Prüfung von Frischbeton

Quelle: Roberto Leon, Department of Civil and Environmental Engineering, Virginia Tech, Blacksburg, VA

Beton ist eines der am häufigsten verwendeten Baumaterialien und besteht aus zwei Phasen: der Mörtel-Phase, bestehend aus Beton, Wasser und Luft und der aggregierten Phase, bestehend aus grober und feiner Gesteinskörnungen. Es gibt zwei wichtige Überlegungen beim Entwerfen einer Betonmischung. Erstens muss der Beton sein, praktikable und einfach zu werfen in den Formen im frischen Zustand, auch wenn die Formen mit Stahlverstärkung verpackt sind. In diesem Zustand ist es der Rheologie der Beton, der wichtig ist. Zweitens muss die Mischung Festbeton der angegebenen Stärke bei 28 Tagen (oder ähnlichen angegebenen Zeit) herausgeben, die ist robust und bietet gute Wartungsfreundlichkeit.

In diesem Labor Übung, eine Methode der Betonmischung Proportionierung, die Testversion Batch-Methode mit dem Namen werden erforscht. Der Beton hergestellt werden in typischen Prüfungen um zu bestimmen, die wichtigsten Eigenschaften von frischem Beton, einschließlich Einbruch, Fließfähigkeit, Luftgehalt und Dichte verwendet werden. Die Testversion Batch-Methode ist ein einfacher und empirischen Ansatz Mischung Design.

Die Ziele dieses Experiments sind vierfach: (1) um die trial Batch-Mischung-Methode verwenden, um optimale Proportionen der Aggregate, Zement und Wasser für Beton angegebenen Einbruch zu erfüllen, (2) lernen konkrete Mischen Praxis in einem Labor zu bestimmen Umweltschutz, (3), die charakteristischen Eigenschaften des Frischbetons und (4), 4 "x 8" konkrete Zylinder für die anschließende Auswertung vorzubereiten zu beobachten.

In der Testversion Batch-Methode wird zunächst ein geeignetes Wasser-Zement-Verhältnis (w/c, durch Masse) ausgewählt, um die gewünschte Festigkeit (Tabelle 1) und Haltbarkeit (Tabelle 2); dann erfolgt eine Mischung mit, dass bestimmte w/c, mit feinen und groben Aggregat um die gewünschte plastische Konsistenz (z. B. Einbruch und Verarbeitbarkeit) zu erreichen. Dieser Vorgang ist in der Praxis oft iterative, wo mehrere Batches sind vorbereitet und dementsprechend geändert, um die wirtschaftlichste Mischung mit den gewünschten Eigenschaften zu erreichen.

Tabelle 1. Minimale w/c, Designstärke zu erreichen.

Tabelle 2. Maximaler w/z für ausgewählte Haltbarkeit Kategorien.

Die Test-Methode beginnt mit der Angabe der grundlegenden Bestandteile: Zement, Wasser, grober und feiner Gesteinskörnungen und Zielinhalt Luft. Groben und feinen Gesteinskörnungen gelten als träge, so die wichtigsten Variablen in der Mischung sind Zement, Wasser und Luft. Das Wasser zu Zement-Verhältnis (w/c) ist der wichtigste Parameter, wie die betonfestigkeit (Tabelle 1) direkt abhängig von der Menge, die in der Regel über 0,35 für hochfesten Beton, über 0,6 für Beton (Low-Stärke von variiert Einfahrten und Gehwege). Ein niedriger w/z -Wert verringert die Durchlässigkeit des Betons, seine Haltbarkeit zu verbessern, durch die Reduzierung der Preise an die Salzionen dringen in den Beton und führen zu Korrosion der Bewehrung (Tabelle 2). Willkürlich, ist die Stärke von 28 Tagen nach dem Gießen üblicherweise gemessen.

Ein Einbruch oder Maß für die Fließfähigkeit des Betons, wird auch häufig angegeben, zur Erleichterung des Betons in der Schalung platzieren. Der Einbruch-Test besteht aus frischem Beton Einfüllen und verdichten einer invertierten Stahl Kegel in drei Schichten. Wenn der Kegel gefüllt ist, der Kegel wird senkrecht angehoben und bemisst sich des Betrags, den der Beton zusammensinkt. Für gute Verarbeitbarkeit sind häufig Einbrüche im Bereich von 3 bis 5 Zoll angegeben. Das Verhalten des Betons unter dieser Test ist auch ein wertvolles Indiz für den Zusammenhalt der Mischung. Eine gut proportionierte Mischung wird nach und nach Einbruch auf niedriger Höhe und seiner ursprünglichen Form zu behalten, während eine schlechte Mischung wird bröckeln, trennen und auseinander fallen.

