Tomasz Belt

Tomasz Brzeziński

Marcin Chmielewski

Paweł Rakowski

Sprawozdanie 2

1. PROJEKTOWANIE BETONU ZWYKŁEGO.

1. Założenia wstępne.

• Przeznaczenie betonu - nadproże okienne, element monolityczny (wylewany na budowie);

• Klasa ekspozycji (z tab. 3.4) - X0;

• Klasa wytrzymałości betonu na ściskanie - C16/20;

• Najmniejszy wymiar przekroju - 10cm;

• Odległość w świetle między prętami zbrojenia leżącymi w płaszczyźnie

poziomej - 3cm;

• Przekrój prosty lub złożony, rzadko zbrojony;

• Zagęszczenie betonu przez wibrowanie;

• Dojrzewani betonu naturalne.

2. Określenie wymaganych właściwości mieszanki betonowej i betonu.

• Średnia wytrzymałość betonu na ściskanie:

f_cm = f_ck.cube + „z” = │C16/20 →f_ck.cube =20; z=8│ = 20Mpa + 8Mpa = 28Mpa

¹/₃ ∙ 100mm = 33¹/₃

• D_max ≤ ³/₄∙ 30mm = 22¹/₂ D_max = 16mm

• Konsystencja mieszanki betonowej: plastyczna K-3 (tablica 3.10)

z = 450 - 550 dm³/m³ Z tablicy 3.9

• 
  Urabialność V_cp = 80 dm³/m³

w/c - brak wymagań Z tablicy 3.6

C_min - brak wymagań

3. Dobór i ocena składników mieszanki betonowej.

1. Pierwszy składnik - cement

CEM I 32,5 ρ_c = 3,1kg/dm³

2. Drugi składnik - kruszywo

• Kruszywo drobne 0/2 P₁=99,7%; f₁=1,2%; ρ_k=2,65kg/dm³

• Kruszywo grube 2/16 P₂=5,6%; f₂=0,1%; ρ_k=2,65kg/dm³

• 
  c/w = 1,6

z=500dm³/m³ P=34%; x=2,31

konsystencja plastyczna K-3

3. Trzeci składnik - woda

Woda wodociągowa

4. Zaprojektowanie składu mieszanki.

• 
  
  Obliczeniowe c/w = (f_cm/A₁) + 0,5 c/w = 1,6 < 2,5; =

A₁ =18 (z tablicy 3.7)

{CEM 32,5; kruszywo naturalne}

= (28/18) +0,5 = 2,06

• UWAGI:

Zarób próbny nie może być mniejszy niż 8 dm³; masa kruszywa minimum 15kg; ilość zaczynu cementowego minimum ¹/₃ masy kruszywa (5kg); zawartość powietrza w mieszance nie może przekraczać 2-3%.

• Do obliczeń przyjęliśmy masę kruszywa K=18kg;

Zatem K₁ + K₂ = 18kg

Gdzie:

K₁ - masa kruszywa drobnego;

K₂ - masa kruszywa grubego.

K₁ = K/(1+x) = 18/(1+2,31) = 5,44kg

K₂ = K - K₁ = 18 - 5,44 = 12,56kg

WNIOSEK:

Aby uzyskać punkt piaskowy P=34%, należy zmieszać 5,44kg kruszywa drobnego (0/2) i 12,56kg kruszywa grubego (2/16).

• Masa zaczynu:

Z = ¹/₃K = 6kg

W tym:

1. Woda:

w = z/(1+c/w) = 6/3,06 = 1,96kg

2. Cement:

c = w ∙ c/w = 1,96 ∙ 2,06 = 4,04kg

Dla sprawdzenia policzyliśmy stosunek c/w:

c/w = 4,04/1,96 = 2,06 √ OK.

5. Sprawdzenie cech technicznych mieszanki betonowej i betonu.

• Odważyliśmy 5,44kg kruszywa drobnego i 12,56kg kruszywa grubego; oraz odmierzyliśmy 196cm³ (1,96kg ) wody i 4,04kg cementu

(CEM II/B-M 32,5R).

