Grupa A

1. podać i omówić wzór Bolomey'a oraz omówić genezę powstania tego wzoru.

- średnia wytrzymałość na ściskanie

- stosunek masy cementu do masy wody

A1 A2- współczynniki zależne od rodzaju kruszywa i klasy cementu [MPa]
 

Gdy bierzemy A1 i w nawiasie -0,5, gdy bierzemy A2 i w nawiasie +0,5
Bolomey badał wytrzymałość na ściskanie betonu w zależności od zastosowanego kruszywa i cementu, dzięki czemu wyznaczył wartości współczynnika A.

2. jak norma PN-EN 206-1 dba o odpowiednią trwałość betonu w zależności od oddziaływania środowiska

Określa ona skład i właściwości betonu w zależności od klasy ekspozycji regulując:

-maksymalny współczynnik w/c

-minimalną zawartość cementu

-minimalną klasę wytrzymałości na ściskanie

-minimalną zawartość powietrza

Norma ta zakłada również stosowanie dodatków do betonu zwiększających niektóre jego właściwości.

3. jaki wpływ ma wskaźnik w/c na właściwości zaczynu i stwardniałego betonu

Obliczając współczynnik w/c należy uwzględnić:

-ilość wody wynikającą z recepty mieszanki, pomniejszoną o wodę zawartą w kruszywie,

-domieszki chemiczne w postaci płynnej, jeśli ich ilość przekracza 3 l/m3 betonu

Co powoduje wysoka wartość współczynnika w/c w betonie?

● obniżenie wytrzymałości

● zwiększenie porowatości

● zwiększenie nasiąkliwości

● obniżenie mrozoodporności

● obniżenie odporności korozyjnej

● zwiększenie skurczu

● pogorszenie warunków pasywacji stali

Wpływ na wytrzymałość na ściskanie stwardniałego betonu:

Jeśli chodzi o wpływ na właściwości zaczynu to przede wszystkim polepsza urabialność i zmienia konsystencję. Przy większym w/c powstają pory kapilarne a więc porowatość zaczynu gwałtownie wzrasta, natomiast przy małym w/c  nie następuje pełna hydratacja (sporo nieuwodnionych ziaren cementu).

4. jaki ma wpływ na skład mieszanki betonowej ma jamistość i powierzchnia kruszywa

Jamistość jest to udział objętości wolnych przestrzeni międzyziarnowych w całkowitej objętości kruszywa. Im większa jest jej wartość tym większe jest zapotrzebowanie na zaprawę, która wypełni pustki. Im grubsze kruszywo tym większa jamistość.

Powierzchnia kruszywa – wraz ze wzrostem powierzchni kruszywa wzrasta jego wodożądność, należy więc dodać więcej wody do mieszanki by zachować jej konsystencje i urabialność. Im mniejsza średnica ziaren tym powierzchnia kruszywa jest większa. 

5. wymienić domieszki chemiczne :

1.      Redukujące ilość wody /uplastyczniające (pot. plastyfikatory)

2.      Znacznie redukujące ilość wody/upłynniające (pot. superplastyfikatory)

3.      Napowietrzające

4.      Przyspieszające wiązanie

5.      Opóźniające wiązanie

6.      Przyspieszające twardnienie

7.      Zwiększające więźliwość wody

8.      Zwiększające wodoodporność (pot. uszczelniające)

9.      Kompleksowe

6. omówić metodę otulenia ziaren

Istotę metody stanowi założenie, że dla wykonania mieszanki konieczne jest otulenie ziaren kruszywa grubego warstwa zaprawy. Przyjęta grubość otulającej warstwy zaprawy zależeć będzie od założonej konsystencji. Im konsystencja będzie bardziej ciekła tym warstwa musi być grubsza. Metoda wykorzystuje tez równania podstawowe konsystencji szczelności i wytrzymałości. Równanie metody:

fż=Fż·ρznż              jż=1-ρznż/ρoż               lub              jż=1-ρznż/ρż

jż – jamistość żwiru,

Fż – powierzchnia wewnętrzna żwiru, 

rż/2 – promień otulenia żwiru zaprawą,

ρznż – gęstość nasypowa żwiru w stanie zagęszczonym,

ρoż – gęstość pozorna żwiru.

