Mateusz Papski, Marcin Maćkowiak, gr. D, Budownictwo, semestr IV

SPRAWOZDANIE Z MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH

(ćwiczenia 7-13)

Zawartość sprawozdania:
- projektowanie betonu metodą zaczynu,

- wykonanie zarobu próbnego,

- badanie cech technicznych mieszanki betonowej,

- wykonanie próbek do badania wytrzymałości betonu na ściskanie,

- opracowanie recepty roboczej,

- badanie niszczące próbek betonowych i ocena wytrzymałości betonu na ściskanie.

PROJEKTOWANIE BETONU METODĄ ZACZYNU

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zaprojektowanie betonu metodą zaczynu. Metoda ta polega na dodawaniu do znanej ilości kruszywa zaczynu cementowego do uzyskania zakładanej konsystencji i zmierzeniu objętości otrzymanej mieszanki betonowej w celu wyznaczenia składników na 1 m³ betonu.

2. WYKONANIE ĆWICZENIA

Etap 1 - założenia wstępne

• przeznaczenie betonu: nadproże okienne, element monolityczny

• klasa wytrzymałości betonu: C16/20

• klasa ekspozycji: X0

• najmniejszy wymiar przekroju poprzecznego: 10 cm

• odległość w świetle między prętami zbrojenia, leżącymi w płaszczyźnie poziomej: 3 cm

• przekrój prosty rzadko zbrojony

• zagęszczenie betonu przez wibrowanie

• dojrzewanie naturalne

Etap 2 - wymagane właściwości mieszanki betonowej i betonu

• średnia wytrzymałość betonu na ściskanie

f_cm = f_ck + z

z = 8 [MPa]

f_ck = 20 [MPa]

f_cm = 20 + 8 = 28 [MPa]

• maksymalna średnica ziarn kruszywa : D _max

D _max < 1/3 · 100 = 33,3 [mm]

D _max = 16 [mm]

D _max < 3/4 ∙ 30 = 22,5 [mm]

• konsystencja plastyczna K-3

• urabialność

Z = 450÷550 [ dm³/m³]

V_cp = 80 [ dm³/m³]

• brak zaleceń do minimalnej ilości cementu oraz maksymalnej wartości w/c (zgodnie z tablicą 3.9 -Tablice pomocnicze do projektowania , ze względu na klasę ekspozycji X0)

Etap 3 - dobór i ocena składników mieszanki betonowej

• cement CEM I 32,5 ρ_c = 3,10 kg/m³

• kruszywo

• drobne 0/2 (K₁): P₁ = 100% , f₁ = 0,44% , ρ_k1 = 2,65 kg/dm³

• grube 2/16 (K₂): P₂ = 0,91% , f₂ = 0% , ρ_k2 = 2,65 kg/dm³

Dla: Z = 450÷550 [ dm³/m³], konsystencji mieszanki betonowej: plastyczna K-3, c/w = 1,8 przyjęto punkt piaskowy P = 32 % (0/16)

Korzystając ze wzoru :

x = P₁ - P/P - P₂ = K₂

x = 2,19

Wniosek: Kruszywo drobne i grube spełnia zalecenia normy PN-EN 12620, a krzywa uziarnienia mieszanki kruszynowej mieści się w polu zalecanego uziarnienia dla grupy frakcji 0/16 mm.

• Woda wodociągowa wg. PN-EN 1008 : 1997

Etap 4 - projektowanie

• Wyznaczenie A, c/w

Dla kruszywa naturalnego i klasy cementu 32,5

- A₁ =18

- c/w = 2,06

• Wyznaczenie mas składników potrzebnych do wykonania zarobu próbnego

Do wykonania zarobu próbnego przyjęto K = 18 kg

K = K₁ + K₂

gdzie

K₁ - kruszywo drobne

K₂ - kruszywo grube

Ilości poszczególnych kruszyw obliczamy ze wzorów:

kruszywo drobne 0/2: K₁ = K/1+x = 5,64 [kg]

kruszywo grube 2/16: K₂ = K - K₁ =12,36 [kg]

Wniosek: Do uzyskania 18 kg mieszanki kruszynowej o żądanym punkcie piaskowym P = 32%, należy zmieszać 5,64 kg kruszywa drobnego 0/2 i 12,36 kg kruszywa grubego 2/16.

