Politechnika Gdańska WILiŚ Przedmiot: Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Budownictwa i Inż. Materiałowej Kierunek: Budownictwo, sem. IV
dr inż. Elżbieta Haustein, mgr inż. Lucyna Grabarczyk

1

Ćwiczenie nr 4. Mieszanka betonowa.

Sporządzenie

mieszanek

betonowych

na

podstawie wybranych projektów metodą 3R.
Oznaczenie wybranych cech użytkowych. Badania
wytrzymałościowe oraz określenie klasy betonu
utworzonego

z mieszanki betonowej.

Cel ćwiczenia:

wykonanie badań wybranych cech użytkowych sporządzonej mieszanki

betonowej na podstawie wybranych projektów zrealizowanych metodą 3R.

Wykonanie badań wytrzymałościowych oraz określenie klasy utworzonego

betonu.

Przed wykonaniem wyznaczonych badań sporządzić w oparciu o wyliczone ilości

poszczególnych składników: kruszywo naturalne, cement i wodę w projekcie metodą 3R

mieszankę betonową. Po dokładnym wymieszaniu i uzyskaniu jednorodnej oraz urabialnej

mieszanki betonowej przeprowadzić poniższe badania:

1.

Badanie wybranych cech użytkowych mieszanki betonowej

1.1

Oznaczanie konsystencji

– metodą stożka opadowego

Konsystencja mieszanki betonowej jest parametrem określającym jej urabialność. Pomiar

konsystencji mieszanki betonowej na budowie, w momencie jej wbudowywania w elementy

konstrukcji pozwala potwierdzić, czy mieszanka może zostać należycie ułożona i zagęszczona

w elemencie.

Realizację badania należy przeprowadzić zgodnie z normą PN-EN 12350-2:2001.

Badania mieszanki betonowej. Część 2: Badanie konsystencji metodą opadu stożka.

Zasada metody polega na umieszczeniu i zagęszczeniu mieszanki betonowej w formie o

kształcie ściętego stożka. Opad stożka mieszanki betonowej (po zdjęciu formy) jest miarą jej

konsystencji.

Politechnika Gdańska WILiŚ Przedmiot: Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Budownictwa i Inż. Materiałowej Kierunek: Budownictwo, sem. IV
dr inż. Elżbieta Haustein, mgr inż. Lucyna Grabarczyk

2

Zwilżoną (od wewnątrz) formę (Rys.1) ustawić na poziomej płycie. Formę zaopatrzyć w

lejek. Podczas napełniania mieszanką betonową formę unieruchomić stając na elementach

stopowych.

Rys.1

Schemat formy w kształcie ściętego stożka, ustawiona na płycie

Formę napełnić trzema warstwami, zagęszczając każdą warstwę przez 25-krotne uderzenia

prętem sztychującym.

Warstwę dolną (I) zagęścić tak, aby sztychy dochodziły do podstawy. Warstwę środkową

(II) oraz górną (III) mieszanki betonowej zagęścić na całej jej wysokości tak, aby

uderzenia pręta dochodziły do warstwy bezpośrednio położonej poniżej.

Przy umieszczeniu trzeciej (górnej warstwy) mieszanki betonowej formę napełnić z

nadmiarem.

Po zagęszczeniu ostatniej warstwy nadmiar mieszanki betonowej usunąć tak, aby jej

powierzchnia była na poziomie górnej krawędzi formy.

Rozformować na podstawie równomiernego podniesienia formy do góry.

Po zdjęciu formy dokonać pomiaru opadu stożka (h), który wyraża się różnicą wysokości

formy i najwyższym punktem rozformowanej próbki mieszanki betonowej (Rys.2).

Rys.2 Pomiar konsystencji mieszanki betonowej

– metodą stożka opadowego

Politechnika Gdańska WILiŚ Przedmiot: Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Budownictwa i Inż. Materiałowej Kierunek: Budownictwo, sem. IV
dr inż. Elżbieta Haustein, mgr inż. Lucyna Grabarczyk

3

Badanie jest miarodajne, jeżeli utworzony opad stożka ma kształt symetryczny (Rys.3a). W

przypadku gdy opad ulegnie ścięciu (Rys.3b), badanie należy powtórzyć.

