Politechnika Warszawska – Wydział Inżynierii Lądowej Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych |
---|
Sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu materiały budowlane |
Temat: Dobór kruszywa do betonu zwykłego |
Nr ćwiczenia: 5 |
Zespół nr: 3 Tomasz Ostojski Marcin Urbaniak Łukasz Wojciechowski |
SPIS TREŚCI:
Przedmioty badania
Charakterystyka przedmiotów badania
Zakres badań
Opis metod badań
Wyniki badania.
Wnioski.
Przedmioty badania
Przedmiotem badania było kruszywo do betonu zwykłego. Celem było dobranie uziarnienia optymalnego składu kruszywa do betonu.
Charakterystyka przedmiotów badania
Kruszywo – ziarnisty materiał stosowany w budownictwie.
Wymagania dotyczące kruszyw odnaleźć można w normie PN-EN-12620:2002.
Uziarnienie kruszywa – procentowa zawartość poszczególnych frakcji w stosie okruchowym kruszywa.
Punkt piaskowy – procentowa zawartość kruszywa drobnego 0/2mm.
Kruszywo o uziarnieniu ciągłym – kruszywo, w którym występują kolejne frakcje, np. 0/2mm, 2/4mm, 4/8mm, 8/16mm.
Kruszywo o uziarnieniu nieciągłym – kruszywo, w którym brakuje jednej lub więcej frakcji, np. 0/2mm, 4/8mm, 8/16mm.
Krzywe graniczne – krzywe uziarnienia zalecane (ale nie optymalne) dolna i górna, które tworzą obwiednię dla pola dobrego uziarnienia kruszywa do betonu.
Jamistość [jk] – określna względną objętość pustek międzyziarnowych, czyli jam w jednostce objętości kruszywa. Obliczana jest ze wzoru:
$j_{k} = \frac{\rho_{p} - \rho_{\text{nu}}}{\rho_{p}}$, gdzie:
ρp - gęstość ziarnowa [kg/dm3]
ρnu - gęstość nasypowa w stanie zagęszczonym
Wodożądność kruszywa [wk] – ilość wody, jaką należy dodać do 1kg suchego kruszywa, aby mieszanka betonowa z tym kruszywem uzyskała założoną konsystencję; mówi o konsystencji mieszanki betonowej.
$w_{k} = \frac{\sum_{}^{}{f_{i}*w_{\text{ki}}}}{100}$, gdzie:
fi - zawartość i-tej frakcji w procentach
wki - wskaźnik wodożądności i-tej frakcji, [dm3/kg]
Zakres badań
Dobór kruszywa:
Przy zastosowaniu krzywych granicznych
Przy zastosowaniu metody iteracji
Opis metody badania
Podczas ćwiczeń laboratoryjnych zastosowano metodę iteracji.
Celem badania jest wyznaczenie uziarnienia kruszywa o najmniejszej sumie wodożądności i jamistości (jk+wk = min.). Przebiega ono w sposób następujący: do 5kg kruszywa 8/16mm dodawano kolejno odpowiednie (stabelaryzowane) ilości kruszywa 4/8mm, aż do momentu uzyskania największej gęstości nasypowej. Do tak zaprojektowanego kruszywa 4/16mm w ten sam sposób dobierano kruszywo 2/4mm i tak dalej, aż do momentu uzyskania kruszywa 0/16mm o optymalnym uziarnieniu.
Należy pamiętać o tym, iż kruszywo o optymalnym uziarnieniu może nie być najlepszym kruszywem do projektowanego betonu. Przy obliczaniu sumy wodożądności i jamistości należy uwzględnić „sąsiednie” kruszywa, gdyż mogą one charakteryzować się lepszą wodożądnością.
Wyniki badań
Etap I fr. 4/8 i 8/16 mm | Jedn. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Żwir fr. 8/16 mm | % | 70 | 65 | 60 | 55 | 50 | 45 |
Żwir fr. 4/8 mm | % | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 |
Żwir fr. 8/16 mm | kg | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
Żwir fr. 4/8 mm | kg | 2,14 | 2,69 | 3,35 | 4,09 | 5 | 6,1 |
Żwir fr. 4/16 mm | kg | 7,14 | 7,69 | 8,35 | 9,09 | 10 | 11,1 |
Objętośc mieszanki | dm3 | 4 | 4,2 | 4,4 | 4,8 | ||
Gęstośc nasypowa w stanie utrzęsionym | kg/dm3 | 1,79 | 1,83 | 1,9 | 1,89 | ||
