MIESZANKA BETONOWA, BADANIA

ORAZ PROJEKTOWANIE SKŁADU

METODĄ ANALITYCZNO-DOŚWIADCZALNĄ

Beton – materiał powstały w wyniku zmieszania cementu, kruszywa
grubego i drobnego, wody oraz ewentualnych domieszek i dodatków,
który rozwija swe własności dzięki hydratacji cementu.

Mieszanka

betonowa

–

(wg

EN

206)

jest

to

przemieszany

równomiernie beton będący w stanie umożliwiającym jego zagęszczenie
wybraną metodą.

MIESZANKA BETONOWA - DEFINICJA

CECHY MIESZANKI BETONOWEJ

Urabialność – zdolność do łatwego i szczelnego wypełnienia formy przy
zachowaniu jednorodności mieszanki betonowej, cecha niemierzalna
bezpośrednio.

Jednorodność – zdolność do zachowania jednakowego składu w całej
objętości mieszanki od momentu zmieszania do ułożenia i zagęszczenia w
formie.

Konsystencja – jest to stopień płynności mieszanki betonowej.

Gęstość – określa się dla zagęszczonej mieszanki betonowej i jest to
masa jednostki objętości zagęszczonej mieszanki.

Zawartość powietrza – objętość powietrza w zagęszczonej mieszance
betonowej z pominięciem powietrza występującego w porach kruszywa.

PN–EN 12350-1 „Badania mieszanki betonowej.
Część 1: Pobieranie próbek.”
PN–EN 12350-2 „Badania mieszanki betonowej.
Część 2: Badanie konsystencji metodą stożka opadowego.”
PN–EN 12350-3 „Badania mieszanki betonowej.
Część 3: Badanie konsystencji metodą Vebe.”
PN–EN 12350-4 „Badania mieszanki betonowej.
Część 4: Badanie konsystencji metodą oznaczania stopnia
zagęszczalności.”
PN–EN 12350-5 „Badania mieszanki betonowej.
Część 5: Badanie konsystencji metodą stolika rozpływowego.”
PN–EN 12350-6 „Badania mieszanki betonowej.
Część 6: Gęstość.”
PN–EN 12350-7 „Badania mieszanki betonowej.
Część 7: Badanie zawartości powietrza. Metody ciśnieniowe.”

NORMOWE METODY BADANIA MIESZANKI

BETONOWEJ wg PN-EN 206-1

.

Partia – jest to ilość mieszanki, która wykonana jest w jednym
cyklu operacyjnym mieszarki okresowej lub w ciągu 1 min w
mieszarce o pracy ciągłej lub przewożona jako gotowa w
betoniarce samochodowej, gdy jej napełnianie wymaga więcej niż
jednego cyklu pracy mieszarki okresowej lub więcej niż jednej
minuty mieszania w mieszarce o pracy ciągłej.

Próbka złożona – ilość mieszanki betonowej, składająca się z
kilku porcji pobranych z różnych miejsc partii lub mieszanki,
dokładnie wymieszanych ze sobą.

Próbka punktowa – ilość mieszanki betonowej pobrana z części
partii lub masy betonu, składająca się z jednej lub więcej porcji,
dokładnie wymieszanych ze sobą.

Porcja -

ilość mieszanki betonowej pobrana, w pojedynczej czynności, za

pomocą szufli lub podobnego narzędzia do pobierania próbek.

PN–EN 12350-1„Badania mieszanki betonowej.

Część 1: pobieranie próbek.”

.

PN–EN 12350-2 „Badania mieszanki betonowej.

Część 2: Badanie konsystencji metodą stożka

opadowego.”

Procedura badania

Formę w kształcie stożka wypełnić

trzema

warstwami mieszanki betonowej.
Każdą z warstw zagęszczać

25 uderzeniami

pręta sztychującego.
Powierzchnię wyrównać za pomocą pręta
sztychującego.
W ciągu 5-10s zdjąć formę i dokonać
pomiaru opadu stożka z dokładnością do
10mm.

PN–EN 12350-2 „Badania mieszanki betonowej.

Część 2: Badanie konsystencji metodą stożka

opadowego.”

Opad prawidłowy Opad ścięty

Pomiar opadu

PN–EN 12350-2 „Badania mieszanki betonowej.

Część 2: Badanie konsystencji metodą stożka

opadowego.”

PN–EN 12350-2 „Badania mieszanki betonowej.

Część 2: Badanie konsystencji metodą stożka

opadowego.”

