Beton Ispitivanje

XIV BETON 143

POGLAVLJE XIV Beton

Beton je konstruktivni materijal koji nastaje ovravanjem mea-vine mineralnog veziva, kamenih agregata i vode. Pri tome mineralna ve-ziva i voda su aktivni sastojci betona, a kameni agregati pasivne kompo-nente betona, koji slue za ispunu betonske mase bez hemijskog uea.

Za spravljanje betona koriste se razne vrste vezivnih materijala, kao to su: cement, gips, kre, asfalt, epoksi smole i dr. U praksi se kao vezivo za cementne betone najee koristi portland cement, a znatno ree lafar cement.

Kamerii agregati ispunjavaju betonsku masu bez hemijskog ue-a. Agregat uestvuje sa 7080% u ukupnoj masi betona i od njegovog kvaliteta zavise i svojstva ovrslog betona. Za spravljanje betona koristi se prirodni pesak i ljunak, kao i drobljeni kamen. Drobljeni kamen je po pravilu skuplji, pa se renom agregatu u praksi obino daje prednost. S druge strane, reni agregat zbog zaobljenosti zrna, mnogo povoljnije uti-e na ugradivost i obradivost betonske smee.

Voda predstavlja neophodnu komponentu svake betonske mea-vine, poto se samo uz njeno prisustvo mogu odvijati procesi vezivanja i ovravanja cementa. S druge strane voda daje potreban viskozitet be-tonskoj smei, odnosno omoguuje efikasno ugraivanje i zavrnu obra-du betona. Voda za spravljanje betona ne sme sadrati sastojke koji mo-gu nepovoljno uticati na hidrataciju cementa, kao i da budu uzronici ko-rozije armature u armirano-betonskim konstrukcijama. Obina pijaa vo-da praktino uvek zadovoljava navedene uslove, pa se moe koristiti za spravljanje betona bez posebne provere.

Pored nabrojanih osnovnih komponenti u betonskoj meavini mogu biti prisutni i razliiti aditivi, sa ciljem poboljanja odgovarajuih karakte-ristika betona.

Beton je vrlo vaan konstruktivni materijal koji nalazi veliku primenu u svim privrednim granama, a naroito u graevinarstvu. Odlikuje se ni-zom karakteristinih osobina koje mu daju prednost u odnosu na druge savremene materijale. Dobre osobine betona su zadovoljavajua pritisna vrstoa, velika trajnost, otpornost na hemijske uticaje, podesan je za izradu sloenih konstrukcija i formi i dr. U nedostatke betona spadaju: krtost, mala nosivost kod smiuih i zateznih naprezanja, nije u stanju da odmah primi puno optereenje po ugradnji i dr.

U rudarstvu beton se koristi kao podgradni materijal podzemnih ru-dnikih objekata, za izradu, brana, portala, kanala i drugih objekata. Be-tonskom podgradom uglavnom se podgrauju kapitalni rudarski objekti sa dugim vekom korienja, kao to su: izvozna okna, glavni transportni hodnici, navozita, bunkeri, sipke, vodo-sabirnici, pumpne komore i dr.

TEHNOLOGIJA MATERIJALA U RUDARSTVU 144

Za dobijanje dobrog i kvalitetnog betona potrebno je da sastavne komponente zadovoljavaju propisane uslove kvaliteta koje propisuju odgovarajui JUS standardi.

14.1. Ispitivanje kamenih agregata

Kameni agregat za obian beton ispituje se uglavnom u pogledu i-stoe i granulometrijskog sastava. Ispitivanje u pogledu pritisne vrstoe vri se samo u sluaju drobljenog agregata, da bi se ustanovilo da li upo-trebljeni materijal (stena) ima vrstou preko 80MPa.

14.1.1. Odreivanje zagaenosti kamenih agregata organskim materijama kalorimetrijskom metodom

Ovom metodom ispituju se kameni agregati veliine zrna do 8mm. Sama metoda bazirana je na uporeenju boje tenosti iznad ispitivanog agregata sa bojom standardnog rastvora za uporeenje-etalonom. Ova metoda obuhvaena je JUS-om B.B8.039.

Rastvor standardne boje za uporeenje-etalon spravlja se tako to se koliini od 97,5cm3 rastvora 30g/l natrijum hidroksida (NaOH) dodaje 2,5cm3 rastvora 20g/l taninske kiseline. Ova meavina se sipa u bezbo-jnu bocu od 350cm3, zatvori bruenim staklenim zapuaem i dobro pro-muka. Zatim se boca ostavi 24 asa da odstoji, nakon ega se koristi za uporeenje.

Za ispitivanje agregata uzima se bezbojna staklene boca sa sta-klenim zapuaem i dve podeone crte na 130 i 200cm3, to se vidi na sl. 88. Boca se puni ispitivanim agregatom do crte od 130cm3, a zatim se dodaje rastvor 30g/l natrijum-hidroksida sve dotle dok zapremina agrega-ta i tenosti posle mukanja ne dostigne 200cm3. Boca se zaepi i dobro promuka oko 1min, pa ostavi u zamraenoj prostoriji 24 asa.

Slika 88. Staklena boca za kalorimetrijsku metodu

Posle stajanja od 24 asa boja bistre tenosti iznad agregata upo-

reuje se sa bojom standardnog rastvora. Ako je boja tenosti iznad agregata svetlija od boje standardnog rastvora za uporeenje, smatra se

XIV BETON 145

da je agregat ist i da nije zagaen organskim materijama, pa se moe upotrebiti za spravljanje betona. U protivnom, ako se dobije tamnija boja, smatra se da je agregat zaprljan organskim materijama, pa se zbog toga mora ispirati.

14.1.2. Odreivanje granulometrijskog sastava kamenih agregata metodom suvog prosejavanja

Granulometrijski sastav kamenih agregata je od bitnog uticaja na kvalitet betona. Odnos pojedinih frakcija treba da je takav da sitnija zrna peska popunjavaju meuprostore izmeu krupnih zrna ljunka, kako bi se obezbedila to vea homogenost betona. Utvrivanje granulometri-jskog sastava kamenih agregata vri se na osnovu krive prosejavanja.

