I Projektowanie betonu metodą Paszkowskiego pojedynczego otulenia.
Założenia do projektowania betonu:
klasa betonu C 30/37
konsystencja S - 2
klasa cementu C - 52,5
klasa ekspozycji XC3
Parametry piasku i żwiru:
Rodzaj kruszywa: Łamane
a) piasek
Gęstość objętościowa piasku Gp = 1,73 [kg/dm3]
Gęstość gatunkowa piasku γp = 2,63 [kg/dm3]
b) żwir
Gęstość objętościowa żwiru Gz = 1,71 [kg/dm3]
Gęstość gatunkowa żwiru γz = 2,68 [kg/dm3]
Otulenie dla żwiru rz = 1,0 [mm]
Obliczamy wodożądność dla piasku wp i dla żwiru wz oraz spęcznienie mz.
Frakcje |
Ilość [g] |
Udział [%] |
Wskaźnik wodożądności |
Wodożądność |
Wsk. spęcz. |
Spęcz. |
1+2 |
201 |
12,56% |
0,2760 |
0,0346725 |
|
----- |
3 |
231 |
14,44% |
0,1219 |
0,0175993 |
|
----- |
4 |
313 |
19,56% |
0,0828 |
0,0161978 |
|
----- |
5 |
496 |
31,00% |
0,0598 |
0,0185380 |
|
----- |
6 |
359 |
22,44% |
0,0437 |
0,0098052 |
|
----- |
sumy |
1600 |
100,00% |
wp |
0,0968128 |
----- |
----- |
7 |
253 |
7,44% |
0,0333 |
0,0024779 |
2,37 |
0,176356 |
8 |
325 |
9,56% |
0,0264 |
0,0025235 |
1,60 |
0,152941 |
9 |
1278 |
37,59% |
0,0207 |
0,0077808 |
1,27 |
0,477371 |
10 |
1544 |
45,41% |
0,0172 |
0,0078108 |
1,13 |
0,513153 |
sumy |
3400 |
100,00% |
wz |
0,0205930 |
mz |
1,319821 |
Obliczamy ilość zaprawy ze wzoru:
Z1 = mz - Gz / γz [dm3]
Z1 = 1,3198 - 1,71/2,68 [dm3]
Z1 = 0,68 [dm3]
Obliczamy c/w z wzorów Bolomey'a w oparciu o założoną klasę betonu oraz przyjętą klasę cementu i rodzaj kruszywa. Stosujemy kruszywo łamane.
RB = A1 (c/w - 0,5) gdy 1,2 < c/w ≤ 2,5
RB = A2 (c/w + 0,5) gdy 2,5 < c/w ≤ 3,2
RB=49 [N/mm2] ; A1=26 ; A2=17,5
c/w = RB/A1 + 0,5 = 49/26 +0,5 = 2,38
1,2 < 2,38 ≤ 2,5
Obliczamy wskaźnik b ze wzoru:
Obliczamy ilość piasku w kg na 1 dm3 betonu:
= 0,55 kg
Sprawdzamy nierówność:
p / Z1 < Gp
0,55 / 0,68 = 0,81
Gp = 1,73
0,81 < 1,73
nierówność została spełniona
Obliczamy ilość cementu w kg na 1 dm3 betonu ze wzoru:
c = 0,64 kg
Obliczamy ilość wody w kg na 1 dm3 betonu ze wzoru:
w = 0,27 [kg]
Obliczamy składniki na 1 m3 betonu.
Cement:
481,8 [kg]
Piasek:
417,9 [kg]
Żwir:
1295,6 [kg]
Woda:
202 [kg]
Sprawdzamy poprawność obliczeń wzorem na sumę objętości absolutnych:
999,798
Sprawdzamy stosunek C/W i porównujemy z wcześniej obliczonym z wzoru Bolomey'a.
c/w = 2,38
Porównujemy otrzymane wyniki z wartościami normowymi z normy PB 06265 2004 dla klasy ekspozycji XC3.
|
Wartości normowe |
Wartości otrzymane |
Maksymalne w/c |
0,60 |
0,42 |
Minimalna klasa wytrzymałości |
C20/25 |
C30/37 |
Minimalna zawartość cementu |
280 |
481,8 |
II Projektowanie betonu metodą Paszkowskiego podwójnego otulenia.