Etap II fr. 2/4 i 4/16 mm | |||||||
Żwir fr. 4/16 mm | % | 90 | 85 | 80 | 75 | 70 | 65 |
Żwir fr. 2/4 mm | % | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
Żwir fr. 4/16 mm | kg | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
Żwir fr. 2/4 mm | kg | 0,55 | 0,88 | 1,25 | 1,66 | 2,14 | 2,69 |
Żwir fr. 2/16 mm | kg | 5,55 | 5,88 | 6,25 | 6,66 | 7,14 | 7,69 |
Objętośc mieszanki | dm3 | 3 | 3,1 | 3,4 | |||
Gęstośc nasypowa w stanie utrzęsionym | kg/dm3 | 1,85 | 1,9 | 1,84 | |||
Etap III fr. 0/2 i 2/16 mm | |||||||
Żwir fr. 2/16 mm | % | 70 | 67 | 64 | 61 | 58 | 55 |
Żwir fr. 0/2 mm | % | 30 | 33 | 36 | 39 | 42 | 45 |
Żwir fr. 2/16 mm | kg | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
Żwir fr. 0/2 mm | kg | 2,14 | 2,46 | 2,81 | 3,2 | 3,62 | 4,09 |
Masa mieszanki | kg | 7,14 | 7,46 | 7,81 | 8,2 | 8,62 | 9,09 |
Objętośc mieszanki | dm3 | 3,3 | 3,4 | 3,5 | 3,8 | ||
Gęstośc nasypowa w stanie utrzęsionym | kg/dm3 | 2,16 | 2,19 | 2,23 | 2,16 |
Obliczenie procentowej zawartości poszczególnych frakcji:
8/16mm – 60%
4/8mm – 40%
4/16mm – 85%
2/4mm – 15%
8/16mm – 0,6*85% = 51%
4/8mm – 0,4*85% = 34%
2/4mm – 15%
2/16mm – 64%
0/2mm – 36%
8/16mm – 0,51*64% = 32,6%
4/8mm – 0,34*64% = 21,8%
2/4mm – 0,15*64% = 9,6%
0/2mm – 36%
Uziarnienie piasku:
0/0,5mm – 36,9%
0,5/1mm – 34,2%
1/2mm – 28,9%
A więc zawartość najdrobniejszych frakcji w dobranym kruszywie wynosi:
0/0,5mm – 0,36*36,9% = 13,3%
0,5/1mm – 0,36*34,2% = 12,3%
1/2mm – 0,36*28,9% = 10,4%
Ostateczne wyniki:
8/16mm – 32,6%
4/8mm – 21,8%
2/4mm – 9,6%
1/2mm – 10,4%
0,5/1mm – 12,3%
0/0,5mm – 13,3%
Frakcja | Zawartość w % | Przechodzi przez sito |
---|---|---|
Bok oczka sita | ||
0/0,5mm | 13,3 | 0,5 |
0,5/1mm | 12,3 | 1 |
1/2mm | 10,4 | 2 |
2/4mm | 9,6 | 4 |
4/8mm | 21,8 | 8 |
8/16mm | 32,6 | 16 |
∑=100% |
Wyznaczenie wodożądności (dla kruszywa o optymalnej krzywej uziarnienia, oraz dwóch kruszyw „sąsiednich”)
Frakcja mm | Zawartośc frakcji fi | Wskaźnik wodożądności | Wodożądność |
---|---|---|---|
0/0,5 | 13,3 | 0,148 | 0,020 |
0,5/1 | 12,3 | 0,058 | 0,007 |
1/2 | 10,4 | 0,043 | 0,004 |
2/4 | 9,6 | 0,032 | 0,003 |
4/8 | 21,8 | 0,026 | 0,006 |
8/16 | 32,6 | 0,02 | 0,007 |
suma | 0,047 | ||
Frakcja mm | Zawartośc frakcji fi | Wskaźnik wodożądności | Wodożądność |
0/0,5 | 12,2 | 0,148 | 0,018 |
0,5/1 | 11,3 | 0,058 | 0,007 |
1/2 | 9,5 | 0,043 | 0,004 |
2/4 | 6,7 | 0,032 | 0,002 |
4/8 | 21,1 | 0,026 | 0,005 |
8/16 | 39,2 | 0,02 | 0,008 |
suma | 0,044 | ||
Frakcja mm | Zawartośc frakcji fi | Wskaźnik wodożądności | Wodożądność |
0/0,5 | 14,4 | 0,148 | 0,021 |
0,5/1 | 13,3 | 0,058 | 0,008 |
1/2 | 11,3 | 0,043 | 0,005 |
2/4 | 12,2 | 0,032 | 0,004 |
4/8 | 22 | 0,026 | 0,006 |
8/16 | 26,8 | 0,02 | 0,005 |
suma | 0,049 |
Obliczenie jamistości:
$$j_{k} = \frac{2,650 - 2,230}{2,650}*\frac{1}{2,230\ }\frac{\text{dm}^{3}}{\text{kg}} = 0,071\frac{\text{dm}^{3}}{\text{kg}}$$
$$j_{k} = \frac{2,650 - 2,190}{2,650}*\frac{1}{2,190\ }\frac{\text{dm}^{3}}{\text{kg}} = 0,079\frac{\text{dm}^{3}}{\text{kg}}$$
$$j_{k} = \frac{2,650 - 2,160}{2,650}*\frac{1}{2,160\ }\frac{\text{dm}^{3}}{\text{kg}} = 0,086\frac{\text{dm}^{3}}{\text{kg}}$$
Kruszywo |
---|
Wodożądność [dm3/kg] |
0,047 |
0,044 |
0,049 |
Wnioski
Kruszywem o najmniejszej sumie wodo żądności i jamistości jest kruszywo zaprojektowane podczas ćwiczeń laboratoryjnych o uziarnieniu:
8/16mm – 32,6%
4/8mm – 21,8%
2/4mm – 9,6%
1/2mm – 10,4%
0,5/1mm – 12,3%
0/0,5mm – 13,3%