LABORATORIUM MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH Z TECHNOLOGIĄ BETONU
Temat: Dobór kruszywa do betonu zwykłego
Zespół: 1. Mariusz Śniadecki 2. Joanna Wnuk 3. Tomasz Szyszka	Grupa 9	Rodzaj studiów: I stopnia
		R.A. 2002/2003	Semestr III
Ocena:

Optymalne uziarnienie kruszywa powinno zapewnić uzyskiwanie założo­nych właściwości mieszanki betonowej i betonu, przy możliwie najmniejszym zużyciu cementu i wody. Można taki efekt uzyskać stosując metodę iteracji, czyli kolejnych przybliżeń. Polega ona na wyznaczeniu mieszanki kruszywa charakteryzującej się najmniejszą jamistością i wodożądnością (j + W_k) = min oraz największą gęstością nasypową ρ_nasypowa = max.

Jamistość oblicza się ze wzoru:

Wodożądność jest to zapotrzebowanie kruszywa na wodę. Ilość użytej wody zależy od uziarnienia i od konsystencji, jaką chcemy uzyskać. Wodożądność należy obliczyć jako sumę iloczynów procentowych zawartości danych frakcji przez odpowiedni dla danych frakcji wskaźnik wodożądności, podzieloną przez 100. Istnieje 5 kategorii wodożądności:

K1-wilgotna

K2-gęstoplastyczna

K3-platyczna

K4-półciekła

K5-ciekła

Jak się to wykonuje: gdy mamy dwa zestawy kruszyw o różnym uziarnieniu, miesza się je kolejno w różnych proporcjach, określa się każdorazowo jamistość, wodożądność oraz gęstość nasypową każdej mieszanki i porównuje, dla jakiej proporcji odpowiednich frakcji uzyskujemy zakładane właściwości - jest to 1 etap. Z wybraną mieszanką przechodzimy do etapu 2; dodajemy do niej następną frakcję i znowu badamy, dla jakiego stosunku otrzymamy maksymalną wartość gęstości nasypowej. Analogicznie wyglądają kolejne etapy-może być ich aż 9- w naszym ćwiczeniu dobieraliśmy kruszywo w 3 etapach.

Opis badań:

Komponowaliśmy kruszywo metodą iteracji, składające się z czterech frakcji: 0÷2, 2÷4, 4÷8, 8÷16 mm. Przystępując do badania założyliśmy, że chcemy otrzymać plastyczną konsystencję mieszanki K-3.Wskaźniki dla poszczególnych frakcji:

0-2 - 0,1961

2-4 - 0,0425

4-8 - 0,0248

8-16 - 0,0230

Przyjęliśmy też przy obliczaniu jamistości, że gęstość pozorna wszystkich frakcji wynosi 2,65 kg/dm³.

Kolejno w trzech etapach dobieraliśmy proporcje, przy których mieszanka była najbardziej szczelna. Aby uniknąć każdorazowego brania kruszywa, dosypywaliśmy drobniejszego.

We wszystkich etapach mierzyliśmy objętość mieszanki oraz gęstość nasypową w stanie utrzęsionym. W ostatnim etapie obliczyliśmy również jamistość oraz wodożądność, gdyż obie te cechy mają wpływ na konsystencję mieszanki. Ostatecznie wybraliśmy mieszankę, dla której suma jamistości i wodożądności była najmniejsza.

ETAP I

Frakcja 4-8 i 8-16		1	2	3	4	5	6
Żwir fr 8÷16	%	70	65	60	55	50	45
Żwir fr 4÷8	%	30	35	40	45	50	55
Żwir fr 8÷16	kg	5	5	5	5	5	5
Żwir fr 4÷8	kg	2,14	2,69	3,35	4,09	5	6,1
Żwir fr 4÷16	kg	7,14	7,69	8,35	9,09	10	11,1
Objętość mieszanki	dm^3	4	4,4	4,9
Gęstość nasypowa w stanie utrzęsionym	kg/dm^3	1,785	1,748	1,704
Jamistość	dm^3/kg	0,1829	0,1947	0,2095
Wodożądność	dm^3/kg	0,02354	0,02363	0,02372
jk+wk	dm^3/kg	0,20644	0,21833	0,23322

j₁=(1-1,785/2,65)/1,785=0,1829

j₂=(1-1,748/2,65)/1,748=0,1947

j₃=(1-1,704/2,65)/1,704=0,2095

w_k1=70%*0,0230+30%*0,0248 /100=0,02354

w_k2=65%*0,0230+35%*0,0248 /100=0,02363

w_k3=60%*0,0230+40%*0,0248 /100=0,02372

W I etapie optymalne wyniki uzyskaliśmy dla pierwszej mieszanki: 70% frakcji 8-16 i 30% 4-8. Przechodzimy z nią do etapu drugiego