Rys. 3

Opad stożka: a) właściwy, b) niewłaściwy

Na podstawie uzyskanego wyniku określić klasę konsystencji sporządzonej mieszanki

betonowej (Tabela 1) zgodnie z normą: PN-EN 206-1:2006. Beton. Część 1: Wymagania,

właściwości, produkcja i zgodność oraz z normą PN-88/B-06250. Beton zwykły.

Tabela 1. Klasyfikacja konsystencji mieszanki betonowej - metoda o

padu stożka

wg PN 88/B-06250

wg PN-EN 206-1

Stopień konsystencji

Opad stożka [mm]

Stopień konsystencji

Opad stożka [mm]

K-1 (wilgotna)

Nieokreślana stożkiem

S-1

10 do 40

K-2 (gęstoplastyczna)

Nieokreślana stożkiem

S-2

50 do 90

K-3 (plastyczna)

20 do 50

S-3

100 do 150

K-4 (półciekła)

60 do 110

S-4

160 do 210

K-5 (ciekła)

120 do 150

S-5

210

Współzależność konsystencji mieszanki betonowej mierzonej opadem stożka określanej

wg PN-88/B-06250 i PN-EN 206-1

przestawia poniższy diagram.

Politechnika Gdańska WILiŚ Przedmiot: Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Budownictwa i Inż. Materiałowej Kierunek: Budownictwo, sem. IV
dr inż. Elżbieta Haustein, mgr inż. Lucyna Grabarczyk

4

1.2

Oznaczan

ie gęstości pozornej mieszanki betonowej

Badanie gęstości mieszanki betonowej ma na celu potwierdzenie jej jednorodności.

Zmiana gęstość mieszanki betonowej może wynikać np. ze zbyt dużego jej napowietrzenia,

co w późniejszym etapie wpływa na wytrzymałość betonu, a tym samym na konstrukcje.

Może również wynikać ze zmiany kruszyw użytych do produkcji, efektem tego może być

powstawanie ubytków, tzw. raków oraz spadek wytrzymałości betonu.

Badanie należy przeprowadzić zgodnie z wymaganiami zawartymi w normie PN-EN

12350-6:2001. Badania mieszanki betonowej. Część 6: Gęstość.

Badanie polega na pomiarze objętości zagęszczonej próbki mieszanki betonowej (w dm

3

)

oraz jej masy (w kg) z dokładnością do 0,1%.

Wewnętrzne ściany pojemnika metalowego (o objętości 5 dm

3

) zwilżyć wodą. Przed

wprowadzeniem mieszanki betonowej, pojemnik zważyć.

Bezpośrednio po ułożeniu mieszankę w pojemniku zagęścić wykorzystując w tym celu

stolik wibracyjny. Zastosować możliwie najkrótszy czas wibracji, niezbędny do

uzyskania pełnego zagęszczenia badanej mieszanki.

W przypadku zmniejszenia objętości mieszanki betonowej w trakcie wibracji, uzupełnić

jej ilość w ten sposób, aby szczelnie wypełniała całą objętość pojemnika.

Po zagęszczeniu mieszanki, wyrównać jej górną powierzchnię z brzegiem pojemnika.

Zważyć zagęszczoną mieszankę betonową.

Gęstość pozorną mieszanki betonowej obliczyć zgodnie z podanym wzorem:

gdzie

: m – masa mieszanki betonowej (masa cylindra z mieszanką minus masa cylindra pustego)

V – objętość cylindra

Wyznaczyć szczelność i porowatość mieszanki betonowej korzystając z wzorów:

Szczelność:

gdzie:

ρ

pt

–

gęstość teoretyczna mieszanki betonowej wyliczona na podstawie projektu metodą 3R

prz

– wyznaczona rzeczywista

gęstość pozorna mieszanki betonowej

Porowatość:

p = (1-s) ∙ 100%

Politechnika Gdańska WILiŚ Przedmiot: Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Budownictwa i Inż. Materiałowej Kierunek: Budownictwo, sem. IV
dr inż. Elżbieta Haustein, mgr inż. Lucyna Grabarczyk

5

Po wykonaniu wyznaczonych badań, mieszankę betonową wprowadzić do form

stalowych lub z tworzywa sztucznego (o wymiarach 100x100 mm), uprzednio

wysmarowanych środkiem antyadhezyjnym.

