TECHNOLOGIA BETONU WAAÅšCIWOÅšCI BETONU NORMY PN-EN 206-1 czerwiec 2003 Beton Część 1: Wymagania, wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci, produkcja i zgodność PN-B-03264:2002 Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone Obliczenia statyczne i projektowanie WAAÅšCIWOÅšCI FIZYCZNE gÄ™stość, porowatość, nasiÄ…kliwość, wodoszczelność, mrozoodporność, przewodność cieplna, skurcz WAAÅšCIWOÅšCI MECHANICZNE wytrzymaÅ‚ość na Å›ciskanie wytrzymaÅ‚ość na rozciÄ…ganie wytrzymaÅ‚ość na Å›cinanie wytrzymaÅ‚ość na skrÄ™canie odporność na Å›cieranie odporność na uderzenie oddziaÅ‚ywania dynamiczne współczynnik sprężystoÅ›ci WAAÅšCIWOÅšCI REOLOGICZNE podatność na odksztaÅ‚cenia pod wpÅ‚ywem obciążeÅ„ podatność na odksztaÅ‚cenia pod wpÅ‚ywem zmian temperatury i wilgotnoÅ›ci WAAÅšCIWOÅšCI OKREÅšLAJCE ODPORNOŚĆ odporność na agresjÄ™ chemicznÄ…, odporność na wysokie i niskie temperatury, mróz. NORMA PN-B-03264:2002 Klasy wytrzymaÅ‚oÅ›ci betonu B15, B20, B25, B30,B37,B45, B50, B55, B60, B65, B70 inne niż w PN-EN 206-1:2003 PodstawÄ… klasyfikacji betonu jest wytrzymaÅ‚ość gwarantowana fcGcube okreÅ›lana na kostkach 150x150x150mm. Przyjmuje siÄ™, że odpowiada ona w przybliżeniu wytrzymaÅ‚oÅ›ci charakterystycznej okreÅ›lanej na kostkach fck,cube WYTRZYMAAOŚĆ NA ÅšCISKANIE ZALEÅ»NOÅšCI DO OBLICZEC Gwarantowana fcG,cube Charakterystyczna (walcowa) fck fck = 0,8 fcG,cube Charakterystyczna (kostkowa) fck,cube fck,cube =1,25 fck Åšrednia fcm fcm = fck + 8 WYTRZYMAAOŚĆ NA ÅšCISKANIE - BADANIE W celu okreÅ›lenia klasy betonu próbki należy badać po 28 dniach. Próbki szeÅ›cienne umieszcza siÄ™ w prasie wytrzymaÅ‚oÅ›ciowej prostopadle do kierunku betonowania, a próbki walcowe bada siÄ™ zgodnie z kierunkiem betonowania. Do obliczeÅ„ wytrzymaÅ‚oÅ›ci fci i-tej próbki o powierzchni docisku A miarodajna jest siÅ‚a Fni niszczÄ…ca tÄ™ próbkÄ™. Fni fci = A WYTRZYMAAOŚĆ ÅšREDNIA Wg. starej normy WytrzymaÅ‚ość gwarantowanÄ… obliczano wg wzoru: fc,G cube = fcm k Å" s gdzie: fcm wytrzymaÅ‚ość Å›rednia betonu uzyskana na n kostkach o wymiarach 150x150x150mm fci - wytrzymaÅ‚ość i tej kostki, n 1 fcm = fci " n i=1 k - odciÄ™ta umownego rozkÅ‚adu normalnego dla prawdopodobieÅ„stwa p = 5% wystÄ™powania wytrzymaÅ‚oÅ›ci betonu fci < fc,G cube k = 1,64, s odchylenie standardowe, które nie powinno przekraczać 0,2 fcm n 1 2 s = fci - fcm () " n -1 i=1 SPRAWDZENIE KLASY Jeżeli liczba badanych próbek n jest równa lub wiÄ™ksza niż 15, to partia betonu może być zakwalifikowana do danej klasy betonu wówczas, jeżeli speÅ‚niony jest warunek: fcm 1,64 Å" s e" fcGcube Jeżeli liczba próbek n < 15, wówczas: fci min e" Ä… Å" fc,G cube gdzie: fci min najmniejsza wartość