KATEDRA INŻYNIERII MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH

WYDZIAŁ BUDOWNICTWA
POLITECHNIKA OPOLSKA

INSTRUKCJA

DO

ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO

Materiały budowlane 1

(nazwa przedmiotu)

Temat

ćwiczenia:

Wykonanie normowej zaprawy cementowej - badanie konsystencji

i wykonanie beleczek

(temat ćwiczenia)

Opracował(a): dr Elżbieta Janowska-Renkas

2

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest oznaczenie, porównanie konsystencji i wykonanie zapraw:



normowej cementowej,



cementowej z dodatkiem popiołów lotnych,



ce

mentowej z dodatkiem domieszki upłynniającej z zachowaniem stałej konsystencji

równej 5 cm±0,5 według stożka pomiarowego (Nowikowa).

Wstęp

Zaprawa jest to mieszanina jednego, lub kilku spoiw, kruszywa, wody, a także dodatków
mineralnych lub domieszek chemicznych.

Klasyfikacja zapraw:

Ze względu na gęstość objętościową rozróżniamy zaprawy:



zwykłe o gęstości objętościowej > 1300 kg/m

3



lekkie o gęstości objętościowej < 1300 kg/m

3

Ze względu na użyte spoiwo zaprawy dzielimy na :



cementowe (c)

– charakteryzują się dobrą przyczepnością i wytrzymałością, małą

nasiąkliwością, mają niską wartość ciepłochronną i są trudno urabialne.
Zastosowanie: murowanie ścian i fundamentów, filarów, łuków i sklepień, mocowanie
kotew i łączników stalowych, tynkowanie, produkcja wyrobów budowlanych;



wapienne (w)

– mogą być przygotowywane z ciasta wapiennego lub wapna

sproszkowanego:

hydratyzowanego,

palonego

mielonego,

magnezjowego.

Charakteryzują się bardzo dobrą urabialnością, dobrymi właściwościami
ciepłochronnymi,

niską

wytrzymałością

i

znaczną

nasiąkliwością.

Zastosowanie: murowanie murów nadziemnych o niedużych obciążeniach oraz
tynkowanie (tynki wewnętrzne);



cementowo-wapienne (cw)

– charakteryzują się właściwościami pośrednimi

pomiędzy zaprawami cementowymi, a wapiennymi. Są dobrze urabialne (dzięki
obecności wapna), dość szybko wiążą i charakteryzują się mniejszym skurczem
w

porównaniu do zapraw cementowych. Zastosowanie: murowanie ścian,

tynkowanie

(tynki wewnętrzne i zewnętrzne);



gipsowe (g) - cha

rakteryzują się bardzo dobrą przyczepnością, dużą nasiąkliwością

i

niewielką wytrzymałością. Zastosowanie: murowanie ścian z elementów gipsowych,

nie narażonych na działanie wilgoci, tynkowanie (tynki i gładzie wewnętrzne),



gipsowo-wapienne (gw)

– jak zaprawy gipsowe;



cementowo-gliniane (cgl) -

charakteryzują się dobrą urabialnością, przyczepnością

oraz lepszymi właściwościami ciepłochronnymi niż zaprawy cementowe, dobra

3

wodoszczelność. Zastosowanie: roboty murarskie, tynki wewnętrzne i zewnętrzne,
izolacje wodoszczelne;

g.

polimerowe

– których zaletą to: duża wytrzymałość na ściskanie, dobra odporność

chemiczna, krótki czas wiązania, szybki przyrost wytrzymałości, dobra przyczepność,
duża szczelność, mała ścieralność, wysoka mrozoodporność. Do wad zalicza się:
duże pełzanie, ograniczoną odporność cieplną, dużą rozszerzalność cieplną,
stosunkowo wysoki koszt, konieczność przestrzegania specjalnych warunków
wykonania (dokładne dozowanie składników, suche wypełniacze i podłoże,
odpowiednia temperatura i wilgo

tność środowiska w czasie mieszania i układania

betonów itp). Spoiwem są polimery lub cement z dodatkiem polimerów. Generalnie
wszystkie zaprawy można modyfikować dodatkami lub domieszkami polimerów
polepszając ich właściwości.