Wykonanie i pielęgnację próbek betonowych do badań wytrzymałości na ściskanie ze

sporządzonej z mieszanki betonowej należy przeprowadzić zgodnie z normą PN-EN 12390-

2: 2001 Badania betonu. Część 2: Wykonanie i pielęgnacja próbek do badań

wytrzymałościowych.

Formę z mieszanką betonową poddać zagęszczaniu na stoliku wibracyjnym, uzupełnić w

przypadku zmniejszenia jej objętości w trakcie wibracji. Wprowadzona ilość mieszanki

betonowej powinna szczelnie wypełniać formę.

Po zakończeniu procesu zagęszczania, nadmiar mieszanki usunąć, wyrównać

powierzchnię wykorzystując w tym celu stalową kielnię lub packę.

Utworzone próbki betonowe przechować w formach przez co najmniej 24 godz., ich

powierzchnię zabezpieczyć przed utratą wody.

Po ustalonym okresie czasu dojrzewania utworzone kostki betonowe (100x100 mm)

rozformować.

Próbki poddać pielęgnacji w komorze klimatyzacyjnej w temperaturze 20±1

o

C i

wilgotności względnej powietrza ≥ 95%, do momentu wykonania wyznaczonych badań.

Badanie betonu

1. Badanie wytrzymałość na ściskanie - metoda niszcząca.

Podstawowa cecha betonu stwardniałego. Realizację badań można przeprowadzić na

próbkach sześciennych lub walcowych po uzyskaniu normowego czasu dojrzewania (28 dni).

Norma PN-EN 206-1:2006 Beton. Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i

zgodność dopuszcza przeprowadzenie badań na kostkach sześciennych i walcowanych o

wymiarach:

- próbki sześcienne o boku; 100, 150, 200, 250 i 300 mm

- próbki walcowane: 100/200, 113/226, 150/300, 200/400, 250/500 i 300/600 mm

Politechnika Gdańska WILiŚ Przedmiot: Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Budownictwa i Inż. Materiałowej Kierunek: Budownictwo, sem. IV
dr inż. Elżbieta Haustein, mgr inż. Lucyna Grabarczyk

6

Realizację badania wytrzymałości na ściskanie utworzonych kostek betonowych z

zaprojektowanych mieszanek betonowych należy przeprowadzić przy wykorzystaniu prasy

hydraulicznej zgodnie z normą PN-EN 12390-3: 2001 Badania betonu. Część 3:

Wytrzymałość na ściskanie próbek do badania.

Próbki sześcienne ustawić w prasie tak, aby obciążenie było przykładane prostopadle do

kierunku formowania próbek (płaszczyzna, która była wyrównywana po zaformowaniu

próbki powinna się znajdować z boku).

Za wynik badania przyjąć największe obciążenie (kN) przeniesione przez próbkę.

Wytrzymałość na ściskanie badanej próbki (f

ci

) obliczyć z dokładnością do 0,1 MPa

korzystając z wzoru:

3

10

ci

F

f

A

[MPa]

gdzie:

współczynnik przeliczeniowy wytrzymałości ze względu na wymiary próbek (dla 10cm - 0,90)

F –

największe obciążenie przeniesione przez próbkę w kN

A –

powierzchnia próbki w m

2

2.

Ocena wytrzymałości na ściskanie betonu według normy PN-EN 206-1

Ocenę wytrzymałości na ściskanie utworzonych kostek betonowych po 28 dniach ich

dojrzewania, przeprowadzić na podstawie kryteriów zgodności z wymaganą wytrzymałością

charakterystyczną (f

ck

) - wartość wytrzymałości, poniżej której może znaleźć się 5% populacji

wszystkich możliwych oznaczeń wytrzymałości dla danej objętości betonu.

