Prednosti Slabosti
Agregat za potrebe konstrukcijske
industrije
Tlačna trdnost in modul elastičnosti betona z agregatom iz EAF žlindre sta primerljiva s
tradicionalnim betonom iz naravnega agregata. Poleg tega je beton iz EAF žlindre
cenejši za izdelavo.
Beton z agregatom iz EAF žlindre je prostorninsko nestabilen in manj
trajen v ekstremnih pogojih.
Beton iz EAF žlindre ima 11 % višji absorpcijski koeficient.
Beton z agregatom iz EAF žlindre je bolj občutljiv na ponavljajoče se
cikle vlaženja in sušenja.
Asfaltni beton z agregatom iz EAF žlindre je bolj trajen.
EAF žlindra je v splošnem bolj porozna in ima lastnost višje absorpcije vode kot konvencionalni
materiali, ki jih uporabljajo v cestogradnji.
Vrednost modula elastičnosti in dinamičnega modula lezenja EAF žlindre lahko ob
pravilnem staranju žlindre zraste.
3.3.1.2.1.6 Nadzor kakovosti
Da bi omogočili varno uporabo agregata, ki med drugim velja tudi za gradbeni proizvod, mora proizvajalec veliko pozornosti nameniti stalnemu nadzoru kakovosti po sistemu 2+, ki ga zakonodaja (CD/89/106/EEC) predpisuje za tiste namene uporabe, pri katerih so zahteve za varnost visoke. Nadzor kakovosti po sistemu 2+ zahteva, da ima proizvajalec Certifikat kontrole proizvodnje ter za vsak posamezni proizvod Izjavo o skladnosti in Oznako CE [4].
Proizvajalec izvaja nadzor kakovosti v skladu z zahtevami harmoniziranih standardov za mineralne agregate, ki veljajo na območju EU in Slovenije, ki jih je privzela v svoj pravni red (Direktiva o gradbenih proizvodih; CD 89/106/EEC). Standardi definirajo ključne parametre materiala, način določanja parametrov ter način predstavljanja in vrednotenja rezultatov [4].
37 Poznamo pet standardov, ki predpisujejo zahteve za agregat glede na namen uporabe, in sicer [4]:
➢ SIST EN 13043 – Agregati za bitumenske zmesi ter površinske prevleke za ceste, letališča in druge prometne površine,
➢ SIST EN 13242 – Agregati za nevezane in hidravlično vezane materiale za uporabo v inženirskih objektih in za gradnjo cest,
➢ SIST EN 12620 – Agregati za beton,
➢ SIST EN 13139 – Agregati za malto,
➢ SIST EN 13383 – Kamen za obloge pri vodnih zgradbah in drugih gradbenih delih ter
➢ SIST EN 13450 – Agregati za grede železniških prog.
Poleg preverjanja standardnih zahtev za lastnosti agregata je treba za žlindrin agregat dodatno izpolniti še dve zahtevi, ki se nanašata na prostorninsko stabilnost in kemično inertnost. Prostorninsko stabilnost preverjamo s parnim testom, pri katerem mora agregat iz črne jeklarske žlindre izpolnjevati zahteve iz standarda, ki prepoveduje vsebnost nestabilnih komponent, kot sta CaO-apno in MgO-magnezijev oksid. S kemijsko analizo izlužka iz žlindre preverjamo morebitno nevarnost sproščanja težkih kovin v okolje oz. okoljsko inertnost agregata. Analiza nam poda za vsako toksično komponento vrednost izlužka, ki mora biti manjša od predpisane mejne vrednosti v nacionalnem standardu (Uredba o odlagališčih odpadkov). Rezultati za črno jeklarsko žlindro, proizvedeno v slovenskih jeklarnah, kažejo, da ni nevarna za okolje in ga tudi ne obremenjuje [4].
