MIESZANKA BETONOWA, BADANIA
ORAZ PROJEKTOWANIE SKŁADU
METODĄ ANALITYCZNO-DOŚWIADCZALNĄ
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.