background image

ĆWICZENIE  5  PRZYGOTOWANIE  PRÓBEK  DO  BADANIA  WYTRZYMAŁOŚCI        

BETONU NA ŚCISKANIE, OPRACOWANIE RECEPTY ROBOCZEJ   

1. 

Wykonanie próbek do badania wytrzymałości betonu na ściskanie

 

Kolejność postępowania: 

 

 

Formy do wykonania próbek powinny odpowiadać wymaganiom normy PN-EN 12390-1 

 

Sposób wykonania i pielęgnacji próbek powinien być zgodny z  PN-EN 12390-2 

 

Do  badania  wytrzymałości  betonu  na  ściskanie  mogą  być  stosowane  próbki  sześcienne 
lub walcowe 

 

Zaleca się,  aby  podstawowy wymiar  (d)  był 3,5  raza  większy od  D

max.

  ziarn  kruszywa  w 

betonie 

 

Wymiary próbek sześciennych: 

 

 

Rysunek 1. Kształt i nominalne wymiary próbek do badania betonu

 

 

Tolerancja  wymiarów  pomiędzy  powierzchniami  uzyskanymi  w  formie  powinna  być 
mniejsza niż  

±

 0,5% (dla d = 150 

±

 0,75) 

 

Pomiędzy  górną  zagładzoną  powierzchnią,  a  dolną  uzyskaną  z  formy  tolerancja  wymia-
rowa powinna być mniejsza niż 

±

 1,0 % (dla d = 150 

±

 1,5 mm) 

 

Tolerancja  płaskości  powierzchni,  na  które  jest  przekazywane  obciążenie,  powinna  być 
mniejsza niż 

±

 0,0006 d, w milimetrach (dla d = 150 

±

 0,09 mm) 

 

Tolerancja  prostopadłości  płaszczyzn  bocznych  sześcianu,  w  odniesieniu  do  podstawy 
przy betonowaniu, powinna być mniejsza niż 0,5 mm 

 

Składniki betonu umieścić w mieszarce laboratoryjnej. Po wymieszaniu mechanicznym, 
całość przemieszać ręcznie 

 

Beton  w  formach  posmarowanych  środkami  antyadhezyjnymi  należy  układać  i  zagęsz-
czać  w  dwóch  warstwach.  Do  zagęszczenia  stosować  pręt  stalowy  z  zaokrąglonym  koń-
cem o średnicy 16 mm i długości ok. 600 mm. Miejsca zagłębiania pręta rozkładać rów-
nomiernie w przekroju poprzecznym formy. Pręt do zagęszczenia nie powinien zbyt moc-
no uderzać w dno formy w czasie zagęszczania pierwszej warstwy oraz zbyt głęboko za-
głębiać się  w  poprzedni ułożoną warstwę.  Każdą  warstwę  betonu podać co najmniej  25 
uderzeniom (liczba uderzeń wymaganych do należytego zagęszczania danej warstwy be-
tonu  zależy  od  konsystencji  betonu).  W  celu  usuwania  zamkniętych  pustek  powietrz-
nych, po zagęszczaniu każdej warstwy, ostrożnie  ostukać boki formy drewnianym młot-
kiem,  aż  na  powierzchni  przestaną  pojawiać  się  duże  pęcherzyki  powietrza  i  znikną  
wgłębienia pozostałe po pręcie 

 

Usunąć  nadmiar  betonu  powyżej  górnej  krawędzi  formy  i  dokładnie  wyrównać  po-
wierzchnię 

 

Pozostawić próbki w formach przez co najmniej 16 godzin lecz nie dłużej niż 3 dni, za-
bezpieczając je przed wstrząsami, wibracją oraz utratą wody, w temperaturze 20 

±

 5 

°

 C 

 

Po wyjęciu z form pielęgnować próbki aż do chwili badania w wodzie o temperaturze  

   20 

±

 2 

°

 C, lub w komorze klimatycznej w temperaturze 20 

±

 2 

°

 C i wilgotności względ-

nej     

 95 %.   

