Täitematerjali mõju betooniõpetus-Parandatud (0)

1  TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL    Ehitusmaterjalid  Laboratoorne töö nr 4  2021/2022  Täitematerjali terastiku mõju peeneteralise betooni omadustele  Rühm: EAEI42  Anastasia Rezjukova  206932    Mattias Põldaru                      13. aprill 2022 


2  1.  TÖÖ EESMÄRK   Selgitada liiva terastikulise koostise ning tsemendi ja liiva vahekorra mõju segu veevajadusele,  kivistunud betooni tihedusele, kivistunud betooni painde- ja survetugevusele.  2.  KASUTATAVAD MATERJALID  •  Portlandtsement CEM I 42,5 N; 
•  AS Silikaat fraktsioneeritud liivad 0-0,8 mm ja 0,63-2 mm;  •  joogivesi.  3.  TÖÖ KÄIK  1.  Määratakse liivade puiste- ja näivtihedused, arvutatakse mõlema liiva tühiklikkus ja  määratakse terastikune koostis.  2.  Tsemendi ja liiva summaarne mass (kuivainete mass) võetakse kõigil katsetel  võrdne (2000 g).  3.  Peeneteralised  betoonisegud  valmistatakse  Hobarti  segistis:  kuivad  materjalid  segatakse  segistis  1  minuti  vältel,  lisatakse  kaalutud  vesi  ja  segatakse  veel  ühe  minuti  jooksul.  Seejärel segisti peatatakse ja segatakse käsitsi veega segunemata materjal. Segu segatakse  täiendavalt 1 minuti jooksul. Kõik segamised teostatakse segisti aeglasel käigul.  4.  Katsed tehakse võrdsel segu töödeldavusel – orienteeruvalt 125±5 mm (pärast 10 lööki  standardsel raputuslaual). Et tagada etteantud töödeldavus tehakse eelkatsed segude  veevajaduse (vajaliku vesitsementteguri) hindamiseks.  5.  Mõlema  liivaga  valmistatakse  segud  vahekorras  1:3  ja  1:5.    Etteantud  töödeldavuse  saavutamiseks  vajaliku  vesitsement-teguri  leidmiseks  tehakse  eelkatsed,  mille  käigus  muutes vee hulka segudes leitakse vesitsementteguri väärtused, mis võimaldavad etteantud  töödeldavusega segude (125±5 mm) valmistamist.  6.  Etteantud töödeldavusega segudest vormitakse proovikehad, mis tihendatakse vibrolaual.  7.  Pärast 28-päevast kivistumist määratakse proovikehade tihedus, painde- ja survetugevus.     


3  Tabel 1. Betoonisegu andmed  Tabel 2. Loodusliku liiva terastikuline koostis   Sõela  ava,  [mm]  Jääk  sõelal,  [g]  Osajääk  sõelal, %  Kogujääk  sõelal, %  Läbind, %  Peenusmoodul       8,0  0,22  0,11%  0,11%  99,89%  FM=2,49  4,0  0,33  0,17%  0,28%  99,72%  2,0  4,12  2,06%  2,34%  97,66%  1,0  23,5  11,8%  14,09%  85.91%  0,5  59,59  29,8%  43,89%  56,11%  0,25  91,44  45,7%  89,61%  10,39%  0,125  19,26  9,6%  99,24%  0,76%  Põhi  1,54  0,77%  100%  0%  Kokku  200    Tabel 3. 0-0,5 liiva terastikuline koostis   Sõela  ava,  [mm]  Jääk  sõelal,  [g]  Osajääk  sõelal, %  Kogujääk  sõelal, %  Läbind, %  Peenusmoodul       8,0  0  0%  0%  100%  FM=1,18  4,0  0  0%  0%  100%  2,0  0,29  0,14  0,14%  99,86  1,0  0,12  0,06  0,2%  99,8  0,5  13,73  6,8  7,0%  93  0,25  49,43  24,6  31,6%  68,4  0,125  96,03  47,7  79,3%  20,7  Põhi  41,62  20,7  100%  0%  Kokku  201,22    Segu  nr.  Liiva  fraktsioon  Liivade vahekord, [%]  Vesi  Segu laialivalgumine,  mm  Peenliiv  Keskmine  liiv  Jämeliiv  S T V   g  17  Looduslik  -  0,55  275  129,5  36  0-0,5  100  -  -  99  37  0,5-1,2  -  100  -  122,5  38  1,2-3,0  -  -  100  129  39  0-3,0  33,3  33,3  33,3  165  40  0-3,0  56  14  30  143 


