Konsystencja betonu

Konsystencja – stopień ciekłości mieszanki betonowej określany poprzez klasy konsystencji lub przyjęte wartości, których odpowiednie tolerancje podaje norma PN-EN 206-1 [N1]. Konsystencja obrazuje zdolność mieszanki betonowej do odkształceń pod wpływem obciążenia [8]. W zależności od metody badania, obciążenie może być zarówno ciężarem własnym mieszanki, jak i dodatkowym oddziaływaniem zewnętrznym [8]. Wg polskiej normy PN-EN 206-1:2003 pomiar konsystencji należy dokonać jedną z metod [N1]:

• Metoda opadu stożka (wg EN 12350-2)
• Metoda Ve-be (wg EN 12350-3)
• Metoda oznaczania stopnia zagęszczalności (wg EN 12350-4)
• Metoda rozpływu (wg EN 12350-5)
• Metoda specjalna, uzgodniona pomiędzy specyfikującym i producentem betonu do specjalnych zastosowań

Do każdej metody został określony osobny podział na klasy konsystencji, który został podany w tablicy nr 1. W starszych książkach i normach klasyfikowano konsystencje na podstawie nazw, które makroskopowo obrazowały cechy mieszanki betonowej [1]:

• ciekła,
• półciekła,
• plastyczna,
• gęstoplastyczna,
• wilgotna,
• sypka,
• granicznie sypka,

We współczesnej literaturze i normach nie ma jasno określonej zależności pomiędzy dawnymi i obecnymi klasami konsystencji. Stopień ciekłości mieszanki betonowej dobierany jest przez wykonawcę robót budowlanych. Decyzja ta jest podejmowana na podstawie sposobu transportu, podawania, układania i zagęszczania mieszanki betonowej oraz ze względu na otulenie prętów zbrojeniowych.

Czynniki wpływające na konsystencje[4]

• ilościowy stosunek woda/cement (W/C),
• ilość i rodzaj domieszek (główną role pełnią plastyfikatory)
• rodzaj cementu,
• skład ziarnowy kruszywa, jego rodzaj i wodożądność,

• ilość i rodzaj dodatków.

Metody badania konsystencji

Metoda opadu stożka

Metoda opadu stożka [N7] – jedna z metod badania konsystencji mieszanki betonowej. Polega na zbadaniu różnicy wysokości, jaką będzie miała mieszanka betonowa umieszczona w formie i po jej zdjęciu. Na podstawie różnicy wysokości można odpowiednio sklasyfikować konsystencje mieszanki. Proces badania jest ściśle opisany przez normę PN-EN 12350-2 „Badania mieszanki betonowej. Część 2: Badania konsystencji metodą opadu stożka.”

Potrzebne przyrządy:

1) Forma – wykonana z metalu, kształtu ściętego stożka o średnicy: - podstawa dolna 200 mm, - podstawa górna 100 mm, - wysokość 300 mm.

2) Pręt do zagęszczania

3) Miarka

4) Podstawka – sztywna, płaska i nienasiąkliwa służąca do umieszczania na niej formy.

5) Pojemnik do mieszania mieszanki.

6) Łopatka.

7) Wilgotna tkanina.

8) Sekundomierz.

Procedura badania: Zwilżoną formę i podstawkę należy przymocować do siebie. Formę wypełniamy mieszanką betonową. Po wypełnieniu każdej 1/3 wysokości należy zagęścić mieszankę 25 uderzeniami pręta. Po wypełnieniu całości górną powierzchnię formy należy wyrównać. Następnie rozformowujemy mieszankę w czasie od 5s do 10s poprzez równomierne podnoszenie formy do góry. Bezpośrednio po usunięciu formy należy zmierzyć miarką opad stożka.