Ze względu na przeznaczenie zaprawy dzielimy na:

tynkarskie:

do tynków wewnętrznych i zewnętrznych; cementowe, wapienne itp., do

tynków jednowarstwowych (obrzutka), dwuwarstwowych (obrzutka i narzut),
trójwarstwowych (obrzutka, narzut i gładź), do tynków o fakturze specjalnej
(drapan

e, dziobane itp.), do tynków szlachetnych cyklinowanych i

szlifowanych (z dodatkiem mieszanek kruszyw szlachetnych).

murarskie:

do robót murarskich, o dobrych właściwościach wiążących, dobrej

przyczepności do podłoża oraz odpowiednich właściwościach technicznych
(nasiąkliwość, mrozoodporność, ciepłochronność, skurcz).

Przebieg ćwiczenia

Ćwiczenie polega na oznaczaniu konsystencji i wykonaniu zapraw:
- cementowej,
- cementowej z

dodatkiem popiołów lotnych w ilości 20 % wag.,

- cementowej z dodatkiem domieszki

upłynniającej w ilości 2 % mas.

według normy PN85/B04500 „Zaprawy budowlane. Badanie cech fizycznych
i

wytrzymałościowych”.

Zadanie 1.
Oznaczenie konsystencji i wykonanie normowej zaprawy cementowej (ZC):

1.1.

Przygotować zaprawę z podanych poniżej składników, regulując ilość wody tak, aby
konsystencja zaprawy

mierzona stożkiem pomiarowym (Nowikowa) wyniosła 5 cm,

lub

bezpośrednio korzystając z ilości wody wyznaczonej z badania „wodożądności

cementów”.

Skład normowej zaprawy cementowej:



cement - 450



1g,



piasek normowy (o uziarnieniu do 2 mm) - 1350 g,



woda

wodociągowa o temperaturze 20



1

o

C - ok. 225 ml (w/c = 0,5) - w

ilości

niezbędnej do uzyskania konsystencji (5 cm).

4

1.2.

Do dozownika mieszarki wsypać odważoną ilość kruszywa,

1.3.

Odmierzoną dokładnie wodę zarobową wlać do miski mieszarki (rys.1),

1.4.

Dodać odważony cement i włączyć mieszarkę,

1.5.

Następuje mieszanie, a następnie automatyczne dozowanie normowego piasku do
zaprawy (tab. 2).

Rys. 1. Mieszarka do zaprawy normowej:

a) widok o

gólny, b) mieszalnik

Tabela 1. Charakterystyka obrotów mieszadła

Tabela. 2. Czynności i czas podczas poszczególnych etapów mieszania zaprawy

5

1.6.

Zbadać konsystencję zaprawy za pomocą stożka pomiarowego (Nowikowa)
i

pojemnika na zaprawę (rys.2).

Stożek Nowikowa służy do oznaczania konsystencji zaprawy na zasadzie określenia głębokości
zanurzenia stożka pomiarowego w zaprawie, mierzonego w centymetrach po tworzącej stożka.

Rys. 2.

Stożek Nowikowa,

przyrząd do badania konsystencji zapraw składa się ze statywu (rys. 2a), naczynia stożkowego stanowiącego pojemnik na
zaprawę (wykonany ze stali nierdzewnej), mosiężnego stożka pomiarowego i wyskalowanej miarki służącej do odczytu
wielkości zanurzenia.

