Diploma - Lastnosti betonskih mešanic z dodatkom mlete gume

I

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO

SI - 2000 MARIBOR, Smetanova 17

Diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa

LASTNOSTI BETONSKIH MEŠANIC Z DODATKOM MLETE GUME

Študent: Benjamin PRATNEMER

Študijski program: Visokošolski strokovni, Gradbeništvo

Smer: hidrotehnična

Mentor: univ. dipl. Samo Lubej

Somentor: mag. Andrej Ivanič

Maribor,oktober 2008

II

III

ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju pred. Samu Lubeju za

pomoč pri vodenju in upravljanju diplomskega

dela. Prav tako se zahvaljujem somentorju mag.

Andreju Ivaniču. Hvala tudi g. Bojanu Čelofigi, ki

mi je pomagal pri praktičnem delu, ter g. Francu

Čehu za nasvete in strokovno pomoč pri izdelavi

receptur za betonsko mešanico.

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili

študij.

IV

LASTNOSTI BETONSKIH MEŠANIC Z DODATKOM MLETE GUME Ključne besede: beton, recepture, mehanske lastnosti

UDK: 691.333: 666.972(043.2)

Povzetek:

V diplomski nalogi z naslovom »Lastnosti betonske mešanice z dodatkom mlete

gume« smo prikazali eno od možnosti uporabe odpadne gume v gradbeništvu.

Opisan je tudi postopek preizkušanja in rezultati preiskav sveže in strjene

betonske mešanice. Zajema navodila, izračun in postopek pridobitve količin za

recepturo betonske mešanice.

V

PROPERTIES OF CONCRETE COMPOUNDS WITH GROUND RUBBER ADDITION Key words: concrete, recipes, mechanical properties UDK: 691.333: 666.972(043.2)

Abstract:

In the thesis entitled »Properties of Concrete Compounds with Ground Rubber

Addition« we presented one of the possible uses of rubber waste in construction.

We also described the testing process and the research results for fresh and

hardened concrete compounds. It includes instructions, calculations and the

process for acquiring sufficient quantities of material for the concrete compound

recipe.

VI

VSEBINA

1. UVOD ........................................................................................................................... 1

1.1. OPREDELITEV PROBLEMA ............................................................................. 1 1.2. NAMEN IN CILJ DIPLOMSKEGA DELA......................................................... 1 1.3. PREDPOSTAVKE IN OMEJITVE ...................................................................... 1 1.4. METODE RAZISKOVANJA ............................................................................... 2

2. TEORETIČNI DEL .................................................................................................... 3

2.1. UPORABLJENI MATERIALI ............................................................................. 3 2.1.1. Mineralni agregat + sekanci gume ................................................................ 3 2.1.2. Cement........................................................................................................... 6 2.1.3. Voda .............................................................................................................. 6

2.2. KONTROLNE PREISKAVE NA SVEŽEM IN OTRDELEM BETONU........... 7 2.2.1. Preizkušanje konsistence sveže betonske mešanice ...................................... 7 2.2.1.1. Metoda s posedom..................................................................................... 7 2.2.1.2. Metoda z razlezom..................................................................................... 8 2.2.2. Kontrolne preiskave strjenega betona ......................................................... 10 2.2.2.1. Določanje tlačne trdnosti betona ............................................................. 10

2.3. ANALIZA RECEPTUR ZA PODLOŽNE BETONE S KONSISTENCO S1 ... 13 2.3.1. Določitev količine cementa na 1m3 betona ................................................. 13 2.3.2. Izračun receptur za naš beton ...................................................................... 16

3. EKSPERIMENTALNI DEL .................................................................................... 29

3.1. PREIZKUŠANJE SVEŽE BETONSKE MEŠANICE ....................................... 29 3.2. IZDELAVA IN NEGA BETONSKIH PREIZKUŠANCEV .............................. 31

4. ANALIZA REZULTATOV...................................................................................... 34

5. VIRI IN LITERATURA ........................................................................................... 40

6. PRILOGE................................................................................................................... 41

6.1. SEZNAM SLIK................................................................................................... 41 6.2. SEZNAM PREGLEDNIC................................................................................... 42 6.3. SEZNAM GRAFIKONOV ................................................................................. 43 6.4. NASLOV ŠTUDENTA....................................................................................... 44 6.5. KRATEK ŽIVLJENJEPIS .................................................................................. 44

VII

UPORABLJENI SIMBOLI MB - marka betona je normirana tlačna trdnost betona, izražena v MPa,

pri starosti betona 28 dni

S1,2,3.. - stopnja poseda, sveže betonske mešanice

F1,2,3.. - razred razleza, sveže betonske mešanice

fc - tlačna trdnost

fck,cyl - karakteristična tlačna trdnost za valje 150/300 mm

fck,cube - karakteristična tlačna trdnost za kocke 150 mm

C - razred tlačne trdnosti

fcm - srednja vrednost tlačne trdnosti za 15 preizkušancev

F - tlačna sila [N],

Ac - površina vodoravnega prereza preizkušanca [mm2]