4  Tabel 4. 0,5-1,2 liiva terastikuline koostis   Sõela  ava,  [mm]  Jääk  sõelal,  [g]  Osajääk  sõelal, %  Kogujääk  sõelal, %  Läbind, %  Peenusmoodul       8,0  0  0%  0%  100%  FM=3,06  4,0  0  0%  0%  100%  2,0  0  0%  0%  100%  1,0  31,2  15,56%  15,56%  84,44%  0,5  153  76,29%  91,85%  8,15%  0,25  13  6,48%  98,33%  1,67%  0,125  3  1,50%  99,83%  0,17%  Põhi  0,35  0,17%  100%  0%  Kokku  200,55    Tabel 5. 1,2-3,0 liiva terastikuline koostis   Sõela  ava,  [mm]  Jääk  sõelal,  [g]  Osajääk  sõelal, %  Kogujääk  sõelal, %  Läbind, %  Peenusmoodul       8,0  0  0%  0%  100%  FM=4,01  4,0  0  0%  0%  100%  2,0  27,8  13,99%  13,99%  86,01%  1,0  151,8  76.4%  90,39%  9,61%  0,5  15,4  7,75%  98,14%  1,86%  0,25  2  1,01%  99,15%  0,85%  0,125  0,7  0,35%  99,5%  0,5%  Põhi  1  0,5%  100%  0%  Kokku  198,7    Osajääk sõelal: 𝑎0,5 = 𝑚0,5 𝑚 ∙ 100 = 15,4 198,7 ∙ 100 = 7,75%   Kogujääk sõelal: 𝐴𝑖 = 𝑎8,0 + ⋯ + 𝑎𝑖 ⟹ 𝐴1,0 = 0 + 0 + 13,99 + 76,4 = 90,39%  Sõela läbind: 𝐿𝑖 = 100 − 𝐴𝑖 ⟹ 𝐿1,0 = 100 − 90,39 = 9,61%   Peenusmoodul:   𝐹𝑀 = 𝐴8,0 + 𝐴4,0 + 𝐴2,0 + 𝐴1,0 + 𝐴0,5 + 𝐴0,25 + 𝐴0,125 100 =  = 0 + 0 + 13,99 + 90,39 + 98,14 + 99,15 + 99,5 100 = 401,17 100 = 4,01 


