Voda/cement ≤ 0.5
• Sintetička vlakna ≤ 2 vol%
• Velike količine cementa
• Hemijski dodaci
• Pucolanski materijali
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
103
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Engineered cement composites ECC
– Mogućnost formiranja sitnih bliskih prslina širine do 0.1 mm
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
104
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Engineered cement composites ECC – Mikromehaničke karakteristike betona – odnos i karakteristike vlakana,
matrice i prelazne zone
– Najčešće se koriste polivinil alkohol vlakna i polietilenska vlakna velikog modula elastičnosti
– Ispitivanja kao konstrukcijskog betona, pod cikličnim opterećenjem, u stub-greda čvorovima
– Velika disipacija energije
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
105
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Karbonska vlakna
– C³-Carbon Concrete Composite projekat
– Zamena do 20% čelika karbonskim vlaknima
– Bolja otpornost na koroziju
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
106
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Potencijalna primena:
– Sanacije objekata
– Konstrukcijski beton
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
PAVILION IN KAHLA, GERMANY BRIDGE IN NAILA,
GERMANY
BRIDGE IN ALBSTADT-
EBINGEN, GERMANY
107
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete
• Prirodna vlakna
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
KonopljaLan
Juta Pamuk
108
Mikroarmirani betoni - Fibre-reinforced concrete FRC
• Prirodna vlakna
– Razgradiva, obnovljiva, nisu štetna za okolinu
– Upotreba lokalnih materijala
– Trajnost vlakana!
– Nestalnost kvaliteta vlakana
– Lošije mehaničke karakteristike u odnosu na sintetička vlakna
– Veće upijanje vode
Be
ton
i sa
do
da
tko
m v
lak
an
a
109No
ve
vrs
te b
eto
na
Novi vezivni materijal Nove vrsta agregata
Betoni sa dodatkom vlakana
Betoni specijalnih namena
• Nove vrste cementa• Betoni sa zgurom iz visokih peći• Betoni sa silikatnom prašinom• Betoni sa letećim pepelom• Alkalno aktivirani materijali
• Staklena vlkana• Sintetička vlakna• Čelična vlakna• Organska vlakna
• Agregat od recikliranog betona• Agregat od reciklirane opeke• Agregat od reciklirane gume
• Samozaceljujući betoni• 3D štampani betoni• Aktuelna istraživanja
110
3D štampani betonB
eto
ni
spe
cija
lnih
na
me
na
Dubai
111
3D štampani betonB
eto
ni
spe
cija
lnih
na
me
na
112
3D štampani betonB
eto
ni
spe
cija
lnih
na
me
na
113
Samozaceljujući materijaliB
eto
ni
spe
cija
lnih
na
me
na
114Za
klj
uča
k
2020
BAB 871. Granično stanje nosivosti2. Granično stanje upotrebljivosti3. Trajnost = zaštitni sloj
EN 1992-1-11. Granično stanje nosivosti2. Granično stanje upotrebljivosti3. Trajnost :
• Klase izloženosti• Klasa betona• Vodocementni faktor• Zaštitni sloj
fib Model Code 20101. Granično stanje nosivosti2. Granično stanje upotrebljivosti3. Trajnost:
• modeli predikcije
fib Model Code 20201. Granično stanje nosivosti2. Granično stanje upotrebljivosti3. Trajnost
• precizniji modeli predikcije
4. Održivost
115