Építőanyagok II Laborgyakorlat
Betontervezés Tervezés a Palotás-Bolomey módszer használatával
A tervezés elvei Cél: előírt nyomószilárdságú beton összetételének és keverési arányának megtervezése úgy, hogy kielégítsük: – A meghatározott nyomószilárdság értékét. – A frissbetonnal szemben támasztott követelményeket
Figyelemmel a következőkre: – Az esetleges vízzárósági, fagyállósági, kopásállósági, környezeti kitéti követelményekre, – Az esetleges korróziós hatásokra, – Szilárdulási követelményekre, – Az építési technológiára, – Szerkezeti adottságokra
A beton tervezése A tervezés alapja: a Palotás – Bolomey képletén alapuló matematikai módszer, amely: – a 28 napos korú – útókezelt, 200 mm élhosszúságú kockák, átlagszilárdságára vonatkozik
A módszer alapja a szilárdság és a cementtartalom közötti összefüggés
1.1 Kiindulási adatok Tervezett beton jele: – pl: C25/30 – 16 – F2
Felhasznált összetevők jellemzői: – cement jele: pl: CEM I - 42,5 – adalékanyag: dmax = 16 mm m = 5,6
Figyelembe veendő még: a szilárdságot mennyi próbakockán vizsgáljuk (pl: n = 10 db) → t értének kiválasztása munkahelyi fegyelem (pl: kiválóan dolgozó munkahely) → s értékének kiválasztása
1.2 Cement kiválasztása Cement minőségének meghatározása a szilárdság függvényében C6 C8-C10 C12-C16 C20-C25 >C30 Cement + + + CEM II/A-V 32,5 + + + CEM II/A-V 42,5 + + + CEM I - 52,5
Felhasználandó cement kiválasztása a táblázat alapján
1.3 Adalékanyag és konzisztencia Követelmények az adalékanyagra – dmax megadása
Konzisztencia osztályok Terülési osztályok Osztály
Terülés átmérő
Tájékoztató megnevezés
F1
≤ 340
Földnedves (FN)
F2
350-410
Kissé képlékeny (KK)
F3
420-480
F4
490-550
F5
560-620
Folyós (F)
F6
630 ≤
Önthető, esetleg öntömörödő beton (Ö)
Képlékeny (K)
Roskadási osztályok Osztály S1 S2 S3 S4 S5 Osztály F1 F2 F3 F4 F5 F6 Osztály V0 V1 V2 V3 V4 Osztály C0 C1 C2 C3
Roskadás (mm)
Tájékoztató megnevezés
10-40 Kissé képlékeny 50-90 Képlékeny 100-150 160-210 Folyós 220 ≤ Önthető, esetleg öntömörödő beton Terülési osztályok Terülés átmérő (mm)
Tájékoztató megnevezés
≤ 340 Földnedves 350-410 Kissé képlékeny 420-480 Képlékeny 490-550 560-620 Folyós 630 ≤ Önthető, esetleg öntömörödő beton Vebe osztályok Vebe-idő (s) Tájékoztató megnevezés ≥ 31 Nagyon száraz, alig földnedves 30-21 Földnedves 20-11 Kissé képlékeny 10-6
Képlékeny
5-3 Tömörítési osztályok Tömöríthetőség mértéke Tájékoztató megnevezés ≥ 1,46 Földnedves 1,45-1,26 Kissé képlékeny 1,25-1,11 Képlékeny 1,10-1,04
1.3 Adalékanyag és konzisztencia
Konzisztencia típusok és bedolgozási mód összefüggése Földnedves (régi jelölés: FN) – előregyártott szerkezetek, gépi bedolgozás Kissé képlékeny (régi jelölés: KK) – helyszíni betonozás, gépi bedolgozás Képlékeny (régi jelölés: K) – helyszíni betonozás, kézi bedolgozás Folyós (régi jelölés: F) – betonpumpa Bedolgozási tényező:
β=
Vláda ( adalék ) V frissbeton
2. Az átlagszilárdság meghatározása