5    Tabel 6. Proovikehade katsetamine ja saadud tulemused  Prk  nr  Jrk  nr  Proovikeha mõõtmed,  [mm]  Prk mass [g]  Purustav jõud,  [kN]  Surve- tugevus,  N/mm2  Painde- tugevus,  N/mm2  Tihedus,  [kg/m³]  Pikkus  Laius  Kõrgus  Õhus  Vees  Paindel  Survel  17  1  160  40  40  572,2  314,6  3,9  71,5  44,7  9,1  2235,2  2  160  40  40  566,2  310,4  3,7  72,5  45,3  8,7  2211,7  3  160  40  40  570,2  314  3,9  76,5  47,8  9,1  2227,3  Keskmine:  45,9  9,0  2225  36  1  160  40  40  549,6  297,0  3,5  49  30,6  8,2  2146,9  2  160  40  40  551,4  298,0  3,1  50,5  31,6  7,3  2153,9  3  160  40  40  546,4  292,0  2,8  50,5  31,6  6,6  2134,4  Keskmine:  31,3  7,4  2145  37  1  160  40  40  575,8  314,2  3,2  65,5  40,9  7,5  2249,2  2  160  40  40  561,4  307,0  2,75  63,8  39,9  6,4  2193,0  3  160  40  40  553,4  303,0  3,0  62,3  38,9  7,0  2161,7  Keskmine:  39,9  7,0  2201  38  1  160  40  40  582,6  322,5  2,5  66,4  41,5  5,9  2275,8  2  160  40  40  573,1  317,8  2,75  68,5  42,8  6,4  2238,7  3  160  40  40  593,4  329,2  2,8  61,5  38,4  6,6  2318,0  Keskmine:  40,9  6,3  2278  39  1  160  40  40  602,2  337,6  3,5  82,5  51,6  8,2  2352,3  2  160  40  40  582  325,4  3,45  81  50,6  8,1  2273,4  3  160  40  40  581,6  325,8  3,65  79,5  49,7  8,6  2271,9  Keskmine:  50,6  8,3  2299  40  1  160  40  40  582,6  325,0  3,6  83,5  52,2  8,4  2275,8  2  160  40  40  580,2  323,8  3,4  83,8  52,4  8,0  2266,4  3  160  40  40  586,6  327,2  3,8  83,3  52,1  8,9  2291,4  Keskmine:  52,2  8,4  2278  4.  VALEMID  Betooni survetugevust arvutatakse järgmise valemiga:  𝑅𝑠 = 𝑃 𝑆   𝑅𝑠 = 71,5 40 ∙ 40 ∙ 1000 = 44,7 𝑁/𝑚𝑚2  Kus  P – purustav jõud, N; 
S – ristlõike pindala, 𝑆 = 40 × 40 𝑚𝑚2. 


6  Betooni paindetugevus arvutatakse valemiga:  𝑅𝑝 = 𝑘 3𝑃𝑙 2𝑏ℎ2   𝑅𝑝 = 1 ∙ 3 ∙ 3,9 ∙ 100 2 ∙ 40 ∙ 402 ∙ 1000 = 9,1 𝑁/𝑚𝑚2   Kus  P – purustav jõud, N; 
l – tugedevaheline kaugus, 𝑙  = 100 𝑚𝑚; 
b – proovikeha laius, mm; 
h – proovikeha kõrgus, mm; 
k – ülemineku koefitsient, 𝑘 = 1.  Betooni tihedus arvutatatkse valemiga:  𝜌 = 𝑚 𝑉   𝜌 = 572,2 40 ∙ 40 ∙ 160 ∙ 106 = 2235,2 𝑘𝑔/𝑚3  Kus   m – proovikeha mass õhus, kg;   V– proovikeha maht, 𝑚3 .      


7  5.  GRAAFIKUD  Graafik 1. Betooni valmistamiseks soovitatavad täitematerjali 0/8 mm terastikulised koostised    Graafik 2. Liiva fraktsiooni mõju betooni survetugevusele        0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.125 0.25 0.5 1 2 4 8 Lä b in d , % Sõela ava, mm FM=4,01 FM=3,06 FM=1,18 FM=2,49 31.3 39.9 40.9 50.6 52.2 45.9 0 10 20 30 40 50 60 0-0,5 liiv 0,5-1,2 liiv 1,2-3,0 liiv 0-3,0 liiv 0-3,0 liiv Looduslik liiv Su rv etu ge vu s,  N /m m 2 Liiva fraktsioon, mm


8  Graafik 3. Liiva fraktsiooni mõju betooni paindetugevusele  Graafik 4. Liiva fraktsiooni mõju betooni tihedusele          7.4 7 6.3 8.3 8.4 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0-0,5 liiv 0,5-1,2 liiv 1,2-3,0 liiv 0-3,0 liiv 0-3,0 liiv Looduslik liiv Pa in d etu ge vu s,  N /m m 2 Liiva fraktsioon, mm 2145 2201 2278 2299 2278 2225 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 0-0,5 liiv 0,5-1,2 liiv 1,2-3,0 liiv 0-3,0 liiv 0-3,0 liiv Looduslik liiv Be to o n i t ih ed u s,  k g/m 3 Liiva fraktsioon, mm


