Materiały budowlane i Technologia betonów. II rok, I sem.

(Magda)

1. Kruszywa budowlane. Klasyfikacja techniczna i pojęcia podstawowe.

Kruszywa - to ziarniste materiały budowlane wchodzące w skład zapraw i betonow, bitumicznych mieszanek do budowy drog, warstw nawierzchni drogowych, warstw filtracyjnych itp. Według [ ] kruszywa mogą być: naturalne – o ziarnach mających zaokrąglone krawędzie i gładką powierzchnię, uzyskiwane w procesie mechanicznej przerobki materiałów pochodzenia mineralnego (luźnych surowcow skalnych) niepoddawanym żadnym inny zabiegom;

• łamane – wytworzone przez rozdrobnienie zwartych surowcow skalnych lub żużla wielopiecowego i ze względu na sposób obrobki oraz stopień uszlachetnienia dzielone na:

• łamane zwykłe, ktore charakteryzują się ziarnami o kształcie nieforemnym,

• łamane gramlowane, w ktorych większość ziaren ma kształt foremny i stępione krawędzie,

• lekkie – wytworzone z surowcow mineralnych, ktorych struktura uległa przetworzeniu w wyniku procesow przemysłowych obejmujących modyfikację termiczną lub inną.

• wymiar kruszywa – to ułamek d/D, ktorego licznik i mianownik są rowne wymiarom oczek dwoch sit tak dobranych, by wszystkie ziarna kruszywa miały wielkość pośrednią tzn. przechodziły przez sito o oczkach wielkości D [mm] i pozostawały na sicie z oczkami d [mm], (np. ziarna kruszywa przechodzące przez sito o oczkach 8mm i pozostające na sicie 2 mm mają wymiar 2/8), d – wymiar ziaren drobnych, D – wymiar ziaren grubych,

1. Kruszywa naturalne. Kruszywa grube. Skład granulometryczny. Oznaczenia frakcji.

Kruszywa naturalne – kruszywa pochodzenia mineralnego, rozdrobnione w wyniku erozji skał lub uzyskiwane przez mechaniczne rozdrobnienie skał litych, występujące w przyrodzie w postaci luźnych okruchów skalnych. Mogą być uszlachetniane w wyniku przesiewania i płukania (usuwanie zanieczyszczeń pylistych – ziaren wielkości do 0,05 mm). Można pozyskać je przez wydobycie z dna rzek, jezior lub kopalni piasku i żwiru, gdzie metodą odkrywkową pozyskuje się potrzebny materiał. Kruszywa naturalne dzielą się na:

• żwirowe

• łamane - otrzymywane się przez mechaniczne rozdrobnienie skał.

Ze względu na uziarnienie kruszywa dzieli się na:

• drobne – o wymiarach ziaren D mniejszych lub równych 4 mm;

• grube – o wymiarach ziaren D co najmniej 4 mm oraz d co najmniej 2 mm;

• wypełniacze – kruszywo, którego większość przechodzi przez sito 0,063 mm;

• kruszywa naturalne (mieszanka) – pochodzenia lodowcowego lub rzecznego o uziarnieniu 0–8 mm;

• kruszywa o uziarnieniu ciągłym – kruszywa będące mieszanką kruszyw grubych i drobnych w Polsce o uziarnieniu od 0–63 mm.

Uziarnienie (skład granulometryczny, granulacja) - to rozkład wielkości ziaren rozdrobnionego materiału. Uziarnienie określa się w laboratorium, badając procentową zawartość poszczególnych frakcji w ogólnej masie kruszywa lub gruntu.

Oznaczenie uziarnienia kruszywa (według PN-EN933-1). Badanie polega na rozdzieleniu materiału za pomocą zestawu sit na kilka frakcji ziarnowych klasyfikowanych według zmniejszających się wymiarow. Zarowno liczbę sit, jak i wymiary otworow dobiera się w zależności od rodzaju probki i wymaganej dokładności. Oznaczenie składu ziarnowego kruszyw mineralnych wykonuje się metodą przesiewania na sucho lub mokro. Jeśli przemywanie może zmienić fizyczne właściwości kruszyw lekkich, należy stosować wyłącznie przesiewanie na sucho. Zasada obu metod polega na rozdzieleniu kruszywa na frakcje przez przesianie (na sucho, na mokro) na zestawie sit kontrolnych o znormalizowanych wymiarach oczek kwadratowych, a następnie ustaleniu procentowego udziału (masowego) poszczegolnych frakcji w badanej probce.

1. Kruszywa naturalne drobne. Oznaczenia frakcji.

Tak samo jak w przypadku kruszyw naturalnych.

1. Kruszywa lekkie do betonu.

Kruszywa lekkie mogą być pochodzenia naturalnego np. pumeks, tuf wulkaniczny, lekkie wapienie lub sztucznego np. żużel wielkopiecowy spieniony, paleniskowy, keramzyt, agloporyt. Pumeks jest naturalnym materialem kamiennym który powstał z silnie zgazowanej magmu wulkanicznej Kruszywa specjalne, ze skał o dużej gęstości (powyżej 2600 kg/m3) stosowane do ciężkich betonów osłonowych. Stosowane skały to: baryt, limonit, getyt, hematyt, magnetyt.

Lekkie kruszywa sztuczne otrzymuje się z odpadow przemyslowych lub z surowcow mineralnych. Produkowane w Polsce to np. zuzel paleniskowy, wielkopiecowy, wielkopiecowy granulowany, wielkopiecowy pumeksowy, keramzyt ( wytwarza się z surowców ilastych lub gliniastych, peczniejacych pod wplywem wysokie temp. W piecach obrotowych. Agloporyty wytwarza się z odpadów przem lub z odpowiednich surowcow przez spiekanie ich w wysokie temp. w czaszach, piecopanwie lub w taśmach spiekalniczych. Rozróznia się wiele odmaina tego materiału. Kruszywa lekkie sztuczne można stosować do zapraw tzw. cieplych, przeznaczonych do zapełnienia spoin pomiędzy blokami lub plytami z lekkich betonów.

Beton lekki – o ciężarze objętościowym od 800 do 2000 kg/m³, wykonywany z zastosowaniem lekkich kruszyw oraz betonów komórkowych. Betony komórkowe wytwarza się z cementu, piasku, wody i środka pianotwórczego. Betony lekkie stosuje się do wykonywania elementów ściennych i stropowych średniowymiarowych (płyty ścienne i stropowe) i drobnowymiarowych (np. bloczki ścienne, prefabrykowane nadproża).

1. Kruszywa o ciągłym uziarnieniu. Stos okruchowy.

Kruszywa o uziarnieniu ciągłym jest mieszanką kruszywa drobnego i grubego mającą ziarna o wymiarze D ≤ 45 mm oraz d = 0,063 mm

Stos okruchowy to mieszanka kruszyw o rożnych uziarnieniach i żądanych właściwościach przeznaczona do wykonania konkretnego, zgodnego z zaprojektowanym składem betonu. Optymalny stos okruchowy ważny jest do uzyskania poprzez zmieszanie w odpowiednich proporcjach składnika drobnego (0 ÷ 4 mm), nazywanego tradycyjnie piaskiem i grubego, zależnie od kształtow ziaren i sposobu uzyskania nazywanego żwirem, grysem, klińcem, tłuczniem itp. Podstawowa zasada realizowana przy doborze optymalnego składu stosu okruchowego sprawdza się do zapewnienia odpowiedniej urabialności mieszanki i wymaganej wytrzymałości betonu przy jak najniższej zaczynożądnoości rozumianej jako niezbędna ilość zaczynu zapewniająca świeżemu i stwardniałemu kompozytowi betonowemu żądane parametry

jakościowe.

Sposoby doboru optymalnego stosu okruchowego są rożne i zależą od rodzaju i znaczenia konstrukcyjnego elementow budowli. Dobierając

skład stosu okruchowego, korzysta się najczęściej z:

• krzywych przesiewu.

• wskaźnikow charakteryzujących średnią grubość uziarnienia,

proporcje frakcji, procentową zawartość charakterystycznych grup

frakcji itp.,

• kolejnych przybliżeń (iteracji).

1. Kruszywa ciężkie do betonów osłonowych.

Kruszywa specjalne, ze skał o dużej gęstości (powyżej 2600 kg/m3) stosowane do ciężkich betonów osłonowych. Stosowane skały to: baryt, limonit, getyt, hematyt, magnetyt.

1. Oznaczenie gęstości nasypowej kruszyw. Pobieranie próbek.

Gęstość nasypowa jest to masa jednostki objętości materiału sypkiego w stanie luźnym. Do oznaczenia jej stosuje się objętościomierze o rożnej pojemności naczyń pomiarowych (najczęściej cylindrów metalowych), zależnie od rodzajów kruszywa.