Przyjęto ilość zaczynu cementowego z = 6 [kg] (1/3 K).

Skład zaczynu zgodnie ze wzorami wygląda następująco:

w = z / 1+c/w = 1,96 [kg]

c = w ∙ c/w = 4,04 [kg]

( Sprawdzenie c/w = 4,04/1,96 = 2,06)

WYKONANIE ZAROBU PRÓBNEGO

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest wykonanie zarobu próbnego w oparciu o dane liczbowe uzyskane z metody zaczynu.

2. WYKONANIE ĆWICZENIA

• Korekta wody i cementu w zarobie próbnym:

- masa naczynia z zaczynem przed dolaniem - 7,214 [kg]

- masa z zaczynem po odlaniu - 2,929 [kg]

- masa dolanego zaczynu - 4,285 [kg] = z₁

• Ilość składników w dolanym zaczynie cementowym (z₁) wynosi:

w₁ = z₁ / 1+c/w = 1,40 [kg]

c₁ = w₁ ∙ c/w = 2,88 [kg]

(Sprawdzenie c₁/w₁ = 2,88/1,40 = 2,06)

BADANIE CECH TECHNICZNYCH MIESZANKI BETONOWEJ

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zbadanie cech technicznych mieszanki betonowej tj. konsystencji, gęstości objętościowej, objętości i zawartości powietrza oraz obliczenie ilości składników, ilości zaprawy na 1 m³ mieszanki oraz objętości absolutnej ziarn kruszywa poniżej 0,125 mm i cementu.

2. WYKONANIE ĆWICZENIA

• Objętość i gęstość mieszanki betonowej po zagęszczeniu:

ρ_ob = m/V

m- masa mieszanki = 19,267-7,784 = 11,483 [kg] V -objętość mieszanki = 4,78 [dm³]

ρ_ob = 2,40 [kg/dm³]

V_b = (K⁰ + z₁)/ ρ_ob

K⁰ = 18 [kg]

V_b = 9,285 [dm³]

• Obliczenie ilości składników na 1 m³ mieszanki betonowej:

C = 1000 ( c₁/V_b) = 310,2 [kg]

K₁ = 1000 (K₁/ V_b) = 607,4 [kg]

K₂ = 1000 (K₂/ V_b) = 1331,2 [kg]

W =1000 ( w₁/ V_b) = 150,8 [kg]

( Sprawdzenie c/w = 310,2/150,8 = 2,06)

• Sprawdzenie zawartości powietrza w mieszance betonowej (metoda ciśnieniowa):

Zawartość powietrza w mieszance betonowej p_p = 2,4%; (badanie przeprowadzone zgodnie z normą PN-EN 12350-7).

• Badanie konsystencji metodą Vebe zgodnie z normą PN-EN 12350-3:

Opad po ściągnięciu formy jest właściwy (prawidłowy), brak przekrzywień -zgodny z normą.

Wstępny opad stożka = 6 [mm]

Wskaźnik Vebe V =14 [s].

Wniosek: Zgodnie z PN-88/B-06250 badaną konsystencję można zaklasyfikować jako gęstoplastyczną K-2.

• Obliczenie ilości zaprawy w 1 m³ mieszanki betonowej:

Z = (K∙ P)/ρ_k + C/ ρ_c + W

Z = 485 [dm³] > 450 [dm³]

Wniosek: Obliczona ilość zaprawy w 1 m³ mieszanki betonowej mieści się w wymaganym (zalecanym) przedziale ilości zaprawy mieszanki betonowej dla tego rodzaju konstrukcji.

