Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Lądowej Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych
Przedmiot: Materiały Budowlane
Temat: Projektowanie betonu zwykłego metodą zaczynu.			Zespół nr 4: Katarzyna Michalska Jakub Opaliński Mariusz Chmielewski
R.A 2005/2006	Grupa 4	Semestr 3		Ocena
					Studia dzienne

Definicje:

zaczyn cementowy - mieszanina cementu i wody;

klasa ekspozycji - podział betonów ze względu na czynniki na jakie zostanie narażony;

wilgotność kruszywa - ilość wody jaka może być zawarta w porach kruszywa lub na jego powierzchni wyrażona w procentach w stosunku do objętości;

współczynnik spęcznienia - miara zwiększenia objętości pod wpływem wody;

Podstawy teoretyczne

Projektowanie betonu zwykłego metodą zaczynu składa się z 4 etapów.

ETAP 1 - ustalenie wstępnych założeń

Założenia:

przeznaczenie betonu

konsystencja mieszanki betonowej

klasa wytrzymałości na ściskanie betonu zwykłego

klasa ekspozycji

warunki formowania, urabialności

ETAP 2 - dobór i badanie odpowiednich składników mieszanki betonowej

Składniki:

cement - określenie klasy

kruszywo - określenie rodzaju kruszywa i frakcji, które chcemy użyć

woda - określenie źródła

domieszki - określenie rodzaju

dodatki - określenie rodzaju

ETAP 3 - wstępne określenie ilości składników w mieszance betonowej

• Dobór optymalnej mieszanki kruszywa

1. Ustalenie punktu piaskowego

2. Ustalenie procentowego udziału poszczególnych frakcji kruszywa w mieszance kruszywa (np. z krzywych granicznych)

• Wstępne określenie ilości składników mieszanki betonowej

1. Ustalenie współczynnika c/w:

Wzór Bolomey'a

[MPa]

- średnia wytrzymałość betonu na ściskanie wyrażona wzorem:
, gdzie

- wytrzymałość charakterystyczna betonu na ściskanie oznaczana na próbkach walcowych (
) lub sześciennych (
)

c - ilość cementu w 1m³ betonu w kg

w - ilość wody w 1m³ betonu w dm³

A₁ i A₂ - współczynniki zależne od klasy cementu i rodzaju kruszywa

wzór z ( - ) dla

y - zapas wytrzymałości dla poszczególnych klas wytrzymałości na ściskanie, wyrażony wzorem:

2. Ustalenie ilości zaczynu i jego składników:

ilość zaczynu:
[kg]

K_p - ilość kruszywa do próbnej mieszanki

Ze względu na ilość potrzebnej mieszanki betonowej przyjmujemy K_p=10kg, co daje w przybliżeniu 3,4kg zaczynu.

Następnie obliczamy ilość składników zaczynu z następujących wzorów:

ilość wody:
[dm³]

ilość cementu:
[kg]

3. Ustalenie ilości poszczególnych frakcji kruszywa i wykonanie z nich mieszanki kruszywa(K_p) do próbnej mieszanki betonowej

4. Sporządzenie zaczynu

5. Wykonanie próbnej mieszanki betonowej

• sprawdzenie konsystencji metodą Vebe lub opadu stożka

• sprawdzenie objętości V_p [dm³]

Jeżeli uzyskamy dobrą konsystencję przechodzimy do dalszych obliczeń w przeciwnym razie trzeba wykonać nową próbna mieszankę.

6. Wykonanie z próbnej mieszanki betonowej odpowiedniej ilości próbek sześciennych 15x15x15cm do badań wytrzymałościowych po 28 dniach

7. Obliczenie rzeczywistej ilości zaczynu (Z₁), wody (W₁) oraz cementu (C₁):

, gdzie m - to co pozostało w misce

[dm³]

[kg]

8. Wstępne określenie ilości składników w 1m³ betonu

cement
[kg]

woda
[dm³]

kruszywo fr. 0-31,5mm
[kg]

ETAP 4 - sprawdzenie w sposób obliczeniowy i doświadczalny poprawności zaprojektowanego składu betonu

1. Sprawdzenie warunku szczelności

gdzie:

ρ_c - gęstość cementu

ρ_k - gęstość kruszywa

2. Jeśli warunek nie jest spełniony należy dokonać korekty obliczonych ilości składników betonu przy zachowaniu wyznaczonego wcześnie współczynnika cementowo-wodnego c/w

3. Podanie ostatecznego składu na 1m³ (w odniesieniu do kruszywa suchego)

• po 28 dniach dojrzewania próbek w warunkach zgodnych z wymaganiami normy i założeniami w projekcie oznaczamy wytrzymałość na ściskanie betonu oraz wykonujemy pozostałe niezbędne badania, przeprowadzając tym samym kontrolę uzyskanych wyników. W przypadku uzyskania wyników niezgodnych z zakładanymi należy beton ponownie zaprojektować.

