BETONY SPECJALNE

SYSKA PIOTR

Gr. 42b

Studia Zaoczne

TEMAT PROJEKTU:

Tematem projektu jest zaprojektowanie betonu na wykonanie ścian osłonowych w pracowni rentgenowskiej.

Dane do projektu:

Beton ciężki ρ>3400 kg/m³ w stanie powietrzno suchym.

Beton B-15

Cement portlandzki 35

Wymiary ściany: h=4m, l=8m, a=0,8m

Podawanie pojemnikiem do betonu.

Zagęszczanie wibratorami pogrążalnymi.

2.SKLADNIKI MIESZANKI BETONOWEJ

1. CEMENT PORTLANDZKI MARKI P-35

1. KRUSZYWO DROBNE-PIASEK KWARCOWY O

ρ=2.65 kg/dm³

2.3 KRUSZYWO GRUBE-BAZALT ρ=3.12 kg/dm³

WODOŻĄDNOŚĆ PIASKU W_piasku=0,076 dm³/kg

WODOŻĄDNOŚĆ KRUSZYWA W_kruszywa=0,025 dm³/kg

POROWATOŚĆ KRUSZYWA p=

3.WARUNKI WYKONANIA

ZAGĘSZCZANIA MIESZNKI BETONOWEJ PRZEZ WIBROWANIE

4.WARUNKI DOJRZEWANIA =1.05

2.Ustalenie optymalnego stosu okruchowego.

Optymalny stos okruchowy - to kruszywo, o takim uziarnieniu, które pozwala uzyskać mieszankę betonową o określonej konsystencji (ciekłości, płynności) oraz o określonej wytrzymałości przy użyciu minimalnej ilości wody i cementu.

Badanie:

1. Określenie składu ziarnowego (kruszywa) piasku wg.PN-78/B-06724/15;

2. Określenie wskaźnika wodożądności piasku;

3. Ocena gatunku piasku.

4 ÷ 8

0 ÷ 2mm 4 ÷ 16

8 ÷ 16

piasek grys

kruszywo drobne kruszywo grube

0 0,125 0,25 0,5 1 2 [mm]

oczka sit frakcje

2[mm] -- 2 ÷ 4

1 -- 1 ÷ 2

0,5 -- 0,5 ÷ 1

0,25 -- 0,25 ÷ 0,5

0,125 -- 0,125 ÷ 0,25

0 -- 0 ÷ 0,125

w_k - wskaźnik wodożądności kruszywa

w_p - wskaźnik wodożądności dla piasku

wskaźnik wodożądności - odnosi się do zapotrzebowania kruszywa w

wodę.

frakcja - zbiór ziarn zawartych miedzy dwoma kolejnymi sitami zestawu

normowego

Tab.nr 1. Obliczanie wskaźnika wodożądności piasku

Wymiar oczka sita kw.	Frakcja od-do	Zawartość	danej	frakcji(g)		Zaw. Danej frakcji(%)	Współ- czynnik poprawki	Tabelary- czny wskaźnik wodożąd-ności		Iloczyn kolumn 7x8x9
mm	mm	Pomiar 1	Pomiar 2	Pomiar 3	Średnio	%	ρt / ρk	dm^3 /kg
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	4÷2	9	12	9	10	2.5	1	0.038	0.095
2	2÷1	4	7	6	5.7	1,4	1	0.050	0.07
0.5	1÷0.5	68	133	180,5	127,5	32	1	0.068	2,176
0.25	0.5÷0.25	169	125	187,5	161,5	40.5	1	0.094	3.807
0.125	0.25÷0.125	116	108	10	79	19,5	1	0.140	2,73
0	0.125÷0	30	13	6	16,3	4,1	1	0.264	1.0824
		396	398	399	397,7	100		0,099	9,96

Tab.nr 1.

Wskaźnik wodożądności piasku

W_p = Σ/100 = 9,96/100 = 0,099 dm³/kg

2.1.Ustalenie rodzaju i gatunku piasku

Rys.1.Ocena gatunku piasku.

- krzywa uziarnienia badanego piasku

- zakres normowy dla gatunku 1

- zakres normowy dla gatunku 2

Stosowany w projekcie piasek według PN 86/B-06712 jest piaskiem zwykłym.

2.2.Określenie wskaźnika wodożądności frakcji kruszywa grubego.

Tabelaryczny wskaźnik wodożądności frakcji 4 ÷ 8 = 0,032 dm³/kg

Tabelaryczny wskaźnik wodożądności frakcji 8 ÷ 16 = 0,025 dm³/kg

Gęstość bazaltu = 3,03 kg/m³

Poprawka do przeliczania wskaźnika wodożądności.