1. Założenia do projektowania betonu:
klasa betonu C 30/37
konsystencja S - 2
klasa cementu C - 52,5
klasa ekspozycji XC3
Parametry piasku i żwiru:
Rodzaj kruszywa: Łamane
a) piasek
Gęstość objętościowa piasku Gp = 1,73 [kg/dm3]
Gęstość gatunkowa piasku γp = 2,63 [kg/dm3]
Otulenie dla piasku rp = 40 [μm]
b) żwir
Gęstość objętościowa żwiru Gz = 1,71 [kg/dm3]
Gęstość gatunkowa żwiru γz = 2,68 [kg/dm3]
Otulenie dla żwiru rz = 1,0 [mm]
Obliczamy wodożądność dla piasku wp i dla żwiru wz oraz spęcznienie mz i mp.
Frakcje |
Ilość [g] |
Udział [%] |
Wsk. wodożąd. |
Wodożąd. |
Wsk. spęcz. |
Spęcz. |
1+2 |
201 |
12,56% |
0,2760 |
0,034673 |
2,90 |
0,36431 |
3 |
231 |
14,44% |
0,1219 |
0,017599 |
1,79 |
0,25843 |
4 |
313 |
19,56% |
0,0828 |
0,016198 |
1,36 |
0,26605 |
5 |
496 |
31,00% |
0,0598 |
0,018538 |
1,17 |
0,36270 |
6 |
359 |
22,44% |
0,0437 |
0,009805 |
1,08 |
0,24233 |
sumy |
1600 |
100,00% |
----- |
0,096813 |
----- |
1,49382 |
7 |
253 |
7,44% |
0,0333 |
0,002478 |
2,37 |
0,17636 |
8 |
325 |
9,56% |
0,0264 |
0,002524 |
1,60 |
0,15294 |
9 |
1278 |
37,59% |
0,0207 |
0,007781 |
1,27 |
0,47737 |
10 |
1544 |
45,41% |
0,0172 |
0,007811 |
1,13 |
0,51315 |
sumy |
3400 |
100,00% |
----- |
0,020593 |
----- |
1,31982 |
Obliczamy masę żwiru w kg na 1 dm3 betonu ze wzoru:
Z' = Gz / mz [kg]
Z' = 1,71 / 1,31982 [kg]
Z' = 1,2956 [kg]
Obliczamy objętość zaprawy w 1 dm3 betonu ze wzoru:
Z1 = 0,5166 [dm3]
Obliczamy masę piasku w kg na 1 dm3 betonu ze wzoru:
p = 0,5982 [kg]
Obliczamy objętość zaczynu w 1 dm3 betonu ze wzoru:
z = 0,2891 [dm3]
Obliczamy masę cementu w kg na1 dm3 betonu ze wzoru:
dla konsystencji S2 wc = 0,28
c = 0,3394 [kg]
Obliczamy ilość wody w kg na1 dm3 betonu ze wzoru:
w= Z' *wz + p*wp + c*wc
w= 1,2956 *0,0206 +0,5982 *0,0968+ 0,351*0,28
w= 0,1796 [kg]
Obliczamy składniki na 1 m3 betonu.
Cement:
339,4 [kg]
Piasek:
598,2 [kg]
Żwir:
1295,6 [kg]
Woda:
179,6 [kg]
Obliczamy c/w z wzorów Bolomey'a w oparciu o założoną klasę betonu oraz przyjętą klasę cementu i rodzaj kruszywa. Stosujemy kruszywo łamane.
RB = A1 (c/w - 0,5) gdy 1,2 < c/w ≤ 2,5
RB = A2 (c/w + 0,5) gdy 2,5 < c/w ≤ 3,2
A1=26 ; A2=17,5
c/w = 339,37/179,62 = 1,889
RB = 26 (1,889 - 0,5) gdy 1,2 < c/w ≤ 2,5
RB = 36,11 [N/mm2]
Zmieniam otulenie dla piasku i powtarzam obliczenia.
