Cement w budowie dróg i mostów

Cement w budowie dróg i mostów
Zbigniew Giergiczny
GóraŜdŜe Cement S.A.
Politechnika Śląska
e-mail: [email protected]
Grupa GóraŜdŜe
Gdańsk
Szczecin
Białystok
Bydgoszcz
Poznań
Płock
1 cementownia
1 przemiałownia cementu
Warszawa
Łódź
Wrocław
Lublin
13 kopalni odkrywkowych
Katowice
Kraków
Betoniarnie
Kopalnie kruszyw
Składy kruszyw
Cementownie i przemiałownia
Siedziba Zarządu
50 wytwórni betonu
towarowego
Aktualna oferta handlowa GóraŜdŜe Cement S.A.
Cement portlandzki CEM I
• cement portlandzki CEM I 42,5R
• cement portlandzki CEM I 52,5R
• cement portlandzki biały CEM I 42,5N, CEM I 52,5R
Cement portlandzki wieloskładnikowy CEM II
•
•
•
•
•
cement portlandzki wapienny CEM II/A-LL 42,5R
cement portlandzki ŜuŜlowy CEM II/B-S 42,5N
cement portlandzki ŜuŜlowy CEM II/B-S 32,5R
cement portlandzki wieloskładnikowy CEM II/B-M(V-LL) 32,5R
cement portlandzki wieloskładnikowy CEM II/B-M(S-V) 32,5R
Cement hutniczy CEM III
• cement hutniczy CEM III/A 32,5N-LH-HSR/NA
• cement hutniczy CEM III/A 42,5N-NA/HSR
Nanocement TioCem®
Aktualne normy
Normy na cement:
• PN-EN 197-1 „Cement – Część 1: Skład, wymagania i kryteria
zgodności dla cementów powszechnego uŜytku”
• PN-EN 197-4 „Cement – Część 4: Skład, wymagania i kryteria
zgodności dotyczące cementów hutniczych o niskiej
wytrzymałości wczesnej”
• PN-B-19707 „Cement – Cement specjalny: Skład, wymagania i
kryteria zgodności”
• PN-EN 14216 „Cement – Skład, wymagania i kryteria zgodności
dotyczące cementów specjalnych o bardzo niskim cieple
hydratacji”
Norma na beton:
• PN-EN 206-1 „Beton – Część 1: Wymagania, właściwości,
produkcja i zgodność”
Dobór cementu wg normy PN-EN 206-1
„Beton. Część 1: wymagania, właściwości,
produkcja i zgodność”
Cement naleŜy wybierać biorąc pod uwagę:
- realizację robót
- przeznaczenie betonu
- warunki pielęgnowania (np. obróbka termiczna)
- wymiary konstrukcji (wzrost temperatury)
- warunki środowiska
- potencjalną reaktywność kruszywa z alkaliami
Wymagania jakościowe stawiane
cementom
PN-EN 197-1
Wymagania mechaniczne:
• wytrzymałość wczesna,
• wytrzymałość normowa.
Wymagania fizyczne:
• początek czasu wiązania,
• stałość objętości.
Wymagania chemiczne:
• straty praŜenia,
• pozostałość nierozpuszczalna,
• zawartość siarczanów,
• zawartość chlorków,
• pucolanowość.
Cechy specjalne:
• Niskie ciepło hydratacji LH
•
•
•
•
PN-B-19707, PN-EN 197-4,
PN-EN 14216
Cechy specjalne:
odporność na siarczany
HSR
niska zawartość alkaliów
NA
bardzo niskie ciepło
hydratacji VLH
cementy hutnicze o niskiej
wytrzymałości wczesnej L
Wymagania dla obiektów mostowych
honorowane przez nadzór budowlany
• Rozporządzenie Ministra Transportu i
Gospodarki Morskiej z dnia 30.05.2000 r.
w sprawie warunków technicznych, jakim
powinny odpowiadać drogowe obiekty
inŜynierskie i ich usytuowanie
(Dz. U. z 2000 r., Nr 63, poz. 735)
• PN – 91/S – 10042
Obiekty mostowe. Konstrukcje betonowe,
Ŝelbetowe i spręŜone. Projektowanie.
• PN – S – 10040
Obiekty mostowe. Konstrukcje betonowe,
Ŝelbetowe i spręŜone.
