Jelentés a friss beton konzisztenciájának (folyósságának) mérésére vonatkozó vizsgálatokról

Átírás

1 - 1 - Jelentés a friss beton konzisztenciájának (folyósságának) mérésére vonatkozó vizsgálatokról Budapest, szeptember 29. Az Építéshelyi anyagvizsgálati módszerek kutatása témakörben kísérleteket végeztünk a beton konzisztencia mérésére. Ezekre a kísérletekre már azért is szükség volt, mert behatolási próbával, továbbá a MNOSZ módosításban szabványosított 20 cm magas csonkakúp roskadási és terülési vizsgálataival végzett konzisztencia mérések értékei hazai viszonyok között még nincsenek tisztázva. A vizsgálat célja kettős volt: 1. Megvizsgálni, hogy az építéshelyen milyen egyszerű módszerekkel lehet a betonkeverék egyenletességét, tehát a szemszerkezetnek, cementtartalomnak és a vízmennyiségnek a kiírás szerinti megfelelő és egyenletes voltát folyamatosan ellenőrizni. 2. Megvizsgálni, hogy hogyan és ilyen mérési határokon belül lehet számértékkel helyettesíteni a földnedves, plasztikus stb., a betonkonzisztencia jellemzésére ezideig úgyszólván kizárólagosan használt fogalmakat, mert hiszen ezen utóbbiak csak szemlélettel lévén megállapíthatók, a vizsgáló személytől is igen nagy mértékben függnek. Márpedig a konzisztencia kellő megválasztására, illetve az előírt konzisztencia gondos betartásának objektív ellenőrzésére feltétlenül szükség van. A megszilárdult beton ugyanis a megkívánt minőségi követelményeknek csak akkor felel meg, ha az alkalmazott tömörítési eljárással jól bedolgozható. Közismert tény, hogy mennél nedvesebb a beton, annál kevesebb munkával lehet kellőképpen tömörré tenni. Ezzel szemben viszont a betonminőség fokozása éppen a készítési víz mennyiségének a csökkentését kívánja meg. E két ellentétes irányú követelmény folytán a vízmennyiség értékének tehát a konzisztenciának is van egy optimális értéke; ez az a legkisebb vízmennyiség, amely mellett az éppen alkalmazandó tömörítési móddal a beton még jól bedolgozható. A legkedvezőbb konzisztenciának az építőipar számára történő meghatározása, továbbá a megbízható építéshelyi konzisztencia ellenőrzés módszerének a kivizsgálása tehát műszaki és gazdasági szempontból egyaránt fontos. A kísérletek leírása Vizsgálataink során kb. 150 különböző összetételű betonkeveréket vizsgáltuk meg. Az alkalmazott adalékanyag minden esetben dunai homokos kavics volt, mégpedig a MNOSZ Á. vasbeton szabályzatban előírt I., II. és III. szemszerkezettel és 20 mm legnagyobb szemnagysággal. Csupán ellenőrzésképpen vizsgáltunk néhány 15 mm legnagyobb szemnagyságú homokos kavicsot, továbbá lépcsős szemszerkezetű adalékanyagot is. A felhasznált cement túlnyomórészt tatai 500-as cement volt. Végeztünk azonban kísérleteket selypi 600-as (Alit) cementtel is, és a különféle évi cementekkel is. Cementadagolás a gyakorlatilag számbajöhető kg/m 3 határok között változott, a víz/cement tényező pedig 0,3 1,3 érték között volt. A friss beton konzisztencia mindezeknek a következtében a szélsőségeket is magába foglaló száraz földnedves önthető állapot között változott. A vizsgálat menete az volt, hogy a megkevert betonnak megállapítottuk szemlélet alapján a konzisztenciáját, majd négyféle módszerrel mértük a konzisztenciára jellemző számértéket. A négy módszer a következő volt:

2 - 2-1) Roskadási vizsgálat. Ezt a vizsgálatot az MNOSZ mód.-ban leírt méretű tehát alul 200 mm, felül 120 mm átmérőjű és 200 mm magasságú csonkakúppal végeztük a szabványban leírt bedolgozással. A folyósság jellemzésére a betontest r roskadását vettük cm-ben kifejezve, vagyis meghatároztuk a csonkakúp óvatos felemelésével kiformázott és megroskadt betontest legmagasabb pontjának távolságát a mellé helyezett üres forma tetejére vízszintesen fektetett vonalzó alsó síkjától. 2) Terülési vizsgálat. Az 1) alatti vizsgálatot az MNOSZ mód.-ban leírt cm méretű és 16 kg súlyú rázóasztalon végezve, a roskadás meghatározása után ugyanazzal a próbatesttel mértük 15-szöri rázás után a terülést. A konzisztencia mérésére a rázás következtében szétterült beton közepes átmérője t szolgált cm-ben kifejezve. 3) Átalakítási (Powers) próba. E vizsgálat a Powers-készülék segítségével az 1) és a 2) alatti csonkakúp alakú betontestet rázással hengerré alakítja át. A rázást a 2) alatti rázóasztalon végeztük. A konzisztencia mérésére a következő értékeket vettük: p = 0,16 v x ahol p = a konzisztenciára jellemző számérték, v = a hengerré átalakított betonvastagság, cm, x = az átalakításhoz szükséges rázások száma. Ha a betontest legfeljebb 100 ütéssel nem volt hengerré alakítható, akkor a vizsgálatot végre nem hajthatónak tekintettük. 4) Behatolási (Graf) próba. Ezt a vizsgálatot a DIN 1048-ban leírt készülékkel végeztük (lásd 1.ábra). A készülék két részből áll: a) 15 kg súlyú kör keresztmetszetű, acél, behatoló hengerből b) megfelelő állványzatból Az acél henger 10 cm átmérőjű és mintegy 30 cm hoszszú, alul félgömbben végződik. Felső végéhez vezető rúd csatlakozik, amelynek cm beosztásán az acélhengernek a friss betonba történt behatolása leolvasható. Az acéltest súlya a vezető pálcával együtt 15 kg. Az állvány talpazata segítségével felerősíthető egy 30 cm élhosszúságú próbakocka formájára úgy, hogy a friss betonnak a behatoláskor létrejövő alakváltozásait ne gátolja. Az acélhenger a formába bedolgozott és lesimított beton felszínétől számítva 20 cm magasságban rögzíthető. Ez a kiinduló állás. A vizsgálat végrehajtása a következő: A vizsgálandó betont 2 rétegben dolgozzuk be a 30 cmes formába. Minden réteget a szabványos 12 kg súlyú döngölő 27 ütésével kell tömöríteni. Bedolgozás után a formán felül maradó felesleges betont el kell távolítani. A behatolási 1. ábra: Graf behatolás vizsgáló készülék készüléket a teli forma fölé állítjuk középre, majd a behatolási testet szabadon ráejtjük a kiinduló állásból a betonra. Közvetlenül a test behatolása után a vezetőrúd beosztásán a behatolás g értékét cm-ben leolvassuk. A konzisztenciát a g szám jellemzi.

3 - 3 - Vizsgálati eredmények A különböző betonokkal végzett vizsgálatok eredményei a ábrákon vannak feltüntetve, mégpedig a 2. ábrán a g behatolási szám, a 3.ábrán a p átalakítási szám, a 4.ábrán a t terülési szám és az 5.ábrán az r roskadási szám összefüggése a szemlélettel megállapított konzisztenciával. A megállapított összefüggések a betonnak csak a gömbölyű szemű adalékanyagára érvényesek. 2. ábra: Összefüggés a g behatolási szám és a szemlélet alapján megállapított konzisztencia között Jelmagyarázat: AFN: gyengén földnedves, FN: földnedves, jófn: jó földnedves, AK: félplasztikus, KK: gyengén plasztikus, K: plasztikus, jók: erősen plasztikus, AF: sűrűn folyós, F: folyós, Ö: önthető (a ábrákon a jelmagyarázat ugyanez)

4 ábra: Összefüggés a p Powers-féle szám és a szemlélet alapján megállapított konzisztencia között

