POLITECHNIKA POZNANSKA INSTYTUT KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH PRACOWNIA MATERIALOZNAWSTWA I TECHNOLOGII Projekt mieszanki betonowej o konsystencji plastycznej dla betonu klasy B-7,5 wykonany metoda iteracji. Prowadzacy dr inz. B. Zgola Wykonali: Zielinska Magdalena Przymusiak Tomasz gr. IV TOB sem. VI Poznan, listopad 004r.
KRZYWA SKLADU ZIARNOWEGO KRUSZYWA PIASKOWO-ZWIROWEGO ORAZ ZWIRU. Wyniki doswiadczenia dla zwiru Tabela. Oznaczenie skladu zwiru. Frakcja [mm] Przesiewy Wymiar [g] sita [mm] I II III Srednia frakcji kruszywa przesiewu przez poszczególne sita I,00-4,00,6 0 0 0,5 0,05 0,05 II 4,00-8,00 4 4,0 5,7 4,5,4,4,9 III 8,00-6,00 8 75, 806,6 80,5 78,4 78,4 79,4 IV 6,00 -,00 6 49, 87,7 8,0 06,6 0,66 00,00 V,00-6,00 0 0 0 0 0,00 00,00 000 000 000 999,99 Wykres. Ponizszy wykres przedstawia udzial frakcji badanego kruszywa 8 78,4% 7 6 5 4 0,66% 0,05%,4% I II III IV V Frakcje
Wykres. Ponizszy wykres przedstawia udzial frakcji badanego zwiru (krzywa przesiewu) 0 9 8 Krzywa przesiewu zwiru 0 85,00% 0 7 7 6 5 4 4 5,00% I II III IV V Frakcje Przesiewany zwir to zwir i grys z otoczaków wielofrakcyjny 8,0,5 Zawartosc frakcji III 8,0 6,0 nie spelnia wymagan normowych wg PN-86/B-067.. Wyniki doswiadczenia dla kruszywa piaskowo-zwirowego Tabela. Oznaczenie skladu kruszywa. Frakcja [mm] Przesiewy Wymiar [g] sita [mm] I II III Srednia frakcji kruszywa przesiewu przez poszczególne sita I 0-0,5 0 0 0 0 0,00 0,00 0,00 II 0,5-0,5 0,5 0 0,67 0,07 0,07 III 0,5-0,50 0,5 8 0,67,07,4 IV 0,50 -,00 0,5 79 66 0 5,67 5,8 6, V,00 -,00 5 09 44 4,67,5 9,8 VI,00-4,00 4 47 6 08,67 0,9 60,7 VII 4,00-8,00 4 87 57 68 70,67 7, 97,86 VIII 8,00-6,00 8 5 8,,4 00,00 IX 6,00 -,00 6 0 0 0 0,00 0,00 00,00 X,00-6,00 0 0 0 0,00 0,00 00,00 99 00 999 998,
Wykres. Ponizszy wykres przedstawia udzial frakcji badanego kruszywa. 4 7,% 5,00% 0,9% 5,00%,5% 5,00% 5,8% 5,00% 0,07%,07%,4% I II III IV V VI VII VIII IX X Frakcje Wykres 4. Ponizszy wykres przedstawia udzial frakcji badanego kruszywa narastajaco. 0 0 97,86% 0 9 8 8 7 6 65,00% 60,7% 5 4 5 Krzywa przesiewu mieszanki kruszywa piaskowo-zwirowego 9,8% 8,00% 0,07%,4% 6,% I II III IV V FrakcjeVI VII VIII IX X Przesiewana mieszanka kruszywa jest najbardziej zblizona do mieszanki kruszywa naturalnego drobnego o frakcji 0 4,0. Kruszywo to nie spelnia wymagan normowych dotyczacych wielkosci procentowej frakcji w kruszywie - wg PN-86/B-067.
