Zaprawy cem entowo-wapienne (półcem entowe)
A. Beton z cementu portlandzkiego
§ 2. Części skład o w e betonu. — W ym agania ogólne.
a) C e m e n t . — M a te r ja łe m w i ą ż ą c y m w b eto n ie b y w a j ą cem enty: p o rtla n d z k i, żużlow y, że lazisty, ro m a ń s k i w z g lę d n ie inne h y d ra u lic zn e m a te r ja ły w iążące, u znane za ce m e nt; p ró c z t e g o z a m ia s t c e m e n tu m o g ą być u ż y te do p rz y g o to w a n ia betonu: w a p n o , t r a s s , p u cc o la n y i inne spoiw a.
P r z y s t o s o w a n i u c e m e n tu p o rtla d z k ie g o n ależ y u ż y w ać tylko, c e m e n tu n o r m alnie w ią ż ą c e g o , o d p o w ia d a ją c e g o w y m a g a n io m n o rm dla c e m e n tu p o rtla d z k ie g o , o p r a c o w a n y m p r z e z P olski K o m ite t N o rm a liz a c y jn y *). P rz y użyciu c e m e n tu ż u ż low ego, że la z iste g o lub ro m a ń s k ie g o n ależ y z a s to s o w a ć się do w y m a g a ń , p o d a nych w o d p o w ie d n ic h p r z e p i s a c h M in is t e r s t w a R o b ó t Publicznych. S to s o w a n i e c e m e n tó w sz y b k o w ią ż ą c y c h w z w y k ły c h w a r u n k a c h nie p o w in n o m ieć m iejsca.
Z a ś w ia d c z e n ia fa b ry c z n e o w ł a s n o ś c ia c h c e m e n tu p o w i n n y z a w ie ra ć d ane o w a r u n k a c h w iązania, s ta ło śc i objętości, s to p n iu zm ielenia, w y tr z y m a ł o ś c i na ro z r y w a n i e i z g n iata n ie p o 7 i 23 d n iach o ra z o cięż arz e w łaśc iw y m .
C e m e n t p o w in ie n b y ć d o s t a rc z o n y na m ie js c e b u d o w y w o r y g in a ln e m fabry- c z n em o p a k o w a n iu .
b) P i a s e k w in ien p o s ia d a ć z i a r n a m o żliw ie róż nej w ielk o ści i nie z a w ie ra ć ż a d n y c h s z k o d liw y c h d o m ie sz e k ; w w y p a d k a c h w ą tp liw y c h n ależ y d o św ia d c z a ln ie w y ja śn ić w p ł y w d o m ie s z e k za p o m o c ą p r ó b w y trz y m a ło ś c i na zg n iata n ie , p r z y c z e m s t o s o w a ć n a le ż y j e d y n i e g a tu n k i nie p o d l e g a j ą c e w ie trz e n iu .
P ia s e k w in ien być cz y sty , b e z d o m i e s z e k o rg a n ic z n y c h i gliny; p i a s e k n i e d o sta te c z n ie cz y sty w in ie n b y ć p rz e m y ty . D o p u s z c z a ln a d o m ie s z k a pyłu g lin ia
*) P atrz wyżej — rozdział X, str. 17—23.
stego w ynosi do ó% na o b jęto ść w s u c h y m stanie p rz y robotach ż e lb e to w y c h i do 8#
p rz y ro b o ta c h b etonow ych. N a jo d p o w ie d n ie js z y j e s t p ia s e k rzeczny, jak ró w n ie ż czysty kopalniany. W a ru n k i szczegółow e, j a k im w inien o d p o w ia d a ć p ia se k , s ą prz ytoc zone w rozdziale X, oraz niżej w §§ 3, 4 i 5.
c) W o d a nie p o w in n a za w iera ć d o m ie s z e k , sz kodliw ie d z iała ją cy ch na tw a rd n ie n ie betonu. W w y p a d k a c h w ą tp liw y c h należy d o św ia d c z a ln ie p rz e k o n a ć się o zdatności w ody.
U życie w o d y błotnej, pochodzącej z to rfo w is k , lub zanie czysz czone j tłuszczam i i o d p ły w a m i z fabryk, jest niedopuszczalne.
d) Ż w i r rzeczny lub k o p a ln y pow inien być czysty, nie o b le p io n y p rz e z glinę, h u m u s i t. p., w razie z a b ru d z e n ia p rz ez d o m ieszki p o w in ie n być ocz yszcz ony s ta ra n n ie arfo w an ie m lub p ław ienie m w celu usunięcia cz ąstecz ek ziemi, błota i kurzu. Materjał k a m i e n n y żw iru p o w in ien być o d p o r n y n a w p ł y w y a tm o s f e ryczne, dostatecznie t w a r d y (o w y trz y m a ło śc i na ciśnienie nić m niej 300 k g c m 2, dla tych zaś b u d o w li b eto n o w y c h , w k tó ry c h d o p u sz c z a ln e n a p r ę ż e n ie n a ciśnienie nie p r z e w y ż s z a 15 k g / c m 2, cyfra p o w y ż s z a m o ż e b y ć z m n ie js z o n a do 200 k g / c m 2);
żw ir p o ch o d z en ia w a p ie n n e g o nie p o w inien być u ż y w a n y do części, k tó re m o g ą być n arażo n e na działanie ognia.
W zależności od w y m i a r ó w części b udow li b e t o n o w y c h ż w ir m o ż e za w ierać ziarnka o w y m ia ra c h od 5 do- 65 m m , p rz y b u d o w ie m a s y w n y c h części m o żn a uży w ać — za ze zw oleniem o d n o ś n y c h w ładz — żw iru o w ię k sz y c h w y m ia ra c h poszczególnych ziarn, p rz y je d n o c z e s n e m z a s to s o w a n iu k o n iecz n y ch ś r o d k ó w , m a jących na celu o siągnięc ie należytej trw a ło śc i o ra z ścisłości b eto n u .
