Badanie gęstości nasypowej .

1. Przy badaniu gęstości nasypowej w stanie luźnym - do cylindra o znanej masie i objętości (5 dm³)_wsypane zostało kruszywo na wysokość 20 cm. Po wyrównaniu górnej powierzchni cylinder z kruszywem zważono. Gęstość nasypową w stanie luźnym wyznaczamy ze wzoru :

r_{nl =} (m_ck- m_c)/ V gdzie :

m_ck - masa cylindra razem z kruszywem - w stanie niezagęszczonym

m_c - masa cylindra

V - objętość cylindra

Wyniki uzyskane podczas badań :

m_ck =12,799 kg m_c=4,210 kg

r_nl=(12,799 - 4,210 ) / 5 = 1,7178 kg / dm³

2. By wyznaczyć gęstość nasypową w stanie zagęszczonym - cylinder z kruszywem z poprzedniego badania poddaliśmy wibracji przez czas 2 minut. Następnie kruszywo uzupełniono do wysokości około 20 cm , i ponownie poddano go wibracji - tym razem przez 1 minutę. Po tych czynnościach po raz ostatni uzupełniono brak kruszywa , i w takim stanie cylinder zważono. Gęstość nasypową w stanie zagęszczonym r_nz obliczamy ze wzoru :

r_{nz =} (m_(ck)zag- m_c)/ V gdzie :

m_(ck)zag - masa cylindra razem z kruszywem - w stanie zagęszczonym

m_c - masa cylindra

V - objętość cylindra

Wyniki uzyskane podczas badań :

M_(ck)zag =13,500 kg m_c=4,210 kg

r_nz=(13,500 - 4,210 ) / 5 = 1,858 kg / dm³

METODY PROJEKTOWANIA MIESZANKI BETONOWEJ

1. METODA PODWÓJNEGO OTULENIA

Metoda podwójnego otulenia wymaga podziału kruszywa na żwir (średnica ziaren powyżej 2mm) i piasek (ziarna o średnicy do 2mm). Do projektowania betonu potrzebne jest uziarnienie obu kruszyw , zakładana jest marka użytego cementu oraz konsystencje samej mieszanki betonowej .

Metoda podwójnego otulenia zakłada, że ziarna żwiru zostają otulone warstewką zaprawy o promieniu r_g oraz ziarna piasku zostają otulone warstewka zaczynu cementowego o promieniu r_f .

Pierwsze otulenie dotyczy zmieszania 1litra żwiru z zaprawą cementową co powoduje otrzymanie większej objętości którą oznaczamy m_g - wskaźnik spęcznienia żwiru. W drugim otuleniu dokonujemy tego samego co w przypadku żwiru lecz zaczynem cementowym i otrzymujemy wskaźnik spęcznienia piasku - m_f.

Wiele czynników wpływa na dobór promienia otulenia żwiru: zagęszczanie mieszanki betonowej, ilość oraz gęstość ustawienia zbrojenia. Odnośnie doboru promienia otulenia żwiru decyduje kilka czynników, takich jak: marka cementu oraz miałkość cementu. r_f waha się w granicach 30 do 70mm.

Kolejnym ważnym elementem tej metody jest określenie wskaźnika wodorządności. Wodorządność jest to ilość wody jaką potrzebuje 1 kg materiału dla uzyskania wymaganej konsystencji mieszanki betonowej. Ogółem wodorządność jest to ilość wody potrzebnej do zwilżenia materiału i utworzenia warstewek poślizgu materiału i uziarnienia, zależy ściśle od powierzchni. Wskaźnik wodorządności Sterna(A) jest to ilość wody potrzebnej do uzyskania żądanej konsystencji mieszanki betonowej przez 1 kg danej frakcji kruszywa. Poszukujemy wodorządności żwiru (w_g) oraz piasku (w_f).

Właściwy tok obliczeń przy następujących założeniach:

r_nzg=1,72kg/dm³ -gęstość nasypowa żwiru w stanie zagęszczonym.

r_pg =2,65 kg/dm³ -gęstość pozorna żwiru.

r_nzf =1,76 kg/dm³ -gęstość nasypowa piasku w stanie zagęszczonym.

r_gf = 2,65 kg/dm³ -gęstość pozorna piasku.

r_pc =3,1 kg/dm³ -gęstość pozorna cementu.