 

background image

2. Opracowanie recepty roboczej mieszanki betonowej 

Recepta laboratoryjna określa skład 1 m

3

 mieszanki betonowej w odniesieniu do suche-

go kruszywa. Dla warunków produkcyjnych należy sporządzić receptę roboczą uwzględnia-
jącą: 

 

zawilgocenie kruszywa 

 

pojemność betoniarki 

 

sposób dozowania. 

W celu sporządzenia recepty roboczej należy ustalić wilgotność kruszyw (w

K1

w

K2

), gęstość 

nasypową w stanie luźnym (ρ

nas.K1

ρ

nas.K2

) oraz pojemność betoniarki (V

z

) i naczyń dozują-

cych. Przy sporządzaniu recepty roboczej i stosowaniu cementu workowego należy, jeśli jest 
to  możliwe,  przyjąć  taką  objętość  zarobu  betoniarki,  aby  ilość  cementu  była  równa  pełnej 
ilości worków. Pojemność betoniarek, np. 150, 250, 500, 1000 oznaczają w dm

3

 pojemność 

zasypową  mieszanki  V

z

  (która  odpowiada  sumie  objętości  nasypowej  składników  sypkich). 

Pojemność użyteczna V

betoniarki odpowiada objętości gotowej mieszanki betonowej, otrzy-

manej z jednego zarobu (tzw. wydajności zarobu: V

u

 = V

z

—α    

gdzie α oznacza współczynnik spulchnienia mieszanki, obliczony według wzoru:  

=

V

1000

α

V

-  suma  objętości  nasypowych  składników  sypkich  dm

3

/m

3

;  wartość  współ-

czynnika α ustalona doświadczalnie wynosi w granicach α  = 0,65 ÷ 0,90  

W  tabeli  1  przedstawiono  sposób  obliczania  recepty  roboczej  na  jeden  zarób  betoniarki  o 
pojemności V

z

 w oparciu o podany skład 1m

3

 (recepta laboratoryjna) betonu.  

Tabela 1. Procedury ustalania recepty roboczej mieszanki betonowej  

Skład roboczy 1 m

betonu przy kruszy-

wie wilgotnym  

Składniki 

Skład 

laboratoryjny 

na 1m

3

 

wagowo 

objętościowo 

Recepta robocza 

na 1 zarób 

 betoniarki V

z

  

cement  

(C) 

C = … [kg]  

C = … [kg] 

C

O

 

C/ρ

nas c.

  

… [dm

3

(C/1000)—V

z

—α 

… [kg] 

kruszywo 

drobne (K

1

) 

K

1

 = … [kg] 

K

1wc 

= K

1

—(1 + w

K1

/100)

… [kg]

 

K

1wO

 = 

K

1wc

nas K1 

… [dm

3

(K

1wO

 /1000)—V

z

—α 

… [dm

3

kruszywo  

grube (K

2

) 

K

2 

= … [kg] 

K

2wc 

= K

2

—(1 + w

K2

/100)

… [kg]

 

K

2wO

 = 

K

2wc

nas K2 

… [dm

3

(K

2wO

 /1000)—V

z

—α 

… [dm

3

woda  

(W) 

W = … [dm

3

W

c

 =  

W - [(K

1

—w

K1)

/100)+(K

2

—w

K2)

/100)] 

… [dm

3

W

O

 = W

c 

… [dm

3

(W

o

/1000)—V

z

—α 

… [dm

3

 

C

o

  

- ilość cementu w dm

3

 na 1 m

3

 betonu  

K

1wc

 

- ilość kruszywa drobnego w kg na 1 m

3

 betonu z uwzględnieniem wilgotności kruszywa drobnego w

K1

 

K

1wO

 

-  ilość  kruszywa  drobnego  w  dm

3

  na  1  m

3

  betonu  z  uwzględnieniem  wilgotności  kruszywa  drobnego 

w

K1

 

K

2wc

 

- ilość kruszywa grubego w kg na 1 m

3

 betonu z uwzględnieniem wilgotności kruszywa grubego w

K2

 

K

2wO

 

- ilość kruszywa grubego w dm

3

 na 1 m

3

 betonu z uwzględnieniem wilgotności kruszywa grubego w

K2

 

ρ

nas c.

