Încercari pe betonul proaspat

Încercari pe betonul proaspat

Probele de beton proaspat, in vederea determinarii caracteristicilor acestuia se releveaza in conformitate cu prevederile din STAS 1275 - 88, cu frecventa prevazuta in STAS 1799 - 88.

1. Determinarea densitatii aparente

Determinarea densitatii aparente a betonului proaspat se face intr-un interval de maximum 30 min. de la descarcarea din betoniera sau din mijlocul de transport.

Încercarea consta in determinarea masei unei probe de beton proaspat si raportarea acesteia la volumul probei respective in stare compactata. Pentru efectuarea incercarii se utilizeaza:

- cantar pentru max.100 kg, cu precizie de 0,05 %;

- recipient metalic etans, de forma cilindrica sau paralelipipedica cu peretii netezi si rigizi, realizat din tabla de min. 2 mm grosime, avand cea mai mica dintre dimensiuni egala cu de cel putin 4 ori dimensiunea necesara a granulelor agregatelor din beton, conform tabelului 4. Recipientul trebuie sa fie prevazut cu prelungitor.

- mistrie, rigla metalica;

- utilaj de compactare (masa vibratoare de laborator cu frecventa de cca. 3 000 oscilatii/min. si amplitudinea de 0,5 mm, sau vibrator de interior cu frecventa de 12 000 oscilatii/min. si cu diametrul de max. 1/4 din diametrul interior al recipientului.

Tabelul 4

* Se recomanda cu prioritate

Determinarea masei probei se face astfel:

- se determina masa m a recipientului de volum V si se monteaza prelungitorul la partea superioara a recipientului;

- se umezeste suprafata interioara a acestora cu o carpa umeda, apoi se introduce betonul in recipient cu ajutorul mistriei, asigurandu-se umplerea pana la partea superioara a prelungitorului;

- se compacteaza betonul prin vibrare, pana cand nu se mai elimina bule de aer;

- se indeparteaza prelungitorul, se inlatura cu ajutorul riglei betonul in exces avand grija ca sa nu ramana goluri pe suprafata betonului;

- se determina masa m₁ a recipientului umplut cu beton.

În cazul betoanelor cu agregate avand dimensiunea maxima de 16 si 31,5 (40) mm se procedeaza in felul urmator:

- se umple recipientul cu beton pana la jumatatea inaltimii;

- se vibreaza cca 15 s, dupa care se continua umplerea recipientului pana la partea superioara a prelungitorului, dupa care se continua vibrarea.

Pentru betoane cu compozitii speciale, cu un continut de aer oclus mai mare de 5 %, durata de compactare este cea prevazuta de prescriptiile tehnice in vigoare.

Densitatea aparenta a betonului (r_a) se determina cu relatia:

, kg/m³ (11)

in care: m₁ este masa recipientului umplut cu beton, in kg;

m - masa recipientului gol, in kg;

V - volumul interior al recipientului, in m³ ( verificat in prealabil prin umplere cu apa ).

Rezultatul este media aritmetica (rotunjita la 10 kg/m³) a doua determinari care nu difera intre ele cu mai mult de 5 %.

2. Determinarea lucrabilitatii

Lucrabilitatea betonului proaspat se determina prin una din urmatoarele metode:

- metoda tasarii, aplicabila betoanelor la care dimensiunea maxima a granulei este £ 120 mm, avand categoria de lucrabilitate L₂ . L₅;

- metoda gradului de compactare, aplicabila betoanelor la care dimensiunea maxima a granulei este £ 40 mm, avand categoria de lucrabilitate L₁ . L₃;

- metoda de remodelare VE - BE, aplicabila betoanelor la care dimensiunea maxima a granulei este £ 40 mm, avand categoria de lucrabilitate L₀ . L₂.

Determinarea lucrabilitatii se face intr-un interval de maximum 10 minute, considerat de la descarcarea din betoniera sau din mijlocul de transport. Aceasta determinare se poate repeta la intervale de 15 . 30 min., in cazurile in care este necesar (urmarirea evolutiei in timp a lucrabilitatii, stabilirea efectului plastifiantilor etc.).

2.1. Metoda tasarii

Metoda consta in determinarea tasarii betonului proaspat sub greutatea proprie.

