PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA

Im. Stanisława Staszica w Pile

INSTYTUT POLITECHNICZNY

KIERUNEK : BUDOWNICTWO

MATERIAŁY BUDOWLANE

Ćwiczenie projektowe nr 1.

PROJEKTOWANIE SKŁADU BETONU

OPRACOWAŁ	OCENA

Ustalenie oraz dobór materiałów składowych betonu .

1. Ustalenie danych i założeń do projektowania:

Klasa ekspozycji XC1 dla stropów między kondygnacyjnych

a) Do projektowania użyjemy, cementu portlandzkiego czystego marki 32.5

b) Klasa betonu C-20/25.

Wytrzymałość gwarantowana betonu R^G_b=25 MPa

c) Zbrojenie:

zbrojenie główne: pręty o średnicy 12mm ułożone co 4 cm

Stal A-0 lub A-1

Otulenie pręta minimum 40-80 mm .

d) Kruszywo: naturalne o uziarnieniu do 31.5mm.

Ziarna kruszywa nie powinny być większe niż 1/3 najmniejszego wymiaru przekroju poprzecznego elementu.

Dobór uziarnienia kruszywa wg normy PN-EN 206-1

Sprawdzenie doboru kruszywa do warunków konstrukcji: - maksymalna średnica ziarna kruszywa

Kruszywo spełnia warunki gdyż w materiale badanym nie ma frakcji 31.5.

e) Konsystencja mieszanki betonowej (tablica 4 PN-88/B-06250)

PN-EN 206-1 i PN-88/B-06250

Konsystencja plastyczna K-3.

- plastyczna – 0,27 (czas wibrowania 7 ÷ 13 s, opad stożka 2 ÷ 5 cm);

f) Woda użyta do projektowania to woda wodociągowa (PN-88/B-32250)

g) Wytrzymałość średnią obliczamy ze wzoru:

R= 1,3 x R^G_b

R^G_b = 25MPa => R= 1,3 x 25 => R = 32,5 MPa.

h) Ilość zaprawy w mieszance betonowej (PN-88/B-06250 )

Przyjęto 450 dm3 na 1m3 mieszanki betonowej.

i) Minimalna ilość cementu (PN-88/B-06250 )

260 kg na 1m3

j) Nie uwzględniamy żadnych dodatków i domieszek chemicznych.

Badanie materiałów składowych

1. Określenie stosunku cementowo-wodnego (C/W).

1. równanie wytrzymałości Bolomey’a

zakładam, że

R-średnia wytrzymałość betonu po 28 dniach , która w naszym przypadku wynosi 32,5 Mpa

A – współczynniki, zależne od C/W. Przyjmujemy współczynnik A₁=22 ponieważ tyle wynosi on dla naszej marki cementu.

a – współczynnik zależny od jakości cementu. U nas 0,5

Tabela 1. Wartości współczynnika A i a.

Rodzaj kruszywa grubego	C/W	Wytrzymałość	Klasa betonu
		A	a
Naturalne	< 2,5	A1	0,5
	≥ 2,5	A2	- 0,5
Łamane	< 2,5	A1	0,5
	≥ 2,5	A2	-0,5

Warunek wytrzymałości po 28 dniach zależny od C/W

$$\mathbf{f}_{\mathbf{\text{cm}}}\mathbf{=}\mathbf{A}_{\mathbf{i}}\mathbf{*(}\frac{\mathbf{C}}{\mathbf{W}}\mathbf{\ \pm 0,5)}$$

f_cm=22 * (1.98 − 0, 5)=32.56

Wzór konsystencji

Ilość wody zarobowej , którą należy dodać do betonu można określić wzorem, który ma nazwę „wzór konsystencji”

W = C · wC + K · wK

gdzie:

C – masa cementu w 1 m3 betonu,

K – masa kruszywa w 1 m3 betonu,

wC – wodożądność cementu, (dm3 /kg)

wK – wodożądność kruszywa. (dm3 /kg)

3.Wskaźnik wodożądności cementu i kruszywa

Najbardziej znane to wskaźniki opracowane przez Sterna i Bolomeya. Bolomey przyjął stałą niską wartość wodo żądności cementu (w/c = 0,23), a w zamian za to odpowiednio większe i bardziej zróżnicowane wskaźniki wodo żądności kruszywa. Stern różnicuje wodo żądności cementu w zależności od konsystencji:

- wilgotnej – 0,23

- gęsto plastycznej – 0,25

- plastycznej – 0,27

- półciekłej – 0,29

- ciekłej – 0,31

4. Ustalenie punktu piaskowego

Dobór właściwego punktu piaskowego tabela z normy Dla C\W= 1.98 Pp=25

W tabeli 2 podano orientacyjne wartości punktów piaskowych kruszywa w zależności od konsystencji, ilości zaprawy na 1m³ betonu i stosunku C/W

Tabela 2. Punkty piaskowe mieszanki kruszywa.

C/W	Wartości punktów piaskowych przy ilości zaprawy w dm^3/1m^3 betonu
	400
	przy konsystencji mieszanki betonowej
	V - 3
1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6	25 24 22 19 17 14 - -

Punkt piaskowy – procentowy udział w kruszywie masy ziarn o wymiarach 0,063-2,0 mm.