Mc - masa cementa

γc - prostorninska masa cementa

Vc - prostornina cementa

Mv - masa vode

γv - prostorninska masa vode

Vv - prostornina vode Vs - računska prostornina betonske mešanice

Vp - prostornina por

Va - prostornina agregata

Va0/4mm - prostornina mineralnega agregata frakcije od 0 do 4mm



Va-guma0/8mm - prostornina agregata –gume frakcije od 0 do 4mm

γa 0/4mm - prostorninska masa mineralnega agregata 0/4mm



γa-guma 0/8mm - prostorninska masa agregata gume 0/8mm

VIII

UPORABLJENE KRATICE EPDM - Ethylen Propylen Dien Monomer rubber

CR - Chloropren Rubber

NR - Natural Rubber

SBR - Styrene Butadien Rubber

LCM - Liquid Curing Medium, kontinuirano segrevanje in vulkanizacija v talini

evtektične zmesi alkalijevij nitritov in nitratov

V/C - vodo-cementni faktor je razmerje med vodo in cementom

Lastnosti betonskih mešanic z dodatkom mlete gume Stran

1

1. UVOD

1.1. OPREDELITEV PROBLEMA

Splošno je znano, da spada kopičenje odpadkov med največje probleme

sodobnega sveta. V podjetju SAVA Kranj se vsak mesec nabere za cca. 45 ton

raznih odpadnih gum. Zato so se odločili za nadaljnjo predelavo odpadne gume.

V našem primeru je to odpadna guma, ki je stranski produkt ali kot napaka v

procesu izdelave profilov. Ti profili se uporabljajo za tesnjenje oken, tesnjenje

žarometov pri avtomobilih, kot rebra za transportne trakove in kot dilatacijski profili.

1.2. NAMEN IN CILJ DIPLOMSKEGA DELA

Namen diplomskega dela je povečati uporabo predelane odpadne gume in s tem

posledično zmanjšati kopičenje odpadkov. V tem delu bomo prikazali enega od

načinov uporabe sekane odpadne gume v gradbeništvu.

Cilj diplomskega dela je sestaviti recepturo betonske mešanice z dodatkom

sekancev iz odpadne gume, ki bo zadostovala vsem zahtevanim kriterijem

izbranega betona, ki se uporablja kot podloga pri postavljanju cestnih robnikov,

polaganju cevi ali kot podloga pri zunanjih pohodnih površinah.

Beton, ki se uporablja v te namene, mora za optimalno vgraditev izpolnjevati

naslednje zahteve:

- posed stopnje S1 po SIST EN 206-1,

- min. tlačno trdnost 15 MPa, po pretečenih 28. dnevih.

1.3. PREDPOSTAVKE IN OMEJITVE

Predpostavljamo, da bo beton z dodatkom mlete gume izgubil predvsem na tlačni

trdnosti. Zamenjali bomo del mineralnega agregata za sekance iz odpadne gume


2

(profile). Sekanci odpadne gume so bistveno mehkejši kot mineralni agregat, ki

tvori ogrodje in je najtrši del betonske zmesi. Izdelali bomo recepturo za betone s

posedom stopnje S1, kateri bi se lahko uporabljal kot podložni beton. Sledi

dodajanje sekancev gume v recepturo in sicer v treh različnih količinah. V betonski

zmesi bomo nadomestili mineralni agregat iz prvotne recepture z 10%, 25% in

40% sekanci gume (profili). Agregat prvotne recepture je sestavljen iz naslednjih

deležev: 51% frakcije od 0/4 mm, 15% frakcije 4/8mm in 34% frakcije od 8/16 mm.

S pomočjo primerjave sejalnih krivulj mineralnega agregata in sekancev bomo

določili, katere frakcije mineralnega agregata se bodo zamenjale s sekanci.

1.4. METODE RAZISKOVANJA

V okviru eksperimentalnega dela bomo določili sejalne analize agregatov in gume,

nato bomo določili konsistenco svežega betona s pomočjo poseda in razleza. Po

28 dneh pa bomo določali tlačno trdnost izdelanih kock betona z dodatkom mlete

gume.

Laboratorijske preiskave bomo opravili v skladu z veljavnimi standardi, ki

predpisujejo zahteve iz področja svežega in strjenega betona:

SIST EN 12350-2:2001: Posed stožca,

SIST EN 12350-5:2001: Razlez,

SIST EN 12390-2:2001: Izdelava in nega vzorcev za preizkus trdnosti,

SIST EN 12390-3:2002: Tlačna trdnost preizkušancev.


3

2. TEORETIČNI DEL

2.1. UPORABLJENI MATERIALI

2.1.1. Mineralni agregat + sekanci gume

a) Mineralni agregat

Mineralni agregat je najtrša komponenta betona. Ločimo več vrst agregata po

načinu pridobivanja:

- lomljenec, ki nastane z drobljenjem večjih kosov kamna,

- gramoz, katerega sestava je odvisna od izvora rečnih nanosov.

