Ehitusmaterjalid (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
Ehitusmaterjalid

Laboratoorne nr 6

Õppeaasta 06/07

Töö nimetus: Normaalbetooni koostamine

Üliõpilane: Toomas Rand

Matrikkel : 051463

Rühm: EAEI 32

Juhendaja : T. Tuisk
Töö tehtud:
Esitatud:
Kaitstud:
1. Töö eesmärk:
Valmistada betoon, mis vastaks betooni B20 töödeldavusega OK = 2 – 4 cm nõuetele.
2. Materjalide kirljeldus:
Kasutati tsementi CEM II / B – T (T – L) 32,5 R, jämetäitematerjalina kasutati killustikku ja peentäitematerjalina liiva. Täitematerjalide kvaliteet oli tavaline.
3.Töö käik:
3.1 Segu töödeldavuse aste.
3.2 Betooni klass, variatsioonitegur ja nõutav survetugevus .
Nõutud betooni tugevus 28 päeva vanuselt betooni klassi järgi arvutati valemiga 1.
Valem 1:
RB = 1,28 * B * KT / 100
RB – nõutud betooni tugevus [MPa]
B – betooni klass [MPa]
KT – tegur, mille väärtused sõltuvad variatsioonitegurist betooni valmistamisel, valitakse tabelist 1.
Arvutus:
V = 13
n = 3
B = 20 [MPa]
KT = 105
RB = 1,28 * 20 * 105 / 100 = 26,88 [MPa]
3.3 Koostise arvutamine.
Arvutamise esmaseks eelduseks oli, et betoonisegu oli täiesti tihe (õhisisalduseta) ja segu põhiskeleti moodustas jäme täitematerjal, mille tühikutes paiknes liiv. Liiva tühikud täitis omakorda tsement ja vesi. Tehti arvutus 1 m3 betoonisegu saamiseks nn. absoluutsete mahtude meetodil. Leiti maksimaalne vesitsementtegur valemi 2 abil. Seejärel leitakse betoonisegu veevajadus liitrites 1 m3 betoonisegu kohta, lähtudes nõutud segu töödeldavusest (2 – 4 mm) ja jämetäitematerjali tera maksimaalsest suurusest (portland – põlevkivitsement killustikutera maksimaalse suurusega 20 mm) tabelist 3. Arvutatakse tsemendisisaldus [kg/m3] betoonisegu kohta valemiga 3. Määrati killustiku tühiklikkus valemiga 4. Mördi ülehulgategur α leiti interpoleerimise teel, interpoleerimise tulemused on tabelis 4. Killustikusisaldus 1 m3 betoonisegu kohta leiti valemiga 5 ning liivasisaldus valemiga 6. Betooni koostis anti kujul, kus kõik loetletud koostisosade hulgad olid väljendatuna tsemendi hulga suhtes.
Valem 2:
W = 1 / (RB / (A * RT) + 0,5)
W – maksimaalne vesitsementtegur
RB – betooni nõutav survetugevus [MPa]
RT – tsemendi aktiivsus [MPa]
A – betooni täitematerjalide kvaliteeti iseloomustav tegur (saadakse tabelist 2).
Arvutus:
RB = 26,88 [MPa]
RT = 32,5 [MPa]
A = 0,60
W = 1 / (26,88 / (0,60 * 32,5) + 0,5) = 0,53
Valem 3:
T = V / W
T – tsemendisisaldus 1 m3 betoonisegus [kg/m3]
V – veesisaldus 1 m3 betoonisegus [kg/m3]
W – vesitsementtegur
Arvutus:
V = 165 [kg/m3]
W = 0,53
T = 165 / 0,53 = 311,3 [kg/m3]
Valem 4:
TK = 1 – (ρOpK / ρOK)
TK – killustiku tühiklikkus
ρOpK – killustiku puistetihedus [kg/m3]
ρOK – killustiku näivtihedus [kg/m3]
Arvututs:
ρOpK = 1380 [kg/m3]
ρOK = 2600 [kg/m3]
TK = 1 – 1380 / 2600 = 0,47
Valem 5:
K = 1 / ( TK * α / ρOpK + 1 / ρOK)
K – killustikusisaldus 1 m3 betoonisegus [kg/m3]
TK – killustiku tühiklikkus
ρOpK – killustiku puistetihedus [kg/m3]
ρOK – killustiku näivtihedus [kg/m3]
α – mördi ülehulgategur
Arvutus:
TK = 0,47
ρOpK = 1380 [kg/m3]
ρOK = 2600 [kg/m3]
α = 1,34
K = 1 / (0,47 * 1,34 / 1380 + 1 / 2600) = 1189 ,1 [kg/m3]
Valem 6:
L = [1 - (T / ρT + K / ρOK + V / ρV)] * ρL
L – liiva sisaldus 1 m3 betoonisegus [kg]
T – tsemendi sisaldus 1 m3 betoonisegus [kg]
K – killustiku sisaldus 1 m3 betoonisegus [kg]
V – vee sisaldus 1 m3 betoonisegus [kg]
ρT – tsemendi absoluutne tihedus [kg/m3]
ρOK – killustiku näivtihedus [kg/m3]
ρV – vee absoluutne tihedus [kg/m3]
ρL – liiva absoluutne tihedus [kg/m3]
Arvutus:
T = 311,3 [kg/m3]
K = 1189,1 [kg/m3]
V = 165 [kg/m3]
ρT = 3100 [kg/m3]
ρOK = 2600 [kg/m3]
ρV = 1000 [kg/m3]
ρL = 2650 [kg/m3]
L = [1 – (311,3 / 3100 + 1189,1 / 2600 + 165 / 1000)] * 2650 = 734,7 [kg/m3]
T / T = 1
AL / T = 2,36
AK / T = 3,82
Segu vahekord massi järgi: 1 : 2,36 : 3,82
3.4 Betooni katseline kontroll:
Proovisegu mahuks võeti 8 liitrit. Proovisegu valmistamisel segati väljakaalutud täitematerjalid ja tsement algul kuivalt , siis lisati vesi ning segati uuesti. Plastse segu puul kontrolliti segu töödeldavust standardkoonuse vajumise järgi. Metallalusele asetatud kooniline vorm täideti kolmes kihis ning iga kiht tihendati metallvardaga. Vorm tõsteti üles ning mõõdeti betoonisegu koonuse vajumine (OK) omaraskuse mõjul, mis oligi töödeldavuse näitajaks.
Betoonisegust valmistati 3 seeriat proovikehi. Korrigeeritud segu puhul arvutati tegelik tsemendi kulu valemi 7 järgi. Proovikehasid katsetati 7 päeva vanuselt. Proovikehade survetugevus arvutati valemi 8 järgi. Betooni survetugevus leitakse kahe suurema survetugevusega kuubiku keskmisena. Betooni survetugevus 28 päeva vanuselt arvutatakse valemiga 9. Tulemused on kantud tabelisse 5.
Valem 7:
T = ρ0 / (1 + AL + AK + W)
T – korrigeeritud tsemendi kulu [kg/m3]
ρ0 – betooni tihedus [kg/m3]
AL – liiva kulu [kg/m3]
AK – killustiku kulu [kg/m3]
W – vesitsementtegur
Arvutus:
ρ0 = 2404 [kg/m3]
AL = 2,36
AK = 3,82
W = 0,53
T = 2404 / (1 + 2,36 + 3,82 + 0,53) = 311,8 [kg/m3]
Valem 8:
R = k * F / S
R – betooni survetugevus [MPa]
k – etalonkuubile ülemineku tegur, mis kuubi külepikkusega 10 cm on 0,95
F – purustav jõud [kN]
S – proovikeha survepind [cm2]
Näide:
F = 340 [kN]
S = 100 [cm2]
k = 0,95
R = (0,95 * 340 / 100 ) * 10= 32,3 [MPa]
Valem 9:
RS,28 = RS,7 * log 28 / log 7
RS,28 – betooni survetugevus 28 päeva vanuselt [MPa]
RS,7 – betooni survetugevus 7 päeva vanuselt [MPa]
Arvutus:
RS,7 = 33,5 [MPa]
RS,28 = 33,5 * log 28 / log 7 = 57,37 [MPa]
4. Katsete tulemused.
4.1 Betooni koostisearvutuse lähteandmed.
Variatsioonitegur monteeritava betooni valmistamisel: V = 13 %; n = 3
Betooni klass: B = 20
Betooni täitematerjali kvaliteeti iseloomustav tegur (TM : tQV): A = 0,60
Betoonisegu töödeldavuse aste: OK = 2 – 4 cm
Nõutud betooni tugevus 28 päeva vanuselt: RB = 26,88 MPa
Tsemendi liik: CEM II / B – T (T – L) 32,5 R ( portlandtsement )
Tsemendi aktiivsus: RT = 32,5 MPa
Liiva absoluutne tihedus: ρL = 2650 kg/m³
Killustiku puistetihedus: ρOpK = 1380 kg/m³
Killustiku näivtihedus: ρOK = 2600 kg/m³
Killustiku tera suurim läbimõõt: 20 mm
4.2 Betoonisegu koostise arvutamine.
RB = 1,28 * (105 / 100) * 20 = 26,88 ~ 27 MPa
W = 1 / (26,9 / (0,60 * 32,5) + 0,5) = 0,53
V = 165 l/m³ = 165 kg/m³
T = 165 / 0,53 = 311,3 kg/m³
TK = 1 – 1380 / 2600 = 0,47
K = 1 / (0,47 * 1,34 / 1380 + 1 / 2600) = 1189,1 kg/m³
L = [1 - (311,3 / 3100 + 1189,1 / 2600 + 165 / 1000)] * 2650 = 734,7 kg/m³
T / T=1; AL = 2,36; AK = 3,82
Segu vahekord massi järgi: 1 : 2,38 : 3,82
Vesitsementtegur W = 0,53
Betooni tihedus ρ0 = 2404 kg/m³
Korrigeeritud tsemendi kogus T = 2404 / (1 + 2,36 + 3,82 + 0,53) = 311,8 kg/m³
4.3 8 liitri betoonisegu saamiseks vajalikud kogused :
V = 165 * 8 / 1000 = 1,32 [kg]
T = 311,3 * 8 / 1000 = 2,490 [kg]
L = 734,7 * 8 / 1000 = 5,878 [kg]
Killustik jagunes peene- ja jämeda fraktsiooniga killustikuks suhtega 1 : 3.
Peen fraktsioon oli terasuurusega 4- 8 mm ja jäme 8 – 16 mm.
Kpeen = 1189,1 * 0,25 * 8 / 1000 = 2,378 [kg]
Kjäme = 1189,1 * 0,75 * 8 / 1000 = 7,135 [kg]
Vee koguse arvutamiseks leiti liiva niiskussisaldus 7 päeva kuivanud liiva koguse kuivamisel:
mmärg = 185,3 [g]
mkuiv = 182,0 [g]
w = (mmärg – mkuiv) / mmärg * 100 %
w = (185,3 – 182) / 185,3 *100 = 1,78 %
Vtegel = V – 1,8 % * L = 1,32 – (0,018 * 5,878) = 1,214 [kg]
4.3 Proovisegu (N1) koostiskomponendid 8 liitri betoonisegu valmistamiseks:
Tsement: 2490 [g]
Liiv: 5878 [g]
Killustiku peenfraktsioon: 2378 [g]
Killustiku jämefraktsioon: 7135 [g]
Vesi: 1214 [g]
Valmistatud betooni töödeldavus OK = 0,7 cm.
Tabel 1. KT väärtused monteeritava r/b korral.
Variatsiooni
tegur V
[%]
n
Variatsiooni
tegur V
[%]
n
3
10
30
3
10
30
5
83
82
81
11
99
96
94
6
85
84
83
12
102
99
97
7
88
86
85
13
105
102
100
8
90
89
87
14
108
105
103
9
93
91
89
15
112
108
106
10
96
94
92
 