Zgodność uznać za potwierdzoną, jeśli obydwa kryteria dla analizowanych kostek

betonowych są jednocześnie spełnione w myśl wymagań (Tabela 2).

Tabela 2. Kryteria zgodności do oceny wytrzymałości na ściskanie według normy PN-EN 206-1

Produkcja

Liczba n wyników

prób

Kryterium 1

Kryterium 2

średnia z n wyników

(f

cm

),

MPa

dowolny pojedynczy

wynik (f

ci

), MPa

początkowa

3

≥ f

ck

+ 4

≥ f

ck

- 4

ciągła

nie mniej niż 15

≥ f

ck

+ 1,48 x σ

≥ f

ck

- 4

gdzie:

f

cm

– średnia wytrzymałość n ściskanie [MPa] , f

ck

– wytrzymałość charakterystyczna, f

ci

– pojedynczy

wynik (min) wytrzymałość na ściskanie [MPa]

Politechnika Gdańska WILiŚ Przedmiot: Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Budownictwa i Inż. Materiałowej Kierunek: Budownictwo, sem. IV
dr inż. Elżbieta Haustein, mgr inż. Lucyna Grabarczyk

7

Po spełnieniu wyznaczonych kryteriów określić uzyskaną klasę betonu (Tabela 3) utworzonego z

zaprojektowanej mieszanki betonowej.

Tabela 3. Minimalne wartości charakterystycznej wytrzymałości betonu na ściskanie w

konstrukcji odpowiadające klasom wytrzymałości betonu zgodnie z PN-EN 206-1

Klasy wytrzymałości
na ściskanie

Minimalna charakterystyczna wytrzymałość betonu na ściskanie w

konstrukcji, f

ck

[N/mm

2

= MPa]

oznaczana na próbkach

walcowanych Ø15 cm,

h = 30 cm) f

ck,cyk

oznaczana na próbkach

sześciennych o boku h=15 cm

f

ck, cube

C8/10

8

10

C12/15

12

15

C16/20

16

20

C20/25

20

25

C25/30

25

30

C30/37

30

37

C35/45

35

45

C40/50

40

50

C45/55

45

55

C50/60

50

60

C55/67

55

67

C60/75

60

75

C70/85

70

85

C80/95

80

95

C90/105

90

105

C100/115

100

115

Wymagany zakres wiadomości teoretycznych (ćwiczenie nr 4) :

Mieszanka betonowa oraz podstawowe pojęcia z nią związane.

Podstawowe badania mieszanki betonowej oraz sposób ich przeprowadzenia.

Beton, rodzaj i podstawowe cechy techniczne.

Rodzaj wykonywanych badań oraz sposób ich przeprowadzenia, kryteria.

W

arunki zaliczenia ćwiczenia nr 4:

Przedstawienie sprawozdania z wykonania ćwiczenia nr 4 z interpretacją wyników badań.

Politechnika Gdańska WILiŚ Przedmiot: Laboratorium z Technologii Betonu
Katedra Budownictwa i Inż. Materiałowej Kierunek: Budownictwo, sem. IV
dr inż. Elżbieta Haustein, mgr inż. Lucyna Grabarczyk

8

Literatura przedmiotowa

1. Grabowski W. i in.: Budownictwo ogólne. Tom1, Arkady, Warszawa 2008

2. Jamroży Z: Technologia Betonu. Warszawa PWN, 2006

3. Osiecka E.: Materiały budowlane. Spoiwa mineralne. Kruszywa. Wydawnictwo

Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005

4. Osiecka E.: Wybrane zagadnienia z technologii mineralnych kompozytów budowlanych.

Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000

5. Peukert S.: Cementy powszechnego użytku i specjalne. Polski Cement, Kraków 2000

6. Rajczyk J., Halbiniak J., Langier B.: Technologia kompozytów betonowych w

laboratorium i w praktyce. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej. Częstochowa

2012.

7. Neville A.M.: Właściwości betonu, Polski Cement, Kraków 2000

8. Zieliński K.: Podstawy Technologii Betonu. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej.

Poznań 2010.