🏗️ Zawartość powietrza w mieszance betonowej — metody ciśnieniowe
Krótko: o co chodzi
Dwie metody ciśnieniowe (słupa wody i manometryczna) oznaczania zawartości powietrza w zagęszczonej mieszance betonowej, oparte na prawie Boyle’a-Mariotte’a. Badanie wykonuje się według normy PN-EN 12350-7:2019-08; Zakres stosowania: Kruszywo zwykłe lub stosunkowo gęste, Dmax ≤ 63 mm, opad stożka ≥ 10 mm. Procedura obejmuje 7 kroków; stosuje się je m.in. do: Kontrola napowietrzenia mieszanki betonowej do betonów mrozoodpornych (klasy ekspozycji XF), Badania mieszanki do nawierzchni z betonu cementowego (projektowanie składu, zatwierdzanie recepty, próba technologiczna, kontrola robót), Zakładowa kontrola produkcji betonu towarowego.
W skrócie
- Norma: PN-EN 12350-7:2019-08
- Kategoria: Budownictwo
- Kroków procedury: 7
- Zakres stosowania: Kruszywo zwykłe lub stosunkowo gęste, Dmax ≤ 63 mm, opad stożka ≥ 10 mm
- Pojemnik pomiarowy (metoda słupa wody): Pojemność ≥ 5 l, stosunek średnicy do wysokości 0,75–1,25, ciśnienie robocze ok. 0,1 MPa
- Skala rurki (metoda słupa wody): 0 % do co najmniej 8 % (najlepiej 10 %), podziałka co 0,1 %
Przegląd
Norma PN-EN 12350-7 opisuje dwie metody oznaczania zawartości powietrza w zagęszczonej świeżej mieszance betonowej wykonanej z kruszywa zwykłego lub stosunkowo gęstego, o deklarowanym największym wymiarze ziarna Dmax nie większym niż 63 mm. Obie wykorzystują aparaty działające na zasadzie prawa Boyle’a-Mariotte’a: metoda słupa wody (aparat ze słupem wody) i metoda manometryczna (aparat z manometrem, potocznie porozymetr). Badanie nie nadaje się dla betonów o opadzie stożka poniżej 10 mm wg PN-EN 12350-2.
Żadnej z metod nie stosuje się do betonów z kruszywem lekkim, z żużlem wielkopiecowym chłodzonym powietrzem ani z kruszywem o dużej porowatości, ponieważ poprawka na kruszywo byłaby zbyt duża w stosunku do zawartości powietrza wprowadzonego. Wyznaczanie poprawki na kruszywo dla obu metod ujęto w normatywnych załącznikach A i B, a kalibrację obu typów aparatów w załącznikach C i D. Aparat musi być skalibrowany w chwili badania; po przeniesieniu na wysokość różniącą się o więcej niż 200 m wymaga ponownej kalibracji.
Pomiar zawartości powietrza wykonuje się przede wszystkim dla betonów napowietrzanych (klasy ekspozycji XF). Porównanie międzylaboratoryjne cytowane w normie nie wykazało istotnej różnicy między obiema metodami, ale zagęszczanie napowietrzonej mieszanki wibratorem wgłębnym należy stosować ostrożnie, aby nie utracić powietrza wprowadzonego. W nawierzchniach z betonu cementowego GDDKiA wymaga oznaczania zawartości powietrza wg PN-EN 12350-7 na etapie projektowania, zatwierdzania recepty, próby technologicznej i kontroli robót.
Zasada metody
Metoda słupa wody: nad próbką zagęszczonego betonu o znanej objętości, w szczelnym pojemniku, wprowadza się wodę do ustalonej wysokości i przykłada nad nią ustalone ciśnienie powietrza. Zmniejszenie objętości powietrza w próbce mierzy się obniżeniem poziomu wody w rurce wyskalowanej w procentach powietrza. Metoda manometryczna: znana objętość powietrza pod znanym ciśnieniem łączy się w szczelnym pojemniku z nieznaną objętością powietrza w próbce; tarcza manometru jest wyskalowana w procentach powietrza dla ciśnienia wynikowego. Zawartość powietrza w betonie Ac = A1 − G, gdzie A1 to odczyt dla betonu, a G to poprawka na kruszywo wyznaczona dla pojemnika wypełnionego tylko kruszywem i wodą.