Pentru efectuarea incercarii se utilizeaza un trunchi de con cu inaltimea de 300 mm (pentru betoanele cu dimensiunea maxima a agregatelor de 40 mm) sau de 450 mm (pentru betoanele cu dimensiunea maxima a agregatelor > 40 mm) din tabla galvanizata de min. 2 mm grosime, cu sau fara rigidizari (fig.5.), prevazut cu prelungitor. Se mai utilizeaza: vergea de otel rotund F16 mm cu lungimea de 600 mm, rigla metalica, scafa metalica, mistrie, rigla gradata.

Pentru determinarea tasarii se procedeaza in felul urmator: se fixeaza masa in pozitie orizontala, se sterge masa si trunchiul de con cu o carpa umeda, se asaza trunchiul de con cu baza mare in jos. Se umple apoi trunchiul de con cu beton in 3 straturi, fiecare corespunzand aproximativ unei treimi din inaltime. În cazul trunchiului de con cu inaltimea de 450 mm, granulele de agregat cu dimensiunea mai mare de 71 mm se vor elimina manual din proba, pentru a permite compactarea corespunzatoare a betonului. În fiecare strat se dau cate 25 impunsaturi (50 pentru trunchiul de con cu h = 45 cm) cu ajutorul vergelei. Pentru stratul superior se utilizeaza prelungitorul. În timpul umplerii, trunchiul de con se pastreaza fix pe suprafata mesei. Se ridica vertical trunchiul de con in 5 . 10 s, fara deplasari laterale sau rasuciri. Toate operatiile nu trebuie sa depaseasca 150 s. Imediat dupa ridicarea trunchiului de con se masoara tasarea betonului (fig. 6.).

Daca se produce o prabusire partiala sau o rupere a betonului pe o portiune, nu se ia in considerare incercarea si se repeta determinarea pe o noua proba de beton. Daca dupa doua incercari consecutive se produce o prabusire sau o rupere partiala a betonului din masa epruvetei, sau daca tasarea este mai mica de 10 mm, lucrabilitatea betonului se apreciaza dupa alta metoda.

Fig. 5. Trunchi de con pentru masurarea tasarii

Tasarea betonului ( h_t ) se determina cu relatia:

, mm (12)

in care: h_c este inaltimea trunchiului de con, in mm;

h_b - inaltimea punctului cel mai ridicat al betonului tasat, in mm;

Valoarea calculata se rotunjeste superior la 10 mm. Ca rezultat se considera media aritmetica, rotunjita superior la 10 mm a doua determinari efectuate la un interval de maximum 10 minute si care nu difera intre ele cu mai mult de:

- 10 mm, pentru h_t £ 40 mm;

- 20 mm, pentru h_t = 50 . 90 mm;

- 30 mm, pentru h_t ³ 100 mm.

2.2. Metoda gradului de compactare

Metoda consta in stabilirea raportului dintre inaltimea initiala a betonului introdus intr-un recipient de o forma data si inaltimea betonului compactat in recipientul respectiv.

Aparatura necesara se compune din:

- recipient cu peretii laterali netezi si suficient de rigizi, realizat din tabla de min. 2 mm grosime, avand forma de prisma cu baza patrata cu latura interioara de 200 mm si inaltimea de 400 mm (fig. );

- mistrie, rigla metalica si rigla gradata in mm;

- masa vibratoare de laborator sau vibrator de adancime.

Pentru efectuarea determi-narii, vasul se umezeste cu o carpa umeda si apoi se introduce, cu mistria, beton care se lasa sa cada liber de pe partile laterale ale mistriei, alternativ de la cele patru margini superioare ale recipientu-lui, astfel incat sa nu se realizeze compactarea betonului in timpul operatiei de umplere. Vasul se umple cu un mic exces, dupa care se netezeste suprafata betonului cu rigla metalica, evitandu-se presarea acestuia. În continuare, se asaza vasul pe masa vibratoare si se vibreaza pana ce se constata, vizual, ca nu se mai produce tasarea betonului. Se poate utiliza si un vibrator de interior pentru efectuarea vibrarii.

