Tentamens 2,5% Beton

Transcriptie

1 Tentamens Beton is beter bestand tegen erosie bij lage WCF Beton is beter bestand tegen erosie bij laag cementgehalte Vorst wordt beperkt door gebruik van lage WCF en luchtbelvormer Betonsterkte wordt groter bij lage WCF en gebroken toeslagmateriaal Plastificeerders zijn hulpstoffen, vliegas is een vulstof In grindbeton wordt doorlatendheid bepaald door doorlatendheid cementsteen Doorlatend beton is over het algemeen zwakker Waterindringing in beton loopt beter met hoge WCF en zonder luchtbelvormer Treksterkte steenachtig materiaal wordt bepaald met trek-, splijt-, en buigproef Opzuiging is grootst als capillairen klein zijn en oppervlaktespanning vloeistof groot Gewapend beton is een composiet Stalen wapening in beton wordt gepacificeerd door Ca(OH) 2 Capillaire poriën ontstaan door overtollig water Naarmate hydratatie vordert wordt aantal gelporiën groter maar totaal poriënvolume cementsteen kleiner. Grindbeton onder druk bezwijkt onder lage druk dor scheurvorming in de cementsteen Naarmate de verhouding klinkerbestanden C 3 S / C 2 S hoger is, lagere eindsterkte en hogere beginsterkte. HC (t.o.v. PC) bereikt hogere eindsterkte en de cementsteen wordt ondoorlaatbaar Men krijgt hogere druksterkte als belasting met hogere snelheid wordt opgelegd en beton droog is. Cellenbeton (gasbeton) is gemaakt van kalk, zand, water en aluminiumpoeder Hydraulische kalk verhard aan lucht en water en is waterbestendig Bij elastische vervorming keert een materiaal geheel terug in oorspronkelijke vorm Beton heeft hogere druksterkte zonder dooicycli en zonder neutronenbestraling Zacht water tast beton aan door het in oplossing gaan van Ca(OH) 2 Cementsteen is beter bestand tegen chemische aantasting bij lage WCF en hoog cementgehalte Het carbonatatiefront schrijdt sneller voort in beton met hoge WCF en lage 7 daagse kubusdruksterkte Carbinatatie is met name onwenselijk omdat het wapeningsstaal niet meer gepassiveerd is Wapeningscorrosie kan worden tegengegaan door toepassing van sillica fume Temperatuur in gebouw wordt gelijkmatig verdeelt => lage warmtegeleidingscoëfficiënt+hoge warmtecapaciteit Scheurvorming door thermische schokken treedt minder op door lage E, hoge hoge thermische uitzettingscoëfficiënt Wapiningsstaal wordt koud gevormd om sterkte staal te verhogen Hogere sterkte cement wordt verkregen door lagere WCF σ = E * a * t 2,5% bij vraag over zoutconcentratie Humus tast niet aan Glasvezel versterkt kunststof bij composieten Wet van Hooke geldt als de oude situatie volledig terugkeert Bij trekproef hogere sterkte als proefstaaf langer is Minimale WCF C28 = 0,38 HC (t.o.v. PC) bevat minder Al 2 O 3 verhouding kubuslengte en grootste korrel = 4 Bij suiker hogere eindsterkte, bij boorzuur niet Beton