. Wyniki doswiadczenia dla piasku Tabela. Oznaczenie skladu kruszywa. Frakcja [mm] Przesiewy Wymiar [g] sita [mm] I II III Srednia frakcji kruszywa przesiewu przez poszczególne sita I 0-0,5 0,0 0,50,59,,4%,4% II 0,5-0,5 0,5 0,56 7,0 6,04 77,90 5,58% 8,0% III 0,5-0,50 0,5 8,4 77,0 59,47 7,7 54,65% 7,66% IV 0,50 -,00 0,5 9,55 0,4 9,55,7 6,6% 99,9% V,00 -,00 50,80 48, 5,87 50,9 0,9% 09,48% VI,00-4,00 5,6, 7,70 8,7,75%,% VII 4,00-8,00 4,87 0,0 0,0 0,00 0,77%,00% VIII 8,00-6,00 8 0,0 0,0 0,0 0,00 0,00 0,00 IX 6,00 -,00 6 0,0 0,0 0,0 0,00 0,00 0,00 X,00-6,00 0,0 0,0 0,0 0,00 0,00 0,00 500,00 499,70 500,8 Wykres 5. Ponizszy wykres przedstawia udzial frakcji piasku. 6 54,65% 5 6,6% 4 5,58% 0,9%,4%,75% I II III IV V VI Frakcje 4
Wykres 6. Ponizszy wykres przedstawia udzial frakcji piasku narastajaco. Krzywa przesiewy piasku 0 9 8 7 6 5 4 I II III IV V VI Frakcje Przesiewany piasek jest najbardziej zblizony do piasku drobnego o frakcji 0,5,0. Kruszywo to nie spelnia wymagan normowych dotyczacych wielkosci procentowej frakcji w kruszywie - wg PN-86/B-067. 5
WYZNACZENIE GESTOSCI NASYPOWEJ ZWIRU, PIASKU ORAZ KRUSZYWA PIASKOWO- ZWIROWEGO. Wyniki doswiadczenia ZWIR ) masa cylindra 4400g ) masa piasku w stanie luznym 040g ) masa zwiru po pierwszym utrzesieniu i wyrównaniu 00g 4) masa zwiru po drugim utrzesieniu i wyrównaniu 00g Wykres 7. Wartosci gestosci nasypowej oraz masy próbek zwiru 50 00 50 00 50 00 050 000 950 900,65,6,5 Stan luzny I utrzesienie II utrzesienia,70,65,60,55,50,45 d d d L I II =,50kg =,600kg =,650kg Gestosc nasypowa zwiru w stanie luznym Gestosc nasypowa zwiru w stanie utrzesionym I Gestosc nasypowa zwiru w stanie utrzesionym II PIASEK ) masa cylindra 4400g ) masa piasku w stanie luznym 00g ) masa piasku po pierwszym utrzesieniu i wyrównaniu 60g 6
4) masa pisku po drugim utrzesieniu i wyrównaniu masa zwiru 640g Wykres 8. Wartosci gestosci nasypowej oraz masy próbek piasku 700 600 500 400 00 00 00 000 900 800,55,8,8 Stan luzny I utrzesienie II utrzesienia,85,80,75,70,65,60,55,50,45,40 d d d L I II =,550kg =,80kg =,80kg Gestosc nasypowa piasku w stanie luznym Gestosc nasypowa piasku w stanie utrzesionym I Gestosc nasypowa piasku w stanie utrzesionym II KRUSZYWO PIASKOWO_ZWIROWE ) masa cylindra 4400g ) masa kruszywa w stanie luznym 0g ) masa kruszywa po pierwszym utrzesieniu i wyrównaniu 540g 4) masa kruszywa po drugim utrzesieniu i wyrównaniu masa zwiru 60g Wykres 9. Wartosci gestosci nasypowej oraz masy próbek kruszywa piaskowozwirowego 650 600 550 500 450 400 50 00 50 00 50,8,77,66 Stan luzny I utrzesienie II utrzesienia,85,80,75,70,65,60,55 7
