Ustalanie składu mieszanki

betonowej

Przez projektowanie betonu należy

rozumieć dobór składników i ustalenie

ich proporcji w mieszance betonowej:



Spoiwa cementowego (C)



Wypełniacza – kruszywa (K)



Wody (W)



Domieszek i dodatków

Projektowanie od strony jakościowej

polega na dobraniu składników, biorąc

pod uwagę ich zastosowanie oraz

warunki, w jakich będzie pracowała

wykonana z nich budowla.

Przydatność cementów w różnych

rodzajach konstrukcji wyjaśniono w

tabelach 1, 1.1 i 2

Tab.1 Zakres stosowania cementów portlandzkich

Rodzaj cementu

Cechy charakterystyczne

Zalecane zastosowanie

CEM I 32,5

Niskie ciepło hydratacji, wolne

narastanie wytrzymałości

Beton zwykły klas C12/15-C25/30,

konstrukcje i elementy monolityczne

lub prefabrykowane, dojrzewające w

warunkach naturalnych i podwyższonej

temp, drobnowymiarowe prefabrykaty,

zaprawy tynkarskie i murarskie

CEM I 32,5R

CEM I 42,5

Umiarkowane ciepło hydratacji,

umiarkowane narastanie wytrzymałości

Beton klas C20/25-C40/50, konstrukcje i

elementy prefabrykowane oraz

sprężone, drobnowymiarowe wyroby

prefabrykowane dojrzewające w

warunkach naturalnych, beton o

wymaganej wysokiej wytrzymałości

wczesnej, betonowanie w warunkach

zimowych

CEM I 42,5R

CEM I 52,5

CEM I 52,5R

Bardzo wysokie ciepło hydratacji,

bardzo szybkie narastanie

wytrzymałości wczesnej, niewielka

dynamika narastania wytrzymałości w

długich okresach dojrzewania

Beton do klas C100/115, konstrukcje i

elementy prefabrykowane oraz

sprężone, beton o wymaganej wysokiej

wytrzymałości wczesnej, betonowanie

w warunkach zimowych

CEM I 32,5RNA

CEM I 42,5NA

CEM I 42,5RNA

CEM I 52,5NA

CEM I 52,5RNA

Niska zawartość alkaliów, umiarkowane

ciepło hydratacji, umiarkowane

narastanie wytrzymałości wczesnej,

odporność na korozję alkaliczną

Beton klas C20/25-C40/50, konstrukcje i

elementy prefabrykowane, i sprężone,

drobnowymiarowe wyroby

prefabrykowane dojrzewające w

warunkach naturalnych, beton o

wymaganej wysokiej wytrzymałości

wczesnej, betonowanie w warunkach

zimowych, beton komórkowy, kostka

brukowa, zaprawy murarskie

CEM I 42,5 MSR NA

Bardzo niska zawartość alkaliów,

umiarkowane ciepło hydratacji,

wydłużony początek wiązania,

umiarkowana siarczanoodporność, niski

skurcz, wysoka wytrzymałość końcowa

Budownictwo komunikacyjne – drogi i

mosty, budownictwo lotnicze, morskie i

portowe, budownictwo

hydrotechniczne, produkcja

prefabrykatów pracujących w

warunkach podwyższonej agresji

chemicznej

Cement portlandzki żużlowy:

CEM II/A-S 32,5R

CEM II/A-S 42,5R

Niskie ciepło hydratacji, umiarkowane

narastanie wytrzymałości wczesnej

Beton zwykły klas C35/45, konstrukcje i

elementy monolityczne lub

prefabrykowane, dojrzewające w

warunkach naturalnych i podwyższonej

temperaturze

Cement portlandzki popiołowy:

CEM II/A-V 32,5R

CEM II/A-V 42,5

Bardzo dobre narastanie wytrzymałości

w długich okresach dojrzewania

Drobnowymiarowe wyroby

prefabrykowane dojrzewające w

warunkach naturalnych, beton

komórkowy, zaprawy murarskie i

tynkarskie

Cement portlandzki żużlowo-popiołowy:

CEM II/A-Sy 32,5R

CEM II/A-Sy 42,5R

Cement portlandzki wapienny:

CEM II/A-L 32,5R

CEM II/A-L 42,5

Umiarkowane ciepło hydratacji,

umiarkowane narastanie wytrzymałości

wczesnej, wolne narastanie

wytrzymałości w długich okresach

dojrzewania, jasna barwa

Beton zwykły klas C35/45, konstrukcje i

elementy monolityczne lub

prefabrykowane dojrzewające w

warunkach naturalnych i w

podwyższonej temperaturze,

drobnowymiarowe wyroby

prefabrykowane dojrzewające w

warunkach naturalnych, zaprawy

murarskie i tynkarskie, betony i

zaprawy posadzkowe

Cement portlandzki krzemionkowy:

CEM II/A-D 42,5R

CEM II/A-D 52,5

CEM II/A-D 52,5R

Wysokie ciepło hydratacji, szybkie

narastanie wytrzymałość , dobre

późniejsze twardnienie

Beton zwykły, beton wysokiej

wytrzymałości

Cement portlandzki popiołowy

niskoalkaliczny siarczanoodporny:

CEM II/B-V 32,5R HSR NA

Umiarkowane ciepło hydratacji,

wydłużony czas wiązania, korzystna

dynamika narastania wytrzymałości w

długich okresach dojrzewania,

siarczanoodporność i odporność na

korozję alkalia-kruszywo

Betonowe nawierzchnie drogowe,

mosty, filary, wiadukty, fundamenty

Tab. 1.1

Tab. 2 Zakres stosowania cementu hutniczego i pucolanowego

Rodzaj cementu

Cechy

charakterystyczne

Zalecane stosowanie

cementu

Cement hutniczy

CEM III/A 32,5

CEM III/A 42,5

Cement pucolanowy

CEM IV/A 32,5

CEM IV/A 42,5

Niskie ciepło hydratacji, powolne

narastanie wytrzymałości wczesnej,

bardzo dobre narastanie

wytrzymałości w długich okresach

dojrzewania, wysoka odporność na

agresję chemiczną

Beton zwykły klas do C35/45,

konstrukcje i elementy

monolityczne lub prefabrykowane,

dojrzewające w warunkach

naturalnych i podwyższonej

temperatury, konstrukcje masywne,

hydrotechniczne, beton o

podwyższonej odporności na

agresję chemiczną, zaprawy

murarskie i tynkarskie

Cement hutniczy

CEM III/B 42,5

Cement pucolanowy

CEM IV/B 32,5

Bardzo niskie ciepło hydratacji,

bardzo powolne narastanie

wytrzymałości wczesnej, bardzo

dobre narastanie wytrzymałości w

długich okresach dojrzewania,

bardzo wysoka odporność na

agresję chemiczną

Beton zwykły klas do C30/37,

konstrukcje i elementy

monolityczne lub prefabrykowane

dojrzewające w warunkach

naturalnych i podwyższonej

temperatury, konstrukcje masywne

i hydrotechniczne, beton o

podwyższonej odporności na

agresję chemiczną stabilizujące,

zaprawy murarskie i tynkarskie

Cement hutniczy niskoalkaliczny

CEM III/A 32,5NA

Niskie ciepło hydratacji, wydłużone

czasy wiązania, powolne narastanie

wytrzymałości początkowej, niski

skurcz, bardzo dobre narastanie

wytrzymałości późniejszej, wysoka

odporność na agresję chemiczną

Produkcja betonu zwykłego

(towarowego), konstrukcje i

elementy monolityczne lub

prefabrykowane dojrzewające w

warunkach naturalnych i

podwyższonej temperatury,

budownictwo hydrotechniczne i

podziemne, oczyszczalnie ścieków,

nawierzchnie drogowe, parkingowe,

chodnikowe, beton komórkowy,

zaprawy murarskie i tynkarskie

Etapy opracowania recepty mieszanki

betonowej:



Ustalenie wstępnych założeń (m.in.

przeznaczenia, warunków użytkowania, klasy

betonu, urabialności mieszanki betonowej),



Dobór składników mieszanki w zależności od

warunków, w jakich będzie stosowana,



Wstępne ustalenia składu mieszanki,



Wykonanie prób kontrolnych i korekty

składu,



Ustalenie recepty laboratoryjnej, czyli składu

1 m

mieszanki betonowej,



Opracowanie recepty roboczej.

Recepta laboratoryjna składu mieszanki

betonowej

Receptę laboratoryjną składu mieszanki betonowej

ustala się metodą trzech równań. Metoda ta

pozwoli obliczyć poszukiwane ilości składników w

betonu:



Cementu C (w kg),



Kruszywa K (w kg),



Wody W (w dm

Metoda trzech równań polega na spełnieniu

warunków

Wytrzymałości na ściskanie f

betonu.

Konsystencji i urabialności mieszanki betonowej.

Szczelności mieszanki betonowej

1. Wytrzymałość na ściskanie f

betonu.