Vloga agregata v betonu je:

- zniževanje cene betona,

- ustvarjanje kohezivnosti,

- zniževanje hidratacijske temperature betona,

- zmanjševanje krčenja betona.

Običajna gostota agregata se giblje med 2200 kg/m3 in 2900 kg/m3.

b) Sekanci gume (profili)

V našem primeru so to mleti gumijasti profili ali stranski odpadni produkt pri

izdelavi profilov. Gumijasti profili se uporabljajo v:

- gradbeništvu za tesnjenje oken,

- avtomobilski industriji za tesnjenje oken in žarometov pri avtu,

- industriji bele tehnike,

- elektro industriji,

- …..


4

Izdelava profilov:

Profili se izdelujejo iz kavčukovih zmesi, ki daje različne fizikalne vrednosti in

strukturo (polna guma, penjena guma). V kavčukovih zmeseh so uporabljeni

različni elastomeri (EPDM, CR, NR, SBR), odvisno od zahtevkov uporabnikov.

Kavčukove zmesi se glede na namembnost razlikujejo še v sistemu vulkanizacije

(mreženja) in v profile vgrajenih dodatnih materialih (poliesterska vlakna, steklena

vlakna….).

Potek izdelave profilov se začne z ekstruzijo. Ekstruzija je proces, pri katerem

kavčukovo zmes potisnemo skozi matrico s pomočjo ekstrudorja. Zmes v

ekstrudatorju doseže želeno viskoznost za oblikovanje in ustvarja pritisk, ki je

potreben za potiskanje zmesi skozi matrico. Pri tem se zmes oblikuje v profil.

Oblikovane ekstrudirane »surove« profile spremenimo v elastične profile z

definiranimi fizikalnimi lastnostmi s procesom vulkanizacije, to je z zamreženjem,

ki je posledica kemijske reakcije po segrevanju na različne načine glede na vrsto

ekstrudiranih izdelkov.

Načini segrevanja so:

- kontinuirano segrevanje in vulkanizacija profilov v talini evtektične zmesi

alkalijevij nitritov in nitratov,

- kontinuirano segrevanje in vulkanizacija profilov v kanalih, kamor se

vpihava vroč zrak,

- kontinuirano segrevanje ekstrudatov v liniji, ogrevani z vročim zrakom in

energijo visokofrekvenčnega polja,

- segrevanje in vulkanizacija v avtoklavu pod pritiskom vodne pare.

Vso odpadno gumo (v našem primeru profile) nato razsekajo s pomočjo stroja, ki

je prikazan na sliki 2.1. [8]


5

Slika 2.1: Stroj za sekanje odpadne gume

Slika 2.2: Sekanci odpadne gume (profilov)


6

2.1.2. Cement

Cement je hidravlično vezivo (fino zmlet neorganski material), ki zmešano z vodo

tvori pasto, ta pa na podlagi reakcij in procesov hidratacije veže in strjuje, ter po

strditvi ohrani trdnost in stabilnost tudi v vodi. Z mešanjem ustreznih količin

cementa, vode in agregata dobimo beton ali malto, ki morata zaradi vgrajevanja

dovolj dolgo ostati primerno obdelovalna. Po določenem času morata doseči

predpisano trdnost in stabilnost.

Hidravlično strjevanje Portland cementa temelji predvsem na hidrataciji kalcijevih

silikatov.

V eksperimentalnem delu smo uporabljali cement z oznako CEM II/B-M (P-S-L)

42,5N podjetja Lafarge.

Razlaga oznake CEM II/B-M (P-S-L) 42,5N po standardih SIST 197-1 :

- CEM je okrajšava za cement,

- II oznaka glavne vrste cementa, v našem primeru mešani portlandski

cement,

- B-M delež klinkerja-mineralnega dodatka (65-79%/21-35%),

- (P-S-L) vrsta mineralnega dodatka: P - pucolan, S - granulirana plavžna

žlindra, L - apnenec,

- 42,5 trdnostni razred po pretečenih 28 dneh,

- N oznaka za običajno zgodnjo trdnost.

2.1.3. Voda

Je osnovni tehnološki element, brez katerega ne bi prišlo do preoblikovanja

cementa v cementno pasto. Zahtevane lastnosti vode za pripravo in zaščito

cementnega betona so:

- PH vrednost od 4,5 do 9,5,

- vsebnost kloridov (Cl) največ 300 mg/l,

- vsebnost sulfatov (SO4) največ 400 mg/l.


7

Na splošno velja, da mora biti voda za pripravo betona čista, brez olja, masti,

škodljivih mineralov, organskih primesi, baz, kislin in soli.

2.2. KONTROLNE PREISKAVE NA SVEŽEM IN OTRDELEM BETONU

2.2.1. Preizkušanje konsistence sveže betonske mešanice

Konsistenca svežega betona se določa:

- na začetku vsake delovne izmene,

- pri izdelavi preizkušancev za določanje lastnosti strjenega betona,

- pri vsaki spremembi sestave betona (npr. vlažnost agregata),

- v časovnih presledkih, ki so določeni v projektu betona.