d d d L I II =,660kg =,770kg =,80kg Gestosc nasypowa piasku w stanie luznym Gestosc nasypowa piasku w stanie utrzesionym I Gestosc nasypowa piasku w stanie utrzesionym II 8
ZAWARTOSC PYLÓW I ZANIECZYSZCZEN W KRUSZYWACH. Zawartosc pylów i zanieczyszczen w badanych kruszywach ZWIR masa próbki przed przeplukaniem : m = 500g masa próbki po przeplukaniu : m = 404,5g Zawartosc pylów w próbce m m K = m k = 9,% 00% Zawartosc zanieczyszczen obcych w zwirze W próbce 500 g masa zanieczyszczen obcych 0,5 g, co wynosi, ze wartosc zanieczyszczen w próbce wynosi 0, %. Kruszywo to spelnia wymagania normowe wg PN-78/B-0674/ i klasyfikowane jest jako kruszywo marki 50. PIASEK masa próbki przed przeplukaniem : m = 500g masa próbki po przeplukaniu : m = 48,5g Zawartosc pylów w próbce m m K = m k =,% 00% Zawartosc zanieczyszczen obcych w piasku W próbce nie znaleziono zadnych zanieczyszczen obcych. 9
. Zawartosc ziaren nieforemnych ZWIR Tabela 4. Zawartosc ziaren nieforemnych zwirze L.p. Frakcja [mm] Waga frakcji [g] Waga ziaren nieforemnych w danej frakcji [g] Procentowy udzial ziaren nieforemnych w danej frakcji Z N [g] I 4-0 50,5 9,00 II 0-0 500, 6,66 III 0-40 86 40,7 4,7. Zawartosc ziaren nieforemnych w calym kruszywie Z Z Z W W W = Z N * f + Z f N + f * f + f + Z 4,7 * 57 + 6,7 * + 9 * 0 = 57 + +0 = 5,8% N * f f,, - udzial ziaren zbadanych frakcji w sredniej próbce laboratoryjnej Kruszywo to spelnia wymogi dotyczace ziaren nieforemnych. Z W <0% i klasyfikowane jest jako zwir wielofrakcyjny powyzej 4,0mm ze skal magmowych i metamorficznych oraz otoczaków wg PN-78/B-0674/6. 0
PROJEKTOWANIE MIESZANKI BETONOWEJ B- 7.5 O KONSYSTENCJI PLASTYCZNEJ METODA ITERACJI Celem drugiej czesci bylo zaprojektowanie mieszanki betonowej o konsystencji plastycznej dla betonu klasy B-7,5. Beton nalezy zaprojektowac metoda iteracji. Metoda iteracji polega, jak sama nazwa wskazuje, na dokonywaniu pewnych prób. Celem tej metody jest znalezienie takich stosunków kruszyw majacych sie skladac na mieszanke, które zapewniaja najlepsza szczelnosc. Proces rozpoczynamy od dosypywania do gruntu ziaren o najwiekszych wymiarach ziaren (grys) grunt o srednich wymiarach ziaren (zwir). Po uzyskaniu maksymalnej szczelnosci rozpoczynamy dodawanie gruntu o najmniejszych ziarnach (piasek), aby wypelnil on luki miedzy ziarnami o wiekszych wymiarach. Przebieg poszukiwan mieszanki o najlepszej szczelnosci przedstawilismy w Tabeli 4. Tabela 4. Tabela iteracji kruszyw L.p. Kolejnosc Kolejne iteracje mieszanki kruszyw postepowania I II III IV V VI VII VIII IX X. Zwir gruby,0,0,0,0,0,0,0,,,. Zwir drobny -,5,5,5,5,5,5. Piasek - - - - - - - -,0,5 4. 5. 6. 7. Suma mas m [kg] Objetosc V? ns [dcm ] Gestosc nasypowa kruszyw = v m [kg/dcm ] Gestosc kruszyw? [kg/dcm ],0,0,5 4,0 4,5 5,0 5,5 5,8 6,8 7,,,58,84,0,4,56,90,00,40,7,69,8987,90,9048,9,950,8960,94,0098,97,65,65,65,65,65,65,65,65,65,65
