Suhteituksen tekeminen

Betonin suhteituksen tekemiseen on olemassa useita erilaisia menetelmiä. Hyvin toimivalta suhteitusmenetelmältä edellytetään, että se

• auttaa hallitsemaan keskeisimmät betonin ominaisuuksiin vaikuttavat seikat
• soveltuu erilaisiin betonilaatuihin
• on helppokäyttöinen.

Betonin suhteitus tehdään nykyisin pääsääntöisesti tietokoneohjelmien avulla. Betonin valmistajilla on omaan tuotantoonsa muokattuja ohjelmasovelluksia. Tietokoneen käyttö mahdollistaa laajan betonivalikoiman antavan suhteituksen. Lisäksi suhteitus voidaan toteuttaa nopeasti ja helposti. Hyvin suunnitellut suhteitusohjelmat voidaan tarvittaessa liittää osaksi laajempaa tietokantaa, mikä mahdollistaa esimerkiksi valmisbetoniaseman laskutuksen automaattisesti betonimassan tietokoneohjatun valmistuksen yhteydessä.

Nykäsen suhteitusmenetelmä

Suhteitus voidaan tehdä manuaalisesti suhteitusnomogrammin ja koostumuslomakkeen avulla. Kokonaisnäkemyksen saamiseksi tarkastellaan suoritusjärjestyksessä suhteituksen kaikkia vaiheita.

Suhteitus aloitetaan koostumuslomakkeen täyttämisellä:
1. Määrätään nimellislujuus (= suunnittelulujuus) f_ck.
2. Päätetään käytettävä sementti.
3. Määrätään tavoitenotkeus.
4. Lasketaan tavoitelujuus K_t = k_t × f_ck.

• ennakkokokeissa yleensä käytetään tavoitelujuuskertoimena k_t = 1,20.

5. Lasketaan suhteituslujuus K_s = k_s × K_t:

• k_s = 42,5/N
• Ellei sementin testauslujuutta N tiedetä, käytetään sementin lujuusluokan mukaista lujuutta:
  • 32,5      k_s = 1,31
  • 42,5      k_s = 1,00
  • 52,5      k_s = 0,81.

6. Kirjoitetaan käytettävissä olevien osakiviainesten rakeisuusarvot.
7. Piirretään osakiviaineksista rakeisuuskäyrät.
8. Määritetään suurin raekoko:

• ainakin alustavasti 90 %:n läpäisyarvoa vastaava raekoko karkeimmasta runkoaineesta.

9. Määritetään yhdistettävän runkoaineen rakeisuusohjearvot:

• ainakin 0,125 mm # ja 4 mm # seulat (nomogrammin rakeisuusohjeesta).

10. Yhdistetään kiviaineslajitteet siten, että ohjearvovaatimukset täyttyvät.
11. Lasketaan rakeisuusluku H.

Nomogrammissa edetään seuraavasti:
12. Piirretään tunnetun rakeisuusluvun  H kohdalta pystysuora viiva, kunnes törmätään haluttuun notkeuteen.
13. Jatketaan vetämällä vaakasuora viiva,  kunnes vastaan tulee tunnetun sepeliprosentin (murskattu kiviaines, runkoaineen   yhdistämisestä) pystyviiva.
14. Piirretään vinoviivojen suuntaista suoraa, kunnes saavutetaan lasketun   suhteituslujuuden   pystyviivalle. Jos suhteitusluuus Ks ≤ 30 MN/m², käytetään arvoa 30 MN/m².
15. Jatketaan vaakasuoraan, kunnes törmätään   oletetun ilmamäärän pystyviivalle, josta edetään vinoviivojen suuntaisesti   ”vesi+ilmaa” -asteikolle. 
16. Asteikon ”vesi+ilma” -piste yhdistetään viivalla nomogrammilla olevaan laskettuun suhteituslujuuteen.

Tällöin nomogrammista saadaan luettua veden (vesi + ilma dm³/m³), sementin ja kiviainesten määrät (kg/m³). Nomogrammista saatu suhteitusseos merkitään koostumuslomakkeeseen, jossa jaetaan kiviaines osakiviaineksiksi prosenttien mukaan.