Zgodnie z przyjętą konsystencją, ilością zaprawy i stosunkiem C/W według tabeli 2 punkt piaskowy naszej mieszkanki wynosi 25, to znaczy że w naszym kruszywie powinno znajdować się 25% masy ziarn o wymiarach 0,063-2,0mm.

Punkt piaskowy kruszywa grubego uzyskanego w badaniu :

P=98%

Dobór kruszywa : Krzywa graniczna uziarnienia kruszywa PN-88/B-06250

Uziarnienie kruszywa w mieszance betonowej powinno być tak dobrane, by zapewnić ścisłość stosu okruchowego, a zaprojektowana krzywa przesiewu mieściła się w krzywych granicznych. Kruszywo znajdujące się w laboratorium nie spełnia kryteriów stawianych mieszance betonowej C20/25. Materiał powinien zostać ponownie przygotowany z odpowiednią zawartością poszczególnych frakcji. Z powodu ograniczonego dostępu do urządzeń laboratoryjnych dokonamy obliczeń na źle dobranym kruszywie .

5. Ustalenie ilości procentowej zawartości poszczególnych frakcji kruszywa i obliczenie wodożądności.

Frakcja [mm]	Procent zawartości danej frakcji [%]	Zawartość frakcji 10[kg]	Wskaźniki wodne [dm^3/kg]	Iloczyn kolumn [2x4]
1	2	3	4	5
0 - 0,125 0,125 - 0,25 0,25 -0,5 0,5 -1 1 - 2 2 - 4 4 - 8 8 -16 16 - 31,5	0 0 0.1 0.4 12.6 35.2 45.7 6.0 0	0 0 0.001 0.007 0,216 0,604 0.766 0.104 0	0 0 0,19 0,11 0,075 0,047 0,029 0,018 0	0 0 0,019 0,044 0,945 1.6544 1.3253 0,108 0
	Σ=100%			Σ=4.0957

Wodożądność kruszywa

fi - zawartość i-tej frakcji [%]

W_ki– współczynnik wodożądności i-tej frakcji [dm3/kg]

6. Obliczenie ilości składników na 1m³ betonu.

a) cement:

m – minimalna zawartość C/W = 1.98

W_k – wodożądność kruszywa = 0,0409

P_k – gęstość właściwa kruszywa = 2,65

W_c – wodożądność cementu = 0,27

P_c – gęstość cementu =3,1

b) kruszywo

C=333,74 kg/m³

c) woda

7. Sprawdzenie objętości absolutnej mieszanki betonowej.

Warunek szczelności (objętości absolutnej) jest spełniony.

8. Wyliczenie składników na I zarób tj. na 10 kg kruszywa:

cement :

1918.04 kg - 333,74 kg

10 kg - C₁

C₁=1,74 kg

woda :

1918,04 kg - 168,56dm³

10 kg - W₁

W₁=0,88 dm³

kruszywo:

K₁=10 kg

Na 10 kg kruszywa przypada 1,74 kg cementu oraz 0,88 dm³ wody . Ta zawartość składników pozwoli nam uzyskać beton klasy C20/25

Sprawdzenie wymogów normowych pod względem wskaźnika wodno – cementowego

W/C = 168,56 / 333,74 = 0,50 < max= 0,65

Warunek normowy jest spełniony.

Sprawdzenie wymagań normowych pod względem ilości cementu w betonie:

C= 333,74 kg/m³ > 260 kg/m³

Warunek normowy został spełniony.

Ze względu na fakt iż frakcja naszego kruszywa wykracza poza normowe krzywe graniczne a punkt piaskowy wytyczony w projekcie ma wynosić 28% musimy połączyć metodą proporcji kruszywo grube z drobnym

p₂ 0/2 – 2.8% x =$\ \frac{p_{1} - p}{\ p - p_{2}}\ $=$\ \frac{k_{2}}{k_{1}}$

p₁ 2/16-98%

x =$\ \frac{98 - 28}{\ 28 - 2.8}\ $=$\ \frac{70}{25.2}$=2.77 $\frac{277}{100} = \frac{k_{2}}{k_{1}}$

Wodorządność kruszywa połączonego metodą proporcji

Wodożądność połączonego kruszywa

fi - zawartość i-tej frakcji [%]

W_ki– współczynnik wodożądności i-tej frakcji [dm3/kg]

6. Obliczenie ilości składników na 1m³ betonu.

a) cement:

m – minimalna zawartość C/W = 1.98

W_k – wodożądność kruszywa = 0,0890

P_k – gęstość właściwa kruszywa = 2,65

W_c – wodożądność cementu = 0,27

P_c – gęstość cementu =3,1

b) kruszywo

C=333,74 kg/m³

c) woda

7. Sprawdzenie objętości absolutnej mieszanki betonowej.

Warunek szczelności (objętości absolutnej) jest spełniony.

8. Wyliczenie składników na I zarób tj. na 10 kg kruszywa:

cement :

1637,16 kg - 461,79 kg

10 kg - C₁

C₁=2.82 kg

woda :

1637,16 kg - 233,23dm³

10 kg - W₁

W₁=1.42 dm³

kruszywo

:K₁=10 kg

Zawartość poszczególnych kruszyw w 10 kg