POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA
WYDZIAŁ BUDOWNICTWA LĄDOWEGO
KATEDRA TECHNOLOGII BETONÓW
PROJEKT Z BETONÓW WYSOKIEJ WYTRZYMAŁOŚCI
OCENA EFEKTYWNOŚCI ODDZIAŁYWANIA UPŁYNNIACZA NA STOPIEŃ REDUKCJI WODY W ZACZENIE CEMENTOWYM.
Rodzaj zastosowanego cementu - CEM I 42,5R.
CEM I - cement portlandzki mieszany popiołowy:
klinkier 80-94%
popiół lotny i krzemionkowy 6-20%
składniki drugorzędne 0-5%.
42,5R - Szybkość narastania wytrzymałości w pierwszej fazie (badana na wczesną wytrzymałość na ściskanie).
Rodzaj badanego upłynniacza - BETOPLAST N.
BETOPLAST N:
dozowanie 1,5÷2,5% masy cementu
zmniejszenie ilości wody zarobowej 18÷20%
stosować w temperaturze >10ºC
Dane potrzebne do sprawdzenia konsystencji (skład wzorcowego zaczynu):
cement 300 g
woda 100 ml
metoda pomiaru konsystencji - aparat Vicata
Właściwą konsystencję uzyskamy, gdy trzpień aparatu znajdzie się w odległości około 4÷8 mm od powierzchni płytki.
Porównanie wzorcowego zaczynu cementowego bez dodatku upłynniacza z zaczynem cementowym z dodatkiem upłynniacza.
Ustalenie konsystencji zaczynu cementowego bez upłynniacza.
Wykonano jedną próbę. Trzpień aparatu zatrzymał się w odległości 9 mm od płytki, co jest dopuszczalne.
Ustalenie konsystencji zaczynu cementowego z upłynniaczem.
Wykonano dwie próby pomiarowe dobierając odpowiednią ilość wody:
PRÓBA 1
Przyjęta redukcja wody: 20%·100 ml=20ml
100 - 20=80ml - woda
2% = 6 g - BETOPLAST N
300 g - cement
Trzpień aparatu przekroczył wartość przewidzianą w normie i zagłębił się na 15 mm.
PRÓBA2
Przyjęta redukcja wody: 25%·100 ml = 25 ml
100 - 25 = 75ml - woda
2% = 6 g - BETOPLAST N
300 g - cement
Trzpień aparatu zagłębił się na głębokość 4 mm.
Ostateczną redukcję wody przyjęto po interpolacji z dwóch prób w wielkości 22% tzn.: 78 ml.
OCENA WPŁYWU UPŁYNNIACZA NA WYTRZYMAŁOŚĆ
I POROWATOŚĆ ZAPRAWY CEMENTOWEJ.
Sprawdzenie konsystencji zaprawy normowej bez dodatków metodą stożka opadowego;
Sprawdzenie konsystencji zaprawy normowej z dodatkiem upłynniacza - metoda stożka opadowego;
Ocena wytrzymałości na ściskanie zaprawy bez upłynniacza oraz zaprawy z dodatkiem upłynniacza BETOPLAST N;
Sprawdzenie nasiąkliwości.
Ad. 1)
Skład zaprawy normowej (bez upłynniacza):
piasek - 1350 g
cement - 450 g
woda - 260 ml
czas mieszania - 4 min.
ilość uderzeń - 60
opad stożka - 10,5 cm
Ad. 2) Skład zaprawy cementowej z dodatkiem upłynniacza:
piasek - 1350g
cement - 450g
woda - 203 ml (redukcja wody 22%)
BETOPLAST N - 2% = 9 g
czas mieszania - 4min.
ilość uderzeń - 60
opad stożka - 9 cm
Zdecydowano się powtórzyć próbę dla ilości wody zwiększonej o 5 ml.
opad stożka - 9,2 cm
Zdecydowano się powtórzyć próbę dla ilości wody zwiększonej o 9 ml.
opad stożka - 9,8 cm
Ostateczna ilość wody w zaprawie wynosi 217 ml, co oznacza redukcję o 16,5%
Wykonano po trzy próbki z każdej zaprawy.
Ad. 3) Sprawdzenie wytrzymałości:
A = 25 cm² - pole powierzchni zgniatanej próbki
F - siła niszcząca
Zestawienia wytrzymałości i porowatości (obliczenia w ad. 4) próbek bez plastyfikatora i próbek z plastyfikatorem:
Lp. |
Próbki zapraw bez plastyfikatora |
Próbki zapraw z plastyfikatorem |
||
|
Siła niszcząca [kN] |
Wytrzymałość [MPa] |
Siła niszcząca [kN] |
Wytrzymałość [MPa] |
1 2 3 4 |
43,0 44,0 36,0 36,0 |
17,2 17,6 14,4 15,6 |
51,1 52,0 48,0 48,0 |
20,4 20,8 19,2 19,2 |
|
Wytrzymałość średnia: |
16,2 |
Wytrzymałość średnia: |
19,9 |
|
Porowatość średnia: |
8,22 |
Porowatość średnia: |
8,76 |
Przyrost wytrzymałości próbek zapraw z plastyfikatorem w stosunku do próbek zapraw bez plastyfikatora wynosi 23,0%.