P rz y u ży c iu naturalnej m ie sz a n in y ż w iru z p ia s k ie m , zw an ej „ p o s p ó ł k ą “, arfow anie w celu od d ziele n ia żw iru o d p ia sk u nie je s t k o n ie c z n e m p r z y d o s t a tecznie je d n o s ta jn y m s k ła d z ie m a s y pospółki. O k r e ś le n ie s t o s u n k u części s k ł a d o wych d o k o n u je się p rz y p o m o c y p ró b n y c h o d s ie w a ń , a n a s t ę p n ie s k ła d uży w an ej m ieszaniny d o p r o w a d z a się do żą d a n e g o s t o s u n k u p rz e z d o d a n ie b ra k u ją c e j ilości bądź piasku, b ą d ź ż w iru lub .tłucznia.
e) P o j e d y n c z e k a m i e n i e , k tóre d o d a je się niek ied y do b eto n u , p o w in n y pochodzić ze skał tw a r d y c h i p o siad ać w y t r z y m a ło ś ć n a ciśnienie p rz y n a jm n ie j dw a ra zy w ię k sz ą od w y m a g a n e j w każdym p o s z c z e g ó ln y m w y p a d k u w y trz y m a ło śc i prób n y c h k o ste k b e to n o w y c h po u p ły w ie 28 dni od ich w y k o n a n ia i w k a ż d y m razie nie m n iejszą od 300 kg/cm - w ogóle, lub 200 k g / c m 2 w b u d o w n i c tw i e lą d o w e m (przy n a jw ię k s z e m n a p r ę ż e n iu do p u s z c z a ln e m n a ciśnienie 15 kg, cm-'). P ró c z tego dla tych części budow li, k tó re s ą n arażo n e n a działanie m ro z u , k a m i e ń po w in ien p o s iad ać d o s ta te c z n ą o d p o rn o ś ć na w p ł y w y a tm o sfery czn e . Dla b u d o w li, k tó re m o g ą być n a r a ż o n e na działanie ognia, należy u n ik a ć u ż y w a n ia k a m ie n i z g a tu n k u w a pniaków . W y m i a r y p o jed y n c z y c h k am ieni, k tó re m o ż n a d o d a w a ć do betonu, pow in n y być takie, aby r o b o tn ik b y ł w stanie s w o b o d n ie p r z e k ł a d a ć j e z m iejsca na miejsce; z a p ra w a p o w in n a być d ostatec znie p lasty cz n a, a b y d o b rz e o b le p ia ła ka m ie ń i związała go z p o zo stałą m a s ą b etonu, p rz y c z e m p o w ie r z c h n ia takich k a
mieni n iep o w in n a być z b y t gładka.
f) T ł u c z e ń p o w inien być p r z y g o to w a n y z k a m ie n ia , o d p o w i a d a ją c e g o w y m ien io n y m wyżej w a ru n k o m ; użyc ie tłucznia z innych m a t e r ja łó w naprz. z cegły, żużla i t. p. je s t rów n ie ż dop u szc zaln e, a n ie k ie d y n a w e t z a le c a n e w o d p o w ie d n ic h w a runkach. Dla b u d o w li o g n io trw a ły c h n ajb ard ziej o d p o w ie d n i j e s t tłuczeń z klin- keru przepalonego.
W ie lk o ś ć p o je d y ń c z y c h k a m y k ó w w tłuczniu za le żna j e s t od w y m i a r ó w o d nośnych części b udow li b e to n o w e j — nie p o w in n a ona j e d n a k n a o g ó ł p r z e k r a czać 65 m m . Z a zezw oleniem o d n o śn y c h w ładz m o ż n a u ż y w a ć tłuczeń o w ię k sz y c h w y m ia ra c h p r z y w y k o n a n iu m a s y w n y c h części budow li.
N a jo d p o w ie d n ie jsz y m j e s t tłuczeń, sk ład ają cy się z m i e s z a n in y k a m y k ó w różnej wielkości, g d y ż w te d y ob jęto ść p u sty c h m iejsc p o m i ę d z y k a m y k a m i je s t najm niejsza. A ż e b y ta o b ję to ś ć była jak n a jm n ie jsz a zaleca się u sta la ć n a j b a r dziej ra c jo n a ln y s t o s u n e k o b ję to śc io w y różnych w y m i a r ó w tłu c z n ia i p i a s k u za p o m o c ą p ró b n y c h m ieszanin.
R B e to n z tłucznia z w y k le d a je w ię k s z ą w ytrzym ałość, aniżeli beton żw irow y, g d y ż o s t ro k a n c ia s te i c h r o p o w a te p o w ie r z c h n ie k a m y k ó w tłucznia w p ły w a ją k o r z y s tn ie na z w ię k s z e n ie p rz y c z e p n o śc i za p raw y ; j e d n a k w w a ru n k a c h zwykłych różnica ta nie daje p o d s t a w y ' do w y ró ż n ian ia betonu tłu c z n io w e g o p rz e d b e to n e m ż w iro w ym.
T ł u c z e ń p o c h o d z ą c y z k a m ie n io ło m ó w , a w ięc w ytlu czo n y z jed n o lite j nie- zw ietrzałej sk a ły daje* k r u s z y w o o je d n o s ta jn e j w y tr z y m a ł o ś c i p o szc zeg ó ln y ch ziaren; p r z y m e c h a n ic z n e m tłuczeniu i s o rto w a n iu — daje m o ż n o ś ć w łaśc iw eg o d o bra nia i z m ie s z a n ia k a m y k ó w o różnej w ielkości.
P r z y c z e p n o ś ć z a p r a w y do gładkich p o w ie rz c h n i zia re n ż wi r u j e s t m niejsza, p rz y te m żw ir, j a k o m a te r ja ł n iejed n o lity pod w z g lę d e m g e o lo g ic z n e g o poch o d z en ia, stopnia z w ie trz e n ia , z a n ie c z y sz c z e n ia i t. p. — j e s t z w y k le m a t e r ja łe m mniej p e w n y m p o d w z g lę d e m w y trz y m a ło śc i. N a to m ia s t b eton ż w ir o w y j e s t szczelniejszy i mniej p r z e s ią k liw y , i d la te g o jes t z a le can y do użycia p r z y w y k o n y w a n i u naprz.
z b io rn ik ó w n a p ły n y .
§ 3. Skład betonu wogóle.
