POLITECHNIKA GDAŃSKA
WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ I ŚRODOWISKA
KATEDRA BUDOWNICTWA I INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

SPRAWOZDANIE
MIESZANKA BETONOWA I KLASA BETONU

Opracował:

Grupa laboratoryjna:

Sprawdziła:

dr inż. Elżbieta Haustein

Gdańsk, 08.06.2015 r.

1. Wstęp

Mieszanka betonowa może być określona jako ogół wymieszanych ze sobą składników, przed zajściem wiązania. W przypadku naszego projektu w skład mieszanki betonowej wchodziły: cement, woda i kruszywo mineralne drobnych i grubych frakcji.

Projektowaną przez nas na laboratoriach mieszankę można scharakteryzować następującymi właściwościami:

Jednorodność – niezmienność składu mieszanki w każdym punkcie

Urabialność – zdolność do łatwego i szczelnego wypełniania formy

Konsystencja – stopień ciekłości mieszanki, cecha mówiąca najwięcej o stosunku wody do cementu użytych do wytworzenia betonu

Zawartość powietrza - objętość powietrza w zagęszczonej mieszance

Mieszanka betonowa została wykonana zgodnie z tematem numer 12, klasa C20/25 (mieszanka betonowa o konsystencji plastycznej)

W projektowaniu posłużyliśmy się metodą trzech równań, zaś dla celów ćwiczenia podaliśmy także ilość składników dla 7 dm³.

Rodzaj składników [kg]	Ilość zarobu
	[kg/m^3]
Cement C	355,20
Piasek (K1)	564,12
Żwir (K2) 8/16 – 50% K2 2/8 – 50% K2	661,38
	661,38
Woda	173,27
ρpt [kg/dm^3]	2,4157

*Dane projektowe

1. Ogólne parametry.

Parametry betonu projektowanego:

• klasa betonu C20/25

• konsystencja plastyczna

• punkt piaskowy 35%

Rzeczywiste ilości składników mieszanki betonowej:

• cement 2,462 Kg

• kruszywo 13,076 Kg

• woda 1,201 Kg

*ilości składników na 7 dm³

Inne:

• szczelność 0,99

• ilość powietrza 0,07 dm³

1. Badanie konsystencji mieszanki

Z pośród czterech najbardziej powszechnych metod wyznaczania konsystencji użyliśmy metodę opadu stożka

Wszystkie metody zostały wymienione poniżej:

1. - metoda Vebe

2. -metoda stolika rozpływowego

3. -metoda pomiaru stopnia zagęszczalności

4. -metoda opadu stożka, którą będziemy się zajmować

Badanie konsystencji wykonaliśmy metodą opadu stożka. W celu przeprowadzenia tego badania ustawiliśmy stożek o ściśle określonych normowo wymiarach na blasze. Następnie wypełniliśmy stożek mieszanką betonową w około $\frac{1}{3}$ wysokości i przy pomocy pręta zagęściliśmy ją. Zagęszczanie polegało na 25-krotnym wbiciu pręta w mieszankę, za każdym razem w innym miejscu, do samego dna. Kolejno wlaliśmy mieszankę betonową do $\frac{2}{3}$ wysokości i ponownie zagęściliśmy, tym razem zanurzając pręt mniej więcej do poprzedniej warstwy. Na koniec stożek został całkowicie wypełniony, a mieszanka po raz 3 zagęszczona. Nadmiar mieszanki został zgarnięty, w celu wyrównania powierzchni poziomej. Zaraz po tym szybkim ruchem podnieśliśmy stożek, odwróciliśmy do góry dnem i zmierzyliśmy różnice wysokości stożka utworzonego z mieszanki betonowej ze stożkiem wzorcowym. Różnica wyznaczająca opad stożka wyniosła 3,3cm co wskazuje według normy PN88/B-06250 na konsystencję plastyczną– K3 (2-5 cm). Natomiast według normy PN EN 206-1 jest to klasa S1 (1-4 cm) która też jest konsystencją plastyczną . Wyniki badania konsystencji mieszanki są zgodne z założeniami projektowymi.

1. Badanie gęstości objętościowej

W celu określenia gęstości wlaliśmy uzyskaną mieszankę do pojemnika o objętości 5dm³. Następnie trzymaliśmy na stoliku wibracyjnym, na dość krótki okres czasu (mniej niż 10 sekund). Po wibrowaniu zważyliśmy uzyskując masę 11,97 kg. W celu policzenia gęstości użyliśmy wzoru:

d = m/v, gdzie

m – masa mieszanki betonowej

v - objętość pojemnika

Uzyskaliśmy gęstość:

d = 2,39 kg/dm³

Gęstość rzeczywista jest o około 1% mniejsza od zakładanej co mieści się w przedziale błędu dopuszczalnego.

1. Przygotowanie próbek do badań wytrzymałościowych

Po określeniu wszystkich parametrów mieszanka betonowa została przeniesiona do foremek sześciennych o długości boku 10cm. Przed umieszczeniem zarobu formy zostały staranie wysmarowane emulsją antyadhezyjną w celu zapobiegnięcia przywierania betonu do formy. Następnie formy umieściliśmy na stoliku wibracyjnym celem zagęszczenia mieszanki. Po zdjęciu ze stolika wibracyjnego wyrównaliśmy górną płaszczyznę kostek. Tak przygotowane formy odstawiliśmy do związania. Kostki powinny znajdować się w warunkach wilgotnych. Badania wytrzymałości wykonaliśmy po 14 oraz 28 dniach.

