Laboratorium materiałów budowlanych PŁ

dzień: 04.05 godzina: 14¹⁵ grupa: 2

wydział: BAIŚ

semestr: 2

rok akademicki: 2010/2011

Nr ćwiczenia	Tytuł ćwicznia
1	Kruszywo

Ćwiczenie przeprowadzili

Olga Gadecka

Karolina Furmańska

Izabela Gajda

Katarzyna Gieroń

Ewa Rudek

Błażej Gajda

Jakub Klimczak

Wstęp

Zadaniem naszej grupy było zaprojektowanie betonu o danym punkcie piaskowym. Punkt piaskowy jest to procentowa zawartość w kruszywie ziaren przechodzących przez sito o wymiarze boku oczka 2mm. Otrzymaliśmy wymagania, mianowicie narzucono nam z góry jaką klasę betonu powinniśmy uzyskać oraz jaką powinien on mieć konsystencję. Mieliśmy podaną również klasę cementu. Istotnym elementem, przy projektowaniu betonu jest ustalenie składników. Pierwszym problemem jest dobór odpowiednich kruszyw, oraz proporcji kruszywa grubego do kruszywa drobnego. Proporcje te obliczyliśmy dla przyjętych punktów piaskowych. Następnie należy odpowiednio określić stosunek cementu do wody. Obliczyliśmy go ze wzorów Bolomey’a, co pokazaliśmy w części obliczeniowej.

Niestety po pierwszym wymieszaniu składników, konsystencja naszego betonu okazała się zbyt mało plastyczna, więc dodaliśmy do niej odrobinę zaczynu cementowego o odpowiednim c/w. Dzięki czemu druga próba sprawdzenia konsystencji zakończyła się sukcesem.

Należy pamiętać, że dobrze zaprojektowany skład betonu powinien w efekcie dać nam mieszankę betonową o założonej konsystencji i szczelności po zagęszczeniu oraz założoną wytrzymałość betonu po pewnym czasie. Nie należy również zapominać o względach ekonomicznych.

W jaki sposób dobrać odpowiedni cement:

• -klasa cementu zależy od klasy betonu jaki chcemy uzyskać

• - rodzaj cementu zależy od:

  1. od agresywności środowisk

  2. od przekroju elementu

  3. od możliwości narażenia elementu na działanie czynników zewnętrznych (atmosferycznych)

  4. od stopnia rozdrobnienia

Jeżeli mieszanka betonowa będzie przygotowana w zakładzie prefabrykacji to klasa cementu może być o 1 niżej.

W jaki sposób dobrać odpowiedni rodzaj kruszywa:

• do betonów niskich wytrzymałości należy stosować kruszywo otoczakowe

• do betonów średnich wytrzymałości należy stosować kruszywo tylko łamane lub z dodatkiem naturalnego kruszywa w ilości do 30% w sosunku o masy kruszywa grubego

• do betonów wysokich wytrzymałości należy stosowac kruszywo łamane, ze specjalnie dobranych skał pod względem petrograficznym i właściwosci mechanicznych. Musi być mało odkształcalne i mieć rozbudowana teksture powierzchni. Zwykle jest to bazalt lub rzadziej granit. Musi zawierać możliwie najmniejszy punkt piaskowy i być bez ziaren do 0,125mm

Przydatne definicje:

Gęstość jest to masa jednostki objętości materiału bez wolnych przestrzeni (porów), w stanie absolutnej szczelności.

$$\rho = \frac{m}{V_{a}}\ \lbrack\frac{g}{\text{cm}^{3}},\frac{\text{kg}}{m^{3}}\rbrack$$

Gęstość pozorna jest to masa jednostki objętości materiału (w stanie naturalnym), wraz z zawartymi w nim porami.

$$\rho_{p} = \frac{m}{V}\ \lbrack\frac{g}{\text{cm}^{3}},\frac{\text{kg}}{\text{dm}^{3}},\frac{t}{m^{3}}\rbrack$$

Szczelność jest to stosunek gęstości pozornej materiału do jego gęstości. Oblicza się go wg wzoru:

$$S = \frac{\rho_{p}}{\rho}\ $$

Klasa betonu to określenie jakości i typu betonu wyrażone symbolem Cxx/yy, gdzie:

xx - wytrzymałość charakterystyczna po 28 dniach w N/mm² przy ściskaniu próbki walcowej o średnicy 150 mm i wysokości 300 mm

yy - wytrzymałość charakterystyczna po 28 dniach w N/mm² przy ściskaniu próbki sześciennej o wymiarach boków 150×150×150 mm

Cel ćwiczenia:

Zaprojektowanie betonu metoda punktu piaskowego i metodą zaczynu. Ze względu na ograniczenia czasowe i bardzo podobne (początkowo identyczne) procedury tworzenia betonu zaprojektowaliśmy kruszywo do metody punktu piaskowego które następnie wykorzystaliśmy na potrzeby metody zaczynu.