• Obliczenie objętości absolutnej ziaren kruszywa poniżej 0,125 mm i cementu:

V_cp = C/ρ_c + (K₁ ∙ f₁ + K₂ ∙ f₂)/ρ_k

V_cp = 101,1 [dm³/m³] > V_{cp normowego} = 95 [dm³/m³]

Wniosek: Obliczona objętość absolutna ziaren kruszywa poniżej 0,125 mm i cementu przekracza wartość minimalną.

wykonanie próbek do badania wytrzymałości betonu na ściskanie

1. CEL ĆIWCZENIA

Celem ćwiczenia jest wykonanie sześciennych kostek z zaprojektowanego betonu w celu zbadania wytrzymałości betonu na ściskanie wg. PN-EN 12390. Należy wykonać 3 próbki o wymiarach 15 x 15 x 15 [cm].

2. WYKONANIE ĆWICZENIA

Składniki betonu umieszczono w mieszarce laboratoryjnej. Po wymieszaniu mechanicznym całość wymieszano ręcznie. Beton w formach układano i zagęszczano w dwóch warstwach. Do zagęszczenia zastosowano pręt stalowy z zaokrąglonym końcem o średnicy 16 mm i długości ok. 600 mm. Nadmiar betonu usunięto i dokładnie wyrównano górną powierzchnię próbki. Próbki zostały wyjęte z form po ok. 24 godzinach.

• Obliczenie ilości składników na 3 próbki tj. na 12 dm³

C = 3,7 [kg]

K₁ = 7,3 [kg]

K₂ = 16 [kg]

W = 1,8 [kg]

( Sprawdzenie c/w = 3,7/1,8 = 2,06)

OPRACOWANIE RECEPTY ROBOCZEJ

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie recepty na 1 zarób betoniarki o objętości V_z przy dozowaniu cementu wagowo, kruszywa objętościowo, a następnie składu roboczego na 1 zarób przy dozowaniu cementu pełnymi workami.

2. OBLICZENIA

• Wyznaczenie recepty roboczej dla V_z = 1000 dm³ , dozowanie 8 x 25 kg

Składniki	Skład lab.1m^3 betonu (kruszywo suche)	Skład roboczy 1 m^3 betonu przy kruszywie wilgotnym		Recepta na 1 zarób betoniarki Vz	Skład roboczy na 1 zarób (dozowanie cementu pełnymi workami)
						wagowo	objętościowo
Cement	310,2 kg	310,2 kg	258,5 dm^3	201,6 kg	200 kg
Kruszywo drobne	607,4 kg	617,7 kg	386,1 dm^3	251 dm^3	249 dm^3
Kruszywo grube	1331,2 kg	1353,8 kg	902,6 dm^3	586,7 dm^3	582 dm^3
Woda	150,8 dm^3	117,8 kg	117,8 dm^3	76,6 dm^3	76 dm^3

• Suma objętości nasypowych składników sypkich

ΣV = Co + Po + Zo = 1547,2 dm³

• Obliczenie α

α = 1000/ ΣV = 0,65

• Wydajność zarobu

Vu = V_z * α = 0,65 m³

• Wyznaczenie recepty roboczej dla V_z = 500 dm³ , dozowanie 4 x 25 kg

Składniki	Skład lab.1m^3 betonu (kruszywo suche)	Skład roboczy 1 m^3 betonu przy kruszywie wilgotnym		Recepta na 1 zarób betoniarki Vz	Skład roboczy na 1 zarób (dozowanie cementu pełnymi workami)
						wagowo	objętościowo
Cement	310,2 kg	310,2 kg	258,5 dm^3	100,8 kg	100 kg
Kruszywo drobne	607,4 kg	617,7 kg	386,1 dm^3	125,5 dm^3	124,5 dm^3
Kruszywo grube	1331,2 kg	1353,8 kg	902,6 dm^3	293,3 dm^3	291 dm^3
Woda	150,8 dm^3	117,8 kg	117,8 dm^3	38,3 dm^3	38 dm^3

