S V E N S K A V Ä G I N S T I T U T E T
S T O C K H O L M
M E D D E L A N D E
40
PROVNING AV BETONG
VID BETO N G V ÄG A R M EDELST
PROVBALKAR
Testing o f concrete fo r concrete roads
on beams
A V
F Ö R T E C K N I N G Ö VER
P U B L IK A T IO N E R F R Å N SV E N S K A V Ä G IN S T IT U T E T
M e d d e la n d e n .
1. Förslag till vägnomenklatur. Del. I. Allmänna benämningar samt speciella benämningar för undersöknings- och utsättningsarbeten, terrasserings- och beklädnadsarbeten, konst arbeten, vägmaskiner och redskap samt vägmärken. (U tgån get)... 1925 2. Protokoll från det av Svenska väginstitutet anordnade diskussionsmötet i tjälfrågan i
Luleå den 5; och 6 oktober 1 9 2 5 ... 1926 3. Erfarenheter från Svenska väginstitutets trafikräkningar åren 1924— 1925, av E. Nor
dendabl ... 1926 4. Del I. Erfarenheter från trafikräkningar i Gävleborgs län år 1925. Trafikens fördel
ning å vägnätets olika delar, trafikmängder m. m.
Del II. Några erfarenheter rörande användbarheten av masugnsslagg för vägändamål, av E. Nordendabl.
Del DL Vägbeläggningar av silikatbehandlad makadam... 1927 5. Klorkalcium och sulfitlut som dammbindnings- och vägförbättringsmedel. En hand
ledning i användningen av dessa medel, av A. Lagergréen, E. Nordendabl och N .
Wibeck. ( Utgånget, se med. 1 4 ) ... 1927
6. Automobiltrafikens inverkan på byggnaders bestånd med hänsyn särskilt till bil ringarnas beskaffenhet och fordonens hastighet.
Bilaga: H. Kreiiger: Vibrationsmätningar i Norrköping 1 9 2 6 ... 1927 7. Om motorfordons rörelse, speciellt i avseende på dess samband med vågbildningen
å vägar, av G. Blum. (Utgånget)... 19 27 8. Metoder för och resultat av bergartsprovningar för vägändamål, av R. Scblyter. (Utgånget) 1928 9. Provvägen vid Braunschweig. (U tgån get)... 1928 10. Gatu- och * vägbeläggningars slirighet, av E. Nordendabl. (U tgånget)... 1928 1 1 . Förslag till vägnomenklatur. Del II. Vägmaterial av jord- och bergarter... 1928 12. Uppmätning av ojämnheten hos vägars körbanor med s. k. skrovlighetsmätare, av
E. Nordendabl. (U tg å n g et)... 1929 13. Tjälproblemets grundfrågor. Sammanfattning av de viktigaste resultaten av pågående
undersökningar. I. A v G. Beskow. (Utgånget)... 1929 14. Klorkalcium och sulfitlut som dammbindnings- och vägförbättringsmedel. En hand
ledning i användningen av dessa medel. Andra omarbetade upplagan... 1929 15. Dräneringens betydelse för vägarnas tjälförhållanden. Sammanfattning av de viktigaste
resultaten av pågående undersökningar. II. A v G. B es k o w ... 1929 1 6. Iakttagelser från en studieresa i bil genom Danmark och norra Tyskland, av E. Nor
dendabl ... . . 1929 17. Prowäg vid Kristianstad mellan Ringelikors och Västra Göinge härads gräns på
vägen Kristianstad— Hässleholm... 1929 18. Vågbildning å vägar. Corrugations on road surfaces. Bidrag till utredning om or
sakerna till vågbildning å vägarna, av Fr. Enblom och G. B l u m ... 1929 19. Prowägen i Gävle på västra utfartsvägen... . . . 1929
S V E N S K A V Ä G I N S T I T U T E T
S T O C K H O L M
M E D D E L A N D E
40
PROVNING AV BETONG
VID BETO N GVÄGAR MEDELST
PROVBALKAR
Testing oj concrete for concrete roads
on beams
A V
I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G .
Table o f contents. Sid. Page. För e t al . . . . 3 Preface.O lika provkroppar av betong . . . 6
Different kinds o f test specimens.
K u b p r o v ... 6 Compression tests. B ö jp r o v ... 6 Bending tests. Sk ju vp ro v ... 7 Shear tests. B öjp ro v m ed k r o s s n in g ... 9 Bending and compression tests.
Provbalkars u t f ö r a n d e ... 9 Arrangements for beam tests.
Balkdimensioner ... 9 Dimensions o f beams.
Gjutningens ö v e r y t a ... 9 Placing o f top surface by testing.
Betongmassans b eh an d lin g... 10 Applying the concrete in the moulds.
H ållfasthetsundersökningar...1 1 Investigations about strength.
P r o v n in g s m a s k in ... 24
Beamtesting machine.
Prov utförda på arbetsplatser . 29
Field tests.
Sam m an fattn in g... 3 1 Summary.
Företal.