ρ_t /ρ_k = 3,0/3,03 = 0,99

ρ_t - gęstość tabelaryczna = 3,0 dm³/kg

ρ_k - gęstość rzeczywista kruszywa = 3,03 dm³/kg = δ_b - gęstość bazaltu

w_k = ρ_t /ρ_k * w_tab.

w_tab. - tabelaryczny wskaźnik wodożądności kruszywa

w_k1 = 0,99*w_tab. = 0,99*0,032 = 0,03168 dm³/kg

w_k2 = 0,99*0,025 = 0,02475 dm³/kg

2.4.Ustalenie procentowego udziału frakcji kruszywa grubego w optymalnym stosie okruchowym.

Metoda wypełniania jam.

WARUNEK: w_k + j = min.

j - jamistość kruszywa

jamistość kruszywa - objętość wolnych przestrzeni pomiędzy ziarnami

kruszywa (PN - 88/B - 06714/10 )

Frakcja	%		objętość		gęstość nasypowa	jamistość	wodożądność	j+Wk
4÷8	8÷16	pomiar 1	pomiar 2	pomiar 3	ρ=	j	Wk
0 30 40 50 60 70 100	100 70 60 50 40 30 0	5,7 5,5 5,6 5,6 5,6 5,7	5,8 5,7 5,4 5,4 5,4 5,5	5,75 5,6 5,5 5,5 5,5 5,6	1,739 1,785 1,818 1,818 1,818 1,785	0,2405 0,2257 0,2456 0,2456 0,2156 0,2257	0,02475 0,026829 0,027522 0,028215 0,028908 0,029601 0,03168	0,26525 0,25287 0,24356 0,24415 0,24484 0,25563

Tab. nr2.

ρ_nz = m/v_z

j = (1- ρ_nz/ρ_p.)*1/ρ_nz

W_k3 = 0,0278 dm³/kg ≈ 0,0275 dm³/kg

Udział procentowy frakcji 4 ÷ 8 = 40 %

Udział procentowy frakcji 8 ÷ 16 = 60 %

2.5.Ustalenie procentowego udziału frakcji kruszywa drobnego w optymalnym stosie okruchowym (punkt piaskowy).

Warunek: j = O_z/k

O_z - objętość zaczynu

k - masa kruszywa

PUNKT PIASKOWY

Udział kruszywa (%)			objętość Vz	[dm^3]		ρnz kg/dm^3	ρb+p kg/dm^3	jamistość dm^3/kg	j+8% j dm^3/kg	wk dm^3/kg	Oz/k dm^3/kg
4÷16	0÷4	1	2	3	średnia
100	0	5,7	5,7	5,6	5,66	1,77	2,99	0,23	0,25	0,02756	0,0958
90	10	5,4	5,4	5,3	5,36	1,86	2,95	0,20	0,22	0,0347	0,1207
80	20	5,2	5,1	5,0	5,10	1,96	2,92	0,16	0,17	0,0418	0,1454
70	30	5,0	5,0	4,7	4,90	2,04	2,88	0,14	0,15	0,049	0,1704
60	40	4,95	4,7	4,75	4,80	2,08	2,85	0,11	0,12	0,0561	0,1951
50	50	4,8	4,6	4,7	4,70	2,13	2,82	0,11	0,12	0,0633	0,2201
0	100						2,65			0,099	0,3443

Tab.nr 3.

ρ_p. = 2,65 kg/dm³

ρ_b = 2,99 kg/dm³

ρ_b+p. = (% piasku * ρ_p. + % bazaltu*ρ_b)/100%

O_z/k = tg ε * w_k

tg ε = f(R_p/A,konsystencja)

tg ε = 3,478

tg ε - szybkość wzrostu wskaźnika wodożądności

R_p = A(C/W - 0,5)

R_p - wytrzymałość na ściskanie projektowanego betonu

R_p/A = C/W-0,5

A - wskaźnik jakości kruszywa i cementu (zależy od marki cementu i rodzaju

kruszywa)

tg ε = f(R_p/A,konsystencja)

klasa betonu - wytrzymałość gwarantowana betonu na ściskanie

B20 → R^G_b = 20MPa

R_p = 1,3 ∗R^G_b∗β

R_p - wytrzymałość projektowana betonu na ściskanie

β - współczynnik zależny od warunków dojrzewania betonu (1,0)

R_p = R^G_b *1,3*1,0

R_p = 26,0 MPa

A = 19 - (na podstawie „Beton zwykły” J. Piasta)

R_p/A = 26/19 = 1,4

tg ε = 3,478 w_c = 0,29 dm³/kg

Wyniki badań przedstawiono na rysunku 2.