6. Pomiar wytrzymałości na ściskanie po 14 dniach.

W celu określenia wytrzymałości na ściskanie betonu użyliśmy gotowego wzoru:

$$\mathbf{f}_{\mathbf{\text{ci}}}\mathbf{= \omega \times}\frac{\mathbf{F}}{\mathbf{A}}\mathbf{\times 10}^{\mathbf{- 3}}\mathbf{\ \lbrack MPa\rbrack}$$

Gdzie:

F= siła niszcząca w kN

A= pole powierzchni przekroju w m²

ω = współczynnik korekcyjny (dla kostek o boku 10 cm równy 0,9)

Zgodność wytrzymałości na ściskanie ocenia się dla:

-wartości średniej (f_cm) zbioru ’’n’’ nie pokrywających się lub pokrywających się kolejnych wyników badań - tzw. Kryterium 1

-każdego pojedynczego wyniku (f_ci) – tzw. Kryterium 2

Zgodność uznaje się za potwierdzoną ,jeśli obydwa kryteria są jednocześnie spełnione w myśl wymagań:

Dla n=3:

• f_cm ≥ f_ck + 4 (kryt.1)

• f_ci ≥ f_ck – 4 (kryt.2

Uzyskane wytrzymałości przedstawiono w tabeli:

Nr próbki	Siła niszcząca [kN]	Wytrzymałość na ściskanie [MPa]
1	400	36,00
2	337	30,33
3	350	31,50

Średnia wytrzymałość:

f_cm=32,61 MPa

Projektowana wytrzymałość średnia:

$F_{\text{cm}} = A_{\frac{1}{2}} \times \frac{C_{\text{rz}}}{W_{\text{rz}} + P} \mp 0,5 = 28,74\ \text{MPa}$

Wytrzymałość charakterystyczna:

f_ck = f_cm − 6 = 22, 74MPa

Kryteria klasyfikacji betonu dla przebadanych próbek (n=3) przyjęliśmy jak poniżej:

F_cm≥F_ck + 4 32,61≥22, 74 + 4

F_c1≥F_ck – 4 36,00≥22, 74 − 4

F_c2≥F_ck - 4 30,33≥22, 74 − 4

F_c3≥F_ck – 4 31,50≥22, 74 − 4

7. Pomiar wytrzymałości na ściskanie po 28 dniach

Uzyskane wytrzymałości przedstawiono w tabeli:

Nr próbki	Siła niszcząca [kN]	Wytrzymałość na ściskanie [MPa]
1	363	32,67
2	319	28,71
3	354	31,86

Średnia wytrzymałość:

f_cm=31,08 MPa

Kryteria klasyfikacji betonu dla przebadanych próbek (n=3) przyjęliśmy jak poniżej:

F_cm≥F_ck + 4 31,08≥22, 74 + 4

F_c1≥F_ck – 4 32,67≥22, 74 − 4

F_c2≥F_ck - 4 28,71≥22, 74 − 4

F_c3≥F_ck – 4 31,86≥22, 74 − 4

Obydwa kryteria są spełnione, zatem otrzymujemy zgodność wytrzymałości betonu na ściskanie z założeniami.

Procentowa zmiana wytrzymałości

stosunek wytrzymałości po 28 dniach do po 14 dniach:

Próbka nr 1 32,97/36,00=91,6% ->spadek 8,4%

Próbka nr 2 28,71/30,33=94,7% ->spadek 5,3%

Próbka nr 3 31,86/31,50=101% ->wzrost 1%

Ostatecznie uzyskana klasa betonu to C16/20 - niższa niż projektowa.

8. Wnioski.

Badania mieszanki betonowej wykazały konsystencję plastyczną - taką samą jak zakładana w projekcie . Opad stożka wyniósł ~3 cm. Polska norma PN88/B-06250 wskazuje na konsystencję plastyczną, norma euro PN EN 206-1 klasę konsystencji S1.

Badanie gęstości rzeczywistej wykazało, że gęstość rzeczywista odbiega od gęstości projektowej (2,41kg/dm³ ) o 1% i wynosi 2,39 kg/dm³ . Beton uzyskał szczelność na poziomie 0,99 co przekłada się na 1% porowatości .

Badanie betonowych kostek po 14 i 28 dniach wyszło pozytywnie obydwa kryteria wytrzymałościowe zostały spełnione , natomiast została uzyskana niższa klasa betonu- C16/20. Badania wytrzymałościowe pokazały że wytrzymałość na ściskanie betonu po 28 dniach była niższa od tej wykonywanej po 14 dniach. Spowodowane mogło to być: porowatością próbek wywołaną niedokładnym zagęszczeniem , bądź niedokładnością pomiaru maszyny ściskającej , która mogła być nieodpowiednio skalibrowana , ze względu na różne rodzaje badań przeprowadzane na tym urządzeniu. Średni spadek wytrzymałości był na poziomie 5 %.

Literatura, normy i strony www:

-www.okno.pg.gda.pl

-www.poslkibeton.pl

-Zygmunt Jamroży - Beton i Jego Technologie (PWN Warszawa 2003)

-PN-B/88-06250

-PN-EN 206-1

-PN-85/B-04500