Wyniki: Różnica wysokości pomiędzy mieszanką w formie i po jej zdjęciu pozwala na określenie odpowiedniej klasy konsystencji. Należy podkreślić, że badanie jest ważne tylko, gdy opad stożka jest właściwy. W wypadku niewłaściwego opadu stożka badanie należy powtórzyć na innej próbce.

Metoda Ve-be

Metoda Ve-Be [N8] - jedna z metod badania konsystencji mieszanki betonowej. Polega na sprawdzeniu czasu, w jakim mieszanka betonowa ulega rozpłynięciu do określonego stopnia, w wyniku drgań, jakim została poddana w aparacie Ve-be. Na podstawie czasu można odpowiednio sklasyfikować konsystencję mieszanki. Proces badania jest ściśle opisany przez normę PN-EN 12350-3 „Badania mieszanki betonowej. Część 3: Badania konsystencji metodą Vebe.”

Potrzebne przyrządy:

1) Pojemnik – szczelny, wykonany z metalu, kształcie cylindrycznym o średnicy wewnętrznej 240mm i wysokości 200mm.

2) Forma – wykonana z metalu, kształtu ściętego stożka o średnicy: - podstawa dolna 200 mm, - podstawa górna 100 mm, - wysokość 300 mm.

3) Krążek – przeźroczysty, przymocowany do obrotowego pręta w sposób umożliwiający zmianę jego wysokości. Pręt powinien mieć zamontowaną miarkę. Średnica krążka powinna mieć 230mm.

4) Stolik wibracyjny.

5) Pręt do zagęszczania.

6) Stoper.

7) Pojemnik do mieszania mieszanki.

8) Łopatka.

9) Wilgotna tkanina

Procedura badania: Pojemnik przymocować do stolika wibracyjnego a następnie umieścić w nim zwilżoną formę. Formę wypełniamy mieszanką betonową. Po wypełnieniu każdej 1/3 wysokości należy zagęścić mieszankę 25 uderzeniami pręta. Po wypełnieniu całości, górną powierzchnię formy należy wyrównać. Następnie rozformowujemy mieszankę w czasie od 5s do 10s poprzez równomierne podnoszenie formy do góry. Krążek przenosimy nad górną powierzchnię mieszanki betonowej, a następnie powoli opuszczamy. Przy zetknięciu się z jej górną powierzchnią mierzymy wartość opadu. Następnie włączamy stolik wibracyjny z równoczesnym włączeniem stopera. Mierzymy czas, aż przeźroczysty krążek w pełni zetknie się z mieszanką.

Wyniki: Zanotowany czas, w jakim krążek w pełni styka się z mieszanką pod wpływem wibracji, pozwala na określenie odpowiedniej klasy konsystencji.

Metoda oznaczania stopnia zagęszczalności

Metoda oznaczania stopnia zagęszczalności [N9] - jedna z metod badania konsystencji mieszanki betonowej. Polega na zbadaniu różnicy wysokości, jaką będzie miała mieszanka betonowa umieszczona w pojemniku, przed i po zagęszczeniu. Na podstawie różnicy wysokości można obliczyć stopień zagęszczalności, który pozwala odpowiednio sklasyfikować konsystencję mieszanki. Proces badania jest ściśle opisany przez normę PN-EN 12350-4 „Badania mieszanki betonowej. Część 4: Badania konsystencji metodą oznaczania stopnia zagęszczalności.”

Potrzebne przyrządy:

Potrzebne przyrządy:

1) Pojemnik – szczelny, wykonany z metalu, kształtu kwadratowego o boku 200mm i wysokości 400mm.

2) Stolik wibracyjny.

3) Zgarniak.

4) Miarka.

5) Pojemnik do mieszania mieszanki.

6) Łopatka.