Der Luftgehalt spielt auch eine wichtige Rolle in der Haltbarkeit, vor allem, wenn der Beton für den Einsatz in einer Region, die Zyklen bestimmt ist von Einfrieren und Auftauen erfährt. Tritt Einfrieren, dreht sich das freie Wasser schnell um zu Eis, erweitert um etwa 10 %. Es müssen also viele sehr kleine, eng beieinander liegenden Luftblasen in die Mischung, um diese Erweiterung zu ermöglichen, ohne Rissbildung des Betons zu sein. Frost-Tausalz-Widerstand zu erhöhen, sind Beton, erhöhen die Menge der Luft von 1-2 % auf ca. 5-7 % des Gesamtvolumens Luftporenbildung Agenten hinzugefügt. Die höhere Menge an Luft führt zu einer niedrigeren Festigkeit, so dass für eine gegebene Stärke ein höherer w/c ist erforderlich, wenn Luftporenbildung verwendet wird (siehe Tabelle 1). Es gibt verschiedene Techniken, die verwendet werden, um der Luftgehalt im Frischbeton, zu messen und die Auswahl welche Technik zu verwenden, basiert auf Anlagenverfügbarkeit.

Der Kraftzuwachs des Betons ist auch abhängig von mehreren Faktoren ab, mit der heilenden Temperatur und Luftfeuchtigkeit vertreten die größten Einflussfaktoren auf die Stärke. Aushärtung bei hoher Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Kraftzuwachs deutlich beschleunigen.

Die folgenden Angaben für die Materialien in diesem Labor:

• Zement: Normalen Zement (Typ I) mit einem spezifischen Gewicht (SG) von 3,15
• Einbruch: Die gewünschten ersten Einbruch ist 3,5 + 0,5 in. Dieser Beton erfordert Vibration gibt es kleine Abstände zwischen der Bewehrung und die Formen aber leicht gegossen.
• Luft-Inhalt: die Betonmischung wird als nicht-Luft-mitgerissen angegeben werden. Jedoch werden etwas Luft eingeschlossen. 1,5 % eingeschlossene Luft zu übernehmen.
• Wasser, Zement-Verhältnis (w/c): dieser Wert wird variabel sein, aber der originale Mix werden für ein w/z = 0,45.
• Grobe Gesteinskörnungen: Eine Abstufung #67 zerkleinert Granit wird verwendet. Die grobe Summe hat ein spezifisches Gewicht (Masse SSD) von 2,65, eine Aufnahmekapazität von 0,58 %, ein trocken-Rodded Stückgewicht von 100 Pcf und eine aggregierte Maximalgröße (MSA) von 3/4".
• Feine Gesteinskörnungen: Ein Natursand verwendet werden. Die feine Summe hat ein spezifisches Gewicht (Masse SSD) 2,63 und eine Aufnahmekapazität von 0,40 %.
• Tatsächlichen Feuchtigkeitsgehalt (MC) für groben und feinen Aggregat sollen festgelegt werden: die Mischung Design werden für den gesättigten Oberfläche trocken (SSD) Zustand.

Die Mengen der für dieses Experiment verwendeten Materialien sind in Tabelle 3 unten aufgeführt. Die Menge des Materials sollte ausreichen, um Beton um zehn 4 Zoll Durchmesser von 8 Zoll langen Zylinder Exemplare wirken zu produzieren. Die Menge an Sand und groben Summe wird angepasst werden, während der Batchverarbeitung um ausreichende Verarbeitbarkeit und Einbruch für die Betonmischung zu erzielen.

Tabelle 3. Ausgangsmenge von Materialien für Beton Batchverarbeitung Labor (lb.).

Die hierin beschriebene Mischung Design enthält keine zunächst Zusatzmittel. Zusatzmittel sind chemische Zusätze, die zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und die Wirtschaft des Frischbetons oder Erhöhung der Dauerhaftigkeit des Betons verwendet werden. Beispiele für Zusatzmittel zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit Fließmittel oder Chemikalien, die die Viskosität der Mischung für einen kurzen Zeitraum erheblich zu reduzieren, um für eine einfache Platzierung in die Formen zu ermöglichen. Andere Beispiele für Zusatzmittel verwendet aus wirtschaftlichen Gründen hohe Reichweite Wasser Reduzierstücke oder Zusatzstoffe, die die gleichen Verarbeitbarkeit mit weniger Wasser und folglich weniger Zement (für eine Konstante w/z -Verhältnis) zu erhalten. Zu guter Letzt Beispiele für Zusatzmittel verwendet, um die Haltbarkeit zu verbessern Luftporenbildung Agenten oder Chemikalien, die viele kleine, gut dispergierte Luftblasen erzeugen ermöglichen freies Wasser im Festbeton, beim Einfrieren ohne Rissbildung zu erweitern.