Otulenie dla piasku rp = 30 [μm]
Frakcje |
Ilość [g] |
Udział [%] |
Wsk. wodożąd. |
Wodożąd. |
Wsk. spęcz. |
Spęcz. |
1+2 |
201 |
12,56% |
0,2760 |
0,034673 |
2,30 |
0,28894 |
3 |
231 |
14,44% |
0,1219 |
0,017599 |
1,56 |
0,22523 |
4 |
313 |
19,56% |
0,0828 |
0,016198 |
1,26 |
0,24649 |
5 |
496 |
31,00% |
0,0598 |
0,018538 |
1,12 |
0,34720 |
6 |
359 |
22,44% |
0,0437 |
0,009805 |
1,06 |
0,23784 |
sumy |
1600 |
100,00% |
----- |
0,096813 |
----- |
1,34569 |
Obliczamy masę piasku w kg na 1 dm3 betonu ze wzoru:
p = 0,6641[kg]
Obliczamy objętość zaczynu w 1 dm3 betonu ze wzoru:
z = 0,2641 [dm3]
Obliczamy masę cementu w kg na1 dm3 betonu ze wzoru:
dla konsystencji S2 wc = 0,28
c = 0,2872 [kg]
Obliczamy ilość wody w kg na1 dm3 betonu ze wzoru:
w= Z' *wz + p*wp + c*wc
w= 1,2956 *0,0206 +0,6641 *0,0968+ 0,2872*0,28
w= 0,1714 [kg]
Obliczamy składniki na 1 m3 betonu.
Cement:
287,2 [kg]
Piasek:
664,1 [kg]
Żwir:
1295,6 [kg]
Woda:
171,4 [kg]
Obliczamy c/w z wzorów Bolomey'a w oparciu o założoną klasę betonu oraz przyjętą klasę cementu i rodzaj kruszywa. Stosujemy kruszywo łamane.
RB = A1 (c/w - 0,5) gdy 1,2 < c/w ≤ 2,5
RB = A2 (c/w + 0,5) gdy 2,5 < c/w ≤ 3,2
A1=26 ; A2=17,5
c/w = 339,37/179,62 = 1,68
RB = 26 (1,68 - 0,5) gdy 1,2 < c/w ≤ 2,5
RB = 30,57[N/mm2]
Zmieniam otulenie dla piasku na większe, ponieważ wtedy rośnie c/w i powtarzam obliczenia.
Otulenie dla piasku rp = 60 [μm]
Frakcje |
Ilość [g] |
Udział [%] |
Wsk. wodożąd. |
Wodożąd. |
Wsk. spęcz. |
Spęcz. |
1+2 |
201 |
12,56% |
0,2760 |
0,034673 |
4,41 |
0,55401 |
3 |
231 |
14,44% |
0,1219 |
0,017599 |
2,3 |
0,33206 |
4 |
313 |
19,56% |
0,0828 |
0,016198 |
1,56 |
0,30518 |
5 |
496 |
31,00% |
0,0598 |
0,018538 |
1,25 |
0,38750 |
6 |
359 |
22,44% |
0,0437 |
0,009805 |
1,12 |
0,25130 |
sumy |
1600 |
100,00% |
----- |
0,096813 |
----- |
1,83004 |
Obliczamy masę piasku w kg na 1 dm3 betonu ze wzoru:
p = 0,4883[kg]
Obliczamy objętość zaczynu w 1 dm3 betonu ze wzoru:
z = 0,3309 [dm3]
Obliczamy masę cementu w kg na1 dm3 betonu ze wzoru:
dla konsystencji S2 wc = 0,28
c = 0,4264 [kg]
Obliczamy ilość wody w kg na1 dm3 betonu ze wzoru:
w= Z' *wz + p*wp + c*wc
w= 1,2956 *0,0206 +0,4883 *0,0968+ 0,4264*0,28
w= 0,1933 [kg]
Obliczamy składniki na 1 m3 betonu.
Cement:
426,4 [kg]
Piasek:
488,3 [kg]
Żwir:
1295,6 [kg]
Woda:
193,3 [kg]
Obliczamy c/w z wzorów Bolomey'a w oparciu o założoną klasę betonu oraz przyjętą klasę cementu i rodzaj kruszywa. Stosujemy kruszywo łamane.