Zastosowania
- Kontrola napowietrzenia mieszanki betonowej do betonów mrozoodpornych (klasy ekspozycji XF)
- Badania mieszanki do nawierzchni z betonu cementowego (projektowanie składu, zatwierdzanie recepty, próba technologiczna, kontrola robót)
- Zakładowa kontrola produkcji betonu towarowego
- Badania biegłości laboratoriów budowlanych (metoda manometryczna wg pkt 6 normy)
- Badania wpływu domieszek napowietrzających i cementów na zawartość powietrza
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Zakres stosowania | Kruszywo zwykłe lub stosunkowo gęste, Dmax ≤ 63 mm, opad stożka ≥ 10 mm |
| Pojemnik pomiarowy (metoda słupa wody) | Pojemność ≥ 5 l, stosunek średnicy do wysokości 0,75–1,25, ciśnienie robocze ok. 0,1 MPa |
| Skala rurki (metoda słupa wody) | 0 % do co najmniej 8 % (najlepiej 10 %), podziałka co 0,1 % |
| Manometr ciśnienia (metoda słupa wody) | Podziałka co 0,005 MPa, pełny zakres 0,2 MPa |
| Stała rozszerzalności ciśnieniowej e | ≤ 0,1 % zawartości powietrza |
| Kalibracja | Aparat skalibrowany w chwili badania; ponowna kalibracja po zmianie wysokości n.p.m. o > 200 m |
Norma
- Numer normy
- PN-EN 12350-7:2019-08
- Tytuł (PL)
- Badania mieszanki betonowej — Część 7: Zawartość powietrza — Metody ciśnieniowe
- Title (EN)
- Testing fresh concrete — Part 7: Air content — Pressure methods
Procedura krok po kroku
-
Pobranie próbki
Próbkę mieszanki pobrać zgodnie z PN-EN 12350-1. Jeżeli beton jest pobierany i badany w różnych miejscach, sposób napełniania i zagęszczania w pojemniku pomiarowym musi być taki sam niezależnie od metody.
-
Napełnienie pojemnika i zagęszczenie
Napełnić pojemnik pomiarowy i zagęścić beton wibratorem wgłębnym, stołem wibracyjnym albo ręcznie prętem lub ubijakiem. Przy betonie napowietrzonym wibrator wgłębny stosować ostrożnie, aby nie utracić powietrza wprowadzonego.
-
Zamknięcie aparatu
Oczyścić kołnierz pojemnika i zamocować pokrywę tak, aby uzyskać szczelne połączenie bez uwięzienia powietrza między kołnierzami.
-
Metoda słupa wody
Wprowadzić wodę nad beton do ustalonej wysokości (przez płytkę rozpraszającą lub rurkę natryskową, aby nie naruszyć betonu), przyłożyć pompką ustalone ciśnienie P i odczytać poziom h1; po zwolnieniu ciśnienia odczytać h2. Różnica h1 − h2 = A1.
-
Metoda manometryczna
Połączyć znaną objętość powietrza pod znanym ciśnieniem z powietrzem zawartym w próbce i odczytać zawartość powietrza z tarczy manometru wyskalowanej w procentach.
-
Poprawka na kruszywo
Wyznaczyć poprawkę G dla pojemnika wypełnionego tylko kruszywem i wodą zgodnie z załącznikiem A (słup wody) lub B (manometr).
-
Obliczenie i sprawozdanie
Zawartość powietrza w betonie Ac = A1 − G. W sprawozdaniu podać metodę, wynik i identyfikację próbki; w badaniach biegłości wyniki zapisuje się bezpośrednio po badaniu.
