Normaalbetooni koostise arvutamine ja betoonisegu segamistehnoloogia mõju betooni omadustele (0)

Betooniõpetus EPM 0030 
 
 
 
LABORATOORNE TÖÖ nr.4  
 
Normaalbetooni koostise arvutamine ja betoonisegu segamistehnoloogia mõju 
betooni omadustele 
 
Üldised põhimõtted: 
-  betoonisegu koostise arvutamine absoluutsete mahtude meetodil 
-  Betoonisegu segamise tehnoloogia ( segamine käsitsi ja vispliga) mõju betooni 
omadustele 
-  kivistamine ajutisel madalal temperatuuril, selle mõju betooni omadustele 
 
Betooni koostise määramise eesmärk: 
-  leida selline materjalide vahekord segus, mis garanteeriks nõutava betooni tugevuse 
konstruktsioonis vastavuses olemasolevate tehnoloogiliste võimalustega, 
-  tagada vajalik betoonisegu konsistents , 
 
Betooni koostise valik sisaldab üldjuhul järgmisi etappe : 
-   betoonile esitatavate nõuete formuleerimine (lähtuvalt konstruktsiooni 
ekspluatatsiooni tingimustest ja valmistamise tehnoloogia eripäradest), 
-  betooni toormaterjalide valik ja materjalide omadusi iseloomustavate näitajate 
määramine ( hankimine ), 
-  betooni koostise esialgne arvutuslik määramine, 
-  betoonisegu konsistentsi katseline kontroll ja vajadusel korrigeerimine, 
-  betooni survetugevuse katseline kontroll 
 
1. Betooni koostise arvutuse lähteandmed 
 
1.1.  Betoonisegu koostise arvutamiseks tellijalt saadav minimaalne informatsioon: 
- nõutav betooni survetugevusklass, 
- betoonisegu konsistentsiklass (Vajumiklass). 
 
1.2.  Betoonisegu koostise arvutamiseks vajalik tootjapoolne (omapoolne) informatsioon: 
- tootmisprotsessis määratud betooni survetugevuse hajuvus ( standardhälve ), 
- kasutatava tsemendi liik ja aktiivsus ( survetugevus ), 
- kasutatavate täitematerjalide kvaliteedi hinnang (s.h. liiva ja killustiku puistetihedused ning 
absoluutsed tihedused , jämeda täitematerjali terasuuruse ülemine mõõde), 
- andmebaas vee kulu hindamiseks lähtuvalt betoonisegu nõutavast konsistentsist (töödel-
davusest), kasutatava tsemendi liigist ja täitematerjalidest. 
 
1.3.  Betooni survetugevusklassi tagamiseks vajalik keskmine survetugevus. 
Vastavalt standardile EN 206-1 „ BETOON . Osa 1: Spetsifitseerimine, toimivus, tootmine ja 
vastavus“  on normtugevuse tagamiseks vajalik tingimus (1. vastavuskriteerium):
 
1
Betooniõpetus EPM 0030 
 
 
 
 
fcm   ≥   fck + 1,48σ,  kus  
valem nr 1 
 
 
 
 
fcm – nõutav betooni keskmine survetugevus, N/mm2 
fck – betooni normtugevus, N/mm2  
σ – betooni survetugevuste kogumi standardhälbe hinnang, N/mm2. 
 
 
2. Koostise arvutamine 
 
Betooni koostise arvutamisel lähtutakse betooni vajalikust keskmisest survetugevusest ja 
rakendatakse käesolevas töös absoluutsete mahtude printsiipi s.o. betoonisegu koostis-
komponentide absoluutsete mahtude summa võrdub värskeltpaigaldatud betooni mahuga. 
Seejuures eeldatakse, et betoonisegu on täiesti  tihe s.o. tihendamisega on betoonisegust 
eemaldatud kogu kaasatud õhk. Betoonisegu koostise arvutus tehakse alati 1 m3 betoonisegu 
kohta. 
 