Ustalenie receptury roboczej

1. Sprawdzenie aktualnej wilgotności kruszywa:

w_d - wilgotność kruszywa drobnego (P_w) frakcji 0/2 mm, [%]

w_g - wilgotność kruszywa grubego (K_w) frakcji 2/31,5 mm, [%]

2. Przyjęcie punktu piaskowego (p.p. %) z ustalonego wcześniej składu na 1m³ i obliczenie ilości piasku (P) i kruszywa grubego (K).

3. Obliczenie ilości składników betonu na 1m³ z uwzględnieniem wilgotności kruszywa:

kruszywo drobne frakcja 0/2 mm, [kg]

kruszywo grube frakcja 2/31,5 mm, [kg]

woda, [dm³]

4. Obliczenie składników na jeden zarób betoniarki o pojemności teoretycznej V_b [dm³] przy założeniu współczynnika spęcznienia (α):

- obliczenie objętości roboczej betoniarki

- obliczenie składników na jeden zarób

[kg]
[kg]

[kg]
[dm³]

Wykonanie ćwiczenia

Założenia:

przeznaczenie betonu - konstrukcje monolityczne

konsystencja mieszanki betonowej - V2

klasa wytrzymałości na ściskanie betonu zwykłego - C16/20

klasa ekspozycji - XC1

Składniki:

cement - klasa 32,5 R, gęstość ρ_c = 3,1 kg/dm³

kruszywo - gęstość ρ_c = 3,1 kg/dm³, frakcje: 0/2, 2/8, 8/16

woda z wodociągu

• dobór optymalnej mieszanki kruszywa

• ustalono punkt piaskowy p.p.=37 %

• ustalono procentowy udział poszczególnych frakcji kruszywa w mieszance kruszywa z krzywych granicznych:

frakcja 2/8 38 %

frakcja 8/16 25 %

• wstępnie określono ilość składników mieszanki betonowej

1. ustalono współczynnik cementowo-wodny
   

2. ustalono ilość zaczynu i jego składników:

ilość zaczynu: 3,4 kg

ilość wody: 1,14 dm³

ilość cementu: 2,26 kg

3. ustalono ilość poszczególnych frakcji kruszywa:

frakcja 0/2 3,7 kg

frakcja 2/8 3,8 kg

frakcja 8/16 2,5 kg

10 kg

4. wykonano próbną mieszankę betonową

• sprawdzono konsystencję metodą Vebe: 15 sek.

• sprawdzono objętość V_p = 5,15 dm³

• wykonano z próbnej mieszanki betonowej próbkę sześcienną 15x15x15 cm do badań wytrzymałościowych po 28 dniach

• obliczono rzeczywiste ilość zaczynu (Z₁), wody (W₁) oraz cementu (C₁):

Z₁ = 2,68 kg

W₁ = 0,90 dm³

C₁ = 1,78 kg

7. wstępnie określono ilość składników w 1 m³ betonu

cement C = 346 kg

woda W = 175 dm³

kruszywo fr. 0-16mm K = 1942 kg

8. sprawdzono warunek szczelności


wynik mieści się w granicy ±2%

9. Ostateczny skład na 1m³ (w odniesieniu do kruszywa suchego):

cement C = 340 kg

woda W = 172 dm³

kruszywo fr. 0-16mm K_p = 1906 kg

10. ustalenie receptury roboczej

1. podana wilgotność kruszywa:

w_d = 3 %

w_g = 1,5 %

2. na podstawie przyjętego wcześniej punktu piaskowego (p.p. = 37 %) obliczono:

ilość piasku P = 705 kg

ilość kruszywa grubego K = 1201 kg

3. obliczono ilość składników betonu na 1m³ z uwzględnieniem wilgotności kruszywa:


kruszywo drobne frakcja 0/2 mm


kruszywo grube frakcja 2/16 mm


woda

4. obliczono składniki na jeden zarób betoniarki o pojemności teoretycznej
   V_b = 1000dm³ przy założeniu współczynnika spęcznienia α = 0,85:

- obliczono objętość roboczą betoniarki V_r = 850 dm³

- obliczono składniki na jeden zarób:

C_r = 289 kg = 11,5 worka cementu

K_r = 1036 kg

P_r = 617 kg

W_r = 113 dm³

Wnioski

Metoda zaczynu przeprowadzona w tym ćwiczeniu pozwala na zaprojektowanie betonu zwykłego. Liczba worków cementu zgadza się z liczbą worków obliczoną w poprzednim ćwiczeniu metodą trzech równań.

---