Politechnika Gdańska

Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

LABORATORIUM Z TECHNOLOGII BETONÓW

Mieszanka betonowa. Beton.

Gdańsk, 05.06.2013 r.

Wykonali: Marek Łukianiuk

Marta Łupina

Bartosz Krusiński

Grupa 8

Budownictwo, Sem. IV

Rok akademicki 2012/13

Sprawozdanie przygotowano w oparciu o projekt nr 5

Opis ćwiczenia

Ćwiczenia laboratoryjne miały na celu sporządzenie mieszanki betonowej na podstawie wykonanego na wcześniejszych zajęciach projektu. Do wykonania mieszanki użyliśmy projektu autorstwa przyszłego inżyniera, Marka Łukianiuka. Założyliśmy:

- klasę mieszanki jako C16/20

-konsystencję plastyczną

- punkt piaskowy 35 %

Zgodnie z obliczeniami wykonywanymi metodą trzech równań (3R) na skład mieszanki betonowej składało się:

Mieszankę wykonaliśmy w laboratorium, dodając kolejne składniki, wodę dodawaliśmy w ostrożnych ilościach, po ok. 1/3 całkowitej jej zawartości w mieszance.

1. Badanie konsystencji

Przygotowaną mieszankę poddaliśmy badaniu konsystencji metodą pomiarową; metodą opadu stożka. Przyrząd zwilżyliśmy wodą i ułożyliśmy na podstawce zapobiegającej wyciekowi masy. Do jego wnętrza wkładaliśmy 3. etapami mieszankę co jakiś czas zagęszczając ją ręcznie poprzez 25-krotne powierzchowne ubijanie prętem , aż do momentu całkowitego wypełnienia stożka. Usunęliśmy stożek, tak aby nie naruszyć przygotowanej formy.

Zbadany opad stożka wynosi = 0,52 mm

Wg normy PN-EN/206-1 naszą mieszankę przypisujemy klasie:

Klasa	Opad stożka w [mm]
S1	10 do 40
S2	50 do 90
S3	100 do 150
S4	160 do 210
S5	>220

Czyli wg normy mieszanka przypisana jest klasie S₂, co odpowiada mieszance gęstoplastycznej.

Wg normy PN-B/88-06250 mieszankę klasyfikujemy:

Klasa	Opad stożka w [mm]
K-1	-
K-2	-
K-3	20-50
K-4	60-110
K-5	120-150

Wg polskiej normy nasza mieszanka jest plastyczna.

Wnioski:

Wg normy europejskiej mieszanka betonowa przez nas przygotowana nie jest w klasie odpowiadającej konsystencji założonej w projekcie. Zmienia się to wg kryteriów normy polskiej. Oznacza to, że wynik badania konsystencji jest prawidłowy.

Rozbieżność między wynikami z dwóch norm, może być wytłumaczona tym, że każda ma inaczej zdefiniowane wymagania co do zawartości mieszanki betonowej. Krótkie zobrazowanie w tabeli:

	PN 88/B 06250	PN EN 206 1
w/c	0,75-0,55	0,65-0,45
C [kg/m^3]	190-270	260-360
Ilość powietrza [%]	2,0-7,5	4,0

1. Określenie gęstości rzeczywistej

Kolejnym etapem naszego ćwiczenia było wyznaczenie gęstości rzeczywistej. Cylinder o łącznej objętości 5 dm³ wypełniliśmy mieszanką, a następnie nadmiar zebraliśmy zgarniakiem wyrównując górną powierzchnię. Całość zważyliśmy na wadze tarując ją uprzednio w celu otrzymania wagi mieszanki znajdującej się wewnątrz. Odczytaliśmy wartość równą 11,90kg, co pozwoliło nam na określenie gęstości wykorzystującą następujący wzór:

Gęstość rzeczywista: ρ_prz= masa mieszanki /objętość stożka = $\frac{11,9}{5}$ [kg/dm³] =2,38 kg/dm³

Gęstość teoretyczna: : ρ=2,43 kg/dm³

Różnica między gęstościami wynosi 2,1%.

Wnioski: Różnica między obliczonymi wartościami wskazuje na to, że podczas wykonywania mieszanki pozwoliliśmy na dostanie się powietrza do środka.

1. Porowatość i szczelność

Szczelność $s = \frac{\delta_{\text{prz}}}{\delta_{\text{pt}}} = \frac{2,38}{2,43} = 0,0206$

Porowatość p = (1−s) × 100%=(1−0,0206) = 97, 94%

Procentowa zawartość powietrza mieści się zarówno w normie polskiej jak i europejskiej.