Na stojaku (7) przymocowany je st uchwyt ruchomy (2) i uchwyt nieruchomy (3)

utrzymujący w stałym położeniu

wyskalowaną tarczę pomiarową. W uchwycie ruchomym (2) zeruje się zacisk sprężynowy (4], za pomocą którego można
naciskać pręt (J) stożka pomiarowego (<5). W uchwycie (3) umieszczony jest przesuwny pręt (7) i tarcza (8) ze skalą, na której
odczy

tuje się głębokość zanurzenia stożka w badanej zaprawie. Masa stożka (6) wraz ze śrutem stanowiącym obciążenie

oraz z prętem (5) powinna wynosić 300 ±2 g.
Długość tworzącej stożka powinna wynosić 15 cm z podziałem co l cm, a rozwinięta jego powierzchnia powinna
stanowić czwartą część powierzchni koła (rys. 2 b). Naczynie stanowiące pojemnik na zaprawę do oznaczania konsystencji (9)
powinno być wykonane z blachy cynkowej o grubości około 1,5 mm, w kształcie ściętego stożka i wymiarach podanych na rys. 2 c).
Wewnątrz naczynia powinna być nacięta linia (E) określająca właściwy poziom zaprawy.

Czynności przy wykonanie badania konsystencji:

- naczynie pomiarowe zdjąć z przyrządu i wypełnić pojemnik zaprawą do poziomu linii E, tj. ok.

3

cm poniżej górnej krawędzi (rys. 2). Następnie lekko wstrząsnąć naczyniem 5 razy w celu

wyrównania powierzchni zaprawy,

- po ustawieniu naczynia pomiarowego pod stożkiem przyrządu należy doprowadzić wierzchołek

st

ożka do zetknięcia z powierzchnią zaprawy,

- z pomocą zacisku sprężynowego, zwolnić stożek pomiarowy, który swobodnie zanurzy się

w zaprawie,

- po upływie 10 s od chwili opuszczenia stożka odczytać zagłębienie stożka z dokładnością do

0,5 cm

±0,5.

Skala pomiarowa

6

Wynik oznaczenia:

Miarą konsystencji zaprawy jest głębokość zanurzenia stożka, w cm, odczytana na skali
pomiarowej

stożka. Za wynik oznaczenia należy przyjąć średnią arytmetyczną trzech

pomiarów, z tym, że różnica między wynikami nie może przekraczać 1 cm. W innym
przypadku badanie należy powtórzyć na innej próbce zaprawy.

Zadanie 2.
Wykonanie beleczek z zaprawy cementowej

(skład zaprawy wyznaczony w Zadaniu 1)

2.1.

Zaformować beleczki

2.2.

Przygotowanie form przeprowadza się przed każdym kolejnym zaformowaniem
bele

czek. Poszczególne części formy powinny zostać dokładnie oczyszczone,

a

następnie zamontowane na podstawie i skręcone. Podczas skręcania należy

zastosować środek uszczelniający naroża (np. gorąca mieszanina kalafonii i parafiny
w proporcji 1:3). Wewnętrzne powierzchnie formy należy lekko zwilżyć olejem
mineralnym. Tak przygotowaną formę można napełniać zaprawą.

a)

b)

Rys. 3. Forma do wykonywania normowych beleczek 4



4



16 cm: a) widok ogólny; b)

schemat i wymiary.

2.3.

Zaprawę ułożyć w trójdzielnych formach stalowych (rys.3). Zaprawy układa się
w

formach w dwóch warstwach.

2.4.

Po nałożeniu pierwszej warstwy i wypełnieniu każdej z przegródek formy do połowy,
zagęścić zaprawę na wstrząsarce (60 wstrząsów).

2.5.

Po zagęszczeniu pierwszej warstwy zaprawy ułożyć pozostałą część zaprawy
i

ponownie zagęścić.

2.6.

Nadmiar zaprawy ściągnąć, a następnie wyrównać i wygładzić powierzchnię beleczek.

2.7. Rozformowanie beleczek:

Formy ze świeżą zaprawą należy umieścić w szafie klimatyzacyjnej.
Formę z zaprawą przechowuje się w pozycji poziomej, tak aby wilgotne powietrze miało
swobodny dostęp do beleczek. Formę należy od góry przykryć płytką szklaną lub stalową
(zapobiegającą wysychaniu).
Rozformowanie beleczek zależy od terminu badania. Beleczki przeznaczone do badania po
24 h (co zdarza

się stosunkowo rzadko) należy rozformowywać na 20 min przed badaniem.