5 ábra: Összefüggés a t terülési szám és a szemlélet alapján megállapított konzisztencia között

6 ábra: Összefüggés az r roskadási szám és a szemlélettel megállapított konzisztencia között

7 - 7 - A laboratóriumi kísérleteken kívül két alkalommal az építési gyakorlat által felhasznált betonok konzisztenciáját is mértük. Egy ízben a 43/3 Építőipari Vállalat Karácsonyi-utcai építkezésén vasbeton szerkezetekhez alkalmazott vibrált betonja, a másik alkalommal az Épületelemgyár Hill-pallókhoz alkalmazott, ugyancsak vibrált betonja volt a vizsgált anyag. Az itteni eredmények a laboratóriumban végzett vizsgálatokkal mindenben megegyeztek. Mindkét esetben jó földnedves félplasztikus konzisztencia mellett g = 4-5 cm értéket kaptunk. A szemlélet szerinti konzisztencia megítélése a legbiztosabb földnedves állapotban, legbizonytalanabb plasztikus jó plasztikus folyósság mellett. A ábrákon mutatkozó szórásokban tehát nemcsak a konzisztencia méréseknek, hanem a szemlélet alapján történő megítélésnek el nem hanyagolható bizonytalanságai is benne vannak. Ezt az állítást megerősíti a 6. ábra, amely a g behatolási értéket mutatja különböző összetételű betonok esetén a víz/cement tényező függvényében. Láthat, hogy ahol a szemlélet okozta bizonytalanság ki van küszöbölve, ott milyen csekély a valószínű törvényszerűséget kifejező sima görbétől való eltérés. 6. ábra: A g behatolási szám a betonösszetétel és a víz/cement tényező függvényében (tatai 500-as cement, dunai homokos kavics) (a görbékre írt betű a keverék összetételének a jele) Jelmagyarázat: m c = cementtartalom, kg/m 3, ad.anyag: a homokos kavics szemszerkezetének osztálya A ábrákból kitűnik, hogy ugyanazon mérési eljárás a különböző konzisztenciákra általában eltérő szórású eredményeket ad, vagyis más szóval 1-1 készülék-fajta a konzisztenciának csak egy meghatározott szakaszán ad megbízható képet. Kísérleteink alapján az egyes készülékekre gömbölyű adalékanyag esetén az I. táblázatban közölt alkalmassági határokat lehet megállapítani. Az alkalmazhatósági területeket az ábrákon teljes vonallal tüntettük fel.