Pobieranie probek. Do badań pobiera się probki: pierwotne, ogolne i laboratoryjne.

Próbki pierwotne PN-EN 932-1:1999 i PN-EN932-2:2001 pobiera się bezpośredni ze złoża lub składowiska. Liczba i masa probek pierwotnych zależy od rodzaju i wielkości partii kruszywa, np. do badań piasku, przy wielkości partii kruszywa do 500 t, pobiera się co najmniej osiem próbek pierwotnych o masie do 20 kg każda.

Próbki pierwotne po zmieszaniu tworzą próbkę ogólną. Wielkość tej próbki kruszywa zależy również od wielkości partii sprowadzonego kruszywa. Na przykład jeżeli wielkość dostawy wynosi 300 ÷ 500 t, to probka ogolna kruszywa drobnego lub żwiru powinna zawierać co najmniej 160 kg, a jeżeli wielkość dostawy nie przekracza 100 t, to 200 kg.

Średnią próbkę laboratoryjną pobiera się z probki ogolnej metodą kwartowania (rys. 12-1). Jej wielkość (do badań pełnych) powinna wynosić nie mniej niż 0,5 kg kruszywa drobnego lub 10 kg kruszywa grubego (PN-EN 932-2:2001). Każdą probkę poddawaną badaniom można nazwać także analityczną.

1. Oznaczenie gęstości nasypowej kruszyw w stanie luźnym i w stanie zagęszczonym.

Oznaczenie gęstości nasypowej w stanie luźnym. Przebieg badania:

1. Pusty i suchy cylinder należy zważyć (m1), a następnie napełnić kruszywem. Uwaga: Cylinder powinien być ustawiony na powierzchni poziomej. Podczas napełniania pojemnika zminimalizować segregację ziaren poprzez oparcie czerpaka na gornej krawędzi. W żadnym przypadku krawędź czerpaka nie powinna znaleźć się wyżej niż 50 mm od brzegu pojemnika. Cylinder należy napełnić kruszywem ponad poziom jego krawędzi, a nadmiar kruszywa ostrożnie osunąć liniałem.

2. Całość waży się z dokładnością do0,1% (m2) Gęstość nasypową badanego kruszywa w stanie luźnym (ρb) należy obliczyć ze wzoru:

ρb= m2−m1/V [Mg/m3]

gdzie

m1 - masa pustego pojemnika pomiarowego' [kg]

m2 – masa pojemnika i probki do badania, [kg]

V – objętość cylindra pomiarowego, [l]

Gęstość nasypową w stanie zagęszczonym określa się za pomocą stolika wibracyjnego Ve-Be, na ktorym ustawia się i umocowuje cylinder pomiarowy. Przebieg badania:

• Probkę kruszywa wsypuje się do do cylindra trzema porcjami. Pierwsze dwie porcje zagęszcza się, wibrując je w ciągu 1 minuty.

• Po wsypaniu trzeciej porcji z nadmiarem kruszywo zagęszcza się przez wibrowania w ciągu 3 minut i wyrownuje poziom do gornej krawędzi cylindra.

• Cylinder z zawartością waży się następnie z dokładnością do 1% i notuje wynik m.

• Gęstość nasypową kruszywa w stanie zagęszczonym ρnz oblicza się tak jak gęstość nasypową kruszywa w stanie luźnym

1. Oznaczenie uziarnienia kruszywa wg PNEN 933-1.

Badanie polega na rozdzieleniu materiału za pomocą zestawu sit na kilka frakcji ziarnowych klasyfikowanych według zmniejszających się wymiarow. Zarowno liczbę sit, jak i wymiary otworow dobiera się w zależności od rodzaju probki i wymaganej dokładności. Oznaczenie składu ziarnowego kruszyw mineralnych wykonuje się metodą przesiewania na sucho lub mokro. Jeśli przemywanie może zmienić fizyczne właściwości kruszyw lekkich, należy stosować

wyłącznie przesiewanie na sucho. Zasada obu metod polega na rozdzieleniu kruszywa na frakcje przez przesianie (na sucho, na mokro) na zestawie sit kontrolnych o znormalizowanych wymiarach oczek kwadratowych, a następnie ustaleniu procentowego udziału (masowego) poszczegolnych frakcji w

badanej probce.

1. Oznaczenie gęstości ziaren kruszywa wg PN 1097-6

Podstawowymi metodami są: a) metoda drucianego kosza dotycząca kruszyw przechodzących przez sito o otworach 63 mm i pozostających na sicie o otworach 31,5 mm; b) metody piknometryczne dotyczące kruszyw przechodzących przez sito o otworach 31,5 mm i pozostających na sicie o otworach 0,063 mm. Gęstość ziarn obliczana jest jako stosunek masy do objętości. Masa oznaczana jest poprzez ważenie próbki analitycznej w stanie nasyconym, powierzchniowo osuszonej i ponownie ważona po wysuszeniu w suszarce. Objętość oznaczana jest z masy wypartej wody lub poprzez redukcję masy w przypadku metody drucianego kosz albo przez ważenie w metodzie piknometrycznej. Jeżeli kruszywo składa się z kilku różnych frakcji, w czasie przygotowania próbki analitycznej konieczne jest rozdzielenie jej na frakcje od 0,063 mm do 4 mm, od 4 mm do 31,5 mm i od 31,5 mm do 63 mm. W sprawozdaniu z badania należy podać udział każdej frakcji, wyrażony w procentach

1. Oznaczenie odporności kruszyw na rozdrobnienie.

Jako odpowiednik odporności na ścieranie powierzchniowe (ścieranie AAV) przyjęto badanie odporności na rozdrobnienie kruszywa grubego metodą Los Angeles. Badanie ścieralności w bębnie Los Angeles istnieje w tradycji polskiego drogownictwa.

Odporność na rozdrobnienie kruszywa grubego należy oznaczyć metodą Los Angeles wg PN-EN 1097-2, a wynik należy podać z odpowiednią kategorią wg tablicy 11.

1. Charakterystyczne punkty krzywej przesiewu kruszyw.

Krzywa przesiewu i jej charakterystyczne punkty-krzywe uziarnienia sporządza się dla graficznego przedstawienia składu ziarnowego ,co pozwala na łatwiejszą ich ocenę. W celu ustalenia ilości poszczególnych frakcji kruszywo przesiewa się przez zestaw sit normowych ustawionych na sobie począwszy od sita o najmniejszych wymiarach oczek. Na każdym sicie pozostaje inna frakcja, którą się waży i określa % udział w całości kruszywa.

Charakterystyczne punkty:

a) pyłowo-piaskowy-suma frakcji f1-f4 w%(nadmiar tych frakcji poza porzyteczną urabialnością wprowadza zbytnią wodożądność kruszywa powiązane z wysokim zużyciem cementu)

b)piaskowy-suma frakcji f1-f6 w%.(ma wpływ na na szczelność stosu okruchowego oraz na urabialność)

c)żwirowy-suma frakcji f1-f10 w%

1. Dobór uziarnienia stosu okruchowego kruszywa.

Sposoby doboru optymalnego stosu okruchowego są rożne i zależą od rodzaju i znaczenia konstrukcyjnego elementow budowli. Dobierając skład stosu okruchowego, korzysta się najczęściej z:

• krzywych przesiewu.

• wskaźnikow charakteryzujących średnią grubość uziarnienia, proporcje frakcji, procentową zawartość charakterystycznych grup frakcji itp.,

• kolejnych przybliżeń (iteracji).

1. Kształt i normalne wymiary próbek do badania betonu wg PN EN 12390 – 1. Procedura badania wytrzymałości na ściskanie, zginanie, rozciąganie.

Probki do badań betonu wg PN-EN 12390-1 mogą mieć kształt sześcienny, walcowy lub prostopadłościenny o rożnych wymiarach nominalnych:

Sześcienny Walcowaty Prostopadłościenny

d, mm d, mm d,mm

100 100(113) 100

150 150 150

200 200 200

250 250 250

300 300 300

Klasyfikacja betonów ze względu na gęstość objętościową: 
• betony ciężkie - ρo ≥ 2600 kg/m3, 
• beton zwykły - ρo = 2600 kg/m3 ÷ 2000 kg/m3 , 
• betony lekkie ρo = 800 kg/m3 ÷ 2000 kg/m3
Klasyfikacja ze wg na składniki: 
• betony cementowe, 
• betony żywiczne, 
• betony asfaltowe, 
• betony żwirowe, 
• betony tłuczniowo-keramzytowe, 
• betony łupkoporytowe, 
• betony strużkowe, itd.
Klasyfikacja ze względu na sposób transportowania lub nanoszenia: 
• beton towarowy, 
• beton natryskowy.