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Aparat ze słupem wody | Pojemnik cylindryczny z twardego metalu ≥ 5 l, pokrywa stożkowa z rurką wyskalowaną w % powietrza, zawory odpowietrzający i spustowy, manometr, płytka rozpraszająca lub rurka natryskowa, pompka | — |
| Aparat z manometrem (porozymetr) | Aparat z komorą ciśnieniową i tarczą wyskalowaną w % powietrza | — |
| Sprzęt do zagęszczania | Wibrator wgłębny, stół wibracyjny, pręt lub ubijak do zagęszczania | — |
| Czerpak, kielnia lub packa, pojemnik lub taca do wymieszania próbki | Aparatura wspólna wg PN-EN 12350-1 | — |
| Cylinder kalibracyjny | Do kalibracji aparatu wg załączników C i D | — |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Woda | — | Do wypełnienia przestrzeni nad betonem w metodzie słupa wody i do wyznaczenia poprawki na kruszywo |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Aparat pracuje pod ciśnieniem ok. 0,1 MPa — używać wyłącznie sprawnych, skalibrowanych pojemników i zaworów, nie przekraczać ciśnienia roboczego
- Świeży beton jest alkaliczny — rękawice i ochrona oczu
- Wibrator wgłębny obsługiwać zgodnie z instrukcją producenta; przy betonie napowietrzonym ograniczyć czas wibrowania
Najczęstsze pytania
Jaka norma opisuje to badanie?
Badanie wykonuje się według normy PN-EN 12350-7:2019-08 — „Badania mieszanki betonowej — Część 7: Zawartość powietrza — Metody ciśnieniowe”. Tytuł angielski: „Testing fresh concrete — Part 7: Air content — Pressure methods”.
Na czym polega ta metoda?
Metoda słupa wody: nad próbką zagęszczonego betonu o znanej objętości, w szczelnym pojemniku, wprowadza się wodę do ustalonej wysokości i przykłada nad nią ustalone ciśnienie powietrza. Zmniejszenie objętości powietrza w próbce mierzy się obniżeniem poziomu wody w rurce wyskalowanej w procentach powietrza.
Jaki jest zakres pomiarowy i dokładność?
Zakres stosowania: Kruszywo zwykłe lub stosunkowo gęste, Dmax ≤ 63 mm, opad stożka ≥ 10 mm; Pojemnik pomiarowy (metoda słupa wody): Pojemność ≥ 5 l, stosunek średnicy do wysokości 0,75–1,25, ciśnienie robocze ok. 0,1 MPa; Skala rurki (metoda słupa wody): 0 % do co najmniej 8 % (najlepiej 10 %), podziałka co 0,1 %; Manometr ciśnienia (metoda słupa wody): Podziałka co 0,005 MPa, pełny zakres 0,2 MPa.
Ile trwa wykonanie badania?
Procedura obejmuje 7 kroków. Norma nie podaje czasu trwania dla wszystkich etapów — decyduje procedura laboratorium.
Jaki sprzęt jest potrzebny?
Aparat ze słupem wody, Aparat z manometrem (porozymetr), Sprzęt do zagęszczania, Czerpak, kielnia lub packa, pojemnik lub taca do wymieszania próbki, Cylinder kalibracyjny.
Gdzie stosuje się to badanie?
Kontrola napowietrzenia mieszanki betonowej do betonów mrozoodpornych (klasy ekspozycji XF); Badania mieszanki do nawierzchni z betonu cementowego (projektowanie składu, zatwierdzanie recepty, próba technologiczna, kontrola robót); Zakładowa kontrola produkcji betonu towarowego; Badania biegłości laboratoriów budowlanych (metoda manometryczna wg pkt 6 normy); Badania wpływu domieszek napowietrzających i cementów na zawartość powietrza.
Jakie środki ostrożności obowiązują?
Aparat pracuje pod ciśnieniem ok. 0,1 MPa — używać wyłącznie sprawnych, skalibrowanych pojemników i zaworów, nie przekraczać ciśnienia roboczego; Świeży beton jest alkaliczny — rękawice i ochrona oczu; Wibrator wgłębny obsługiwać zgodnie z instrukcją producenta; przy betonie napowietrzonym ograniczyć czas wibrowania.
Które laboratorium wykona to badanie?
Badanie wykonują laboratoria akredytowane według ISO/IEC 17025. Na LabCoda wyszukasz je po numerze normy PN-EN 12350-7.