4 MASIVNI BETON 4.1 Definicija
Masivni beton je beton, ki ga vgrajujemo v elemente večjih dimenzij v velikih količinah, praviloma v pasovih od 0,6 do 1 m. Prav zaradi teh karakteristik mora dosegati določene lastnosti, ki vplivajo na njegovo gospodarnost in tehnološko primernost [13].
4.2 Problematika
Kot smo že zgoraj omenili, se masivni beton v konstrukcijske elemente večjih dimenzij vgrajuje v velikih količinah, zato je sproščanje hidratacijske toplote, zaradi vezanja cementa, v okolico ovirano.
Posledica so lahko veliki temperaturni gradienti vzdolž betonskih elementov, ki povzročajo oblikovanje razpok in s tem poškodbe v betonu [13].
Pri vgrajevanju masivnega betona se z namenom zniževanja hidratacijske toplote poslužujemo naslednjih ukrepov [13]:
➢ zmanjšamo količino cementa v betonu (120–270 kg/m3),
➢ povečamo količino grobega agregata, saj ta hitreje odvaja toploto,
➢ uporabimo cement nizke hidratacijske toplote,
➢ uporabimo nadomestke cementa (žlindra, pucolani),
➢ znižamo začetno temperaturo betona,
38
➢ uporabimo jeklene opaže,
➢ negujemo beton s hladno vodo in zaščitimo površine pred zunanjimi vpliv in
➢ betoniramo v plasteh do 1,5 m.
4 EKSPERIMENTALNO DELO
4.1 Uvod
Eksperimentalni del diplomske naloge smo opravljali v Konstrukcijsko-prometnem laboratoriju Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani. Prva faza preiskav je obsegala meritve vlažnosti in vpijanja vode agregata iz črne jeklarske žlindre.
V drugi fazi preiskav smo del naravnega agregata, ki se običajno nahaja v tradicionalnih vrstah betona, nadomestili z agregatom iz črne jeklarske žlindre in ga vgradili v betonske kompozite dveh različnih receptur. Nato smo pripravili še referenčno mešanico betona brez žlindrinega agregata, in sicer enake sestave. S standardnimi preizkusi smo preverjali sveže lastnosti in lastnosti strjenega betona različne starosti. Rezultate meritev vseh treh mešanic smo med seboj primerjali in analizirali.
4.2 Namen preiskav
Namen preiskav je bil ugotoviti, kakšen vpliv ima agregat iz črne jeklarske žlindre na lastnosti betonskega kompozita za masivne gradnje.
4.3 Preiskave črne jeklarske žlindre
Črna jeklarska žlindra, ki smo jo obravnavali v sklopu diplome, je bila izdelana v proizvodnem obratu SIJ Acroni d.o.o. Podjetje nam jo je dostavilo v več različnih frakcijah, tako da sejanje ni bilo potrebno.
4.3.1 Vlažnost Opis metode
Določanja vlažnosti žlindrinega agregata smo se lotili po metodi s sušenjem v prezračevalnem sušilniku, ki jo opisuje standard SIST EN 1097-5:2008 [18]. Vlažnost smo določali na preizkusnih vzorcih zrnavosti 0/2, 2/4, 8/11 in 0/22,4.
Sprva smo vzorec stehtali in ga nato sušili pri temperaturi (110±5)°C, vse dokler ni dosegel stalne mase.
Takrat smo ga ponovno stehtali in določili delež vode po spodnji enačbi (enačba 1). S sušenjem smo se znebili vse proste vode, ki se je nahajala na površini in v porah agregata. Vlažnost smo izračunali po spodnji enačbi (enačba 1)
Enačba 1
𝑤 = 100 ∗𝑀1− 𝑀3 𝑀3
39 Pri tem je:
M1 – masa vlažnega vzorca [g]
M3 – masa suhega vzorca [g]
w – vlažnost [%]
Slika 9: Vzorec črne jeklarske žlindre [lastni vir, 2021]
4.3.2 Vpijanje vode Opis metode
Vpijanje vode žlindrinega agregata smo določali v skladu s standardom SIST EN 1097-6:2013 [19], po metodi s piknometrom za zrna med 4 in 31,5 mm ter 0,063 in 4 mm. Po standardnem postopku smo s pomočjo piknometra izračunali maso vzorca agregata v notranje zasičenem površinsko suhem stanju in maso vzorca agregata sušenega v sušilnici do stalne mase. S pomočjo spodnje enačbe (enačba 2) smo izračunali vpijanje vode agregata.
