1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia było praktyczne zaprojektowanie i zbadanie podstawowych właściwości

mieszanki betonowej betonu zwykłego. Stosowana na zajęciach metoda pozwalała na

obserwacje zmian właściwości mieszanki wraz ze zmianą jej składu. Wykonane zostały

badania konsystencji, gęstości objętościowej mieszanki i zawartości powietrza, co wprowadziło

uczestników zajęć w praktyczne zagadnienia kontroli jakości mieszanki betonowej na

budowie czy innym punkcie odbioru mieszanki

1. Wstęp teoretyczny

Beton – kompozyt powstały ze zmieszania spoiwa (cementu), wypełniacza (kruszywo) i wody oraz ewentualnych domieszek nadających pożądane cechy

Mieszanka betonowa to mieszanina spoiwa (cement), kruszywa, wody i ewentualnych dodatków (do 20% w stosunku do masy spoiwa) i domieszek (do 5% w stosunku do masy spoiwa).

Konsystencja (ciekłość) zaprawy, mieszanki betonowej - obrazuje zdolność do odkształceń (rozpływu) pod wpływem obciążenia. W zależności od metody badania, obciążeniem może być ciężar własny mieszanki lub dodatkowe oddziaływanie zewnętrzne. Dla betonów wytwarzanych bez domieszek upłynniających ciekłość mieszanki zwiększa się przez dodanie wody (rzadko wody i cementu), co jest najgorszym sposobem regulacji konsystencji, gdyż zwiększenie ilości wody obniża wytrzymałość betonu, zwiększa skurcz i nasiąkliwość. Dla otrzymania betonu o wysokiej jakości należy dobierać konsystencje mieszanki jak najbardziej suche, ale jeszcze takie, które można prawidłowo zagęścić dostępnym sprzętem. Przy zastosowaniu mieszanki zbyt suchej do zagęszczenia, spadki wytrzymałości i trwałości betonu będą znacznie większe, niż dla mieszanek zbyt ciekłych. Najlepszym sposobem regulacji konsystencji mieszanki jest dodanie niewielkich ilości superplastyfikatorów.

Gęstość objętościowa jest to stosunek masy pewnej ilości substancji do zajmowanej przez nią objętości.

Mieszankę cechuje dobra urabialność, jeżeli łatwo wypełnia skomplikowane kształty (bez dużego nakładu pracy na zagęszczanie) i gdy nie ulega rozsegregowaniu. Zwiększenie ciekłości mieszanki (obniżenie konsystencji) poprawia łatwość układania i zagęszczania, ale zwiększa tendencję do rozsegregowaniaMetody badań betonów:

Metoda Ve-Be – metoda pomiaru konsystencji mieszanki betonowej polegająca na uformowaniu z mieszanki stożka ściętego i wibrowaniu go w naczyniu pomiarowym na stoliku wibracyjnym do momentu, gdy mieszanka uformuje płaską powierzchnię górną. Miarą konsystencji wg Vebe jest czas wibrowania (tym dłuższy, im bardziej sucha jest mieszanka).

Klasa konsystencji wg metody Ve-Be
klasa
V0
V1
V2
V3
V4

Metoda opadu stożka – metoda badania konsystencji mieszanki betonowej i zapraw. Badanie polega na umieszczeniu mieszanki w formie w kształcie stożka (stożek Abramsa), a następnie zdjęciu tej formy. Miarą konsystencji jest opad stożka w cm pod własnym ciężarem

Klasa konsystencji wg opadu stożka
klasa
S1
S2
S3
S4
S5

Metoda stolika rozpływowego

Stolik rozpływowy składa się z ruchomej części wykonanej z płaskiej płyty, na której można umieścić mieszankę betonową, przymocowanej na zawiasach do sztywnej podstawy, na którą płyta może opadać ze stałej wysokości (rys.1).

Forma do kształtowania próbki do badania ma kształt pustego ściętego stożka (rys.2). Formę taką wypełnić mieszanką betonową za pomocą łopatki oraz ubić ją za pomocą drążka zagęszczającego. Poziom mieszanki betonowej wyrównać do górnej krawędzi formy i oczyścić wierzch stolika z nadmiaru mieszanki. Po chwili formę unieść pionowo za pomocą uchwytów. Wykonać kilka cykli podnoszenia górnej części stolika rozpływowego. Za pomocą przymiaru liniowego zmierzyć maksymalny wymiar rozpływu mieszanki betonowej dwóch kierunkach, d₁ i d₂, równoległych do krawędzi stołu (rys.4). Wyniki tych dwóch pomiarów zapisać z zaokrągleniem 10 mm.