• Z wody i cementu przygotowaliśmy zaczyn. Do wiadra wlaliśmy wodę a następnie powoli dosypywaliśmy cement cały czas mieszając metalowym prętem.

• Wiadro z prętem i z zaczynem zostało zważone i określono masę

M₁ = 6,908kg

• Do mieszarki laboratoryjnej wsypaliśmy wcześniej odważone kruszywo i małymi porcjami dolewaliśmy zaczyn cementowy, stale mieszając (zarówno zaczyn jak i mieszankę betonową) aż mieszanka uzyskała założoną konsystencję (oceniliśmy to robiąc z mieszanki betonowej „kulkę” jak ze śniegu).

• Zważyliśmy wiadro z prętem i z pozostałym zaczynem; M₂ = 1,926kg

• W ten sposób wyznaczyliśmy masę zaczynu zużytego do wykonania mieszanki betonowej

M = M₁ - M₂ = 6,908 - 1,926 = 4,982kg

• Zbadaliśmy konsystencję badanej mieszanki betonowej metodą Vebe.

Wykonaną wcześniej mieszankę betonową umieściliśmy w formie w kształcie ściętego stożka w trzech warstwach (każdą z warstw zagęściliśmy 25 uderzeniami pręta do sztychowania. Ostatnią warstwę wyrównaliśmy za pomocą pręta sztychującego ruchem posuwisto-obrotowym. Zdjęliśmy formę z mieszanki betonowej, a przezroczysty krążek przenieśliśmy nad górną powierzchnię mieszanki betonowej i ostrożnie opuściliśmy do momentu zetknięcia się krążka z mieszanką.

Opad stożka mieszanki betonowej oceniliśmy jako właściwy (wielkość opadu = 3mm).

Uruchomiliśmy stół wibracyjny i wykonaliśmy pomiar czasu Vebe do momentu całkowitego zetknięcia się dolnej powierzchni przeźroczystego krążka z zaczynem.

Czas Vebe = 14,05s

• Na podstawie zmierzonego czasu Vebe, z tablicy 3.8 wysnuliśmy następujący wniosek:

Uzyskaliśmy mieszankę betonową o konsystencji na granicy konsystencji plastycznej (K-3) i gęsto plastycznej (K-2).

• Obliczyliśmy również gęstość objętościową badanej mieszanki betonowej w sposób następujący:

- zważyliśmy cylinder pomiarowy i zanotowaliśmy jego masę

m_c = 5,648kg;

- w cylindrze pomiarowym umieściliśmy część badanej mieszanki betonowej i zważyliśmy cylinder wraz z mieszanką: m_c+m = 25,447kg.

- w ten sposób wyznaczyliśmy masę badanej próbki mieszanki betonowej

m = m_c+m - m_c = 25,447 - 5,648 = 19,799kg

- następnie zagęściliśmy mieszankę w cylindrze na stole wibracyjnym i odczytaliśmy objętość badanej próbki mieszanki betonowej V = 8,31dm³.

- w ten sposób obliczyliśmy gęstość objętościową badanej mieszanki betonowej:

ρ_ob = m/V = 19,799/8,31 = 2,38kg/dm³ = 2380kg/m³

• Obliczona gęstość objętościowa odpowiada gęstości mieszanki betonowej betonu zwykłego.

• Następnie obliczyliśmy całkowitą masę wykonanej mieszanki betonowej oraz objętość wykonanego zarobu:

m_b = K + M = 18 + 4,982 = 22,982kg

V_b = m_b/ ρ_ob = 22,982/2,38 = 9,66dm³

• W kolejnym etapie musieliśmy wyznaczyć masę zaczynu, wody i cementu użytego do wykonania mieszanki betonowej (bo część zaczynu wylaliśmy).

z₁ = M = 4,982kg

w₁ = z₁/(1+c/w) = 1,628kg

c₁ = w₁ ∙ c/w = 3,354kg

Dla sprawdzenia obliczyliśmy stosunek c₁/w₁:

c₁/w₁ = 3,354/1628 = 2,06 = c/w √ OK.

6. Sporządzenie recepty laboratoryjnej.

Receptę laboratoryjną opracowaliśmy dla 1m³ mieszanki betonowej.