W czasie badania wytrzymałości (wg PN-EN 12390-3:2001) betonu na ściskanie wymaga się żeby obciążenie narastało ze stałą prędkością, mieszczącą się w przedziale od 0,2 MPa/s do 1, 0 MPa/s Norma PN-EN 12390-3:2001 daje szczegołową definicję pojęcia prawidłowego i nieprawidłowego charakteru zniszczenia badanych probek oraz wprowadza wymagania zaokrąglenia wartości wytrzymałości betonu na ściskanie do 0,5 MPa. Maszyna wytrzymałościowa powinna odpowiadać wymaganiom PN-EN 12390-4:2001 odnośnie do budowy maszyn, pomiaru siły (wskaźnik, powtarzalność, dokładność odchylenia, tolerancja skali, regulacja, przenoszenie) i wzorcowania maszyny. Na rys. podano widok ogolny maszyny wytrzymałościowej, stosowanej do badań probek wg normy

unijnej.

Badania wytrzymałości betonu na zginanie (rozciąganie przy zginaniu wg PN-EN 12390-5). Badania przeprowadza się w warunkach obciążenia dwupunktowego i centralnego obciążenia punktowego Ta druga metoda jest traktowana jako alternatywna. W normie PN-EN 206-1 badanie betonu na rozciąganie przy zginaniu jest przewidywane jako oznaczenie opcjonalne. Badania przeprowadza się na maszynie wytrzymałościowej

Badanie wytrzymałości betonu na rozciąganie przy rozłupywaniu ( wg PN-EN 12390-6:2000). Badanie polega na poddaniu probki walcowej lub sześciennej działaniu siły ściskającej,przyłożonej na wąskim obszarze wzdłuż jej długości. Wytrzymałość betonu na rozciąganie przy rozłupywaniu oblicza się ze wzoru:

- dla probek walcowych (Lxd);

fct,m =2F/Pi⋅L⋅d

- dla probek sześciennych (dxdxd):

Fct,m =2F/pi⋅d 2

gdzie:

fct,m – wytrzymałość betonu na rozciąganie przy rozłupywaniu,[MPa],

F – wartość maksymalnego obciążenia, [N],

L – długość linii styku probki, [mm],

d – wymiar przekroju poprzecznego

Wynik powinien być podawany z zaokrągleniem do 0,05 MPa.

(Ania)

1. Klasyfikacja betonów.

Klasyfikacja betonów ze względu na gęstość objętościową:

 • betony ciężkie - ρo ≥ 2600 kg/m3,

 • beton zwykły - ρo = 2600 kg/m3 ÷ 2000 kg/m3 ,

 • betony lekkie ρo = 800 kg/m3 ÷ 2000 kg/m3

Klasyfikacja ze wg na składniki: 

• betony cementowe, 

• betony żywiczne, 

• betony asfaltowe,

 • betony żwirowe, 

• betony tłuczniowo-keramzytowe, 

• betony łupkoporytowe, 

• betony strużkowe, itd.

Klasyfikacja ze względu na sposób transportowania lub nanoszenia: 

• beton towarowy, 

• beton natryskowy. 

1. Beton zwykły. Pojęcia podstawowe. Mieszanka betonowa.

Beton (zwykły) powstaje w wyniku wiązania i stwardnienia mieszanki betonowej.

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).Kruszywa mogą być naturalne: grube (żwir), drobne (piasek o frakcjach do 2 mm) lub sztuczne (np. keramzyt). Dodatki i domieszki poprawiają właściwości mieszanek betonowych i betonów, np. zwiększają urabialność, opóźniają proces wiązania, zwiększają mrozoodporność, wodoszczelność itd. Nie wolno stosować wody morskiej (zasolonej), mineralnej i zanieczyszczonej (np. ściekowej, rzecznej). Bez wykonywania badań można stosować wodę wodociągową. Skład mieszanki betonowej dobiera się na podstawie analiz laboratoryjnych i obliczeń (receptura betonu), tak aby otrzymać beton o oczekiwanej wytrzymałości, odporności na działanie czynników zewnętrznych (np. o odpowiedniej ścieralności, wodoszczelności, kwasoodporności, żaroodporności, izolacyjności cieplnej)

1. Klasy wytrzymałości betonu na ściskanie.

klasa wytrzymałości dla betonu zwykłego
Klasa nadzoru
1
2
3

1. Beton zwykły. Składniki mieszanki betonu zwykłego.

Beton zwykły – o gęstości w stanie suchym większej niż 2000 kg/m3 i nieprzekraczającej 2600 kg/m3. Do jego wykonania stosuje się kruszywa naturalne, łamane (np. piasek, żwir, kamień bazaltowy) oraz kruszyw porowatych, które dzielą się na naturalne (np. węglanoporyt), i sztuczne (keramzyt, perlitoporyt, wermikulitoporyt).

Beton zwykły jest jednym z podstawowych materiałów budowlanych. Jako materiał konstrukcyjny przewyższa właściwościami mechanicznymi wyroby ceramiki czerwonej. Z betonu zwykłego produkuje się zarówno małe elementy jak np. betonowa kostka brukowa, jak i potężne konstrukcje monolityczne np. tamy, zapory wodne. Beton zwykły jest doskonałym materiałem do budowy dróg, mostów i innych elementów infrastruktury.

1. Cechy mieszanki betonowej. Urabialność i konsystencja mieszanki betonowej

Najważniejszą cechą mieszanki betonowej jest jej konsystencja. Ma ona duży wpływ na jakościowe cechy wyrobów, a równocześnie musi być dostosowana do sposobu układania i możliwości zagęszczenia mieszanki, co wynika przede wszystkim z rodzaju i kształtu betonowanego elementu. Masa betonowa może mieć konsystencję wilgotną, gęstoplastyczną, plastyczną, półciekłą i ciekłą. Konsystencja mieszanki zależy głównie od zawartości (ilości) zaczynu, a więc tym samym i wody zaborowej, oraz od uziarnienia kruszywa. Mieszanka wilgotna, podobna do mokrej ziemi, wymaga zagęszczenia mechanicznego (przy użyciu wibratorów). Konsystencja mieszanki betonowej jest parametrem określającym jej urabialności. Pomiar konsystencji mieszanki betonowej na budowie, w momencie jej wbudowywania w elementy konstrukcji pozwala potwierdzić, czy mieszanka może zostać należycie ułożona i zagęszczona w szalunku. Dodatkowo porównanie uzyskanych i zakładanych konsystencji wbudowanej mieszanki betonowej pomaga w analizie wyników badań wytrzymałościowych i trwałościowych badanego betonu.

Urabialność mieszanki betonowej powinna być dostosowana do warunków formowania określonych przez:

• kształt i wymiary konstrukcji, elementu lub wyrobu betonowego (żelbetowego),

• ilość zbrojenia,

• zakładana gładkość i wygląd powierzchni betonu,

• sposób układania i zagęszczania mieszanki betonowej (ręczne przez sztychowanie lub ubijanie, mechaniczne przez wibrowanie, prasowanie i inne).

Dostosowanie urabialności mieszanki betonowej do wymienionych warunków polega na doborze odpowiedniej ilości zaprawy i łącznej ilości cementu oraz frakcji kruszywa o uziarnieniu poniżej 0,125 mm (tab. 1.).

Tabela 1. Zalecana ilość zaprawy w mieszance betonowej (wg poz. z przypisu 1)

Rodzaje konstrukcji, elementów lub wyrobów	Zalecana ilość zaprawy na 1 m³ mieszanki betonowej [dm³]	Najmniejsza suma objętości absolutnych cementu i ziaren kruszywa poniżej 0,125 mm na 1 m³ mieszanki betonowej [dm³]
Żelbetowe i betonowe konstrukcje masywne o najmniejszym wymiarze przekroju większym od 500 mm i kruszywie do 63 mm	400 ÷ 450	70
Sprężone, żelbetowe i betonowe konstrukcje, elementy i wyroby o najmniejszym wymiarze przekroju większym od 60 mm i kruszywie do 31,5 mm	450 ÷ 550	80
Sprężone, żelbetowe i betonowe konstrukcje, elementy i wyroby o najmniejszym wymiarze przekroju poniżej 60 mm i kruszywie do 16 mm	500 ÷ 550	95

Mieszanka betonowa jest ciałem plastycznym odkształcającym się łatwo pod działaniem siły i zachowującym ten kształt po ustaniu działania siły. Zdolność do zachowania kształtu jest wynikiem oddziaływania sił spójności między spolaryzowanymi drobinami wody i najdrobniejszymi ziarnami. Wraz z upływem czasu, w miarę przechodzenia coraz większej ilości drobin wodnych z fazy ciekłej do fazy stałej wzrasta lepkość mieszanki, która staje się betonem, czyli ciałem stałym o właściwościach sprężystych. Należy stosować taką technologię betonu, aby uzyskać mieszanki o dobrej urabialności, odpowiedniej konsystencji oraz podatności na zagęszczanie, jeśli mieszanki są łatwo urabialne, nie potrzeba dużej energii do ich ułożenia i zagęszczania, nie ulegają bowiem łatwemu rozdzielaniu (segregacji) składników. Dzięki temu zostaje zachowana jednorodność cech betonu.