Grupa B:

1. opisać: zaczyn cementowy, zaprawa, mieszanka cementowa

Zaczyn cementowy – mieszanka cementu i wody (1,5-2,8 à c/w; 0,65-0,35 à w/c); ze względu na procesy zachodzące w zaczynie cementowym od chwili wymieszania cementu z wodą i związane z tym przemiany należy rozróżniać zaczyn cementowy i stwardniały zaczyn cementowy;

Zaprawa – cement + woda + kruszywo o maksymalnym wymiarze ziaren 2mm, albo inaczej mieszanka zaczynu cementowego i piasku; ze względu na przemiany można rozróżnić zaprawę i stwardniałą zaprawę;

Mieszanka cementowa – mieszanka wszystkich składników betonu przed związaniem zaczynu, będąca w stanie plastycznym, dającym się zagęścić.

2. opisać CEM I, CEM II, CEM III

CEM I Cement portlandzki.

Produkowany w najróżniejszych klasach wytrzymałości i szybkościach procesu dojrzewania.

Technologia produkcji:

- przygotowanie surowców (gł. wapień i glina)

- wypalanie (uzyskanie klinkieru portlandzkiego)

- mielenie z dodatkiem gipsu - rozdrabnianie i homogenizacja (uzyskanie cementu portlandzkiego)

Można go otrzymać na drodze produkcji mokrej z użyciem szlamu lub suchej przy użyciu granulatu.

Gips reguluje czas wiązania cementu (opóźnia i wydłuża czas wiązania), ok. 3-4% masy cementu.

Cement jest całkowicie suchy, powierzchnia ziaren jest słabo zwilżalna, po zetknięciu z wodą ma tendencję do zbijania się w grudki (koagulacji)

Stosowany do wszelkich konstrukcji betonowych i żelbetowych bez względu na porę roku i warunki dojrzewania. Dobór zależy wyłącznie od wymaganej wytrzymałości na ściskanie betonu.

CEM II Cement portlandzki mieszany.

Mają różną zawartość klinkieru portlandzkiego i inne surowce określone jako składniki główne (powyżej 5% masy wszystkich składników) i drugorzędne (poniżej 5%). Składnikami mogą być (i od nich pochodzą konkretne nazwy cementów):

- granulowany żużel wielkopiecowy

- pucolana naturalna/przemysłowa

- popiół lotny krzemionkowy/wapienny

- wapień

- pył krzemionkowy

Szczególnym składnikiem jest gips lub anhydryt który reguluje szybkość wiązania

CEM III Cement hutniczy.

Głównym składnikiem jest granulowany żużel wielkopiecowy. Mniej CaO a więcej SiO2 sprawia, że cement:

- ma wolniejszy proces wiązania i twardnienia

- opóźniony początek i koniec wiązania

- bardzo wolne wiązanie w niskich temp.

- wyższa odporność na działanie środowiska (zwłaszcza na siarczany)

- wydziala mniej ciepła przy wiązaniu

- dużo wyższy przyrost wytrzymałości po 28 dniach i dalej

- mniejszy skurcz

- mniejsze pory -> wyższa mrozoodporność i niższa nasiąkliwość

Cement jest tańszy bo wykorzystuje odpadek jakim jest żużel.

3. skład klinkieru portlandzkiego i krotko opisać

80% kamień wapienny +20% surowce ilaste (glina)

Cement portlandzki otrzymuje się przez wypalenie w temperaturze 1400-14500C odpowiednio zawierających wapień i glinę. Otrzymujemy spiek surowców ilastych z dodatkami gipsu

Skład mineralny:

Alit: 3CaO·SiO2 (C3S) krzemian trójwapniowy 35-75%

Belit: 2CaO·SiO2 (C2S) krzemian dwuwapniowy 20-40%

Celit: 3CaO·Al2O3 (C3A) – glinian trójwapniowy 5-15%

Braunmileryt: 4CaO·Al2O3 (C4AF) - -żelazioglinian 4-wapniowy 5-15%

- em.wysokoalitowe; - cem.zwykłe portl

-cementy wysokobelitowe

Skład chemiczny: C (CaO) - 60÷65%; S (SiO2) – 17÷25%; A (Al2O3) - 3÷8%; F (Fe2O3) – 0.5÷6%