wytrzymaÅ‚oÅ›ci w badanej serii n próbek, Ä… - współczynnik uzależniony od n wedÅ‚ug tablicy: n Ä… 3 4 1,15 5 8 1,10 9 14 1,05 Jeżeli warunek ten nie jest speÅ‚niony, to badany beton może być uznany za odpowiadajÄ…cy danej klasie, jeżeli: fci min e" fcGcube oraz fcm e" 1,2 fcGcube Jeżeli odchylenie standardowe wytrzymaÅ‚oÅ›ci s > 0,2 fcm , wówczas norma zaleca ustalenie i usuniÄ™cie przyczyn powodujÄ…cych zbyt duży rozrzut wytrzymaÅ‚oÅ›ci. WYTRZYMAAOŚĆ ÅšREDNIA wg. zaleceÅ„ nowej normy: JeÅ›li nie jest znane odchylenie standardowe (Ã): fcm = fck +12 [MPa] Gdy znana jest wartość odchylenia standardowego wytrzymaÅ‚oÅ›ci na Å›ciskanie: fcm = fck + 2à [MPa] KRYTERIA ZGODNOÅšCI Liczba n KRYTERIUM 1 KRYTERIUM 2 Produkcja wyników fcm fci badaÅ„ PoczÄ…tkowa 3 e" fck + 4 e" fck - 4 CiÄ…gÅ‚a 15 e" fck + 1,48 à e" fck - 4 Zgodność jest potwierdzona jeÅ›li oba kryteria dla produkcji poczÄ…tkowej albo ciÄ…gÅ‚ej sÄ… speÅ‚nione KONTROLA ZGODNOÅšCI Obejmuje zespół dziaÅ‚aÅ„ i decyzji podejmowanych wedÅ‚ug zasad zgodnoÅ›ci, przyjÄ™tych przed sprawdzeniem zgodnoÅ›ci betonu ze specyfikacjÄ…. BADANIE ZGODNOÅšCI badanie wykonane przez producenta w celu oceny zgodnoÅ›ci OCENA ZGODNOÅšCI systematyczne badania stopnia, w jakim wyrób speÅ‚nia wyspecyfikowane wymagania KRYTERIA ZGODNOÅšCI Kryteria zgodnoÅ›ci sÄ… ustalone dla produkcji poczÄ…tkowej oraz ciÄ…gÅ‚ej i dotyczÄ… poszczególnych skÅ‚adów betonu bÄ…dz też tzw. rodzin betonów. Produkcja poczÄ…tkowa obejmuje produkcjÄ™ betonu do momentu otrzymania co najmniej 35 wyników badaÅ„ ProdukcjÄ™ ciÄ…gÅ‚Ä… osiÄ…ga siÄ™, gdy uzyska siÄ™ co najmniej 35 wyników badaÅ„ w okresie nie przekraczajÄ…cym 12 miesiÄ™cy Rodzina betonów grupa betonów, dla których jest ustalona i udokumentowana zależność pomiÄ™dzy odpowiednimi wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ciami PRZYROST WYTRZYMAAOÅšCI NA ÅšCISKANIE Wzrost wytrzymaÅ‚oÅ›ci Współczynnik fcm,2/fcm,28 Szybki e" 0,5 Umiarkowany e" 0,3 do < 0,5 Wolny e" 0,15 do < 0,3 Bardzo wolny < 0,15 WYTRZYMAAOŚĆ NA ROZCIGANIE WytrzymaÅ‚ość betonu na rozciÄ…ganie (fct) zależy wÅ‚aÅ›ciwie od tych samych parametrów co wytrzymaÅ‚ość na Å›ciskanie, jednakże stanowi tylko okoÅ‚o 6 15 % wytrzymaÅ‚oÅ›ci na Å›ciskanie. WartoÅ›ci wytrzymaÅ‚oÅ›ci betonu na rozciÄ…ganie osiowe fct ax należy wyznaczać wg PN-EN 206, zgodnie z normÄ… RILEM CPC7. Wykonanie próby rozciÄ…gania osiowego jest trudne i wymaga specjalnego stanowiska badawczego. WYTRZYMAAOŚĆ NA ROZCIGANIE W praktyce czÄ™sto wytrzymaÅ‚ość betonu na rozciÄ…ganie okreÅ›la siÄ™ w sposób przybliżony, jako wytrzymaÅ‚ość betonu na rozciÄ…ganie przy rozÅ‚upywaniu fct (fct,sp) (zgodnie z norma ISO 4108) lub jako wytrzymaÅ‚ość na rozciÄ…ganie