Gradul de compactare (G_c) se calculeaza cu relatia:

, mm (13)

in care: h₁ este inaltimea interioara a recipientului, in mm (400 2 mm);

h₂ - inaltimea medie a betonului compactat, in mm;

S - valoarea medie a distantei dintre suprafata betonului compactat si marginea superioara a recipientului, in mm.

2. Metoda de remodelare VE - BE

Metoda consta in stabilirea duratei de timp in care o proba de beton trece de la forma initiala la forma finala convenita, sub efectul vibrarii.

Pentru efectuarea incercarii se utilizeaza:

- consistometru VE - BE (fig. 8);

- vergea metalica pentru compactare;

- cronometru cu precizia de 0,5 s;

- masa vibratoare.

Consistometrul VE - BE se compune din:

- recipient cilin-dric din metal (1), cu dimensiunile interioare conform fig. 8, avand grosimea peretelui de 3 mm si grosimea fundului de 7,5 mm. Acesta trebuie sa fie etans, rigid si sa-si mentina forma in cursul utilizarii, sa fie prevazut cu manere si sa fie protejat contra coroziunii. La partea de jos trebuie sa fie prevazut cu dispozitiv care sa asigure o prindere rigida pe placa mesei vibratoare cu ajutorul piulitelor de strangere (8);

- tipar metalic (2), in forma de trunchi de con, prevazut cu manere, cu dimensiunile din fig. 8, avand grosimea peretilor de min. 1,5 mm, deschis la partile superioara si inferioara;

- disc orizontal transparent (3), prins de o tija (9), care culiseaza vertical intr-un manson (5) montat pe un brat indoit (13), putand fi fixat intr-o anumita pozitie cu ajutorul unei piulite (15). Bratul indoit sustine si prelungitorul (4), care este plasat la partea superioara a tiparului conic (2) in timp ce acesta se gaseste asezat concentric in recipient. Bratul indoit (13) este mentinut de un portbrat (12) si poate fi fixat de acesta intr-o pozitie corespunzatoare cu ajutorul unei piulite (6). Axele tijei si prelungitorului trebuie sa coincida cu axa recipientului. O greutate (14) este asezata direct pe disc, fiind determinata astfel incat ansamblul mobil (piesele 3, 14, 9) sa aiba o masa de 2 750 50 g.

- tija (9) prevazuta cu o scala gradata pentru masurarea tasarii betonului.

Masa vibratoare (7), de dimensiuni 380´260 mm se sprijina pe patru amortizoare de cauciuc. Vibratorul (11) este asezat pe o placa (10) prin intermediul unui trepied din cauciuc. Acesta trebuie sa functioneze la o frecventa aproximativa de 3 000 rotatii/min si o amplitudine de 0,5 mm (cu recipientul gol).

Determinarea se face in felul urmator:

- se asaza consistometrul VE - BE pe o masa de lucru orizontala si rigida potrivindu-se bine recipientul (1) pe masa vibratoare (7) prin intermediul piulitelor (8). Se umezeste tiparul si se asaza in recipient. Se intoarce prelungitorul (4) in pozitie corecta deasupra trunchiului de con si se coboara pe acesta. Se strange piulita (6), astfel incat tiparul sa nu se poata deplasa in recipient;

- se umple tiparul si se compacteaza betonul cu ajutorul vergelei ca in cazul metodei tasarii. Se desface piulita (6), se roteste tija (13) cu cca. 90 ⁰ si se indeparteaza betonul de deasupra partii superioare a tiparului. Se ridica vertical tiparul conic deasupra betonului;

- se asaza discul transparent (3) deasupra suprafetei betonului, se desurubeaza piulita (15) si se coboara discul pana la contactul cu betonul. În aceasta pozitie se poate determina tasarea betonului prin citire pe scala gradata a tijei. Se desurubeaza piulita (15) pentru ca discul sa poata glisa usor in recipient si se pune masa vibratoare in functie, in acelasi timp declansandu-se cronometrul. În momentul in care fata interioara a discului vine in contact pe toata suprafata cu betonul tasat datorita vibrarii se opreste vibratorul si cronometrul.

Rezultatul inregistrat la cronometru, rotunjit la secunde intregi, reprezinta timpul de remodelare VE - BE.

În cazul in care rezultatul determinarii este o valoare limita a clasei de lucrabilitate, rezultatul final se considera media aritmetica a doua determinari, rotunjita la secunde intregi.