N ależy ro z ró żn iać n a s t ę p u j ą c e ro d z a je b e t o n u :
a) b e to n ś c i s ł y , je ż e li w s z y s tk ie pustki w tłuczniu lub żw irze s ą w y p e łn io n e przez za p raw ę ; '
b) b e to n p o r o w a t y , jeżeli p u s tk i w tłuczniu lub żw irze nie s ą całkowicie w ypełnione p r z e z z a p r a w ę ;
c) b e to n t ł u s t y , jeżeli p u s tk i p o m i ę d z y cz ąstk am i p ia s k u z a p r a w y s ą całko
wicie w y p e łn io n e p rz e z c e m e n t;
d) b e to n c h u d y , jeżeli c e m e n t nie w y p e łn ia całkow icie p u s t e k p o m ię d z y cząstk am i p ia s k u .
W zależności od sk ła d u b y w a z a te m :
1) b eton ś c i s 1 o - t ł u s t y , jeże li w s z y s tk i e pustki p o m i ę d z y c z ąstk am i p ia s k u w z a p ra w ie w y p e łn i o n e są p rz e z c e m e n t ( z a p ra w a tłu sta ) i w s z y s t k ie p u s tk i w tłuczniu lu b ż w ir z e s ą w y p e łn i o n e p r z e z z a p r a w ę ;
2) beton p o r o w a t o - t ł u s t y, jeżeli tłu s ta z a p r a w a nie w y p e łn ia w sz y s tk ic h p u s te k p o m ię d z y k a m y k a m i tłucznia (lub ż w iru );
3) b e to n ś c i s ł o , - c h u d y , jeżeli nie w s z y s t k i e p u s tk i p o m ię d z y c z ąstk am i piasku z a p r a w y s ą w y p e łn io n e p rz ez c e m e n t (z a p ra w a chuda), n a t o m i a s t w sz y stk ie pustki tłucznia lub ż w ir u s ą w y p e łn io n e p rz ez z a p r a w ę ;
4) b eton p o r o w a t o - c h u d y, jeżeli ch u d a z a p r a w a nie w y p e łn ia w s zy stk ich pu stek p o m i ę d z y k a m y k a m i tłucznia (lub żwiru).
P r z y tej s am ej ja k o ś c i m a te r ja ló w b e to n ścislo -tlu sty p o s ia d a n a jw ię k s z ą w y trz y m a ło ść i n ie p rz e sią k liw o ść , je d n a k j e s t w nim b a r d z ie j m o żliw e niż w betonach o in n y m s k ład zie tw o r z e n i e się p ę k n ię ć i r y s ó w w ło sk o w a ty c h , za le żn y ch od zm ian te m p e r a tu ry , w o b e c w i ę k s z e g o s p ó łc z y n n ik a ro z sz e rz a ln o śc i ta k ie g o b e to n u ; p vó c ź t e g o b e to n taki j e s t lep szy m p r z e w o d n ik i e m ciepła, niż b e to n y o innym składzie. O ile w ięc nie j e s t w y m a g a n a s zczególnie w y s o k a w y tr z y m a ło ś ć b e to n u (jak to *ma m iejsce naprz. p r z y żelbetach), to w t e d y b ard ziej o d p o w ie d n im j e s t beton p o r o w a to - tłu s t y . Z p o z o sta ły c h r o d z a jó w b e to n u b a rd z ie j o d p o w i e d n i m j e s t beton p o ro w a to -c h u d y , s t o s o w a n y j e d n a k z w y k le tylko ja k o z a p ełn ien ie, bez z n a czniejszych o b c ią ż e ń ; b e to n śc islo -c h u d y j e s t w y tr z y m a ls z y od p o r o w a t o - c h u d e g o w n ie z n a c z n y m stopniu, jest n a t o m ia s t znacznie d ro ż s zy .
Ilość p u s te k p o m ię d z y c z ą s tk a m i p i a s k u w a h a s i ę w g ra n ic a c h o d 25 „ do 50#, p r z y c z e m cyfra niższa s p o t y k a się r z a d k o ; b ę d z ie w ięc z a p r a w a o s k ła d z ie o b j ę to ś c io w y m 1 .część c e m e n tu na 2 części p ia sk u — z a w s z e tłustą, a z a p r a w a 1:5 z a w sz e chuda. Ilość p u s t e k w tłuczniu lub ż w irze w a h a się w g ra n ic a c h od 33#
do 50#; próc z tego, z p o w o d u n ie d o k ła d n o ś c i p r z e m i e s z a n i a n i e z b ę d n y j e s t z a p a s z a p r a w y w ilości o d 10# do 15#. Do p r z y g o to w a n i a więc b e to n u ścisłego p o t r z e b a zai r a w y od 4 3# (33# -j- 10#) do 65# (50# -j- 15#j o b ję to ś c i tłu czn ia lub żw iru. B ę d z ie w ięc p o trz e b a dla o trz y m a n ia b e to n u ścisłego — n a j e d n ą część
i T00 , r , 1,00 . , , ,
z a p r a w y — o d — 1,5, do — 2 >3 części tłu czn ia (lub żw iru).
P rz y skład zie z a p ra w y z i m 3 c e m e n tu i 2 m 3 p ia s k u o trz jm ia m y z a p ra w y od 2,22 m :i (w edług Biissinga) do 2,78 m 3 (w e d łu g H eiłperna), zależnie od ilości dodanej w o d y ; aż eby w ięc o trz y m a ć b e t o n ścisły w y s ta r c z y w najb ard zie] n ie w y g o d n y m razie 3,33 m :i (2,22 X 1,5) tłucznia, czyli że b e to n o s k ła d z ie 1 : 2 : 3 zaw sze będzie ścisłotłustym , a w w a r u n k a c h zw y k ły c h i beton 1 : 2 : 4 .
Z a p r a w a o składzie 1:3 będzie tłu stą tylko p rz y p ew n y ch w a ru n k a c h ; o b ję to ść takiej z a p ra w y (1 cz. ce m e n tu - f 3 cz- piasku) b ęd z ie 3,0 m 3. D la o trz y m a n ia z takiej z a p ra w y beto n u ścisłego p o t r z e b a b ę d z ie najw yżej 6,6 m :i (3,00 X 2,2) tłucznia; a więc b e to n o s k.a dzie 1 : 3 :6,6 b ę d z ie śc isło tłu sty m ty lk o w w y j ą t k o wych w ypadkach.