2.2.1.1. Metoda s posedom

Je najbolj preprosta metoda, ki je primerna za določanje konsistence tekočih,

mehko in srednje plastičnih mešanic. Za določanje konsistence uporabljamo

Abrahmsov konus. Konsistenca ali gibljivost betona mora biti takšna, da med

vgrajevanjem betona ne pride do segregacije in do izločanja vode na površini.

KLASIFIKACIJA KONSISTENCE

Razredi poseda:

Preglednica 2.1: Razredi poseda sveže betonske mešanice

razred posed [mm]

S1 10-40

S2 50-90

S3 100-150

S4 ≥ 160


8

Postopek:

Konus napolnimo z zidarsko žlico v treh plasteh, vsako plast zgostimo s

standardno kovinsko palico (Φ16, l=60 cm), s 25 udarci s prebadanjem. Presežek

pri tretji plasti odstranimo in poravnamo površino. Največ trideset sekund po

napolnitvi dvignemo konus (dvigamo ga 5-10 s) in ga postavimo ob betonski

stožec. Na zgornji rob konusa postavimo ravnilo in izmerimo razliko višin. Razlika

višin Δh, zaokrožena na 5 mm, je mera za konsistenco po tej metodi. Celoten

postopek ne sme trajati več kot 150 s. [1]

Slika 2.3: Pravilen in nepravilen posed vzorca svežega betona

2.2.1.2. Metoda z razlezom

Postopek:

Na podložno ploščo postavimo kovinski konus in ga napolnimo v dveh plasteh,

vsako plast zgostimo z 10 udarci s pomočjo nabijala dimenzij 4 x 4 cm. Na vrhu

konusa odstranimo odvečen beton, poravnamo površino in po 30-ih sekundah

dvignemo konus. Stopimo na spodnji del podložne plošče, zgornji del podložne

plošče pa 15 krat dvignemo (za 4 cm) in ga spustimo. Pri tem se betonska

mešanica razleze po površini plošče.


9

Mera konsistence po tej metodi je povprečje dveh medsebojno pravokotnih

premerov razlezene betonske mase. [2]

=+2

21 DD .....srednja vrednost izmerjenih meritev (2.1)

kjer je:

D1= .....največja izmerjena vrednost razleza

D2= .....največja izmerjena vrednost razleza, ki je

pravokotna na D1

Slika 2.4: Razlez vzorca svežega betona


10

Razredi razleza:

Preglednica 2.2: Razredi razleza sveže betonske mešanice.

razred razlez [mm]

F0 ≥ 340

F1 350-410

F2 420-480

F3 490-600

2.2.2. Kontrolne preiskave strjenega betona

Karakteristična tlačna trdnost je vrednost, pod katero je za preiskani beton

mogoče pričakovati največ 5% (fraktila) vseh rezultatov tlačne trdnosti.

2.2.2.1. Določanje tlačne trdnosti betona

S preiskavo tlačne trdnosti določimo razred tlačne trdnosti betona, ki je

najpomembnejši podatek o kvaliteti proizvedenega betona. Število preizkušancev

za to preiskavo je določeno v nacionalnih standardih in je odvisno od količine

betona, ki se vgrajuje v neko konstrukcijo. Rezultati preizkušanja se statistično

ovrednotijo in na podlagi statistične analize se določi karakteristična tlačna trdnost

betona, ki mora biti star najmanj 28 dni (takrat beton doseže cca. 98% svoje

trdnosti). Standardne oblike preizkušancev so podane na sliki 3. Tlačno trdnost

določamo na hidravlični stiskalnici, hitrost priraščanja napetosti mora biti med 0,2

N/mm2s in 1,0 N/mm2s. [3]


11

Slika 2.5: Oblike preizkušancev za določitev tlačne trdnosti beton

Oznake razreda tlačne trdosti ( za normalno težke betone):

C fck,cyl / fck,cube (2.2)

kjer je:

fck,cyl karakteristična tlačna trdnost za valje 150/300 mm

fck,cube karakteristična tlačna trdnost za kocke 150 mm

fck = fcm – 1,48 σ (2.3)

kjer je:

fcm... srednja vrednost tlačne trdnosti za 15 preizkušancev,

σ... standardna deviacija.


12

Tlačna trdnost fc:

cc A

Ff = , [ ]2/ mmN (2.4)

kjer je:

F… tlačna sila [N],

Ac… površina vodoravnega prereza preizkušanca [mm2].

Če preizkušanci niso stari vsaj 28 dni, tlačno trdnost predvidimo po naslednjem

empiričnem obrazcu:

28,cc ff ∗= α , kjer je ( )nlog5,028,0 ∗+=α , (n) pa je starost betona v dnevih.

Preglednica 2.3: Razredi tlačne trdnosti C

C 8/10 C 12/15 C 16/20 C 20/25

C 25/30 C 30/37 C 35/45 C 40/50

C 45/55 C 50/60 C 55/67 C 60/75

C 70/85 C 80/95 C 90/105 C 100/115

Za naš primer je merodajen razred tlačne trdnosti C12/15.