V id UTFÖRAKDET av betongvägar i Sverige har man hittills i allmänhet kon trollerat betongens kvalitet genom kubprov. Utomlands, särskilt i Förenta Staterna, har man sedan länge använt balkprov, vilka giva en riktigare bild av de i betongvägen uppträdande påkänningarna. Balkprov hava framför kubprov fördelen, att de kunna verkställas på arbetsplatsen, varigenom den för provkropparna många gånger skadliga transporten per tåg eller bil und gås. Provbalkar möjliggöra därför provning redan efter en veckas hårdnande, vilket icke är möjligt vid provning av kuber, tillverkade på från provnings- anstalt avlägset belägna platser.
Icke heller för andra byggnadskonstruktioner ha balkprov av betong vun nit nämnvärd spridning i vårt land, ehuruväl dylika provningar sporadiskt förekommit bl. a. vid vissa brobyggnader. Orsaken härtill torde dels ha varit, att man saknat svenska normer för dylik provning, och dels att man ansett, att balkprov icke skulle ge lika jämna och säkra värden som kubprov. Detta senare torde bero på, att provningsanordningarna vid balkprov ofta icke varit fullt rationellt gjorda, och att lämpliga, enkla maskiner för balk- provning saknats i marknaden.
I syfte att klarlägga förutsättningarna för provning av betongkvaliteten genom balkprov har Svenska Väginstitutet uppdragit åt professor Carl Fors sell vid Kungl. Tekn. Högskolan att verkställa utredning härom. I denna publikation framläggas resultaten av de provningar, som verkställts, samt de förslag till provningsapparatur, som utarbetats av professor Forssell.
Stockholm i maj 1933.
NILS v o n MATERN.
Preface.
Th e PRESENT publication submits the results of some investigations about testing of concrete for concrete roads, carried out by Mr. C. Forssell, Profes sor of the Royal Technical University of Stockholm.
The strength of concrete is usually established either by compression or by bending tests, the bending tests being executed on plain concrete beams. The compressive strength is, as a rule, tested on cubes. Some countries too use re inforced concrete beams with such dimensions that failure occurs in the com pressed portion of the section. For several years the author has been testing concrete also by examining the shearing strength in reinforced beams.
The author shows that these different kinds of strength have no fixed re lations to each other. For a special concrete construction, tests, causing the
same kind of stresses, which will cause rupture in the construction, will thus have to be used.
By concrete roads the reinforcement as a rule is incomplete. Failure is caused by bending moments either in unreinforced or slightly reinforced sec tions of the slab. Because of that, testing of concrete beams is the right method. I f the concrete slab is reinforced as an ordinary reinforced concrete construction, the compressive strength is always more than sufficient. In such a case rupture is caused by shearing stresses, or more correct, by tensile stresses accompanying the shearing stresses, as the shearing reinforcement scarcely can be sufficient in a slab.
Different methods of testing compression, bending and shearing strength are discussed in this publication. No determination of the compressive strength of reinforced beams has been carried out, as other tests, not related here, have shown, that these tests do not give a constant relation to cubetests.
Different methods of arranging beamtests and the bending moments occurr ing by different load arrangements are shown in fig. i. The arrangements 4 and 5 on fig. 1 are modified forms of a beamtesting machine designed by Considére. The arrangement 3 on fig. 1 has been used in U. S. A. This, how ever, gives as the arrangement 1 different moment in different sections of the beam. Arrangements 4 and 5 will give a constant moment, and because of that a weak section of the beam is discovered by one test only. A design of a beamtesting machine, according to the arrangement 4, is found in fig. 8.
Shearing tests have been carried out on reinforced concrete beams, accord ing to the arrangement 1 in fig. 1. The vertical pressure under the load and over the supports reduces in these sections the maximum tensile stress, caused by the shearing stress. The influence of this factor is shown for short beams in fig. 2. I f the relation l:h is 7 or more, the shearing stress is constant as well at first appearance of cracks as at rupture. The relation l:h = 7 has been fixed for shearing tests on beams with a reinforcement of about 3.5 per cents of longitudinal bars.
The dimensions of the test specimens have influence on the results. Fig. 3 relates some results, obtained by beam tests, executed at Arlington, U. S. A. For control of concrete pavements beams ought to be tested with about the [same transverse dimension as the thickness of the slab. The author proposes a transverse section of 1 5 X 1 5 cm.
Laitance, occurring on the top of the concrete, some times affects the strength. By tests, executed on four beams with the laitance layer in the zone of tension, there was obtained an average strength of 26.5 kg/cm2 with an average error of ± 6.6 per cents. With the laitance layer in the compressed zone four beams from the same mix gave an average strength of 18.2 kg/cm2 with an average error of ± 9.9 per cents. The position of the laitance layer thus ought to be noted by testing. The beams ought to be placed with the laitance layer on the compressed zone, as this, as a rule, seems to occur in concrete pavements. The reason, why the laitance layer does not weaken the zone of tension, seems to be the accumulating of aggregates in the bottom of the beam by moulding the specimens.
The different degree of uniformity in the results by different methods of
testing has been studied by executing cube tests (20 cm), bending tests (15
X
1 5 X 90 cm, 79 cm between the supports, s = 40 cm, by arrangement 2 fig. 1), and shearing tests on beams ( 1 5 X 1 5 X 1 1 0 cm, 100 cm between the supports, arrangement 1 fig. 1, reinforcement: 3 bars of 16 mm) with con crete of the same mix. The result is shown in fig. 5. The top curve indicates bending tests (bending strength kfc> = 37.9 kg/cm2 in average), the middle
curve shearing tests (strength of T at first crack = 24.9 kg/cm2 in average)
and the bottom curve cube tests (strength of ab = 35$ kg/cm2 in average). The average errors were respectively ± 9.3 ± 9 .6 and ± 9.3 per cents, or very much alike. The testing methods thus have the same accuracy.