Za ovo ispitivanje potrebna je: - vaga sa tanou merenja od 0,1% mase ispitivanog uzorka, - garnitura sita prema JUS-u L.J9.010 sa sledeim otvorima u

mm: 0,063; 0,090; 0,125; 0,250; 0,500; 0,710; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 11,2; 16,0; 22,4; 31,5; 63,0; 125,0.

Zavisno od krupnoe agregata i svrhe ispitivanja moe se upotre-

biti samo jedan deo garniture ili kod tanijeg prosejavanja cela garnitura. Uzorci agregata za ispitivanje se uzimaju sa deponije ljunka meto-

dom etvrtanja. Najee se uzima masa uzorka od 5kg sa tanou od 0,1%. Agregat za ispitivanje se sui do stalne mase na temperaturi od 1055C. Posle suenja moraju se zdrobiti zaostale grudvice lakim pri-tiskom.

Sejanje agregata se najee vri mainski na vibro sitima, mada se moe vriti i runo prosejavanje pokretanjem rama sa garniturom sita.

Pri prosejavanju zbir ostatka na sitima ne sme se razlikovati za vie od 1% od prvobitno uzete mase agregata. Prosejavanje se vri na na-jmanje dva uzorka, pri emu se daje aritmetika sredina za svako sito.

Ostatak na svakom situ predstavlja deo mase agregata sa veom krupnoom zrna od dimenzija otvora sita dn. Nakon prosejavanja se mere delimini ostaci an na svakom pojedinom situ u gramima.

Pun ostatak Qn za svako sito predstavlja zbir masa agregata koje su se zadrale na tom i svim prethodnin sitima, a rauna se po obrascu:

[ ]gaaaaaQ ni

inn =

=++++=1

321 " (102)

Ostaci na pojedinim sitima Pn izraavaju se u procentima prvobitne mase agregata, a raunaju se po obrascu:


%1001

= = ini nn aQ

P (103)

Procenat prolaza kroz svako sito Yn rauna se preko obrasca: [ ]%100 nn PY = (104)

Rezultati ispitivanja daju se tabelarno, kako je to prikazano u tab. 38. Uz izvetaj o izvrenom ispitivanju mora se priloiti i grafiki prikaz

granulometrijskog sastava ispitivanog agregata, odnosno mora se dati li-nija prosejavanja kamenog agregata.

Linija prosejavanja se crta u standardnom dijagramu (sl. 89), gde je na apscisnoj osi naneta veliina otvora sita dn u logaritamskoj podeli, a na ordinati procenat prolaska kroz sito Yn.

Ispitivani agregat je dobrog granulometrijskog sastava ako se dobi-jena kriva prosejavanja nalazi izmeu graninih linija prosejavanja P i P'. U tom sluaju obezbeen je najbolji odnos izmeu krupnih i sitnih frakci-ja, pa je zapremina upljinica u betonu najmanja, tj. beton je homogen.

Za spravljanje betona najee se koriste etiri frakcije agregata i to:

I frakcija: od 0 do 4mm II frakcija: od 4 do 8mm III frakcija: od 8 do 16mm i IV frakcija: od 16 do 31,5mm. Gradilita raspolau uglavnom sa sve etiri vrste frakcija, pri emu

se procentualno uee pojedinih frakcija za spravljanje meavine pote-bnog granulometrijskog sastava utvruje na osnovu krivih prosejavanja.

Tabela 38. Ispitivanje granulometrijskog sastava kamenog agregata

XIV BETON 147

Vrsta kamenog agregata , Maksimalna veliina zrna: dmax= , mm Masa agregata koji se prosejava: m = , g.

dn [mm] an [g]

Qn [g]

Pn [g]

Yn [g]

63 31,5 16 8

4,0 2,0 1,0 0,5

0,25 DNO

an g

Slika 89. Linija prosejavanja kamenih agregata za beton: P i P- granine linije

prosejavanja


14.2. Ispitivanje cementa

Najvanije osobine cementa su: gustina-specifina masa s, konzi-stencija-potrebna koliina vode za zameivanje, poetak i kraj vremena vezivanja, stalnost zapremine, finoa mliva, savojna vrstoa, pritisna vrstoa-klasa cementa i dr. Za sve navedene osobine prikazae se odgovarajue metode ispitivanja prema vaeim JUS standardima.

14.2.1. Odreivanje specifine mase cementa

Pod pojmom specifine mase podrazumeva se odnos mase materi-jala prema njenoj apsolutnoj zapremini bez pora i upljina.

Specifina masa cementa rauna se preko obrasca:

= 330 mkgili

cmg

Vm

aS (105)

gde je: m0 - masa potpuno suvog uzorka cementa (g ili kg). Dobija se sue-njem uzorka do konstantne mase na temperaturi od 100110C, Va - apsolutna zapremina uzorka cementa-zapremina bez pora i upIjina (cm3 ili m3).

Odreivanje specifine mase cementa vri se Erdmenger-Mano-vim volumenometrom, a obuhvaeno je JUS-om B.C8. Masa m0 potpuno suvog uzorka cementa, koji je prethodno uvan u eksikatoru, dobija se merenjem pomou odgovarajue vage. Apsolutna zapremina Va se odreuje pomou Erdmenger-Mano-vog volumenometra, koji je prikazan na sl. 90.

Okretanjem volumenometra terpentin iz rezervoara (1) uvodi se u graduisanu cev-biretu (2) do zapremine od 50cm3. Odvrtanjem slavine (3) iz birete se u piknometar (4) isputa oko 1/3 terpentina. Uzorak ceme-nta mase mo iz eksikatora (5) paljivo se usipa u piknometar, pri emu se laganim lupkanjem piknometra iz cementa istiskuju mehurii zarobljenog vazduha. Zatim se u piknometar doliva terpentin iz birete sve do reperne crte od 50cm3. Ostatak terpentina u bireti predstavlja traenu apsolutnu zapreminu Va cementa.

