ĆWICZENIE 4 BADANIE CECH TECHNICZNYCH MIESZANKI BETONOWEJ

1. KONSYSTENCJA MIESZANKI BETONOWEJ

Podstawowym parametrem mieszanki betonowej jest jej konsystencja.
Konsystencja (ciekłość) mieszanki betonowej wpływa na łatwość przemieszania się

mieszanki w formie przy określonym sposobie jej układania. Oznaczenie (sprawdzenie)
można przeprowadzać czterema metodami.
1. Metoda opadu stożka zgodnie z PN-EN 12350-2:2009 „Badania mieszanki betonowej.
Część 2: Badanie konsystencji metodą opadu stożka” polega na zagęszczeniu mieszanki w
formie w o kształcie ściętego stożka. Forma jest wypełniana w trzech warstwach, odpowia-
dających w przybliżeniu 1/3 wysokości stożka każda. Każdą warstwę zagęszcza się poprzez
sztychowanie (25 uderzeń prętem). Po zdjęciu formy opad stożka mieszanki betonowej sta-
nowi miarę konsystencji (rys.1).

Rysunek 1. Zasada pomiaru opadu stożka; h – wielkość opadu stożka;

a) opad prawidłowy, b) opad nieprawidłowy –

źródło opracowania Praca zbiorowa pod kierunkiem prof. Lecha Czarneckiego „Beton według normy PN-EN 206-1 – komentarz”, Wydawnictwo

Polski Cement Sp. z o.o., Kraków 2004

2. Metoda Vebe zgodnie z PN-EN 12350-3:2009 „Badania mieszanki betonowej. Część 3:
Badanie konsystencji metodą Vebe” polega poddaniu mieszanki betonowej wibracji na stoli-
ku wibracyjnym i pomiarze czasu. Początek pomiaru czasu to włączenie stołu wibracyjnego
a koniec to całkowite zetknięcie się dolnej powierzchni krążka wskaźnikowego z mieszanką
betonową (rys. 2).

Rysunek 2. Kolejne stadia badania konsystencji mieszanki betonowej metodą Vebe

– źródło opracowania Praca

zbiorowa pod kierunkiem prof. Lecha Czarneckiego „Beton według normy PN-EN 206-1 – komentarz”, Wydawnictwo Polski Cement Sp. z o.o.,

Kraków 2004

a) formowanie stożka, b) zetkniecie krążka wskaźnikowego z mieszanką, włączenie wibratora, c) zetkniecie całej powierzchni krążka z mieszanką
betonową – zakończenie pomiaru; objaśnienia: 1 – naczynie cylindryczne, 2 – forma stożkowa wypełniona mieszanką betonową, 3- wsyp (obroto-
wy), 4 – stolik wibracyjny, 5 – krążek wskaźnikowy

3. Metoda stopnia zagęszczalności zgodnie z PN-EN 12350-4:2009 „Badania mieszanki
betonowej. Część 4: Badanie konsystencji metodą oznaczania stopnia zagęszczalności” po-
lega na wypełnieniu prostopadłościennego pojemnika luźno usypaną mieszanką betonową i
zagęszczeniu na stoliku wibracyjnym lub wibratorem wgłębnym (rys. 3). Stopień zagęsz-
czalności określa się według wzoru:

s

h

h

c

1

1

−

=

gdzie:
c – stopień zagęszczalności,
h

1

– wewnętrzna wysokość pojemnika, mm,

s – wysokość średnia z pomiarów czterech odległości od powierzchni zagęszczonej mieszanki betonowej do górnej
krawędzi pojemnika, z zaokrągleniem do milimetra.

Rysunek 3. Poglądowe przedstawienie zasady badania konsystencji według stopnia zagęszczalności:

a) przed rozpoczęciem zagęszczania, b) po zagęszczeniu

– źródło opracowania Praca zbiorowa pod kierunkiem prof. Lecha Czarneckiego „Beton według normy PN-EN 206-1 – komentarz”, Wydawnictwo

Polski Cement Sp. z o.o., Kraków 2004

4. Metoda stolika rozpływowego zgodnie z PN-EN 12350-5:2009 „Badania mieszanki be-
tonowej. Część 5: Badanie konsystencji metodą stolika rozpływowego” polega na określeniu
średnicy rozpływu mieszanki betonowej pod wpływem 15 wstrząsów (rys. 4).