Korjaukset suhteitukseen

Suhteitus tulee aina tarkistaa ennakkokokein, sillä suoritettu suhteitus on ainoastaan arvio ainemääristä. Ennakkokokeisiin kuluu myös notkeuden tarkistaminen. Mikäli notkeus poikkeaa tavoitteesta, pyritään ensimmäiseksi selittämään poikkeaman syy. Notkeuspoikkeaman syyt voidaan ryhmitellä seuraavasti:

A. virheet lähtöarvoissa:

• suhteituksessa virheellinen rakeisuus, sepeliprosentti, kiviainesten tiheys tai kiviainesten kosteus
• suhteitusvirhe, esimerkiksi nomogrammin käyttö väärin
• lisäaineen määrä

B. annostusvirheet:

• kiviainesten, sementin, veden tai lisäaineen mittaus

C. piilotekijät eli muut tekijät, joita suhteitusmenetelmä ei ota huomioon:

• epätasainen rakeisuus eli mutkat rakeisuuskäyrässä
• ohjearvot saavuttamatta
• raemuoto ja rakeiden pinnan laatu
• filleriosan rakeisuus ja raemuoto
• sementtilaji
• lisäaine ei toimi odotetulla tavalla vallitsevissa olosuhteissa.

Jos poikkeama kuuluu A- tai B-ryhmään, virhe korjataan, valmistetaan uutta betonia ja suoritetaan taas mittaus. Mikäli vaihtoehdot A ja B ovat poissuljettuja, jää jäljelle jokin piilotekijä. Tällöin tehdään notkeuden korjaus. Notkeuskorjausta tehdessä on syytä korostaa, että betonimassan notkeutta muutetaan sementtiliiman määrää muuttamalla. Vesi-sementtisuhteen on pysyttävä samana. Vesi-sementtisuhteen muuttaminen muuttaa betonin lujuutta ja muita betonin ominaisuuksia.

Suhteituksen lujuuskorjaukset
Jos betonin tavoitelujuutta ei saavuteta, suhteitusta joudutaan korjaamaan. Pienet korjaukset, esimerkiksi 1…3 MN/m², on mahdollista tehdä pelkästään suhteituslujuutta muuttamalla. Suuremmissa korjauksissa muutos on hyödyllistä tehdä tavoitelujuutta muuttamalla, jolloin myös kiviaineksen rakeisuuden muutokset sementtimäärän muuttuessa tulee otettua huomioon.

Betonien suhteitusnomogrammin antama tulos ei välttämättä ole heti ensimmäisellä valmistuskerralla riittävän hyvä, vaan suhteitusta on aina seuraavia valmistuseriä varten parannettava iteroimalla kohti yhä parempaa tulosta.

Korkealujuusbetonien (> C50/60) valmistus edellyttää monipuolisen sideaine-tehonotkistinyhdistelmien käyttöä, mikä aiheuttaa helposti suuren hajonnan varsinkin betonin notkeudessa ja jossain määrin myös lujuudessa. Korkealujuusbetonien suhteitus edellyttääkin lujuudellisen ja siten myös koostumuksellisen poikkeavuutensa vuoksi huomattavasti enemmän ennakkokokeita kuin tavanomainen betoni. Julkaisussa by 50 Betoninormit 2004 oli esitetty korkealujuusbetonin suhteitusohje. Ohjeet perustuivat naftaleenipohjaisten tehonotkistimien käyttöön. Lisäaineteknologian kehittymisen myötä betoniteollisuudessa on siirrytty tehokkaampien niin sanottujen polykarboksylaattien käyttöön. Tästä syystä kyseisen suhteitusohjeen käyttökelpoisuus heikkeni eikä sitä ole esitetty enää myöhäisemmissä betoninormeissa.

Itsetiivistyvän betonin suhteituksessa voidaan käyttää useita eri raaka-aineita ja suhteitusperiaatteita. Itsetiivistyvän betonin tärkeimmät ominaisuudet ovat notkeus ja juoksevuus, mutta samanaikaisesti betoni ei saa erottua. Lisäksi betonilta vaaditaan
määrätty lujuus ja säilyvyys. 

Työstettävyysominaisuudet on mahdollista saavuttaa lisäämällä betonin hienojen ainesosien määrää. Hienoaineena käytetään lentotuhkaa, kalkkifilleriä, jauhettua masuunikuonaa, silikaa tai luonnonfilleriä. Näitä kaikkia ainesosia ei voida kuitenkaan käyttää samanaikaisesti, ja eräiden ainesosien käyttömääriä betonissa on rajoitettu. Hienoainesta voidaan korvata vettä sitovilla lisäaineilla (stabilaattoreilla). Hienoaineksilla tarkoitetaan itsetiivistyvän betonin kohdalla raekooltaan alle 0,125 mm:n ainesosia, joihin lasketaan mukaan myös sementti. Jotta itsetiivistyvä betoni saadaan juoksevaksi, betonin valmistamiseen tarvitaan tavanomaista suurempi annostus tehokkaita notkistimia

Palaa sivun alkuun