13

2.3. ANALIZA RECEPTUR ZA PODLOŽNE BETONE S KONSISTENCO S1

V prvi fazi moramo vedeti namen in mejne predpostavke, ki jih mora beton

izpolnjevati. To so predvsem min. tlačna trdnost, max. premer zrn agregata, max.

posed, odpornost na mraz in soli, …… .

V našem primeru smo imeli vizijo sestaviti recepturo betona, ki se bo uporabljal kot

podložni beton. Za te betone so predpostavke sledeče:

- razred tlačne trdnosti med C 8/10 in C 16/20,

- posed S1 (zemeljsko vlažna konsistenca).

Glede na zgoraj navedene predpostavke določimo min. količino cementa in V/C –

vodocemntni faktor. [3]

2.3.1. Določitev količine cementa na 1m3 betona

Naš beton spada v razred, ki ne presega tlačnega razreda C 20/25.

Ker smo mi uporabljali cement z oznako CEM II/B-M (P-S-L) 42,5N, je min. doza

cementa za C 8/10 – 16/20 N/mm2med 220 in 300 kg/m3.

Če uporabimo agregat z največjim granulatom 16 mm, se količina cementa

poveča za 10%.

Tako smo dobili najmanjšo količino cementa od 242 kg do 330 kg / m3.

1. Določitev V/C faktorja (zagotoviti moramo minimalen posed):

- Konsistenco betona moramo prilagoditi namenu uporabe.

- Vrednost V/C faktorja se giblje med 0,85 (za C 8/10) do 0,4 (za C 40/50).

Mi smo se odločili za uporabo V/C faktorja 0,72.

Da dobimo zemeljsko vlažni beton, moramo prilagoditi vodocementni faktor V/C

tako, da posed ne preseže 4 cm. Iz tega sledi, da V/C faktor ne sme biti previsok.

Mi smo izbrali V/C faktor 0,72. Če izbrani V/C faktor ne bo zagotovil zemeljsko

vlažne konsistence, ga bomo tekom mešanja betonske zmesi spreminjali.


14

Količina cementa bo 250 kg za 1m3. Če trdnost betonske zmesi ne bo zadostila

predpisanim C12/15 bomo dozo cementa povečali.

Odločili smo se za trofrakcijski beton in sicer s frakcijami od 0-4mm, 4-8mm in od

8-16mm. [6]

Recepture za betonsko zmes zemeljsko vlažnega podbetona, z dodatkom mlete

gume (profilov), se bodo razlikovale v količini dodane mlete gume (profilov).

Zamešali bomo 3 recepture in sicer z 10%, 25% in 40% mlete gume (profili). Po

sejalni analizi mlete gume je razvidno iz krivulje zrnavosti, da je smiselno

zamenjati mleto gumo z mineralnim agregatom frakcije od 0/4 mm in frakcijo od

4/8 mm. Ker je frakcije mineralnega agregata od 0/4 mm bistveno več kot frakcije

4/8 mm, ga bomo v takem razmerju tudi zamenjali z mleto gumo.

- pri zamenjavi 10% mineralnega agregata z mleto gumo bomo zamenjali 8%

frakcije 0/4 mm in 2% frakcije 4/8 mm,


frakcije 0/4 mm in 5% frakcije 4/8 mm,


frakcije 0/4 mm in 8% frakcije 4/8 mm.


15

Grafikon 2.1: Sejalne krivulje agregatov vključno z mleto gumo

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%

00,0

630,0

90,1

250,2

50,5

12

48

11,2

1622,

431,

5Od

prtine

sit (m

m)

Presevki (% m/m)

BETO

N 0/22

mmMA

X mejn

a kriv

ulja

MIN m

ejna k

rivulj

aC m

ejna k

rivulj

a SIST

1026

D disk

ontinu

irana m

ejna k

rivulj

afrak

cija 0/4

mmfrak

cija 4/8

mmfrak

cija 8/1

6 mm

guma 0

/8 mm


16

2.3.2. Izračun receptur za naš beton

Poznamo količino cementa v naši betonski mešanici, ki je 250 kg in njegovo

prostorninsko maso 3100 kg/m3. Izračunamo volumen cementa Vc za 1m3

betonske zmesi:

33

081,03100

250 mkg

kgmMV

c

cc ===

γ (2.5)

kjer je:

Mc …. masa cementa = 250 kg

γc ……..prostorninska masa cementa = 3100 kg/m3

Vc… …prostornina cementa

Odločili smo se za V/C faktor 0,72. Iz tega izračunamo maso vode mv in nato še

volumen vode Vv za 1m3 betonske zmesi:

kgkgCVMMMM

CV cvc

v 18072,0250// =⋅=⋅=⇒= (2.6)

kjer je:

Mv …. masa vode

Mc …. masa cementa = 250 kg

V/C…….vodocementni faktor = 0,72


17

lmkg

kgmMV

v

vv 180180,0

1000180 3

3

⇒===γ

(2.7)

kjer je:

Mv …. masa vode = 180 kg

γv ……..prostorninska masa vode = 1000 kg/m3

Vv…… prostornina vode

Naslednji korak je izračun prostorninskega deleža agregata za 1m3 betonske

mešanice. Upoštevati moramo še 2% por, ki se ne zapolnijo v času vezanja

betonske mešanice.