Zamenom veliina m0 i Va dobija se vrednost specifine mase ce-menta:

= 330 mkgili

cmg

Vm

aS (106)

XIV BETON 149

Slika 90. Erdmenger-Manov volumenometar

14.2.2. Odreivanje finoe mliva cementa

Finoi mliva cementa znatno utie na kvalitet cementa i u koliko je vea finoa mliva, utoliko je cement kvalitetniji. Odreivanje ove osobine cementa obuhvaeno je JUS-om B.C8.023.

Za odredivanje finoe mliva uzima se 100g cementa, koji je osuen na temperaturi 100110C do utvrivanja konstantne mase. Cement se prosejava kroz sito veliine otvora 0,09mm, odnosno 4900 rupica/cm2. Sejanje moe da se vri runo ili mainski. Kada se koristi mainsko prosejavanje brzina prosejavanja je od 120 do 5000 potresa u minuti. Kod runog prosejavanja postupak je sporiji i iziskuje due vreme prose-javanja, ali se runi nain prosejavanja smatra tanijim.

I kod jednog i kod drugog naina prosejavanja na situ ne sme da ostane vie od 10% ukupne mase, to garantuje da je cement zadovo-ljavajue finoe mliva. Kod naih cemenata je najei sluaj da se osta-tak na situ kree oko 3%.

14.2.3. Odreivanje specifine povrine po Blenu

Specifina povrina je razvijena povrina zranaca jednog grama fi-no spraenog materijala.

Za odreivanje specifine povrine cementa koristi se Blenov pe-rmoabilimetar, koji je dat na slici 91. Odreivanje ove osobine cementa obuhvaeno je JUS-om B.C8.024.


Rad Blenovog permoabilimetra se zasniva na principu da se meri vreme potrebno za prolaz odreene koliine vazduha kroz uzorak ce-menta.

Aparatura se sastoji iz manometarske cevi (1) izraene od stakla u obliku slova "U". Vrh jednog kraka cevi se zavrava proirenjem u levak u koji se stavlja metalna elija (5) sa uzorkom cementa (6), tako da hermetiki zatvara levak. Na istom kraju cevi manometra obeleene su oznake M1, M2, M3 i M4 na odreenim rastojanjima. Ispod proirenja na bonom kraku cevi nalazi se staklena slavina (3), koja omoguava zatva-anje, odnosno otvaranje celog sistema. Manometarska cev je napunjena inertnom, teko isparljivom, nehigroskopnom tenou malog viskoziteta (petroleum, laka mineralna ulja itd).

Za ispitivanje specifine povrine uzima se odreena masa ceme-nta, koja zavisi od vrste cementa i iznosi:

- za cement sa dodatkom pucolana: m = 2,0g, - za cemente specifine mase od 2,652,82g/cm3: m = 2,3g.

Slika 91. Blenov permoabilimetar: a) elija sa uzorkom

Zapremina uzorka cementa koji se formira u metalnoj eliji (5) izno-

si V=1,862cm3. Postupak pripreme sastoji se u tome da se potpuno suv uzorak ce-

menta sipa u metalnu eliju (5) do vrha, a zatim sabija klipom (9) potiski-vanjem klipa nanie. Sabijanje je zavreno kada gornji obod klipa nale-gne na donji obod elije. Nakon toga klip se vadi iz elije, pa se elija stavlja u levak manometarske cevi. Otvori se slavina (3), pa se pomou pumpice (4) tenost lagano usisava u manometarsku cev do oznake M1.

XIV BETON 151

Nakon toga slavina se zatvori. Nepropustljivost slavine se proverava tako to se otvor metalne elije zatvori prstom i posmatra da li tenost u cevi miruje. Potom se otvor elije oslobodi i pusti da nivo tenost polako opada do oznake M2. U tom momentu se puta toperica u rad i meri vreme (T) potrebno da se nivo tenosti spusti do oznake M3. Merenje vremena se zaokruuje na 0,5s. Postupak merenja treba ponoviti jo dva puta pa izraunati srednju vrednost vremena, na osnovu koga se rauna specifina povrina.

Specifina povrina cementa data je obrascem:

( )

= g

cmvTp

pKS t

c

23

11

(107)

gde je: t - specifina masa tenosti u manometru,g/cm3

K - konstanta aparata, K=6,86 T - izmereno vreme u sekundama, s

c - specifina masa cementa, g/cm3 m - masa cementa, g v - viskoznost vazduha na temperaturi ispitivanja u Pas, daje se tabelarno (JUS B.C8.024), p - poroznost sabijenog cementa, definisana je izrazom:

VmpS

= 1 (108)

gde je: V - zapremina cementne epruvete, V=1,862cm3.

14.2.4. Odreivanje standardne konzistencije cementne kae Vikatovim aparatom

Za vezivanje cementa koje se manifestuje u postepenom ovra-vanju cementne paste potrebna je odreena koliina vode. Odnos izme-u koliine cementa i koliine vode poznat je u literaturi kao vodoce-mentni faktor. Njegova vrednost kree se u granicama od 0,31,2. Za po-dzemne rudarske radove najee se upotrebljava vlana betonska smea sa vodocementnim faktorom 0,58.

Od koliine vode za zameivanje cementa u mnogome zavisi klasa cementa i marka betona. Ako se uzme manja koliina vode od potrebne, tada pojedine estice cementa nee moi da hemijski veu to e dove-


sti do krunjenja betona. U protivnom ako se uzme vea koliina vode od potrebne, viak vode vremenom ispari ostavljajui upljine u betonu.

Standardna konzistencija cementa odreuje se Vikatovim apara-tom na uzorcima od tzv. standardne cementne kae. ematski izgled Vikatovog aparata prikazan je na sl. 92.

Vikatov aparat sastoji se od: postolja (1), draa koji povezuje po-stolje sa prednjim delom aparata (2), konusnog prstena visine 40mm izraenog od ebonita ili nekorodirajue legure lakih metala (3) valjka ili igle (4), voice (5), skale (6) izgraduirane od 0 do 40mm zavrtnja (7) za putanje sonde sonde (8) koja nosi valjak ili iglu staklenog podmetaa (9) na koji se stavlja konus sa cementnom kaom.

Slika 92. Vikatov aparat: a) valjak; b) Vikatova igla; c) dodatni teg do 300g;

d) konusni prsten Cementna kaa se moe pripremati u automatskoj mealici ili ru-

no. Merodavan je rezultat dobijen na cementnoj kai pripremljenoj u au-tomatskoj mealici.