Das folgende Verfahren beschreibt zunächst den Mischprozess und dann die typischen Tests (Einbruch, Dichte und Luftgehalt) in Feld verwendet, um die Verarbeitbarkeit, Konsistenz und Qualität bestimmen. Die hier beschriebene Vorgehensweise wurde auch mit einem kleinen Betonmischer arbeiten gefunden.

(1) Mischen von Beton durch die Test-Methode

1. Wiegen Mengen groben Summe und Geldstrafe aggregieren und in getrennten Behältern aufbewahren. Notieren Sie die genaue Gewichte auf dem Datenblatt.
2. Wiegen Sie die Menge von Zement, die oben in der Tabelle 1 angegebenen, und legen Sie sie in einem separaten Behälter.
3. Wiegen Sie die Menge an zugabewasser oben in Tabelle 1 angegebenen, und legen Sie sie in einen Container.
4. Im Inneren des Mischers und alle Werkzeuge, die verwendet werden, so dass sie nass sind, aber nicht mit alle stehenden Gewässer zu dämpfen.
5. Setzen Sie die grobe Summe, feine Summe und etwa 1/5 des Wassers in die kleine Betonmischer und Mischung für ca. 2 Minuten.
6. Beginnen Sie mit dem Mixer noch drehen die Zement- und zusätzliches Wasser in kleinen Schritten (10 % bis 20 % des Gesamtbetrags in jedem Schritt) und Mischung für weitere 5 Minuten hinzuzufügen.
7. Stoppen Sie den Mischer zu und testen Sie den Einbruch der Betonmischung. Dämpfen Sie bei der Prüfung des Einbruchs den Rückgang-Kegel und in die Rührschüssel Pfanne. Halten Sie den Rückgang-Kegel unten fest gegen die Pfanne. Füllen Sie den Rückgang-Kegel mit Beton in drei Schichten, die jeweils etwa ein Drittel des Volumens des Kegels Einbruch für jede Schicht.
8. Rod jede Schicht mit 25 Schlägen, gleichmäßig verteilt über den Querschnitt des Kegels. Die Rute sollte leicht in der vorherigen Schicht eindringen. Nachdem die oberste Schicht Rodded wurde, schlagen Sie aus überschüssigen Beton mit dem stopfpickel Stab, so dass der Kegel genau gefüllt ist.
9. Umgehend entfernen des Kegels aus dem Beton indem man es vorsichtig in vertikaler Richtung. Messen Sie den "Einbruch" des Betons durch Ermittlung der Differenz zwischen der Höhe der Form und die Höhe des Betons nachgelassen.
10. Nach dem Einbruch Messung abgeschlossen ist, tippen Sie auf der Seite des konkreten Frustum sanft mit der stopfpickel Rute.
11. An dieser Stelle sollte der Einbruch des Gemischs im Bereich von 3 bis 4 Zoll. Wenn der Einbruch zu niedrig ist, oder die Mischung scheint hart zu sein, nach und nach fügen Sie kleine Mengen an feine oder grobe Aggregat (oder beides), gründlich remix des Betons und testen Sie erneut den Einbruch. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis die Mischung die gewünschte Einbruch und Konsistenz erreicht hat. Achten Sie darauf, dass die zusätzlichen Beträge des verwendeten Materials im Überblick behalten.
12. Wenn die Charge durch den Einbruch-Test zufrieden stellend bewertet, wiegen Sie die restlichen Aggregate und Datensatz im Datenblatt. Berechnen Sie die tatsächliche Höhe der grob- und Aggregate in der Betonmischung von Ausgangsgewichte verwendet.
13. Bestimmen Sie die Betonmischung Stückgewicht füllen und mit einem Gewicht von 1 kubischer Fuß Container. Der Behälter sollte gefüllt und Rodded in der gleichen Weise wie die Kegel für den Einbruch testen.