Verificarea granulozitatii agregatului continut in beton

Verificarea granulozitatii agregatului se face intr-un interval de maximum 30 min., considerat de la descarcarea betunului din betoniera sau din mijlocul de transport si are drept scop evidentierea de agregate fine, cu dimensiuni sub 3,15 mm.

Metoda consta in separarea din betonul proaspat, prin ciuruire a agregatelor cu granule avand dimensiunea peste 3,15 mm si evaluarea continutului relativ de agregate avand dimensiunile inferioare acestei limite.

Determinarea are un caracter orientativ avand drept scop verificarea respectarii granulozitatii agregatului din beton si se aplica la betoane cu agregate cu d_max £ 40 mm.

Pentru efectuarea determinarii sunt necesare:

- recipient metalic pentru prelevarea probei;

- cantar pentru max. 100 kg, cu precizie de 0,05 ;

- ciur cu diametrul ochiului de 3,15 mm;

- mistrie, tava de otel.

Pentru efectuarea incercarii se procedeaza in felul urmator:

- se cantareste o cantitate de 12 kg de beton proaspat;

- se spala proba de beton continuta in recipient pe ciurul de 3,15 mm, pana cand agregatele raman curate;

- agregatele ramase pe ciur se lasa sa se zvante timp de 15 min. pe o carpa absorbanta si apoi se cantaresc.

Continutul relativ de agregate fine avand granule cu diametrul maxim de 3,15 mm (p₃) se calculeaza cu relatia:

, (14)

in care: A_g este masa agregatului total ( in stare uscata ) prevazuta prin compozitia betonului, pentru 1 m³ de beton, in kg;

m - masa agregatelor cu d_max > 3,15 mm ( ramase pe ciur ), in kg;

200 - raportul dintre volumul de 1 m³ de beton si volumul ocupat de 12 kg de beton, considerat avand densitatea aparenta de 2 400 kg / m

Metoda poate fi aplicata si pentru determinarea cantitatii relative de agregate si de alte dimensiuni, prin utilizarea unui ciur corespunzator, sau pentru reconstituirea curbei granulometrice a agregatelor din beton.

4. Determinarea inceputului de priza

Determinarea inceputului de priza se efectueaza masurand timpul scurs de la prepararea betonului, pana in momentul cand acul aparatului Vicat nu mai strabate betonul si se opreste la distanta de 3 mm de placa de sticla.

Pentru efectuarea determinarii se utilizeaza: aparat Vicat cu ac conform STAS 227/1 - 86, la tija caruia se adauga o masa aditionala de 627,5 g, astfel incat suma masei tijei, acului si cea aditionala sa fie 900 2 g ( aparatul trebuie sa aiba si 3 inele tronconice ), tava metalica, ciur cu diametrul ochiurilor de 3,15 mm, mistrie, rigla metalica.

Încercarea se face pe o proba de beton de cca 3 kg, din care se elimina prin ciuruire, pe o tava metalica umezita in prealabil, in max 10 minute de la prepararea betonului, agregatele mai mari de 3,15 mm. Pentru determinarea prizei betonului se umple inelul aparatului Vicat cu proba de beton, inelul fiind asezat pe o placa de sticla. Se compacteaza prin batere usoara, dupa care se indeparteaza betonul in exces si se netezeste suprafata cu rigla metalica. Dupa aceasta operatie, inelul se acopera cu o alta placa de sticla. Din 15 in 15 min se indeparteaza placa de sticla ce acopera inelul si se lasa acul incet in jos pana la suprafata probei, care este lasat apoi sa patrunda liber, sub greutatea proprie.

Încercarea se face de fiecare data in puncte diferite. Se noteaza intervalul de timp, din momentul introducerii apei la prepararea betonului, pana cand acul nu mai strabate proba de beton pe intreaga inaltime, oprindu-se la 3 mm de placa suport. Se repeta determinarea si daca se inregistreaza oprirea tot la 3 mm de placa, acest moment este considerat inceputul prizei betonului.

Rezultatul se considera media aritmetica a determinarilor efectuate in paralel pe trei probe.