Kod pripreme cementne kae u automatskoj mealici u posudu za meanje uspe se 150cm3 vode a zatim se doda 600g cementa. Meanje se vri u vremenu od 3 minuta, prema propisanom reimu rada.

Pripremljena cementna kaa unosi se u konusni prsten Vikatovog aparata, koji je postavljen na staklenu podlogu. Kaa se unosi u konusni prsten bez posebnog nabijanja, pri emu treba voditi rauna da u kai ne ostanu upljine. Poto se konusni prten sa cementnom kaom postavi na postolje Vikatovog aparata, tada se sonda sa valjkom ukupne mase 3002g spusti da nalegne na povrinu kae posle ega se valjak pusti da slobodno prodire kroz kau. Posle 30s se oita poloaj kazaljke na skali. Ako se valjak zadri na 57mm iznad staklene podloge, smatra se

XIV BETON 153

da kaa ima standardnu-normalnu konzistenciju. Ako se valjak zadri na visini veoj od 7mm ili padne ispod 5mm mora se ponoviti ispitivanje pravljenjem nove kae sa poveanom, odnosno smanjenom koliinom vode.

Od pravilno odabrane koliine vode tj. vodocementnog faktora, u znatnoj meri zavisi vrstoa-marka betona. Uticaj vodocementnog faktora na marku betona, dat je na dijagramu slika 93.

Slika 93. Zavisnost marke betona od vodocementnog faktora:

a) beton sa ljunkom; b) beton sa tucanikom

14.2.5. Odreivanje poetka i kraja vremena vezivanja cementa

Poetak i kraj vremena vezivanja cementa se odreuje na ceme-ntnoj kai standardne-normalne konzistencije, a prema JUS-u B.C8.023. Za ovo ispitivanje se koristi Vikatov aparat u koji se sada umesto valjka stavlja Vikatova igla (v.sl. 92). Vikatova igla je izraena od nekorodira-jueg elika bruena i polirana po celoj duini, standardnog prenika 1,13mm. Da bi sonda sa iglom imala masu od 3002g, na sondu se do-daje dopunski teg koji kompenzira razliku mase valjka i Vikatove igle. Di-menzije dopunskog tega i Vikatove igle su date na slici 92.

Za ovo ispitivanje uzima se 400g cementa i 2332% vode u odno-su na masu cementa. Pripremi se cementna kaa na isti nain kao u pre-thodnom ispitivanju, a zatim unese u konusni prsten Vikatovog aparata. Vikatova igla sa pokretnom sondom i dodatnim tegom se dovede do


povrine cementne kae u prstenu, a zatim pusti da slobodno prodire kroz cementnu kau.

Poetakom vezivanja cementa se smatra trenutak kada se Vika-tova igla zaustavi u cementnoj kai na visini od 35mm iznad staklene podloge, to mora biti ustanovljeno na tri proizvoljna mesta.

Za odreivanje kraja vezivanja konusni prsten sa kaom se okre-ne, Vikatova igla dovede do povrine, a zatim pusti da slobodno prodire kroz cementnu kau. Kao kraj vezivanja cementa se uzima trenutak kada Vikatova igla ne ulazi vie od 1mm u ovrslu cementnu kau.

Temperatura prostorije u kojoj se vri ispitivanje treba da iznosi 202C, a relativna vlanost najmanje 50%.

Po naim standardima poetak vezivanja cementa ne sme biti pre 60 minuta, a kraj vezivanja ne posle 10 asova.

U zavisnosti od poetka i kraja vremena vezivanja beton moe pre ili kasnije da primi puno optereenje. Ova injenica je od izuzetne va-nosti kod podgraivanja podzemnih rudarskih prostorija u slabo dreim radnim sredinama, gde betonska obloga mora primiti optereenje odmah nakon ugradnje.

14.2.6. Stalnost zapremine cementa

Stalnost zapremine cementa je od bitnog uticaja na postojanost i sigurnost betonskih konstrukcija, jer u sluaju da cement menja zapre-minu, odnosno bubri, dolazi do pojave pukotina i upljina u samoj ko-nstrukciji.

Stalnost zapremine cementa se moe ispitati na uzorcima u obliku "kolaia" ili pomou atelijevog (le Chateher) prstena. Ispitivanja je obu-hvaeno JUS-om B.C8.023.

14.2.6.1. Odreivanje stalnosti zapremine ispitivanjem uzorka u obliku "kolaia"

Kolaii za ispitivanje se prave od kae standardne-normalne ko-nzistencije. Specijalnom kaikom se stavlja odgovarajua koliina kae na sredinu ravne i glatke staklene ploice, premazane tankim slojem ulja. Laganim potresanjem staklene ploice formira se kolai prenika oko 90mm i visine oko 15mm, kako je prikazano na slici 94.

Na ovaj nain se naprave dva kolaia. Kolaii se ne smeju ra-vnati niti zaglaivati.

Nakom izrade kolaii se zajedno sa staklenim ploicama stave u vlaan prostor, vlanosti najmanje 95% i temperature 202C. Nakon 24 asa kolaii se odvajaju od staklenih ploica i stavljaju u sud sa vodom temperature 202C. Ravna strana kolaia okree se na gore. Voda se zagreje do kljuanja i ostavlja da kljua jo tri sata pri emu kolaii moraju biti stalno pod vodom. Kolaii se zatim vade iz vode i makrosko-

XIV BETON 155

pski pregledaju. Cement je stalne zapremine ako nema pojave radijalnih i mreastih pukotina, krivljenja, mrvljenja, raspadanja i vitoperenja.

Slika 94. ematski prikaz napravljenog kolaia: 1) "kolai"; 2) staklena ploica

14.2.6.2. Odreivanje stalnosti zapremine atelijevim prstenom

atelijev prsten za ispitivanje stalnosti zapremine prikazan je na slici 95.