Natomiast beleczki przeznaczone do badania w innych terminach należy rozformowywać
po 20



24 h.

7

2.8. Dojrzewanie beleczek:

Rozformowane wyroby należy w sposób trwały oznaczyć na górnej powierzchni i umieścić w
kąpieli wodnej o temperaturze 20



1°C w wannach. Beleczki należy układać na ruszcie oraz

w pewnej odległości od siebie tak, aby zapewnić swobodny dostęp wody (odległości między
beleczkami, ścianą naczynia i lustrem wody powinny być większe od 5 mm). Beleczki powinny
przebywać w wodzie do czasu badania.

Zadanie 3.

Oznaczanie konsystencji i wykonanie zaprawy cementowej z dodatkiem popiołów lotnych
(ZCV)

3.1.

Zgodnie z procedurą oznaczania konsystencji i przygotowania zaprawy (punkt 1)
przy

gotować zaprawę z dodatkiem popiołów lotnych (V) w ilości 20 % wag.

w stosunku do masy cementu. Suma mas:

cementu i popiołów lotnych musi być

równa 450 g. Ilości dodatku (popiołów lotnych, V) wyznaczyć z równania
zamieszczonego w karcie badań (zadanie 3).

3.2.

Zmierzyć konsystencję zaprawy (stożkiem Nowikowa),

3.3.

Określić wpływ dodatku popiołów lotnych na konsystencję zaprawy.

3.4.

Zaformować beleczki.

Zadanie 4.
Oznaczanie konsystencji i zaprawy cementowej z dodatkiem domieszki

upłynniającej

(ZCD)

4.1.

Przygotować zaprawę cementową (skład zaprawy z zadania 1) z dodatkiem 2 % mas.
domieszki upłynniającej, jednocześnie zmniejszyć ilość wody o objętość
wprowadzonej domieszki,

4.2.

Zmierzyć konsystencję zaprawy,

4.3.

Metodą kolejnych prób zredukować (zmniejszyć) ilość wody - celem uzyskania
konsystencji równej 5 cm według pomiaru stożka Nowikowa,

4.4.

Wyrazić procentowo ilość wody zredukowaną (R

w,

%) w wyniku zastosowania

domieszki

upłynniającej, przy zachowaniu tej samej konsystencji (5 cm±0,5).

Wyniki badania

Należy podać wyniki konsystencji zapraw z dodatkiem popiołów lotnych i domieszki

upłynniającej i porównać z wynikiem konsystencji zaprawy cementowej. Przedstawić
interpretację wyników i podać wnioski.

Sprawdzenie z badań powinno zawierać następujące informacje :



strona tytułowa wg wzoru,



cel ćwiczenia,



materiały do badań,



metody badań (krótki opis),



karta badań zawierająca wyniki badań,



obliczenia z oszacowaniem błędu pomiaru,



interpretacja wyników badań,



wnioski.

8

Wymagany zakres wiadomości

1)

Znajomość instrukcji do ćwiczenia „Wykonanie normowej zaprawy cementowej -
badanie konsystencji i wykonanie beleczek

”.

2)

Normowy podziała zapraw budowlanych.

3) R

odzaje stosowanych surowców i ich wpływ na kształtowanie właściwości zapraw.

4)

Badania świeżych i stwardniałych zapraw budowlanych.

5) Zastosowanie zapraw murarskich i tynkarskich w budownictwie.
6) Wymagania stawiane zaprawom budowlanym, gotowym suchym mieszankom

i masom tynkarskim.

Warunki zaliczenia

1)

Pozytywna ocena uzyskana z odpowiedzi ustnej i/lub sprawdzianu pisemnego,

odnośnie znajomości: sposobu wykonania ćwiczenia (zgodnie z instrukcją
i

wymaganiami normowymi) i zagadnień teoretycznych z zapraw budowlanych.