 

- gęstość nasypowa cementu w stanie luźnym [kg/dm

3

ρ

nas K1

 

- gęstość nasypowa kruszywa drobnego w stanie luźnym [kg/dm

3

ρ

nas K2

 

- gęstość nasypowa kruszywa grubego w stanie luźnym [kg/dm

3

V

z

  

- pojemność zasypowa betoniarki [dm

3

α

 

- współczynnik określający spulchnienie mieszanki betonowej   

 

 

 

 

 

 

 

background image

Przykład obliczeniowy 
Ustalić receptę roboczą mieszanki betonowej na podstawie następujących założeń i danych:  

 
składniki 

recepta lab.  

(na 1 m

3

) 

wilgotność 

w [%] 

gęstość  

nasypowa  

ρ

nas. 

[kg/dm

3

cement (C) 

363 kg 

 

1,20 

kruszywo drobne (K

1

623 kg 

2,5 

1,65 

kruszywo grube (K

2

1292 kg 

2,0 

1,55 

woda (W) 

206 dm

 

 

 

pojemność betoniarki: V

z

 =1000 dm

3

 

 

sposób dozowania składników: cement – wagowo (9 worków po 25 kg), kruszywa i woda – 
objętościowo     

Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli 2. 

Tabela 2. Ustalenie recepty roboczej mieszanki betonowej  

Skład roboczy 1 m

betonu przy 

kruszywie wilgotnym  

Składniki 

Skład 

laboratoryjny 

na 1m

3

 

wagowo 

objętościowo 

Recepta robocza 

na 1 zarób 

 betoniarki V

z

  

cement  

(C) 

C = 

363

 [kg]  

C = 

363,00

 [kg] 

C

O

 

302,50

 [dm

3

]

 

235,95 [kg] 

kruszywo drobne 

(K

1

) 

K

1

 = 

623

 [kg] 

K

1wc 

638,58

 

[kg] 

K

1wO

 = 

387,02 

[dm

3

251,56 [dm

3

kruszywo grube 

(K

2

) 

K

2 

1292

 [kg] 

K

2wc 

1317,84

 [kg] 

K

2wO

 = 

850,22 

 

[dm

3

552,64 [dm

3

woda  

(W) 

W = 

206 

[dm

3

W

c

 =  

164,61

[dm

3

W

O

 = 

164,61

 [dm

3

107,00 [dm

3

 

suma objętości nasypowych składników sypkich:  

  ΣV = C

O

 + K

1wO

 + K

2wO

 = 302,50 + 387,02 + 850,22 = 1539,74 dm

3

 

 

współczynnik spulchnienia: α  = 1000/ (C

O

 + K

1wO

 + K

2wO

= 1000/1539,74 = 0,65 

 

wydajność zarobu: V

u

 = V

z

— α = 1000—0,65 = 650 dm

3

 = 0,65 m

3

 

 

zakładając  dozowanie  cementu  pełnymi  workami  należy  użyć  (przy  dozowaniu  po  9  wor-
ków po 25 kg) – C = 225 kg, dozowanie pozostałych składników objętościowo 

 

ilość składników obliczono korzystając z proporcji:  

235,95 kg  (C) -  

251,56 (K

1

W

O

225,00 kg (C)  - 

x  (K

1wO

)  

 

dla  ilości  cementu  C  =  225,00  kg,  obliczono  ilość  kruszywa  drobnego  K

1

  =  222,88  dm

3

kruszywa grubego K

2

 = 526,99 dm

3

, wody W = 102,30 dm

3

  

 

wydajność jednego zarobu wynosi V

u

 = 0,65—(225,00/235,95) = 0,62 m

3

 

 

końcowe zestawienie wyników obliczeń 

 

Składniki 

Skład 

laboratoryjny 

na 1m

3

 

Recepta robocza na 

1 zarób 

 betoniarki V

z

  

Skład roboczy 

na 1 zarób 

(dozowanie cementu 

pełnymi workami) 

cement  

(C) 

C = 363 [kg]  

235,95 [kg] 

225,00 kg 

kruszywo drobne  

(K

1

) 

K

1

 = 623 [kg] 

