Beton o wysokiej wytrzymałości pozwala nie tylko na tworzenie smukłych konstrukcji, ale również prowadzi do mniejszego zużycia cementu i redukcji emisji dwutlenku węgla do atmosfery.
Czym jest “beton o wysokiej wytrzymałości” i w jaki sposób go stosować?
Różnica między zwykłym betonem, a tym o wysokiej wytrzymałości leży w ich wytrzymałości na ściskanie. Wytrzymałość na ściskanie betonu o wysokiej wytrzymałości BWW (ang. HPC) znajduje się na poziomie 50-120 MPa, gdzie beton standardowy posiada mniej niż 50 MPa. Beton wysokowartościowy UHPC, posiada wytrzymałość na ściskanie powyżej 120 MPa. Te wartości są jednak różne dla wymogów różnych państw.
Beton o wysokiej wytrzymałości (wysokowartościowy) jest stosowany między innymi do budowy skomplikowanych i smukłych konstrukcji betonowych. W przypadku zastosowania zwykłego betonu do budowy wysokich budynków, mostów, kolumn i innych konstrukcji są one bardzo masywne i niepraktyczne. Gdy zastosujemy beton o wysokiej wytrzymałości tego typu konstrukcje są lżejsze oraz mniej masywne, dzięki czemu otrzymujemy większą przestrzeń użytkową. Takie budowle optycznie mają lepszą prezencję z architektonicznego punku widzenia. Warto pamiętać, że te struktury mają zdecydowanie dłuższą żywotność.
Ogromną zaletą betonu o wysokiej wytrzymałości jest możliwość uzyskania oszczędności. Te oszczędności wynikają z możliwej redukcji stosowanych surowców. Jeżeli zredukujemy użycie betonu o 25%, to w ten sposób można oszczędzić około 20% surowców. Mniejsza ilość cementu to czynnik kluczowy, ponieważ jego produkcja odpowiada za ogromna ilość emisji CO2 do atmosfery. Zmniejszenie zużycia cementu o 20% to odpowiednio redukcja emisji CO2.
Materiały oraz projektowana mieszanka
Do produkcji betonu o wysokiej wytrzymałości niezbędne są najlepsze surowce o bardzo wysokiej jakości. Kruszywo łamane o dużej gęstości objętościowej oraz grubsze kruszywo i różne spoiwa są istotnymi składnikami mieszanki. BWW potrzebuje dużej ilości spoiwa, w niektórych przypadkach nawet do 650 kg/m3. Często stosowanymi spoiwami poza cementem jest krzemionka, popioły lotne, mączka wapienna oraz GGBRS (Ground Granulated Blast Furnace Slag - Mielony granulowany żużel wielkopiecowy). Zazwyczaj część cementu zostaje zastąpiona przez popioły lotne i inne wymienione spoiwa by poprawić urabialność oraz zredukować ilość niezbędnej wody oraz uniknąć wzrostu temperatury mieszanki betonowej. Krzemionka stosowana jest by uzyskać nawet wyższą wytrzymałość na ściskanie.
Współczynnik W/C betonu o wysokiej wytrzymałości jest bardzo niski, zazwyczaj między 0,2 do 0,3. Niska zawartość wody w mieszance zmniejsza jej urabialność, jest to wyzwanie, które można rozwiązać przez dodanie specjalnych domieszek chemicznych. W przypadku superplastyfikatora polepsza się mieszanie, urabialność oraz pompowanie betonu.
Utrzymywanie temperatury poniżej odpowiedniego poziomu jest kolejną ważną kwestią, zwłaszcza gdy betonowana jest wielka konstrukcja. Jest to możliwe tylko w przypadku, gdy temperatura wszystkich materiałów (kruszywa, cementu i wody) jest kontrolowana. Konieczna jest również właściwa pielęgnacja mieszanki betonowej tuż po jej wylaniu, aby kontrolować proces dojrzewania betonu.
Przy wysokiej temperaturze mieszanki twardnienie BWW będzie bardzo szybkie, co może prowadzić do problemów takich jak pęknięcia w strukturze. Stosując spowalniacze można spowolnić proces wiązania i twardnienia betonu i uzyskać jego lepszą jakość.
Beton o wysokiej wytrzymałości – wymagania dla węzła betoniarskiego
Istnieją dwie odmienne metody produkcji betonu: na węzłach wyposażonych w mieszalnik oraz na węzłach bez mieszalnika.
Węzły nie posiadające mieszalnika dozują odpowiednie ilości surowca, które mieszane są dopiero w betonowozie na zasadzie wolnospadowej. To właśnie dlatego w większości węzły z tzw. mieszaniem na sucho nie nadają się do produkcji BWW.