Powietrze zawarte w mieszance powoduje zmianę struktury betonu przez co uzyskuje się znaczną poprawę mrozoodporności. W masie betonu powstają równomiernie rozłożone niewielkie pęcherzyki powietrza, które "przerywają" pory kapilarne (patrz struktura zaczynu cementowego). Woda zamarzając w kapilarach zwiększa swoją objętość, a powstający lód zamiast rozsadzać beton wciska się w powstałe pory powietrzne.

1. Przygotowanie próbek betonowych

Z uzyskanej mieszanki betonowej musieliśmy wykonać sześć próbek normowych do dalszych badań. Przygotowaliśmy odpowiednie formy sześcienne o wymiarach 10x10x10cm. Przed wypełnieniem ich mieszanką betonową ścianki pokryte zostały środkiem antyadhezyjnym. Kolejnym etapem było wibrowanie form na stoliku wibracyjnym do momentu pojawienia się mleczka na powierzchni.

Tak sporządzone próbki pozostawiliśmy w laboratorium w celu dojrzewania.

1. Opis badania wytrzymałości betonu na ściskanie

   1. Dla projektu mieszanki o konsystencji plastycznej

Wytrzymałość betonu stwardniałego na ściskanie jest jego podstawowym parametrem technicznym. Podczas naszych zajęć laboratoryjnych dokonaliśmy badania na próbkach sześciennych (opisanych powyżej) po 28 dniach dojrzewania. W celu określenia wytrzymałości poddaliśmy je działaniu siły ściskającej w prasie wytrzymałościowej. Otrzymane wartości sił niszczących zawarliśmy w tabeli, tak jak obliczoną wytrzymałość na ściskanie.

Lp.	Siła niszcząca [kN]	Wytrzymałość [MPa]
1	239	21,51
2	231	20,79
3	256	23,04
4	246	22,14
5	252	22,68
6	244	21,96

Wytrzymałość na ściskanie badanych próbek obliczyliśmy ze wzoru: f_ci = ω⋅$\frac{F}{A}$⋅10⁻³ [MPa],

Przyjmując współczynnik ω = 0, 9 , oraz A=0,01 m².

Średnia wytrzymałość : f_ci=22,02 MPa

ODCHYLENIE STANDARDOWE

S=$\sqrt{\frac{\sum_{}^{}{(x - x_{\text{sr}}})}{n - 1}^{2}}$ gdzie x- kolejne wartości próby

x_sr- średnia arytmetyczna próby =22,07MPa(po odrzuceniu skrajnych)

n- liczba elementów w próbie

odrzucamy dwa najbardziej skrajne przypadki(żółty kolor w tab.), i wyliczamy:

$\frac{\sum_{}^{}{(x - x_{\text{sr}}})}{n - 1}^{2}$=$\frac{0,7027}{3}$=0,234

S=0,484

Rozbieżności pomiędzy skrajnymi siłami niszczącymi wynoszą =15 kN. Porównując z rozbieżnościami grupy drugiej(wyniki niżej) wynik nie jest aż tak straszny.

4.2 Dla projektu mieszanki o konsystencji półciekłej (nr projektu 15)

Lp.	Siła niszcząca [kN]	Wytrzymałość [MPa]
1	260	23,4
2	268	24,12
3	241	21,69
4	246	22,14
5	251	22,59
6	243	21,87

Średnia wytrzymałość: f_ci=22,6 MPa

1. Wnioski:

Po przyjęciu odgórnie klasy w metodzie trzech równań ,beton powinien mieć klasę C16/20. Mając gęstość rzeczywistą mieszanki mogliśmy wyliczyć ilość znajdującego się powietrza w betonie. Po przeliczeniu kolejno spodziewanej wytrzymałości średniej oraz obliczeniu z tego wytrzymałości charakterystycznej okazało się ,iż nasza beton nie kwalifikuje się do żadnej klasy. Z pewnością uzyskany wynik jest spowodowany obecnością powietrza ,który znacznie obniża wytrzymałość na ściskanie. W naszych obliczeniach liczyliśmy rzeczywistą zawartość procentową powietrza, jednak dopuszczalne jest pominięcie jego w obliczeniach w ilości 2 %.Najprawdopodobniej pominięcie tych 2% spowodowałoby to, iż klasa C16/20 została by otrzymana i nasz beton miałby wytrzymałość minimum 12 MPa.

Po wykonaniu prób na ściskanie można stwierdzić ich zgodność ,gdyż oba wymagane kryteria zostały spełnione: kryterium I-wytrzymałość średnia powinna być większa od charakterystycznej o minimum 4 MPa, kryterium II-wytrzymałość każdej poddanej badaniu próbki powinna być nie większa niż 4MPa od wytrzymałości charakterystycznej.