Zależnie od ilości użytej w o d y o ra z g ę s to ś c i m ie sz a n in y b e t o n m o ż e m y p o dzielić na na s tę p u ją c e ro d z a je :
a) beton „ s u c h y “ lub ziem isto -w ilg o tn y , jeżeli w s k ła d je g o w c h o d zi w o d a w m ożliw ie małej ilości, n iezb ę d n a do zw ią z a n ia (ok. 10^ o b jęto ści p ia s k u i tłu cznia); b eto n taki należy ubijać do u k a z a n ia się w o d y , lub „ p o t u “ n a ubijanej pow ierzchni, a przy ściskaniu m iesza niny w rę k u b e t o n p o z o s ta w ia na dłoni w i
doczną w ilgoć lub w odę, ale nie lepi się do ręki i n ie r o z s y p u j e ; do takiego b e to n u zw ykle u ży w a się tłucznia lub żw iru o w ię k s z y c h w y m ia ra c h .
b) beton p l a s t y c z n y , m o k ry , z a w ie ra ją c y 12% do lh% w o d y na o b ję to ść ; n a d a je się tylko do lek k ieg o ubijania, p rz y c z e m k r a w ę d z i e z a g łę b ien ia, o t r z y m a nego przy u d e r z e n iu ubijaczką, p rz e z jakiś czas p o z o s t a j ą i ty lk o pow o li zanikają;
ściśnięty w rę k u b e to n p o z o s ta w ia na niej ślady z a p ra w y . D o p o d o b n e g o beto n u u ż y w a się tłucznia lub żw iru o w y m ia ra c h m n iejs zy ch , niż p r z y b e to n ie ziem isto-
wilgotnym .
c) b e to n l a n y , z a w ie ra ją c y ok. 20% w o d y na o b jętość, s p ł y w a p o w o li z p o chylni 1 : 3 i nie daje się ubijać. P o w y p e łn ie n iu form m ie s z a n in ą b e t o n o w ą należy j ą s ta ra n n ie p rz e m ie s z a ć dla zapełn ien ia p u s ty c h m iejsc i w y p ę d z e n i a z niej banieczek p ow ietrznych; p rz y te m w s k a z a n e j e s t ró w n i e ż o p u k iw a n ie form*).
Beton ziem is to -w ilg o tn y p o sia d a n a jw ię k s z ą w y t r z y m a ł o ś ć na zgniatanie, z m n iejs za ją cą się w m ia rę w z ra s ta n ia ilości d o d a n e j w o d y . Jeż eli p r z y w iększ ej zaw artości w o d y w y m a g a n a j e s t ta sa m a w y tr z y m a ł o ś ć na zg n iata n ie , j a k ą p o sia d a b e to n z ie m isto-w ilgotny, to n a le ż y zw ię k s z y ć ilość ce m e n tu .
W o g ó l e ilość użytej w o d y w b a r d z o z n a c z n y m s to p n iu w p ł y w a n a jakość b eto n u i dlateg o należałoby w k a ż d y m p o s z c z e g ó l n y m w y p a d k u ustalić d o ś w i a d c z a l nie p o tr z e b n ą ilość w o d y , b io rą c p r z y te m p o d u w a g ę sk ła d b e to n u , ilość p u s te k i s t o pień w ilgotności p ia sk u i tłucznia lub żwiru, t e m p e r a t u r ę o ra z w ilg o tn o ś ć powietrza**).
*) Na specjalną uwagę zasługuje sposób wykonyw ania konstrukcji żelbetow ych z betonu lanego, zastosowany przez inż. Freysinet przy budowie hangarów dla balonów w Orły oraz mostu przez Elorn (3 luki po 180 m rozpiętości) koło B rest’u we Francji. Po w ypełnieniu szalo- wań betonem la n y m — opukuje się je ze wszystkich stron za pomocą młotków pneum atycznych.
W skutek drgań beton wypełnia szczelnie formy i oblepia wkładki żelazne, nadm iar zaś wody gromadzi się na powierzchni i spływa z szalowań. Otrzym ane po rozszalowaniu pow ierzchnie betonu są jednolite i czyste, bez gniazd i usterek, całość zaś konstrukcji tw orzy m onoli^o rów no
miernym składzie betonu.
**) W obec coraz szerszego stosowania do robót w latach ostatnich betonu lanego, którego wytrzymałość znacznie odbiega od wytrzymałości betonu ziemisto-wilgotnego, zaczęła torować sobie drogę myśl, aby w przepisach o cem entach, przy badaniu zapraw cementowjmh zastąpić dokonywanie prób z zapraw o składzie ziemisto-wilgotnym przez próby o konsystencji lanej, bardziej odpowiadającej rzeczywistemu stanowi rzeczy na budowie.
W powyższym sensie wypowiedzieli się na międzynarodowym kongresie budowlanym w Zurychu w r. 1926 miarodajni przedstaw iciele najpoważniejszych europejskich laboratorjów wytrzymałości materjałów.
Laboratoryjne badania wykazały oprócz tego, że wytrzymałość na zgniatanie kostek betonu zależy od ich kształtu i wielkości: W edług doświadczeń Bach’a wytrzymałość na zgniatanie kostek o wymiarach 7 X 7 X 7 cm jest 1,4 razy większa, niż kostek z tegoż tworzywa o w ym ia
rach 3 0 X 3 0 X 3 0 cm, ponadto zaś kostki o niejednakowych wym iarach wykazują zmniejszenie wytrzymałości w miarę powiększania wysokości kostki w stosunku do krawędzi podstawy. W w y
niku tych badań zauważono, że wytrzymałość na ściskanie można przyjąć w słupach najw yżej w granicach od 60°/0 (prof. Schułe) do 80°/o (Bach) wytrzymałości sześcianu i że laboratoryjne badanie kostek z ubitego suchego betonu nie daje prawdziwego pojęcia o wytrzymałości betonu na budowie, wykonywanego w bryłach-o różnych wymiarach i «różnym sposobie zmieszania.