8. Szczelnosc? ns s =? 0,686 0,765 0,778 0,788 0,756 0,770 0,757 0,7 0,7584 0,749 Aby okreslic ilosc kazdego ze skladników konieczna do wyrobienia odpowiedniej mieszanki nalezy rozwiazac uklad równan: W c =0,9 W p =0,0909 W z =0,0946 W g =0,04074 γ c =, γ g =,65 γ z =,65 γ p =,65 G Z Z P = 0,6657 =,5 Gdzie: G - masa grysu [kg], Z- masa zwiru [kg], P - masa piasku [kg], W - objetosc wody [dm ], C - masa cementu [kg], x - stosunek G/Z odczytujemy z tabeli iteracji, y - stosunek Z/P odczytujemy z tabeli iteracji, w - wskazniki wodozadnosci (w zaleznosci od indeksu piasku, zwiru, grysu, cementu), obliczone wedlug tabel wskazników dla zadanej konsystencji, γ - gestosci kruszyw, dla wszystkich,65 [kg/dm ], Rb -,*klasa betonu,...,75 A - 8, Zwir Gruby Frakcja [mm] Wskaznik wodozadnosci konsystencja plastyczna Zawartosc kruszywa frakcjach frakcji kruszywa Wskaznik wodozadnosci 0-0,5 0,9 0,00 0,00 0,0000 0,5-0,5 0, 0,67 0,00 0,0000 0,5-0,50 0,084 0,67 0,00 0,0000 0,50 -,00 0,058 5,67 0,00 0,0000,00 -,00 0,04 4,67 0,00 0,0000,00-4,00 0,0 08,67 0,05 0,006 4,00-8,00 0,06 70,67,4 0,096 8,00-6,00 0,00, 78,4,568 6,00 -,00 0,06 0,00 0,66 0,06,00-6,00 0,0 0,00 0,00 0,0000,946
Kruszywo piaskowo-zwirowe Frakcja [mm] Wskaznik wodozadnosci konsystencja plastyczna Zawartosc kruszywa frakcjach frakcji kruszywa Wskaznik wodozadnosci 0-0,5 0,9 0,00 0,00 0,0000 0,5-0,5 0, 0,67 0,07 0,0085 0,5-0,50 0,084 0,67,07 0,0899 0,50 -,00 0,058 5,67 5,8 0,004,00 -,00 0,04 4,67,5,009,00-4,00 0,0 08,67 0,9 0,9894 4,00-8,00 0,06 70,67 7, 0,9654 8,00-6,00 0,00,,4 0,048 6,00 -,00 0,06 0,00 0,00 0,0000,00-6,00 0,0 0,00 0,00 0,0000,4074 Piasek Frakcja [mm] Wskaznik wodozadnosci konsystencja plastyczna Zawartosc kruszywa frakcjach frakcji kruszywa Wskaznik wodozadnosci 0-0,5 0,9,,4% 0,0058 0,5-0,5 0, 77,90 5,58% 0,090 0,5-0,50 0,084 7,7 54,65% 0,0459 0,50 -,00 0,058,7 6,6% 0,054,00 -,00 0,04 50,9 0,9% 0,0044,00-4,00 0,0 8,7,75% 0,0006 4,00-8,00 0,06 0,00 0,77% 0,000 8,00-6,00 0,00 0,00 0,00 0,0000 6,00 -,00 0,06 0,00 0,00 0,0000,00-6,00 0,0 0,00 0,00 0,0000 9,09 Oto wyniki, jakie otrzymalismy do wykonania m mieszanki betonowej: Cement C = 56,49 kg Woda W = 45,596 dcm Piasek P = 99,66 kg Zwir Gruby Z = 047,08 kg Kruszywo G = 698,9 kg Wykonywana mieszanka betonowa bedzie umieszczona w formie o pojemnosci 6 dcm, dlatego tez wyniki przez nas otrzymane mnozymy przez 0,006.
