PROJEKTOWANIE  BETONÓW

Spis treści

1.     Wstęp teoretyczny                                                                                                   strony 2-5                                                                                                    

2.     Ćwiczenia

a.)  Projektowanie betonów o założonych właściwościach metodą doświadczalną (zaczynu)

strony 6-7

b.) Projektowanie betonów o założonych właściwościach metodą wodożądności składników                                                                                               strony 8-9

c.)  Wykazanie niekorzystnego wpływu kruszywa o nieprawidłowym  składzie ziarnowym na właściwości mieszanki betonowej i betonu                                                                                                                                                                strony 10-11

d.) Oznaczenie klas zaprojektowanych betonów                                               strony 12

3.Podsumowanie                                                                                                                          strony 13-15

4. Spis literatury                                                                                                                               strony 15

1.WSTĘP  TEORETYCZNY

a.)Ważniejsze pojęcia i definicje

BETON ZWYKŁY  - beton o gęstości pozornej nie mniejszej niż 1.8 kg/dm  wykonany  przy użyciu zaczynu  cementowego , kruszywa mineralnego o frakcjach piaskowych i grubszych (o największych ziarnach większych niż 5 mm )oraz ewentualnych dodatków mineralnych i domieszek chemicznych .

W budownictwie drogowym i mostowym stosuje się tylko betony zwykle , do których zalicza się betony konstrukcyjne . Poza wymienionym podziałem w drogownictwie stosuje się dodatkowe określenia  charakteryzujące cechy betonu np.:

CHUDY BETON – jest to beton o wytrzymałości na ściskanie  w granicach  6do 9 MPa i zawartości cementu maks.              150 kg/m3

BETON NAPOWIETRZANY – zawierający dodatkowo wprowadzone powietrze w ilości nie mniejszej niż 3% objętości zagęszczonej masy .

Beton jest to sztuczny kamień  powstały jak podaje wyżej definicja z kruszywa , cementu i wody , powstający w wyniku procesu wiązania i twardnienia cementu W zależności od ciężaru właściwego rozróżnia się :

¨     betony ciężkie o gęstości pozornej powyżej  rp.>2600 kg/m3 używany między innymi do wykonywania osłon reaktorów jądrowych ,jako ochrona przed promieniowaniem. Jako kruszywa używa się barytu lub limonitu.

¨     betony zwykłe o gęstości pozornej   rp.=2000-2600 kg/m3 , używany jako materiał konstrukcyjny  do stropów  nośnych betonowych i żelbetowych. Użyte kruszywo (mineralne naturalne lub łamane ) to żwir i piasek

¨     betony lekkie o gęstości pozornej rp.<2600 kg/m3 używany jako materiał izolacyjny i konstrukcyjny . Używa się kruszywa : gruzu (gruzobeton ), żużlu ( żużlobeton ), trocin (trocinobeton ) , z porowatych kruszyw sztucznych tj . z łupkoporytu , keremzytu ,glinoporytu , pumeksu hutniczego i popiołoporytu

PIANOBETON -  wykonany bez użycia kruszywa poprzez spieczenie zaczynu cementowego w wyniku dodania środków pianotwórczych 

GAZOBETON - wykonany bez użycia kruszywa poprzez spieczenie zaczynu cementowego w wyniku dodania związków chemicznych rozkładających się z wydzieleniem gazu  

Powyższe betony dzięki swej porowatej strukturze są dobrym izolatorem ciepła  i bywają używane jako izolacje ciepłochronne

MIESZNKA BETONOWA – mieszanina wszystkich składników użytych do wykonania betonu przed i po zagęszczeniu , lecz przed rozpoczęciem  betonu

ZACZYN CEMENTOWY -  mieszanina cementu i wody , występująca w mieszance betonowej  i w betonie

KONSYSTENCJA- betonu jest stanem ciekłości mieszanki betonowej i jest dobierana w zależności od rodzaju elementów konstrukcji i sposobu zagęszczania mieszanki betonowej. Konsystencja betonu zależy od ilości i jakości zaczynu cementowego w betonie oraz od uziarnienia , kształtu i powierzchni ziarn kruszywa

Upłynnienie mieszanki betonowej można uzyskać przez zwiększenie ilości zaczynu cementowego lub zastosowanie plastyfikatorów. Konsystencją miesanki betonowej sprawdza się za pomocą :aparatu Ve-Be lub metody stożka opadowego

URABIALNOŚĆ – jest to właściwość mieszanki betonowej ,pozwalająca na dokładne i szczelne wypełnienie form bez rozdzielania się składników w czasie układania i zagęszczanie tej mieszanki . Urabialność betonu zależy od ilości i jakości zaprawy w betonie . Urabialność mieszanki betonowej polepsza się w miarę zwiększania ilości zaprawy , której jakość zależy od ilości cementu, wody i uziarnienia piasku lub kruszywa łamanego frakcji do 2mm .Urabialność mieszanki betonu można też poprawić przez dodanie do piasku mączki mineralnej lub popiołów lotnych w ilości 30% masy cementu .