K2O, Na2O, MgO, SO3 – 0.5÷2% (tlenki akcesoryczne); Ba2O, TiO2, Mu2O, P2O3 – 0.3-0.05% (tlenki śladowe)

4. podać trzy równania potrzebne do zaprojektowania składu betonu

równanie wytrzymałości Bolomey'a

fc = A (fm +/- 0.5)

równanie konsystencji

C*wc + K*wk = W

równanie szczelności

C/ρc + K/ρk + W/ρw = 1

5. omówić górną i dolna granice krzywej uziarnienia

Górna granica krzywej uziarnienia - w kruszywie znajduję się więcej ziaren drobniejszych, oznacza to małą jamistość, przy zachowaniu maksymalnej dopuszczalnej powierzchni właściwej

Dolna granica  krzywej uziarnienia - w kruszywie znajduje się więcej ziaren grubszych, oznacza to małą powierzchnie właściwą, przy zachowaniu maksymalnej dopuszczalnej jamistości. Suma jamistości (wpływającej na ilość potrzebnego zaczynu wypełniającego jamy) i powierzchni właściwej (która wpływa na wodożądność) powinna być jak najmniejsza. Dlatego istotne jest zaprojektowanie kruszywa, będącego kompromisem pomiędzy tymi cechami.

6. jaka role pełni beton w elementach żelbetowych

Nadaje kształt i ustala długość ramienia sił wewnętrznych.

Przenosi siły ściskające.

Chroni stal przed korozją.

Grupa C:

1. Minerały wchodzące w skład klinkieru portlandzkiego

Skład klinkieru portlandzkiego:

Alit - (krzemian trójwapniowy C3S) związek wysokoaktywny i wysokokaloryczny, odpowiada w największej mierze za wytrzymałość cementu szczególnie tą wczesną, tworzy sieć krystaliczną

Belit - (krzemian dwuwapniowy C2S) związek średnioaktywny i niskokaloryczny, rozwija wytrzymałość cementu po upływie dużej (ponad 28 dni) ilości czasu

Celit - (glinian trójwapniowy C3A) związek wysokoaktywny i wysokokaloryczny, reakcja z wodą silnie egzotermiczna powinna być kontrolowana gipsem lub anhydrytem (w wyniku uwodnienia powstaje ettryngit), jego wytrzymałość w pierwszych dniach gwałtownie rośnie a później utrzymuje się na stałym poziomie

Braunmileryt - (glinożelazian czterowapniowy C4AF) związek słaboaktywny i średniokaloryczny, ma mały wpływ na rozwój wytrzymałości.

Wytrzymałość cementu zależy od proporcji tych czterech składników. Na wytrzymałość najbardziej wpływa alit i belit.

2. Co oznacza górna i dolna granica na krzywej uziarnienia, interpretacja (patrz B5)

3. Równanie konsystencji, opis i interpretacja

C*wc+K*wk =W;

C- masa cementu w 1m3 betonu, kg

K- masa kruszywa w 1m3 betonu, kg

wc– wodożądność cementu, 1/kg

wk.– wodożądność kruszywa, 1/kg

Opis: rzeczywista ilość wody zarobowej „W” musi równać się ilości wody koniecznej do otulenia ziaren cementu (C*wc ) i otulenia ziaren kruszywa (K*wk)

Interpretacja: Gdy mieszanka ma mieć bardziej płynną konsystencję, to warstwa otaczająca ziarna musi być grubsza. Ilość wody potrzebną do otulenia ziaren cementu w celu uzyskania odpowiedniej konsystencji nazywamy wodożądnością cementu, a potrzebną do otulenia kruszywa – wodożądnością kruszywa

4. Jaki wpływ na wytrzymałość ma wielkość i kształt próbki

Kiedy zwiększamy wymiary próbki zmniejsza się siła niszcząca. Jest to efekt tzw. „efektu skali” – występują dwa powody:

- defekt większej próbki. Beton, jako materiał niejednorodny, w większej próbce ma więcej szczelin, otworów i nieciągłości.

-otoczka z zaprawy w mniejszej próbce jest większa. Taka otoczka, która odkłada się na zewnątrz próbki, wzmacnia ją podwyższając tym jej wytrzymałość. W większej próbce ta otoczka jest cieńsza i przez to słabiej wzmacnia.

5. Wykres zależności odkształceń...