Przewidywaną 28-dniową wytrzymałość na ściskanie (f

) oblicza się

zgodnie ze wzorem

Gdzie:

ck.cube

– wytrzymałość betonu na ściskanie po 28 dniach

dojrzewania w temperaturze 20 stopni i pełnej wilgotności

mierzona na próbkach sześciennych o boku 15cm (wartość należy

przyjmować z tab. 3),

X – poprawka wynosząca 5 – 12 MPa, zależnie od wartości

ck.cube



Jeżeli

ck.cube

= 10 Mpa, to x = 5 MPa,



Jeżeli

ck.cube

= 115 MPa to x = 12 MPa,



Jeżeli 10 MPa <

ck.cube

> 115 MPa, to wartość x należy

interpolować liniowo.

cube





Wskaźnik cementowo-wodny (C/W) należy obliczać,

przekształcając wzór Bolomeya:

W którym:

C – ilość cementu w 1 m

betonu, kg,

W – ilość wody w 1 m

betonu, dm

, A

– współczynniki, których wartości (w MPa), zależą od

klasy cementu i rodzaju kruszyw, odczytuje się z tab. 4

)

(







)

(







Tab. 4 Wartości współczynników A

i A

Rodzaj

kruszywa

Współczy

nnik A

[MPa}

Klasa cementu [MPa]

32,5

42,5

52,5

Naturaln

14,5

Łamane

13,5

2. Konsystencja i urabialność

mieszanki betonowej

Ilość wody w mieszance betonowej oblicza się na podstawie

zależności, zwanej

warunkiem konsystencji

We wzorze tym:

W – zawartość wody w 1 m

betonu, dm

– wskaźnik wodożądności kruszywa, czyli ilości wody, jaką

należy dodać do 1 kg suchego kruszywa (określonej frakcji),

aby uzyskać potrzebną konsystencję (wg tab. 5), dm

/kg,

K - zawartość kruszywa w 1 m

betonu, kg,

C – zawartość cementu w 1 m

betonu, kg,

– wskaźnik wodożądności cementu, czyli ilość wody jaką

należy dodać do cementu, aby uzyskać potrzebna

konsystencję (ok. 0,23 dm

/kg).









Tab. 5 Wskaźniki wodożądności kruszywa* i cementów powszechnego

użytku w zależności od klas konsystencji mieszanki betonowej,

określonych metodą opadu stożka

Materiał

Wskaźnik wodożądności kruszywa [dm3/kg] w zależności od klasy

konsystencji mieszanki betonowej (S1 – S5)

wilgotna

gęstoplastyczn

plastyczna

półciekła

ciekła

Frakcje

kruszywa

[mm]

0-0,125

0,125-0,25

0,25-0,5

0,5-1

1-2

2-4

4-8

8-16

16-31,5

31,5-63

0,184

0,094

0,064

0,045

0,033

0,025

0,020

0,015

0,013

0,0085

0,215

0,109

0,076

0,053

0,039

0,029

0.023

0,018

0,015

0,012

0,239

0,122

0,084

0,058

0,043

0,032

0,026

0,020

0,016

0,013

0,255

0,137

0,095

0,065

0,048

0,037

0,029

0,023

0,018

0,015

0,296

0,151

0,112

0,077

0,058

0,044

0,034

0,027

0,022

0,016

Klasa

cementu

32,5

42,5 i 52,5

0,23

0,26

0,25

0,28

0,27

0,30

0,20

0,32

0,31

0,34

* Wartości wskaźników podane w tej tabeli dotyczą tylko kruszyw naturalnych (tj. z otoczaków), o

gęstości p = 2,65 kg/dm3. W obliczeniach dotyczących innych kruszyw konieczne są

poprawki:

- wskaźniki wodożądności kruszyw łamanych – wartości z tabeli zwiększyć o 15%

- wskaźniki wodożądności kruszyw o gęstości p > 2,65 kg/dm3 – wartości z tabeli pomnożyć

przez współczynnik p/2,65,

- wodożądność mączki kamiennej lub pyłu mineralnego uzupełniających kruszywa – przyjmować

równą 50% wodożądności cementu

3. Szczelność mieszanki betonowej

Warunek szczelności mieszanki betonowej

(założenie – brak pęcherzyków

powietrza w mieszance):

Gdzie:

C – ilość cementu w 1 m

betonu, kg,

K – zawartość kruszywa w 1 m

betonu, kg,

W – zawartość wody w 1 m

betonu, dm

- gęstość cementu, kg/dm

- gęstość kruszywa, kg/dm

Nie jest możliwe zagęszczenie mieszanki tak, aby nie zawierała powietrza,

przyjmuje się, że równanie to jest spełnione jeśli ilość powietrza nie

przekracza 5 % obj. (czyli 0,005 m

)

1000







W metodzie trzech równań zakłada się klasę wytrzymałości betonu

(np. C25/30) lub przyjmuje się wskaźnik cementowo-wodny

(C/W). Zadane z góry lub wyznaczone doświadczalnie są:

Konsystencja,

Klasa wytrzymałości cementu,

Uziarnienie kruszywa drobnego,

Rodzaj i uziarnienie kruszywa grubego.

Przed przystąpieniem do rozwiązania układu równań oblicza się,

bądź przyjmuje następujące wielkości pomocnicze:

– przewidywana 28-dniową wytrzymałość betonu na ściskanie,

i A

– współczynniki, których wartość (tab. 4) zależy od klasy

cementu i rodzaju kruszywa,

- wskaźnik wodożądności cementu w mieszance betonowej o

założonej lub zbadanej konsystencji,

– wskaźnik wodożądności kruszywa o znanym uziarnieniu w

mieszance betonowej o znanej konsystencji,

= 3,1 kg/dm

– gęstość cementu portlandzkiego

= 2,65 kg/dm

– to gęstość kruszywa naturalnego (wg tab. 5, a

gęstość innych kruszyw – po uwzględnieniu poprawek

opisanych pod tą tabelą)

Recepta robocza składu mieszanki betonowej



Projektując skład mieszanki betonowej w warunkach

budowy, należy uwzględnić wilgotność kruszywa,

pojemność roboczą mieszalnika betoniarki oraz

sposób dozowania betonu. Wyniki liczbowe recepty

laboratoryjnej na receptę roboczą przelicza się

zgodnie ze wzorami zawartymi w tabeli 6.



Ustalenie właściwego składu jest poprzedzone

wykonaniem kilku próbnych mieszanek i

określeniem ich wytrzymałości po 28 dniach

twardnienia. Jeżeli wynik odbiega od wymaganego,

skład mieszanki trzeba skorygować. Próbując

zwiększyć ciekłość mieszanki betonowej, nie wolno

dodawać do niej wody, zmieniłoby to bowiem

wskaźnik C/W. poprawny sposób polega na

zwiększaniu ilości zaczynu cementowego o tej

samej wartości wskaźnika (proporcjonalnie zwiększa

się wtedy ilość wody i cementu) lub zastosowanie

domieszek chemicznych.

Tab. 6 Recepta robocza mieszanki betonowej

Składni-

Recepta

laborato-

ryjna

Recepta robocza przy kruszywie

o wilgotności w (% wag.)

Recepta na 1

zarób betoniarki

przy dozowaniu

cementu luzem

wagowo

objętościowo

Cement

C [kg]

[kg]

Piasek

P [kg]

[kg]

[dm

]

[kg]

Żwir

Ż [kg]

[kg]

[dm

]

[kg]

Woda

W [dm

]

[dm

]

[dm

]

[kg]

)

100

(





pwi





Oznaczenia:
P

i P

– ilość piasku o wilgotności w

na 1 m

betonu, określona w kg lub dm

i Ż

– ilość żwiru o wilgotności w

na 1 m

betonu, określona w kg lub dm

i w

– wilgotność piasku i żwiru, w % ( wagowo),

pwilg

- gęstość pozorna luźno usypanego piasku o wilgotności w

, określona w kg/m

żwilg

- gęstość pozorna luźno usypanego żwiru o wilgotności w

, określona w kg/m

- objętość robocza mieszalnika betoniarki, m

x- współczynnik napełnienia mieszalnika betoniarki ( zwykle przyjmuje się, że 0,8≤x ≤0,9),
W

, W

- ilość wody na 1 m

betonu z uwzględnieniem wilgotności kruszywa, dm



)

100

(





żwi







)]

(

)

[(









W 



Metoda opadu stożka

Metoda opadu stożka – metoda badania konsystencji mieszanki betonowej i

zapraw. Badanie polega na umieszczeniu mieszanki w formie stożka

(stożek Abramsa), a następnie zdjęciu tej formy. Różnica wysokości formy i

opadłej mieszanki jest miarą konsystencji.

klasa

Opad

w mm

10 - 40

50 - 90

100 -

150

160 -

210

> 220

Document Outline

Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17

Ustalanie składu mieszanki betonowej1

Document Outline