The influence of the water cement ratio (w:c) on cube strength (ab), bend ing strength (k^) and shearing strength (r^) may be gathered from fig. 4. In this diagram the curve marked crb0 has been obtained from other, more com plete series of cube tests on cement of equal character. Asuming a value of
100 for a water cement ratio of 0.67 relative curves have been plotted in the same diagram. These curves indicate that no conclusions about bending or shearing strength may be drawn from compressive strength nor from bend ing strength about shearing strength. This is remarkable as shearing and bend ing strength are both dependent on tensile strength.
The distance c in the arrangement 4 in fig. 1 ought to be short, in order to provide that as long a portion of the beam as possible shall be exposed to the constant moment. Special test series have indicated, that this distance can be reduced to halv the beam height. In the proposed testing machine this distance has been made equal to the height of the beam.
In several test series the author has studied average results and average errors for compressing, bending and shearing strength by testing cube and beams, moulded as well in the laboratory as at the job. He has found, that bending tests with constant moment over a considerable part of the beam will give greater possibilities to discover uneven quality of concrete. Cube tests have given small average errors, when beamtests of the same mix may have reached high average errors. The bending test, arranged as before men tioned, is especially fitted to control the quality of concrete for concrete pavements.
In the testing machine fig. 8 the load arm has been made so long, that the bending stress only needs a correction of about 1 per cent, owing to the ver tical stress in the longitudinal direction of the beam. This correction is in considerable, compared with other test errors and may be eliminated on the scale of the dynamometer. By the arrangements of the screws the load can be adjusted exactly in the centre plane of the beam. The load, maximum 250 kg, is applied by a screw, combined with a dynamometer. This load will give
bending stresses of 90 kg/cm2 in a beam of 15
X
15 cm dimensions.Stockholm, May 1933.
PROVNING AV BETONG VID BETONG
VÄGAR M EDELST PROVBALKAR
1 R O V N IN G av betongs hållfasthet sker i regel genom krossning av kuber eller
avböjning av balkar, de senare antingen så högt armerade, att krossning sker i den tryckta betongzonen, eller oarmerade, med brott i den dragna zonen. V id Kungl. Tekniska Högskolans institution för byggnadsstatik har därut
över sedan åtskilliga år provats skjuvbalkar, så dimensionerade, att brott skett primärt vid skjuvsprickor i 450 lutning. Vilket av dessa eller andra provningsförf ar anden, som bör väljas, är i varje särskilt fall beroende av vilka brottorsaker, som äro bestämmande i vederbörande konstruktion, samt av pålitligheten hos olika provningsförfaranden.
Betongvägar utföras i allmänhet oarmerade eller så svagt och ofullständigt armerade, att brottet nästan uteslutande blir beroende av dragning eller böj ning i oarmerade partier av betongen. Skulle en mot betongens böjningshåll- fasthet svarande längs- och tvärgående armering komma till användning i plattan på en betongväg, blir skjuvbrottet avgörande för betongplattans håll fasthet. Betongens krossningshållfasthet kommer under inga omständigheter att vara aktuell för hållfastheten av betongvägar.
Det bör påpekas, att utöver här behandlad hållfasthet även frostbestän dighet och nötningsmotstånd äro ett sorts hållfasthet av betydelse för betong i betongvägar. Dessa falla dock utom ramen för denna undersökning, och kunna förmodligen icke utrönas genom krossning av kuber eller böjning av balkar.
Ovannämnda brottorsaker hos betongvägar motivera, att betong för så dana konstruktioner provas genom böjprov med oarmerade balkar, eller vid armerade betongvägar genom skjuvprov med böjarmerade balkar.
Kubprov.
Anordning vid kubprov är allbekant. Bemärkas bör, att kubernas tryckytor slipas plana och att belastningshastigheten hålles lika, d. v. s. att på lika tider trycket per ytenhet ökas med ett och samma belopp, vare sig kuben är stor eller liten.
Anordning vid böjprov och vid skjuvprov skildras närmare nedan.
Böjprov (fig. 1).
Böjprov för oarmerade betongbalkar visas schematiskt i fig. 1 jämte upp kommande momentdiagram. För koncentrerad last vid balkens mitt enligt bild 1, fig. 1, uppträder maximimomentet endast i ett tvärsnitt. Svagare par tier vid sidan därom kunna bliva oupptäckta. Provet ger därför för högt medelvärde på böjhållfastheten. Genom att böja av de vid första provet upp komna bitarna kunna på en och samma balk sammanlagt trenne snitt provas, och undersökningens skärpa ökas, utan att antalet balkar ökas.
Vid prov enligt bild 2, fig. 1, blir momentet konstant på sträckan ab, var för brott uppstår i det svagaste snittet på denna sträcka. Balkändarna, utan för a och b, bliva i viss mån oprövade, varför dessa ändar böra göras korta, dock ej så korta att uppkommande avskärningskraft stör böjbrottet.
