Samozbijajući beton

Može se slobodno reći da je osnovni razlog početka intezivnih i vrlo ozbiljnih istraživanja na planu dobijanja samozbijajućih betonskih mešavina, koja su najpre počela u Japanu oko 1983. god bio sprega dva faktora. Prvi je veliki problem sa trajnošću armiranobetonskih konstrukcija a drugi je veliki nedostatak kvalifikovane radne snage za kvalitetno ugrađivanje betona. Potrebno je napomenuti da je problem trajnosti betona, odnosno betonskih konstrukcija, još mnogo ranije, negde polovinom sedamdesetih godina, počeo ozbiljnije da zaokuplja pažnju istraživača na području tehnologije betona, odnosno pažnju građevihskih inženjera-konstruktera.

Negde u tom periodu, naime došlo se do nedvosmislenog zaključka da su najveći problemi trajnosti armiranobetonskih konstrukcija povezani sa korozijom armature u betonu, izazvane karbonatizacijom zaštitnog sloja u kombinaciji sa agresivnim delovanjem hlorida.

Kao rezultat, usledile su izmene odredbi propisa i preporuka mnogih zemalja u vezi sa maksimalno dopuštenim sadržajem hlorida u betonu, odnosno u vezi sa minimalnom debljinom zaštitnog sloja betona.

Usled akutnog nedostatka dovoljnog broja kvalifikovanih radnika, u prvom redu betoniraca koji rade na kompaktiranju betona a sa druge strane usled vrlo guste armature i konsekventno tome veoma otežanog vibriranja zaštitnog sloja, kvalitet izvođenja bio je značajno ugrožen.

Razvoj takve vrste betona, koji će u tim uslovima obezbediti i garantovati kvalitetno zbijen, kompaktan zaštitni sloj, a time i trajnije betonske konstrukcije, bio je zato neminovan. Na neophodnost razvoja takve vrste betona prvi je ukazao H. Okamura 1986. godine. Tada su od strane K. Ozawe na univerzitetu u Tokiju započeta istraživanja u tom pravcu, da bi već u toku 1988. godine bio napravljen beton koji se smatra prototipom samozbijajućih betona a koji je tada nazvan beton visokih performansi. Svojstva ovog betona tada su opisana kao

• u svežem stanju samougradljiv,
• u ranoj starosti bez inicijalnih defekata,
• u očvrslom stanju otporan na spoljne uticaje, odnosno trajan.

U isto vreme profesor Aitcin je beton visokih performansi definisao kao beton visoke trajnosti zahvaljujući niskom vodocementnom faktoru. Od tada termin beton visokih performansi počeo je u celom svetu da se odnosi na beton visoke trajnosti. H. Okamura je, međutim, ovaj termin kasnije preinačio u samozbijajući beton visoke trajnosti.

Uvođenje samozbijajućih betona u Evropu početkom devedesetih godina tesno je povezano sa aktivnostima RILEM-a, posebno njegovog tehničkog komiteta TC145 WSM- workability of fresh special concrete mixes koji je osnovan 1992. godine. Kasnije su osnovana još neka tela čiji je zadatak bio da se šira javnost Evrope upozna sa samozbijajućim betonom i da se u praktičnim dostignućima primakne Japanskim istraživačima kao i donošenje relevantnih standarda na ovom polju istraživanja.

 

Ovde ćemo dati kratak opis testova i slike neophodne opreme. Ovi testovi su razvijeni specijalno za samozbijajuće betone. Postojeći reološki testovi nisu mogli biti primenjeni kod samozbijajućih betona.

U razmatranju ovih testova mora se voditi računa o mnogim osobenostima:

Najveća teškoća u ispitivanju samozbijajućih betona je što se posmatraju tri veoma različite i međusobno suprotne osobenosti: sposobnost popunjavanja, prolazna sposobnost i otpornost na segregaciju. Još uvek nije razvijen jedinstven test koji bi omogućio posmatranje i ocenjivanje sva tri parametra. Stoga je neophodno izvoditi dva ili više testova, da bi se utvrdile sve karakteristike sveže betonske mešavine. Moguće je ustanoviti različite kriterijume za betone koji se ugrađuju u horizontalne i vertikalne elemente, takođe, različite vrednosti testova mogu se ustanoviti za elemente sa različitim rasporedom armature.