1. Projektowanie składu mieszanki betonowej. Podstawowe założenia. Klasa ekspozycji betonu.

Ustalenie składu mieszanki betonowej może być przeprowadzone rożnymi sposobami (doświadczalnymi lub obliczeniowo-doświadczalnymi). W Polsce do najczęściej stosowanych metod projektowania składu betonu należą:

• metoda trzech rownań,

• metoda kolejnych przybliżeń (Kuczyńskiego),

• metoda dwustopniowego otulania żwiru (Paszkowskiego),

• metoda zaczynożądności (Kopycińskiego),

• metoda przepełnienia jam kruszywa (Eymana).

Przystępując do projektowania mieszanki betonowej należy określić 3 podstawowe założenia do projektowania:

• klasę wytrzymałości betonu

• klasę ekspozycji

• klasę konsystencji

W oparciu o te założenia ustala się proporcje między podstawowymi składnikami mieszanki betonowej tj. cementem, wodą i kruszywem.

Klasa wytrzymałości określa wytrzymałość betonu na ściskanie. Oznacza się ją symbolem np. C 20/25

Klasa ekspozycji wynika z przeznaczenia elementu konstrukcji i warunków środowiska pracy elementu. Klasa ekspozycji nakłada ograniczenia związane z minimalną klasą betonu, oraz minimalną zawartością cementu w mieszance, czy też maksymalnym wskaźnikiem W/C. Klasa konsystencji określa zdolność mieszanki do rozpływu i układania w deskowaniu. Klasyfikacji konsystencji dokonuje się na podstawie metody przeprowadzenia badań: metoda opadu stożka, metoda Vebe, metoda stopnia zagęszczalności, metoda rozpływu.

1. Projektowanie składu mieszanki betonowej. Jakościowy dobór składników. Cement.( Przydatność cementu. Zasady doboru cementu.)

Beton zwykły, najmniejsza ilość cementu w mieszance betonowej [kg/m3] niezbrojony/zbrojony, największa wartość W/C:

- osłonięty przed bezpośrednim działaniem czynników atmosferycznych – 190/220; 0,75

- narażony bezpośrednio na działanie czynników atmosferycznych – 250/270; 0,6

- narażony na stały dostęp wody przed zamarznięciem – 270/290; 0,55

Największa ilość cementu nie powinna przekraczać:

- 450 kg/m3 – w betonach klas poniżej B35

- 550 kg/m3 – w betonach pozostałych klas

W zależności od klasy ekspozycji (przykład - klasa 1 i 2)

- maksymalne W/C – X0 – -, XC1 – 0,65, XC2 – 0,60, XC3 – 0,55, XC4 – 0,50

- minimalna klasa wytrzymałości – X0 – C12/15, XC1 – C20/25, XC2 – C20/25, XC3 – C30/37, XC4 – C30/37

- minimalna zawartość cementu (kg/m3) – X0 – -, XC1 – 260, XC2 – 280, XC3 – 280, XC4 – 300

1. Projektowanie składu mieszanki betonowej. Jakościowy dobór składników. Stos okruchowy.

Oprócz matrycy zaczynowej o jakości kompozytu decydują składniki inkluzyjne, a szczegolnie tzw. stos okruchowy. Stos okruchowy to mieszanka kruszyw o rożnych uziarnieniach i żądanych właściwościach przeznaczona do wykonania konkretnego, zgodnego z zaprojektowanym składem betonu. Optymalny stos okruchowy ważny jest do uzyskania poprzez zmieszanie w odpowiednich proporcjach składnika drobnego (0 ÷ 4 mm), nazywanego tradycyjnie piaskiem i grubego, zależnie od kształtow ziaren i sposobu uzyskania nazywanego żwirem, grysem, klińcem, tłuczniem itp. Podstawowa zasada realizowana przy doborze optymalnego składu stosu okruchowego sprawdza się do zapewnienia odpowiedniej urabialności mieszanki i wymaganej wytrzymałości betonu przy jak najniższej zaczynożądnoości rozumianej jako niezbędna ilość zaczynu zapewniająca świeżemu i stwardniałemu kompozytowi betonowemu żądane parametry jakościowe

Sposoby doboru optymalnego stosu okruchowego są rożne i zależą od rodzaju i znaczenia konstrukcyjnego elementow budowli. Dobierając skład stosu okruchowego, korzysta się najczęściej z:

• krzywych przesiewu.

• wskaźnikow charakteryzujących średnią grubość uziarnienia, proporcje frakcji, procentową zawartość charakterystycznych grup frakcji itp.,

• kolejnych przybliżeń (iteracji).

Ocena jakości uziarnienia na podstawie krzywych przesiewu polega na porownaniu położenia krzywej dla konkretnego kruszywa względem tzw. krzywych granicznych. Krzywe graniczne wyznaczają pole dobrego uziarnienia i mają postać linii prostej łamanej. Położenie gornej krzywej granicznej podyktowane jest względami ekologicznymi i ekonomicznymi (zużycie cementu). Granica ta odzwierciedla stos o najdrobniejszym możliwym uziarnieniu. Dolna granica jest zazwyczaj bardziej ścisła reprezentuje

najgrubsze uziarnienie możliwe do zaakceptowania w składzie granulometrycznym. Wynika ona przede wszystkim z przesłanek urabialnościowych. Określenie składu granulometrycznego (uziarnienia) dokonuje się za pomocą normowego zestawu sit. Zestaw ten, zgodnie z normą zawiera sita o wymiarach boku oczek kwadratowych: 0,063; 0,125; 0,250; 0,500; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 16,0; 31,5; 63,0; 125,0 mm.

W celu oceny jakości uziarnienia kruszywa posługujemy się często rożnymi wskaźnikami, takimi jak: charakterystyczne punkty krzywej, przesiewu, wskaźnik uziarnienia, wskaźnik ścisłości, wskaźnik wypełnienia jam oraz wodożądności (wodny).

Jednym z ważniejszych w procesie doboru optymalnego składu stosu okruchowego jest wskaźnik uziarnienia (wskaźnik miałkości). W Polsce wskaźnik uziarnienia U określa się jako sumę przechodow

przez dziesięć podstawowych sit zestawu normowego podzieloną przez 100 i odjętą od liczby 10, czyli podstawowych frakcji:

U = 10 – 0,01

ALTERNATYWA:

Stos okruchowy to mieszanka kruszyw o rożnych uziarnieniach i żądanych właściwościach przeznaczona do wykonania konkretnego, zgodnego z zaprojektowanym składem betonu. Optymalny stos okruchowy ważny jest do uzyskania poprzez zmieszanie w odpowiednich proporcjach składnika drobnego (0 ÷ 4 mm), nazywanego tradycyjnie piaskiem i grubego, zależnie od kształtow ziaren i sposobu uzyskania nazywanego żwirem, grysem, klińcem, tłuczniem itp. Podstawowa zasada realizowana przy doborze optymalnego składu stosu okruchowego sprawdza się do zapewnienia odpowiedniej urabialności mieszanki i wymaganej wytrzymałości betonu przy jak najniższej zaczynożądnoości rozumianej jako niezbędna ilość zaczynu zapewniająca świeżemu i stwardniałemu kompozytowi betonowemu żądane parametry

jakościowe.

Sposoby doboru optymalnego stosu okruchowego są rożne i zależą od rodzaju i znaczenia konstrukcyjnego elementow budowli. Dobierając

skład stosu okruchowego, korzysta się najczęściej z:

• krzywych przesiewu.

• wskaźnikow charakteryzujących średnią grubość uziarnienia,

proporcje frakcji, procentową zawartość charakterystycznych grup

frakcji itp.,

• kolejnych przybliżeń (iteracji).

1. Podstawowe warunki niezbędne przy projektowaniu składu mieszanki betonowej.

Podstawowe warunki niezbędne przy projektowaniu składu

• Warunek wytrzymałości (wzor Bolomeya)

• Warunek szczelności.

• Warunek konsystencji.

• Warunek gęstości zaprawy.

1. Dobór uziarnienia stosu okruchowego kruszywa.

Sposoby doboru optymalnego stosu okruchowego są rożne i zależą od rodzaju i znaczenia konstrukcyjnego elementow budowli. Dobierając skład stosu okruchowego, korzysta się najczęściej z:

• krzywych przesiewu.