Rysunek 4. Poglądowe przedstawienie zasady badania konsystencji metodą stolika rozpływowego:

a)

formowanie stożka, b) mieszanka po „rozpłynięciu”, c) sposób pomiaru średnicy rozpływu (rozpływ określa się jako średnią z d

1

i d

2

)

– źródło opracowania Praca zbiorowa pod kierunkiem prof. Lecha Czarneckiego „Beton według normy PN-EN 206-1 – komentarz”, Wydawnictwo

Polski Cement Sp. z o.o., Kraków 2004

W tablicy 1 zestawiono szacunkowe wartości przedziałów konsystencji mieszanki betonowej
badanych opisanymi powyżej metodami.

Tablica 1. Szacunkowe wartości przedziałów konsystencji mieszanki betonowej badanych metodami S-V-

F-C odpowiadające określeniom konsystencji

– źródło opracowania Praca zbiorowa pod kierunkiem prof. Lecha Czarneckiego

„Beton według normy PN-EN 206-1 – komentarz”, Wydawnictwo Polski Cement Sp. z o.o., Kraków 2004

Nazwa konsystencji

Metoda

stożka opadowego

S [mm]

Metoda Vebe

V [s]

Metoda

stolika

rozpływowego

F [mm]

Metoda stopnia

zagęszczalności

C [-]

wilgotna K-1

-

ponad 28

-

-

gęstoplastycza K-2

poniżej 20

27 ÷ 14

poniżej 340

ponad 1,22

plastyczna K-3

20 ÷ 50

13 ÷ 7

350 ÷ 380

1,22 ÷ 1,14

półciekła K-4

60 ÷110

poniżej 6

390 ÷ 450

1,13 ÷ 1,08

ciekła K-5

120 ÷ 150

-

460 ÷ 500

1,07 ÷ 1,05

bardzo ciekła K-6

ponad 150

-

ponad 500

poniżej 1,04

Uwagi:
- dla mieszanki betonowej o konsystencji wilgotnej (K-1) konsystencji wg PN-EN 206-1 nie klasyfikuje się; pomiar konsystencji należy wówczas wykonywać meto-
dami specjalnymi uzgodnionymi między specyfikującym a producentem betonu
- w PN-88/B-06250 konsystencja bardzo ciekła (K-6) nie występuje

W ramach ćwiczeń laboratoryjnych zaplanowano sprawdzenie konsystencji metodą
Ve-be wg PN-EN 12350-3.

W normie określono metodę oznaczania konsystencji mieszanki betonowej za pomocą

Vebe. Metody tej nie można stosować w odniesieniu do mieszanki betonowej z kruszywem o
maksymalnym wymiarze ziarn przekraczającym 63 mm. W przypadku gdy czas pomiaru
jest krótszy niż 5 s lub dłuższy niż 30 s, badanie konsystencji metodą Vebe jest niemiaro-
dajne.

Normowe zasady metody

Mieszanka betonowa zostaje zagęszczona w formie o kształcie ściętego stożka. Formę

zdejmuje się z mieszanki betonowej, a przezroczysty krążek przenosi nad górną powierzch-
nię mieszanki betonowej i ostrożnie opuszcza do momentu, aż zetknie się z mieszanką. Od-
notowuje się opad stożka mieszanki betonowej. Uruchamia się stół wibracyjny i wykonuje
pomiar czasu (czas Vebe) do momentu całkowitego zetknięcia się dolnej powierzchni prze-
źroczystego krążka z zaczynem.

Pobieranie próbek

Próbkę mieszanki należy pobrać zgodnie z PN-EN 12350. Pry wykonaniem badania

próbkę należy wymieszać w pojemniku za pomocą szufli o prostokątnym zakończeniu.

Procedura badania

Przyrząd pomiarowy Vebe (rysunek 5) umieścić na sztywnej, poziomej podstawie, za-

pewniającej trwałe zamocowanie pojemnika (A) na stoliku wibracyjnym (G) za pomocą na-
krętek skrzydełkowych (H). Formę (B) zwilżyć i umieścić w pojemniku. Lej (D) tak obrócić
aby znalazł się nad formą i opuścić na nią. Śrubę (F) zacisnąć, tak aby uniemożliwić podno-
szenie się formy z dna pojemnika.