Klasa

Opad

[mm]

S1
S2
S3
S4

S5

*

10 do 40

50

do

90

100

do

150

160

do

210

powyżej 220

Klasy konsystencji dla metody stożka opadowego

*) nie zalecana ze względu na małą dokładność metody pomiarowej w tym
zakresie pomiarowym.

PN–EN 12350-3 „Badania mieszanki betonowej.

Część 3: Badanie konsystencji metodą Vebe.”

Procedura badania

Mieszankę betonową ułożyć w formie, zgodnie
z procedurą dla metody stożka opadowego.
Dokonać pomiaru opadu stożka [mm].
Przeźroczysty krążek przenieść nad
powierzchnię mieszanki betonowej i ostrożnie
opuścić do zetknięcia z mieszanką, zakręcić
ś

rubę.

Rozpocząć wibrację z równoczesnym
poluzowaniem śruby oraz włączeniem stopera.
Stoper zatrzymać i wyłączyć stolik wibracyjny
w momencie gdy dolna powierzchnia krążka
zetknie się z zaczynem cementowym.
Zanotować czas z dokładnością do najbliższej
sekundy.

PN–EN 12350-3 „Badania mieszanki betonowej.

Część 3: Badanie konsystencji metodą Vebe.”

PN–EN 12350-3 „Badania mieszanki betonowej.

Część 3: Badanie konsystencji metodą Vebe.”

PN–EN 12350-3 „Badania mieszanki betonowej.

Część 3: Badanie konsystencji metodą Vebe.”

Klasa

Czas

[s]

V0

*

V1
V2
V3

V4

*

powyżej 31

30 do 21

20

do

11

10

do

6

5

do

3

Klasy konsystencji dla metody Vebe

*) nie zalecana ze względu na małą dokładność metody pomiarowej w tym
zakresie pomiarowym.

PN–EN 12350-4 „Badania mieszanki betonowej.

Część 4: Badanie konsystencji metodą

oznaczania stopnia zagęszczalności.”

Procedura badania

Wypełnić pojemnik mieszanką, bez ubijania,
packą metalową układając kolejno we
wszystkich narożach.
Gdy pojemnik jest wypełniony, usunąć
nadmiar za pomocą zgarniaka.
Mieszankę betonową zagęszczać na stoliku
wibracyjnym lub za pomocą wibratora
wgłębnego do momentu ustabilizowania
wysokości mieszanki.
Po zagęszczeniu mieszanki, oznaczyć
wartość s jako średnią wartość, w środku
każdej ścianki, odległości pomiędzy
powierzchnią zagęszczonej mieszanki i
górną krawędzią pojemnika.
Wartość określić z dokładnością do 1mm.

PN–EN 12350-4 „Badania mieszanki betonowej.

Część 4: Badanie konsystencji metodą

oznaczania stopnia zagęszczalności.”

s

h

h

c

−

=

1

1

c – współczynnik zagęszczalności,
h

1

– wewnętrzna wysokość pojemnika [mm],

s – wartość średnia z pomiarów czterech odległości od powierzchni
zagęszczonej mieszanki do górnej krawędzi pojemnika [mm].

PN–EN 12350-4 „Badania mieszanki betonowej.

Część 4: Badanie konsystencji metodą

oznaczania stopnia zagęszczalności.”

PN–EN 12350-4 „Badania mieszanki betonowej.

Część 4: Badanie konsystencji metodą

oznaczania stopnia zagęszczalności.”

PN–EN 12350-4: 2001 „Badania mieszanki

betonowej. Część 4: Badanie konsystencji

metodą oznaczania stopnia zagęszczalności.”

Klasy konsystencji dla metody stopnia zagęszczalności

*) nie zalecana ze względu na małą dokładność metody pomiarowej w tym
zakresie pomiarowym.

Klasa

Współczynnik

zagęszczalności

[-]

C0

*

C1
C2
C3

powyżej 1.46

1.45 do 1.26

1.25

do

1.11

1.10

do

1.04

PN–EN 12350-5 „Badania mieszanki betonowej.

Część 5: Badanie konsystencji metodą stolika

rozpływowego.”

Procedura badania

Formę zwilżyć, umieścić centralnie na
górnej płycie stolika i unieruchomić.
Formę wypełnić mieszanką betonową w
dwóch warstwach, każdą wyrównując
dziesięciokrotnie lekko ubijając drążkiem
zagęszczającym.
Za pomocą drążka zagęszczającego
wyrównać poziom mieszanki do górnej
krawędzi formy.
Odczekać 30s. Zdjąć formę.
Wykonać 15 cykli podnoszenia i
swobodnego opuszczania górnej płyty
stolika.
Dokonać pomiaru średnicy rozpływu w
dwóch kierunkach d

1

i d

2

z zaokrągleniem

do 10mm.