2)

Pozytywna ocena uzyskana ze sprawozdania pisemnego przygotowanego zgodnie

z

instrukcją do ćwiczenia obejmująca zestawienie, interpretację i podanie wniosków

z przeprowadzonego ćwiczenia (oddana w wyznaczonym terminie).

Literatura

1.

Praca zbiorowa (red. Stefania Grzeszczyk), Materiały budowlane. TOP, Włocławek 2011.

2.

Budownictwo Ogólne Tom. 1 Materiały budowlane, Arkady, W-wa 2005-7.

3.

Małolepszy J., Deja J., Brylicki W., Gawlicki M., Technologia betonu. Metody badań, Uczelniane

Wydawnictwa Naukowo -

Dydaktyczne, Kraków 2000

4.

Stefańczyk B. i in., Materiały i wyroby budowlane Arkady, Warszawa, 2005.

5.

Śliwiński J., Materiały budowlane: ćwiczenia laboratoryjne; Politechnika Krakowska - Wyd.3, Kraków,

2001

6.

WYKAZ NORM

7.

PN-EN 196-

1:2006 „Metody badania cementu. Oznaczenie wytrzymałości”

8.

PN-B-04500:1985 Zaprawy budowlane -- Badania cech fizycznych i

wytrzymałościowych.

9.

PN-EN 998-

1:2004 Wymagania dotyczące zapraw do murów -- Część 1: Zaprawa tynkarska.

10. PN-EN 998-

2:2004 Wymagania dotyczące zapraw do murów -- Część 2: Zaprawa murarska

7.

Uwaga!

Na zajęciach laboratoryjnych obowiązuje odzież ochronna (fartuch, ewentualnie rękawice robocze).

Podczas przebywania w l

aboratorium obowiązuje Regulamin Pracowni i Regulamin BHP (wywieszone do

wglądu przy wejściu do pracowni). Urządzenia do badań (mieszarka, wytrząsarka) obsługiwane są przez
Pracownika technicznego. Podczas zajęć i po ich zakończeniu należy dołożyć starań celem utrzymania
porządku na stanowisku badawczym.

Nadmiar zaprawy należy sprzątnąć do wskazanego pojemnika (miski, w których wykonujemy zaprawy,
bezpośrednio po badaniu, należy oczyścić przed umyciem w zlewie pod bieżącą wodą)!!!

9

KARTA BADANIA

„

Wykonanie normowej zaprawy cementowej - badanie konsystencji i wykonanie beleczek

”

Grupa:

………………… Data wykonania ćwiczenia: ………………………….

Wykonawca:

…………………………………………………………...

(imię i nazwisko osoby wykonującej ćwiczenie)

Użyta metoda: ………………………………………….

Wyniki badań:

Zadanie 1. Oznaczenie konsystencji

metodą pomiaru stożka Nowikowa i wykonanie zaprawy

cementowej (ZC) wg. PN85/B04500



Oznaczyć konsystencję zaprawy cementowej równą zanurzeniu stożka pomiarowego na
głębokość 5 cm (metodą prób regulacji ilości wody)

Tablica 1. Konsystencja zaprawy (ZC) przy

różnej ilości wody (metoda prób)

Pomiar

Ilość cementu

[g]

Ilość kruszywa

[g]

Ilość wody

[ml]

Konsystencja

cm

±0,5

1.

2.

3.

4.

5.



Oznaczyć właściwą konsystencję zaprawy cementowej - dla określonego składu w zadaniu 1
(3 pomiary)

Tablica 2. Konsystencja zaprawy cementowej (3 pomiary)

Pomiar

Ilość cementu

[g]

Ilość kruszywa

[g]

Ilość wody

[ml]

Konsystencja

cm

±0,5

1.

2.

3.

Konsystencja (uśredniony wynik)

Miarą konsystencji zaprawy jest głębokość zanurzenia stożka, w cm, odczytana na skali

pomiarowej

stożka. Za wynik oznaczenia należy przyjąć średnią arytmetyczną trzech pomiarów,

z tym, że różnica między wynikami nie może przekraczać 1 cm. W innym przypadku badanie
należy powtórzyć na innej próbce zaprawy.