Anordning bild 3, fig. 1, ger på liknande sätt som bild 1 farligt moment endast i ett snitt, vid a. Genom att på nytt insätta uppkomna brottbitar i maskinen (hävarmen flyttas då inåt a), kunna flera snitt provas på en och samma balk, men även här bliva partierna mellan snitten provade endast
med mindre moment.
Bild 4, fig. 1, visar en modifikation enligt Considere av anordning enligt bild 3, varige nom momentet blir konstant på sträckan ab. Samtidigt blir provbalken tryckt av kraften P.
Genom att göra hävarmen q lång, kan stor
leken av P reduceras vid visst erforderligt maximimoment. Göres hävarmen dubbelar- mad enligt bild 5, fig. 1, med en motriktad kraft i vardera änden, uppkommer ingen nor m alkraft i den provade balken.
Skjuvprov.
Vid balkar för skjuvprov ger anordning en ligt bild 1, fig. 1, konstant avskärningskraft.
F ig. 1 . O lik a anordningar fö r balk- pro vn in g.
Fig. 1. Different kinds o f arrange ments fo r beamtesting.
F ig. 2. B alkhöjden s in verkan p å skjuvhållfastheten , heldragen k u rv a v id sprickbildning, p rickstreckad
k u rv a v id brott.
Fig. 2. Relation between height o f beam and shear strength, fu ll draw n curve at first crack, the other
curve at rupture. Bild 1 Bild 2 Bild 3 Bild 4 Bild 5
Skjuvbrott kan inträffa i svagaste snittet, med undantag för partier närmast upplag och last, där de vertikala trycken åstadkomma minskning av genom skjuvkraften alstrade farliga dragpåkänningar. Ju högre balken är i förhållande till spännvidden, dess mer inverka dessa vertikala tryck, vilket framgår av diagrammet i fig. 2. Vid en spännvidd av 5.5 gånger balkens teoretiska höjd eller däröver har vertikaltryckets inverkan försvun nit. Detta bestämmer minimilängden av balkar för skjuvprov till 5.5 gånger teoretiska höjden. Vid denna längd kommer sannolikt endast ett snitt på var dera hälften av balken att medgiva ostörd skjuvpricka. ökning i balklängd utöver 5.5 gånger teoretiska höjden ger sannolikt en sammanlagd sträcka av balken, inom vilken ostört skjuvbrott kan falla, lika med ökningen. Vid balk längd 7 gånger teoretiska höjden sker sålunda ostörd provning inom en sträcka om 0.75 gånger teoretiska höjden i vardera balkhälftens mitt. Detta motsva rar i föreliggande fall likvärdighet mellan en oarmerad böjd balk (15 X 15 cm) med avstånd mellan belastningspunkterna = 1 8 cm och en skjuvbalk, vars spännvidd är 7 gånger teoretiska höjden.
Skjuvbalkarnas böjarmering skall vara så hög, att järnpåkänningen icke kan vålla brott eller genom åtföljande sprickbildning i betongen störa skjuv- brottet. Vid denna undersökning har i försök 2 och 3 använts 4.25 % ar- mering och spann = 7 gånger teor. balkhöjd. Järnpåkänningen blir därvid
82.5 gånger skjuvpåkänningen, eller vid = 2 0 omkring 1,650 kg/cm2 vid
balkmitt och 825 vid halva avståndet mellan last och upplag, där skjuv- sprickan når balkunderkant. Dessa järnpåkänningar hava visat sig tillräck ligt låga för att möjliggöra uppkomsten av primär skjuvspricka utan stör ning från böjpåkänningen. För att minska risken för böjsprickornas vidgning och spridning uppåt balken användas i skjuvprovsbalkarna armeringsjärn av hög sträckgräns, vid denna undersökning ca 4,000 kg/cm2.
Vid skjuvbrott uppträder först en markerad skjuvspricka, heldragen linje fig. 2, varefter lasten som regel ytterligare kan ökas, innan definitivt sam manstörtande sker, streckprickad linje fig. 2. Storleken av denna ökning va rierar från o till flera gånger sprickbildningslasten, det senare vid korta bal kar (se fig. 2). V id balkar av en längd av ca 7 gånger teoretiska höjden är höjningen i vanliga fall från o till ca 10 å 20 % av sprickbildningslasten, men kan vid betong av hög tryckhållfasthet i förhållande till skjuvhållfastheten uppgå till ca 100 % av denna. Sålunda erhöllos (se »Betong» 1927, nr 4) vid provning av en betongserie följande i tabell 1 angivna värden:
Tabell 1. Samband mellan kub- och skjuvhållfasthet.
Provets ålder dygn Kubhållfasthet kg/cm 2 S k j u v p å k ä n n i n g ( m e d e l t a l ) V id sprickbildning kg/cm 2 M edelfel ± % V id brott kg/cm 2 M edelfel ± % 1 10 0 å 300 13.4 2.9 25.6 6-3 7 200 å 500 1 7 .1 1-7 30.2 7-5 28 250 å 500 15.9 J .3 26.8 5-4
Denna skjuvpåkänning vid brott är med all sannolikhet icke att förlita sig till vid konstruktioner, där väsentlig åverkan härrör från rörlig last, såsom vid betongplattor på vägar. Påkänning vid skjuvsprickans uppkomst är där avgörande för konstruktionens hållfasthet. Närmare undersökningar härom pågå å laboratoriet.