7) Wilgotna tkanina

Procedura badania: Pojemnik wypełniamy mieszanką betonową (bez ubijania). Po wypełnieniu całości, górną powierzchnię formy należy wyrównać przy pomocy zgarniaka. Robimy to w taki sposób, by w żaden sposób nie zagęścić mieszanki. Wypełniony pojemnik ustawiamy na stoliku wibracyjnym. Następnie włączamy wibracje i czekamy, aż mieszanka zacznie tracić na objętości. Stolik należy wyłączyć w momencie, w którym objętość mieszanki przestanie się zmniejszać. Za pomocą miarki mierzymy odległość pomiędzy powierzchnią mieszanki i górną krawędzią pojemnika. Pomiar wykonuje się w środku każdej ścianki, a wynikiem końcowym jest średnia „s” z 4 odległości.

Wyniki:

Wyznaczamy stopień zagęszczalności z wzoru h₁/(h₁-s) gdzie h₁ jest wewnętrzną wysokością pojemnika. Obliczona wartość pozwala na określenie odpowiedniej klasy konsystencji.

Metoda rozpływu (metoda stolika rozpływowego)

Metoda rozpływu (metoda stolika rozpływowego) [N10] - jedna z metod badania konsystencji mieszanki betonowej. Polega na zmierzeniu maksymalnego rozpływu mieszanki betonowej pod wpływem ruchu stolika rozpływowego. Na podstawie szerokości rozpływu można odpowiednio sklasyfikować konsystencję mieszanki. Proces badania jest ściśle opisany przez normę PN-EN 12350-5 „Badania mieszanki betonowej. Część 5: Badania konsystencji metodą stolika rozpływowego.”

Potrzebne przyrządy:

1) Stolik rozpływowy – metalowy, płaski, kształtu kwadratowego o wymiarach 700x700mm przymocowany za pomocą zawiasów do sztywnej podstawy, na którą można go opuszczać ze stałej wysokości.

2) Forma - wykonana z metalu, kształtu ściętego stożka o średnicy: - podstawa dolna 130 mm, - podstawa górna 200 mm, - wysokość 200 mm.

3) Drążek do zagęszczania.

4) Miarka.

5) Pojemnik do mieszania mieszanki

6) Łopatka.

7) Wilgotna tkanina.

8) Sekundomierz.

Procedura badania: Stolik rozpływowy należy umieścić na płaskiej powierzchni. Przed badaniem należy zwilżyć powierzchnię stolika i wnętrze formy. Formę umieszczamy centralnie na stoliku, unieruchamiamy ją i wypełniamy betonem. Po wypełnieniu każdej 1/2 wysokości należy zagęścić mieszankę 10 uderzeniami drążka. Po wypełnieniu całości, górną powierzchnię formy należy wyrównać. Po odczekaniu 30s rozformowujemy mieszankę w czasie od 3s do 6s poprzez równomierne podnoszenie formy do góry. Lekko podnosimy ruchomą powierzchnię stolika do odpowiedniej wysokości i puszczamy. Powtarzamy 15 takich cykli. Za pomocą miarki mierzymy maksymalny wymiar rozpływu na dwóch kierunkach d1 i d2 jak na poniższym rysunku:

Wyniki: Wyznaczamy wartość rozpływu z wzoru (d1+d2)/2. Obliczona wartość pozwala na określenie odpowiedniej klasy konsystencji.

Tablica klas konsystencji

Tablica nr 1. Klasy konsystencji [1].

Klasa	Opad stożka (mm)	Klasa	Czas wg Ve-be
S1	10 do 40	V0*	31
S2	50 do 90	V1	30 do 21
S3	100 do 150	V2	20 do 11
S4	160-210	V3	10 do 6
S5*	220	V4*	5 do 3
Klasa	Stopień zagęszczalności	Klasa	Średnica rozpływu (mm)
		F1*	340
C0	1,46	F2	350 do 410
C1	1,45 do 1,26	F3	420 do 480
C2	1,25 do 1,11	F4	490 do 550
C3	1,10 do 1,04	F5	560 do 620
C4**	1,04	F6*	630
* metoda niezalecana przy danej wartości ** stosuje się tylko do betonów lekkich