Jedyną możliwością produkcji betonów wysokowartościowych BWW jest zastosowanie węzła wyposażonego w mieszalnik. Na takim węźle proces mieszania betonu następuje w mieszalniku stanowiącym integralną część węzła betoniarskiego. Jest to najlepszy sposób na odpowiednie i wydajne mieszanie materiałów by osiągnąć możliwie najbardziej jednorodną mieszankę betonową.
Produkując BWW bardzo ważna jest informacja o bieżącej wilgotności kruszywa. Jest to spowodowane tym, że wilgotność kruszywa ma ogromy wpływ na ilość zawartej wody w mieszance. Pomiary wilgotności kruszywa oraz regulacja ilości dozowanej wody dodatkowej do mieszanki muszą odbywać się automatycznie. Z powodu niskiego współczynnika W/C nawet mały błąd w obliczeniach ilości wody zawartej w kruszywach może spowodować, że cały zarób nie będzie nadawał się do wykorzystania.
Pracujące z dużą dokładnością systemy dozowania i ważenia odgrywają kluczową rolę podczas procesu produkcyjnego. Innym ważnym czynnikiem jest zachowanie jak najniższej wartości odchylenia standardowego pomiędzy zarobami. Jeżeli odchyłka w dozowaniu kruszywa jest duża pomiędzy zarobami, spowoduje to błąd nie tylko w ilości dozowanego kruszywa, ale i ilości wody w mieszance.
Nie tylko zawartość wody jest ważną kwestią, ale również temperatura surowców używanych w procesie produkcyjnym – zwłaszcza temperatura kruszywa. Jeżeli węzeł nie posiada odpowiedniego systemu grzewczego, systemu sterowania, odpowiedzialnego za ogrzewanie surowców i regulującego temperaturę mieszanki, to w czasie zimy pojawi się problem z odchyłkami temperatury kruszyw.
Z drugiej strony, w czasie upałów temperatura betonu może być zbyt wysoka, co również może powodować pewne problemy. Zbyt wysoka temperatura betonu spowoduje, że prawdopodobnie nie będzie mógł być on wykorzystany zgodnie z pierwotnym przeznaczeniem. W niektórych przypadkach wymagane jest chłodzenie kruszywa i cementu lub dodanie wody lodowej lub płatków lodu, aby utrzymać temperaturę mieszanki na wymaganym, niskim poziomie.
Do wytworzenia mieszanki betonu o wysokiej wytrzymałości węzeł betoniarski musi być wyposażony w wysokiej klasy mieszalnik planetarny lub dwuwałowy. Spełniając ten warunek można uzyskać optymalne mieszanie by uzyskać beton o odpowiednich właściwościach. Zazwyczaj najlepszym wyborem jest przeciwbieżny mieszalnik planetarny, ponieważ dzięki niemu można uniknąć ubocznego efektu zbyt dużego napowietrzenia mieszanki.
Kolejnym ważnym elementem jest system sterowania węzła. Jak zaznaczono wcześniej, podczas produkcji BWW, wymagana jest w pełni automatyczna kontrola temperatury i wilgotności, a także precyzyjne dozowanie wszystkich materiałów z bardzo małym odchyleniem standardowym między zarobami.
Podsumowanie
Produkcja BWW oznacza, użycie odpowiednich materiałów, odpowiedniej receptury i węzła betoniarskiego wyposażonego w mieszalnik.
Jeżeli zastosujemy odpowiedni węzeł wyposażony w dobrej klasy mieszalnik, to produkcja betonu wysokiej wytrzymałości nie będzie trudniejsza niż produkcja zwykłych betonów. Podstawowymi wymaganiami, które trzeba spełnić są: niewielkie odchylenie standardowe między dozowaniami dla kolejnych zarobów, dokładne pomiary wilgotności kruszyw, automatyczna korekta ilości dodatkowej wody i kruszywa, efektywny mieszalnik, nowoczesny system sterowania oraz automatyczna kontrola temperatury surowców. W szczególnych warunkach zaleca się instalację systemu ogrzewania lub chłodzenia, by móc kontrolować temperaturę betonu.
Węzły betoniarskie Tecwill i beton o wysokiej wytrzymałości
Wszystkie modele węzłów Tecwill doskonale nadają się do produkcji betonu o wysokiej wytrzymałości. W szczególności instalowane przez nas precyzyjne systemy pomiaru wilgotności kruszywa, dokładne systemy dozowania gwarantujące niskie odchylenie standardowe pozwalają użytkownikowi na niezawodną produkcję betonów wysokiej wytrzymałości. Nasze systemy ogrzewania wody i kruszywa z systemem automatycznej kontroli temperatury betonu z powodzeniem działają w najtrudniejszych warunkach na całym świecie.
Jeżeli chcesz uzyskać dodatkowe informacje, z radością odpowiemy na wszelkie pytania.