Böjprov med krossning.
Böjprov med betongbalkar så armerade, att krossning inträder i tryckzonen, äro omtvistliga och sakna i varje fall intresse för provning av betong till betongvägar.
Provbalkars utförande.
Balkdimensioner.
Vid bestämning av provbalkarnas storlek bör hänsyn tagas till, att balkar av stora dimensioner äro svårhanterliga. Små balkar kunna å andra sidan vålla svårigheter vid betongens bearbetning i formarna. Även måste hänsyn
tagas till, att balkar av små dimensio ner giva högre värden på hållfastheten än stora balkar av liknande betong, v il ket framgår av fig. 3 (T. V. Reagel och T . F. Hillis, Public Roads april 19 31). Med hänsyn till vad ovan sagts hava
provbalkarna valts med tvärsnitt 15
X
15 cm, motsvarande normal undre gräns för plattans tjocklek på betongvägar.
Gjutningens överyta.
Vid betongmassans placering i en kon struktion blir massan i viss mån olika i ett betongskikts undre och övre delar. Särskilt gör sig detta märkbart i pelare, som gjutas i ett sammanhang. I dem bildas vid överänden lager av laitance, innehållande uppflutna cementkorn av lägre bindekraft, vilket i hög grad för
svagar pelaren, om lagret icke borttages. V id plattor kan även laitancebild- ning iakttagas på ytan. För att pröva dess betydelse i betongplattor götos ur en blandaresats 8 st oarmerade balkar, av vilka hälften böjdes med gjutnin gens överyta i balkens dragna zon och hälften med samma yta i tryckzonen.
Betong: 290 kg V isb y A-cem ent pr m3, vattenhalt 19 .4 % av sammanlagda vikten av cement -(-sand , vattencementtal (W /c) = 0.74. Balkar 15 X 15 X 90 cm. Ålder 28 dygn, därav 1 dygn under våta säckar. Spännvidd 85 cm, avstånd mellan last punkterna 40 cm (bild 2, fig. 1). Brottsprickan i samtliga fall under eller emellan lastpunkterna. Balkarna numrerade i ordning som de götos.
Fig. 3. Balkhöjden s in verk an p å böjnings- hållfastheten .
Fig. 3. Relation between height of beam and bending strength (ky).
Laitanceyta i tryckta zonen:
Balk n r ... 2 4 6 8
k b ... 17 .7 20.5 16.2 18. s kg/cm 2 medeltal 18 .2 kg/cm 2, m edelfel +. 9.9 %.
Laitanceyta i dragna zonen:
Balk n r ... 1 3 5 7
k b ... 27.8 28.8 27.6 24.2 k g c m 2 medeltal 26.5 kg/cm 2, m edelfel _+ 6.6 %.
Laitancebildningens skadliga inverkan har således mer än motvägts av be tongens lagringsförhållanden i övrigt. Brottsektionerna visade, att stenen låg tätare i gjutna massans underdel, och att brottytan i många fall följt sten- ytorna. Detta är en möjlig förklaring. Noteras bör särskilt, att inga vatten- avskiljningar vid gjutningen kunde iakttagas på betongmassans yta, varför stenarnas nedsjunkning icke hade sin orsak i särskilt lös konsistens hos mas san, som var av för plastisk konsistens ordinär beskaffenhet. I betongvägar ger rörliga lasten farligaste dragpåkänningar i plattans överkant, då koncentre rad last står vid plattans ytterkant på spetsen vid en tvärgående dilationsfog. Likformiga temperaturändringar liksom uppvärmning av ytan giva farlig dragning i plattans underkant. A v utseendet på sprickbildningar i betong vägar framgår, att senare orsaken är framför andra anledning till sprickbild ningarna. Det är därför skäl att fram för allt pröva böjning med dragpåkän- ning i gjutskiktets underkant, således med laitanceytan i tryckta zonen. T ill- låtna böjnings- eller dragpåkänningar böra därför vid betongvägar beräknas av de lägre värden, som uppkomma vid böjningsprov med balkar med la i tanceytan i tryckta zonen. I varje fall måste noga tillses, att provbalkens läge i provningsmaskinen i avseende på placeringen av gjutningens överyta note ras i protokollet.
Betongmassans behandling.
I vad mån behandlingen av betongmassan vid provbalkarnas gjutning i formarna inverkar på hållfastheten har undersökts vid försöksanstalten i A r lington (Public Roads aug. 1929).
Balkar 6 " X 6 " med 3 0 " spann och 1 0 " mellan lasterna. Betong 1 1 2 : 3 . 5 . Sten max. i V i " tvärm ått, singel eller makadam. Vattencem enttal (W /c) 0.84 vid m aka dam och 0.80 vid singel. Å lder 28 dygn, därav 1 i formen och 2 7 i fuktrum. Laitance- lager i dragna zonen. V id varje metod 34 st. balkar av singelbetong och 34 st av makadambetong (tabell 2).
A v tabellen framgår, att sättet för betongmassans packning spelar mindre roll, blott arbetet göres omsorgsfullt. Vidare synes singel av natursten giva nära nog samma resultat som makadam, det förra i medeltal ca 94 % av det senares värden. Medelfelen i de olika serierna äro ungefärligen karakteristiska för ett omsorgsfullt skött betongarbete, vilket serierna uppenbarligen äro av sedda att imitera.
