KSZTAŁTOWANIE WYMAGAŃ WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH BETONU DO NAWIERZCHNI DR INŻ. WIOLETTA JACKIEWICZ-REK ZAKŁAD INŻYNIERII MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH POLITECHNIKA WARSZAWSKA MGR INŻ. MAŁGORZATA KONOPSKA-PIECHURSKA TPA SP. Z O.O. 1
BETON NAWIERZCHNIOWY INFORMACJE OGÓLNE PN-V- 83002 PROJEKT WT6:2011 KTKNS:2014 PN-EN 206 PN-EN 13877-1 PN-EN 13877-2 Strona 2
BETON NAWIERZCHNIOWY INFORMACJE OGÓLNE Parametr kluczowy wytrzymałość na rozciąganie betonu decydujący o trwałości zmęczeniowej nawierzchni Strona 3
BETON NAWIERZCHNIOWY WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE BETONU Eurokod 2 oraz PN-EN 13877-1 i PN-EN 13877-2 rozróżniają trzy wytrzymałości na rozciąganie: wytrzymałość na rozciąganie osiowe (metoda nie znormalizowana), wytrzymałość na zginanie (oznaczana wg PN-EN 12390-5), wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu (oznaczana wg PN-EN 12390-6). PN-EN 13877-1 i PN-EN 206 określa klasy wytrzymałości betonu brak korelacji pomiędzy klasami (F2 F10) 10 klas (S1,3 S6) 11 klas (C8/10 100/115) 16 klas Strona 4
BETON NAWIERZCHNIOWY WYTRZYMAŁOŚĆ NA ZGINANIE WG PN-EN 12390-5:2011 DWIE METODY BADAŃ: PRZY UKŁADZIE OBCIĄŻENIA DWUPUNKTOWEGO (ZGINANIE 4-PUNKTOWE) Wytrzymałość betonu na zginanie w 28 dniu twardnienia (średnia z trzech próbek), nie niższa niż: - dla kategorii ruchu KR1 KR4 - dla kategorii ruchu KR5 KR7 4,5 MPa 5,5 MPa PRZY UKŁADZIE CENTRYCZNEGO OBCIĄŻENIA PUNKTOWEGO (ZGINANIE 3-PUNKTOWE) Strona 5
BETON NAWIERZCHNIOWY WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE PRZY ROZŁUPYWANIU WG PN-EN 12390-6:2011 DWA RODZAJE PRÓBEK DO BADAŃ: UKŁAD OBCIĄŻENIA DLA PRÓBKI SZEŚCIENNEJ Wytrzymałość betonu na rozciąganie przy rozłupywaniu w 28 dniu twardnienia (średnia z trzech próbek prostopadłościennych), nie niższa niż: - dla kategorii ruchu KR1 KR4 3,0 MPa - dla kategorii ruchu KR5 KR7 3,5 MPa UKŁAD OBCIĄŻENIA DLA PRÓBKI CYLINDRYCZNEJ Strona 6
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI CZYNNIKI KSZTAŁTUJĄCE WYTRZYMAŁOŚĆ BETONU 1.Skład betonu - w/c - ilość i rodzaj cementu - ilość i rodzaj kruszywa - ilość i rodzaj dodatku - ilość i rodzaj domieszki - proporcje między składnikami 2.Właściwości mieszanki - napowietrzenie - konsystencja - urabialność - temperatura 3.Wykonywanie próbek 4.Badanie - zagęszczanie - pielęgnacja Strona 7 Czynniki bezpośrednie: - rodzaj próbki - wielkość próbki - wilgotność próbki - wiek próbki - dokładność maszyny - szybkość obciążenia - ustawienie próbki w maszynie - schemat obciążenia (dla zginania) Czynniki pośrednie: - płaskość próbki - prostopadłość próbki - płaskość powierzchni ściskających maszyny
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI POPRZEZ KRUSZYWO Dobór jakościowy kruszywa - parametry kruszywa - rodzaj kruszywa Maksymalny wymiar ziarn kruszywa D max - D max 8 mm do GWN (górna warstwa nawierzchni) - D max 22 mm do DWN (dolna warstwa nawierzchni) Krzywa uziarnienia - szczelny szkielet z mieszanki mineralnej - punkt piaskowy Strona 8
Wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu, [MPa] Wytrzymałość na zginanie, [MPa] KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI RODZAJ KRUSZYWA 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 Wytrzymałość na ściskanie, [MPa] amfibolit andezyt granit granodioryt 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 Wytrzymałość na ściskanie, [MPa] amfibolit andezyt granit granodioryt Strona 9