 

 Rasprostiranje sleganjem (SLUMP-FLOW test)

Test se koristi da bi se dobio uvid u horizontalno tečenje samozbijajućih betona ukoliko nema prepreka. Razvijen je u Japanu za ocenu podvodnih betona. Ovaj test je baziran na testu određivanja sleganja betona. Prečnik rasprostrtog betona je mera popunjavajuće sposobnosti betona.

 
  V levak

Ogled je razvijen od strane Japanskih istraživača i u svetu postoji više varijanti ovog ogleda u pogledu dimenzija same aparature kao i u pogledu interpretacije rezultata ogleda. Aparatura se sastoji od levka koji je prema nekim autorima u gornjem delu širine 50 cm a u donjm delu se sužava na 7.5 cm a celokupna širina aparature je 6.5 cm. Na dnu postoji cilindričan deo koji je dužine 15 cm i taj deo se završava sa vratancima koja se mogu slobodno otvarati i zatvarati sa jednom polugom na sebi. Aparatura se najbolje može sagledati na slici.

 

L box

Ovaj test zasnovan je na japanskom projektovanju betona za podvodno betoniranje. Test daje ocenu prolaznosti betona a takođe i stepen do kojeg je zaustavljen armaturom na aparaturi. Aparatura je prikazana na skici.

 

 

 U box

 

Test je razvijen od strane Tecnology Reasearch Centre Taisei Corporation u Japanu. Nekada se ova aparatura naziva još i 2 box-shaped 2 metoda. Metoda se koristi za merenje popunjavajuće sposobnosti samozbijajućih betona. Aparatura se sastoji od kutije koja je zidom u sredini podeljena na dve komore.

 

 Upotreba ogleda i zahtevi za iste

 

	Ogled	Karakteristika/osobina
1	Rasprostiranje na Abramsovom konusu	Popunjavajuća sposobnost
2	T50cm rasprostiranje	Popunjavajuća sposobnost
3	J-ring	Prolazna sposobnost
4	V-levak	Popunjavajuća sposobnost
5	V-levak na 5 min	Otpor segregaciji
6	L-kutija	Prolazna sposobnost
7	U-kutija	Prolazna sposobnost

 

Za početno projektovanje mešavine samozbijajućih betona sva tri parametra obradljivosti betona moraju se posmatrati. Za laboratorijska ispitivanja potrebno je verifikovati sve parametre samozbijajućih betona.

 

Karakteristike	Ogled	Gradilište	Modifikacija ogleda zavisno od maksimalnog zrna agregata
	Laboratorija		Laboratorija
Popunjavajuća sposobnost	1 Rasprostiranje 2 T 50cm rasprostiranje 4 V levak	1 Rasprostiranje 2 T 50cm rasprostiranje 4 V levak	nema   max 20 mm
Prolazna sposobnost	6 L kutija 7 U kutija	3 J-ring	Različiti otvori na L kutiji i U kutiji
Otpornost na segregaciju	5 V levak na 5 min	5 V levak na 5 min	nema

 

Kriterijumi obradljivosti za samozbijajuće betone

 

	Ogled	Jedinica	Tipične vrednosti ogleda
			Minimum	Maksimum
1	Rasprostiranje na konusu	mm	650	800
2	T 50cm rasprostiranja	sec	2	5
3	J-ring	mm	0	10
4	V levak	sec	6	12
5	T 5min na V levku	sec	0	+3
6	L kutija	(H 2 /H 1 )	0,8	1,0
7	U kutija	(H 2 -H 1) mm	0	30

 

Vrednosti van ovih granica mogu se prihvatiti ukoliko proizvođač demonstira zadovoljavajuće karakteristike u specifičnim uslovima kao što su: veliko rastojanje armature, kratko rastojanje rasprostiranja od mesta pražnjenja betona, jednostavne oplate itd.

Posebnu pažnju je potrebno obratiti na moguću segregaciju betona jer ne postoji pouzdan test kojim bi se moglo sa sigurnošću ustanoviti segregacija betona.