251,56 [dm

3

222,88 dm

3

 

kruszywo grube 

(K

2

) 

K

2 

= 1292 [kg] 

552,64 [dm

3

526,99 dm

3

 

woda  

(W) 

W = 206 [dm

3

107,00 [dm

3

102,30 dm

3

 

 
 

 

background image

ĆWICZENIE 6 PROJEKTOWANIE BETONU METODĄ TRZECH RÓWNAŃ  

Metoda  trzech  równań  polega  na  obliczeniu  trzech  poszukiwanych  wartości,  tj.  ilości 

cementu,  kruszywa  (drobnego  i  grubego)  i  wody  w  kg/m

3

  mieszanki  betonowej  w  oparciu  

o równania wytrzymałości (Bolomey’a), szczelności i wodożądności. Równania te, stanowiące 
i wyrażające trzy warunki technologiczne są podstawą do zaprojektowania składu mieszanki 
betonowej.  

 

równanie wytrzymałości (Bolomey’a):  

)

5

,

0

w

c

(

1

A

cm

f

=

 

 
dla 

5

,

2

w

c

<

 

)

5

,

0

w

c

(

2

A

cm

f

+

=

 

 
dla 

5

,

2

w

c

 

 

równanie szczelności: 

5

1000

W

k

K

c

C

±

=

+

+

ρ

ρ

 

 

 

równanie wodożądności: 

 
 

gdzie:  

f

cm 

- średnia wytrzymałość betonu na ściskanie [MPa] 

- ilość cementu w [kg/m

3

]  

- ilość kruszywa w [kg/m

3

]    

- ilość wody w [kg/m

3

]    

ρ

- gęstość cementu w [kg/dm

3

]    

ρ

- gęstość kruszywa w [kg/dm

3

]    

w

- wodożądność cementu [dm

3

/kg] 

w

- wodożądność kruszywa [dm

3

/kg] 

A

1

, A

- współczynniki we wzorze Bolomey’a, przyjmowane na podstawie tablicy10  - ćw. 3 

 

Istotą  metody  jest  rozwiązanie  układu  trzech  równań  (wytrzymałości,  szczelności  i  wo-

dożądności) z trzema niewiadomymi (ilość cementu, kruszywa, wody). W praktyce korzysta 
się ze wzorów przekształconych w następującej postaci:  

 

ilość cement: 

c

1

k

k

w

m

c

w

1

1

m

1

1000

C

ρ

ρ

+



+

=

 

 

ilość kruszywa: 

m

k

w

)

m

c

w

1

(

C

K

=

 

 

ilość wody: 

m

C

W

=

 

gdzie: 

W

C

m

=

 

Po obliczeniu składników należy sprawdzić objętość absolutną ze wzoru szczelności:  

5

1000

W

k

K

c

C

±

=

+

+

ρ

ρ

 

Na podstawie wyliczonych ilości składników przygotowuje się zarób próbny w ilości ok. 

10 dm

3

. Następnie sprawdza się konsystencję, gęstość objętościową oraz objętość mieszanki 

betonowej (V

b

). Po wykonaniu oznaczeń cech technicznych mieszanki betonowej oblicza się 

rzeczywiste ilości cementu, kruszywa (drobnego i grubego) i wody ze wzorów:  

K

k

w

C

c

w

W

+

=

background image

 

ilość cementu: 

b

V

1

C

1000

r

C

=

 

 

ilość kruszywa: 

b

V

1

K

1000

r

K

=

 

 

ilość wody: 

b

V

1

W

1000

r

W

=

 

gdzie:  

C

- rzeczywista ilość cementu w [kg/m

3

]  

K

- rzeczywista ilość kruszywa w [kg/m

3

]    

W

- rzeczywista ilość wody w [kg/m

3

]    

C

- ilość cementu w zarobie próbnym   

K

- ilość kruszywa w zarobie próbnym   

W

- ilość wody w zarobie próbnym   

V

b

 

- rzeczywista objętość zarobu próbnego [dm

3

]  