2 Hoog C 3 S gehalte => snellere verharding, lagere eindsterkte Hoog C 2 S gehalte => trage verharding, hogere eindsterkte Voor hydratatie ijzerporlandcement/hoogovencement is activator nodig = Ca(OH) 2 Fysische water => adhesiekrachten, verdampt boven 105 C, 15% Chemisch water => gebondenaan silicaten, niet verdampen, afbreken (1000 C), 25 % Hydratatiegraad α = verhouding werkelijk gebonden water t.o.v. maximaal gebonden water Beton is sterker naarmate er minder capillaire poriën zijn Als beton hardt in water komen er minder poriën Hoe meer slak des te minder poriën, (HC minder als PC) Beton heeft meeste weerstand bij hoog slakgehalte en lage WCF => dichte structuur Meer C 3 A zorgt voor hogere hydratatiewarmte Hechting wordt beter als toeslagstoffen meer silicaten bevat Groen beton: stabiliteit berust niet op verharding maar op capillaire krachten Jong beton: alle eigenschappen wijzigen in dit stadium het meest Sterkte van groen beton is gevolg van adhesie tussen water en vaste stof en cohesie binnen het water De eerste 2 dagen ontwikkeld de druksterkte zich synchroon aan de treksterkte, er bestaat dus een lineaire relatie onafhankelijk van de tijd Bij lage WCF minder warmteontwikkeling Standaardkubus = 150 mm Sterkte beton is lager naarmate verhardingstemperatuur hoger is Als jong beton langzaam wordt belast kan het meer druk aan => poriën hydrateren dicht (t.o.v. oud beton) Naarmate de belastingsnelheid stijgt, neemt ook sterkte toe Kleinere maximale korrel, méér en gebroken toeslagmateriaal vergroten stootsterkte Bij het punt van minimale volume komen er instabiele scheuren, ook zonder toename van de druk Hoe kleiner de poriën, des te later bevriest het water in het beton Krimp is gevaarlijker, bereikt eerder treksterkte waardoor scheuren ontstaan. Het verloop van krimp is functie van uitdroging Door vochtverdeling treedt krimp op die niet constant is over de dikte => er ontstaan eigenspanningen In beton krimpt alleen cementsteen, meer toeslag = minder krimp Lage WCF én laag cementgehalte => kleine krimpverkotingen Relatief groter oppervlak betekent snellere uitdroging, => eerdere en grotere eigenspanningen Gewapend beton krimpt minder, wapening belemmerd verkorting Na ontlasten vormt deel terug (kruipherstel) en deel blijft HC kruipt minder als PC Grote stenen als toeslagstof verhogen permeabiliteit Meer lucht in het water => lagere permeabiliteit (luchtbellen blokkeren waterstroom) Beton onder waterdruk krijgt steeds lagere permeabileit (self healing) Silica fume kan permeabiliteit verkleinen (vooral bij lage cementgehaltes + combinatie superplastificeerder Beton

3 Basismaterialen voor vervaardiging Portlandcement kalksteen CaCO 3 kalk, gebrand kalksteen ( CaO = C) aluinaarde Al 2 O 3 A kwarts SiO 2 S ijzeroxide Fe 2 O 3 F Klinkerbestanddelen: tricalciumsilicaat 3CaO SiO 2 = C 3 S dicalciumsilicaat 2CaO SiO 2 = C 2 S tricalciumaluminaat 3CaO Al 2 O 3 = C 3 A tetracalciumaluminaatferriet 4CaO Al 2 O 3 Fe 2 O 3 = C 4 AF trisulfaat monosulfaat 3CaO Al 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O 3CaO Al 2 O 3 CaSO 4 12H 2 O Alkalireactie Na 2 O + H 2 O => 2 NaOH SiO 2 n H 2 O + 2 NaOH => Na 2 SiO 3 (n + 1) H 2 O (2x maal groot volume) Hulpstoffen Plastificeerder; plastischer (vloeibaarder), watergehalte reduceren => oppervlakte cementkorrels wordt electrische geladen en stoten af, schuifweerstand neemt af, vloeibaarheid toe Superplastificeerder; sterkere mate, mogelijkheid tot vloeibaar beton Luchtbelvormer; maakt beton vorstbestendig, minder water nodig, dus even sterk Vertragers; organische stoffen Waterdichtmakende hulpstoffen; 1- maken capillaire poriën waterafstotend óf 2- sluiten poriën af met zwellende producten Toevoegingen Puzzolanen; betere verwerkbaarheid, minder bleeding, minder waterdoorlatendheid, lagere hydratatiewarmte, hogere chemische resistentie, minder kalkuitslag door binding Ca(OH) 2 silica fume: speciaal soart vliegas Bleeding; als beton gestort is zakken zwaardere delen naar de bodem waardoor water naar boven wordt geperst. Hierdoor ontstaat gelijkmatig naar boven gerichte cohesiedruk met kans op scheurvorming. Wanneer de verdamping grote is als de bleeding treedt capillaire krimp op. (afhankelijk van vele factoren) Aspecten die bij de sterkte en vervorming een rol spelen; verhouding E - moduli matrix en toeslagkorrel aanhechting (hangt o.a. af van verharding van cement en mineralogische samenstelling korrel) treksterkte matrix (wordt bepaald door WCF) beginscheuren (door afkoeling en uitdroging tijdens verharden) textuur van de korrel druk- en schuifsterkte hoeveelheid matrix Invloeden op de druksterkte vanuit samenstelling;