Zakłada się promienie otulenia żwiru i piasku ,konsystencję mieszanki ,markę użytego cementu ( z niej a także z rodzaju kruszywa wynikają wartości współczynników A₁ i A₂ występujących we wzorze Boolomeya , które z kolei są potrzebne do wyznaczenia średniej wytrzymałości na ściskanie dla zaprojektowanego betonu)

Kolejne obliczenia:

-zawartość żwiru w litrze mieszanki betonowej:

G= r_nzg ÷ m_g

-objętość jaką w jednym litrze zajmuje zaprawa:

Z= 1 - (G ÷r_pg )

-zawartość piasku(F) w Z litrach zaprawy:

F = Z · r_nzf ÷ m_f

-objętość zaczynu cementowego w litrze mieszanki betonowej:

Z_o = 1 - (G + F) ÷ r_pk

-zawartość cementu w litrze mieszanki betonowej:

C = (Z_o - G · w_g - F· w_f ) ÷ (1÷r_pc+ w_c)

-obliczenie ilości wody potrzebnej do zaprawy:

w = G · w_g + F· w_f + C· w_c

sprawdzenie poprawności obliczeń wzorem absolutnych objętości

C÷r_pc + (G + F ) ÷ r_pk + W = 1,000  0,005

-średnia wytrzymałość na ściskanie mieszanki betonowej, niezbędną dla uzyskania betonu o odpowiedniej wytrzymałości gwarantowanej:

_

R = A_1,2·( C÷ w 0,5)

Gwarantowana minimalna wartość wytrzymałości betonu R_b^G:

_

R = 1,3 · R_b^G

2. METODA TRZECH RÓWNAŃ

Przy projektowaniu metodą trzech równań bierze się pod uwagę następujące cechy:

• zakładaną wytrzymałość betonu,

• konsystencję mieszanki betonowej,

• szczelność mieszanki betonowej.

Wykonujemy projekt stosu okruchowego polegającym na znalezieniu proporcji zmieszania kruszywa drobnego i grubego, oraz obliczeniu wodorządności stosu okruchowego (w_k). Projekt stosu okruchowego polega na znalezieniu właściwej proporcji kruszywa drobnego i grubego, dla zadanego punktu piaskowego , który w przypadku naszych projektów wynosił 45% . Oznaczenia przyjmujemy takie same jak w metodzie podwójnego otulenia. Obliczenia :

• wskaźnik cementowo-wodny:

N = C÷ W

-łączna zawartość kruszywa drobnego i grubego:

K = 1000÷[w_k·(1 - N ÷ w_c ) ·( 1+ N ÷ r_pc ) +1÷r_pk]

-zawartości kruszywa drobnego i grubego wg procentowego udziału

-Ilość wody do zaprawy:

w = K ÷w_k ·( 1 - N ÷ w_c )

-zawartość cementu:

C = w · N

Sprawdzenia poprawności wykonanych obliczeń dokonuje się wg wzoru absolutnych objętości:

C ÷r_pc + K÷r_pk + w =1000+5 l

BADANIA MIESZANKI BETONOWEJ

Konsystencja mieszanki betonowej:

Konsystencja mieszanki betonowej czyli jej ciekłość możemy określać:

• metodą stożka opadowego - miara opadu w centymetrach

• Metoda Ve-Be - pomiar czasu

W przypadku projektowanych przez nas betonów - ich konsystencję badaliśmy metodą stożka opadowego. Badania obejmowało następujące czynności:

• Ustawienie formy stożkowej wraz z lejem zasypowym na równym i nieprzepuszczalnym podłożu

• Wypełnienie formy w trzech warstwach oraz zagęszczenie każdej przez 25-cio krotne zagłębienie pręta

• Zdjęcie leja zasypowego , usunięcie nadmiaru mieszanki , i wyrównanie powierzchni

• Podniesienie formy i ustawienie jej obok stożka powstałego z mieszanki

• Pomiar różnicy wysokości formy i odkształconego stożka z mieszanki betonowej

Miarą konsystencji w tej metodzie jest wielkość opadu stożka mierzona w cm.

Badanie zawartości powietrza w mieszance betonowej

Powietrze w mieszance betonowej jest składnikiem , który choć nie uwzględniany w projektowaniu ma istotny wpływ na wytrzymałość betonu. W naszym przypadku ilość powietrza określona została metodą doświadczalno-obliczeniową . Metoda ta polegała na pomiarze rzeczywistej gęstości mieszanki i porównaniu jej z gęstością teoretyczną.

---