2.1. Vesi-tsementteguri arvutus 
Lähtudes Bolomey valemist määratakse maksimaalne vesi-tsementtegur, mis antud 
materjalide kvaliteedi puhul võimaldab saada nõutavat betooni survetugevust. 
 
⎛ Ts
⎞
f
= A ⋅ R ⋅
kus 
      valem 
nr 
2 
cm
Ts
⎜
− 5
0
⎟
⎝ V
⎠
 
fcm – betooni nõutav survetugevus, N/mm2, 
RTs – tsemendi aktiivsus (survetugevus), N/mm2, 
Ts/V – tsement -vesitegur (tsemendi ja efektiivse vee massi suhe) 
A – materjalide kvaliteeti iseloomustav empiiriline koefitsient. 
 
Empiirilise koefitsiendi A hinnangulised väärtused võetakse tabelist 1.   
 
 
Koefitsiendi A hinnangulised väärtused  
sõltuvalt kasutatavate materjalide kvaliteedist 
Tabel 1 
Koefitsiend
Materjalide 
i A 
kvaliteet 
väärtus 
Kõrge 0,65 
Keskmine 0,60 
Madal 0,55 
 
Lähtuvalt arvutatud tsement -vesitegurist arvutatakse vesi-tsementtegur (tsement-vesiteguri 
pöördväärtus).  
Mõningatel juhtudel (vt. EN 206-1 lisa F) võivad olla  kehtestatud betooni koostise 
piirväärtused (sealhulgas maksimaalsed lubatavad V/Ts väärtused). Kontrolli, et V/Ts teguri 
väärtus ei ületaks lubatud piirväärtust. 
 
2
Betooniõpetus EPM 0030 
 
 
 
2.2. Betoonisegu vee kulu määramine 
Betoonisegu  vee kulu ( veevajadus ) liitrites (1 m3 betoonisegu kohta) etteantud konsistentsi  
saavutamiseks määratakse eelneva kogemuse põhjal koostatud   tabelite või graafikute alusel. 
Juhul, kui killustikutera ülemine mõõde on suurem kui 8 mm, tuleb kasutada mitut killustiku 
fraktsiooni. 
 
Betoonisegu veevajadus sõltuvalt nõutavast koonuse vajumist, 
kasutatava tsemendi liigist ja 
kasutatava killustiku terasuuruse ülemisest mõõtmest (D) 
Tabel 2 
Vee kulu, l 
Vajumiklass  Vajum  
mm 
Portlandtsement Portland -põlevkivitsement 
D = 8 mm 
D = 16 mm 
D = 8 mm 
D = 16 mm 
S1 10– 
40 200  190  175  165 
S2 
50 – 90  
210 
200 
180 
170 
 
2.3. Betoonisegu valmistamiseks vajaliku tsemendi kulu arvutus 
Lähtuvalt betoonisegu valmistamiseks vajalikust vee kulust (p.2.2) ja nõutava betooni 
survetugevuse saavutamiseks vajalikust vesi-tsementtegurist (p.2.1) arvutatakse tsemendi 
kulu kilogrammides (1 m3 betoonisegu kohta). 
 
V
Ts =
,  kus 
         valem 
nr 
3 
V Ts
 
Ts – tsemendisisaldus 1 m3 betoonisegus, kg 
V – veesisaldus 1 m3 betoonisegus, kg (l). 
 
Mõningatel juhtudel (vt. EN 206-1 lisa F) võivad olla  kehtestatud betooni koostise 
piirväärtused (minimaalsed tsemendi kulud). Kontrolli, et tsemendi kulu ei oleks 
minimaalselt lubatavast väiksem. 
 