Wymagania i badania.
Wymagania dla cementu wg Rozporządzenie Ministra Transportu i
Gospodarki Morskiej z dnia 30.05.2000 r.
w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać
drogowe obiekty inŜynierskie i ich usytuowanie (Dz. U. z 2000 r., Nr 63,
poz. 735)
p. 164.1. Do wykonywania betonów mostowych powinien być
zastosowany cement portlandzki CEM I niskoalkaliczny (NA)
Cement, o którym mowa w p.164.1 powinien charakteryzować się
następującym składem:
1) zawartość określona ułamkiem masowym krzemianu trójwapniowego
(alitu) C3S - nie większa niŜ 60%,
2) zawartość określona ułamkiem masowym glinianu trójwapniowego C3A
- nie większa niŜ 7%,
3) zawartość określona ułamkiem masowym C4AF + 2 x C3A - nie większa
niŜ 20%.
Dopuszcza się, w razie potrzeby, zastosowanie cementów o wysokiej
wczesnej wytrzymałości.
Wymagania dla betonu
Rozporządzenie Ministra
Transportu i Gospodarki
Morskiej z dnia 30.05.2000 r.
w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny
odpowiadać drogowe obiekty
inŜynierskie i ich usytuowanie
(Dz. U. z 2000 r., Nr 63, poz. 735)
•
•
•
p. 164.1. Do wykonywania betonów
mostowych powinien być
zastosowany cement portlandzki
CEM I niskoalkaliczny:
Do betonu klasy B25 – klasy 32,5NA
Do betonu klasy B30, B35 i B40 –
klasy 42,5NA
Do betonu klasy B45 i większej –
klasy 52,5NA
PN-EN 206-1
„Beton. Część 1: wymagania,
właściwości, produkcja i zgodność”
•
•
•
•
Maksymalny stosunek w/c
Minimalna klasa wytrzymałości
Minimalna zawartość cementu
Wymagania dodatkowe (stopień
napowietrzenia, rodzaj cementu)
60
60
50
50
Temperatura betonu, C
Temperatura betonu, C
Przebieg temperatur betonu
Przebieg temperatur betonu w miejscach
w miejscach pomiarowych fundamentu pomiarowych fundamentu wykonanego
wykonanego przy uŜyciu cementu CEM I przy uŜyciu cementu CEM III/A 32,5N
42,5 MSR i instalacji chłodzącej
!
40
30
20
10
40
30
20
10
0
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Czas, h
90
0
20
40
60
80
100
120
Czas, h
przy rurze chłodzącej, w odl. 100 cm od spodu
fudamentu
w środku szerokości, na wysokości 100 cm
od spodu fundamentu
w środku szerokości, na wys. 100 cm od spodu
fundamentu
w środku szerokości, w odl. 180 cm od
spodu fundamentu
przy ściance bocznej, w odl. 100 cm od spodu
fundamentu
20 cm od ścianki i 20 cm od spodu
fundamentu
ZaleŜności pomiędzy wskaźnikiem w/c a
wytrzymałością na ściskanie betonu po 28 dniach
dojrzewania
75
70
CEM I 42,5R
Wytrzymałość, MPa
Wytrzymałość
65
60
CEM II/B-S 42,5
55
50
45
CEM III/A 32,5NHSR/LH/NA
40
35
CEM II/B-M (S-V) 32,5R
30
25
w/c = 0,45
w/c = 0,50
ilość cementu w 1m3 betonu – 350 kg
w/c = 0,65
Wpływ w/c na wytrzymałość betonu
Wytrzymałość na ściskanie
ś
[MPa]
Cement CEM I 42,5R
80
68,5
70
59,8
60
40
30
20
52,1
48,7
50
39,7
37,7
31,4
57,8
45,1
28,1
26,2
14,9
10
0
Po 2 dniach
Po 7 dniach
w /c=0,45
Po 28 dniach
w /c=0,5
w /c=0,65
Po 90 dniach
Klasy ekspozycji w obiektach
komunikacyjnych wg PN-EN 206-1
Klasy ekspozycji betonu na działanie środowiska
Klasa
XF
Opis środowiska
max
w/c
min klasa
wytrzymałości
min zawartość
cementu,
kg/m3
min.