Enačba 2
𝑊𝐴24= 100 ∗𝑀2− 𝑀3 𝑀3 Pri tem je:
M2 – masa notranje zasičenega in površinsko suhega agregata [g]
M3 – masa notranje suhega in površinsko suhega agregata [g]
WA24 – vpijanje vode [%]
40
V okviru diplomske naloge smo zamešali tri različne betonske mešanice, ki smo jih poimenovali MB-2, MB-6 in MB-8. Vse tri mešanice so vsebovale enako hidravlično vezivo, in sicer žlindrin cement z oznako CEM III/B 32,5 N-LH/SR in enako projektirano vodo-cementno razmerje. MB-2 je bila naša referenčna mešanica, ki je edina vsebovala samo apnenčev naravni agregat. V mešanicah 6 in MB-8 smo na mesto grobega naravnega agregata iz mešanice MB-2 vgradili agregat iz črne jeklarske žlindre, tako da je predstavljal 50-odstotni delež skupne prostornine agregata. Mešanici MB-6 in MB-8 sta se med seboj razlikovali v količini dodanega cementa in vode, in sicer je bila v mešanici MB-8 prostornina cementne paste višja za približno 2,5 % na račun prostornine agregata.
4.4.1 Vgrajeni materiali
4.4.1.1 Naravni agregat
V betonske kompozite smo vgrajevali apnenečev agregat različnih frakcij, in sicer 0/4, 4/8, 8/16, 16/32.
V kompozite smo vgrajevali apnenčev naravni in apnenčev drobljeni agregat frakcije 0/4.
4.4.1.2 Cement
Kot hidravlično vezivo v betonskih kompozitih smo uporabili cement z oznako CEM III/B 32,5 N-LH/SR.
Gre za žlindrin cement, čigar glavna sestavina je granulirana plavžna žlindra. Žlindrin cement ob vezanju razvija nizko hidratacijsko toploto, je bolj odporen proti delovanju sulfatov ter ima manjšo začetno trdnost kot Portland cement. Uporabljamo ga za potrebe masivnih in podmorskih gradenj [13].
4.4.1.3 Voda
Da bi v kompozitih lahko potekla hidratacija, smo vsaki mešanici dodali vodo iz javnega vodovoda.
4.4.1.4 Žlindrin agregat
V kompozite MB-6 in MB-8 smo vgradili agregat iz črne jeklarske žlindre frakcij 0/2, 2/4, 8/11, 0/22,4.
4.4.1.5 Dodatki
Za boljšo vgradljivost betona smo vsem trem mešanicam dodajali tudi superplastifikator Hiperplast 182.
4.4.2 Recepture mešanic betonskih kompozitov
Vse tri mešanice so bile projektirane z enakim vodo-cementnim razmerjem 0,47 in z ocenjeno prostornino por od 1,5 do 2 %. Ker so bile mešanice projektirane s predpostavko, da je agregat v z vodo zasičenem in površinsko suhem stanju, je bilo treba izračunati še vlažnost in vpijanje vode agregata, da bi lahko dobili pravo maso sestavin.
41 4.4.2.1 MB-2
Mešanica MB-2 je vsebovala samo apnenčev agregat, ki je zasedal približno 74 % prostornine mešanice, od tega je bilo približno 44 % drobnega in 30 % grobega agregata.
Preglednica 3: Prostorninski deleži agregata v mešanici MB-2
MB-2 agregata. Žlindrin in naravni agregat sta bila glede na prostornino v razmerju 1:1.