1
KSZTAŁTOWANIE WYMAGAŃ WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH
BETONU DO NAWIERZCHNI
DR INŻ. WIOLETTA JACKIEWICZ-REK
ZAKŁAD INŻYNIERII MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH
POLITECHNIKA WARSZAWSKA
MGR INŻ. MAŁGORZATA KONOPSKA-PIECHURSKA
TPA SP. Z O.O.
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
BETON NAWIERZCHNIOWY INFORMACJE OGÓLNE
PROJEKT
WT6:2011
KTKNS:2014
PN-EN 13877-1 PN-EN 13877-2
PN-V- 83002
PN-EN 206
Strona 2
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
BETON NAWIERZCHNIOWY INFORMACJE OGÓLNE
Parametr kluczowy → wytrzymałość na rozciąganie betonu → decydujący
o trwałości zmęczeniowej nawierzchni
Strona 3
BETON NAWIERZCHNIOWY WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE BETONU
Eurokod 2 oraz PN-EN 13877-1 i PN-EN 13877-2 rozróżniają trzy wytrzymałości na rozciąganie:
wytrzymałość na rozciąganie osiowe (metoda nie znormalizowana),
wytrzymałość na zginanie (oznaczana wg PN-EN 12390-5),
wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu (oznaczana wg PN-EN 12390-6).
PN-EN 13877-1 i PN-EN 206 określa klasy wytrzymałości betonu – brak korelacji pomiędzy klasami
(F2 ÷ F10) – 10 klas (S1,3 ÷ S6) – 11 klas (C8/10 ÷ 100/115) – 16 klas
Strona 4
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
WG PN-EN 12390-5:2011 DWIE METODY BADAŃ:
● PRZY UKŁADZIE OBCIĄŻENIA DWUPUNKTOWEGO (ZGINANIE 4-PUNKTOWE)
● PRZY UKŁADZIE CENTRYCZNEGO OBCIĄŻENIA PUNKTOWEGO (ZGINANIE 3-PUNKTOWE)
Wytrzymałość betonu na
zginanie
w 28 dniu twardnienia
(średnia z trzech próbek),
nie niższa niż:
- dla kategorii ruchu
KR1÷KR4
4,5 MPa
- dla kategorii ruchu
KR5÷KR7
5,5 MPa
BETON NAWIERZCHNIOWY WYTRZYMAŁOŚĆ NA ZGINANIE
Strona 5
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
WG PN-EN 12390-6:2011 DWA RODZAJE PRÓBEK DO BADAŃ:
● UKŁAD OBCIĄŻENIA DLA PRÓBKI SZEŚCIENNEJ
● UKŁAD OBCIĄŻENIA DLA PRÓBKI CYLINDRYCZNEJ
BETON NAWIERZCHNIOWY WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE PRZY ROZŁUPYWANIU
Wytrzymałość betonu na rozciąganie
przy rozłupywaniu
w 28 dniu twardnienia (średnia z
trzech próbek
prostopadłościennych), nie niższa
niż:
- dla kategorii ruchu KR1÷KR4 3,0 MPa
- dla kategorii ruchu KR5÷KR7 3,5 MPa
Strona 6
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI CZYNNIKI KSZTAŁTUJĄCE WYTRZYMAŁOŚĆ BETONU
1.Skład betonu
- w/c
- ilość i rodzaj cementu
- ilość i rodzaj kruszywa
- ilość i rodzaj dodatku
- ilość i rodzaj domieszki
- proporcje między składnikami
2.Właściwości mieszanki
- napowietrzenie
- konsystencja
- urabialność
- temperatura
3.Wykonywanie próbek
- zagęszczanie
- pielęgnacja
4.Badanie
Czynniki pośrednie:
- płaskość próbki
- prostopadłość próbki
- płaskość powierzchni
ściskających maszyny
Czynniki bezpośrednie:
- rodzaj próbki
- wielkość próbki
- wilgotność próbki
- wiek próbki
- dokładność maszyny
- szybkość obciążenia
- ustawienie próbki w maszynie
- schemat obciążenia (dla zginania)
Strona 7
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI POPRZEZ KRUSZYWO
Dobór jakościowy kruszywa
- parametry kruszywa
- rodzaj kruszywa
Maksymalny wymiar ziarn kruszywa Dmax
- Dmax 8 mm do GWN (górna warstwa nawierzchni)
- Dmax 22 mm do DWN (dolna warstwa nawierzchni)
Krzywa uziarnienia
- szczelny szkielet z mieszanki mineralnej
- punkt piaskowy
Strona 8
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI RODZAJ KRUSZYWA
Strona 9
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
40,0 45,0 50,0 55,0 60,0
Wytr
zym
ało
ść
na
zg
ina
nie
, [M
Pa
]
Wytrzymałość na ściskanie, [MPa]
amfibolit
andezyt
granit
granodioryt
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
40,0 45,0 50,0 55,0 60,0
Wytr
zym
ało
ść
na
rozc
iąg
an
ie p
rzy
rozłu
pyw
an
iu,
[MP
a]
Wytrzymałość na ściskanie, [MPa]
amfibolit
andezyt
granit
granodioryt
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI RODZAJ ZASTOSOWANYCH PRÓBEK DO BADAŃ
RODZAJ PRÓBEK DO OZNACZANIA BADANIA WYTRZYMAŁOŚCI NA ROZCIĄGANIE PRZY
ROZŁUPYWANIU