f cm = Rk , 200,nom + k ⋅ t ⋅ s A képletben: – fcm – átlagszilárdság – Rk,200,nom – szilárdság minősítő értéke 200x200x200mm élhossz. kockán vizsgálva – k – az eloszlási tényező – t – Student tényező – s – szórás
2.1 Átszámítás
C16 / 20
f ck ,cyl
f ck ,cube,150
Átszámítás 150x300 mm – es hengerről, illetve 150x150x150 mm – es kockáról 200x200x200 mm – es kockák átlagszilárdságára A Palotás – Bolomey által kidolgozott összefüggés 200 mm élhosszúságú próbakockák átlagos nyomószilárdságára vonatkozik
A minősítési érték átváltása 200-as kockára Kocka Henger Jel C8/10 C12/15 C16/20 C20/25 C25/30 C30/37 C35/45 C40/50 C45/55 C50/60 C55/67
fck,cyl
fck,cube,150
Rk,200,nom
8 12 16 20 25 30 35 40 45 50 55
10 15 20 25 30 37 45 50 55 60 67
9 14 18 23 28 34 40 45 50 55 62
fck,cyl – víz alatt tárolt 150x300mm-es hengeren mért nyomószilárdságának minősítési értéke fck,cube,150 – víz alatt tárolt 150mm élhosszúságú kockán mért nyomószilárdságának minősítési értéke Rk200,nom – víz alatt tárolt 200mm élhosszúságú kockán mért nyomószilárdságának előírt minősítési értéke
2.2 Az eloszlási és a Student tényező Átlagszilárdság k
Az eloszlástól függő tényező értékei 5 7 10 14 20 28 0,77 0,81 0,87 0,92 1,00 1,08
40 1,19
56 1,31
k – az eloszlási tényező Fontos!: két szilárdsági érték között a köztes érték meghatározása interpolálással történik A darabszám függvényében feltételezett érték 3 5 10 12 14 16 Próbatest száma (n) 2,28 1,97 1,79 1,77 1,75 1,73 Student tényező (t)
n – próbatestek száma t – Student tényező Fontos!: két szilárdsági érték között a köztes érték meghatározása interpolálással történik
20 1,71
>40 1,64
2.3 A nyomószilárdság tájékoztató szórása
3. Víz-cement tényező meghatározása f cm
1 = A⋅ − B X
A – a cement névleges szilárdságától függő tényező B – kísérleti állandó X – víz-cement(V/C) tényező
Cement jelölések, tényezők, állandók Jel B A 0,3 17 CEM II/A-V 32,5 0,3 17 CEM II/A-S 32,5 0,3 22 CEM II/A-V 42,5 0,3 22 CEM II/A-S 42,5 0,3 27,5 CEM I - 52,5
4. 1 m3 F1 (FN) konzisztenciájú betonban lévő cement és víz mennyiségének meghatározása
VFN = 0,1 ⋅ C FN + 23 ⋅ (11,0 − m ) VFN 23 ⋅ (11,0 − m ) = X = 0,1 + C FN C FN m – adalékanyag finomsági modulusa képletből kiszámítható: C FN majd: VFN
C FN
= X ⇒ VFN
Adalékanyag (HK) Felületi finomsági Frakció nedvességmodulus tartalom 0/8 HK m = 5,2 nf = 5% 0/16 HK
m = 5,6
nf = 3%
0/32 HK
m = 6,0
nf = 2%
0/63 HK
m = 7,2
nf = 1%
5. Tényleges konzisztenciához tartozó víz és cement mennyiségének meghatározása
Vtényleges = VFN ⋅ h
Ctényleges = C FN ⋅ h h – higítási tényező - konzisztencia függő Terülési Konzisztencia osztály
Konzisztenciától függő tényező
Bedolgozási tényező
Frissbeton levegőtartalma
F1
FN
h = 1,00
β = 1,26
Vlev = 10 ÷ 20 liter/m3
F2
KK
h = 1,15
β = 1,22
Vlev = 5 ÷ 10 liter/m3
F3-F4 F5
K F
h = 1,25 h = 1,35
β = 1,20 β = 1,16
Vlev = 0 ÷ 5 liter/m3 -
6. Követelmények ellenőrzése A beton és vasbeton szerkezetek megengedett legkisebb cementtartalma Az előírt legkisebb cementtartalom, kg/m3 I Szerkezet megnevezése