Tabell 2. Inverkan av olika behandlingsmetoder vid gjutning av betong. Behandlingsmetod Stensort k. = A/t bh" M ; T k b i procent av k^ med. A vvikelser i procent inom varje försöks- serie r t/m 3 kg/cm 2 (39.8 kg/cm 2) Maximi värde Minimi-värde Medelfel I. Packad m ed 5/sn rundjärn. 2 lager. 20 stötar i varje lager I singel I makadam 3 8 ., 39-7 95-5 IOO.o 232 1 “ 24~ 17 9- 6 3 H -39 2 . 3 6 2 . 4 1
2. = 1, men 50 stötar I( makadam singel 38.2 4 1.4 9 6 . 0 IO4.0 19l 8 - 2 5 “ 14 I I . 9 0 8 . 4 0 2 . 2 7 2 . 4 1 3 - Packad med spade 6"-4}/2".
2 lager. 20 stötar i varje lager 1 singel I makadam 3 7 . 6 4 0 .0 94-5 100.5 l 8 l 8 “ - 2514 8 . 3 6 9 -5 i 2 . 3 6 2 . 4 0
4 - = 3, men 50 stötar ( 1 makadamsingel 38.839.6 97-5 9 9 *° I I 17 - 17 — 2 1 7 *2 9 .183 2 . 3 6 t 2 . 4 0 5- 2 " • 2" trästamp. 2 lager. 45 stötar pr lager I singel { makadam 4 r -33 9 -° 98.0 10 3.5 1718 — 2 1 - 17 8 . 8 7 7 -7 9 2 . 3 5 2.40 6. = 5. men 4 " • 4 " stamp,
och 10 stötar pr lager
( singel ( makadam 4 0 .1 43.6 IOI.o IO9.5 2 1 24 - 15 - 13 8.4 4 8 . 9 0 2 . 3 6 2.40 medeltal . . 39-8 IO O .o — — JO.00 —
största värde 43.6 IO9.5 24 — H-39 —
lägsta värde 3 7 . 6 94-5 — - 25 7 - 2 3 —
Obs. medelfelen här räknade enligt --- • ' n — 1
Hållfasthetsundersökningar.
F ör ATT FÅ en överblick av uppträdande hållfasthetssiffror samt av prov
ningsresultatens spridning under olika förhållanden vid tryck-, böjnings- och skjuvhållfasthetsprovningar hava nedanstående sammanställningar och försök utförts. Laboratoriearbetet och dess bearbetning har utförts av 1 :e assistenten, civilingenjör Georg Wästlund utom försök 1 — 3, vilka genomförts såsom examensarbeten av teknologerna Vilhelm Andrén och Sven G. Lindkvist.
Sammanställning av kub- och böjningshållfasthet.
I tabell 3 har sammanställts resultaten av en provserie, vilken omfattar 30 st. olika försök med betong gjuten under tiden 18h 19 3 1 till 22 Is 19 3 1 på laboratoriet för byggnadsstatik vid de studerandes övningar.
V id varje försök en blandaresats (ca 160 liter), ur vilken togos trenne kuber 15 cm (inalles 93 st) och tvenne oarmerade balkar 1 0 X 1 0 X 8 0 cm (inalles 64 st), spann 70 cm, last på mitten (fig. 1, bild 1). Laitanceytan i tryckta zonen. Cement var V a lle smältcement (säckarna blandade till enhetlig cement). Betong 1 : 4: 4 (med vägning). Sand och sten tillnärmelsevis lika vid samtliga försök, vattenhalt 20 % av cementets och sandens sammanlagda vikt. 14 dygns ålder vid provet. Tem peratur under hård nandet ca 1 8 0 C .
Tabell j . Sammanställning av erhållna värden för kubhållfasthet, och böj- ningshallfasthet, ky, för prover ur liknande betongblandningar.