przy zginaniu fct2 2 (fct,ft) (zgodnie z normÄ… ISO 4013). Obie te metody dopuszcza norma PN-EN 206. BADANIE NA ROZCIGANIE OSIOWE PróbkÄ™ o wymiarach przekroju poprzecznego: 100x100 mm lub 150x150 mm i dÅ‚ugoÅ›ci równej podwójnemu wymiarowi poprzecznemu umieszcza siÄ™ w uchwytach gÅ‚owicy prasy i osiowo rozciÄ…ga. WytrzymaÅ‚ość oblicza siÄ™ z wzoru: F fct = gdzie: A F siÅ‚a zrywajÄ…ca A pole powierzchni, w którym nastÄ…piÅ‚o zniszczenie. BADANIE NA ROZCIGANIE PRZY ROZAUPYWANIU Badanie to czÄ™sto w literaturze okreÅ›la siÄ™ nazwÄ… metoda brazylijska . Istota metody polega na przyÅ‚ożeniu siÅ‚y w sposób ciÄ…gÅ‚y do tworzÄ…cej i osiowo w stosunku do próbki. SiÅ‚Ä™ przykÅ‚ada siÄ™ poprzez podkÅ‚adki o szerokoÅ›ci s = 0,1a w przypadku próbek kostkowych (a wymiar boku), i s = 0,1d w przypadku próbek walcowych (d Å›rednica walca). Do badaÅ„ zaleca siÄ™ stosować kostki o boku 150 mm lub walce o Å›rednicy d=150 mm i dÅ‚ugoÅ›ci l = 300 mm. BADANIE NA ROZCIGANIE PRZY ROZAUPYWANIU WytrzymaÅ‚ość oblicza siÄ™ wg wzorów: Przy próbkach kostkowych fct = 2F / Ä„ a2 Przy próbkach walcowych fct = 2F / Ä„ dl BADANIE NA ROZCIGANIE PRZY ZGINANIU Badanie to j przeprowadza siÄ™ na betonowej próbce o wymiarach przekroju poprzecznego b x h i dÅ‚ugoÅ›ci l = 4d. Obciąża siÄ™ jÄ… dwiema siÅ‚ami skupionymi, F/2 każda, poprzez rolki stalowe o Å›rednicy od 20 do 40 mm, usytuowane w równych odlegÅ‚oÅ›ciach od podpory. Zaleca siÄ™ wymiary próbki b = h = 150 mm i l = 600 mm. WytrzymaÅ‚ość na rozciÄ…ganie przy zginaniu oblicza siÄ™ wg wzoru: fct2 2 = F l / bh2 WYTRZYMAAOŚĆ NA ROZCIGANIE Odpowiednie równania do przeliczania na bezpoÅ›redniÄ… wytrzymaÅ‚ość na rozciÄ…ganie sÄ… nastÄ™pujÄ…ce: fct,ax= 0,9 fct,sp fct,ax = 0,5 fct,ft WSPÓAZALEÅ»NOŚĆ WYTRZYMAAOÅšCI NA ÅšCISKANIE I NA ROZCIGANIE Najbardziej znanÄ… zależnoÅ›ciÄ… jest równanie w postaci potÄ™gowej Fereta: 2 3 R = Ä… R r c r gdzie: Å»#Rr , Å»#Rc Å›rednie wytrzymaÅ‚oÅ›ci na Å›ciskanie i rozciÄ…ganie Feret zalecaÅ‚ wartość współczynnika Ä…r = 0,232 Bukowski Ä…r = 0,302. Zalecenia CEB-FIP podajÄ… Ä…r = 0,274 Norma PN-B-03264 wprowadza pojÄ™cie Å›redniej wytrzymaÅ‚oÅ›ci na rozciÄ…ganie fctm i jej zależność od wytrzymaÅ‚oÅ›ci charakterystycznej na Å›ciskanie fck wg równania: 2 3 fctm = 03Å" fck , Charakterystyczna wytrzymaÅ‚ość na rozciÄ…ganie fctk stanowi 70% jej wytrzymaÅ‚oÅ›ci Å›redniej, czyli: fctk = 0,7 fctm zależność miÄ™dzy wytrzymaÅ‚oÅ›ciÄ… charakterystycznÄ… na Å›ciskanie i na rozciÄ…ganie przedstawić można w postaci: 2 3 fctk = 0,21Å" fck 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ft/fc maleje wraz ze wzrostem fc 0 20 40 60 80 100 120 wytrzymaÅ‚oÅ›c na Å›ciskanie [MPa] wytrzymaÅ‚ość na rozciÄ…ganie [MPa]