ZESTAWIENIE WYNIKÓW BADAŃ BWW Z UŻYTYMI UPŁYNNIACZAMI:
Rodzaj plastyfikatora |
Przyrost wytrzymałości % |
Porowatość kapilarna % |
Redukcja wody % |
Rodzaj cementu |
BETOPLAST N |
23,0 |
|
16,5 |
42,5R |
BG97 |
37,8 |
|
11,5 |
32,5R |
Do dalszych badań wybrano plastyfikator BG97, ponieważ w wyniku jego zastosowania w zaprawach cementowych stwierdzono najwyższy przyrost wytrzymałości.
Ad. 4) Zestawienie wagi badanych próbek:
|
Lp. |
Masa próbki po nasączeniu wodą [g] |
Masa próbki po wysuszeniu [g] |
Próbka z upłynniaczem |
1 |
273,9 |
253,2 |
|
2 |
238,4 |
220,2 |
Próbka bez upłynniacza |
3 |
260,0 |
238,9 |
|
4 |
265,4 |
243,8 |
OBLICZENIE POROWATOŚCI KAPILARNEJ:
Próbki bez upłynniacza
Próbki z upłynniaczem
Obliczenie średniej wartości porowatości kapilarnej:
z upłynniaczem Pśr.=8,76%
bez upłynniacza Pśr.=8,22%
PROJEKT WYKONAWCZY BWW:
Projektujemy mieszankę betonową z piaskiem kopalnym zwykłym z Sukowa.
ZAŁOŻENIA:
cement - 550kg/m3
W/C=0,35
klasa cementu - CEM I 42,5R
gęstość cementu - 3,1 kg/m3
gęstość kruszywa - 3,0 kg/m3
rodzaj kruszywa grubego - bazalt
konsystencja - gęstoplastyczna
Wyznaczenie wstępnej ilości cementu i wody:
C = 550 kg/m3
W/C = 0,35
W = 192,5 kg/dm3
K = ?
Ustalenie składu ziarnowego kruszywa:
- zawartość piasku 30%
- zawartość bazaltu 70%
ρp = 2,65 kg/m3
ρk = 0,7·3,0 + 0,3·2,65 = 2,895 kg/m3
K = 1824,08 kg/m3
Kpiasek = 547,2 kg/m3
Kbazalt = 1276,876 kg/m3
RECEPTA na 1 m3 BWW:
C = 550 kg/m3
W = 192,5 kg/dm3
K = 1824,08 kg/m3
Kpiasek=547,22 kg/m3 K0÷2=547,22 kg/m3
K2÷4 = 109,44 kg/m3
Kbazalt = 1276,86 kg/m3 K4÷8 = 364,80 kg/m3
K8÷16 = 510,74 kg/m3
RECEPTA na 12 dm3 BWW próbnego zarobu bez plastyfikatora:
C = 6,60 kg
W = 2,31 kg
K0÷2 = 6,57 kg
K2÷4 = 1,31 kg
K4÷8 = 4,38 kg
K8÷16 = 9,63 kg
korekta wody - pozostało 170 ml
RECEPTA na 12 dm3 BWW właściwego z plastyfikatorem:
C = 6,60 kg
W = 1,96 kg
K0÷2 = 6,57 kg
K2÷4 = 1,31 kg
K4÷8 = 4,38 kg
K8÷16 = 9,63 kg
BG 97 = 0,13 kg
korekta wody - pozostało 120 ml
OCENA WPŁYWU UZIARNIENIA KRUSZYWA I PLASTYFIKATORA NA WYTRZYMAŁOŚĆ BETONÓW WYSOKIEJ WYTRZYMAŁOŚCI.
Lp. |
Sito [mm] |
Frakcja [mm] |
Masa [g] |
Przesiew [%] |
Zawartość danej frakcji [%] |
Tabelaryczny wskaźnik wodożądności piasku [dm3/ |
Iloczyn kolumn (6)∙(7) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
1 2 3 4 5 6 |
2 1 0,5 0,25 0,125 0 |
2÷4 1÷2 0,5÷1 0,25÷0,5 0,125÷0,25 0÷0,125 |
2 6 74 243 64 11 |
99,5 98,0 79,5 18,75 2,75 0 |
0,5 1,5 18,5 60,75 16,0 2,75 |
0,027 0,036 0,048 0,067 0,100 0,188 |
0,0135 0,054 0,888 4,07 1,6 0,517 |
Suma: |
7,1425 |
||||||
Wodożądność piasku: 
ρp=2,65kg/dm3
konsystencja gęstoplastyczna
wp=
wp=0,0714dm3/kg
WPŁYW UPŁYNNIACZA ORAZ RODZAJU PIASKU NA WYTRZYMAŁOŚĆ BETONU:
Lp. |
Wytrzymałość na ściskanie projektowanych BWW [MPa] |
||
|
Beton z piaskiem drobnym bez dodatku |
Beton z piaskiem grubym |
Beton z piaskiem grubym |
1 2 3 |
63,56 57,78 59,11 |
57,3 62,0 59,0 |
84,44 80,89 81,78 |
śr.: |
60,15 |
59,43 |
82,37 |
|
|
|
|
|
Wodożądność [dm3/kg] |
||
|
0,076 |
0,052 |
0,52 |
PODSUMOWANIE.
W zestawieniu wyników badań trzech rodzajów mieszanek BWW widoczny jest znikomy wpływ rodzaju kruszywa na zmianę wytrzymałości betonu. Najwyższą wytrzymałość uzyskał beton z piaskiem grubym z dodatkiem upłynniacza BG97. Znaczący wpływ na zmianę (wzrost) wytrzymałości miała domieszka chemiczna. Wytrzymałość na ściskanie BWW wzrosła o 37,2%.
1
7