8 táblázat Konzisztencia-mérés megnevezése Behatolási próba (g) Átalakítási próba (p) Terülési próba (t) Roskadási próba (r) Alkalmazhatósági határok Gyengén földnedves jó plasztikus Félplasztikus önthető Gyengén plasztikus sűrűn folyós Félplasztikus jó plasztikus 1. A fentiek szerint a földnedves konzisztencia vizsgálatára a behatolási próba, jellemzésére pedig a g behatolási szám látszik a legalkalmasabbnak és pedig ahogyan a 2. ábrából kitűnik a 2.táblázatban közölt kerekített értékekkel (zárójelben az eddigi kísérletek szerint várható legkisebb és legnagyobb értékeket közöljük). A mérési módszerek kiértékelése A behatolási próba előnye az, hogy egyszerű, nem kényes berendezéssel végezhető. A vizsgálat megbízható végrehajtása különösebb szaktudást nem igényel. A vizsgálati eredmények kiértékelése szintén nagyon egyszerűen, egyetlen cm beosztás leolvasásával történik. Hátránya ennek az eljárásnak az, hogy a friss betonnak az összetartásáról, esetleges szétkeveredési hajlamáról nem ad felvilágosítást. Konzisztencia szemlélet szerint Gyengén földnedves Földnedves Jó földnedves Félplasztikus Gyengén plasztikus Plasztikus Jó plasztikus Konzisztencia szemlélet szerint Gyengén plasztikus Plasztikus Jó plasztikus Erősen plasztikus Sűrűn folyós 2. táblázat 3. táblázat Behatolási szám g, cm 2,0 (1 8) 2,5 (1,5 3,5) 2,5 (2 5) 5,0 (3 7) 7,0 (5 9) 10,0 (7 13) 13,0 (10 16) Terülési szám, t, cm 30 (26 34) 25 (20 40) 40 (34 46) 45 (29 52) 55 (48 62) 2. A plasztikus konzisztencia mérésére és vizsgálatára az átalakítási (Powers) próba látszik legmegbízhatóbbnak. Az egyes konzisztencia fokozatokra jellemző kerekített átlagos p értékek továbbá zárójelben az eddigi kísérletek szerint legnagyobb és legkisebb értékek a 3. ábra alapján a 3. táblázatban vannak összefoglalva. Az átalakítási próba előnye, hogy plasztikus és önthető konzisztenciákon belül ez az eljárás adta a beton bedolgozhatóságáról eddig a legteljesebb képet. Mint a 3. ábrából látszik, az erősen plasztikus, sűrűn folyós és önthető konzisztenciájú, különböző összetételű betonok p értékében úgyszólván alig van szórás. Hátránya, hogy a mérés helyes végrehajtásához igen gondos, lelkiismeretes munkára van szükség és így ezidőszerint csak laboratóriumi konzisztencia mérések céljára javasoljuk. 3. Építéshelyen a plasztikus konzisztencia mérésére a terülési próba alkalmas. A 4. táblázatban a jellemzőnek talált t terülési számok kerekített átlagértékét, illetve zárójelben az eddigi kísérletek alapján várható legkisebb és legnagyobb értékét közöljük. A terülési próba egyúttal a beton szétkeveredési hajlamáról, vagyis a finom és a durva részek egymástól való elkülönüléséről is ad felvilágosítást, amennyiben kis összetartó képességű betonokkal ezt a vizsgálatot egyáltelán nem lehet elvégezni, mert ezek rázás közben szétterülés helyett darabokra esnek. Az ilyen módon részeire szétrázódott próbatest középátmérője természetesen nem jellemző a konzisztenciára. A szétterülési próba hátrányának tudható be az, hogy, hogy a szétkeveredési hajlamról csak szemlélet alapján tehát szubjektív módon ad képet. Ezen kívül, ha a próbatest szétrázódott, ez még csak azt