Slika 95. ematski prikaz ateliljevog prstena: 1) raseen prsten od mesinganog lima;

2) i 3) dve kazaljke-igle na prstenu; 4) i 5) gornja i donja staklena ploica; 6) teg od 150g na gornjoj ploici

Dva atelijeva prstena se postave na staklene ploice (5) veliine

oko 60x60mm podmazane mineralnim uljem. Napune se cementnom kaom normalne konzistencije, izravnaju noem i pokriju staklenim plo-icama (5) koje se opterete tegom (6) mase 150g. Optereeni uzorci se stavljaju u sud sa vodom temperature 202C. Nakon 24 asa leanja u


vodi prstenovi se vade iz vode paljivo oslobaaju tegova i staklenih ploica, pa ponovo vraaju u sud sa vodom pri emu se kazaljke-igle okrenu navie. U tom poloaju se izmeri razmak vrhova kazaljki (l1).

Nakon toga se sud zagreva da voda prokljua i ostavi da kljua jo 3 sata. Za to vreme presten sa kazaljkama mora biti stalno pod vodom. Zatim se prstenovi vade iz vode hlade na temperaturi 202C, pa se izmeri razmak izmeu kazaljki (l2). Stalnost zapremine cementa po atelijeu predstavlja razliku itanja razmaka kazaljki (l2-l1). Razlika itanja razmaka izmeu kazaljki ne sme biti vea od 10mm. Kao merodavan rezultat uzima se aritmetika sredina dva merenja.

atelijev prsten mora posedovati odreenu krutost, to se pre sva-kog ispitivanja mora proveriti. Kontrola ispravnosti atelijeovog prstena prikazana je na slici 96.

Prsten je ispravan ako se pri odgovarajuem optereenju vrhovi ka-zaljki otvore od 1520mm.

Slika 96. Kontrola ispravnosti atelijeovog prstena

14.2.7. Ispitivanje mehanikih vrstoa cementa

Pritisna i savojna vrstoa spadaju u najvanije mehanike kara-kteristike cementa. Ukoliko cement ima veu savojnu i pritisnu vrstou, to e i beton imati bolje mehanike karakteristike.

Pritisna i savojna vrstoa cementa predstavljaju osnov za defi-nisanje klase cementa. Ispituju se na prizmatinim gredicama dimenzija 4x4x16cm, koje su napravljene od plastinog cementnog maltera. Ra-zmera meanja cementa, vode i standardnog kvarcnog peska je u odno-su: mc : mp = 1 : 3; m : mc = 0,5.

Za spravljanje standardnog cementnog maltera uzima se: 450g cementa, 450g fine frakcije, 450g srednje frakcije i 450g krupne frakcije kvarcnog peska, kao i 225ml pijae vode. Kvarcni pesak mora imati i-stou od 98%Si sa tano definisanom krupnoom zrna. U naoj zemlji takvog peska ima u mestu Rgotina kod Zajeara.

Meavina se priprema mainskim putem u specijalnoj mealici RILEM-CEM i to za tri epruvete. Mealica se sastoji od posude za meanje izraene od nekorodirajueg elika u kojoj se obre lopatica za

XIV BETON 157

meanje od istog materijala. Oblik i dimenzije posude i lopatica za mea-nje dat je na sl. 97.

Lopatica mealice istovremeno se okree oko svoje due osovine i planetarno oko pogonske osovine. Meanje se vri u vremenu od 3 minu-ta, prema propisanom reimu rada.

Cementni malter se ugrauje u elini trodelni kalup koji je pre-thodno namazan tankim slojem mainskog ulja. Kalup se postavlja na specijalni vibro sto, koji se podesi da vibrira 120 sekundi. Posle 120 se-kundi vibriranja, vibrator se iskljui, kalup skine sa stola a viak maltera odstrani metalnim ravnjaem. Povrina maltera u kalupu se poravna.

Nakon ugradnje kalup sa cementnim uzorcima se stavljaju u vlaan prostor sa relativnom vlanou od minimum 90% u kojem je tempe-ra-tura 202C. U toj sredini kalup se dri 24 asa, nakon ega se epruvete vade iz kalupa i neguju do dana ispitivanja (najee 28 dana) u pijaoj vodi temperature 202C.

Slika 97. Oblik i dimenzije posude i lopatice za meanje cementnog maltera

14.2.7.1. Ispitivanje savojne vrstoe cementa

Ispitvanja savojne vrstoe sementa vri se pomou specijalne pr-ese tipa Mikeli (Michaelis), najmanjeg optereenja 5kN. Pripremljeni uzorci se ispituju posle 1; 3; 7 ili 28 dana u zavisnosti od vrste, odnosno klase cementa.

Cementna prizma se postavlja na dva valjkasta oslonca posta-vljena na rastojanju od 106,7mm ili 100mm. Optereenje se prenosi na uzorak preko valjkastog pritiskivaa, koji je postavljen na sredini raspona oslonaca. Prenici svih valjaka su po 5mm. Pri ispitivanju prizma se optereuje upravno na pravac ugraivanja. Nain ispitivanja savojne vrtoe prikazan je na sl. 98.


Slika 98. Nain ispitivanja savojne vrstoe cementa

Savijanje uzorka se vri do njegovog loma na dve "polutke". Pove-

anje sile je konstantno i iznosi 50N/s. Savojna vrstoa cementa rauna se po obrascu:

[ ]MPaWM

mfmax= (109)

gde je: Mmx - maksimalni moment savijanja i iznosi: [ ]NmlFM

4max=

W - otporni moment preseka : [ ]336

mmaW = l - rastojanje izmeu oslonca, mm a - irina preseka uzorka, mm. Zamenom se dobija obrazac za savojnu vrstou:

[ ]MPaalF

mf 323 = (110)

Savojna vrstoa se uzima kao srednja vrednost od tri pojedinana

ispitivanja. Savojna vrstoa cementa moe se izraunati i po obrascu: [ ]MPaF

mf= 25,0 (111)

gde je: F - granina sila loma, kN.

XIV BETON 159

14.2.7.2. Ispitivanje pritisne vrstoe-klase cementa

Nakon ispitane savojne vrstoe, na dobijenim polutkama (6 koma-da) vri se ispitivanje pritisne vrstoe-klase cementa.