Cement C =,57 kg Woda W = 0,874 dcm Piasek P =,795 kg Zwir Gruby Z = 6,8 kg Kruszywo G = 4,9 kg Proporcje dla uzyskania 6dcm mieszanki betonowej Okreslenie rzeczywistej klasy wytrzymalosci na sciskanie betonu po 7 dniach. Objetosc próbek Pole powierzchni V V = 0,5*0,0*0,0 = 050,00cm = 0,0*0,0*0,0 = 000cm A = 0 0 = 00cm = 0,0m Masy próbek M M = 5g =,5kg = 507g =,507kg Sila niszczaca Wytrzymalosc na sciskanie z uwzglednieniem wspólczynnik korekcji ze wzgledu na wymiary kostki N N N SR R R = 65kN = 8kN N + N = = 0,9*,8 = 0,5MPa 65 + 8 = = 46,5kN = 0,9 *6,5 =,85MPa Zgodnie z norma wytrzymalosc betonu po 7 dniach powinna stanowic ok. 70-80% wytrzymalosci koncowej. R R + R,85+ 0,50 7 dni = = =, 8 SR R TER = R 7dni R KLASA =,,7 = = 6,06, MPa *,4=,8*,4=,7MPa TER Prognozowana klasa betonu B-5 4
Okreslenie rzeczywistej klasy wytrzymalosci na sciskanie betonu po 8 dniach. Objetosc próbek Pole powierzchni V V V = 9,9*0,0*0, = 999,90cm = 0,*9,8*0,0 = 999,6cm = 0,*0,0*0,0 = 00,0cm A = 0 0 = 00cm = 0,0m Masy próbek M M M = 450g =,450kg = 469g =,469kg = 475g =,475kg Sila niszczaca N N N N SR = 45kN = 0kN = 40kN = N + N + N 45+ 0 + 40 = =,67kN WARUNEK PIERWSZY Warunek Pierwszy Spelniony min G G Ri > αr b gdzie α R b = 7, 5 min 0 kn R i = = 000 =, 0MPa 0,0 cm Uwzgledniajac ksztalt próbek min R i = 0,9*,0 = 7,9MPa 7,9MPa >,5*7,5 7,9MPa > 0,MPa WARUNEK DRUGI Warunek Drugi Spelniony ) ) R > α min G i R b oraz 8dni G R SR >, *Rb ad ) ad ) R R SR 8dni 8dni SR 7,9MPa > 0, MPa R + R + R = 4,5*09 +,0*0,9 + 4,0*0,9 = 9,85Mpa >,*7,5 9,85MPa >,0MPa = 9,85MPa 5
Mieszanka wykonana ze zmieszania skladników w zaprojektowanych proporcjach spelnila w stopniu bardzo dobrym wymagania co do konsystencji. Badania wytrzymalosciowe na próbkach betonu i ich ocena statystyczna wskazuja na bardzo dobry poziom wytworzenia mieszanki oraz wysoka powtarzalnosc wyników. Beton byl projektowany na klase wytrzymalosciowa B-7,5, jednak spelnia wszystkie wymagania stawiane klasie B-5 i moze byc do niej zakwalifikowany wg normy PN- 88/B-0650. Oznacza to, ze projekt tej mieszanki moze byc udoskonalony poprzez zmniejszenie bardzo wysokiej rezerwy wytrzymalosci (zredukowanie ilosci cementu), co pozwoli na oszczednosci finansowe. Badania laboratoryjne i projekt wykonano zgodnie z obowiazujacymi Polskimi Normami, w szczególnosci: PN-76/B-0674/ Oznaczanie zawartosci zanieczyszczen obcych. PN-78/B-0674/6 Kruszywa mineralne. Badania. Oznaczanie ksztaltu ziaren. PN-9/B-0674/5 Kruszywa mineralne. Badania. Oznaczanie skladu ziarnowego. PN-77/B-0674/07 Kruszywa mineralne. Badania. Oznaczanie gestosci nasypowej. PN-78/B-0674/ Kruszywa mineralne. Badania. Oznaczanie zawartosci pylów mineralnych. PN-86/B-067 Kruszywa mineralne do betonu. PN-B-970 Cement powszechnego uzytku. PN-EN 96- Metody badania cementu. Oznaczanie czasów wiazania i stalosci objetosci. PN-EN 96- Metody badania cementu. Oznaczanie wytrzymalosci PN-88/B-0650 Beton zwykly. 6