10

Zadanie 2. Wykonanie i zaformowanie

beleczek z zaprawy cementowej (skład oznaczony

w zadaniu 1)



Przygotować formy i zaformować beleczki zgodnie z instrukcją.

Zadanie 3. Oznaczanie konsystencji i wykonanie zaprawy cementowej z dodatkiem p

opiołów

lotnych (ZCV)



P

rzygotować zaprawę z dodatkiem popiołów lotnych, V w ilości 20 % wag. w stosunku do

masy cementu. Suma masy c

ementu i masy popiołów lotnych musi być równa 450 g.

Ilości dodatku (popiołów lotnych, V) wyznaczyć z równania z dwiema niewiadomymi:

a + b = 450 (g)

gdzie: a

– masa cementu (g)

b = x



a

b

– masa wprowadzanego popiołu lotnego (g)

x

– zawartość dodatku (%)

a =

………..….(g)

b =

……………(g)



Wyznaczyć konsystencję zaprawy zawierającej 20 % wag. popiołów lotnych, V



Określić wpływ popiołów lotnych na konsystencję zaprawy

Tablica 3. Konsystencja zaprawy z dodatkiem

20% wag. popiołów lotnych, V (3 pomiary)

Pomiar

Ilość

cementu

[g]

Ilość

popiołów

lotnych, V

[g]

Ilość kruszywa

[g]

Ilość wody

[ml]

Konsystencja

cm

±0,5

1.

2.

3.

Konsystencja (uśredniony wynik)



Zaformować beleczki zgodnie z instrukcją

11

Zadanie 4: Oznaczanie konsystencji zaprawy cementowej z dodatkiem

domieszki upłynniającej

(ZCD)



P

rzygotować zaprawę cementową, o składzie wyznaczonym w zadaniu 1, z udziałem

domieszki upłynniającej (D) w ilości 2 % mas. w stosunku do masy cementu.



Wyznaczyć konsystencję zaprawy cementowej zawierającej domieszkę upłynniającą

Tablica 4. Konsystencja zaprawy z udziałem 2% mas. domieszki upłynniającej (3 pomiary)

Pomiar

Ilość

cementu

[g]

Ilość kruszywa

[g]

Ilość domieszki

upłynniającej [ml]

Ilość wody

[ml]

Konsystencja

cm

±0,5

1.

2.

3.

Konsystencja (uśredniony wynik)



Zredukować ilość wody w zaprawie z domieszką upłynniającą (metodą prób) do uzyskania

konsystencji o

głębokości zanurzenia stożka pomiarowego na 5 cm.

Tablica 5. Konsystencja zaprawy cementowej z dodatkiem 2% mas. d

omieszki upłynniającej

(

uzyskana metodą prób poprzez redukcję ilości wody)

Pomiar

Ilość

cementu

[g]

Ilość kruszywa

[g]

Ilość domieszki

upłynniającej [ml]

Ilość wody

[ml]

Konsystencja

cm

±0,5

1.

2.

3.

4.

5.



Zbadać właściwą konsystencję zaprawy cementowej o składzie wyznaczonym w zadaniu 4
(średnia z 3 pomiarów)

Tablica 6. Konsystencja zaprawy cementowej z dodatkiem

2% mas. domieszki upłynniającej

Pomiar

Ilość

cementu

[g]

Ilość kruszywa

[g]

Ilość domieszki

upłynniającej [ml]

Ilość wody

[ml]

Konsystencja

cm

±0,5

1.

2.

3.

Konsystencja (uśredniony wynik)

12

Ilość wody zredukowana w wyniku zastosowania domieszki upłynniającej, przy zachowaniu tej

samej konsystencji (5 cm

±0,5) wyniosła ……………………….%



Określić wpływ domieszki upłynniającej na konsystencję zaprawy

Podpis prowadzącego zajęcia:

………………………………………….