Po wyliczeniu rzeczywistych ilości cementu, kruszywa (drobnego i grubego) i wody należy 

sprawdzić ilość zaprawy (Z), objętość absolutną ziarn kruszywa poniżej 0,125 mm i cementu 
(V

cp

) oraz ilość cementu w odniesieniu do minimalnej wymaganej ilości cementu: 

 

objętość zaprawy określa się wg. wzoru: 

r

W

c

r

C

k

P

r

K

Z

+

+

=

ρ

ρ

 [dm

3

/m

3

 

sumaryczna objętość absolutna ziarn kruszywa poniżej 0,125 mm i cementu określa 

się wg. wzoru: 

k

f

r

K

c

r

C

cp

V

ρ

ρ

+

=

[dm

3

/m

3

gdzie:  

- projektowany punkt piaskowy mieszanki kruszywowej   

- procentowa zawartość frakcji pyłowych   

 

sprawdzenie warunku zalecanej minimalnej ilości cementu C

r

 ≥ C

min.

 

Przykład obliczeniowy – projektowanie betonu metodą trzech równań 
 
Etap 1. Założenia wstępne 

 

przeznaczenie betonu: konstrukcja monolityczna 

 

klasa wytrzymałości betonu na ściskanie: C20/25 

 

klasa ekspozycji: XC1 – korozja spowodowana karbonatyzacją (środowisko mokre lub 
suche)  

 

najmniejszy wymiar przekroju poprzecznego elementu: 20 cm 

 

odległość w świetle między prętami zbrojenia, leżącymi w płaszczyźnie poziomej: 8 cm 

 

zagęszczenie betonu przez wibrowanie 

 

dojrzewanie betonu: naturalne  

Etap 2. Wymagane właściwości mieszanki betonowej i betonu  

 

średnia wytrzymałość betonu na ściskanie:  

     

f

cm

 = f

ck,cube

 + z (6 – 12 MPa) 

lub

 f

cm

 =1,3 – 1,4— f

ck,cube

 

f

cm 

= 25 + 7,5 = 32,5 MPa (przyjęto f

ck

 + 7,5) 

 

maksymalna średnica ziarn kruszywa: D

max

 

D

max

 < 1/3 

 200 mm = 66,67 mm 

D

max

 < 3/4 

  80 mm = 60 mm , przyjęto D

max

 = 31,5 mm  

background image

 

konsystencja (na podstawie tablicy 2 i tablicy 3 – ćw. 3): plastyczna K-3  

 

urabialność (na podstawie tablicy 4 – ćw. 3 ), wg założeń wstępnych:  

     Z = 450 – 550 dm

3

/m

3

, V

cp

 

≥≥≥≥

 80 dm

3

/m

3

  

 

C

min. 

 = 260 [kg/m

3

]maksymalna wartość w/c = 0,65; min. c/w = 1,54 (na podsta-

wie tablicy 5 – ćw. 3).  

Etap 3.  Dobór i ocena składników mieszanki betonowej 

 

Cement:  CEM  I  portlandzki  klasy  32,5; 

ρ

c

=3,10  kg/dm

3

  (na  podst.  tablicy:  6,  7,  8,  9  – 

ćw. 3), 

 

Kruszywo:  

- kruszywo drobne 0/2 (K

1

):   P

=  100%, f

= 0,4%, 

ρ

k

=2,65 kg/dm

3

- kruszywo grube 2/31,5 (K

2

):   P

2

= 0 %, f

2

=0 %, 

ρ

k

=2,65 kg/dm

3

 

      Uziarnienie i cechy techniczne kruszyw odpowiadają wymaganiom PN – EN 12620.  

      Dla: Z = 450  dm

3

/m

3

, konsystencji mieszanki betonowej: plastyczna K-3, 

7

,

1

w

c

=

 – przy-

jęto punkt piaskowy P = 27 % (tablica 14 – ćw. 3)  

     Obliczenie stosunku z mieszania kruszywa  x: 

      Obliczenie x, 

1

2

2

1

K

K

P

P

P

P

x

=

=

=

0

27

27

100

= 2,7 

 

      Krzywa uziarnienia mieszanki kruszywowej mieści się w polu zalecanego uziarnienia dla 

grupy frakcji 0/31,5 mm.  