Obliczenia wykonaliśmy dla kruszywa suchego. I tak odpowiednio:

• Masa cementu

c_L = 1000 ∙ c₁/V_b = 348kg

• Masa kruszywa drobnego (0/2)

K_L1 = 1000 ∙ K₁/V_b = 564kg

• Masa kruszywa grubego (2/16)

K_L2 = 1000 ∙ K₂/V_b = 1302kg

• Całkowita masa kruszywa

K_L = K_L1 + K_L2 = 1866kg

• Masa wody

w_L = 1000 ∙ w₁/V_b = 169kg

Dla sprawdzenia obliczamy stosunek c/w:

c/w = 348/169 = 2,06 √ OK.

7. Sprawdzenie wrunków urabialności dla badanej mieszanki betonowej.

• z = (K_L∙ P / ρ_k) +(c_L/ρ_c ) + w_L = 520,67 dm³/m³

Zakładaliśmy na początku, że z = 450 - 550 dm³/m³ zatem stąd wniosek, że mieścimy się w normie.

• V_cp = (c_L/ρ_c) + ((K_L1 ∙ f₁ + K_L2 ∙ f₂)/ρ_k = 115 dm³/m³

Zakładaliśmy, że V_cp ≥ 80 dm³/m³ zatem warunek spełniony, bo 115 > 80.

WNIOSEK:

Oba warunki zostały spełnione.

2. WYKONANIE PRÓBEK DO BADANIA WYTRZYMAŁOŚCI BETONU NA ŚCISKANIE.

1. Sporządzenie recepty roboczej na potrzeby doświadczenia.

Mięliśmy do wykonania 3 próbki o wymiarach 150x150x150mm, co dało nam łączną objętość 10,125dm³. Jako, że objętość potrzebnej mieszanki betonowej przyjmuje się zawsze z nadmiarem, stąd przyjęliśmy, że potrzebujemy do wykonania ćwiczenia 12dm³ mieszanki betonowej. Receptę roboczą przygotowywaliśmy na podstawie sporządzonej wcześniej recepty laboratoryjnej (na 1m³). Dlatego korzystając z odpowiedniej proporcji policzyliśmy ile potrzeba było nam wszystkich składników niezbędnych do wykonania doświadczenia.

Masa składnika z recepty laboratoryjnej - 1000dm³

Szukana masa składnika do recepty roboczej - 12dm³

Korzystając z tej zależności policzyliśmy, że do wykonania 12dm³ mieszanki betonowe (o właściwościach takich jak wcześniej) potrzebujemy:

C = 4,18kg

K₁ = 6,77kg

K₂ = 15,62kg

W = 2,03dm³

Dla sprawdzenia policzyliśmy stosunek c/w:

c/w = 4,18/2,03 = 2,06 √ OK.

2. Przygotowanie próbek do badania wytrzymałości betonu na ściskanie.

• Odmierzyliśmy wyliczone wcześniej porcje składników potrzebnych do wykonania 12dm³ mieszanki betonowej.

• Wsypaliśmy kruszywo wraz z cementem (CEM II / B-M (V - LL) 32,5R) do mieszarki laboratoryjnej i mieszaliśmy powoli dodając wodę aż do uzyskania wymaganej konsystencji.

• Następnie mieszankę betonową umieściliśmy w formach(posmarowanych środkami antyadhezyjnymi) w dwóch warstwach. Każda warstwa była zagęszczona prętem stalowym z zaokrąglonym końcem.

• Dla uniknięcia wypustek powietrznych formy umieściliśmy na stoliku wibracyjnym i poddaliśmy je wibracjom w celu lepszego zagęszczenia.

• Nadmiar mieszanki betonowej został usunięty, a górna powierzchnia zatarta tak, aby była możliwie najgładsza.

• Po 24 godzinach formy rozformowano i od tego momentu aż do momentu badania były odpowiednio pielęgnowane.

3. Opracowanie recepty roboczej.

1. Dozowanie kruszywa i cementu wagowo, wody - objętościowo. Przeliczyć ilość składników przy dozowaniu cementu pełnymi workami (8 worków po 25 kg każdy = 200kg).