• Suma objętości nasypowych składników sypkich

ΣV = Co + Po + Zo = 1547,2 dm³

• Obliczenie α

α = 1000/ ΣV = 0,65

• Wydajność zarobu

Vu = V_z * α = 0,325 m³

BADANIE NISZCZĄCE PRÓBEK BETONOWYCH I OCENA WYTRZYMAŁOŚCI BETONU NA ŚCISKANIE

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zbadanie wytrzymałości betonu na ściskanie, które przeprowadzono na 3 próbkach sześciennych wykonanych z zaprojektowanej mieszanki betonowej. Badanie przeprowadza się wg. PN-EN 12390 w maszynie wytrzymałościowej.

2. WYKONANIE ĆWICZENIA

Przed przystąpieniem do badania próbki wyczyszczono i zmierzono, ponieważ wysokość próbek przekroczyła dopuszczalne wymagania dotyczące wymiarów więc wysokość przyjęto jako średnią z 6 pomiarów.

Próbki ustawiono w maszynie tak, aby obciążenie działało prostopadle do kierunku formowania próbek. Próbki wycentrowano względem dolnej płyty dociskowej i poddano działaniu odciążenia. Wszystkie próbki uległy prawidłowemu zniszczeniu.

3. WYNIKI POMIARÓW

• Próbka I

a = 150,00 mm

h₁ = 153,12 mm

h₂ = 153,92 mm

h₃ = 152,84 mm

h₄ = 153,59 mm

h₅ = 153,66 mm

h₆ = 153,04 mm

h_śr = 153,36 mm

Pole przekroju poprzecznego, na które działa siła A₁ = 230,04 cm²

Siła niszcząca F₁ = 873,7 kN

• Próbka II

a = 150,00 mm

h₁ = 153,65 mm

h₂ = 154,13 mm

h₃ = 153,56 mm

h₄ = 153,28 mm

h₅ = 154,73 mm

h₆ = 153,40 mm

h_śr = 153,79 mm

Pole przekroju poprzecznego, na które działa siła A₂ = 230,685 cm²

Siła niszcząca F₂ = 871,1 kN

• Próbka III

a = 150,00 mm

h₁ = 153,71 mm

h₂ = 153,60 mm

h₃ = 152,76 mm

h₄ = 152,26 mm

h₅ = 152,74 mm

h₆ = 152,82 mm

h_śr = 152,98 mm

Pole przekroju poprzecznego, na które działa siła A₁ = 229,47 cm²

Siła niszcząca F₁ = 850,0 kN

4. OBLICZENIA

• Obliczenie wytrzymałości betonu na ściskanie

f_c = (F / A_c) * 10 [MPa]

Nr próbki	Ac [cm^2]	F [kN]		fci [MPa]
1	A1 = 230,04	F1 = 873,7		fc1 = 38,0
2	A2 = 230,685	F2 = 871,7		fc2 = 38,0
3	A3 = 229,47	F3 = 850,0		fc3 = 37,0
			Σ fci	113

• Średnia wytrzymałość betonu na ściskanie

f_cm = Σ f_ci / n = 37,667 MPa

• Ocena zgodności

f_ck,cub = 20 MPa

Średnia wytrzymałość na ściskanie f_cm jest większa od wytrzymałości charakterystycznej dla próbek sześciennych f_ck,cub + 4 .

Każdy pojedynczy wynik badania wytrzymałości f_ci jest większy od wytrzymałości charakterystycznej dla próbek sześciennych f_ck,cub - 4 .

Wniosek: Średnia wytrzymałość na ściskanie mieści się w wymaganych kryteriach, więc mieszanka betonowa została zaprojektowana w sposób prawidłowy.

---