Wodożądność kruszywa wynosi: w

= 0,036 dm

3

/kg  

 

Woda: wodociągowa

Etap 4.  Projektowanie metodą trzech równań  

 

Wyznaczenie A, c/w 

Dla kruszywa naturalnego i klasy cementu 32,5 – A

1

=18, A

2

=12 (tablica 10 – ćw. 3). Z prze-

kształconego wzoru Bolomeya obliczamy wartość c/w:  

- dla c/w 

<

 2,5 przyjmuje się współczynnik A

1

 = 18   

5

,

0

1

+

=

A

f

w

c

cm

=

18

5

,

32

+0,5 = 2,31 >  min. c/w = 1,54 

 

Obliczenia ilości składników mieszanki betonowej na 1 m

3

 

- cement: 

c

1

k

k

w

m

c

w

1

1

m

1

1000

C

ρ

ρ

+



+

=

=

1

,

3

1

65

,

2

036

,

0

31

,

2

27

,

0

1

1

31

,

2

1

1000

+

+

 = 405 kg  

- kruszywo: 

m

k

w

)

m

c

w

1

(

C

K

=

31

,

2

036

,

0

)

31

,

2

27

,

0

1

(

405

=

1835 kg  

                   kruszywo drobne (K

1

): 

7

,

2

1

1835

x

1

K

1

K

+

=

+

=

 = 496 kg  

                   kruszywo grube (K

2

): 

496

1835

1

K

K

2

K

=

=

1339 kg  

- woda: 

31

,

2

405

m

C

W

=

=

175 dm

3

 

Sprawdzenie c/w = 405/175 = 2,31  

 

background image

 

Sprawdzenie absolutnej objętości składników (równanie szczelności)  

5

1000

W

k

K

c

C

±

=

+

+

ρ

ρ

 podstawiając do wzoru otrzymano: 

=

+

+

175

65

,

2

1835

1

,

3

405

 999 dm

 

Wykonanie zarobu próbnego w ilości ok. 10 dm

3

 

Ilość składników do zarobu próbnego:  

C

1

 = C—0,01 = 405—0,01 = 4,05 kg  

K

1

 = K

1

—0,01 = 496—0,01 = 4,96 kg 

K

2

 = K

2

—0,01 = 1339—0,01 = 13,39 kg 

W

1

= W—0,01 = 175—0,01 = 1,75 dm

3

 

Po wykonaniu zarobu próbnego sprawdzono konsystencję mieszanki betonowej metodą Ve-
be; czas Vebe = 11 s – odpowiada konsystencji plastycznej; pomierzona objętość zagęszczo-
nej mieszanki betonowej wynosi V

b

 = 10,1 dm

 

Obliczenie rzeczywistych ilości składników na 1 m

3

 betonu  

- cement: 

b

V

1

C

1000

r

C

=

1

,

10

05

,

4

1000

=

401 kg  

- kruszywo drobne: 

b

V

1

K

1000

1

r

K

=

1

,

10

96

,

4

1000

=

491 kg  

- kruszywo grube: 

b

V

2

K

1000

2

r

K

=

1

,

10

39

,

13

1000

=

1326 kg  

- woda: 

b

V

1

W

1000

r

W

=

1

,

10

75

,

1

1000

=

173 dm

3

 

 

Sprawdzenie ilości zaprawy w 1m

3

 mieszanki betonowej  

r

W

c

r

C

k

P

r

K

Z

+

+

=

ρ

ρ

173

1

,

3

401

65

,

2

27

,

0

1817

+

+

=

487 dm

3

/m

3

, zakładano: Z = 450 – 550 dm

3

/m

 

Obliczenie objętości absolutnej ziarn kruszywa poniżej 0,125 mm i cementu 

k

f

r

K

c

r

C

cp

V

ρ

ρ

+

=

65

,

2

0

1326

004

,

0

491

1

,

3

401

+

+

=

= 130 dm

3

/m

3

, zakładano: V

cp

 

≥≥≥≥

 80 dm

3

/m

3

 

 

Sprawdzenie dotyczące minimalnej ilości cementu 

C

r

 = 401 kgzakładano C

min. 

= 260 kg