(2) Luftporenbildung testen

Wenn die Betonmischung für eine Region mit Frost-Tau-Zyklen entwickelt wurde, ist es wahrscheinlich, dass ein Luftporenbildung Beimischung Inhalt angegeben wurde würde eine Reihe von 6 % bis 8 % den gesamten Luftgehalt bringen. Um diesen Effekt zu demonstrieren, nehmen Sie den restlichen Beton und unter Zugabe von Luft-Entrainment Beimischung remix. Zuerst für ca. 3 Minuten mischen Sie, und führen Sie dann einen Inhalt auf Luftdichtigkeit mithilfe ein Luft-Entrainment-Apparat. Denken Sie daran, dass das Verfahren für die Durchführung des Tests Gerät spezifisch, so dass die folgende Prozedur bezieht sich ausschließlich auf das Gerät in diesem Video verwendet oder ähnliches.

1. Füllen Sie den unteren Behälter mit Beton folgen Sie den Anweisungen für den Erhalt einer Gewichtseinheit.
2. Schließen Sie das rote Hauptluft Ventil an der Oberseite der Windkessel.
3. Öffnen Sie beide Petcocks auf der Oberseite des Deckels.
4. Die Materialbehälter setzen Sie Deckel auf und schließen Sie die vier Schalter Klemmen.
5. Gießen Sie Wasser in den Trichter, bis Wasser aus den Petcock in der Mitte des Deckels kommt.
6. Das Messgerät sanft jar, bis keine Luftblasen durch das Zentrum Petcock herauskommen. Schließen Sie beide Petcocks.
7. Schließen Sie die wichtigsten Luftventil und Entlüftungsventil am Ende der Windkessel.
8. Sanft wird Pumpe Luft in den Empfänger bis zum Manometer Hand in der Nähe der roten Linie. Sicherstellen Sie, dass die Hand der Ausgangspunkt geht. Es spielt keine Rolle, ob die Hand auf einer Seite oder der anderen Seite der roten Linie ist.
9. Tippen Sie auf das Messgerät sanft mit einer Hand. Zur gleichen Zeit knacken Sie das Entlüftungsventil bis die Manometer Hand genau auf den Ausgangspunkt ruht.
10. Schließen Sie schnell das Entlüftungsventil. Öffnen Sie die wichtigsten Luftventil zwischen der Windkessel und der Materialbehälter.
11. JAR Behälter leicht nach Freigabe der Druck um Partikel zu ordnen zu ermöglichen. Klopfen Sie das Messgerät, bis die Manometer Hand zur Ruhe kommt. Aufzeichnung der Lesung als Prozent der Luft mitgerissen.

3. konkrete Prüfungsvorbereitung Zylinder

1. Füllen Sie die Zylinder Formen, indem man den Beton in die Zylinder-Schimmel in drei Schichten von etwa gleicher Lautstärke.
2. Rute pro Schicht mit 25 Schlägen mit einem kleinen stopfpickel Stab (1/4 Zoll Durchmesser Stab). Verteilen Sie die Striche gleichmäßig über den Querschnitt des Werkzeugs.
3. Nachdem die oberste Schicht Rodded wurde, schlagen Sie die Oberfläche des Betons mit einer Kelle. Insgesamt zehn betonzylinder Exemplare zu füllen. Messen Sie das Gewicht von allen zehn Zylinder Formen mit Beton gefüllt und nehmen Sie das Gewicht auf dem Datenblatt.
4. Decken Sie die konkrete Zylinder mit einer Plastiktüte um Verdunstung von Wasser aus dem Beton zu verhindern.
5. Berechnen Sie für den finalen Mix die erforderliche Gewicht von Materialien ein kubisches Yard von Beton zu machen. Zeichnen Sie diese Ergebnisse im Datenblatt.
6. Nach 24 + 8 Stunden, Streifen der Einweg-Kunststoff-Formen von betonzylinder Exemplare. Die Zylinder werden dann in die heilende Umwelt in Tabelle 1 aufgeführten platziert. Typische heilende Therapien sind: (1) Nebel Zimmer Härtung bei 73,5 + 3.5^oF (23 + 2^oC) und 100 % RH, pro ASTM C 192, (2) Umgebungstemperatur Aushärten im Labor und (3) Isolierbox Aushärtung (d. h. Kur Box). Wir verwenden ambient Heilung in diesem Experiment.