Skład ziarnowy optymalnego stosu okruchowego wynosi:

piasek = 25,75 %

frakcje:

4 ÷ 8 -- 29,7 % (k* 40%)

8 ÷ 16 -- 44,55 % (k* 60%)

Wskaźnik wodożądności optymalnego stosu okruchowego

w_s = 0,046 dm³/kg

Gęstość pozorna optymalnego stosu okruchowego

ρ_s = % piasku *2,65 + % (frakcji 4 ÷ 16)*2,99 = 2,9 kg/dm³

3.Ustalenie składu mieszanki betonowej (betonu) metodą trzech

równań.

Dane: Szukane:

R_p = 26,0 MPa R^c_p = ?

A = 19 R^G_b = ?

w_c = 0,29 dm³/kg (z tablic)

w_s = 0,046 dm³/kg

ρ_c = 3,10 kg/dm³

ρ_s = 2,90 kg/dm³

C = 370,925 kg

W = 198,5236 kg

K = 1977,286 kg/m³

B = 5,037

Sprawdzenie: 370,925 / 3,1+1977,286 / 2,9 +198,52 = 1000,007

1000,007 ≅ 1000

Recepta na 1 m³ mieszanki betonowej (betonu):

C = 370.95 kg

W = 198.52 kg

K = 1977.29 kg

piasek = 514.30 kg

frakcja 4 ÷ 8 = 593.20 kg

frakcja 8 ÷ 16 = 889.79 kg

4.Sprawdzenie parametrów projektowanej mieszanki betonowej

4.1.Wykonanie próbnego zarobu

Recepta na 12 dm³próbnego zarobu

C = 4.45 kg

W = 2.38 kg

K = 23.73 kg

piasek = 6.17 kg

frakcja 4 ÷ 8 = 7.12 kg

frakcja 8 ÷ 16 =10.68 kg

4.2.Sprawdzenie konsystencji (ciekłości) mieszanki betonowej

Metoda badań - stożek opadowy

Wymagania normowe (PN-88/B-06250)

Opad stożka - 6 ÷ 11

Wynik pomiaru - 12,3 cm

Korekta wody aby uzyskać zakres konsystencji półciekłej.

Aby wejść w zakres konsystencji półciekłej należy zmniejszyć o 50 ml ilość wody.

Korekta składu mieszanki betonowej uwzględniająca korektę wody.

12 dm³ ---- 0,05 dm³

1000 dm³ ---- x

x = 4,17 dm³

Na 1 m³ mieszanki betonowej wodę należ zmniejszyć o 4,17 dm³. Rzeczywista objętość wody po korekcie wynosi 11,95 dm³ .

12,0 dm³- 0,05 dm³ = 11,95 dm³

Korekta składu mieszanki betonowej uwzględniająca rzeczywistą ilość wody.

11,95 dm³ -- 4,45 kg (cement)

1000 dm³ -- C₁

C₁ = 372,39kg

11,95 dm³ -- 23,73 kg (kruszywo)

1000 dm³ -- K₁

K₁ = 1985,77 kg

11,95 dm³ -- (2,38-0,05)kg

1000 dm³ -- W₁

W₁ = 194,98 kg

Skład 1 m³ mieszanki betonowej po korekcie wody:

C₁ = 372,39 kg

W₁ = 194,98 kg

K₁ = 1985,77kg

4.3.Sprawdzenie szczelności mieszanki betonowej.

Metoda pomiaru - cylinder miarowy. Dopuszczalna zawartość powietrza w mieszance betonowej (PN-88/B-06250) wynosi 2 %.

masa cylindra - 2,524 kg

objętość cylindra - V_c = 3,078 dm³

masa cylindra z mieszanką betonową = 10,56 kg

masa mieszanki betonowej - m_mb = 8,03 kg

ρ_mb^p = m_mb / V_c = 2,61 kg/dm³

ρ_mb^p - gęstość pozorna mieszanki betonowej

S = ρ_mb^p / ρ_m

Wyniki pomiaru szczelności:

ρ_mb^p = 8,03 / 3,078 = 2,61 kg/dm³

Recepta po korekcie wody:

C₁ = 372,39kg

K₁ = 1985,77 kg

W₁ = 194,98 kg

ρ_mb = (C₁ + K₁ + W₁) / 1000

ρ_mb - gęstość (właściwa) teoretyczna mieszanki betonowej przy założeniu że

porowatość = 0 %.

ρ_mb = 2,553 kg/dm³

S = ρ_mb^p / ρ_mb ≠ 1,02

Mała dokładność stosowanej metody nie pozwala określić dokładnie zawartości powietrza. Należy przeprowadzić badania metodą ciśnieniową zalecaną przez

normę PN-88/B-06250.