B eto n y z w i ę k s z ą z a w a rto ś c ią w ody, j a k to p la sty c z n y i lany, p o s ia d a ją to p ie r w s z e ń s tw o , że w y k o n a n ie z nich ro b ó t j e s t znacznie p ro s t s z e oraz, że o trz y m a n y p rz y te m m o n o lit jest bardziej jednolity, niż p r z y betonie silnie ubijanym i su ch y m . U życie b e to n u lan eg o daje do 30% i więcej oszc zęd n o śc i n a ubijaniu, a p ró c z te g o b e t o n o takiej k o nsystencji u m o żliw ia d o p r o w a d z e n i e go do miejsc p rz e z n a c z e n ia za p o m o c ą sp e c ja ln y c h u rz ą d z e ń (naprz. to r k r e ty z o w a n i e czyli w p r y - s k iw an ie p o d ciśn ien iem za p o m o c ą w ę ż a i k o m p re s o r a ).
N a k o rz y ś ć b e t o n u p la sty c z n e g o i la n eg o p r z e m a w i a j ą p r z y te m d o św iadc zenia Bacha, K im b a lla i in. o ra z p ró b y , d o k o n a n e p r z y b u d o w i e w i a d u k t u ks. P o n i a t o w skiego w W a r s z a w i e , s tw ie rd z a ją c e , że w y t rz y m a ło ść b e to n u p la sty c z n e g o w z ra s ta z w iek iem w ięcej, aniżeli w y t rz y m a ło ść b e to n u suchego, ubijanego: Bach stwierdził, że b e to n s u c h y w o k re s ie p o m ię d z y 28-ym a 90-ym d n ie m t w a r d n ie n ia p o w ię k sz y ł s w ą w y t r z y m a ł o ś ć o 9%, — zaś b e to n p la sty c z n y o 15%; należy p rz y ją ć, że z w i e kiem w y t r z y m a ł o ś ć b e to n u p la s ty c z n e g o w z r a s t a więcej, i córaz to bardziej zbliża się do w y trz y m a ło śc i b e to n u s uchego.
W p r a k ty c e b u d o w la n e j s t o s o w a n e s ą w s z y s t k i e trz y ro d z a je b etonu, lecz w o statnich czasach coraz częściej d a w a n e j e s t p ie r w s z e ń s t w o b e to n o w i lanem u i p lasty cz n em u . N a le ży je d n a k p a m ię ta ć , że w y t r z y m a ł o ś ć b eto n u zm n ie jsz a się naogół p r z y z w ię k s z e n iu ilości w o d y i d lateg o p rz y b eto n ie l a n y m n a le ż y o d p o w ied n io z w ię k s z y ć ilość u ż y te g o ce m e n tu , p o n a d t o zaś n ależ y prz ew id zieć p ew ie n zapas z a p r a w y n a w y p ły w a n ie p rz e z szc zelin y sz a lo w a n ia *).
P r z y c z y n y , dla k tó ry c h do b e t o n o w a n ia ż e la zo b eto n o w y c h k o n stru k c ji u ż y w a się w y łąc zn ie b e t o n u p la sty c z n e g o lub lan eg o , z p o m in ię c ie m b e to n u u bijanego, suchego, — z o s ta ły p r z y to c z o n e w § 3 R o zd zia łu XII (Zelazobeton).
§ 4. W łaściwości fizyczne betonu.
N i ę p r z e s i ą k l i w o ś ć b e t o n u zależy o d tlustośc i z a p r a w y ce m e n to w ej oraz o d ścisłości b eto n u . N ajm niej n ie p rz e s ią k iiw e (czyli bardziej przesiąk liw e) b e to n y o t r z y m u ją się w w y p a d k u s t o s o w a n ia je d n a k o w e j w ielkości ziaren p iask u i j e d n a k o w e j w ielk o ści k a m y k ó w , b o w ie m w te d y o b ję to ść p u s te k j e s t n ajw iększa;
a w ięc w c e l u . o trz y m a n ia n ie p rz e s ią k liw e g o b e t o n u bez zn acznego zw ię k sz e n ia ilości c e m e n tu n ależ y d ąż yć do z m n ie js z e n ia o b jętości p u s t e k p o m ię d z y ziarnkam i p ia s k u i k a m y k a m i p rz e z o d p o w ie d n i e d o zo w an ie.
A ż e b y za b e z p ie c z y ć się od p r z e s i ą k a n i a w o d y p r z y o d p o w ie d n im s k ła d z ie p o t r z e b n a j e s t g r u b o ś ć w a r s t w y b e to n u w cm . . . . 10 . . . . 38 . . . . 165 p rz y w y s o k o ś c i słu p a w o d n e g o w m e t r a c h ... 1,2 . . . . 12 . . . . 30 W p ł y w c z y n n ik ó w a t m o s fe r y c z n y c h u ja w n ia się p rz ez p o w s ta w a n ie n a p o w ie rz c h n i b e t o n u r y s i p ęknięć ; w y t r z y m a ł o ś ć b e to n u w tym k ie r u n k u j e s t tern m nie jsz a , im b a r d z ie j ró ż n o r o d n ą j e s t m a s a b e to n u i im w i ę k s z e s ą różnice w sp ó łczy n n ik a ch ro z sz e rz a ln o śc i p o s z c z e g ó ln y c h j e g o części s k ła d o w y c h .