33333 719,002,0180,0081,01 mmmmmVVVVV pvcsa =−−−=−−−= (2.8)

kjer je:

Vs…….računska prostornina betonske mešanice = 1,000 m3

Vc……prostornina cementa = 0,081 m3

Vv…… prostornina vode = 0,180 m3

Vp…… prostornina por = 0,02 m3

Va…… prostornina agregata


18

1. Receptura z zamenjavo 10 % deleža suhega mineralnega agregata z

mleto gumo

Izračun prostornin posameznih frakcij agregata za 1m3 betonske mešanice:

ymmx

aymmx

a DVV // ⋅= (2.9)

kjer je:

Va …… prostornina agregata

Dx/y mmm……. delež posamezne granulacije agregata

334/0 317,044,0719,044,0 mmVV a

mma =⋅=⋅=

338/4 086,012,0719,012,0 mmVV amm

a =⋅=⋅=

3316/8 245,034,0719,034,0 mmVV amm

a =⋅=⋅=

338/0 072,01,0719,01,0 mmVV amm

gumaa =⋅=⋅=−

kjer je:

Va………….. prostornina agregata

D a0/4mm……. izražena v % = 44%


D a8/16mm…….izražena v % = 34%

D a-guma0/8mm.. izražena v % = 10%


19

Izračun mase posameznih frakcij agregata za 1m3 betonske mešanice:

ymmx

aymmx

aymmx

a VM /// γ⋅= (2.10)

kjer je:

Vax/y mm…… prostornina agregata posamezne granulacije

γax/y mm…….prostorninska masa posameznega agregata

kgmkgmVM mma

mma

mma 2,886/2800317,0 334/04/04/0 =⋅=⋅= γ

kgmkgmVM mma

mma

mma 6,242/2810086,0 338/48/48/4 =⋅=⋅= γ

kgmkgmVM mma

mma

mma 7,689/2820245,0 3316/816/816/8 =⋅=⋅= γ

kgmkgmVM mmgumaa

mmgumaa

mmgumaa 3,86/1200072,0 338/08/08/0 =⋅=⋅= −−− γ

kjer je:

γa 0/4mm…… .. = 2800 kg/m3

γa 4/8mm…… .. = 2810 kg/m3

γa 8/16mm…….. = 2820 kg/m3

γa-guma 0/8mm .. = 1200 kg/m3


20

Preglednica 2.4: Receptura betonske mešanice z dodatkom 10 % mlete gume


21

2. Receptura z zamenjavo 10 % deleža naravno vlažnega mineralnega

agregata z mleto gumo:

Izračun prostornin posameznih frakcij agregata za 1m3 betonske mešanice in

prostornino posameznih frakcij agregata prenesemo iz 1. recepture s suhim

agregatom.

Izračun mase posameznih frakcij naravno vlažnega agregata za 1m3 betonske

mešanice se izračuna po enačbi (2.10).

Naravno vlažen agregat premera zrn od 0/4 mm ima 2% vlage.

Naravno vlažen agregat premera zrn od 4/8 mm ima 1,2% vlage.

Naravno vlažen agregat premera zrn od 8/16 mm ima 0,8% vlage.

Guma ima 0% vlage.

kgkgkgmkgmVM mma

mma

mma 90402,12,8862,886/2800317,0 334/04/04/0 =⋅⇒=⋅=⋅= γ

kgkgkgmkgmVM mma

mma

mma 5,245012,16,2426,242/2810086,0 338/48/48/4 =⋅⇒=⋅=⋅= γ

kgkgkgmkgmVM mma

mma

mma 2,695008,17,6897,689/2820245,0 3316/816/816/8 =⋅⇒=⋅=⋅= γ

kgmkgmVM mmgumaa

mmgumaa

mmgumaa 3,86/1200072,0 338/08/08/0 =⋅=⋅= −−− γ

kjer je:

γa 0/4mm…… .. = 2800 kg/m3

γa 4/8mm…… .. = 2810 kg/m3

γa 8/16mm…….. = 2820 kg/m3

γa-guma 0/8mm .. = 1200 kg/m3


22

Preglednica 2.5: Receptura betonske mešanice z dodatkom 10 % mlete gume in

naravno vlažnim agregatom


23


mleto gumo:

Prostornino posameznih granulacij agregata izračunamo po enačbi (2.9).

