Testy na świeżym betonie

Beton jest jednym z najczęściej używanych obecnie materiałów budowlanych. Zanim będzie można wylać beton i zbudować konstrukcję, należy określić, czy mieszanka betonowa jest odpowiednia do konkretnego zastosowania.

Beton składa się z dwóch faz, fazy zaczynu cementowego składającej się z cementu, wody i powietrza oraz fazy kruszywa składającej się z kruszyw gruboziarnistych i drobnych. Projektując mieszankę betonową, musimy upewnić się, że świeży beton ma odpowiednią reologię, aby był łatwy w obróbce. Próbna metoda wsadowa służy do określenia właściwości świeżego betonu. Ten test in situ ma na celu upewnienie się, że mieszanka betonowa w węzłze betoniarskim ma taką samą lepkość, gdy dociera na plac budowy i jest wylewana w formach.

W tym filmie omówimy główne właściwości betonu i zilustrujemy, w jaki sposób świeże mieszanki betonowe są testowane w laboratorium.

Metodę próbną rozpoczyna się od próbek cementu, wody, kruszyw gruboziarnistych i drobnych oraz docelowej zawartości powietrza. Zakłada się, że kruszywa grube i drobne są obojętne. Główne zmienne, które musimy wziąć pod uwagę, to cement, woda i powietrze. Stosunek wody do cementu jest bardzo ważny, ponieważ wytrzymałość betonu jest bezpośrednio zależna od tej ilości.

Wytrzymałość betonu jest zwykle mierzona po 28 dniach od wylania i zazwyczaj różni się pod względem stosunku wody do cementu od około 0,35 w przypadku betonu o wysokiej wytrzymałości do około 0,6 w przypadku betonu o niskiej wytrzymałości.

Niższy stosunek wody do cementu zmniejsza przepuszczalność betonu poprzez zmniejszenie szybkości przenikania jonów soli do betonu, a tym samym korozji zbrojenia betonu. Wysoka temperatura utwardzania i wilgotność znacznie przyspieszają przyrost siły.

Zawartość powietrza w świeżej mieszance betonowej odgrywa ważną rolę w trwałości, szczególnie w przypadku betonu stosowanego w regionach, w których występują cykle zamrażania i rozmrażania. Wolna woda rozszerza się, gdy zamarza i zamienia się w lód oraz może pękać beton. Pęcherzyki powietrza w mieszance umożliwiają to rozszerzanie się bez pękania betonu. Większa ilość powietrza skutkuje niższą wytrzymałością, więc dla danej wytrzymałości konieczny jest wyższy stosunek wody do cementu.

Wytrzymałość i trwałość to długoterminowe właściwości betonu. Należy również wziąć pod uwagę właściwości krótkoterminowe, takie jak urabialność. W kolejnym kroku metody próbnej do mieszanki dodawane są grube i drobne kruszywa w celu uzyskania pożądanej konsystencji plastycznej. Ilość gruboziarnistego kruszywa i piasku zostanie dostosowana podczas dozowania, aby osiągnąć odpowiednią urabialność i opad mieszanki betonowej.

Opad, czyli płynność betonu, mierzy konsystencję przed związaniem betonu. Test opadania polega na wylaniu i zagęszczeniu świeżego betonu w odwrócony stożek w trzech warstwach. Po wypełnieniu stożka stożek jest podnoszony i mierzy się stożek, w jakim beton opada lub opada. Wyniki testu opadu wskazują na spoistość mieszanki. Dobrze proporcjonalna mieszanka opadnie, ale zachowa swój pierwotny kształt. Słaba mieszanka rozpadnie się, posegreguje i rozpadnie.

Przyjrzyjmy się teraz praktykom mieszania betonu w środowisku laboratoryjnym i dowiedzmy się, w jaki sposób metoda partii próbnej jest wykorzystywana do przygotowania betonowych cylindrów testowych do kolejnych zastosowań.

Odważyć i oddzielnie przechowywać podane ilości kruszyw gruboziarnistych, kruszyw drobnych, cementu i wody. Zapisz dokładne wagi w arkuszu danych. Przed rozpoczęciem mieszania zwilż wnętrze miksera i wszystkie narzędzia, aby były mokre bez pozostawiania stojącej wody.

Teraz włóż grube i drobne kruszywa do mieszanki z około jedną piątą wody. Pozwól tym składnikom mieszać się przez około dwie minuty. Gdy mikser nadal się obraca, dodaj cement i dodatkową wodę w pięciu do 10 małych przyrostach. Po zakończeniu dodawania tych składników pozwól im mieszać się przez kolejne pięć minut, a następnie wyłącz mikser. Jesteś teraz gotowy do przetestowania opadania mieszanki betonowej.

Zwilż stożek opadu i umieść go w garnku do mieszania dużą średnicą w dół. Przytrzymaj mocno stożek opadania przy patelni, a następnie wypełnij około jednej trzeciej objętości warstwą betonu. Ubij warstwę za pomocą 25 pociągnięć rozłożonych równomiernie na przekroju stożka. Kiedy skończysz, dodaj jeszcze dwie warstwy betonu, ubijając każdą warstwę tak, aby pręt lekko wnikał w poprzednią warstwę. Odetnij nadmiar betonu, aby stożek był całkowicie wypełniony, ale nie przepełniony.