• wskaźnikow charakteryzujących średnią grubość uziarnienia, proporcje frakcji, procentową zawartość charakterystycznych grup

frakcji itp.,

• kolejnych przybliżeń (iteracji).

Ocena jakości uziarnienia na podstawie krzywych przesiewu polega na

porownaniu położenia krzywej dla konkretnego kruszywa względem tzw.

krzywych granicznych. Krzywe graniczne wyznaczają pole

dobrego uziarnienia i mają postać linii prostej łamanej.

Położenie gornej krzywej granicznej podyktowane jest względami ekologicznymi i ekonomicznymi (zużycie cementu). Granica ta odzwierciedla stos o najdrobniejszym możliwym uziarnieniu. Dolna granica jest zazwyczaj bardziej ścisła reprezentuje najgrubsze uziarnienie możliwe do zaakceptowania w składzie granulometrycznym.

dobór uziarnienia metodą kolejnych przybliżeń – tzw. metoda iteracji; jest to metoda doboru kruszywa do betonu. Polega ona na takim dobraniu proporcji pomiędzy frakcjami kruszywa, w mieszance kruszyw, aby mieszanka ta charakteryzowała się najmniejszą jamistością i wodożądnością, aby ich suma była najmniejsza:

jk + Wk = minimum

1. Kruszywa budowlane. Wymagania podstawowe norm.

Kruszywa - to ziarniste materiały budowlane wchodzące w skład zapraw i betonow, bitumicznych mieszanek do budowy drog, warstw nawierzchni drogowych, warstw filtracyjnych itp. Kruszywa mogą być:

• naturalne – o ziarnach mających zaokrąglone krawędzie i gładką powierzchnię, uzyskiwane w procesie mechanicznej przerobki materiałow

• pochodzenia mineralnego (luźnych surowcow skalnych) niepoddawanym żadnym inny zabiegom;

• łamane – wytworzone przez rozdrobnienie zwartych surowcow skalnych lub żużla wielopiecowego i ze względu na sposób obrobki oraz stopień uszlachetnienia dzielone na:

• łamane zwykłe, ktore charakteryzują się ziarnami o kształcie

nieforemnym,

• łamane gramlowane, w ktorych większość ziaren ma kształt

foremny i stępione krawędzie,

• lekkie – wytworzone z surowcow mineralnych, ktorych struktura

uległa przetworzeniu w wyniku procesow przemysłowych

obejmujących modyfikację termiczną lub inną.

Według norm PN-EN 12620:2004 oraz PN-EN 12620:2004/AC:2004

wprowadzono następujące oznaczenia:

• wymiar kruszywa – to ułamek d/D, ktorego licznik i mianownik są rowne wymiarom oczek dwoch sit tak dobranych, by wszystkie ziarna kruszywa miały wielkość pośrednią tzn. przechodziły przez sito o oczkach wielkości D [mm] i pozostawały na sicie z oczkami d [mm], (np. ziarna kruszywa przechodzące przez sito o oczkach 8 mm i pozostające na sicie 2 mm mają wymiar 2/8), d – wymiar ziaren drobnych, D – wymiar ziaren grubych, wspołczynniki d/D oraz D/d.

• uziarnienie kruszywa określa zawartość ziaren poszczególnych frakcji wyrażona w procentach. Wielkości liczbowe zawartości poszczegolnych frakcji uzyskuje się przez rozdzielenie kruszyw w jednym z normowych zestawow sit o oczkach kwadratowych zgodnie z PN-EN 13043:2004 i PN-EN 13043:2004/AC:2004

1. Opracowanie recepty mieszanki betonowej.

W recepcie laboratoryjnej określa się w jednostkach masy skład 1m3 mieszanki betonowej (w odniesieniu do kruszywa suchego). Dla celow produkcyjnych należy sporządzić receptę roboczą, uwzględniając w niej zawilgocenie kruszywa, pojemność urządzenia mieszającego i sposob dozowania.

Ustalenia wstępne dotyczące składu mieszanki betonowej opierają się na uzyskaniu założonych:

• wytrzymałości na ściskanie fcm (po 28 dniach dojrzewania betonu),

• szczelności mieszanki,

• konsystencji mieszanki betonowej.

1. Projektowanie składu mieszanki betonowej. Ustalenie stosunku ilości drobnego i grubego kruszywa w składzie mieszanki betonowej.

Prostym sposobem doboru uziarnienia stosu okruchowego jest posłużenie się charakterystycznymi punktami krzywej przesiewu. Jednak uziarnienie składnika drobnego i grubego powinno odpowiadać wymaganiom dla danego rodzaju betonu, co można sprawdzić, posługując się granicznymi krzywymi przesiewu. Najczęściej miesza się ze sobą dwa kruszywa, uzyskując w ten sposob mieszankę o żądanym puncie piaskowym.

W przypadku stosowania trzech kruszyw, w pierwszej kolejności ustala się proporcję dwoch kruszyw pod kątem uzyskania właściwego punktu pyłowo – piaskowego, a następnie proporcję tych dwoch ustalonych do trzeciego, aby uzyskać żądany punkt pisakowy.

Żądany punkt pyłowo – piaskowy ustala się w zależności od przewidywanej zawartości cementu w betonie. Można kierować się tu przybliżonymi liczbami podanymi w tabl.

(Mateusz)

1. Projektowanie składu mieszanki betonowej metoda zaczynową.

• Przyjęcie założeń projektowych (klasa ekspozycji, konsystencja, klasa wytrzymałości, warunki technologiczne)

• wybór jakościowy składników mieszanki betonowej

• określenie elementarnych parametrów fizycznych kruszywa i cementu, o ile spoiwo to nie ma certyfikatu jakości

• sprawdzenie prawidłowości uziarnienia kruszywa drobnego i grubego (najczęściej przez ocenę położenia krzywych przesiewu względem zalecanych krzywych granicznych)

• określenie wielkości charakterystycznych punktów krzywych przesiewu

• obliczenie niezbędnej wielkości stosunku c/w

• przyjęcie żądanego punktu piaskowego P

• obliczenie stosunku zmieszania składników kruszywa

• przyjęcie niezbędnej do wykonania doświadczeń masy kruszywa (stosu okruchowego) i określenie ilości składników drobnego i grubego

• przyjęcie masy zaczynu do czynności interacyjnych (najczęściej 1/3 masy kruszywa) i określenie jego składu zapewniającego zachowanie wcześniej obliczonego stosunku c/w

• przygotowanie próbnego stosu okruchowego

• interacyjne dozowanie przygotowanego zaczynu (jeżeli przewidziano modyfikator w postaci domieszek, to powinien on znajdować się w odpowiedniej ilości w dozowanym zaczynie) do momentu uzyskania projektowanej konsystencji, co powinno być potwierdzone pomiarem wg jednej z przyjętych metod w normie [N17-N20]

• pomiar wydajności objętościowej próbnej mieszanki betonowej

• sprawdzenie jamistości (zawartości powietrza) w mieszance

• sprawdzenie urabialności mieszanki betonowej, np. za pomocą wskaźnika pyłowego B(beta)

• ewentualna korekta składu mieszanki betonowej z uwagi na jamistość i urabialność

• sprawdzenie uzyskania projektowanej wytrzymałości średniej oraz ocena możliwości uzyskania żądanej klasy wytrzymałościowej w procesie produkcyjnym

1. Projektowanie składu mieszanki betonowej metodą trzech równań.

Projektowanie mieszanki betonowej metodą 3 równań

1. Zakładamy konsystencję mieszanki betonowej. Dla założonej konsystencji ustalamy wodożądność kruszywa w oparciu o tablice wodożądności np. wg Bolomeya. Ustalamy wodoŜądność cementu.

2. Dla założonej klasy ekspozycji sprawdzamy warunek maksymalnego dopuszczalnego wskaźnika w/c [tabl.F1 normy PN-EN-206-1].

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

gdzie:

C – ilość cementu wyrażona w kg,

W – ilość wody wyrażona w kg, bądź dm3,

P – ilość piasku wyrażona w kg,

ś – ilość Ŝwiru wyrażona w kg,

wc, wP, wś – wskaźniki wodożądności cementu, piasku i żwiru

ρ – gęstości składników.