A ż e b y uchronić b e to n od p r z e s i ą k a n i a w o d y , s to su je się najczęściej n a s t ę p u j ą c e ś rodki:
*) Przyczynki do kwestji w pływ u ilości wody na wytrzym ałość betonu, omawianej obszernie w latach ostatnich na łamach czasopism technicznych zagranicą, czytelnik znajdzie:
1. W „Inżynierze Kolejowym“ N° 11 (15) z roku 1925 w notatce inż. Z. Balickiego, o nor
mach szwedzkich dla betonów, oraz
2. W „Przeglądzie Technicznym “ N°,N“ 11, 13 i 14 z roku 1926 w artykule prof. W. Pasz
kowskiego: „Racjonalne w ytw arzanie betonu w św ietle prac am erykańskich“.
a) w a r s t w a izolacyjna z z a p r a w y c e m e n to w ej 1 : l lub* 1 : 2 g r u b o ś c i 2— 5 cm, u k ła d a n a na p o w ie rz c h n i ochranianej;
b) d o d a w a n ie £ do 3 części (na w a g ę) w a p n a la so w a n e g o na 1 część c e m e n tu (na wagę), lub w a p n a z d o m ie s z k ą trasu;
c) fluatow anie oraz d odatki spec ja ln e do m i e s z a n in y b eto n o w e j (ceresit, e m u l sje b itum iczne i t. p.);
d) izolacja ochranianych pow ierzch n i p rz e z u k ła d a n ie na nich a r k u s z y ołow iu, papy, r u b e r o id u i in., lub p rzez p o k ry c ie asfaltem.
C zysta s ł o d k a w o d a m o ż e m ieć zly w p ły w na beton, o ile z a w i e r a w s o bie k w a s w ę glow y. D e str u k c y jn ie o d d z ia ły w u je na b e to n w o d a , z a w ie ra ją c a d o m ieszki róż n y ch k w a s ó w org a n ic zn y ch i n ie o rg a n ic z n y c h , szczególniej k w a s u a z o tow eg o i solnego; dlatego szkodliw ie działa ją na b e to n w o d y błotne, m in e ra ln e i w w ięk sz o ści w y p a d k ó w s p ł y w a ją c e ze s toków .
W o d a m o r s k a rów nież w n ie k tó ry c h w y p a d k a c h niszczy b eton, ro z k ła dając z a p ra w ę cem entow ą; j a k o ś ro d k i z a p o b ie g a w c z e , s t o s u je się:
a) m ożliwie d u żą ścisłość (z w arto ść) sk ład u b e t o n u p r z y użyciu ce m e n tu w y s o k o w a rto ś c io w e g o , z d łu g im cz a s e m w iązania, lub c e m e n tu g lin o w eg o ; p o ż y teczne b a rd z o są dom ieszki t ra s u lub puccolany;
b) p o k r y w a n i e p o w ierzch n i b e to n u o d p ow iedniem u p r e p a r a ta m i chem icznem i, k tóre p rzez połączenie chem iczne z z a p r a w ą t w o r z ą w a r s t w ę o c h ro n n ą , nie p o d a tną na w p ły w w o d y m orskiej.
M r ó z w s t r z y m u j e p ro c e » w iązania z a p ra w y w beto n ie; p rz y m ro z ie od 15°C i w ięk sz y m p ro c e s w iązania m oże zupełnie u stać. Jeżeli tw a r d n ie n i e ju ż z w ią za
n ego b e to n u zostało p r z e r w a n e p rzez m ró z , to z n a s ta n ie m p o r y ciepłej t w a r d n ie nie roz p o czy n a się n a n o w o i p r z e r w a w tw a r d n ie n i u nie w y w i e r a szczególnie u jem n eg o w p ł y w u na w y trz y m a ło ść beto n u , o ile w s k u t e k z a m a r z a n i a w o d y nie p o w stały w b eto n ie odkształcenia.
P r z e w o d n i c t w o c i e p ł a b e to n u zależy od s to p n ia p r z e w o d n i c t w a ciepła m a te rja łó w kam ien n y c h , sk ła d u i ścisłości b etonu. N a js ła b s z e p rz e w o d n i c t w o ciepła u jaw n iają b e to n y p o ro w a to - chude, w y k o n y w a n e z m a t e r ja łó w k a m ie n n y c h o. slabem p rz e w o d n ic tw ie ciepła, naprz. ze szlaki, p u m e k s u i t. p., n a jw ię k s z e p rz e w o d n ic tw o ciepła p o sia d a ją b eto n y ścisłe z m a t e r ja łó w k a m ie n n y c h ścisłych, naprz. przy tłuczniu z k w a r c y t ó w , k rz em ien i, p i a s k u k w a r c o w e g o i t. p.
P rz e w o d n ic tw o ciepła b e to n u u b ite g o j e s t p ra w ie d w a ra z y w i ę k s z e niż b e to n u n ie u b ite g o ; je d n a k n a w e t w b eto n ie silnie u b i t y m p rz e w o d n i c tw o ciepła j e s t m n iejsze niż w m u rze z kam ien i takich sa m y c h , jak te, z k tó ry c h był w y b ity tłuczeń do betonu.
W celu p o ró w n a n ia s to p n ia p r z e w o d n i c t w a ciepła p o s z c z e g ó ln y c h m a t e r ja łó w b u d o w la n y c h p o d a j e m y poniżej tablicę sp ó lc z y n n ik ó w w e w n ę t r z n e g o p r z e w o dnictw a ciepła (czyli ilość ciepła w k g /k a lo rja c h , p rz e n ik a ją c ą w ciągu 1 g o d z in y p rzez 1 m2 ścianki, p rz y g ru b o śc i jej 1 m i p rz y ró ż n ic y t e m p e r a t u r o 1" C).
M ur z cegły d z i u r a w k i ... 0,28 — 0,31 M ur z cegły z w y k ł e j ... 0,35 G i p s ... ...0,33 — 0,63 C zy sty c e m e n t portl. w w iek u 1,5 r o k u ... 0,78 Z a p r a w a c e m e n t o w a ... 0,49 — 0,67 B eto n 1:2 : 2 ze żwiru, . . w ie k 1,5 ro k u , p r z y tem p. 2 0" do 25° C 0,65 — 0,66
„ 1:2: 4 z tłucznia ubijan. „ „ „ „ 2 0 0° do 1100° C 0,76 — 1,04
„ 1 : 2 : 4 „ nieubijan. „ „ „ „ „ 50" C 0,40 — 0,58
„ 1 : 2 : 5 „ u b ija n ... 35" C 0,78
„ 1:2:4 ze szlaki „ — — — „ . 50° C 0,29
„ 1 : 9 „ „ — — — 2 0° do 90° C 0,19
W o j ł o k ... 0,031
K o r e k w p r o s z k u ... 0,035— 0,057 K o re k w p ł y t a c h ... 0,14 — 0,26 S o s n a w z d łu ż w ł ó k i e n ...0,11
S o s n a w p o p r z e k w łókien ...0,03 P opiół d r z e w n y ... 0,06
K a m ie ń w a p i e n n y ... 1,7 — 2,1 T r o c in y . ... ... ...0,06
P ia s e k r z e c z n y ... . 0.97 s u c h y ...0,33
P i a s k o w i e c ... 1,3 • P a p a ... 0,16
R u b e ro id ... 0,14 Z a p r a w a w a p i e n n a ...0,68
(A ż e b y obliczyć s tra tę ciepła przez ja k a k o l w i e k w a r s tw ę b etonu, należy o d p o w iednie spółczy n n ik i tablicy p o m n o ż y ć p rzez g r u b o ś ć b e to n u w m, p o w ie r z chnię w m 2, róż nic ę t e m p e r a t u r w s to p n iach C, — re zu ltat b ę d z ie w kg/kalorjach).