D atum fö r gjutning
(rb i kg/cnr2 kb i kg/cm'2
Sats I Sats II Sats III Sats I Sats II Sats m
18 . 2. 3 1 . . 2 17 .0 189.5 19 1.0 23.0 2 5 .1 26.5 2 14 .0 184.0 2 15 .0 24.6 19.9 29.4 219 .0 182.5 204.0 — — — 2 3 * ^... ... 1 8 5 .s 178 .0 18 5 .5 2 4 .1 2 4 .1 2 5 .1 194.0 179 .0 18 1.0 22.0 2 5 .1 — 206.5 189.0 180.0 . — — ■— 29. 2. . . ... 2 19 .0 2 10 .0 180.0 3 1.0 3 1.0 29.4 19 3 .0 2 19 .0 18 2 .0 — 29.4 29.9 203.0 199.0 18 7.0 — — — 1. 3. . . . . . . 175-5 I 9 2-5 140.5 24.6 27.4 26.2 129.0 164.5 12 3 .0 25.0 — 26.2 170 .0 176 .0 143-5 — — — 8. 3 . . . 224.0 2 16 .5 2 15 .5 27.2 26.2 24.4 2 10 .5 225.0 194.0 3 4 .1 27.2 28.3 2 3 1.0 244.5 219-5 — — — 12 . 3. . . 237.0 282.0 2 18 .0 2 4 .1 32.4 22.0 234.0 250.0 198.0 30.5 32.4 27.2 228.0 248.0 208.0 — — — 14 . 3. . . — — — 3 1.4 34.6 — — — — 30.5 30.5 — 15 . 3. . 2 0 1.5 2 3 1.5 17 5 .0 26.2 26.2 29.4 186.5 200.0 ! 77-5 20.2 28.3 30-5 192.0 213-5 196.5 — — •—-17 . 3 . . 204.5 229.5 208.5 29.4 28.3 29.4 1 9 1.0 217.5 2 19 .0 — 28.3 29.4 178 .0 228.0 222.5 28.3 27.2 — 2 1 . 3. . 2 37.0 M 7-5 224.5 24.6 30.5 29.4 222.5 248.5 240.5 26.2 28.3 32.5 247-5 248.0 226.0 2 4 .1 2 5 .1 — 2 12 .0 225.5 222.0 — ■— — 22. 3. . . . . 237-5 224.0 222.5 29.4 30.5 23.0 224.5 236-5 222.0 26.2 27.2 22.5 243-5 2 5 I -5 224.0 — ■—
-—-Tabell 3 ger såsom medelvärde tryckhållfastheten = 207.7 kg/cm2 med
13.6 % medelfel. Största erhållna q^-värde = 282.0 kg/cm2 och minsta värde = 1 2 3 . 0 kg/cm2 (resp. 136 och 59 % av medelvärdet). Såsom medel värde på böjningshållfastheten erhålles k^ = 27.6 kg/cm2 med 11 .3 % medel fel. Största erhållna k v ä r d e t = 34.6 och minsta k^-värdet = 19.9 kg/cm2 (resp. 125 och 72 % av medelvärdet).
Förhållandet mellan böjnings- och kubhållfasthet i försöksserien framgår av tabell 4, som innehåller medelvärden för varje blandaresats.
Tabell 4. Böjningshallfasthet i procent av tryckhållfasthet för prover ur en och samma betongblandning. (Tabellen beräknad med ledning av tabell 3.)
Datum S a t s I S a t s I I S a t s I I I för gjut-kb kb H *b kb kb K *b kb V ffb ning kg/cm2 kg/cm2 % kg;cm2 kg'cm2 % kg/cm2 kg/cm2 % 1 931 . 18.2. 216.7 23.8 I 1.0 185.5 22.5 12.1 203.5 28.0 13.8 23.2. I9 5*2 23.0 II. 8 182.2 24.6 13-5 — -- — 29.2. — — — 209.3 30.2 14.5 183.0 29.7 16.2 1.3. 158.2 24.8 15*7 — — ■ — 135-7 26.2 19-3 8.3. 221.8 30.7 13.8 228.7 26.7 I I . 7 209.7 26.4 12.6 12*3* 2 33.° 27-3 I I . 7 260.0 32.4 I2.5 208.0 24.6 I I . 8 15.3. 193-3 23.2 12.0 215.0 27-3 12.7 183.0 30.O 16.4 17.3. 191.2 28.9 15.1 225.0 27.9 12.4 216.7 29.4 !3-5 21.3. 229.8 25.0 IO.9 242.4 28.0 1 1.6 228.3 31.0 I3.6 22.3. 235.2 27.8 I I . 8 237-3 28.9 12.2 222.8 22.8 10.2
Medelvärde för är 13.2 % , maximivärdet 19.3 % (146 % av medel
värdet) och minimivärdet 10.2 % (77 % av medelvärdet). Medelfelet är ± 1 5 % av medelvärdet.
A v siffrorna framgå, att kub- och böjhållfasthet icke följas åt särskilt väl. Bemärkas bör, att såväl högsta som lägsta värdet på förhållandet mellan böj- ningshållfasthet och kubhållfasthet (resp. 19.3 % och 10.2 %) uppkommit vid provserier, som inom sig varit förhållandevis jämna, i synnerhet den se nare med kuber 222.5, 222 och 224 samt balkar 23.0 och 22.5 kg/cm2. Någon anledning, att antaga särskilda fel i betongens behandling i vederbörande sat ser såsom vållande variationerna, synes därför icke föreligga.
Ytterligare visas i tabell 5 resultatet vid 6 bland are sats er, samtliga gjutna
till 15 cm:s kuber på laboratoriet för byggnadsstatik. Provet avsåg undersök
ning, dels av huru betongens hållfasthet ändras med olika kalktillsats, dels av två blandaretyper, Smith och Eirich, den senare med horisontellt roterande skövlar i motroterande, vertikal cylinder.
Cementet v a r V isb y A , av enhetligt slag. K alken var torrsläekt K arta-O axen . Be tongmassans konsistens v ar smidig. Provning efter 28 dygn. Betongmassans samman sättning angives i viktdelar. Kalktillsatsen var dels ca 5 % , dels ca 1 1 % a v cement vikten. A n tal kuber per sats v a r 1 8 — 23 st. Sand och singel av Stockholm styp.
Tabell j . Inverkan av kalktillsats och blandaretyp (Smith resp. Eirich) vid kubprov.