4. Hinzufügen von Fließmittel

1. Um die Nutzung der Beimischung zu demonstrieren, zurück zum Mischer ganz konkrete und fügen Sie eine kleine Menge des Fließmittels. Gut für 3 Minuten mischen und einen Fluss Tabelle Test durchzuführen.
2. Befeuchten Sie die Tabelle und die Form. Wischen Sie überschüssiges Wasser.
3. Während die Form festhalten, füllen Sie den Schimmel mit Beton in zwei Schichten. Stab jeder Schicht 25 Mal, ist dafür zu sorgen, dass Gestänge einheitlich über die Querschnittsfläche.
4. Schlagen Sie weg von der Oberseite der Form, so dass die Form genau gefüllt ist.
5. Entfernen Sie den Schimmel mit einem stetig nach oben ziehen.
6. Mit Hilfe des Griffs, heben Sie und legen Sie die Tabelle aus einer Höhe von 0,5, 15 Mal in etwa 15 Sekunden.
7. Nehmen Sie den Durchschnitt der sechs symmetrisch verteilten Bremssattel Messungen zu den nächstgelegenen ¼ in. Dieser Wert wird der Durchmesser der konkreten Verbreitung sein.

Im Allgemeinen haben Mischungen wie oben beschrieben Einbrüche von 3 bis 4 Zoll. Solche Werte sind häufig für kleine Jobs mit wenig Stahl Staus in den Formen. Im modernen Bauwesen hat der weit verbreiteten Einsatz von Fließmitteln bedeutete, dass es wirtschaftlich zu viel höhere Einbrüchen (6 bis 10 Zoll, d. h. selbstverlaufende Beton) zu bekommen. Non-Luft mitgerissen Mischungen zeigen Luft Inhalt unter 2 %, während Luft mitgerissen Mischungen je nach Beimischung Dosierung, 5 % bis 8 % Luftgehalt angezeigt werden. Die Einheit normalgewichtigen betone wiegt etwa 145 bis 150 Pfund pro Kubikfuß kann, Beton gemacht mit leichten Zuschlagstoffen (z.B. Erweiterte Schiefer) jedoch so leicht wie 100 bis 120 Pfund pro Kubikfuß.

Einbruch Kegel und Flow Tisch-Tests sind in-Situ-Testergebnisse verwendet, um festzustellen, ob der Beton auf die Baustelle geliefert werden die angegebenen Verarbeitbarkeit. Diese Tests sollen eine angemessene Rheologie für den Mix, d. h. zu gewährleisten, eine gute Initiale "Viskosität", die lange hält genug für den Beton von der Batchverarbeitung zu Pflanzen an seine endgültige Position in den Formen ohne große Hohlräume oder ähnliche Mängel rund um die Bewehrung. Darüber hinaus ist der Luftgehalt Test Schlüssel dafür langfristige Haltbarkeit in Bereichen, wo Frost-Tau-Zyklen auftreten. Es sei darauf hingewiesen, dass alle diese Tests bestenfalls ein Versuch sind, die Mengen zu bestimmen, die schwer unter den besten Voraussetzungen messbar sind. Unter Zeitdruck und Chaos eine Baustelle bieten diese Tests indirekte Maßnahmen wichtig kurz- und Langzeit-Eigenschaften.

Die hier beschriebene Test wird täglich in Tausenden von Baustellen in den Vereinigten Staaten und auf der ganzen Welt verwendet. Die Hauptanwendung für einen Test dieser Art ist es, die Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung. Einige der Prüfbehälter gegossen in diesem Labor wird geheilt werden, unter bestimmten Bedingungen (Nebel Zimmer Härtung bei 73,5 + 3,5^oF und 100 % relativer Luftfeuchte) und getestet mit 28 Tagen zu bestimmen, ob die Mischung Gestaltung angemessen war. Die relativ hohe Temperatur und Luftfeuchtigkeit sorgt dafür, dass die meisten des Zements werden Hydrat, somit wird der w/z -Wert für diesen Mix stark und haltbar Beton bieten. Diese experimentelle Arbeit sorgt dafür, dass die Dosierung Pflanzen den erforderlichen Spezifikationen entsprechen. Einige der Prüfbehälter wird bei Umgebungsbedingungen am Einsatzort zu bestimmen, wie schnell der Ortbeton Aushärtung ist geheilt werden. Vor Ort ist die Entwicklung der Stärke meist für Temperatur und feuchte Bedingungen gebunden sind zufällig und kann stark variieren über einen Zeitraum von 28 Tagen. Um diese Bedingungen zu kompensieren, wird der Begriff der konkreten Reife häufig verwendet. Die Reife des Betons wird im Gradtage, berechnet in der Regel der Anzahl der Tage die Differenz zwischen der durchschnittlichen Tagestemperatur und eine Bezugstemperatur (in der Regel 32^oF) summieren. Erreicht die Anzahl der Kühlgradtage tausend, übernimmt der Beton seine beabsichtigte Stärke erreicht haben.