Natychmiast podnieś stożek ostrożnie i pionowo, aby oddzielić go od betonu, a następnie określ opad, mierząc różnicę między wysokością formy a wysokością betonu. Opad tej mieszaniny powinien wynosić od trzech do czterech cali. Jeśli jest zbyt niski lub mieszanka wydaje się szorstka i nie spływa prawidłowo, stopniowo dodawaj małe, odmierzone ilości drobnego lub grubego kruszywa, w zależności od potrzeb, a następnie dokładnie ponownie wymieszaj i ponownie przetestuj beton, aż do uzyskania pożądanego opadu i konsystencji.

Teraz, gdy mieszanina jest prawidłowa, zważyć pozostałe agregaty i zapisać te wartości w karcie katalogowej. Obliczyć rzeczywiste ilości kruszyw gruboziarnistych i drobnych użytych w mieszance betonowej na podstawie początkowych mas.

Na koniec określ masę jednostkową tej mieszanki betonowej. Zapisz masę pustego pojemnika o pojemności 1 stopy sześciennej, a następnie napełnij pojemnik betonem, postępując zgodnie z tą samą procedurą, która została użyta do wypełnienia stożka opadowego. Zważyć cały pojemnik i obliczyć masę jednostkową dla tej mieszanki, odejmując masę pustego pojemnika.

Przygotować cztery cylindryczne formy do odlewania badanych próbek. Zmierz i zapisz pustą masę każdej formy w arkuszu danych. Wypełnij każdą formę, postępując zgodnie z tą samą procedurą, która została użyta do wypełnienia stożka opadu w poprzedniej sekcji. Po napełnieniu każdej formy zmierz i zapisz wypełnioną masę na karcie katalogowej.

Przykryj uformowany beton plastikową torbą, aby zapobiec parowaniu wody z mieszanki. Pozostaw butle testowe do zastygnięcia na 16 do 32 godzin, a następnie usuń jednorazowe plastikowe formy z próbek betonowych.

Na koniec umieść cylindry w środowisku utwardzania. W takim przypadku butle pozostawia się do utwardzenia w warunkach otoczenia.

Teraz, gdy już wiesz, jak określić właściwości świeżego betonu, przyjrzyjmy się wynikom.

Ilości i materiały użyte w tym eksperymencie do przygotowania mieszanki betonowej przedstawiono w poniższej tabeli. Nasza świeża mieszanka betonowa miała spadek o 3,5 cala. Ogólnie rzecz biorąc, mieszanki takie jak ta opisana w tym eksperymencie mają spadki od trzech do czterech cali. Takie wartości są powszechne w przypadku małych prac z niewielkim zatłoczeniem stali w formularzach.

Waga jednostkowa naszego betonu wynosiła 147 funtów na stopę sześcienną. Masa jednostkowa betonów o normalnej wadze wynosi około 145 do 150 funtów na stopę sześcienną, ale beton wykonany z lekkich kruszyw, na przykład łupków ekspandowanych, może być lekki od 100 do 120 funtów na stopę sześcienną.

Stosunek wody do cementu dla naszej partii betonu wynosi 0,45. Stosunek ten wskazuje, że wytrzymałość na ściskanie naszych cylindrów testowych po 28 dniach wyniesie około 5,000 psi. Stosunek ten wskazuje również, że trwałość naszego betonu sprawia, że nadaje się on do wystawienia na zamarzanie i rozmrażanie w wilgotnych warunkach lub odladzacze.

Metoda próbnego wsadu jest stosowana na wielu budowach na całym świecie do testowania partii betonu. Ten prosty test zapewnia stałą kontrolę i gwarancję jakości w miejscu pracy.

Superplastyfikatory to dodatki chemiczne, które znacznie zmniejszają lepkość świeżej mieszanki betonowej na krótki okres czasu, aby umożliwić łatwe umieszczanie w formach. W nowoczesnym budownictwie powszechne stosowanie superplastyfikatorów sprawiło, że ekonomiczne jest uzyskanie znacznie większych opadów, w zakresie od 6 do 10 cali, odpowiadających betonowi samopoziomującemu.

Środki porywające powietrze to substancje chemiczne, które tworzą wiele małych, dobrze zdyspergowanych pęcherzyków powietrza i zapewniają przestrzenie niezbędne do rozszerzania się wolnej wody wewnątrz mieszanki betonowej podczas zamrażania bez pękania betonu. Badanie porywania świeżym betonem przez powietrze jest specyficzne dla danego urządzenia. Na przykład na próbkę wywierany jest nacisk w celu sprężenia powietrza porwanego w porach. Urządzenie wykorzystuje zmianę objętości powietrza do określenia zawartości powietrza w mieszance. Mieszanki nieporwane powietrzem będą wykazywać zawartość powietrza poniżej 2%, podczas gdy mieszanki porwane powietrzem, w zależności od dawki dodatku, będą wykazywać zawartość powietrza od 5 do 8%.

Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do testów na świeżym betonie. Powinieneś teraz zrozumieć, w jaki sposób metoda próbnej partii jest wykorzystywana do określenia optymalnych proporcji kruszyw, cementu i wody w celu przygotowania betonu spełniającego wymagania dotyczące opadu.

Dzięki za oglądanie!