A1, A2 – współczynniki zależne od wytrzymałości cementu i jakości kruszywa

1. Projektowanie składu mieszanki betonowej metodą jednego otulenia.

Objętość całkowitą potrzebnej zaprawy Z₁ oblicza się wg wzoru:

$$Z_{1} = m_{g} - \frac{\rho_{ng,z}}{\rho_{g}}$$

Gdzie: ρ_ng, z - gęstość nasypowa kruszywa grubego w stanie zagęszczonym [Mg/m³]

ρ_g- gęstość kruszywa grubego [Mg/m³]

W przypadku betonu zwykłego stosunek c/w wylicza się także ze wzoru:

$$\frac{c}{w} = \frac{C}{w_{c}C + W_{k}}$$

Gdzie: C – masa cementu w objętość m_g mieszanki betonowej

W_k – ilość wody wymagana przez stos okruchowy w objętości m_g mieszani betonowej

W_c – wskaźnik wodny cementu

Ze wzoru oblicza się pomocniczy współczynnik b:

$$b = \frac{C}{W_{k}} = \frac{\frac{c}{w}}{1 - w_{c}\frac{c}{w}}$$

W celu ustalenia masy piasku F₁ (kruszywo drobne do 2mm) wykorzystuje się równanie sumy absolutnych objętości składników tworzących zaprawę Z₁ w mieszance betonowej. Masa kruszywa grubego g₁, obliczeniowej objętości mieszanki m_g jest liczbowo równa jego gęstości nasypowej w stanie zagęszczonym ρ_ng, z . Objętość zaprawy wylicza się ze wzoru:

$$Z_{1} = \frac{F_{1}}{\rho_{d}} + W_{k,d}F_{1} + W_{k,g}G_{1} + \frac{b}{\rho_{c}}\left( w_{k,d}F_{1} + w_{k,g}G_{1} \right) + W_{c}b(w_{k,d}F_{1} + w_{k,g}G_{1})$$

Gdzie: w_k,d ; w_k,g ; W_c – wskaźniki wodne odpowiednio kruszywa drobnego (piasku), kruszywa grubego i cementu [dm³/kg]

ρ_d-gęstość kruszywa drobnego (piasku) [Mg/m³]

Przekształcając, oblicza się masę piasku (kruszywa drobnego) w objętości m_g mieszanki betonowej:

$$F_{1} = \frac{Z_{1} - w_{k,g}G_{1}\lbrack 1 + b\left( \frac{1}{\rho_{c}} + w_{c} \right)\rbrack}{\frac{1}{\rho_{d}} + w_{k,g}\lbrack 1 + b\left( \frac{1}{\rho_{c}} + w_{c} \right)\rbrack}$$

Z powyższego wzoru oblicza się masę cementu C₁ w objętości m_g mieszanki betonowej:

C₁ = b * W_k = b(w_k, dF₁ + w_k, gG₁)

Całkowita ilość wody W₁ objętości m_g mieszanki betonowej:

W₁ = w_k, gF₁ + w_k, gG₁ + w_cC₁

Masa kruszywa grubego G₁ w objętości m_g wynosi liczbowo tyle, ile gęstość nasypowa kruszywa grubego w stanie zagęszczonym:

G₁ = ρ_ng, z

Obliczenie wykonuje się zazwyczaj w odniesieniu do objętości wyrażonych w dm³, zatem receptura laboratoryjna, czyli masa suchych składników (C,W,F i G) na 1 m³ mieszanki betonowej:

$$C = 1000\frac{C_{1}}{m_{g}}$$

$$F = 1000\frac{F_{1}}{m_{g}}$$

$$G = 1000\frac{G_{1}}{m_{g}}$$

$$W = 1000\frac{W_{1}}{m_{g}}$$

1. Oznaczenie cech technicznych mieszanki betonowej. Sprawdzenie konsystencji metodą opadu stożka mieszanki betonowej.

Badanie możemy stosować, jeżeli zmiany konsystencji mieszanki betonowej odpowiadają opadowi od 1 do 20 cm. Gdy opad stożka h nie ustaje po upływie 1 minuty od momentu zdjęcia formy, pomiar jest niemiarodajny.

Przebieg oznaczenia:

• próbkę mieszanki betonowej należy pobrać w sposób opisany w PN-EN 12350-1:2001

• formę wypełnić trzema warstwami, zagęszczając każdą 25-krotnymi uderzeniami stalowym prętem sztychującym o średnicy 16 mm i długości 60 cm

• przed sztychowaniem warstwy górnej formę trzeba wypełnić mieszanką z pewnym nadmiarem

• po zagęszczeniu powierzchnię należy wyrównać posuwisto – obrotowymi ruchami pręta sztychującego

• różnica między mysokościąformy i zdeformowaną mieszanką (w cm) jest miarą konsystencji. Oznacza się ją w wyniku dwukrotnego pomiaru.

1. Oznaczenie konsystencji mieszanki betonowej za pomocą aparatu Vebe.

• zamontowanie pojemnika cylindrycznego na płycie stolika wibracyjnego

• umieszczenie formy w pojemniku i umocowanie jej za pomocą leja zasypowego

• przygotowany zestaw należy napełnić mieszanką betonową w trzech warstwach. Każdą warstwę zagęszcza się 25 uderzeniami pręta do sztychowania, rozkładając je równomiernie w przekroju każdej warstwy. W warstwie dolnej konieczne jest nieznaczne przechylenie pręta oraz wykonanie około połowy uderzeń sztychów spiralnie wokół środka. Mieszankę należy zagęszczać na całej wysokości, uważając, aby nie uderzać w podstawę. Warstwę środkową oraz górną zagęszcza się na całej wysokości w taki sposób, aby sztychowania dochodziły bezpośrednio do warstwy położonej poniżej. Przed rozpoczęciem zagęszczania warstwy górnej formę trzeba wypełnić mieszanką betonową z nadmiarem

• po zagęszczeniu górnej warstwy należy poluzować śrubę, podnieść lej, odsunąć go na bok i dokręcić śrubę w nowej pozycji

• poziom mieszanki betonowej należy wyrównać z górną krawędzią formy posuwisto-obrotowym ruchem pręta sztychującego. Potem usuwa się formę mieszanki, ostrożnie i równomiernie podnosząc ją za uchwyty. Podnoszenie powinno być idealnie pionowe, bez ruchów bocznych lub skręcających, działających na mieszankę betonową. Rozformowanie należy wykonać w czasie od 5 do 10 sekund.

• następnie przenosi się przezroczysty krążek nad górną powierzchnię mieszanki betonowej, poluzowuje śrubę i bardzo ostrożnie opuszcza go – aż do momentu, gdy zetknie się z mieszanką betonową. Jeżeli zaobserwowano opad mieszanki betonowej, trzeba dokręcić śrubę – w momencie, w którym krążek zetknie się z jej najwyższym punktem – i zanotować wartośc odczytaną na podziałce

• nastepnie poluzuje się śrubę, abuy umożliwić swobodne opadanie krążka w głąb pojemnika aż do momentu, w którym całkowicie spocznie na mieszance betonowej

• wibrację należy rozpocząć z równoczesnym włączeniem stopera i obserwować przez przezroczysty krążek, w jaki sposób deformuje się mieszanka betonowa. Stoper i stolik wibracyjny trzeba wyłączyć w momencie, gdy dolna powierzchnia krążka całkowicie zetknie się z mieszanką. Czas pomiaru-zanotowany z dokładnością do 1 sekundy – stanowy miarę konsystencji mieszanki betonowej

• całą operację od początku wypełnienia formy bez przerw, trzeba zakończyć za 5 minut

1. Oznaczenie konsystencji mieszanki betonowej metodą oznaczenia stopnia zagęszczalności.

• mieszankę ostrożnie układa się szpachelką, unikając zagęszczenia, metalowym pojemniku o wymiarach podstawy 20x20 cm i wysokości 40 cm. Dno pojemnika może być perforowane, co ułatwia opróżnianie go,

• wewnątrz pojemnika, na spodzie trzeba umieścić elastyczną płytkę zakrywającą perforację dna. Gdy pojemnik jest wypełniony, górną powierzchnię mieszanki wyrównuje się przez ścięcie do poziomu górnej krawędzi pojemnika

• mieszankę betonowa zagęszcza się metodą metodą wibracji. Miarą stopnia zagęszczalności jest odległość między powierzchnią zagęszczonej mieszanki betonowej i górną krawędzią pojemnika (s). Pomiary wykonuje się w środku każdej ścianki pojemnika.

• stopień zagęszczalności (C) oblicza się korzystając ze wzoru:

$$C = \frac{h_{1}}{h_{1} - s}$$

h₁ – wewnętrzna wysokość pojemnika (40 cm)

s – wartość średnia z pomiarów 4 odległości od powierzchni zagęszczonej mieszanki do górnej krawędzi pojemnika z zaokrągleniem do milimetra

wynik powinien być podany z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku.