2.4. Liiva ja killustiku kulu arvutus 
Antud laboratoorses töös võetakse arvutuste aluseks ühest küljest 
    a) absoluutsete mahtude printsiip ja teisest küljest  
    b) tingimus, et killustikuterade vahelised tühikud on täidetud mördiseguga ja ei puutu  
omavahel kokku. 
 
a) Absoluutsete mahtude printsiip võrrandi kujul (1 m3 kohta): 
 
Ts + L + K + V = ,1kus 
 
       valem 
nr 
4 
Ts
L
K
V
 
Ts, L, K ja V – tsemendi, liiva, killustiku ja vee sisaldus 1 m3 betoonisegus, kg 
ρTs – tsemendi absoluutne tihedus, kg/m3, 
ρL – liivatera tihedus, kg/m3, 
ρK – killustikutera  tihedus, kg/m3, 
ρV – vee tihedus, kg/m3. 
 
 
3
Betooniõpetus EPM 0030 
 
 
 
b) Tsementmört täidab killustikuterade vahelised tühikud nii, et killustikuterad omavahel 
kokku ei puutu. 
Ts
L
V
K
= T
α  
 
       valem 
nr 
5 
ρTs ρL ρ
k
V
ρOpK
kus T
OpK
k - killustiku tühiklikkus (1 −
); 
ρK
 
ρ0pK - killustiku puistetihedus kg/m3; 
 
α - mördi ülehulgategur, mis määratakse tabeli 3 põhjal.  
Lahendades võrranditest (1) ja (2) koosneva võrrandisüsteemi,  arvutatakse killustiku ja liiva 
kulud 1 m3  betoonisegus: 
1
 
K =
    
 
 
 
 
 
 
valem nr 6 
1
TK ⋅
OpK
K
 
⎡
⎛
⎞⎤
 
Ts
K
V
L = ⎢1 − ⎜⎜
⎟⎟⎥ρ  
      valem 
nr 
7 
L
⎣
⎝ Ts
K
V ⎠⎦
 
Mördi ülehulgateguri (α) väärtused  lähtuvalt tsemendi kulust 
ja vesi-tsementteguri väärtusest. 
Tabel 3 
Tsemendi 
α väärtused erinevate vesi-tsementtegurite puhul 
kulu, 
kg/m3 
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 
250      1,26 
1,32 
1,38 
300     1,30 
1,36 
1,42  
350    1,32 1,38 1,44   
 
400 1,31 1,40 1,46   
 
 
500 1,44 1,52 1,56   
 
 
Märkus : Tabel kasutatav ainult plastsete betoonisegude korral. 
 
2.5. Betoonisegu koostise esitamine 
Betoonisegu koostis 1 m3 kohta esitatakse järgmiselt:      
Ts - ……, kg, 
L  -  ……, kg, 
K - ……. , kg, 
V - …….., kg 
Eristatakse betoonisegu laboratoorset koostist (kõik arvutused tehtud lähtuvalt kuivadest 
täitematerjalidest s.o. nii liiva kui ka killustiku niiskus on 0 %) ja  tööstuslikku koostist, mille 
puhul arvestatakse ka täitematerjalide tegelikku niiskust. Seega tööstusliku segu koostise 
puhul on võrreldes laboratoorse koostisega numbriliselt mõnevõrra suurem liiva ja killustiku 
doseering ja mõnevõrra väiksem vee doseering. 
 
Teine võimalus betoonisegu koostise esitamiseks – anda kõik betoonisegu koostisosade 
hulgad tsemendi hulga  suhtes (kas massi  või mahuosades). Näiteks 1 : 2 : 4  (vastavalt siis 
tsemendi : liiva : killustiku vahekord) ning  eraldi tuuakse välja vesi-tsementtegur (näiteks 
V/Ts = 0,6). 
3. Katseplaan 
 
4
Betooniõpetus EPM 0030 
 
 
 
 
Projekteeritakse 1 betoonisegu koostis. Betoonisegud valmistatakse kahe erineva 
segamistehnoloogiaga: 
1)  segu segamine käsitsi 
2)  segu segamine väikesepöördelise trelliga. 
Segud valmistatakse võrdse segamisajaga. Mõlemal juhul määratakse segu töödeldavus 
(konsistents) koonuse vajumiga. 
Käsitsi segatud betoon kivistatakse normaaltingimustel. Trelliga segatud 1 vormitäis betooni 
kivistatakse normaaltingimustel ja teine vormitäis betooni ajutisel madalal temperatuuril. 
 