PN–EN 12350-5: 2001 „Badania mieszanki

betonowej. Część 5: Badanie konsystencji

metodą stolika rozpływowego.”

1)

Metalowa płyta,

2)

Skok ograniczony do 40±1,

3)

Ogranicznik górny,

4)

Górna część stolika,

5)

Zawiasy zewnętrzne,

6)

Oznakowanie,

7)

Rama podstawy,

8)

Uchwyt do podnoszenia,

9)

Ogranicznik dolny,

10) Płyta dolna.

Drążek do zagęszczania

Forma do mieszanki betonowej

PN–EN 12350-5: 2001 „Badania mieszanki

betonowej. Część 5: Badanie konsystencji

metodą stolika rozpływowego.”

d

1

d

2

PN–EN 12350-5: 2001 „Badania mieszanki

betonowej. Część 5: Badanie konsystencji

metodą stolika rozpływowego.”

Klasy konsystencji dla metody stolika rozpływowego

*) nie zalecana ze względu na małą dokładność metody pomiarowej w tym
zakresie pomiarowym.

d

1

d

2

Klasa

Ś

rednica rozpływu

[mm]

F1

*

F2
F3
F4
F5

F6

*

poniżej 340

350 - 410
420 - 480
490 - 550
560 - 620

powyżej 630

PN–EN 12350-6 „Badania mieszanki betonowej.

Część 6: Gęstość.”

V

m

m

D

1

2

−

=

D – gęstość zagęszczonej mieszanki
betonowej [kg/m

3

],

m

1

– masa pojemnika [kg],

m

2

– masa pojemnika z zagęszczoną

mieszanką betonową [kg],
V – objętość pojemnika [m

3

].

PN–EN 12350-7 „Badania mieszanki betonowej.
Część 7: Badanie zawartości powietrza. Metody
ciśnieniowe.”

METODA SŁUPA WODY

Zasada badania

Napełnić pojemnik zagęszczoną mieszanką w trzech

warstwach.

Przykręcić pokrywę i wlać wodę do poziomu „zero”

oznaczonego na skali w rurze pokrywy.

Przykręcić pompkę do zaworu i zwiększyć ciśnienie

do ciśnienia roboczego (100 kPa).

Dokonać odczytu poziomu wody z rurki pomiarowej

h

1

.

Odkręcić zawór wypuszczając sprężone powietrze i

ponownie odczytać poziom wody h

2

.

[%]

5000

)

(

2

2

1

h

h

p

−

⋅

=

METODA SŁUPA WODY

METODA CIŚNIENIOMIERZA

Zasada badania

Pojemnik

wypełnić

zagęszczoną

mieszanką betonową układaną w trzech
warstwach.
Zamocować zespół pokrywy.
Zamknąć zawór powietrzny i otworzyć
zawory wodne.
Wlewać wodę przez jeden z zaworów do
momentu, aż wypłynie ona z drugiego.
Ostukać

przyrząd

w

celu

usunięcia

pęcherzyków powietrza.
Zamknąć zawory i pompować powietrze,
aż wskazówka ciśnieniomierza osiągnie
poziom ciśnienia początkowego.
Po kilku sekundach otworzyć główny
zawór powietrzny.
Dokonać odczytu na skali A

1

.

Obliczyć zawartość powietrza: A

c

= A

1

–G

(G - współczynnik korekcyjny kruszywa)

OZNACZENIE ZAWARTOŚCI POWIETRZA

W MIESZANCE BETONOWEJ

METODA GRAWIMETRYCZNA

t

D

D

1

S

1

p

−

=

−

=

V

m

D =

]

m

/

kg

[

W

Ż

P

C

D

3

t

+

+

+

=

Gęstość pozorna zagęszczonej mieszanki
betonowej obliczona jako iloraz wyznaczonej
doświadczalnie masy (m) i objętości (V).

Gęstość teoretyczna mieszanki betonowej
obliczona jako suma mas składników w
recepturze.