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI RODZAJ ZASTOSOWANYCH PRÓBEK DO BADAŃ RODZAJ PRÓBEK DO OZNACZANIA BADANIA WYTRZYMAŁOŚCI NA ROZCIĄGANIE PRZY ROZŁUPYWANIU Wg PN-EN 12390-6 wytrzymałość na rozciąganie oznaczona na próbkach sześciennych jest o około 10% wyższa niż oznaczona na próbkach walcowych, wytrzymałość na rozciąganie oznaczona na próbkach sześciennych 150 mm jest niższa niż oznaczona na 100 mm próbkach sześciennych, nie stwierdzono znaczącego wpływu rozmiaru próbki walcowej na mierzoną wytrzymałość na rozciąganie, Badania własne betonów nawierzchniowych wytrzymałość na rozciąganie oznaczona na próbkach sześciennych jest o około 8-10% wyższa niż oznaczona na próbkach walcowych (3-15%) f t,cyl < f t,cube Strona 10
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI RODZAJ METODY BADAWCZEJ RODZAJ METODY BADAWCZEJ PRZY BADANIU WYTRZYMAŁOŚCI NA ZGINANIE Wg PN-EN 12390-5 badanie metodą centryczną pozwala uzyskać wyniki o ok. 13% wyższe niż uzyskane w metodzie dwupunktowej, Badania własne betonów nawierzchniowych wytrzymałość na zginanie oznaczona metodą centryczną (1-punktową) jest około 10% wyższa niż oznaczona metodą dwupunktową (2-punktową), (5-17%) f t,2-pkt < f t,1-pkt Strona 11
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI WARUNKI PIELĘGNACJI - WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE C35/45 C35/45 Wytrzymałość betonu na ściskanie próbek kondycjonowanych w komorze klimat. ok. 5% wyższa niż próbek przechowywanych w wodzie. Strona 12
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI WARUNKI PIELĘGNACJI - WYTRZYMAŁOŚĆ NA ZGINANIE F5,5 F4,5 Wytrzymałość na zginanie próbek przechowywanych w wodzie wyższa niż próbek przechowywanych w komorze -10% próbki 100x100x500 mm -15% próbki 150x150x700 mm Strona 13
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI WPŁYW CZASU WYSYCHANIA PRÓBEK NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE Wytrzymałość na ściskanie 6 godz. i 48 godz. zbliżone wartości. Strona 14
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI WPŁYW CZASU WYSYCHANIA PRÓBEK NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ZGINANIE Wytrzymałość na zginanie niższa nawet 18% na próbkach 48 godz. niż na 6 godz. i 0 godz. Strona 15
Wytrzymałość na zginanie, [MPa] ZALEŻNOŚCI MIĘDZY WYTRZYMAŁOŚCIAMI WYTRZYMAŁOŚĆ NA ZGINANIE / WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE 9,0 8,0 y = 0,1505x - 0,9145 R² = 0,8832 7,0 6,0 y = 0,1137x + 0,3868 R² = 0,8977 5,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 Wytrzymałość na ściskanie, [MPa] zginanie 1-punktowe/ściskanie zginanie 2-punktowe/ściskanie Strona 16
Wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu, [MPa] ZALEŻNOŚCI MIĘDZY WYTRZYMAŁOŚCIAMI WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE PRZY ROZŁUPYWANIU / WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE 4,5 4,0 y = 0,0385x + 1,7126 R² = 0,7939 3,5 3,0 y = 0,0472x + 0,9526 R² = 0,826 2,5 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 Wytrzymałość na ściskanie, [MPa] rozłupywanie kostki/ściskanie rozłupywanie walce/ściskanie Strona 17
PODSUMOWANIE Wyższe parametry wytrzymałościowe betonu można uzyskać poprzez użycie kruszywa łamanego ze skały o wyższych parametrach wytrzymałościowych; Wytrzymałość na rozciąganie oznaczona na próbkach sześciennych jest o około 8-10% wyższa niż oznaczona na próbkach walcowych; Wytrzymałość na zginanie oznaczona metodą centryczną jest około 10-13% wyższa niż oznaczona metodą dwupunktową; Próbki pielęgnowane w wodzie mają wyższą wytrzymałość (o 15%) na zginanie i niższą wytrzymałość na ściskanie, niż próbki pielęgnowane w komorze klimatycznej; Stwierdzono spadek wytrzymałości na zginanie wraz ze wzrostem wielkości próbek; Istnieje zależność między wytrzymałością na rozciąganie a wytrzymałością na ściskanie. Strona 18
19 DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ DR INŻ. WIOLETTA JACKIEWICZ-REK MGR INŻ. MAŁGORZATA KONOPSKA-PIECHURSKA