Przyjęto p. = 0,5 % (porowatość)

p. = (1 - S)∗1000 = 5 dm³/m³

S = 0,995

Korekta składu mieszanki betonowej uwzględniająca powietrze:

1005 -- 1985,77

1000 -- K₂

K₂ = 1975,89 kg

1005 - 372,38

1000 - C₂

C₂ = 370,53 kg

1005 - 194,98

1000 - W₂

W₂ = 194,01 kg

Skład mieszanki betonowej na 1 m3 po uwzględnieniu powietrza:

K₂ = 1975,89 kg

C₂ = 370,53 kg

W₂ = 194,01 kg

4.4.Sprawdzenie klasy betonu.

Wyniki badań wytrzymałości na ściskanie

P₁ = 0,985 MN R₁ = 43,7 MPa

P₂ = 1,015 MN R₂ = 45,1 MPa

P₃ = 0,95 MN R₃ = 42,2 MPa

R_min ≥ α ∗ R_b^G

α = 1,15

42,2MPa ≥ 1,15 ∗ 20 MPa

42,2 MPa ≥ 23 MPa

Z powyższego warunku wynika iż beton został zaprojektowany poprawnie.

4.5.Sprawdzenie wskaźnika wodno-cementowego, ilości cementu i zaprawy w 1m³ projektowanej mieszanki betonowej.

Wskaźnik wodno-cementowy = W/C

W/C = 194,01 / 370,53 = 0,5236

Ilość cementu - C₂ = 370,53 kg

Zgodnie z PN-88/B-06250 największa dopuszczalna ilość cementu o projektowanej klasie nie powinna przekraczać 450 kg/m³.

Ilość zaprawy w 1m³:

C+W+P.= zaprawa

C/ ρ_c + W + P. / 2,65 = V₂

370,53 / 3,1 + 194,01 + 508,79 / 2,65 = 505,53 dm³/m³

5.Recepta robocza.

Recepta robocza uwzględnia wilgotność kruszywa i objętość betoniarki.

W = (K_w - K_s)∗100% / K_s

K_w -kruszywo wilgotne

K_s - kruszywo suche

wilgotność piasku - 4 %

wilgotność bazaltu - 3 %

Woda wprowadzona przez bazalt 1975,89 - 508,79 = 1467,1

K_4÷16∗0,03 = W_k = 1467,1∗0,03 = 44,01dm³

Woda wprowadzona przez piasek

P∗ 0,04 = W_p= 508,79∗0,04 = 20,35 dm³

Woda wprowadzona przez kruszywo

W_k + W_p = 64,36 dm³ = W₃

Korekta wody

W₂ - W₃ = 129,65 dm³

Masa wilgotnego bazaltu w 1m³ mieszanki betonowej

K₂ ∗ 1,03= 2035,1667 kg

Masa wilgotnego piasku w 1m³ mieszanki betonowej

P₃ = P₂∗1,04 = 529,14 kg

Recepta na 1m3 mieszanki betonowej uwzględniająca wilgotność kruszywa

C₃ = 370,53 kg

W₃ = 129,65 dm³

P₃ = 529,14 kg

kruszywo:

4 ÷ 8 - 814,07 kg

8 ÷ 16 - 1221,1 kg

6.Ocena projektu.

Podana recepta zapewnia założone wymagania projektowe.

7.Wnioski

1. Otrzymany beton jest szczelny, 0,486% porowatości.

2. Konsystencja jest zgodna z projektowaną.

3. Klasa betonu jest większa od klasy betonu którą należało uzyskać.

4. Beton był badany po okresie dłuższym od 28 dni co spowodowało nieznaczny przyrost wytrzymałości betonu do wytrzymałości po 28 dniach.

5. Do betonu dolano mniejszą ilość wody niż to wynikało z obliczeń, a woda zawsze zmniejsza wytrzymałość betonu, jeżeli jest jej więcej niż wynika to z wodożądności cementu i wodożądności kruszywa.

Receptura na 15 dm³ betonu po dolaniu zakładanej wstępnie ilości wody.

Gdyby dolano całą ilość wody konsystencja była by plastyczna.

Receptura na 1 m³ wynosiła by:

C = 494,4 kg

W = 187,5 kg

K = 1908,6 kg:

Receptura dla konsystencji gęstoplastycznej wynosi:

C = 507,423 kg

W = 166,245 kg

Piasek = 430,368 kg

Kruszywo 8-16 mm = 763,83 kg

Kruszywo 4-8 mm = 763,83 kg

w_k

---