W zależności od sposobu układania świeżej masy w formach rozróżnia się beton

¨     lany

¨     ubijany

¨     wibrowany

¨     prasowany

ZAPRAWA – jest to mieszanina cementu i wody oraz wszystkich składników przechodzących przez sito  2mm, występująca  w mieszance betonowej i w betonie

KLASA BETONU -  symbol liczbowo literowy  (np. B25 ) klasyfikujący beton pod względem  jego wytrzymałości  na ściskanie ( określa wytrzymałość gwarantowaną  betonu )

WYTRZYMAŁOŚĆ GWARANTOWANA –   jest to wytrzymałość  na ściskanie w paskalach , zapewniona przez producenta z prawdopodobieństwem  95%

WYTRZYMAŁOŚĆ  ŚREDNIA -  betonu jest to wytrzymałość  na ściskanie w paskalach niezbędna dla uzyskania betonu o odpowiedniej  wytrzymałości gwarantowanej

WYTRZYMAŁOŚĆ  UMOWNA -  wytrzymałość  na ściskanie w paskalach , określona dla próbek sześciennych o krawędzi 15 cm , po 28 dniach twardnienia w temperaturze 18 2oC

b.) Podstawowe cechy betonu i mieszanki betonowej

Najważniejszą cechą decydującą o wartości betonu jest jego wytrzymałość na ściskanie .Z cementami  portlandzkimi i hutniczymi – jako miarodajną przyjmuje się wytrzymałość betonu po 28 dniach twardnienia . Wytrzymałość betonu wzrasta wraz z ilością dodanego cementu , a maleje ze wzrostem ilości wody .

W budownictwie drogowym i mostowym , gdzie wszystkie konstrukcje pracują w bezpośrednim kontakcie z wodą i są narażone na niszczące działanie mrozu , równorzędną cechą jak wytrzymałość jest szczelność betonu  i wynikająca  z niej odporność na działanie wody i mrozu .Szczelny beton można otrzymać przez :

Ø     odpowiedni dobór poszczególnych składników i określenie ich  najlepszego  wzajemnego stosunku w mieszance kruszywa;

Ø     dodatek możliwie małej ilości wody , gdyż wtedy pozostaje mniejsza liczba porów po wyparowaniu wody biernej , tj. nie związanej z  cementem

Ø     staranne i jak najdłuższe polewanie betonu wodą w celu uniknięcia rys ze skurczu;

Ø     uzyskanie gładkiej powierzchni betonu , wypływającej dodatkowo na jego przepuszczalność

Betony szczelne są odporniejsze na ścieranie , co jest bardzo pożądaną cechą , szczególnie w nawierzchni drogowych.

Uzyskanie szczelnego i dokładnego wypełnienia form bez rozdzielania składników mieszanki betonowej w czasie jej układania i zagęszczania jest uwarunkowane właściwą urabialnością i związaną z nią konsystencją mieszanki betonowej .Konsystencja mieszanki betonowej jest to stan ciekłości mieszanki , zależny przede wszystkim od ilości zaczynu cementowego. Polepszenie urabialności można uzyskać na skutek starannego doboru składu betonu lub przez stosowanie dodatków polepszających urabialność ( plastyfikatory ) , natomiast  nie należy uzyskiwać jej przez zwiększenie zawartości wody w masie betonowej .

Poza podanymi uprzednio podstawowymi warunkami dla betonu ,tj. wytrzymałości , szczelności  i konsystencji, beton powinno się uodpornić na destrukcyjne działanie takich czynników , jak np soli używanej do zwalczania gołoledzi (nawierzchnie drogowe ) i wody agresywnej (przepusty , podpory mostowe) ,powodującej korozję betonu.

c.) Ustalenie składu betonu

Skład betonu może być ustalony dowolną metodą , ale powinien być sprawdzony doświadczalnie na podstawie badań wstępnych z uwzględnieniem rzeczywistych warunków wykonywania betonu . Beton o wymaganych właściwościach należy uzyskać przy najmniejszej ilości cementu . Przy ustalaniu składu trzeba uwzględniać : cechy fizyczne betonu wynikające z jego funkcji w konstrukcji ( porowatość , uziarnienie ) , wytrzymałość umowną  ,konsystencje i urabialność .

Ustalenie składu betonu polega na ogół na :

Ø     doborze uziarnienia kruszywa

Ø     doborze ilości i jakości cementu

Ø     doborze urabialności i konsystencji

Ø     obliczeniu ilości poszczególnych składników

Ø     wykonaniu próbnych mieszanek

Ø     ustaleniu roboczego składu betonu

Ø     sprawdzeniu wytrzymałości próbek

2. ĆWICZENIA

2.a) Ćwiczenie                                                                                                                22 kwiecień 98

TEMAT: PROJEKTOWANIE  BETONÓW O ZAŁOŻONYCH WŁAŚCIWIŚCIACH METODĄ DOŚWIADCZALNĄ  ( ZACZYNU ).

Metoda zaczynu jest połączeniem metody obliczeniowej z doświadczalną i dzięki swojej prostocie jest często stosowana , szczególnie do projektowania małych ilości betonu .

PRZEBIEG ĆWICZENIA

1.      WYZNACZAMY DANE

Do badań użyjemy kruszywa łamanego , cementu portlandzkiego 35 . Konsystencja  założona to plastyczna.

Z tablic odczytano , że wskaźnik A1= 20

Wyznaczona klasa  betonu to B 15 stąd :wytrzymałość  gwarantowana

A wytrzymałość umowna

Ze wzoru Bolomeja             

Dobieramy odpowiednią ilość kruszywa  w zależności od wielkości forem . Wielkość forem to :15/15/15 cm

2.      POSTĘPOWANIE

Wyznaczamy kroczki – ilość cementu i wody potrzebna  do wymieszania z piaskiem , którego masa została powyżej obliczona