1. Oznaczenie konsystencji mieszanki betonowej metodą stolika rozpływowego.

Polega na pomiarze średnicy rozpływu porcji mieszanki na płycie poddawanej wstrząsom. Nie stosuje się tej metody do badania betonów o strukturze jamistej ani betonów kruszywem o maksymalnym wymiarze ziaren przekraczających 63mm

Formę wypełniamy mieszanką betonową w dwóch równych warstwach, używając łopatki. Każdą warstwę wyrównuje się dziesięciokrotnie, lekko ubijając drążkiem zagęszczającym. Powierzchnię mieszanki betonowej trzeba wyrównać z poziomem górnej krawędzi formy za pomocą drążka zagęszczającego i oczyścić wierzch stolika z nadmiaru mieszanki. Po odczekaniu 30 sekund od wyrównania mieszanki formę unosi się pionowo za uchwyty. Czynność ta może trwać od 3 do 6 sekund. Stolik rozpływowy trzeba unieruchomić, stając na dolnej płycie przodu stolika i powoli podnosić jego górną część, aż do momentu, gdy zetknie się z górnym ogranicznikiem. Wtedy górną część stolika zwalnia się, aby swobodnie opadła na dolny ogranicznik. Należy wykonać 15 takich cykli, trwających od 2 do 5 sekund. Maksymalny wymiar rozpływu mieszanki betonowej w dwóch kierunkach równoległych do krawędzi stołu mierzy się linijką i zapisuje z dokładnością do 1 cm.

1. Oznaczenie wytrzymałości betonu na ściskanie.

Badania mogą być przeprowadzone na próbkach sześciennych, walcowych wykonywanych w formach lub odwiertach. Próbki trzeba dostosować do wymagań podanych w normie PN-EN 12390-1. Dostosowanie polega na wyrównaniu powierzchni przez szlifowanie lub nałożenie warstwy wyrównującej z zaprawy z cementem glinowym albo warstwy z mieszanki siarkowej albo nakładki piaskowej

metoda	Ograniczenie oparte na przewidywalnej wartości wytrzymałości
szlifowanie	Bez ograniczeń
Zaprawa z cementem glinowym	Do około 50 MPa
Mieszanki siarkowe	Do około 50 MPa
Nakładki piaskowe	Bez ograniczeń

W czasie badanie wymagana prędkość ściskania powinna być w przedziale od 0,2 MPa/s do 1 MPa/s

Norma PN-EN 12390-3:2001 określa szczegółową definicję pojęcia prawidłowego i nieprawidłowego charakteru zniszczeń badanych próbek oraz wprowadza również wymagania zaokrąglenia wartości wytrzymałości betonu na ściskanie do 0,5 MPa.

1. Oznaczenie wytrzymałości betonu na zginanie.

Badania przeprowadza się w warunkach obciążenia dwupunktowego i centralnego obciążenia punktowego. Ta druga metoda traktowana jest jako alternatywa. W normie PN-EN 206-1 badanie betonu na rozciąganie przy zginaniu jest przewidywane jako oznaczenie opcjonalne. Badania przeprowadza się na maszynie wytrzymałościowej wg PN-EN 12390-4

1. Betony o otwartej strukturze z kruszywami lekkimi. Oznaczenie klas betonów lekkich.

Klasy betonów lekkich:

UWAGA: Gęstość betonu lekkiego można również określić przez założoną wartość.

1. Betony lekkie z łupkoporytu i keramzytu.

Beton z łupkoporytu Jest betonem o najwyższej wytrzymałości wśród betonów z kruszyw lekkich. Jego wytrzymałość w zależności od składu wynosić może do 40 MPa. Począwszy jednak od klasy LB 25 zalecane jest stosowanie kruszyw gatunku 1 o uziarnieniu do 8 mm oraz uzupełnienie piasku kruszywowego dodatkiem piasku naturalnego w ilości ok. 27 - 30 %. Współczynnik przewodności cieplnej betonu z łupkoporytu ma wartość pośrednią między wartościami dla keramzytobetonu i pumeksobetonu (0.37 - 0.88 W/m K) - tabela 8. Nasiąkliwość betonu wynosi 10 - 18 %. Beton jest również odporny na działanie mrozu.
Kruszywo to znajduje zastosowanie głównie do betonów konstrukcyjnych i izolacyjno- konstrukcyjnych. Wykonuje się między innymi płyty panwiowe, płyty stropowe (otworowe "Żerań"), elementy konstrukcyjne hal przemysłowych, płyty żebrowe, płyty strunobetonowe, płyty stropowe kanałowe, ściany monolityczne itp.

Beton z keramzytu Charakteryzuje się bardzo małym udziałem frakcji piaskowej oraz dużą zmiennością gęstości nasypowej. Brakującą frakcje 0 - 4 mm uzupełnia się innymi drobnymi kruszywami np. piaskiem glinoporytowym, łupkoporytowym, elporytem lub przekruszonym keramzytem.
Do betonów z keramzytu o wytrzymałości powyżej 14 MPa (maksymalnie LB 25) należy dodawać piasku naturalnego. Dodatek popiołu lotnego wpływa na lepszą urabialność mieszanki betonowej.
Współczynnik przewodności cieplnej jest mniej korzystny niż dla betonu z pumeksu czy łupkoporytu o tej samej gęstości pozornej (0.29 - 0.93 W/m K) - tabela 8. Ponieważ betony z keramzytu równorzędnych marek są lżejsze od innych betonów lekkich to ich właściwości izolacyjne są lepsze. Beton z keramzytu jest odporny na działanie mrozu.

1. Zasady ustalenia składu mieszanek betonowych z kruszywami lekkimi.?

1. Domieszki i dodatki do betonów. Klasyfikacja domieszek.

Domieszki do betonów Do domieszek zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające (plastyfikatory i superplastyfikatory), opóźniające i przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające. Dodatki, to m. in. pyły krzemionkowe i zbrojenie rozproszone, na przykład włókna stalowe, z tworzyw sztucznych, węglowe oraz pochodzenia organicznego.

Plastyfikatory i superplastyfikatory

Plastyfikatory - domieszki obniżające napięcie powierzchniowe wody zarobowej w stopniu umożliwiającym ograniczenie jej zużycia o około 10% i przy zachowaniu tej samej konsystencji.

Superplastyfikatory - powodują powstawanie wokół ziaren cementu podwójnej warstwy jonowej, dzięki której zmniejszają się siły tarcia i następuje intensywna dyspersja zaczynu cementowego. Superplastyfikatory umożliwiają redukcję zużycia wody zarobowej o 30 do 35%, przy zachowaniu projektowanej konsystencji.

(Michał)

1. Domieszki upłynniające (super – i hyperplastyfikatory).

Do domieszek zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające (plastyfikatory i superplastyfikatory), opóźniające i przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające. Dodatki, to m. in. pyły krzemionkowe i zbrojenie rozproszone, na przykład włókna stalowe, z tworzyw sztucznych, węglowe oraz pochodzenia organicznego.

Domieszki uplastyczniające to substancje organiczne, które działają dyspergująco na ziarna cementu w zaczynie, tym samym zwiększając płynność zaczynu. Pierwszymi plastyfikatorami były (wprowadzone w latach 30.) 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.

Superplastyfikatory - powodują powstawanie wokół ziaren cementu podwójnej warstwy jonowej, dzięki której zmniejszają się siły tarcia i następuje intensywna dyspersja zaczynu cementowego. Superplastyfikatory umożliwiają redukcję zużycia wody zarobowej o 30 do 35%, przy zachowaniu projektowanej konsystencji.

1. Domieszki uplastyczniające (plastyfikatory).

Plastyfikatory - domieszki obniżające napięcie powierzchniowe wody zarobowej w stopniu umożliwiającym ograniczenie jej zużycia o około 10% i przy zachowaniu tej samej konsystencji.

1. Kierunki działania domieszek upłynniających.

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. Domieszki te są szczególnie efektywne, ponieważ działają często w sposób łączący różne mechanizmy, np. przez steryczny i elektrostatyczny. Efekty stosowania domieszek upłynniających mieszankę betonową mogą być trojakiego rodzaju:

• zwiększenie ciekłości mieszanki – poprawa urabialności,

• zmniejszenie ilości wody zarobowej przy niezmienionej zawartości cementu – zwiększenie wytrzymałości betonu,

• zmniejszenie zużycia cementu (o 10–20%) przy zachowaniu wytrzymałości betonu – mniejsze wydzielanie ciepła (ważne przy wykonywaniu budowli masywnych).

1. Sporządzanie mieszanek betonowych. Etapy główne.

Wykonanie betonów z kruszyw lekkich:

1. Sporządzanie mieszanek betonowych. Mieszanie składników. Rodzaje betoniarek.

Tak jak w poprzednim

Betoniarki można podzielić:

• ze względu na kształt mieszalnika na: betoniarki kielichowe i bębnowe,

• ze względu na sposób przemieszczania na: betoniarki stałe, przenośne i samochodowe,

• ze względu na sposób pracy na: betoniarki o działaniu ciągłym i o działaniu okresowym.