Te same czynności należy powtórzyć dla mieszanki betonowej z dodatkiem domieszki upłynniającej w ilości 0,6 % masy cement (63g)

Dla mieszanek o dużej ciekłości najlepszą metodą badania konsystencji jest metoda rozpływu. Dla mieszanek półciekłych najlepszą metodą jest metoda opadu stożka, a dla mieszanek o małej i średniej ciekłości metodą Vebe.

Stosunek W/C

Od W/C zależy nasiąkliwość i mrozoodporność betonu oraz odporność korozyjna, bo odparowujący z mieszanki nadmiar wody pozostawia kapilary. Od stosunku W/C zależy skurcz fizyczny betonu spowodowany wysychaniem Od stosunku W/C zależy wytrzymałość betonu. Możliwy do uzyskania stosunek W/C zależy od wodożądności kruszywa – obniżając wodożądność można zmniejszyć ilość wody w mieszance i obniżyć W/C. Obniżkę stosunku W/C jest najłatwiej uzyskać przez stosowanie plastyfikatorów lub superplastyfikatorów

Domieszki uplastyczniające to substancje organiczne, które działają dyspergująco na ziarna cementu w zaczynie, tym samym zwiększając płynność zaczynu. Pierwszymi plastyfikatorami były lignosulfoniany, tanie odpady z przemysłu celulozowego. Domieszki uplastyczniające dodawane są do wody zarobowej w niewielkiej ilości (0,2–0,5% w stosunku do masy cementu), w związku z czym bardzo istotna jest dokładność dozowania. Nadmiar domieszki może opóźnić wiązanie i twardnienie betonu. Skuteczność działania domieszek uplastyczniających praktycznie nie zależy od zawartości cementu w betonie.

Domieszki upłynniające wprowadzono w latach 70. Ich działanie jest bardziej intensywne w porównaniu z domieszkami uplastyczniającymi. Mechanizm działania superplastyfikatorów jest zróżnicowany. Steryczny mechanizm działania domieszek nowej generacji powoduje, że działają one „zapobiegawczo” – zamiast rozbijać już powstałe aglomeraty ziaren cementu, nie dopuszczają do ich utworzenia.

Stopień napowietrzenia mieszanki betonowej

Zawartość powietrza w mieszance bada się aparatem ciśnieniowym, przy wykorzystaniu zależności pomiędzy ciśnieniem w aparacie i objętością gazu, wynikających z prawa Boyle’a-Mariotta.

Projektowanie składu mieszanki betonowej

Przystępując do projektowania mieszanki betonowej naleŜy określić 3 podstawowe załoŜenia

do projektowania:

1. klasę wytrzymałości betonu (wytrzymałość betonu na ściskanie)

2. klasę ekspozycji (wynika z przeznaczenia elementu konstrukcji i warunków środowiska pracy

elementu.)

1. klasę konsystencji

Metody projektowania:

Projektowanie mieszanki betonowej metodą 3 równań

1. Zakładamy konsystencję mieszanki betonowej. Dla załoŜonej konsystencji ustalamy

wodoŜądność kruszywa w oparciu o tablice wodoŜądności np. wg Bolomeya. [3,4].

Ustalamy wodoŜądność cementu.

2. Dla załoŜonej klasy ekspozycji sprawdzamy warunek maksymalnego dopuszczalnego

wskaźnika w/c.

1. Korzystając z przekształceń 3 równań ustalamy skład mieszanki betonowej:

d

Przebieg ćwiczenia :

Pierwszym badaniem jakie wykonaliuśmy było badanie konsystencji betonu metodą Ve-Be.

Przygotowaliśmy meiszankę betonową składającą się z 25 kg kruszywa oraz 3,03 kg zaczynu. Następnie wypełnialiśmy nią metalową formę w kształcie ściętego stożka. Po wypłenieniu mniej więcej 1/3 objętości stożka zagęszczaliśmy powstałą warstwę przez 25- krotne użycie metalowego pręta. Niestety po usunięciu metalowego stożka nasza mieszanka nie opadła. Wysnuliśmy na tej podstawie wniosek, że nie nadaje się ona do badania tą metodą.

W celu zwiększenia plastyczności dodaliśmy zaczynu, tak aby teraz mieszanka zawierała go 4,93 kg. Po wykonaniu tych samych czynności stwierdziliśmy, że opad wyniósł 5 mm.

Następnie znów zwiększyliśmy ilość zaczynu – do 6,24 kg. Opad stożka w tym przypadku wyniósł 40 mm. Stwierdziliśmy, że próbka była niedokładnie zagęszczona (pojawiły sie pęcherzyki powietrza na powierzchni próbki)

Ostatnią próbą było wykonanie mieszanki z zawartością 7,08 kg zaczynu. Opad stożka wyniósł w tym przypadku aż 115 mm.