 
 
 
Tabel 2. Betooni täitematerjalide kvaliteeti iseloomustav tegur.
Betooni täitematerjali kvaliteet
A
Kõrge
0,65
Tavaline
0,60
Madal
0,55
Tabel 3. Betoonisegu veevajadus 1 m3 kohta.
Segu töödeldavus
Veevajadus
[1/m3]
Koonuse vajumine OK
[cm]
Jäikus Ж
[s]
Portlandtsement
Portland-põlevkivitsement
Killustikutera maksimaalne suurus
[mm]
10
20
10
20
0
25-35
170
160
145
135
0
15-20
175
165
150
140
0
42278
185
175
160
150
2-4
 
200
190
175
165
5-7
 
210
200
180
170
8-10
 
215
205
185
175
10-12
 
225
215
188
178
Tabel 4. Mördi ülehulgateguri α väärtused plastsete betoonisegude korral.
Tsemendi sisaldus, kg/m³
α väärtused erinevate vesitsementtegurite puhul
0,5
0,53
0,6
300
1,30
1,32
1,36
311
1,32
1,34
1,38
350
1,38
1,40
1,44
Tabel 5. Betooni survetugevus.
Proovikeha nr
Survepind S
[cm2]
Purustav jõud F
[KN]
Survetugevus Rs
Rs,7
[MPa]
Rs,28
[MPa]
üksik
keskmine
1
100
340
32,5
33,5
57
2
100
360
34
3
100
335
32
Järeldus:
Valmistatud proovikehade survetugevuseks 28 päeva vanuselt saime arvutuslikult 57 MPa. Nõutud oli RB = 26,88 MPa. Seega saime katse käigus rohkem kui 2 korda tugevama betooni kui ole nõutud. Katse tulemusena saime töödeldavuseks 0,7 cm, nõutud oli 2 – 4 cm. Seega jäi töödeldavus kõvasti nõutust väiksemaks. Valmistatud betooni tiheduseks oli 2404 kg/m3, tegu on normaalbetooniga.
Küsimused:
1. Betooni põhilised omadused.
Tugevus – oleneb suurel määral vesitsementtegurist.
Poorsus – õhupoorid, et suurendada külmakindlust ja vähendada tihedust, samas kapillaarpoorid vähendavad külmakindlust, püsivust ja tugevust.
Püsivus – sõltub tsemendi ja lisandite sisaldusest.
Tihedus – määrab ära tema kasutusala ja otstarbe .
Tsemendi lubatud minimaalne hulk betoonis – betooni liik ja kasutustingimuste klass.
Täitematerjalide terasuurus ja terastikuline koostis, täitematerjalide kuju ja terade pinnakaredus, külmakindlus , betooni niiskus.
2. Mis on betooni klass?
Betooni klass on betooni survetugevusklass, mida väljendatakse kuubikulise proovikeha, mõõtmetega 15 x 15 x 15 cm, 95% – lise tõenäosusega garanteeritud tugevuse kaudu pärast 28 päevast kivinemist 20 oC ja 95 – 100 % niiskuse juures.