1. Transportowanie mieszanki betonowej.

1. Układanie mieszanki betonowej.

Układanie mieszanki betonowej W czasie układania mieszanki betonowej w desko- waniu czy formie nie może następować jej rozsegregowanie Słupy wolno stojące, jak i słupy ram powinny być betonowane bez przerw roboczych. W przypadku konsystencji wilgotnej i gętoplastycznej mieszanka betonowa nie powinna być swobodnie zrzucana z wysokości większej od 3,5 m. Wysokość ta może być zwięk­szona do 5 m, jeśli przekrój słupa mieści się w przedziale 40 x 40 do 80 x 80 cm oraz nie ma krzyżującego się zbrojenia. Słupy o przekroju poniżej 0,16 m2 lub o dowolnym prze­kroju, ale z krzyżującym się zbrojeniem powinny być betonowane odcinkami tak, aby wysokość swobodnego zrzucania mieszanki nie przekraczała 2 m. W przypadku braku możliwości spełnienia tych warunków należy stosować rynny, rury elastyczne lub spe­cjalne rękawy. Przy pochylnym ustawianiu rynien należy zaopatrzyć ich wyloty w odgi­nane zastawki w celu zapewnienia pionowego opadania mieszanki bez rozsegregowywania. Ściany o grubości mniejszej od 15 cm powinny być betonowane odcinkami o wyso­kości nie większej niż 2 m. Belki płyt związane monolitycznie ze słupami lub ścianami należy betonować nie wcześniej niż po upływie 1 do 2 h, licząc od chwili zabetonowania ścian. Układanie mieszanki betonowej w podciągach i płytach stropowych dachowych itp. powinno być wykonywane jednocześnie i bez przerw. Tylko podciągi o wysokości przekraczającej 80 cm można betonować niezależnie od płyt. W szczególnych przypadkach, jak np. w łukach czy w deskowaniach ślizgowych, ukła­danie mieszanki betonowej powinno odbywać się zgodnie ze specjalnie opracowanymi warunkami.

1. Zagęszczanie mieszanki betonowej.

Zagęszczanie mieszanki betonowej wykonuje się w celu wypełnienia danej formy mieszanką z jednoczesnym wyeliminowaniem pustek w układanym betonie. Zagęszczanie mieszanki betonowej może odbywać się na dwa sposoby. Może być to:

•  Zagęszczanie ręczne – jest dość rzadko stosowane. Zagęszczenie ręczne przeprowadza się w przypadku mieszanek o konsystencji ciekłej. Zagęszczanie tego typu polega na sztychowaniu mieszanki, np. prętem stalowym.

• Zagęszczanie mechaniczne – to najbardziej powszechna forma zagęszczania mieszanek betonowych. Zagęszczanie mechaniczne polega na wibrowaniu ułożonej mieszanki betonu. Do tego celu najczęściej stosuje się wibratory wgłębne (buławowe) oraz wibratory powierzchniowe i przyczepne.

Efektywność wibrowania zależy w dużej mierze od składu mieszanki betonowej, częstotliwości i amplitudy drgań oraz czasu wibrowania. Ważne jest, aby parametry wibrowania były tak dobrane, aby zachowana została jednorodność mieszanki. Niewłaściwie dobrana częstotliwość drgań i czas wibrowania mieszanki betonowej, mogą być powodem oddzielenia się składników mieszanki (grube frakcje kruszywa opadają na dno formy, a zaprawa gromadzi się w górnej warstwie) oraz wprowadzenia zbyt dużej ilości powietrza do mieszanki.

1. Pielęgnowanie i dojrzewanie betonu.

1. Wykonanie betonów z kruszyw lekkich.

1. Betony samozagęszczalne i specjalne.

Beton samozagęszczalny – mieszanka betonowa zdolna do szczelnego wypełnienia deskowania, otulenia zbrojenia i zagęszczenia się pod własnym ciężarem, bez użycia wibratorów. Ten rodzaj mieszanki betonowej charakteryzuje się niskim współczynnikiem w/c (stosunek ilości wody do cementu), zwiększoną ilością super plastyfikatora, użyciem cementu wysokiej klasy, dodatkiem pyłu krzemionkowego oraz kruszywem o możliwie niskim punkcie piaskowym.

Betony wysokowartościowe (BWW) to nowy kompozyt budowlany, wyodrębniony poprzez klasyfikację betonów i zaliczony do materiałów cementowych, których wytrzymałość na ściskanie przekracza 60 MPa. Główne cechy tego materiału to również wysoka trwałość i odporność na destrukcyjne oddziaływanie środowiska naturalnego.

Betony wodoszczelne Dzięki uzyskanym parametrom większość betonów wysokowartościowych, można zakwalifikować do grupy betonów wodoszczelnych. Wykonuje się je dla zapewnienia wymaganej szczelności, przewyższającej szczelność technologii betonów zwykłych. W wyniku zastosowanych materiałów BWW są droższe od tradycyjnych, stąd inżynierowie dążyli do uzyskania kompozytu tańszego, ze szczególnych uwzględnieniem szczelności. Betony wodoszczelne uzyskuje się dzięki odpowiedniemu, precyzyjnemu doborowi składników mieszanki betonowej oraz zminimalizowaniu porowatości betonu. Szczelność ta funkcyjnie zależy głównie od wskaźnika wodno-spoiwowego i wieku betonu. Wyróżnia się kilka stopni wodoszczelności betonu: W2, W4, W6, W8, W10 i W12. Liczba oznacza wielkość ciśnienia słupa wody w MPa, oddziałującego na próbkę betonową o grubości 15 cm.

Betony odporne na ścieranie Jedną z cech betonów wysokowartościowych jest duża odporność na ścieranie. Podobnie jak w przypadku betonów wodoszczelnych, możliwe jest obniżenie kosztów ich produkcji. Wyróżnia się dwa mechanizmy powodujące ścieranie betonu:

– ścieranie przedmiotami o płaskich powierzchniach (ruch kołowy, pieszy),

– ścieranie materiałami sypkimi (przemieszczanie kruszyw, piasków).

Betony hydrotechniczne Jest to grupa betonów stanowiąca połączenie cech betonów wodoszczelnych i odpornych na ścieranie. Od betonów hydrotechnicznych wymaga się wodoszczelności, mrozoodporności, odporności na ścieranie i niskiego ciepła hydratacji oraz minimalnego skurczu. Pociąga to za sobą konieczność ograniczenia ilości cementu, pozwalając tym samym na zmniejszenie wydzielanego ciepła hydratacji.

Betony ognioodporne Trwałość ogniowa betonów zwykłych jest niska. Ich odporność na krótkotrwałe działanie temperatury kształtuje się w granicach 200 - 300oC. W wyższej temperaturze następuje spadek wytrzymałości oraz modułu sprężystości. Beton ulega znacznym i trwałym odkształceniom. Betony ognioodporne stosuje się do budowy kominowych przewodów dymowych, kotłów centralnego ogrzewania i konstrukcji, gdzie temperatura dochodzi do 700oC. Betony ognioodporne są trwalsze niż betony zwykłe, lecz nie są to betony niezniszczalne. W przypadku oddziaływania wysokiej temperatury tracą nawet do

65 % wytrzymałości na rozciąganie, co uznaje się za dopuszczalne. Projektując beton ognioodporny powinno się przestrzegać następujących zaleceń:

– stosownie cementów wysokich marek (powyżej 32,5)

– stosowanie kruszywa grubego (głównie łamanego ze skał magmowych zasadowych lub półkwaśnych, kruszywa ceramicznego - klinkier, keramzyt, szamotu, żużla o zawartości CaO < 40%),

– stosowanie kruszywa drobnego (pochodzenie jak kruszywa grubego).

Betony osłonowe Betony te stosuje się głównie jako osłony radiologiczne, chroniące środowisko zewnętrzne przed szkodliwym promieniowaniem. Stosowane są zatem głównie w obiektach, w których zlokalizowane są źródła promieniowania jądrowego oraz promieniowania rentgenowskiego. Betonowe osłony mają za zadanie osłabienie natężenia promieniowania do wartości mniejszej niż dopuszczalne (promieniowania gamma, promieniowania neutronowego oraz rentgenowskiego).

Betony osłonowe klasyfikuje się ze względu na gęstość:

– betony zwykłe, 2100 kg/m3 gęstość < 2600 kg/m3

– betony ciężkie, gęstość > 2600 kg/m3

1. Wyroby z betonów cementowych. Konsystencje i elementy prefabrykowane
   i monolityczne.

2. Kontrola zgodności betonów cementowych wg PNEN206.