9  6.  JÄRELDUSED  Liivade tihedused  jäid vahemikku  2100 – 2300 𝑘𝑔/𝑚3 (keskmine tihedus peenliival 0-0,5  mm on 2145 𝑘𝑔/𝑚3, keskmisel liival 0,5-1,2 on 2201 𝑘𝑔/𝑚3 ja jämeliiva 1,2-3,0 tihedus  on 2278 𝑘𝑔/𝑚3).   Peeneteralise  liiva  (0-0,5mm)  peenusmooduliks  kirjanduse  andmetel  on  0,6-2,1,  keskmiseteralise  liiva  (0,5-1,2)  peenusmooduliks  on  1,5-2,8  ning  jämeliiva  (1,2-3,0mm)  peenusmooduliks 2,4-4,0 mm. Peenliiva peenusmoodul antud katses on 1,18 ja see näitab,  et saadud tulemus jäi ilusti vahemikku. Keskmiseteralise liiva peenusmooduliks on 3,06 ja  see  ületab  lubatud  piiri.  Jämeliiva  peenusmooduliks  antud  katses  on  4,01,  mis  mahtus   kirjanduses esitatud vahemikku.  Liiva  terastikulise  koostise  graafikult  1  on  näha,  et  loodusliku  liiva  puhul  on  sõelkõver  kõige  laugem,  mis  võiks  tähendada,  et  liiva  erineva  suurusega  osiseid  on  esindatud  igal  sõelal, kuid kõige rohkem avas 0,25-0,5 mm. Betooni valmistamise seisukohalt on see ei  ole eriti hea, sest suurhulk peeneid osiseid suurendavad tsemendikulu ning suur tsemendi  kulu on seotud betooni mahukahanemistega.   Kõige rohkem betooni valmistamiseks sobib liiv, kus on esindatud väiksem hulk peeneid  osiseid  (0-0,5  mm)  ning  mõne  võrra  suurem  hulk  keskmisi  osiseid  (0,5-1,2  mm)  ning  vähemal määral jämedamaid terasid (1,2-3 mm), kuna liiv, mis väga suurel määral sisaldab  peeneid  osiseid  võib  tekitada  edaspidi  betooni  mahukahanemisi  nagu  üleval  juba  oli  kirjutatud.   Kui võrrelda katsekehade tugevusnäitajad, siis graafikutelt on näha, et loodusliku liivaga  betoonikehad on suhteliselt tugevad, surve- ja paindetugevus on kõrge. Kõige tugevamaks  betooniks osutus katsekeha nr 40, mille valmistamiseks kasutati liiva fraktsiooniga 0-3,0  mm järgmistes proportsioonides 56% (peenliiv) + 14% (keskmine liiv) + 30% (jämeliiv).   Tugevuste  graafikutest  on  näha,  et  sellel  katsekehal  on  üks  kõrgemaid  tugevusnäitajaid  võrreldes näiteks katsekehaga nr 39, kus valmistamise käigus kasutati peen-, keskmist ja  jämeliiva  võrdsete  osakaaludega.  Graafikult  2  on  näha,  et  kõige  halvemad  survetugevusnäitajad  olid  betoonisegus,  mille  valmistamiseks  kasutati  0-0,5  mm  teralist  liiva.  Graafikutel  on  jälgitav  selline  seos,  et  mida  suuremat  liiva  fraktsiooni  kasutatakse  betooni valmistamiseks, seda muutub suuremaks tema tihedus ja tugevusnäitajad. 


10  Rääkides  töödeldavusest  nii,  et  saavutada  võrdset  töödeldavust  erineva  liiva  fraktsioonidega,  on  vaja  rohkem  vett  peenema  fraktsiooni  liiva  jaoks. Vee  lisamine  aga  suurendab  vesi-tsementtegurit,  mis  omakorda  mõjub  kivistunud  betooni  surve-  ja  paindetugevusele – vähendab tugevusnäitajaid.