9 - 9 - mutatja, hogy a vizsgált anyag összetartó képessége nem a legjobb, de hogy még felhasz-nálható-e, vagy sem, arra vonatkozóan nem nyújt felvilágosítást. Például 250 kg/m 3 cementadagolás és I. szemszerkezet mellett a terülési vizsgálatot nem lehet elvégezni, annak ellenére, hogy ez a keverék a gyakorlatban még bedolgozhatónak, felhasználhatónak bizonyul. Megjegyezzük, hogy az esetleges szétkeveredési hajlam megállapítása és a beton összetételének a megjavítása által történő megszüntetése igen lényeges. Ugyanis a friss betonnak pl. a betonkeverőből való kivétele, szállítása, a mintaállványzatba való betöltése mind megannyi lehetőség a szétkeveredésre. A szétkeveredett beton pedig bedolgozva egyenlőtlen összetételű, minőségű, kavicsfészkes szerkezetet ad. 4. Az egyszerűsége miatt használt roskadási próba mutatkozott a vizsgált eljárások közül a legkevésbé megfelelőnek. Kétségtelen ugyan, hogy a plasztikus konzisztencia bizonyos fokozataiban a roskadás nagysága függ a folyósságtól, azonban éppen a roskadás nagyságát igen sok mellékkörülmény zavarhatja, aminek folytán ennek az eljárásnak a szórása a legnagyobb, felhasználhatósági területe pedig a legkisebb. Az 5. ábrából láthatólag a konzisztenciára jellemző roskadások kerekített r értékeit, továbbá zárójelek között az eddigi kísérleteink szerint várható legkisebb és legnagyobb roskadás értékeit az 5. táblázat foglalja össze. A roskadási vizsgálatot csak jó összetartó képességű keverékkel lehet elvégezni, úgy hogy az előírt mértékű roskadás elérése a terülési próbához hasonlóan csak szükséges, de nem elégséges feltétele a beton jó bedolgozhatóságának. 5. A 2., 3., és 4. alatti kísérletek eredményeire vonatkozóan még megjegyezzük azt, hogy a hazai és a külföldi szakkönyvek általában a 30 cm magasságú csonkakúppal végzett vizsgálatok eredményeit tartalmazzák, így az általunk közölt eredményekkel való közvetlen összehasonlítás nem lehetséges. Összefoglalás Konzisztencia, szemlélet szerint Gyengén plasztikus Plasztikus Jó plasztikus Erősen plasztikus Sűrűn folyós 4. táblázat 5. táblázat Konzisztencia, szemlélet szerint Félplasztikus Gyengén plasztikus Plasztikus Jó plasztikus Terülési szám, t, cm 30 (26 34) 35 (30 40) 40 (34 46) 45 (39 52) 55 (48 62) Roskadási szám, r, cm 1,0 (0,3 1,7) 1,5 (0,7 2,3) 2,0 (1,0 3,0) 3,5 (2,0 5,0) A földnedves konzisztenciánál elsősorban a keverék eléggé nedves volta kérdéses, plasztikus konzisztenciánál e mellett még az, hogy a keverék kellő összetartó képességű, mozgékonyságú legyen, illetve ne álljon fenn a szétkeveredés veszélye. Ezeket tekintve javasoljuk, hogy adatgyűjtés céljából 10 építőipari vállalatot lásson el az ÉM földnedves konzisztencia mérésére behatolási készülékkel, plasztikus konzisztencia mérésére pedig a terülési próbához szükséges formával és rázóasztallal, utasítsa továbbá ezeket a vállalatokat a konzisztencia folyamatos mérésére. És az eredmények, ill. észrevételek kiértékelhető jegyzőkönyvű rögzítésére. Vagyis meg kell adniok a cementfajtát, cementadagolást (kg/m 3 ), adalékanyagot, annak szemszerkezetét, a víz/cement tényezőt, a bedolgozás módját, a bedolgozhatóságot és a szemlélet szerinti konzisztenciát, továbbá a konzisztenciát jellemző számértéket.

10 Ha az építéshelyi tapasztalatok a laboratóriumi eredményekkel egybehangzóan egyértelműek lesznek, akkor lehetséges lesz a) a különböző földnedves fokozatok szemlélet szerinti megítélése helyett a g behatolási szám megadása a 2. táblázat értékeinek megfelelően a költségvetési kiírásokban, ill. lehetséges lesz, hogy az építéshelyen a földnedves konzisztenciájú betonok minőségének egyenletességét a behatolási próbával folyamatosan ellenőrizzék; b) a többé-kevésbé plasztikus konzisztencia fokozatok szemlélet szerinti megítélése helyett a t terülési szám megadása (pl. a 4. táblázat szerint). Továbbá lehetővé válik, hogy az építéshelyen a plasztikus konzisztenciájú beton minőségének egyenletességét, továbbá a keverék kellő összetartását a szétterülési próbával ellenőrizzék. Az átalakítási próba véleményünk szerint egyelőre csak laboratóriumi vizsgálatok céljait szolgálja. A roskadási vizsgálatot pedig a jellemzőbb behatolási vagy terülési próba pótolja. Végzetül hangsúlyozzuk, hogy a fenti vizsgálataink és az azokból levont következtetések csak kezdő lépésnek tekinthetők, amennyiben a céljuk elsősorban és egyelőre az, hogy a konzisztencia mérés fontos problémájának végleges tisztázásához kiinduló alapot nyújtsanak. Budapest, szeptember 29. Popovics Sándor s.k. Gáspár Géza s.k. előadó osztályvezető

11 Noteszlapok abc-ben Vissza a Noteszlapok tematikusan tartalomjegyzékhez Vissza a Dr. Ujhelyi János és Dr. Popovics Sándor kutatási eredményeinek áttekintése című könyvtár tartalomjegyzékéhez