5. Determinarea continutului de aer oclus

Continutul de aer oclus se determina prin una din urmatoarele metode:

- metoda gravimetrica (indirecta), care se aplica betoanelor preparate cu agregate de orice dimensiuni;

- metoda volumetrica cu presiune, care se aplica betoanelor preparate cu agregate cu dimensiunea maxima de 40 mm inclusiv;

- metoda volumetrica fara presiune, care se aplica betoanelor preparate cu agregate cu dimensiunea maxima de 71 mm inclusiv.

Încercarea se efectueaza intr-un interval de timp de maximum 30 min de la descarcarea din betoniera sau din mijlocul de transport.

5.1. Metoda gravimetrica

Continutul de aer oclus din betonul proaspat se determina cu relatia:

, % (15)

in care: r_a este densitatea aparenta a betonului proaspat, determinata conform punctului 1, in kg/m³;

r_b - densitatea betonului proaspat determinata prin calcul (fara a tine seama de goluri), cu relatia 16, in kg/m³

kg/m³ (16)

in care: C, A, N, P sunt cantitatile de ciment, apa, nisip (£ 7,1 mm) si pietris (> 7,1 mm din beton, in kg/m³;

r, r_apa, r_N, r_P - densitatile cimentului, apei, nisipului si pietrisului, in kg/m

Se mentioneaza ca r_N si r_P se determina ca densitatea in gramada in stare uscata afinata, cu precizarea ca raportarea masei agregatului uscat se face la volumul efectiv al acestuia si nu la volumul vasului. Volumul efectiv al agregatului se determina astfel: in vasul umplut cu agregat, dupa ce a fost cantarit se toarna apa pana la marginea lui superioara, completandu-se cu apa timp de inca 30 min. Volumul total de apa turnat se scade din volumul vasului gol, volumul rezultat fiind volumul agregatului, exclusiv porii deschisi.

5.2. Metoda volumetrica cu presiune

În cadrul acestei metode se foloseste aparatul cu presiune pentru determinarea continutului de aer oclus (fig. 9.)

Aparatul este constituit dintr-un vas cilindric (1) cu dimensiunile interioare conform fig.1 (in mm), corespunzand unei capacitati de 8 L, un capac (2) care inchide etans vasul prin intermediul a patru cleme (3) si a garniturii (4), precum si o camera de presiune (5) fixata etans de capacul (2) cu suruburi (6).

Deasupra aparatului sunt montate urmatoarele piese:

- un manometru (7) de 2,5 bari, care poate masura direct procentul de aer oclus din probele de beton. Acest manometru are o scala pe care acul (8) indica direct continutul de aer oclus si alta scala auxiliara pentru presiunea de lucru (fig. 7,10, pozitia 9);

- o supapa (10) care serveste la evacuarea surplusului de aer din camera (5);

- o supapa (11) pentru egalizarea presiunilor din vasul (1) si camera (5);

- o pompa de aer (12);

- doua robinete (13) care servesc la introducerea apei in vasul (1) pentru evacuarea aerului.

Modul de lucru este urmatorul:

- proba de beton se introduce in vasul cilindric (1) si se compacteaza prin vibrare pe masa vibratoare;

- se inlatura surplusul de beton cu rigla metalica, apoi marginea vasului se sterge cu o carpa curata, umezita;

- se asaza capacul (2) peste vasul cilindric (1) si se fixeaza etans prin strangerea celor 4 cleme (3); in acest timp robinetele (13) sunt deschise;

- printr-unul din cele 2 robinete (13) se introduce apa in vas cu ajutorul palniei, pana cand prin celalalt robinet curge un jet compact fara bule de aer;

- vasul se roteste si se bate cu ciocanul de cauciuc pentru a elimina aerul din beton, timp in care robinetele (13) sunt inchise;

- se deschid robinetele (13) si se introduce apa printr-unul din ele pana cand aceasta iese prin celalalt robinet. Operatia se repeta pana cand nu mai iese nici o bula de aer si vasul nu mai primeste de loc apa, dupa care se inchid robinetele (13).