Formę wypełnić, w trzech warstwach, próbką mieszanki pobraną wg PN-EN 12350-1.

Każda warstwa przy zagęszczeniu stanowi w przybliżeniu jedną trzecią wysokości formy.
Każdą warstwę zagęszczać 25 uderzeniami pręta do sztychowania, zapewniając równomier-
ne rozłożenie sztychów w przekroju każdej warstwy. Dla warstwy dolnej konieczne jest nie-
znaczne pochylenie pręta oraz wykonanie około połowy uderzeń sztychów spiralnie wokół
środka. Mieszankę zagęścić na całej wysokości, uważając aby nie uderzać w podstawę. War-
stwę środkową oraz warstwę górną zagęszczać na całej wysokości, tak aby sztychowania
dochodziły bezpośrednio do warstwy położonej poniżej. Przy wypełnianiu i zagęszczaniu
warstwy górnej, przed przystąpieniem do sztychowania, formę wypełnić z nadmiarem mie-
szanką betonową. Jeśli to konieczne, dodać więcej mieszanki betonowej, aby w czasie za-
gęszczania utrzymywać jej nadmiar ponad górną krawędź formy.

Po zgęszczeniu górnej warstwy, poluzować śrubę (F), podnieść lej (D), odsunąć go na

bok i dokręcić śrubę (F) w nowej pozycji. Zapewnić, aby forma (B) nie podnosiła ani nie po-
ruszała przedwcześnie, a mieszanka betonowa nie wpadała do pojemnika (A).

Poziom mieszanki betonowej wyrównać do górnej krawędzi formy za pomocą pręta szty-

chującego ruchem posuwisto-obrotowym. Formę (B) usunąć z mieszanki przez ostrożne jej
podniesienie w kierunku pionowym za pomocą uchwytów. Rozformowanie wykonać w czasie
5 s do 10 s przez równomierne podnoszenie formy do góry, bez ruchów bocznych lub skrę-
cających, działających na mieszankę betonową.

Jeśli po rozformowaniu mieszanka betonowa ulegnie ścięciu, rozpada się lub opada w

takim stopniu, że styka się ze ściankami pojemnika (A), fakt ten zanotować.

Jeśli po rozformowaniu mieszanka betonowa opada, ale nie styka się ze ściankami po-

jemnika (A), fakt ten zanotować.

Przeźroczysty krążek (C) przenieść nad górną powierzchnię mieszanki betonowej, polu-

zować śrubę (Q) i bardzo ostrożnie opuszczać krążek aż do momentu zetknięcia się z mie-
szanką betonową.

Jeżeli zaobserwowano właściwy opad mieszanki betonowej (rysunek 6), dokręcić śrubę

(Q) w momencie, w którym krążek (C) zetknie się z najwyższym jej punktem. Zanotować
wartość opadu odczytaną ze skali (J). Następnie poluzować śrubę (Q), tak aby umożliwić
swobodne opadnie krążka (C) w głąb pojemnika aż do momentu, w którym całkowicie spo-
cznie na mieszance betonowej.

Jeśli nie wystąpi opad właściwy, zapewnić aby śruba (Q) była poluzowana i umożliwiła

opadanie krążka (C) w głąb pojemnika aż do momentu, w którym całkowicie spocznie na
mieszance betonowej.

Wibrację rozpocząć z równoczesnym włączeniem stopera. Obserwować przez przeźroczy-

sty krążek (C), w jaki sposób deformuje się mieszanka betonowa. Stoper zatrzymać, a stolik
wibracyjny wyłączyć w momencie, gdy dolna powierzchnia krążka (C) w pełni zetknie się z
zaczynem cementowym. Czas zanotować z dokładnością do najbliższej sekundy.

Całą operację od początku wypełnienia formy, bez przerw, zakończyć w czasie 5 minut.

UWAGA: Konsystencja mieszanki betonowej zmienia się w czasie, co spowodowane jest hy-
dratacją cementu oraz możliwą utratą wilgoci. Aby wynik badań różnych próbek były ściśle
porównywalne ze sobą, zaleca się przeprowadzenie badań w jednakowym odstępie czasu,
po wymieszaniu.

