Materiały budowlane, Technologia betonu – Projektowanie mieszanek betonowych 1
opr. mgr inż. Jarosław Błyszko
Projektowanie składu mieszanki betonowej Przystępując do projektowania mieszanki betonowej należy określić 3 podstawowe założenia do projektowania:
1. klasę wytrzymałości betonu
2. klasę ekspozycji
3. klasę konsystencji
W oparciu o te założenia ustala się proporcje między podstawowymi składnikami mieszanki betonowej tj. cementem, wodą i kruszywem.
Klasa wytrzymałości określa wytrzymałość betonu na ściskanie. Oznacza się ją symbolem np.
C 20/25 (dawniej B25)
Klasa ekspozycji wynika z przeznaczenia elementu konstrukcji i warunków środowiska pracy elementu. Klasa ekspozycji nakłada ograniczenia związane z minimalną klasa betonu, oraz minimalną zawartością cementu w mieszance, czy też maksymalnym wskaźnikiem W/C.
Klasa konsystencji określa zdolność mieszanki do rozpływu i układania w deskowaniu.
Klasyfikacji konsystencji dokonuje się na podstawie metody przeprowadzenia badań: metoda opadu stożka, metoda Vebe, metoda stopnia zagęszczalności, metoda rozpływu.
Projektowanie mieszanki betonowej metodą 3 równań
1. Zakładamy konsystencję mieszanki betonowej. Dla założonej konsystencji ustalamy wodożądność kruszywa w oparciu o tablice wodożądności np. wg Bolomeya. [3,4].
Ustalamy wodożądność cementu.
2. Dla założonej klasy ekspozycji sprawdzamy warunek maksymalnego dopuszczalnego wskaźnika w/c [tabl.F1 normy PN-EN-206-1].
3. Korzystając z przekształceń 3 równań ustalamy skład mieszanki betonowej: Równanie wytrzymałości
C
C
f
= A
− 5
,
0
;
dla
≤ 5
,
2
[ MPa]
cm
1 W
W
C
C
f
= A
+ 5
,
0
;
dla
> 5
,
2
[ MPa]
cm
2 W
W
Równanie szczelności
C
P
ś
+
+
+ W = 1000 [
3
dm ]
ρ
ρ
ρ
c
P
ś
Równanie wodożądności
W = C ⋅ w + P ⋅ w +
⋅
c
P
ś w [
3
dm ]
ś
gdzie: C – ilość cementu wyrażona w kg, W – ilość wody wyrażona w kg, bądź dm3, P –
ilość piasku wyrażona w kg, ś – ilość żwiru wyrażona w kg, wc, wP, wś – wskaźniki wodożądności cementu, piasku i żwiru, ρ – gęstości składników.
A1, A2 – współczynniki zależne od wytrzymałości cementu i jakości kruszywa Norma [1] zaleca przyjęcie fcm = fck + 2σ gdzie σ = (2 do 6) MPa (dawniej fcm = 1,3
fck). Współzależność fcm i fck można też ustalić doświadczalnie, a współczynnik proporcjonalności maleje wraz ze wzrostem poziomu wykonywania mieszanki betonowej.
Jeśli projektujemy beton po raz pierwszy, to przyjmujemy większą wartość σ.
Wartość wytrzymałości charakterystycznej fck przyjmujemy dla próbki walcowej.
Materiały budowlane, Technologia betonu – Projektowanie mieszanek betonowych 1
opr. mgr inż. Jarosław Błyszko
Tablice przydatne do projektowania mieszanki betonowej.
Źródło: Jamroży Z., „ Beton i jego technologie”
Wartości współczynników A.
Rzeczywista
A1
A2
wytrzymałość cementu
25 Mpa kruszywo naturalne
14
9,5
35 MPa kruszywo naturalne
18
12
40 MPa kruszywo naturalne
20
13
45 MPa kruszywo naturalne
21
14,5
55 MPa kruszywo naturalne
23
15
25 MPa kruszywo łamane
15,5
10,5
35 MPa kruszywo łamane
20
13,5
40 MPa kruszywo łamane
22
14,5
45 MPa kruszywo łamane
24
16
55 MPa kruszywo łamane
26
17,5
Wskaźniki wodożądności wg Bolomeya.
frakcja (mm)
S1
S2
S3
S4
S5
0,0 - 0,125
0,314
0,345
0,366
0,388
0,431
0,125 - 0,25
0,232
0,254
0,27
0,286
0,318
0,25 - 0,5
0,146
0,16
0,17
0,18
0,2
0,5 - 1
0,0921
0,101
0,107
0,113
0,126
1 - 2
0,058
0,0635
0,0675
0,0714
0,0794
2 - 4
0,0365
0,04
0,0425
0,045
0,05
4 - 8
0,0214
0,0234
0,0248
0,0263
0,0292
8 - 16
0,0125
0,0137
0,0145
0,0154
0,0171
16 - 32
0,0079
0,0086
0,0091
0,0097
0,0108
32 - 64
0,005
0,0054
0,0058
0,0061
0,0068
Zalecane wartości graniczne dotyczące składu mieszanki betonowej wg. [1]
Klasa
min. klasa betonu
max. W/C
min. zaw. cementu
Ekspozycji
X0
C12/15
-
-
XC1
C20/25
0,65
260
XC2
C25/30
0,6
280
XC3
C30/37
0,55
280
XC4
C30/37
0,5
300
XS1
C30/37
0,5
300
XS2
C35/45
0,45
320
XS3
C35/45
0,45
340
XD1
C30/37
0,55
300
XD2
C30/37
0,55
300
XD3
C35/45
0,45
320
XF1
C30/37
0,55
300
XF2
C25/30
0,55
300
XF3
C30/37
0,5
320
XF4
C30/37
0,45
340
XA1
C30/37
0,55
300
XA2
C30/37
0,5
320
XA3
C35/45
0,45
360
Literatura
1. Norma PN-EN-206-1 Beton zwykły.
2. Norma PN-B-03264:2002 Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone 3. Jamroży Z.: Beton i jego technologie; PWN, Warszawa 2005
4. Mrowiec T, Rawicki, Z.: Technologia betonu zwykłego; Wyd. Politechniki Krakowskiej, Kraków 1996