P r z e n i k a n i e p o w i e t r z a w ynosi (w artości w z g l ę d n e ) :
dla z a p r a w y w a p ie n n e j s u c h e j ...1,00 w i l g o t n e j ... 0,07
„ c e m e n to w e j o sk ład zie 1 : 1 , s u c h e j ... 0,15 1:1, w i l g o t n e j ...0,00
„ b e to n u s u c h e g o ..._ ... 0,40
„ „ w i l g o t n e g o ...0,00 P r z e w o d n i c t w o d ź w i ę k u w b e to n a c h j e s t b a r d z o znaczne; zm niejsza się ono w m ia r ę z w ię k s z a n ia się ogólnej w y s o k o ś c i k o n s tru k c ji nośnej i w m iarę o d p rę ż e n ia s ta n u obciążenia. J a k o ś r o d k i z m ie rz a ją c e do o bniżenia p rz e w o d n ic tw a dźw ięku s to s u je się 1) o d d ziele n ie p u ła p u lub po d ło g i od k o n s tru k c ji b e t o n o w e j ; 2) izolo w an ie belek od ścian, a p rz e k r y c ia od b e l e k ; 3) z w ię k sz e n ie w y so k o śc i k o n s tru k c ji; 4) użycie do b e t o n u szlaki, p u m e k s u i t. p . ; 5) izolacja za p o m o c ą desek lu b b e to n u k o r k o w e g o , d e s e k g ip so w y c h i t. p., oraz p rz e z z a sto s o w a n ie po le p y z o d p o w ie d n i e g o m aterja łu.
O g n i o t r w a ł o ś ć . P r z y w y so k ic h te m p e r a t u r a c h daje się z a u w aż y ć z m n ie j
szenie w y trz y m a ło ś c i b e to n u na ro z c ią g a n ie i ś ciskanie, je d n a k n ao g ó ł ro z p a d a n ie się na części s k ła d o w e nie zachodzi. N a g r z e w a n i e się w e w n ę t r z n e b e to n u o d b y w a się b a r d z o p o w o li; na g łę b o k o śc i 25 m m t e m p e r a t u r a nie p o d n o si się p o n a d 425° C p rz y t e m p e r a t u r z e n a g r z e w a n ia do 820° C w ciągu 2 godzin. A ż e b y w sp o s ó b p e w n y z a p o b ie d z r o z p a d a n iu się b e t o n u i w o g ó le zniszczeniu w ogniu, nie n ależ y do b e t o n u u ż y w a ć tłucznia lub żw iru i p ia s k u p o c h o d z e n ia w a p ie n n e g o i z a w i e rających w ę g la n w a p n ia . N ą jo d p o w ie d n ie js z e s ą w tym w y p a d k u k a m ien ie n a tu ra ln e w ulk an icz n e, o ra z k o k s i p u m e k s , a z kam ien i s z tu cz n y ch cegła o g n io trw a ła , k l i n k r o w a i szlaki, p rz y c z e m z tych k a m ie n i n ależ y p rz y g o to w a ć nie tylko tłuczeń, ale i sztu c z n y piasek.
S p ó ł c z y n n i k r o z s z e r z a l n o ś c i l i n j o w e j (w e d łu g K ellera) b e to n u j e s t n a s t ę p u j ą c y :
p r z y s k ła d z ie 1 : 0 0,0000126
1 : 2 0,0000101
1 : 4 0,0000104
1 : 8 0,0000095
p rz e c ię tn ie 0,0 0 0 0 1.
T e n s a m sp ó łc z y n n ik dla innych m a te r ja łó w w y n o si:
dla żelaza z l e w n e g o ... 0,0000122 - 0,0000145
„ s t a l i ... 0,0000190
„ cegły z w y k ł e j ... 0,0000055 o g n i o t r w a ł e j ... 0,0000042
„ g r a n i t u ...0,0000078
S k u r c z b etonu. P r z y t w a r d n ie n iu b e to n u na p o w ie trz u zachodzi z m n ie j
szenie objętości b e to n u — skurcz; p rz y tw a r d n ie n iu w w odz ie n a t o m i a s t m a miejsce nie zm niejsze n ie objętości t.j. sk u rc z , lecz zw ię kszenie jej, czyli pęcznienie;
skurcz j e s t m n iejszy p r z y zach o w a n iu b e t o n u w czasie tw a r d n ie n ia w sta n ie wilgotnym .
S k u rc z b e to n u o składzie 1:4 p r z y tw a r d n ie n i u na p o w ie trz u w y n o s i po 3 m iesiącach — 0,02%, po r o k u — 0;04£ i po 6 latach — 0,05$ (d o św ia d c z e n ia G r a f a ) .
A ż e b y o kreślić w p ły w sk u rc zu p rz y jm u je się zw ykle, że część k u rc z e n ia się zachodzi ju ż w czasie w y k o n y w a n ia r o b o ty , p o z o s ta ła zaś część j e s t r ó w n o z n a c z n ą
•wpływowi, jaki w y w ie ra obniżenie się t e m p e r a t u r y o 15° C.
§ 5. Właściwości mechaniczne betonu.