4 WCF; meer capillaire poriën => minder sterkte Cementgehalte; sterkst als holle ruimtes tussen korrels opgevuld is met cementlijm en als laagje tussen de korrels zo dun mogelijk is toeslagmateriaal, vorm is alleen bij lage WCF van invloed, gebroken = sterker. Kringloopbeton is minder sterk, o.a. door grotere hoeveelheid matrix. Hulpstoffen, beïnvloed óf verwerkbaarheid óf hydratatie versneller; versnelt alleen, versterkt niet (best bij lage WCF + hoge temperatuur) vertragers; omgekeerd (suikers, boorzuur) plastificeerders; verwerkbaarheid verbeterd, zelfde WCF => zelfde sterkte, waterbehoefte neemt af => sterkte neemt toe luchtbelvormers; vorstbestendigheid, minder water compenseerd afname sterkte door bellen toevoegingen vliegas; door bolvormige korrelvorm verbeterd het de verwerkbaarheid en samenhang silica fume; fijne deeltjes maken beton dichter, puzzolane werking => extra calciumsilicaathydraten, negatief = grotere waterbehoefte Soorten water: bulk water; p r > 0,1 mm in capillairen gecondenseerd water; p r > 0,01 µm gestructureerd water; p 3nm < r < 10 nm geabsorbeerd water, p r < 3 nm Trekspanning => belemmerde verkorting Drukspaning => belemmerde verlenging Soorten krimp: capillaire krimp chemische krimp hygrische krimp carbonatatie krimp Diffusievergelijking; δ 2 H / δ x 2 + δ 2 H / δ y 2 = 1 / D δh / δt (H= poriënvochtigheid) Kruip; toename van de vervorming in de tijd onder constante spanning Relaxatie; afname van de spanning in de tijd onder constante vervorming Waterpermeabiliteit; q = k A δp / l Asfalt Fundering; ongebonden fundering ( steenmengsels of bitumens gebonden materiaal)

5 gebonden fundering tussenvorm = steenmengsel mortel; bitumen + vulstoffen mastiek; bitumen + vulstoffen + zand Type mengsels; ondervulde mengsels (met holle ruimtes, ZOAB) gevulde mengsels (poriën niet met elkaar in verbinding) overvulde mengsels (vulmiddel drijft in mortel/mastiek) Soorten asfalt; warm asfalt asfaltbeton (betonopbouw, min mogelijk holle ruimtes) grindasfaltbeton (voor onderlagen => veel grind, weinig bitumen) steenslagasfaltbeton (STAB, onderlagen, met gebroken aggregaat) open asfaltbeton (OAB, tussenlagen) dichtasfaltbeton (DAB, deklaag, veel bitumen, niet teveel) zeer open asfaltbeton (ZOAB, deklaag, waterdrainage) steenmastiekasfalt (SMA, deklaag, duur) giet- en strijkadfalt (stalen brugdekken, industrievloeren enz., vervormingsgevoelig, prijzig) koud asfalt warm bereid koud asfalt (viscositeit laag door fluxolie) emulsie asfaltbeton (EAB, voor reparaties) Mengselkarakteristiek; gebroken materiaal; asfalt stabieler door grotere oppervlakte ruwheid, moeilijker te verdichten korrelverdeling; veel contactpunten => stabiel, kans op overvulling korrelafmeting; hoe groter de maximale korrelafmeting des te groter is de weerstand tegen blijvende vervorming en des te groter is de potentiële macrotextuur. zandsoort en -gradering Eigenschappen mortel/mastiek; hechtvermogen mortel - aggregaat; wordt o.a. beïnvloed door; hoeveelheid bitumen bitumeneigenschappen type vulstof verhouding vulstof - bitumen, mortelviscositeit gebruik van kalk hydroxyde en hechtverbeteraars oppervlakte eigenschappen van mineraal aggregaat mortelviscositeit; wordt o.a. bepaald door; vulstofsoort (opneemvermogen) bitumensoort (penetratie) volumetrische vulstof / bitumenverhouding (V/B verhouding) chemisch-fysische binding; electrische aantrekking op moleculair niveau Hechting bitumen / aggregaat; fysisch-effect; vloeistof omhult vaste stof