Zawartość powietrza

PROJEKTOWANIE SKŁADU

MIESZANKI BETONOWEJ

METODĄ ANALITYCZNO-DOŚWIADCZALNĄ

ZASADA METODY

Doświadczalne metody projektowania polegają na

poszukiwaniu metodą kolejnych przybliżeń składu mieszanki

betonowej, odpowiadającego założeniom projektu. W tej

metodzie dobór składu mieszanki betonowej polega na:

1. Skomponowaniu mieszanki kruszywowej o optymalnym

stosie okruchowym metodami:

- Krzywych granicznych uziarnienia

- Punktu piaskowego

- Metodą kolejnych przybliżeń,

2. Dodaniu do tego kruszywa zaczynu o W/C obliczonym ze

wzoru Bolomey’a, w takiej ilości, aby otrzymać żądaną

konsystencję.













⋅

=

5

.

0

W

C

A

f

2

,

1

cm

m

5

,

2

W

C

2

,

1

<

≤

2

,

3

W

C

5

,

2

<

≤

A

1

i „-„ gdy

A

2

i „+” gdy

f

cm

– średnia wytrzymałość na ściskanie

WARUNEK WYTRZYMAŁOŚCI (RÓWNANIE BOLOMEY’A)

Rodzaj kruszywa

grubego

Współczynnik

A

Klasa cementu

32,5N i 32,5R

42,5N i 42,5R

52,5N i 52,5R

NATURALNE

OTOCZAKOWE

A

1

18

21

23

A

2

12

14,5

15

NATURALNE

ŁAMANE

A

1

20

24

26

A

2

13,5

16

17,5

Uwaga! Wartości współczynników A określono na próbkach sześciennych

Klasa wytrzymałości na ściskanie betonu

np. C 16/20 jest to symbol literowo-liczbowy:

pierwsza liczba po literze C oznacza wytrzymałość charakterystyczną oznaczoną na próbkach
walcowych (Ø 150mm, h=300mm) – f

ck, cyl

, a druga liczba oznacza tę wytrzymałość

oznaczoną na próbkach sześciennych o boku 150mm – f

ck, cube

.

Wytrzymałość charakterystyczna

– jest to wartość wytrzymałości, poniżej której

może się znaleźć 5% populacji wszystkich możliwych oznaczeń wytrzymałości dla danej
objętości betonu. Badanie wytrzymałości charakterystycznej przeprowadza się po 28 dniach
dojrzewania próbek.

Beton projektujemy na wytrzymałość średnią f

cm

która zapewni uzyskanie

odpowiedniej wytrzymałości charakterystycznej.

f

cm

= f

ck

+ (6 ÷ 12) [MPa] brak σ

f

cm

= f

ck

+ 2σ [MPa]

σ jest znane

lub

ZAŁOŻENIA

Beton klasy C.../... ⇒ f

ck,cube

=....[MPa] ⇒ f

cm

= f

ck,cube

+ .... = .....[MPa]

Klasa konsystencji ...........

Cement ...........

kruszywo grube otoczakowe/ łamane ⇒ A

1

= ....

objętość zarobu próbnego:

3⃞10 cm oraz belka 10x10x50cm ⇒ 10 dm

3

(z zapasem)

gęstość mieszanki betonowej D = 2,4 kg/dm

3

(przybliżona)

OBLICZENIA

ilość składników: .....dm

3

⋅ 2,4 kg/dm

3

⇒ ..... kg z zapasem

ogólnie K/Z = 3 ÷ 4 (K – kruszywo, Z – zaczyn)

na zarób: K+Z=......kg ⇒

K=P+Ż=......kg

K/Z=...... Z=C+W=......kg (z zapasem)

zaczyn: kruszywo:

C – cement, W – woda

P – kr. drobne, Ż – kr. grube

z Bolomey’a: C/W=f

cm

/A

1

+0,5

C/W=.....

⇒

C=..... P/Ż=....

⇒

P=....

C+W=.... W=.... P+Ż=.... Ż=....

PRZELICZENIE SKŁADU MIESZANKI BETONOWEJ

cement

woda

piasek

ż

wir

∑

kg

-

1

dm

3

2 2=1/ρ

c,pp,pż

dm

3

/m

3

1000

3

kg/m

3

D

t

=....

4 4=3⋅ρ

c,pp,pż

Ilość wydozowanego zaczynu:

Z

d

= ......

Ilość wydozowanej wody: W

d

= Z

d

/(1+C/W)=......

Ilość wydozowanego cementu: C

d

=Z

d

-W

d

=.......

Zdjęcia, rysunki i tablice zamieszczone w prezentacji

pochodzą ze zbiorów własnych

Katedry Materiałów Budowlanych i Ochrony Budowli PK

lub norm przedmiotowych, ogólnodostępnych stron

internetowych i folderów producentów materiałów

i sprzętu oraz firm budowlanych.