ETAP II

Frakcja 2-4 i 4-16		1	2	3	4	5	6
Żwir fr 4÷16	%	90	85	80	75	70	65
Żwir fr 2÷4	%	10	15	20	25	30	35
Żwir fr 4÷16	kg	5	5	5	5	5	5
Żwir fr 2÷4	kg	0,5	0,88	1,25	1,66	2,14	2,69
Żwir fr 2-16	kg	5,5	5,88	6,25	6,66	7,14	7,69
Objętość mieszanki	dm^3	3,1	3,3	3,4	3,6	3,9
Gęstość nasypowa w stanie utrzęsionym	kg/dm^3	1,774	1,782	1,838	1,850	1,830
Jamistość	dm^3/kg	0,1863	0,1838	0,1667	0,1632	0,1390
Wodożądność	dm^3/kg	0,02544	0,02638	0,02733	0,02828	0,02923
jk+wk	dm^3/kg	0,2117	0,2102	0.1940	0,1915	0,1982

j₁=(1-1,774/2,65)/ 1,774=0,1863

j₂=(1-1,782/2,65)/ 1,782=0,1838

j₃=(1-1,838/2,65)/ 1,838=0,1667

j₄=(1-1,850/2,65)/ 1,850=0,1632

j₅=(1-1,830/2,65)/ 1,830=0,1690

w_k1=63%*0,0230+27%*0,0248 +10%*0,0425/100=0,02544

w_k2=69,5%*0,0230+25,5%*0,0248+10%*0,0425 /100=0,026384

w_k3=56%*0,0230+24%*0,0248+10%*0,0425 /100=0,02733

w_k4=52,5%*0,0230+22,5%*0,0248+10%*0,0425 /100=0,02828

w_k5=49%*0,0230+21%*0,0248+10%*0,0425 /100=0,029228

W II etapie optymalne wyniki uzyskaliśmy dla czwartej mieszanki: 75% frakcji 4-16 i 25% 2-4. Przechodzimy z nią do etapu trzeciego.

ETAP III

Frakcja 0-2 i 2-16		1	2	3	4	5	6
Żwir fr 2÷16	%	70	67	64	61	58	55
Żwir fr 0÷2	%	30	33	36	39	42	45
Żwir fr 2÷16	kg	5	5	5	5	5	5
Żwir fr 0÷2	kg	2,14	2,46	2,81	3,20	3,62	4,09
Masa mieszanki	kg	7,14	7,46	7,81	8,20	8,62	9,09
Objętość mieszanki	dm^3	3,6	3,7	3,8	3,9	4,1
Gęstość nasypowa w stanie utrzęsionym	kg/dm^3	1,983	2,016	2,055	2,1026	2,1024
Jamistość	dm^3/kg	0,1296	0,1187	0,1092	0,0984	0,0983
Wodożądność	dm^3/kg	0,07863	0,08367	0,08870	0,09373	0,09876
jk+wk	dm^3/kg	0,2055	0,2024	0,1979	0,1919	0,1971

j₁=(1-1,983/2,65)/ 1,983=0,1296

j₂=(1-2,016/2,65)/ 2,016=0,1187

j₃=(1-2,055/2,65)/ 2,055=0,1092

j₄=(1-2,1026/2,65)/ 2,1026=0,0984

j₅=(1-2,1024/2,65)/ 2,1024=0,0983

w_k1=36,75%*0,0230+15,75%*0,0248+17,5%*0,0425 +30%*0,1961 /100=0,078626

w_k2=35,175%*0,0230+15,075%*0,0248+16,75%*0,0425 +33%*0,1961 /100=0,0836606

w_k3=33,6%*0,0230+14,4%*0,0248+16%*0,0425 +36%*0,1961 /100=0,0886952

w_k4=32,025%*0,0230+13,725%*0,0248+15,25%*0,0425+39%*0,1961 /100=0,0937298

w_k5=30,45%*0,0230+13,05%*0,0248+14,5%*0,0425 +42%*0,1961 /100=0,0987644

Ostatecznie optymalne wyniki uzyskaliśmy dla czwartej mieszanki: 61% frakcji 2-16 i 39% 0-2. Możemy policzyć, ile procent danej frakcji znajduje się w poszukiwanej mieszance

frakcja	%	Σ%
0-2	39	39
2-4	15	54
4-8	14	68
8-16	32	100

Na tej podstawie możemy wykreślić krzywą uziarnienia mieszanki optymalnie dobranej do betonu zwykłego

Krzywa uziarnienia pokazuje, jaka jest całkowita ilość kruszywa odpowiednich frakcji, począwszy od frakcji 0-2.

Dla punktu piaskowego o wartości 39, osiągamy maksymalną wartość gęstości nasypowej utrzęsionej oraz najmniejszą wartość współczynnika j+w_k. Wynoszą one odpowiednio:

ρ_n=2,1026

j+w_k=0,1919

Zależność pomiędzy gęstościami i sumą wodożądności i jamistości mieszanek o różnym punkcie piaskowym można przedstawić na wykresie

WNIOSKI

W wyniku przeprowadzanych badań określiliśmy optymalny procentowy skład mieszanki do betonu zwykłego, wyznaczyliśmy przy tym też ρ_max oraz (j+w_k)_min.

frakcja	%
0-2	39
2-4	15
4-8	14
8-16	32

ρ_n=2,1026=max

j+w_k=0,1919=min

---