hrvatski

Predgotovljeni armiranobetonski elementi povećane požarne otpornosti

U radu se istražuje poboljšanje požarne otpornosti betona primjenom konstituenata (cementa i agregata) otpornijih na djelovanje visokih temperatura u odnosu na one uobičajeno korištene. Obzirom na velike raspoložive količine čeličanske zgure na području Republike Hrvatske (podrijetlom iz željezara Sisak i Split), upravo je ovaj industrijski nusprodukt istražen kao agregat i kao vezivo koje bi moglo poboljšati požarnu otpornost betona. Mogućnost primjene zgure kao požarno otpornog agregata istražena je na mješavinama betona. Ukupno je spravljeno devet mješavina trofrakcijskog betona sa cementom tipa CEM I 52, 5N ; referentna mješavina (spravljena sa dolomitom frakcija 0-4 mm, 4-8 mm i 8-16 mm) te po četiri mješavine sa krupnim frakcijama zgura iz Siska i Splita (4-8 mm i 8-16 mm) te dolomitom frakcije 0-4 mm. Po četiri mješavine sa svakom od zgura podrazumijevale su: osnovnu mješavinu, mješavinu sa dodatkom polipropilenskih vlakana (910g/1m3 betona), mješavinu sa zamjenom dijela cementa letećim pepelom (20% zamjene) te mješavinu sa kombinacijom dodatka polipropilenskih vlakana i zamjenom dijela cementa letećim pepelom. Namjena zamjene dijela cementa letećim pepelom bila je umanjiti moguću toplinsku nekompatibilnost zgure kao agregata i portlandskog cementa kao veziva. Dodavanje polipropilenskih vlakana mješavinama imalo je za cilj umanjiti moguće ekspanzivno djelovanje zgure u betonu kao i poboljšati požarnu otpornost betona. Uvidom u mehanička svojstva betona sa zgurom i volumne promjene pri različitim režimima vlažnosti zaključeno je da obje zgure pokazuju opravdanost svoje primjene kao agregata u betonu pri redovitim uvjetima izloženosti okoliša. Međutim, kao agregat koji bi trebao poboljšati požarnu otpornost betona zgure se nisu pokazale dobrim odabirom. Uvidom u mikrostrukturu betona utvrđeno je postojanje pukotina na kontaktu agregata i cementnog kamena a te pukotine su bile veće širine na kontaktu zgura-cementni kamen nego na kontaktu dolomit-cementni kamen. Razlog tome je vjerojatno u toplinskoj nekompatibilnost zgure kao agregata i portlandskog cementa kao veziva. Pretpostavka je da je razlika u toplinskim koeficijentima širenja zgura i cementa veća od razlike u toplinskim koeficijentima širenja dolomita i cementa. Dodatak letećeg pepela i polipropilenskih vlakana nisu uspjeli znatnije umanjiti toplinsku nekompatibilnost zgura i portlandskog cementa. Primjena čeličanske zgure kao požarno otpornog veziva istražena je na mješavinama morta. Kod mješavina morta zgure su alkalno aktivirane otopinom natrijevog hidroksida i vodenog stakla. Alkalnim aktiviranjem zgura dobiveni su mortovi lošijih mehaničkih svojstava od morta sa portlandskim cementom, no dokazano je da inače hidraulički potpuno neaktivan materijal može u potpunosti zamijeniti cement u mortu/betonu. Požarna otpornost alkalno aktiviranih zgura pokazala se znatno boljom od požarne otpornosti portlandskog cementa. Međutim, svojim mehaničkim svojstvima alkalno aktivirane zgure nisu zadovoljile potrebe konstruktivnih elemenata te se primjena zgure kao veziva kod izrade požarno otpornih konstruktivnih elemenata pokazala neprikladnom. S ciljem utvrđivanja požarne otpornosti konstruktivnog elementa sa zgurom u sastavu betona, požarna otpornost armiranobetonske grede sa zgurom je uspoređena sa požarnom otpornošću armiranobetonske grede sa dolomitom. Napravljene su dvije armiranobetonske grede sa mješavinom betona u čijem je sastavu dolomit agregat i dvije armiranobetonske grede sa mješavinom betona u čijem je sastavu krupne frakcije (4-8 mm i 8-16 mm) činila zgura iz Siska a frakciju 0-4 mm dolomit te uz dodatak polipropilenskih vlakana i zamjenu dijela cementa letećim pepelom. Na po jednoj gredi od svake mješavine je određena njezina nosivost pri sobnoj temperaturi te nosivost nakon opožarivanja grede. Prirast temperature u peći prilikom opožarivanja greda je bio u skladu sa ISO 834 krivuljom a vrijeme opožarivanja je iznosilo 60 minuta. Omjer nosivosti greda nakon opožarivanja i nosivosti pri sobnoj temperaturi kod greda sa betonskom mješavinom sa dolomitom iznosio je 0, 83 a kod greda sa betonskom mješavinom sa zgurom nešto manje - 0, 75. Na temelju rezultata istraživanja prikazanih u ovom radu, zaključeno je kako je obje ovdje proučavane zgure moguće koristiti kao zamjenu za uobičajeno korišten agregat u betonu pri redovitim uvjetima izloženosti betona namijenjenog za ugradnju u konstruktivne elemente. Upotrijebljene kao vezivo, obje zgure su pokazale primjenjivost pri redovitim uvjetima uporabe. Stoga, „domaću“ zguru moguće je koristiti i kao vezivo i kao agregat pri redovitim uvjetima izloženosti betona te na taj način pridonijeti zaštiti agregata i veziva iz prirodnih resursa. Obje zgure pokazale su se kao požarno otporniji agregat u odnosu na dolomit, no u kombinaciji sa portlandskim cementom nisu osigurale elementu povećanu požarnu otpornost. U cilju izrade elementa povećane požarne otpornosti, zguru bi kao požarno otporan agregat trebalo kombinirati sa vezivom koje je u mogućnosti bolje pratiti toplinsko širenje zgure pri djelovanju visokih temperatura. U pogledu požarne otpornosti, alkalno aktivirane zgure pokazale su se znatno boljim izborom od portlandskog cementa. Stoga će daljnja istraživanja vezana uz poboljšanje požarne otpornosti armiranobetonskih elemenata biti usmjerena na kombinaciju alkalno aktivirane zgure kao veziva i zgure kao agregata u betonu.

zgura; beton; armiranobetonski elementi; požar

nije evidentirano