dmax mm
II
I
II
osztályú adalékanyag esetében időjárástól védett
időjárásnak kitett
szerkezetben 125
Beton
Vasbeton
8
290
320
260
290
16
260
290
230
260
32
240
260
210
230
64
210
220
190
200
Követelmények a kitéti osztályokra Maximális Minimális Minimális Kitéti vízcementtartalom szilárdsági osztály cement kg/m3 osztály tényező X0 C12/15 XC-1 260 0,65 C20/25 XC-2 280 0,6 C25/30 XC-3 280 0,55 C30/37 XC-4 300 0,5 C30/37 XS-1 300 0,5 C30/37 XS-2 320 0,45 C35/45 XS-3 340 0,45 C35/45 XD-1 300 0,55 C30/37 XD-2 300 0,55 C30/37 XD-3 320 0,45 C35/45 XF-1 300 0,55 C30/37 XF-2 300 0,55 C25/30 XF-3 320 0,5 C30/37 XF-4 340 0,45 C30/37 XA-1 300 0,55 C30/37 XA-2 320 0,5 C30/37 XA-3 360 0,45 C35/45 XK-1 300 0,55 C30/37 XK-2 320 0,5 C30/37 XK-3 340 0,45 C35/45 XK-4 360 0,4 C40/50 XV-1 300 0,55 C30/37 XV-2 330 0,5 C30/37 XV-3 360 0,45 C35/45
6. Követelmények ellenőrzése Kémiai jellemzők SO42- mg/l pH CO2
mg/l
NH4+
mg/l
Mg2+ mg/l
Kitéti (környezeti) osztályok XA1 XA2 XA3 > 200 és > 600 és > 3000 és 600 3000 6000 < 6,5 és < 5,5 és < 4,5 és > 5,5 > 4,5 > 4,0 > 15 és > 40 és > 100 < 40 < 100 telítésig > 15 és > 30 és > 60 és < 30 < 60 < 100 > 300 és > 1000 és < 3000 < 1000
> 3000 telítésig
Ha nem felel meg, módosítás és újraszámolás
7. 1 m3 tényleges konzisztenciájú betonban lévő adalékanyag mennyiségének meghatározása Adalékanyag térfogata:
1000 liter = Vad + Vcem + Vvíz + Vlev Ahol:
Vcem = Vvíz =
Ctényleges
ρ cem
Terülési Konziszosztály tencia
Frissbeton levegőtartalma
F1
FN
Vlev = 10 ÷ 20 liter/m3
Vtényleges
F2
KK
Vlev = 5 ÷ 10 liter/m3
ρ víz
F3-F4 F5
K F
Vlev = 0 ÷ 5 liter/m -
Vlev – táblázati érték mad = Vad Adalékanyag tömege:
⋅ ρ ad
3
8. Adalékanyag nedvességtartalma miatti javítás mad , jav = mad +
n f (%)
Vvíz , jav = Vtényleges −
n f (%)
100
100
⋅ mad
⋅ mad + V p
Ahol: – nf - adalékanyag felületi nedvességtartalma %-ban (táblázatból, dmax függő) – Vp – párolgási veszteség V p = 0,1 ⋅ mtényleges
9. 1 m3 frissbeton sűrűségének meghatározása
+
Ctényleges
=
kg
Vvíz,javított
=
kg
madalék,javított
=
kg
ρfrissbeton
kg/m
3
10. Egy keveréshez szükséges mennyiségek • Adott térfogatú keverőgép esetén • Szorzó tényező: V keverő
β
Ctényleges
=
kg ∙ szorzó tényező ≈
kg
Vvíz,javított
=
kg ∙ szorzó tényező ≈
kg
madalék,javított
=
kg ∙ szorzó tényező ≈
kg
– β – bedolgozási tényező (táblázatból) – Szükséges mennyiségek kerekítése 5 vagy 10 kg-ra
11. Tervezett beton jelölése Magyarországon a beton jele tartalmazza: – beton nyomószilárdsági osztályának jelét – adalékanyag megnevezését, ha nem homokos kavics – a betonszerkezethez tartozó környezeti osztály(ok) jelét – a beton adalékanyagának névleges szemnagyságát – konzisztencia osztály jelét – a kloridion tartalom jelét, ha a kloridtartalom 0,20 tömeg%-tól eltér – cement jelét, ha az követelmény – a beton használati élettartamát, ha az 50 évtől eltér – az MSZ 4798-1:2004 szabvány számát
C30/37 – XC4 – XF1 – XA2 – XV1(H) – 32 – F3 – CEM I 42,5 N – MSZ 4798-1:2004