334/0 23,034,0719,034,0 mmVV a

mma =⋅=⋅=

338/4 065,009,0719,009,0 mmVV amm

a =⋅=⋅=

3316/8 245,034,0719,034,0 mmVV amm

a =⋅=⋅=

338/0 18,025,0719,025,0 mmVV amm

gumaa =⋅=⋅=−

kjer je:






Izračun mase posameznih frakcij agregata za 1m3 betonske mešanice se

izračunajo po enačbi (2.10).

kgmkgmVM mma

mma

mma 5,644/2800230,0 334/04/04/0 =⋅=⋅= γ

kgmkgmVM mma

mma

mma 9,181/2810065,0 338/48/48/4 =⋅=⋅= γ

kgmkgmVM mma

mma

mma 7,689/2820245,0 3316/816/816/8 =⋅=⋅= γ

kgmkgmVM mmgumaa

mmgumaa

mmgumaa 8,215/1200180,0 338/08/08/0 =⋅=⋅= −−− γ


24

kjer je:

γa 0/4mm…… .. = 2800 kg/m3

γa 4/8mm…… .. = 2810 kg/m3

γa 8/16mm…….. = 2820 kg/m3

γa-guma 0/8mm .. = 1200 kg/m3


25



26


mleto gumo:

Prostornino posameznih granulacij agregata izračunamo po enačbi (2.9).

334/0 147,02,0739,02,0 mmVV a

mma =⋅=⋅=

338/4 044,006,0739,006,0 mmVV amm

a =⋅=⋅=

3316/8 26,25134,0739,034,0 mmVV amm

a =⋅=⋅=

338/0 295,04,0739,04,0 mmVV amm

gumaa =⋅=⋅=−

kjer je:




D a8/16mm…… izražena v % = 34%


Izračun mase posameznih frakcij agregata za 1m3 betonske mešanice:

kgmkgmVM mma

mma

mma 8,402/2800144,0 334/04/04/0 =⋅=⋅= γ

kgmkgmVM mma

mma

mma 3,121/2810043,0 338/48/48/4 =⋅=⋅= γ

kgmkgmVM mma

mma

mma 7,689/2820245,0 3316/816/816/8 =⋅=⋅= γ

kgmkgmVM mmgumaa

mmgumaa

mmgumaa 3,345/1200288,0 338/08/08/0 =⋅=⋅= −−− γ


27

kjer je:

γa 0/4mm…… .. = 2800 kg/m3

γa 4/8mm…… .. = 2810 kg/m3

γa 8/16mm…….. = 2820 kg/m3

γa-guma 0/8mm .. = 1200 kg/m3


28



29

3. EKSPERIMENTALNI DEL

3.1. PREIZKUŠANJE SVEŽE BETONSKE MEŠANICE

Za vsako betonsko mešanico, ki smo jo zamešali, smo naredili preizkus s

posedom in razlezom. To smo naredili tekočo kontrolo betonske mešanice, da ne

bi bilo že pri konsistenci ali pri mešanju prevelikih odstopanj med posameznimi

preizkušanci. Pri vsaki novi recepturi pa smo morali opraviti preizkus že iz naslova,

da mora biti konsistenca razreda S1. [5]

Do razleza vzorcev ni prišlo saj je vodocementni faktor 0.72 prenizek.

Slika 3.1: Rezultat preizkusa razleza vzorca svežega betona v našem primeru


30

Posed vzorca pri tako visokem vodocementnem faktorju je bil pričakovan 0 mm

(kosistence S1) pri vseh recepturah.

Slika 3.2: Vzorec pripravljen na preizkus konsistence betona s pomočjo poseda

Slika 3.3: Merjenje poseda svežega vzorca betona


31

3.2. IZDELAVA IN NEGA BETONSKIH PREIZKUŠANCEV

Kalupi:

- vodotesni,

- iz materiala, ki ne vpija vode,

- zagotavljati morajo predpisane tolerance dimenzij preizkušancev (≤0,5%).

Pri izdelavi preizkušancev lahko uporabljamo pomožne nastavke.

Slika 3.4: Priprava preizkušanca za preizkus tlačne trdnosti betona

Načini vgrajevanja:

- z vibracijsko iglo Φ 19-40 mm in frekvenco nad 7000 obr./min,

- z vibriranjem na vibracijski mizi s frekvenco nad 3600 obr./min.(amplituda 0,75

±0,1 mm),

- s standardno kovinsko palico Φ 16 mm, l=600 mm ali s kovinskim nabijalom

mase 12 kg in površino 120 x 120 mm. [4]


32

Slika 3.5: Izdelava kocke za preizkus tlačne trdnosti, s pomočjo vibracijske mize

Priporočljivi načini zgoščevanja preizkušancev: Preglednica 3.1: Način zgoščevanja preizkušancev na osnovi konsistence sveže

betonske mešanice

Opis konsistence Načini kompaktiranja

Trdoplastična vibracijska miza, nabijalo

Srednjeplastična vibracijska miza, igla, nabijalo

Mehkoplastična vibracijska miza, igla, palica

Tekoča palica


33

Nega betonskih preizkušancev:

1.) oznaka,

2.) v kalupu 16 ur do 3 dni, površina zaščitena,

3.) v vodi na temperaturi 20±2ºC ali v komori s stalno vlago ≥ 95%.