RB = A1 (c/w - 0,5) gdy 1,2 < c/w ≤ 2,5
RB = A2 (c/w + 0,5) gdy 2,5 < c/w ≤ 3,2
A1=26 ; A2=17,5
c/w = 339,37/179,62 = 2,21
RB = 26 (2,21 - 0,5) gdy 1,2 < c/w ≤ 2,5
RB = 44,34[N/mm2]
Nadal nie otrzymuje oczekiwanego Rb, dlatego zwiększam otulenie dla piasku i powtarzam obliczenia.
Otulenie dla piasku rp = 70 [μm]
Frakcje |
Ilość [g] |
Udział [%] |
Wsk. wodożąd. |
Wodożąd. |
Wsk. spęcz. |
Spęcz. |
1+2 |
201 |
12,56% |
0,2760 |
0,034673 |
5,33 |
0,66958 |
3 |
231 |
14,44% |
0,1219 |
0,017599 |
2,59 |
0,37393 |
4 |
313 |
19,56% |
0,0828 |
0,016198 |
1,67 |
0,32669 |
5 |
496 |
31,00% |
0,0598 |
0,018538 |
1,31 |
0,40610 |
6 |
359 |
22,44% |
0,0437 |
0,009805 |
1,15 |
0,25803 |
sumy |
1600 |
100,00% |
----- |
0,096813 |
----- |
2,03434 |
Obliczamy masę piasku w kg na 1 dm3 betonu ze wzoru:
p = 0,4393[kg]
Obliczamy objętość zaczynu w 1 dm3 betonu ze wzoru:
z = 0,3495[dm3]
Obliczamy masę cementu w kg na1 dm3 betonu ze wzoru:
dla konsystencji S2 wc = 0,28
c = 0,4652 [kg]
Obliczamy ilość wody w kg na1 dm3 betonu ze wzoru:
w= Z' *wz + p*wp + c*wc
w= 1,2956 *0,0206 +0,4393 *0,0968+ 0,4652*0,28
w= 0,1995 [kg]
Obliczamy składniki na 1 m3 betonu.
Cement:
465,2 [kg]
Piasek:
439,3 [kg]
Żwir:
1295,6 [kg]
Woda:
199,5 [kg]
Obliczamy c/w z wzorów Bolomey'a w oparciu o założoną klasę betonu oraz przyjętą klasę cementu i rodzaj kruszywa. Stosujemy kruszywo łamane.
RB = A1 (c/w - 0,5) gdy 1,2 < c/w ≤ 2,5
RB = A2 (c/w + 0,5) gdy 2,5 < c/w ≤ 3,2
A1=26 ; A2=17,5
c/w = 465,2/199,5 = 2,33
RB = 26 (2,33 - 0,5) gdy 1,2 < c/w ≤ 2,5
RB = 47,64[N/mm2]
Sprawdzamy poprawność obliczeń wzorem na sumę objętości absolutnych:
1000,0315 dm3
Porównujemy otrzymane wyniki z wartościami normowymi z normy PB 06265 2004 dla klasy ekspozycji XC3.
|
Wartości normowe |
Wartości otrzymane |
Maksymalne w/c |
0,60 |
0,43 |
Minimalna klasa wytrzymałości |
C20/25 |
C30/37 |
Minimalna zawartość cementu |
280 |
465,2 |
Wnioski
Mieszanka betonowa projektowana metodą pojedynczego otulenia spełnia zarówna warunki normowe dla określonej klasy ekspozycji, założone c/w oraz wzór na objętość absolutną.
Wnioskuje stąd, że została zaprojektowana poprawnie.
Natomiast mieszanka z metody podwójnego otulenia spełnia warunki normowe dla założonej klasy ekspozycji oraz wzór na sumę objętości absolutnej. Jednakże, nawet przy maksymalnej grubości powłoki otulającej piasek nie jesteśmy w stanie uzyskać wymaganej wytrzymałości na ściskanie przyjmowanej do projektowania.
Politechnika Łódzka
Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
1