Ehitusmaterjalid Betooni uurimine (0)

1. Töö eesmärk
Selgitada erinevate keskkonna tingimuste mõju kivistunud betooni tihedusele ja survetugevusele.
2. Kasutatud materjalid
Killustik – CEM I 42,5 (ehitustsement)
„Kiiu“ karjääri looduslik liiv
Paekivi killustik fraktsiooniga 4/16
Joogivesi
2.1 Kasutatud töövahendid
Abramsi koonus – kooniline vorm, mida on vaja segu konsistentsi määramiseks
Metallvarras – betooni sorkimiseks, segu konsistentsi määramisel
Vibrolaud – betoonisegu tihendamiseks
Pressid survetugevuste ja paindetugevuste arvutamiseks
3. Katsemetoodika kirjeldamine
Betoonisegu valmistatakse käsitsi segades. Valisime betoonisegu nr 1 (tsement 309 kg/m3, liiv 654 kg/m3, killustik #4/16 1197 kg/m3, vesitsementtegur 0,65, vesi 200 kg/m3. Eelnevalt niisutatud nõusse puistatakse kaalutud killustik ja liiv ning segatakse, lisatakse kaalutud tsement ja segatakse. Lõpuks lisatakse kaalutud vesi ja segatakse ühtlase betoonisegu saamiseni .
Segu konsistents määratakse koonuse vajumi järgi. Niisutatud metallplaadile asetatud kooniline vorm (Abramsi koonus) täidetakse betooni-seguga kolmes kihis. Iga kiht tihendatakse metallvardaga (läbimõõduga 15mm) 25 korda sorkides ja pind silutakse kelluga. Vorm tõstetakse ettevaatlikult vertikaalselt üles ning asetatakse betoonisegust moodustunud koonuse kõrvale. Mõõdetakse betoonisegu koonuse vajum (kõrguse vähenemine oma raskuse mõjul täissentimeetrites.
Betooni survetugevuse kontrolliks valmistatakse 2 seeriat katsekehi (3x2 kuupi servapikkusega 100mm). Vormid täidetakse betooniseguga kahes kihis ning mõlemat kihti tihendatakse vibrolaual. Segu vibreeritakse kuni täieliku tihenemiseni (õhumullide eraldumine lõpeb ja segu pinnale tekib õhuke tsementtaigna kiht). Katsekehade lahtine pind tasandatakse kelluga.
Katsekuubikud vabastatakse vormidest 1 päev pärast tardumist ja kivistamist laboris kaane all. Vormidest vabastatud kuupide edasine kivistumine toimub kapis vee kohal tempetartuuril 20+-2 C(normaaltingimus) ja -18+-5 C (külm keskkond).
Kuubid katsetatakse 28 päeva vanuselt. Eelnevalt vaadatakse kuubid üle, vajadusel lihvitakse survepinnad tasaseks, märgitakse survepinnad, mõõdetakse ja kaalutakse, seejärel katsetatakse kuubid survele. Koormamise kiirus hoitakse stabiilsena vahemikus 0,6 +- 0,2N/(mm2 s) kuni kuubi purunemiseni ning määratakse purustav jõud (njuutonites). Lähtuvalt purustavast jõust ja katsekeha ristlõike pindalast arvutatakse kivistunud betooni survetugevus N/mm2. Betooni survetugevuse katsetamisel kasutatakse üldiselt standardkuupe servapikkusega 150 mm. Kasutades teiste mõõtmetega katsekehi ei tohi arvutamisel unustada paranduskoefitsenti (100x100x100 mm juhul 0,95). Seeria survetugevuseks loetakse 3 katsetatud kuubi aritmeetiline keskmine (arvutatud täpsusega 0,1 N/mm2) survetugevus . Survetugevuse määramisel kasutatud andmed kantakse tabelisse.
4. Töö tulemuste vormistamine
Segu koonusevajum – 14mm
Prk nr
Valmistamise kuupäev
Katsetamise kuupäev
Proovikeha vanus
Prk. Mass [g]
Tihedus
[kg/m3]
Keskmine tihedus [kg/m3]
Õhus
Vees
247-1
18.10.12
15.11.12
28 päeva
2450
1424
2388
2375
247-2
2450
1422
2383
247-3
2490
1444
2380
248-1
2352
1362
2376
248-2
2364
1364
2364
248-3
2346
1352
2360
Prk nr
Survepind
Survetugevus
a [cm]
b [cm]
S [cm2]
Purustav jõud [kgf]
Purustav jõud [kN]
Üksik
Keskm [N/mm2]
[kgf/cm2]
[N/mm2]
247-1
10
10
100
36187
355
343,8
34,38
33,1
247-2
10
10
100
33639
330
319,6
31,96
247-3
10
10
100
34659
340
329,3
32,93
248-1
10
10
100
10703
105
101,7
10,17
10,5
248-2
10
10
100
11213
110
106,5
10,65
248-3
10
10
100
11213
110
106,5
10,65
Proovikehad 247-1, 247-2 ja 247-3 on kivinenud normaaltingimustel, proovikehad 248-1, 248-2 ja 248-3 on kivinenud -18C juures. Survetugevuse arvutamisel on sisse arvestatud paranduskoefitsent 0,95
Kasutatud valemid:
Valem 1:
V= (m – mvees) / ρv
V - proovikeha ruumala [cm3]
m -proofikeha mass õhus [g]
mvees - proovikeha mass vees [g]
ρvesi - vee tihedus [g/cm3 ]
Valem 2:
Rs = F / S
Rs – proovikeha survetugevus [kgf/cm2]
F – purustav jõud [kgf]
S – survepind [cm2]
Töö järeldused
Proovikehade keskmine tihedus oli 2375 kg/m3 , mis viitab tavalisele raskebetoonile (tihedus 1800..2500 kg/m3) [1]. Segu koonusevajum oli 1,4 cm, mis näitab, et segu on väheplastne. [1] Normaaltingimustel kivinenud proovikehade keskmiseks survetugevuseks saime 33,1 N/mm2 ning külmas keskkonnas kivistunud proovikehade keskmiseks survetugevuseks saime 10,5 N/mm2. Mõlema puhul on sisse arvestatud paranduskoefitsent 0,95, sest katseid ei tehtud normaalkuubiga 15x15x15 cm. Katsete põhjal selgub , et -18C käes kivistunud betoon on oluliselt nõrgem normaaltingimustel kivistunud betoonist. Teatavasti kivistub betoon madalal temperatuuril aeglasemalt. Kuna betoonisegusse lisatavas vees tsemendi mineraalid lahustuvad, külmub seguvesi paar kraadi allapool nulli. Sellest on ka tingitud -18C juures kivistunud betooni nõrgad tugevusnäitajad.
Normaaltingimustel kivinenud betooni survetugevuse klass võiks olla C25/30 ning -18C juures kivinenud betooni oma C8/10 [2]
Kasutatud allikad

Otsman. R. (1974) Ehitusmaterjalid

http://www.heidelbergcement.com/ee/et/hcbetoon/tooteportfell/Betooni+survetugevus-+ja+konsistentsiklassid.ht m