Spremljajoči zapis:

- datum in čas izdelave,

- oznaka vzorca,

- metoda kompaktiranja,

- način nege,

- način transporta. [4]

Slika 3.6: Odvzeti vzorci pripravljeni na preizkuse


34

4. ANALIZA REZULTATOV

Kot je iz zapisnikov preizkusa tlačne trdnosti razvidno, so samo kocke ene

recepture dale pozitivne rezultate. To je receptura z 10% zamenjave naravno

vlažnega mineralnega agregata z mleto gumo. Zanimivo pa je to, da receptura z

istim dodatkom mlete gume in s suhim mineralnim agregatom ni dosegla tlačne

trdnosti 15 Mpa. Beton z recepturo, kjer smo uporabili suh mineralni agregat, je

imel končne rezultate tlačne trdnosti kar za cca. 2 MPa manjše kot beton s suhim

mineralnim agregatom. Zmesi betonov receptur s 40% in 25% zamenjave

mineralnega agregata z mleto gumo pa so veliko zaostale za mejo 15 MPa tlačne

trdnosti.

Slika 4.1: Porušitev vzorca z dodatkom mlete gume


35

Grafikon 4.1: Primerjanje tlačne trdnosti betonskih mešanic posameznih receptur


36

Preglednica 4.1: Zapisnik preizkusa tlačne trdnosti betona z 10% mlete gume


37

Preglednica 4.2: Zapisnik preizkusa tlačne trdnosti betona z 10% mlete gume in

naravno vlažnim materialom


38



39



40

5. VIRI IN LITERATURA

[1.] SIST EN 12350-2:2001 - Posed stožca.

[2.] SIST EN 12350-5:2001 - Razlez.

[3.] SIST EN 12390-3:2002 - Tlačna trdnost preizkušancev.

[4.] SIST EN 12390-2:2001 - Izdelava in nega vzorcev za preizkus trdnosti.

[5.] SIST EN 12350-1:2001 - Preizkušanje svežega betona.

[6.] M. Joska, Recepture za betone, Maribor, 1997.

[7.] Gradbeniški priročnik, 4. predelana in razširjena izdaja, Tehniška

založba Slovenije, Ljubljana 2008.

[8.] T. Sajovic, Ekstruzija in vulkanizacija profilov, SAVATECH d.o.o.

Tehnično izobraževanje, Kranj, 2006


41

6. PRILOGE

6.1. SEZNAM SLIK

Slika 2.1: Stroj za sekanje odpadne gume.

Slika 2.2: Sekanci odpadne gume (profilov).

Slika 2.3: Pravilen in nepravilen posed vzorca svežega betona.

Slika 2.4: Razlez vzorca svežega betona.

Slika 2.5: Oblike preizkušancev za določitev tlačne trdnosti beton.

Slika 3.1: Rezultat preizkusa razleza vzorca svežega betona v našem primeru.

Slika 3.2: Vzorec pripravljen na preizkus konsistence betona s pomočjo poseda.

Slika 3.3: Merjenje poseda svežega vzorca betona.

Slika 3.4: Priprava preizkušanca za preizkus tlačne trdnosti betona.

Slika 3.5: Izdelava kocke za preizkus tlačne trdnosti, s pomočjo vibracijske mize. Slika 3.6: Odvzeti vzorci pripravljeni na preizkuse.

Slika 4.1: Porušitev vzorca z dodatkom mlete gume.


42

6.2. SEZNAM PREGLEDNIC

Preglednica 2.1: Razredi poseda sveže betonske mešanice.

Preglednica 2.2: Razredi razleza sveže betonske mešanice.

Preglednica 2.3: Razredi tlačne trdnosti C.

Preglednica 2.4: Receptura betonske mešanice z dodatkom 10 % mlete gume.

Preglednica 2.5: Receptura betonske mešanice z dodatkom 10 % mlete gume in

naravno vlažnim agregatom.



Preglednica 3.1: Način kompaktiranja na osnovi konsistence sveže betonske

mešanice.


Preglednica 4.2: Zapisnik preizkusa tlačne trdnosti betona z 10% mlete gume in

naravno vlažnim materialom


Preglednica 4.4: Zapisnik preizkusa tlačne trdnosti betona z 40% mlete gume.


43

6.3. SEZNAM GRAFIKONOV

Grafikon 2.1: Sejalne krivulje agregatov vključno z mleto gumo.

Grafikon 4.1: Primerjanje tlačne trdnosti betonskih mešanic posameznih receptur.


44

6.4. NASLOV ŠTUDENTA

Benjamin Pratnemer

Ul. Rose Luxemburg 11.

2000 Maribor

Tel.:(02) 4612 098

e-mail: [email protected]

6.5. KRATEK ŽIVLJENJEPIS

Rojen: 31.3.1979

Šolanje: 1985. - 1993. OŠ Angel Besednjak in OŠ Martin Konšak

1993. - 1997. Srednja gradbena šola

Documents

Diploma - Lastnosti betonskih mešanic z dodatkom mlete gume