4. Töö käik 
4.1 Betoonisegu valmistamine 
 
Katsetatavad betoonisegud valmistatakse vastavalt katseplaanile (Tabel 4) kahel erineval  
meetodil – segades käsitsi ja trelliga. Käsitsi segatakse 8 l, trelliga 16 l betooni. 
 
4.1.1 Betoonisegu valmistamine käsitsi segades 
Eelnevalt niisutatud nõusse lisatakse kõigepealt killustik, liiv ja siis tsement. Killustik, liiv ja 
tsement segatakse ühtlaseks kuivseguks. Seejärel lisatakse eelnevalt kaalutud vesi ning 
segatakse kuni ühtlase segu saamiseni. Fikseeritakse segamisaeg. 
 
4.1.2 Betoonisegu valmistamine trelliga segades 
Eelnevalt niisutatud nõusse lisatakse kõigepealt killustik, liiv ja siis tsement. Killustik, liiv ja 
tsement segatakse ühtlaseks kuivseguks. Seejärel lisatakse segades eelnevalt kaalutud vesi. 
Vesi lisatakse ühtlase joana suunaga pöörlevast visplist tekkinud õõnsusesse. ning segatakse 
punktis 4.1.1 fikseeritud ajaga . Pöörata tähelepanu anuma põhjas oleva segu korralikule 
läbisegamisele. 
 
Katseplaan betooni kivistamiseks 
Tabel 4 
 
Betooni 
Kivistamistingimused 
 
segamistehnoloogia  Normaaltingimused
0±5ºC 
 
Käsitsi 2 
vormi 
- 
 
Trelliga 
2 vormi 
2 vormi 
 
4.2 Segu töödeldavuse (konsistentsi) kontroll  
 
Segu konsistents määratakse koonuse vajumi järgi. 
Niisutatud metallplaadile asetatud kooniline  vorm ( Abramsi koonus ) täidetakse betooni-
seguga kolmes kihis. Iga kiht tihendatakse metallvardaga (∅ 15 mm) 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 täpsusega 10 mm). 
  
(Juhul kui koonuse vajum erineb etteantust, tuleb segu koostist korrigeerida : 
-  kui koonuse vajum on väiksem etteantust – suurendatakse tsemendi ja vee kogust 
segus jättes vesi-tsementteguri muutmatuks, 
-  kui koonuse vajum on suurem etteantust – suurendatakse liiva ja killustiku kogust 
segus jättes liiva ja killustiku vahekorra konstantseks.) 
4.3 Kivistunud betooni survetugevuse kontroll 
 
5
Betooniõpetus EPM 0030 
 
 
 
Vastavalt katseplaanile valmistatakse betooni survetugevuse kontrolliks proovikehad- 3 kuupi 
vormis, servapikkusega 100 mm. Eelnevalt määritud vormid täidetakse betooniga kahes kihis 
ning tihendatakse vibrolaual. Ärge unustage katta vormi  kaanega segu pritsimise 
vältimiseks! 
Segu vibreeritakse kuni õhumullide eraldumine lõpeb ja segu pinnale tekib õhuke 
tsementtaigna kiht. Katsekehade lahtine pind tasandatakse kelluga (saagivate liigutustega ). 
 
Ajutisel madalal temperatuuril kivistamine: 
Betooniseguga täidetud vorm tõstetakse koheselt külmkambrisse ning hoitakse seal järgnevad 
7 ööpäeva. Seejärel tõstetakse vorm normaaltingimustesse 1’ks ööpäevaks, proovikehad 
vabastatakse ning kivistatakse normaaltingimustel kuni katsetamiseni.  
 