Pri ispitivanju pritisne vrstoe polutke se postavljaju na specijalnu hidraulinu presu izmeu dve paralelne eline ploice irine 40mm. Donja ploica je kvadratnog oblika povrine 40x40mm a gornja ima veu duinu od 40mm i vezana je za zglob maine. Uzorak se optereuje upravno na pravac ugradnje. Optereenje F se poveava ravnomernom brzinom 23kN u minuti do loma polutke, kada se registruje maksimalna sila loma FCm. Postupak ispitivanja pritisne vrstoe prikazan je na slici 99.

Pritisna vrstoa cementa rauna se preko obrasca:

[ ]MPaSF

m

m

CC = (112)

gde je: S - povrina koja se optereuje, S = 16cm2.

Slika 99. Nain ispitivanja pritisne vrstoe: 1) eline ploice;

2) ispitivane polutke; 3) zglob maine Kao merodavna pritisna vrstoa se usvaja aritmetika sredina od

est pojedinanih rezultata ispitivanja na polutkama. Pojedinane vre-dnosti vrstoe treba da su u granicama 10% u odnosu na prosenu vrednost. Ukoliko ovaj uslov nije zadovoljen ispitivanje se mora ponoviti.

Rezultati ispitivanja mehanikih vrstoa cementa daju se tabelarno, kako se to vidi iz tabele 39. Uz tabelu se daju i sledei podaci:

vrsta cementa______________, starost uzorka______________dana.


Tabela 39. Mehanike vrstoe cementa

Broj uzorka

SAVIJANJE PRITISAK Masa

uzorka Fmf Fmf, sr mf Broj uzoraka Fmc Fmc, sr mc

[g] [kN] [kN] [MPa] [kN] [kN] [MPa] 1

1

2

2 3 4

3 Fmf= 5 Fmc= 6 Portland cementi se svrstavaju u klase koje se oznaavaju bro-

jevima 25; 35; 45 i 55. Ove klase su definisane vrednostima vrstoa pri savijanju fm i pritisku cm prikazanim u tabeli 40.

Tabela 40. Minimalne vrednosti vrstoa cementa

Klasa cementa

Minimalne vrstoe u MPa Posle 1 dan Posle 3 dana Posle 7 dana Posle 28 dana

Savojna Pritisna Savojna Pritisna Savojna Pritisna Savojna Pritisna 25 - - - - 2,5 10,0 4,0 22,0

35 S* - - - - 3,5 14,0 5,0 31,0 B** - - 3,0 14,0 - -

45 S - - 3,0 14,0 - - 5,5 40,0 B - - 3,5 18,0 - - 55 3,5 18,0 - - - - 6,5 49,0

* cement sa sporijim prirastom vrstoe ** cement sa brim prirastom vrstoe

14.3. Ispitivanje karakteristika sveeg betona priprema uzorka za ispitivanje i ispitivanje karakteristika ovrslog betona

Nakon spravljanja betona vri se ispitivanje sveeg betona i pripre-ma uzoraka za ispitivanje karakteristika ovrslog betona. Kod ispitivanja karakteristika sveeg betona obradie se ispitivanje konzistencije svee betonske mase a kod ispitivanja karakteristika ovrslog betona obradie se postupak ispitivanja pritisne vrstoe-marke betona.

14.3.1. Ispitivanje konzistencije svee betonske smee

Konzistencija svee betonske smee u mnogome utie na ugradnju i obradljivost betona. Konzistencija betona ne zavisi samo od koliine uzete vode nego i od koliine cementa, granulometrijskog sastava kamenih agregata, njihovog kvaliteta i dr. Prema konzinstenciji sve be-ton moe biti: vlaan plasiian i vrlo plastian. Ispitivanje konzistencije sveeg betona naroito je vano kod plastinih betona.

XIV BETON 161

Za ispitivanje konzistencije sveeg betona danas se uglavnom kori-ste etiri metode: metoda sleganja, metoda rasprostiranja, VEBE metoda i metoda sleganja vibriranjern. Prve dve metode uspeno se primenjuju za plastine betonske meavine*. Druge dve metode daju bolje kvantita-tivne pokazatelje kod manje vlanih-kruih betonskih meavina.

14.3.1.1. Ispitivanje konzistencije metodom sleganja

Ispitivanje konzistencije metodom sleganja spada u grupu najje-dnostavnijih metoda za odreivanje konzistencije sveeg betona. Postu-pak ispitivanja obuhvaen je JUS-om U.M8.050. Ova metoda nala je iroku primenu za definisanje konzistencije vrlo plastinih-tekuih, plasti-nih i slabo plastinih betonskih meavina. S obzirom na svoju jednosta-vnost ova metoda se najee koristi na mestu ugradnje betona, odno-sno na gradilitu.

Aparatura za ispitivanje konzistencije sveeg betona metodom sle-ganja data je na slici 100.

Uzorci sveeg betona se uzimaju pri samom istovaru sa 5 razliitih mesta i u istim koliinama. Tako odvojen materijal se dobro izmea da se dobije homogena masa, nakon ega se postupkom etvrtanja uzme uzo-rak u potrebnoj koliini za ispitivanje.

Ispitivanje se izvodi tako to se Abramsov konus najpre ovlai mo-krom krpom sa unutranje strane, a zatim postavi na ravnu plou. Stane se na obe papue kalupa i isti puni sveim betonom u tri sloja priblino iste visine. Svaki sloj se nabija metalnom ipkom sa po 25 proboda beto-nske mase. Viak betona se skine mistrijom, a povrina poravna.

Posle 30 sekundi kalup se pomou ruica podigne na gore a zatim se izmeri visina sleganja betona h2 u cm. Dozvoljena tanost merenja je 1mm.

Sleganje betona se rauna po obrascu: [ ]cmhhh 21 = (113) gde je: h1 - visina Abramsovog konusa, h1 = 30cm h2 - visina slegnutog betona cm. Visina sleganja predstavlja konzistenciju sveeg betona. Ispitivanje se vri na tri uzorka a zatim se rauna srednja vrednost.

Ova metoda se primanjuje za odreivanje konzistencije betona sa agre-gatom veliine zrna do 30mm.