Rysunek 5. Przyrząd pomiarowy Ve-be

Rysunek 6. Rodzaje opadów stożka

2. ZAWARTOŚĆ POWIETRZA W MIESZANCE BETONOWEJ

Zawartość powietrza w mieszance betonowej wykonuje się w oparciu o normę PN-EN

12350-7:2009 „Badania mieszanki betonowej. Część 7. Badanie zawartości powietrza. Me-
tody ciśnieniowe” metodą słupa wody lub metodą ciśnieniową.

Podano dwie metody badania i w każdej z nich stosuje się przyrząd, którego zasada

działania oparta jest na prawie Boyle’a-Mariotta. Są to: metoda słupa wody oraz metoda
ciśnieniomierza, a przyrządy do tych metod to odpowiednio: przyrząd pomiarowy słupa wo-
dy oraz ciśnieniomierz.
Procedura badania

•

Napełnianie pojemnika i zagęszczanie mieszanki betonowej

Ułożyć mieszankę betonową w pojemniku za pomocą łopatki w taki sposób, aby usunąć
możliwie jak najwięcej uwięzionego w niej powietrza. Mieszankę betonową ułożyć w trzech
warstwach, o mniej więcej jednakowej grubości. Bezpośrednio po ułożeniu w pojemniku
mieszankę betonową zagęścić w taki sposób, aby zapewnić całkowite jej zagęszczenie bez
nadmiernej segregacji ani wypływania mleczka cementowego. Każdą warstwę zagęszczać,
stosując jedną z poniżej opisanych metod:
-

zgęszczanie mechaniczne (zagęszczanie wibratorem wgłębnym, zagęszczanie na stoliku
wibracyjnym);

-

zagęszczanie prętem lub drążkiem do zagęszczania.

•

Pomiar zawartości powietrza

Dokładnie oczyścić kołnierze pojemnika oraz zespołu pokrywy. Zamocować zespół pokrywy.
Upewnić się, że pomiędzy pokrywą i pojemnikiem jest zapewniona szczelność ciśnienia. Za-
mknąć główny zawór powietrzny i otworzyć zawór A oraz zawór B. Za pomocą strzykawki
wprowadzić wodę przez zawór A lub B aż wpłynie ona z drugiego zaworu. Przyrząd opukać
lekko miękkim młotkiem do całkowitego usunięcia powietrza uwięzionego w mieszance be-
tonowej. Na komorze powietrznej zamknąć zawór do odprowadzenie wody i wpompowywać
powietrze do komory aż wskazówka ciśnieniomierza znajdzie się na kresce ciśnienia począt-
kowego. Po odczekaniu kilku sekund, w czasie których sprężone powietrze schładza się do
temperatury otoczenia, ustabilizować wskazówkę ciśnieniomierza na kresce ciśnienia po-
czątkowego przez dalsze pompowanie lub, jeśli to konieczne, wypuszczenie powietrza. Pod-
czas tej czynności ciśnieniomierz lekko opukać. Zamknąć oba zawory A i B i otworzyć głów-
ny zawór powietrzny. Mocno ostukać ściany pojemnika. Podczas lekkiego opukiwania ci-
śnieniomierza odczytać wskazaną wartość, która stanowi pozorną zawartość powietrza, A

1

,

wyrażoną w procentach. Otworzyć zawory A i B, aby zwolnić ciśnienie przed zdjęciem zespo-
łu pokrywy.

3. GĘSTOŚĆ OBJĘTOŚCIOWĄ MIESZANKI BETONOWEJ

Gęstość objętościową mieszanki betonowej oznacza się zgodnie z PN-EN 12350-

6:2009 „Badanie mieszanki betonowej. Część 6. Gęstość” poprzez pomiar i ważenie pojem-
nika o znanej objętości i masie.

PROJEKTOWANIE MIESZANKI BETONOWEJ METODĄ ZACZYNU

Po oznaczeniu cech technicznych mieszanki betonowej należy sprawdzić zgodność z za-

łożeniami wstępnymi oraz opracować skład mieszanki betonowej na 1 m

3

– recepta labora-

toryjna.