- cu ajutorul pompei (12), in camera de presiune (5) se ridica presiunea aerului pana cand valoarea acesteia ajunge la 2 bari, reglajul facandu-se cu ajutorul supapei (10);

- se actioneaza supapa (11) facandu-se legatura intre camera de presiune (5) si vasul cilindric (1) si se citeste direct pe cadranul manometrului, continutul de aer oclus (A₁),

- se determina continutul de aer din agregatele din beton astfel: in vasul cilindric (1) se introduce o cantitate din agregatele cu care s-a preparat betonul, corespunzatoare cantitatii necesare pentru obtinerea probei de beton, apoi vasul se umple cu apa, acoperindu-se cu capacul, dupa care se procedeaza la fel ca la determinarea continutului de aer oclus in beton si se citeste volumul de aer din agregate (A₂).

Continutul de aer oclus din beton se determina cu relatia:

% (17)

in care: A₁ este continutul de aer din beton, in %;

A₂ - continutul de aer din agregate, in %.

În cadrul incercarilor preliminare, continutul de aer oclus se ia ca medie aritmetica a 3 determinari.

În cadrul incercarilor de control, pentru stabilirea continutului de aer oclus este suficienta o singura determinare ce se efectueaza cu frecventa stabilita in functie de categoria lucrarii, conform prescriptiilor tehnice in vigoare.

5. Metoda volumetrica fara presiune

În cadrul acestei metode, continutul de aer oclus se apreciaza prin determinarea cantitatii de apa ce acopera proba de beton dupa ce aceasta a fost amestecata pana la eliminarea aerului continut.

Pentru efectuarea incercarii se utilizeaza:

- vas metalic de forma cilindrica, cu diametrul interior de 240 mm si inaltimea de 480 mm (fig.11);

- placa din masa plastica transparenta de 350´75 mm, cu grosimea de 10 mm (fig.11). În centrul acestei placi este fixat un ac (cui) metalic de cca 25 mm lungime, perpendicular pe planul placii;

- cantar pentru 20 kg, cuo precizie de 10 g;

- vergea de otel cu diametrul de 20 mm si cca 650 mm lungime;

- pipeta de cca 100 cm

Metodologia de lucru consta in parcurgerea urmatoarelor faze:

- dupa cantarire, vasul gol si uscat se asaza pe o suprafata orizontala si se umple cu apa pana la cca 40 mm sub marginea superioara;

- se asaza pe vas placa avand acul indreptat inspre interiorul vasului si se adauga apa in vas cu ajutorul pipetei, pana cand nivelul acesteia ajunge la virful acului, uns in prealabil cu vaselina sau ulei;

- se inlatura placa si se cantareste vasul cu apa, dupa care se varsa apa;

- se introduce in vas 10 l de beton, apoi se cantareste vasul impreuna cu betonul;

- se toarna apa in vas pana ce nivelul acesteia ajunge la varful acului placii asezata pe acesta si se cantareste vasul, dupa ce se inlatura placa;

- se amesteca bine continutul din vas timp de 10 min, cu ajutorul vergelei de otel in scopul de a elimina aerul din beton; amestecarea se face incet pentru a nu se produce spuma, iar daca aceasta se produce totusi se adauga o cantitate mica de alcool pentru indepartarea ei;

- se asaza placa pe vas si se completeaza apa in vas cu pipeta pana ce nivelul acesteia atinge varful acului, dupa care se inlatura placa si se repeta amestecarea timp de 10 min;

- dupa terminarea amestecarii, se asaza din nou placa pe vas si daca nivelul apei nu atinge varful acului se mai adauga apa, operatia repetandu-se pana cand nivelul apei nu mai scade, dupa care se scoate placa si se cantareste vasul cu beton si apa.

Temperatura betonului proaspat si a apei trebuie sa ramana constanta in tot timpul determinarii. Înainte de fiecare amestecare, vergeaua de otel va fi introdusa in apa si apoi stearsa cu o carpa umeda.

Continutul de aer oclus din beton se determina cu relatia 18.

in care: M₁ este masa vasului gol, in g;

M₂ - masa vasului cu apa, in g;

M₃ - masa vasului cu proba de beton (inclusiv aerul oclus), in g;

M₄ - masa vasului cu proba de beton (inclusiv aerul oclus) si apa, in g;

M₅ - masa vasului cu proba de beton fara aer oclus si cu apa necesara pentru atingerea varfului acului, in g.

Rezultatul constituie media a trei determinari care nu difera cu mai mult de 7,5% fata de valoarea mediei.