Konzistencija svee betonske mase dobijena metodom sleganja, za pojedine vrste betona iznosi:

* najee korieni betoni u rudarstvu za izradu podgrade


- za slabo plastian beton sleganje je od 25cm - za plastian beton sleganje je od 610cm, - za tekui beton sleganje je od 1118cm.

Slka 100. ematski prikaz aparature za ispitivanje konzistencije sveeg betona metodom

sleganja: 1) Abramsov konus; 2) ruice; 3) papue

14.3.1.2. Ispitivanje konzistencije metodom rasprostiranja

Za odreivanje konzistencije metodom rasprostiranja najee se koristi metoda po Grefu koja je obuhvaena JUS-om U.M8.052.

Aparatura za ispitivanje konzistencije metodom rasprostiranja pri-kazana je na slici 101.

Aparatura se sastoji iz potresnog stoia (101-a) sastavljenog od dve drvene table postavljene jedna iznad druge. Table su jednom stranom spojene pomou dva arnira (3). Povrine tabli obloene su pocinkovanim limom radi zatite od korozije. Na gornjoj tabli postoji ruica (1) za podizanje jednog kraja table na visinu od 4cm to je regulisano graninikom (2). Pored potresnog stoia potrebno je imati skraeni konus od pocinkovanog lima visine 200mm sa prenikom donjeg bazisa 200mm i prenikom gornjeg bazisa 130mm (v.sl. 101-b). Konus ima dve papuice (4) uz ivicu donjeg bazisa i ruice (5) blie gornjoj ivici konusa.

XIV BETON 163

Slika 101. Aparatura za ispitivanje konzistencije sveeg betona metodom rasprostiranja: a) potresni stoi; b) konus; 1) ruica na gornjoj tabli; 2) graninik; 3) arke; 4) papuice

na konusu; 5) ruice na levku Uzorak sveeg betona za ispitivanje se uzima iz mealice pri isto-

varu betona sa 5 razliitih mesta. Tako odvojen materijal se dobro izme-a da se dobije homogena masa pa se iz tako pripremljene betonske smee putem etvrtanja uzme uzorak u potrebnoj koliini za ispitivanje.

Ispitivanje se izvodi tako to se skraeni metalni konus postavi na potresni stoi, papuice pritisnu nogama i konus puni betonskom sme-om u dva sloja priblino iste visine. Svaki sloj se nabija sa po 10 probo-da betonske mase pomou drvene letvice. Viak betona se ukloni mistri-jom, a povrina gornje table oko konusa oisti.

Nakon 30 sekundi konus se pomou ruica lagano podie sa sto-ia, pri emu se beton manje ili vie slee. Drei nogu na papuici do-nje table potresnog stoia, izdie se gornja ploa na visinu od 4cm, a zatim pusti da sa ove visine slobodno pada. Ovaj postupak se ponavlja 15 puta usled ega se betonska masa "rasprostire" po povrini gornje ta-ble. Mera konzistencije betona se dobija kao srednja vrednost dva pribli-no upravna prenika d1 i d2 u cm. Postupak ispitivanja ovom metodom prikazan je na slici 102.

Ispitivanja se vre na tri uzorka, pa se rauna srednja vrednost ko-nzistencije. Ova metoda ima iroku primenu za odreivanje konzistencije plasatinih i tekuih betonskih meavina.

Konzistencija svee betonske mase dobijena metodom raspro-stiranja, za pojedine vrste betona iznosi:

- za slabo plastian beton rasprostiranje je do 40cm, - za plastian beton rasprostiranje je od 4050cm, - za tekui beton rasprostiranje je od 5065cm.


Slika 102. Postupak ispitivanja konzistencije betona metodom rasprostiranja Za odredivanje konzinstencije sveeg betona, pored prethodne dve

metode, moe se jo koristiti VEBE-metoda (JUS U.M8.054) i metoda sleganja vibriranjem (JUS U.M8.056). Obe ove metode nalaze iroku pri-menu u laboratorijskim uslovima za kvalitativno definisanje konzistencije krutih i slabo plastinih betonskih meavina.

Uticaj konzistencije svee betonske mase na vrstou-marku beto-na dat je u tabeli 41.

Tabela 41. Uticaj konzistencije na vrstou-marku betona

Konzistencija ljunak i pesak Cement Voda

Vodocementni faktor

vrstoa posle 28 dana

[kg] [kg] [%] W/C [MPa] Vlaan 1860 300 8 58,0

300173 = 30,5

Plastian 1860 300 9 65,0300194 = 25,2

Jako plastian (tean) 1860 300 10,5 76,0300

227 = 19,8

14.3.2. Izrada probnih betonskih tela za ispitivanje karakteristika ovrslog betona

Probni uzorci za ispitivanje karakteristika ovrslog betona izrauju se u obliku:

- kocki ivice 20cm za ispitivanje pritisne vrstoe-marke betona, i - cilindra prenika 15cm i visine H=30cm za ispitivanje vrstoe

pri zatezanju.

XIV BETON 165

Kalupi za pravljenje probnih tela moraju se premazati sa unutranje strane razblaenim mainskim uljem, kako ne bi dolo do slepljivanja kalupa i betona. Kod izrade probnih betonskih tela kalup se postavlja na sloj peska debljine 1015cm, kako je to prikazano na slici 103.

Slika 103. ematski prikaz ugradnje betona u kalup probne kocke ivice 20cm Kod izrade probnih tela beton se u kalupe nabija probadanjem po-

mou ipke, vibriranjem pervibratorom ili vibriranjem na vibro stolu, to zavisi od konzistencije betona. Zavrna obrada gornjih povrina betona u kalupu mora se precizno izvesti, kako bi se dobili uzorci to pravilnijeg oblika, ravnih povrina i pravih ivica. U tu svrhu se koriste metalni lenjiri, mistrije, pahtle i dr.

Izraena probna tela od betona ostaju u kalupu 20 4 asa. Za to vreme gornje povrine betona se prekrivaju vlanom krpom kako bi se spreilo isuivanje betona. Temperatura prostorije u kojoj se neguju uzorci iznosi 20 4C, a relativna vlanost vazduha 65 5%.