Dane do obliczeń:

- kruszywo drobne K₁: 564kg/m³; w= 2,7%; ρ_opnas = 1,65kg/dm³

- kruszywo grube K₂: 1302kg/m³; w= 1,8% ρ_oznas = 1,55kg/dm³

- objętość betoniarki: V_z = 1000dm³

- cement: C = 348kg/m³, ρ_ocnas = 1,2kg/dm³

- woda: W = 169dm³/m³.

Obliczenia zestawiono w tabeli poniżej.

Składniki	Skład lab. 1m^3 betonu (kruszywo suche)	Skład roboczy 1m^3 betonu przy kruszywie wilgotnym		Recepta na 1 zarób przy dozowaniu kruszywa i cementu wagowo, wody- objętościowo
					Wagowo [kg]	Objętościowo [dm^3]
Cement	348kg	C=348	Co=290	233,16 kg
Kruszywo drobne	564kg	Pc=579,23	Po=351,05	388,08 kg
Kruszywo grube	1302kg	Zc=1325,44	Zo=855,12	888,05 kg
Woda	169dm^3	Wc=130,34	Wo=130,34	87,33dm^3

• Suma objętości nasypowych składników sypkich:

C_o + P_o + Z_o = 290 + 351,05 + 855,12 = 1496,17dm³

• Obliczenie α = 1000/1496,17 = 0,67 √ OK. (mieści się w normie)

• Wydajność zarobu V_u = V_z∙α = 1000 ∙ 0,67 = 670dm³ = 0,67m³

Zakładając dozowanie cementu pełnymi workami należy użyć (przy dozowaniu po 8 worków po 25kg każdy) C = 200kg. Dozowanie kruszywa wagowo, a wody - objętościowo.

Przy obliczeniach korzystano z proporcji (dla kruszywa drobnego):

233,16 (C) - 388,08 (P_o)

200,00 (C) - X (P_o)

(kruszywo drobne) P = (200 ∙ 388,08)/233,16 = 332,89kg

(kruszywo grube) Z = (200 ∙ 888,05)/233,16 = 761,75kg

(woda) W = (200 ∙ 87,33)/233,16 = 74,91dm³

Wydajność jednego zarobu wynosi V_u = 0,67 ∙ (200/233,16) = 0,57m³

Składniki	Skład laboratoryjny na 1m^3 betonu	Skład roboczy na 1 zarób	Skład roboczy na 1 zarób przy dozowaniu cementu pełnymi workami
Cement	348kg	233,16kg	200kg
Kruszywo drobne	564kg	388,08kg	332,89kg
Kruszywo grube	1302kg	888,05kg	761,75kg
Woda	169dm^3	87,33dm^3	74,91dm^3

2. Zadanie domowe.

Dozowanie kruszywa i cementu wagowo, wody - objętościowo. Przeliczyć ilość składników przy dozowaniu cementu pełnymi workami (5 worków po 25 kg każdy = 125kg).

Dane do obliczeń:

- kruszywo drobne K₁: 564kg/m³; w= 2,7%; ρ_opnas = 1,65kg/dm³

- kruszywo grube K₂: 1302kg/m³; w= 1,8% ρ_oznas = 1,55kg/dm³

- objętość betoniarki: V_z = 500dm³

- cement: C = 348kg/m³, ρ_ocnas = 1,2kg/dm³

- woda: W = 169dm³/m³.

Obliczenia zestawiono w tabeli poniżej.