Normaaltingimustel kivistamine: 
Proovikuubikud vabastatakse vormidest 1 päev pärast tardumist ja kivistumist laboris kaane  
all. Vormidest vabastatud kuupide edasine kivistumine toimub kivistamiskambris vee kohal 
temperatuuril 20 ± 2°C. 
 
Kuubid katsetatakse 14 ja 28 päeva vanuselt (3 kuupi kummaski vanuses). Eelnevalt vaadata-
kse kuubid üle, märgitakse survepinnad, mõõdetakse ja kaalutakse, seejärel katsetatakse 
kuubid survele. Koormamise kiirus hoitakse stabiilsena vahemikus 0,6 ± 0,2 N/mm2·s kuni 
kuubi purunemiseni ning määratakse purustav jõud. Lähtuvalt purustavast jõust ja katsekeha 
ristlõike pindalast arvutatakse kivistunud betooni survetugevus N/mm2 (vastavalt 14 ja 28 
päeva vanuses) täpsusega 0,1 N/mm². Kuna betooni survetugevuse katsetamisel kasutatakse 
üldiselt standardkuupe servapikkusega 150 mm, ei tohi arvutamisel unustada 
paranduskoefitsienti (antud juhul 0,95). Betooni survetugevuseks loetakse 3 katsetatud kuubi 
aritmeetiline keskmine (arvutatud täpsusega 0,1 N/mm2). Survetugevuse määramisel 
kasutatud andmed kantakse tabelisse. 
 
6
Betooniõpetus EPM 0030 
 
 
 
5. Töö tulemuste vormistamine 
5.1. Betooni koostise arvutuse lähteandmed 
Betoonisegu konsistentsiklass ..............  
Betooni klass C…/… 
Betooni survetugevuse standardhälve σ………..N/mm2 
Nõutav betooni survetugevus 28 päeva vanuselt fcm = ............N/mm2 
Tsemendi liik ........................ 
Tsemendi absoluutne tihedus……….kg/m3 
 
 
Tsemendi survetugevus …………… N/mm2 
 
 
Liiva nimetus ..................................... 
Liiva tera tihedus ...............................kg/m3 
Liiva puistetihedus .............................kg/m3 
Liiva peenusmoodul 
FM = 
Killustiku nimetus ...................................... 
Killustiku tera tihedus..........................kg/m3 
Killustiku puistetihedus  .................. kg/m3 
Killustiku tera ülemine mõõde D = ….. mm 
Täitematerjali kvaliteet …………A = ……. 
5.2. Betoonisegu koostise arvutamine 
5.3. Proovisegude koostised 8 liitri betoonisegu valmistamiseks: 
tsement ................................... 
kg; 
liiv  
................................... kg; 
killustiku peenem   fraktsioon (    ).......... kg  
killustiku jämedam fraktsioon (   )……..kg 
vesi  
................................... kg 
5.4. Koonuse vajum: 
KV1….., KV2….. mm 
5.5. Kivistunud kuupide survetugevus 14 ja 28 päeva vanuses  
 
Laboratoorse töö katseprotokollis peavad olema esitatud vähemalt järgmised tabelid , 
graafikud (tulp-diagramm) ja järeldused: 
• 
betoonisegu konsistentsi sõltuvus segamistehnikast; 
• 
betooni tiheduse ja survetugevuse sõltuvus segamistehnikast 
• 
betooni tiheduse ja survetugevuse sõltuvus kivistamistingimustest 
 
 
 
Kordamisküsimusi 
1. Millised on betooni põhilised omadused? 
2. Mida mõistate betooni klassi all? 
3. Millised faktorid mõjutavad betooni survetugevust (mitte ainult koostis)? 
4. Millised faktorid mõjutavad betoonisegu töödeldavust? 
5. Millised betoonisegu tihendamise viise kasutatakse? 
6. Millest lähtutakse betoonisegu töödeldavuse valikul ? 
7. Mida mõistate absoluutsete mahtude printsiibi all? 
8. Bolomey valemid ja betooni survetugevuse sõltuvus tsement-vesitegurist. 
 
7