Nakon vaenja iz kalupa probna tela se stavljaju u vodu tempe-rature 182C ili u prostoriju sa relativnom vlanou od najmanje 95%, gde ostaju sve do ispjtivanja.

Probna betonska tela za dokazivanje kvaliteta ovrslog betona uzimaju se na mestu proizvodnje i na mestu ugradnje betona.

14.3.3. Ispitivanje pritisne vrstoe-marke betona

Ispitivanje pritisne vrstoe vri se na uzorcima uzetim iz svee be-tonske mase na mestu proizvodnje, odnosno na mestu ugradnje betona. Meutim, ponekad se ukazuje potreba za utvrivanje mehanikih kara-kteristika gotovih betonskih i armiranobetonskih konstrukcija, kada se iz konstrukcije uzorci uzimaju jezgrovanjem.

Pritisna vrtoa-marka betona ispituje se na uzorcima u obliku kocke ivice 20 cm ali se moe ispitivati i na uzorcima drugih oblika i dimenzija, npr. cilindrima, "polutkama" betonskih prizmi nakon ispitivanja


na savijanje itd. Sloj kojim se vri zavrna obrada povrine kocke moe imati debljinu najvie do 2% od strane kocke ili prenika cilindra.

Beton je sposoban da primi naprezanje na pritisak posle ovra-vanja u vremenskom intervalu od 1; 7 ili 28 dana to zavisi od vrste i kvaliteta cementa, kao i kvaliteta ostalih komponenti koje ulaze u sastav betona.

Ispitivanje pritisne vrstoe-marke betona vri se na hidraulinim presama velike snage. Brzina nanoenja optereenja iznosi 0,60,4MPa. Betonska kocka optereuje se upravno na pravac ugradnje, sve dok ne doe do njenog razaranja. Nain ispitivanja pritisne vrstoe betona prikazan je na sl. 104.

Slika 104. Postupak ispitivanja betonske kocke ivice 20cm na presi snage 300 t; a) ploe za pritiskivanje

Gornja pritisna ploa prese preko koje se prenosi optereenje na

betonsku kocku mora biti sa zglobnim oslanjanjem, radi boljeg naleganja. Pre ispitivanja pritisne vrstoe meri se masa kocke, a u cilju odre-

ivanja zapreminske mase betona u momentu ispitivanja. Pritisna vrstoa-marka betona izraunava se iz odnosa:

[ ]MPaSF

m

m

cc = (114)

gde je: S - pritisna povrina, S=400cm2 za uzorak u obliku kocke. Utvrivanjem kvaliteta betona u gotovim betonskim konstrukcijama

vri se metodama bez razaranja. U tu svrhu najee se koriste: - metoda mitovog ekia-sklerometra, - metoda ultrazvuka.

XIV BETON 167

Pomenute metode, kao i druga mehanika ispitivanja betona, nisu obraena u ovom Praktikumu, s obzirom da nisu znaajna za rudarske strunjake.

14.3.4. Doputeni naponi u betonu b dop. i armaturi a dop. Doputeni naponi na pritisak za nearmirani beton zavise od marke

betona i minimalne koliine cementa. U tabeli 42. dati su doputeni na-poni na pritisak za monolitni-nearmirani beton.

Tabela 42. Doputeni naponi pritiska za nearmirani beton

Minimalna koliina cementa MB

Osovinski napon cs

Ivini napon cr

[kg/m3] [MPa] 150 10 1,5 2,0

200 15 2,5 3,5

250 i vie

20 3,5 5,0

30 6,0 8,0

> 30 0,2 cm* 0,25 cm *cm vrstoa kocke ivice 20 cm, (MPa)

Doputeni napon zatezanja usled savijanja (savijanje bez normalne

sile) u nearmiranom-monolitnom betonu moe iznositi najvie do 10% doputenog ivinog napona pritiska i dat je izrazom:

rce 1,0 (115)

gde je:

cr - doputeni ivini napon pritiska dat u tabeli 42. Doputeni naponi u armiranom betonu zavise od marke betona

dimenzija konstruktivnog elementa, vrste elika i oblika profila. U tabeli 43 dati su doputeni naponi u armiranom betonu.

XIV BETON 169

Kod izrade armirano-betonskih i prednapregnutih elemenata kao armatura koristi se betonski elici. Vrste i karakteristike betonskih elika detaljno su obraeni u udbeniku Rudarski materijali.

Doputeni naponi u armaturi su odreeni sa potrebnim koeficije-ntom sigurnosti u odnosu na granicu razvlaenja elika Re, odnosno Rp0,2 za elike od hladno vuene ice. Doputeni naponi za najee korie-ne betonske elike dati su u tabeli 44.

Doputeni naponi u betonskim elicima se odnose na osnovna optereenja i mogu se poveati najvie za 20% ako se proraun arma-tu-re vri sa ukupnim uticajima, tj. sa uticajima od osnovnog i dopunskog optereenja.

Tabela 44. Doputeni naponi u armaturi a dop

Vrsta elika Vrsta i dimenzije elemenata MB Statiko optereenje

a [MPa] Mostovi i sline

konstrukcije a [MPa]

(512) (1440) 14

Gla

tki

elic

i

240/300 Stubovi, grede, ploe 12 cm - 160 140 140 ploe > 12 cm 180 160

340/500 Stubovi, grede, ploe 12 cm - 190 170 160 ploe > 12 cm 200 180

Rebrasti elici BR 400-1/500 BR 400-2/500

Stubovi, grede, ploe 12 cm 2030 220 Samo za

BR 400-2 je: 1)ad=140+0,8min

220 MPa

ploe > 12 cm 240 Stubovi, grede, ploe 12 cm > 30 240 ploe > 12 cm 260

Zavarene armaturne mree BM 500/560

Stubovi, grede, ploe 12 cm 2030 240 Nije dozvoljena

upotreba ovih elika


Armatura specijalnog oblika od hladno vuene ice

Stubovi, grede, ploe 12 cm 2030 380 Nije dozvoljena

upotreba ovih elika


1) ad dozvoljeni napon za dinamiko optereenje; min minimalni napon u eliku od osnovnog optereenja.

Documents

Beton Ispitivanje