Wg PN-EN 12390-6
● wytrzymałość na rozciąganie oznaczona na próbkach sześciennych jest o około 10% wyższa niż
oznaczona na próbkach walcowych,
● wytrzymałość na rozciąganie oznaczona na próbkach sześciennych 150 mm jest niższa niż oznaczona na
100 mm próbkach sześciennych,
● nie stwierdzono znaczącego wpływu rozmiaru próbki walcowej na mierzoną wytrzymałość na rozciąganie,
Badania własne betonów nawierzchniowych
wytrzymałość na rozciąganie oznaczona na próbkach sześciennych jest o około 8-10% wyższa niż
oznaczona na próbkach walcowych (3-15%)
ft,cyl < ft,cube
Strona 10
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI RODZAJ METODY BADAWCZEJ
RODZAJ METODY BADAWCZEJ PRZY BADANIU WYTRZYMAŁOŚCI NA ZGINANIE
Wg PN-EN 12390-5
badanie metodą centryczną pozwala uzyskać wyniki o ok. 13% wyższe niż uzyskane w metodzie
dwupunktowej,
Badania własne betonów nawierzchniowych
wytrzymałość na zginanie oznaczona metodą centryczną (1-punktową) jest około 10% wyższa niż
oznaczona metodą dwupunktową (2-punktową), (5-17%)
Strona 11
ft,2-pkt < ft,1-pkt
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI WARUNKI PIELĘGNACJI - WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE
Wytrzymałość betonu na ściskanie próbek kondycjonowanych w komorze klimat. ok. 5% wyższa
niż próbek przechowywanych w wodzie.
C35/45
C35/45
Strona 12
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
Wytrzymałość na zginanie próbek przechowywanych w wodzie wyższa niż próbek
przechowywanych w komorze
-10% próbki 100x100x500 mm
-15% próbki 150x150x700 mm
F5,5
F4,5
Strona 13
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI WARUNKI PIELĘGNACJI - WYTRZYMAŁOŚĆ NA ZGINANIE
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI WPŁYW CZASU WYSYCHANIA PRÓBEK NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE
Wytrzymałość na ściskanie „ 6 godz.” i „48 godz.” zbliżone wartości.
Strona 14
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
KSZTAŁTOWANIE WYTRZYMAŁOŚCI WPŁYW CZASU WYSYCHANIA PRÓBEK NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ZGINANIE
Wytrzymałość na zginanie niższa nawet 18% na próbkach „48 godz.” niż na „ 6 godz.” i „0 godz.”
Strona 15
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
ZALEŻNOŚCI MIĘDZY WYTRZYMAŁOŚCIAMI WYTRZYMAŁOŚĆ NA ZGINANIE / WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE
y = 0,1505x - 0,9145 R² = 0,8832
y = 0,1137x + 0,3868 R² = 0,8977
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
40,0 45,0 50,0 55,0 60,0
Wytr
zym
ało
ść
na
zg
ina
nie
, [M
Pa
]
Wytrzymałość na ściskanie, [MPa]
zginanie 1-punktowe/ściskanie zginanie 2-punktowe/ściskanie
Strona 16
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW
y = 0,0385x + 1,7126 R² = 0,7939
y = 0,0472x + 0,9526 R² = 0,826
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
40,0 45,0 50,0 55,0 60,0
Wytr
zym
ało
ść n
a r
ozcią
gan
ie p
rzy
rozłu
pyw
an
iu, [M
Pa
]
Wytrzymałość na ściskanie, [MPa]
rozłupywanie kostki/ściskanie rozłupywanie walce/ściskanie
Strona 17
ZALEŻNOŚCI MIĘDZY WYTRZYMAŁOŚCIAMI WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE PRZY ROZŁUPYWANIU / WYTRZYMAŁOŚĆ NA
ŚCISKANIE
PODSUMOWANIE
Wyższe parametry wytrzymałościowe betonu można uzyskać poprzez użycie kruszywa łamanego
ze skały o wyższych parametrach wytrzymałościowych;
Wytrzymałość na rozciąganie oznaczona na próbkach sześciennych jest o około 8-10% wyższa niż
oznaczona na próbkach walcowych;
Wytrzymałość na zginanie oznaczona metodą centryczną jest około 10-13% wyższa niż oznaczona
metodą dwupunktową;
Próbki pielęgnowane w wodzie mają wyższą wytrzymałość (o 15%) na zginanie i niższą
wytrzymałość na ściskanie, niż próbki pielęgnowane w komorze klimatycznej;
Stwierdzono spadek wytrzymałości na zginanie wraz ze wzrostem wielkości próbek;
Istnieje zależność między wytrzymałością na rozciąganie a wytrzymałością na ściskanie.
Strona 18
© TPA, 26-27.11.2015
Konopska-Piechurska M.,TPA
Jackiewicz-Rek W., PW