Politechnika Warszawska – Wydział Inżynierii Lądowej Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych
Sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu materiały budowlane
Temat: Projektowanie betonu metodą 3 równań
Nr zajęć: 8
Zespół nr: 3 Tomasz Ostojski Marcin Urbaniak Łukasz Wojciechowski

SPIS TREŚCI:

Przedmioty badania
Charakterystyka przedmiotów badania
Zakres badań
Opis metod badań
Wyniki badań.
Wnioski.

Przedmioty badania

Przedmiotem badania było sporządzenie receptury na beton zwykły spełniający poniższe założenia projektowe:

Klasa ekspozycji – XF2
Klasa wytrzymałości – C25/30
Klasa konsystencji – S2
Dojrzewanie naturalne z pielęgnacją wilgotnościową.

Charakterystyka przedmiotów badania

Beton – materiał powstały ze zmieszania kruszywa, kruszywa drobnego i grubego, wody oraz ewentualnych domieszek i dodatków, który uzyskuje swoje właściwości w wyniku hydratacji cementu.

Mieszanka betonowa – całkowicie wymieszane składniki betonu, które są jeszcze w stanie umożliwiającym zagęszczenie wybraną metodą.

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. Jest miarą urabialności.

Klasa wytrzymałości – odnosi się do wytrzymałości charakterystycznej betonu określonej po upływie 28. dni na próbkach cylindrycznych oraz sześciennych.

Wytrzymałość charakterystyczna - wartość wytrzymałości na ściskanie, poniżej której znaleźć może się 5% populacji wszystkich możliwych oznaczeń wytrzymałości dla danej objętości betonu.

Zakres badań

Badania obejmują zaprojektowanie składu mieszanki spełniającej założenia projektowe oraz zbadanie jej konsystencji i wytrzymałości na ściskanie.

Opis metod badań

Mieszankę betonową projektujemy metodą 3. równań:

$f_{\text{cm}} = A_{1/2}*(\frac{c}{w}\frac{-}{+}0,5)$
$\frac{c}{\rho_{c}} + \frac{k}{\rho_{k}} + w = 1000$
c * w_c + k * w_k = w

gdzie:

f_cm - wytrzymałość średnia

A_1/2 - współczynnik przyjmowany ze względu na klasę stosowanego cementu

$\frac{c}{w}$ - stosunek masy cementu do masy wody

c – masa cementu

k – masa kruszywa

w – masa wody

ρ_c - gęstość cementu (przyjęto $\rho_{c} = 3,1\frac{\text{kg}}{m^{3}}$)

ρ_k - gęstość kruszywa (dla żwiru $\rho_{k} = 2,65\frac{\text{kg}}{m^{3}}$)

w_c – wodożądność cementu

w_k - wodożądność kruszywa.

Ponadto posiłkowaliśmy się tablicami zawierającymi gotowe receptury na beton o zadanym stosunku $\frac{c}{w}$ i krzywymi granicznymi w celu dobrania uziarnienia kruszywa o D_max=16mm. Aby określić średnią wytrzymałość betonu skorzystaliśmy z równania:

f_cm = f_ck + 2 * σ , gdzie:

σ - odchylenie standardowe

f_ck – wytrzymałość charakterystyczna.

Wyniki badań

Z klasy ekspozycji betonu XF2 wynikają następujące wymagania:

Minimalna ilość cementu – 300kg
Minimalna klasa wytrzymałości – C25/30
Maksymalne w/c = 0,55

σ = 3, 0MPa

Z klasy wytrzymałości betonu => f_ck,cube=30MPa

f_cm = f_ck + 2* σ = 30MPa + 2*3MPa = 36MPa

A₁ = 20MPa (przyjęto z wyników badań studentów wydziału)

$\frac{c}{w} = \frac{f_{\text{cm}}}{A_{1}} + 0,5 = \frac{36MPa}{20MPa} + 0,5 = 2,3$

$\frac{w}{c} = \frac{1}{2,3} = 0,43 < 0,55$ - wynik zgodny z wymaganiem wynikającym z klasy ekspozycji

Obliczenia związane z wodożądnością kruszywa:

Frakcja	Uziarnienie kruszyw składowych (zawartość procentowa frakcji)	Udział frakcji w mieszance kruszywa X_i	Wskaźnik wodożądności frakcji W_ki [dm³/kg]	Wodożądność frakcji $$\frac{X_{i}*W_{\text{ki}}}{100}$$ [dm³/kg]
	0/2 mm	2/4 mm	4/8 mm	8/1 mm
0/0,125mm	0,8%
0,125/0,25mm	10,2%
0,25/0,5mm	57,2%
0,5/1mm	29,5%
1/2mm	2,3%
2/4mm		100%
4/8mm			100%
8/16mm				100%
∑	100%	100%	100%	100%

Receptura z tabel proponuje następujący dobór składników:

c=434kg

w=188kg

k=1778kg, w tym frakcji:

0/2mm – 622kg

2/4mm – 124kg

4/8mm – 356kg

8/16mm – 676kg

Stosując powyższą recepturę przygotowano 5kg mieszanki betonowej i poddano badaniom:

Badanie konsystencji:

Opad stożka: s=38mm (klasa konsystencji S2 wymaga zagłębienia stożka między 50 a 90mm)

Metoda Vebe: t=8s

Uformowano próbkę sześcienną o wymiarach 150x150x150mm do badań wytrzymałościowych i odstawiono na 28dni, aby po tym czasie przeprowadzić badanie.

Wnioski

Konsystencja zaprojektowanego betonu nie jest wystarczająco płynna. Aby to „naprawić”, można zastosować większą ilość wody (przy niezmienionym stosunku w/c) lub domieszkę upłynniającą. Drugie rozwiązanie wydaje się dużo bardziej stosowne, gdyż dalsze zwiększanie ilości wody w mieszance wydaje się nieefektywne.