W p ły w ró ż n y ch ro d z a jó w k r u s z y w a w b e to n ie (przy z a p ra w ie 1:4) na w y trzym ałość b eto n u p o d a n y j e s t w poniższej tabeli:
R o d z a j t ł u c z n i a w b e t o n ie W y t r z y m a ł o ś ć d o r a ź n a n a c i ą g n i e a i e p o 28 d n i a c h k g / c m 2
W y t r z y m a ł o ś ć d o r a ź n a p o n a g r z e w a n i u d o c z e r w o n o ś c i i o c h ł o d z e n i u k g / c m 2
G r a n i t o w y ... 5,08 0,76
C e g l a n y ... 5,84 2,08
P u m e k s o w y ... 6,60 2,54
S z l a k o w y ... 7,37 1,61
K o k s o w y ... 4,82 2,67
P ia s e k k w a rc o w y 6,35 1,19
J a k w id ać z tabeli, do p o k ry ć o g n io trw a ły c h n a jle p s z y m je s t b e to n k o k so w y , c eglany i p u m e k s o w y , p rz y c z e m p iask u k w a r c o w e g o nie n a le ż a ło b y sto so w ać , a zastąpić go d ro b n y m tłuczniem — s z tu c z n y m p ia s k ie m z ty ch s a m y c h m aterja łó w , co i tłuczeń (koksu, cegły, pum eksu).
T w a r d o ś ć tłucznia nie w y w i e r a .szczególnego w p ł y w u na w y tr z y m a ł o ś ć b e to n u n a ściskanie; w a ż n ie js z e m jest nato m iast, a ż eb y z a p r a w a łączyła się d o b rz e z tłu czniem; z d a rz a się niek ied y , że beton z tłucznia ce g la n e g o p o s i a d a w i ę k s z ą w y t rz y m a ło ś ć na rozciąganie, niż beto n z tłu czn ia g r a n ito w e g o .
B ardzo w y d a tn y w p ły w n a w y trz y m a ło ść b e t o n u w y w i e r a w ie lk o ść ziaren piasku; im p ia s e k j e s t g ru b sz y , tern w y trz y m a ło ść j e s t w i ę k s z a (w p e w n y m sto pniu) p rz y tych sa m y c h p o zo s tały c h w a ru n k ach .
W e d ł u g d o św ia d c z e ń D y c k e r h o f f a w p ły w g r u b o ś c i p ia s k u j e s t n a s tę p u ją c y ;
P i a s e k d r o b n y z w y k ł y P i a s e k g r u b y
C e m e n t P i a s e k
T ł u c z e ń d r o b n y lu b ż w i r
W y t r z y m a ł o ś ć po 7 m i e s ią c a c h t w a r d n i e n i a na p o w i e t r z u
k g / c m 2
C e m e n t P i a s e k
T ł u c z e ń d r o b n y l u b ż w i r
W y t r z y m a ł o ś ć p o 7 m i e s i ą c a c h
t w a r d n i e n i a n a p o w i e t r z u
k g / c m a
i 3 6 140 i 5 8 (bazalt) 148
. i 4 8 121 i 6 10 (wapień) 121
i 5 10 94 i 7 11 (piask.) 83
1 cem. + 6 12 97 1 cem. + 8 13 91
+ 1 ciasto + 1 ciasto
wap. wapien.
Z e z w ię k s zen iem w i e k u b e t o n u w z ra s ta w p e w n y m sto p n iu i do p e w n e j gra n ic y jego w y trz y m a ło ść ; n ao g ó ł m o ż n a liczyć, że p o r o k u w y t r z y m a ł o ś ć b e to n u w z ra s ta o 50$, a p o 4— 6 łatach o 100% w p o r ó w n a n i u z w y tr z y m a ł o ś c i ą b e to n u m iesięcz nego. Nie d otyczy to b e to n ó w z c e m e n tó w w y s o k o w a rto ś e io w y c łT i s z y b k o
tw ardnie jącyc h. * ^
B e to n p r z y g o to w a n y m a sz y n o w o p o s ia d a zazw yczaj w y trz y m a ło ś ć w ięk sz ą od b etonu p rz y g o to w y w a n e g o ręcznie, p rz y c z e m róż nic a (dla b e to n u 28-dniow ego) dochodzi do 25$ n a k o rz y ś ć b e to n u m a sz y n o w e g o .
C ię ż a r b e to n u w y n o si p rz eciętnie k g / c m2
z tłu czn ia c e g l a n e g o ... 1900 g r a n i t o w e g o ... 2200 ze ż w i r u ... 2100 z d r z e w a ...1000 z k o k s u ...1100 z p u m e k s u ... 1250 ze szlaki k o k s o w e j ...1200
„ w ę g la k a m ie n n e g o . 1400
„ h u t n i c z e j ... 3300
z r u d y ż e l a z n e j ... 2900 do 3700
§ 6. Naprężenia dopuszczalne.
A. W e d łu g norm M i n i s t e r s t w a Robót Publicznych a) D l a m o s t ó w d r o g o w y c h ( z r . 1926).
1. N a p rę ż e n ia d o p u s z c z a ln e n ależy w obliczeniach s taty cz n y ch p r z y jm o w a ć ró w n e w y trz y m a ło śc i k o s tk o w e j b eto n u po 28 dniach tężenia, pom n o żo n ej p rz ez n a stę p u ją c e s p ółczynniki zm niejszające:
R o d z a j n a p r ę ż e ń S p ó ł c z y n n i k
z m n i e j s z a j ą c y
N a j w y ż s z a g r a n i c a n a p r ę ż e ń d o p u s z c z a l n y c h w k g / c m 2
Ś cisk an ie p r z y zg inaniu . . . 0,18 28 —(- 0,5 L*) (najw yżej 45)
Ś cisk an ie o s i o w e ... 0,15 25
R ozciąganie ... 0,015 3,0
Ś cin an ie ... 0,015 3,0
2. N a jw y ż s z e n a p r ę ż e n ia d o p u s zc zaln e w słupach i filarach b e to n o w y c h z a
2. N a jw y ż s z e n a p r ę ż e n ia d o p u s zc zaln e w słupach i filarach b e to n o w y c h z a