zawartość
powietrza,
%
Agresywne oddziaływanie zamraŜania/rozmraŜania z lub bez środków
odladzających
Umiarkowane
nasycenie
XF 1 ściany
zewnętrzne,
ściany
wodą
bez
środków
zewnętrzne piwnic
0,55
C30/37
300
elementy
Umiarkowane
nasycenie
XF 2 pionowe
mostów,
tuneli,
wodą ze środkami
odladzającymi
parkingów,
0,55
C25/30
300
4,0
Silne nasycenie
wodą bez
XF 3 poziome
elementy
środków odladzających
zewnętrzne
0,50
C30/37
320
4,0
0,45
C30/37
340
4,0
__
odladzających
dróg i mostów,
Silne nasycenie
wodą ze
XF 4 jezdnie
elementy
naraŜone
środkamimostów
odladzającymi
na
silne
działanie
lub
wodą
morskąśrodków
odladzajacych
We wszystkich przypadkach klasy XF naleŜy stosować kruszywo o
odpowiedniej odporności na zamraŜanie/rozmraŜanie.
Dobór rodzaju cementu z oferty GóraŜdŜe Cement
S.A., zaleŜnie od klasy ekspozycji wg PN-EN 206-1
Klasa ekspozycji
Wymagania dotyczące
betonu
Max. w/c
Min. klasa betonu
Min. zawartość cementu, kg
Min. napowietrzenie,%
Agresja przez zamraŜanie/rozmraŜanie
XF1
XF2
XF3
XF4
0,55
0,55
0,50
0,45
C30/37
C25/30
C30/37
C30/37
300
300
320
340
-
4,0
Cement portlandzki CEM I 32,5R; 42,5R; 52,5R
☺
☺
☺
☺
Cement portlandzki ŜuŜlowy CEM II/B-S 32,5R; 42,5N
☺
☺
☺
☺
Cement portlandzki popiołowy CEM II/B-V 32,5R-HSR
☺
☺
Cement portlandzki wieloskładnikowy CEM II/B-M (VLL) 32,5R
Cement hutniczy CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA
☺
☺
☺
Cement hutniczy CEM III/A 42,5N-NA
☺
☺
☺
☺
Cement hutniczy CEM III/B 32,5N-HSR/LH/NA
☺
☺
☺
Rodzaje reakcji alkalia - kruszywo
W budowie dróg i mostów stosujemy tylko kruszywa
niereaktywne – tak jest w specyfikacjach !!!
To po co cement portlandzki CEM I NA ?!
Alkalia w betonie
z wody
z cementu
z kruszywa
z domieszek
ze środków odladzających !!!!!
Most „Millenium” we Wrocławiu – przykład
„rozsądnego” podejścia do konstrukcji mostowej
Pylony: cement CEM II/B-S 42,5N
XF2 - zamraŜanie/rozmraŜanie w obecności
środków odladzajacych – w/c ≤ 0,55, min.
300 kg cementu, klasa betonu C25/30,
min. napowietrzenie 4,0 %
XC4 - karbonatyzacja
XD1- chlorki niepochodzące z wody morskiej
Płyta pomostowa: cement CEM I 42,5R
XF4 -zamraŜanie/rozmraŜanie w obecności
środków odladzajacych w/c ≤ 0,45, min.
340 kg cementu, klasa betonu C30/37,
napowietrzenie min. 4,0 %
XC4 - karbonatyzacja
XD3- chlorki niepochodzące z wody morskiej
Fundamenty: CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA
XA2- agresja chemiczna – w/c ≤ 0,50, min. 320
kg cementu, klasa betonu C30/37, cement
HSR
XC2-karbonatyzacja
XF1-zamraŜanie/rozmraŜanie
Budowa odcinka autostrady A4
Droga lokalna Ujazd – Zimna Wódka (5km)
Cement portlandzki ŜuŜlowy CEM II/B-S 42,5N
Beton C35/45
Właściwości fotokatalityczne
cementu TioCem®
Fotokataliza
TiO2
Fotokatalityczne
utlenianie
Rozpad lub redukcja
szkodliwych substancji
(np. NOx, SOx)
Właściwości
superhydrofilowe
Powierzchnie samoczyszczące
(zerowy kąt zwilŜania powierzchni
betonu, film wodny)
Przykłady zastosowań cementu TiOCem
Dziękuję za uwagę