Założenia:

Projekt przewidywał utworzenie betonu klasy C16/20, co odpowiada wytrzymałości średniej (przyjmowanej do projektowania)) R₀=26 [N/mm²]. Wystarczająca dla takiego betonu klasa cementu to 32,5. Beton miał mieć konsystencję plastyczną. W ćwiczeniu posłużyliśmy się dwoma kruszywami o parametrach przedstawionych w tabeli.

	szczelność	Gęstość [g/cm^3]	punkt piaskowy [%]
K1 (grube)	0,55	2,64	1
K2 (drobne)	0,78	2,66	70

Przebieg ćwiczenia:

Ustalenie stosunku zmieszania kruszywa

Początkowo mieliśmy określić stosunek zmieszania kruszywa K₁ i K₂ tak aby szczelność po zmieszaniu zawarła się w przedziale 0,72 ≤ S ≤ 0,78. Robiliśmy to metodą doświadczalną obliczając stosunki zmieszania kolejno dla trzech projektowanych punktów piaskowych 30, 34 i 38 % licząc wg. wzoru:

<

projektowany punkt piaskowy

punkt piaskowy kruszywa K₂

punkt piaskowy kruszywa K₁

Projekt. punkt piaskowy	Masa kruszywa	Udział kruszyw	Masa kruszywa	Łączna masa	Przyrost masy kruszywa	Obietość mieszaniny kruszyw	Gęstość pozorna kruszyw	Gęstość kruszyw	Szczelność
Pp	K1		K2=K1^.x	K=K1+K2	ΔK1	V
[%]	[kg]	-	[kg]	[kg]	[kg]	[dm^3]	[kg/dm^3]	[kg/dm^3]	-
30	3	0,725	2,175	5,175	-	3,0	1,725	2,65	0,65
34	3	0,917	2,750	5,750	0,575	3,1	1,855	2,65	0,70
38	3	1,156	3,469	6,469	0,719	3,4	1,903	2,65	0,72

Wyniki przedstawia tabela. Jak widać dla Pp=38% otrzymaliśmy kruszywo spełniające normowe wymagania. Otrzymany materiał wykorzystaliśmy następnie przy projektowaniu betonu metodą zaczynu.

Ustalenie współczynnika wodno-cementowego

Obliczyliśmy współczynnik c/w na podstawie wzorów Bolomey’a:

R_B – wytrzymałość srednia

A₁ – współczynnik zależny od rodzaju kruszywa i cementu

Obliczenie składu zaczynu

Przy obliczaniu składu zaczynu posłużyliśmy się następującymi wzorami, gdzie k=6,469 [kg]:

z=3,235 [kg]

w=1,10 [kg]

c=2,134 [kg]

Wykonanie próbnego zarobu

Do przygotowanego kruszywa dodaliśmy ok. 2/3 zaczynu sporządzonego w osobnym naczyniu. Po dokładnym wymieszaniu sprawdziliśmy konsystencję mieszanki betonowej. Badanie wykazało zbyt gęstą konsystencję, więc małymi porcjami dozowaliśmy zaczyn aż do uzyskania pożądanej konsystencji. Pozostały zaczyn zważyliśmy i zmierzyliśmy objętość mieszanki betonowej.

Z₁=1,344 [kg]

V_B=3,35 [dm³]

Wyliczenie rzeczywistych ilości cementu i wody w mieszance próbnego zarobu

w₁=0,643 [kg]

c₁=1,248 [kg]

Wyznaczenie ilości składników na 1m³ betonu

C=356,571 [kg]

K=1848,286 [kg]

K₁=857,275 [kg]

K₂=991,011 [kg]

W=183,714 [kg]

Sprawdzenie szczelności mieszanki betonowej wzorem na sumę objętości absolutnej

V_abs=996,023 [m³]

Sprawdzenie, czy obliczone ilości składników odpowiadają wymaganiom normowym dla założonej ekspozycji

Dla klasy C16/20 jest to maksymalnie 450±20 kg.

356,571 < 450 ± 20 kg

Wnioski:

• Odpowiednią szczelność kruszywa otrzymaliśmy dopiero przy punkcie piaskowym równym Pp=38%

• Suma objętości absolutnej dała wynik V_abs=996,023 [dm³] co świadczy o prawidłowości wykonania poszczególnych procedur projektowania betonu. Suma objętości absolutnej powinna być zawsze mniejsza równa 1m³.

• Beton spełnia normowe założenia ilości cementu dla danej klasy tj. 356,571 < 450 ± 20 kg dla przyjętej klasy betonu C16/20.

• Dzięki ćwiczeniu poznaliśmy metody projektowania: betonu metodę punktu piaskowego i metodę zaczynu.