Składniki	Skład lab. 1m^3 betonu (kruszywo suche)	Skład roboczy 1m^3 betonu przy kruszywie wilgotnym		Recepta na 1 zarób przy dozowaniu kruszywa i cementu wagowo, wody- objętościowo
					Wagowo [kg]	Objętościowo [dm^3]
Cement	348kg	C=348	Co=290	116,58 kg
Kruszywo drobne	564kg	Pc=579,23	Po=351,05	194,04 kg
Kruszywo grube	1302kg	Zc=1325,44	Zo=855,12	444,02 kg
Woda	169dm^3	Wc=130,34	Wo=130,34	43,66dm^3

• Suma objętości nasypowych składników sypkich:

C_o + P_o + Z_o = 290 + 351,05 + 855,12 = 1496,17dm³

• Obliczenie α = 1000/1496,17 = 0,67 √ OK. (mieści się w normie)

• Wydajność zarobu V_u = V_z∙α = 500 ∙ 0,67 = 335dm³ = 0,335m³

Zakładając dozowanie cementu pełnymi workami należy użyć (przy dozowaniu po 5 worków po 25kg każdy) C = 125kg. Dozowanie kruszywa wagowo, a wody - objętościowo.

Przy obliczeniach korzystano z proporcji (dla kruszywa drobnego):

116,58 (C) - 194,04 (P_o)

125,00 (C) - X (P_o)

(kruszywo drobne) P = (125 ∙ 194,04)/116,58 = 208,05kg

(kruszywo grube) Z = (125 ∙ 444,02 )/116,58 = 476,09kg

(woda) W = (125 ∙ 43,66)/116,58 = 46,81dm³

Wydajność jednego zarobu wynosi V_u = 0,67 ∙ (125/116,58) = 0,72m³

Składniki	Skład laboratoryjny na 1m^3 betonu	Skład roboczy na 1 zarób	Skład roboczy na 1 zarób przy dozowaniu cementu pełnymi workami
Cement	348kg	116,58kg	125kg
Kruszywo drobne	564kg	194,04kg	208,05kg
Kruszywo grube	1302kg	444,02kg	476,09kg
Woda	169dm^3	43,66dm^3	46,81dm^3

3. BADANIA NISZCZĄCE PRÓBEK BETONOWYCH I OCENA WYTRZYMAŁOŚCI BETONU NA ŚCISKANIE.

1. Równo po 28 dniach od wykonania próbek do badania wytrzymałości betonu na ściskanie badaliśmy wytrzymałość sporządzonych próbek na ściskanie i na podstawie tego oceniliśmy wytrzymałość betonu na ściskanie.

• Badanie przeprowadziliśmy na trzech próbkach sześciennych o wymiarach nominalnych 150mmx150mmx150mm.

• Zmierzyliśmy czy próbki mają wymiary zgodne z normą. Okazało się, że odchyłki są w granicach normy, zatem do obliczeń przekroju próbek przyjęliśmy wymiary nominalne badanych próbek.

• Następnie przystąpiliśmy do niszczenia próbek (każdej osobno), umieszczając każdą z nich w taki sposób, aby obciążenie było przykładane prostopadle do kierunku formowania próbek.

• Zanotowaliśmy następujące siły niszczące:

F₁ = 581,9 [kN]

F₂ = 610,5 [kN]

F₃ = 577,1 [kN]

• Policzyliśmy wytrzymałość betonu na ściskanie ze wzoru:

f_c = (F/A_c) ∙ 10 [MPa]

gdzie:

f_c - wytrzymałość betonu na ściskanie z dokładnością do 0,5 MPa

F - maksymalna siła przy zniszczeniu [kN]

A_c - pole przekroju poprzecznego próbki na które działa siła ściskająca

Wyniki zestawiliśmy w tabeli

Nr próbki	F [kN]	Ac [cm^2]	Fci [MPa]
1	581,9	225	26,0
2	610,5	225	27,0
3	577,1	225	25,5

• Na podstawie tabeli obliczyliśmy średnią wytrzymałość betonu na ściskanie:

f_cm = (26 + 27 + 25,5) / 3 = 26,0 [MPa]

2. Ocena zgodności

Musieliśmy sprawdzić zgodność naszych wyników z żądaną klasą wytrzymałości C16/20. Zrobiliśmy to wg dwóch kryteriów:

1. f_cm ≥ f_c +4; 26 > 20+4=24 √OK.

2. f_ci ≥ f_c - 4; 25,5 > 20-4=16 √OK.

Wnioski:

Uzyskaliśmy beton spełniający wymagania dla projektowanej klasy wytrzymałości betonu na ściskanie C16/20.