Blandare Cem . Kalk Sand Singel Vatten
Antal kuber st C e ment kg/m 3 Vatten cem ent tal K u b -hållfast het kg/cm 2 M edel fel ± % Smith . . . . ° - 75 _ 2 3 0 . 5 6 5 22 287 0 . 7 5 5 271 3.16 Eirich . . . . 0 - 7 5 — 2 3 0 . 5 6 5 23 286 0 . 7 5 5 270 2.92
Smith . . . . O.7 1 2 O.o 3 8 2 3 0 . 5 6 5 18 274 0 . 7 9 4 282 2 . 6 3
Eirich . . . . O.7 1 2 O . 0 3 8 2 3 0 . 5 6 5 23 272 0 . 7 9 4 272 2 . 5 7
Smith . . . . O . 6 7 5 O.o 7 5 2 3 0 . 5 6 5 22 255 0 . 8 3 7 243 3-63
Någon nämnvärd skillnad i betongens jämnhet kunde sålunda icke konsta teras vid de båda blandarna. Enligt kurvan i fig. 4 över hållfasthetens varia tion med vattencementtalet borde kubhållfastheterna 271 och 270 kg/cm2 vid vattencementtal 0.755 givit kubhållfastheter vid vattencementtal 0.794 och 0.837 resp. 249 och 248 samt 223 och 226 kg/cm2. Kalktillsatsen har alltså höjt hållfastheten med 9 resp. 17 %.
Från ett bygge i Stockholm med välskött betong togs i juni 1932 en hel
blandaresats till kuber, 20 cm, och provades efter 28 dygn. I ordning som
kuberna gjutits blev kubhållfastheten: 177.5, I ^7*3? 207?5? I 9 I *5J 201.0, 199.0, 178.6, 189.3, 231.0 (max.), 183.5, 160.0 (min.), 228.3, 185.8, 195.0, 180.3, 187.3, 163.0, 18 3 .1, 173.5, 170.5 eller i medeltal 187.6 kg/cm2. Maximivärdet var 123 % härav, minimivärdet 85.5 %. Medelfelet var ± 1 0 . 1 % av medelvärdet.
Särskilt för denna utredning utfördes fyra för söksserier vid laboratoriet för undersökning av möjligheten att vid visst provningsförfarande utröna beton gens pålitlighet. H ärvid provades kuber om 15 cm (försök 1) eller 20 cm (försök 2, 3 och 4) samt 1 5 X 1 5 X 8 5 cm oarmerade balkar för böjprov och 110 cm långa armerade balkar för skjuvprov. Varierande blandningsför- hållanden och vattencementtal användes.
I försök 1 — 3 användes följande material.
Cement V isb y A . V o ly m vikt, löst ifylld , 1.20 . Sand av Stockholm styp (Asknäs). V o lym vik t, löst packad, 1.60. Sammansättning 1 del fin sand (ca 10 % vatten av torrvikt) och 4 delar grov sand (2 å 4 % vatten av torr vikt) av följande kornstor- leksfördelning (tabell 6):
Tabell 6. Siktprotokoll för stenmaterial till betong, använd vid försöken 1 — j .
Fri m askvidd m m
P a s s e r a n d e v i k t s p r 0 c e n t
fin sand grov sand singel
1 del fin sand, 4 delar grov sand,
5 delar singel 27.0 _ _ IO O. o _ 1 8 . 8 5 — 10 0 62.0 80 9-43 10 0 99.6 20.0 59 4.699 99.0 9 4.9 O.o 48 2.362 97-5 75-3 — 40 I.16 8 94.0 45.0 — 28 O . 5 8 9 86.0 2 1.7 — 17-5 O . 2 9 5 29-5 7*5 — 10 0 .1 4 8 I I.o 1*7 —■ 5 — O.o O.o 0
Singel. V o lym v ik t löst packad 1.50 (vatten o å 1 % av torr vikt). Kornstorleks- fördelning enligt tabell 6.
Vattn et var vanligt vattenledningsvatten utan särskild rening.
Blandare: Smithmixer med satser intill 200 liter, i praktiken ca 160 liter. M aterialet vägdes, sedan vattenhalten bestämts.
Försök i (tabell y).
Betongmaterial enligt ovan. Trenne blandaresatser götos till 15 cm kuber. Viktsproportion 0 .7 5 :2 .0 :3 .0 (ca 1 : 2 : 3 ) , sats 2 med torrsläckt kalktillsats = 5 % av cementets vikt, sats 3 med 10 % kalktillsats. Vattencementtal resp. 0.76, 0.80 och 0.79. 22 kuber per sats. Tabellen har kuberna ordnade i serie som de götos. Ålder vid provning 28 dygn. Temperatur under hårdnandet ca 18 0 C. T ill de tre olika satserna togs cement ur olika säckar, varför sär skild enhetlighet mellan satserna ej kan väntas. Skillnaden i vattencementtal vållar dessutom olikheter.
Tabell 7. Tryckhållfasthet vid provning av kuber av en och samma betong blandning enligt försök 1.
Kubhållfasthet (15 cm) kg/cm 2
Sats I Sats II Sats III
254.0 291-5 244.5 272.5 287.5 236.0 2 71-5 286.0 238.0 267.0 — 237-5 26 6.1 — 237.0 260.0 — 233-5 272.0 284.0 252.5 259.0 280.0 252.0 279.0 — 247-5 274-5 289.5 228.5 264.5 284.0 237.0 275.0 298.1 250.0 276.0 279.0 235-5 267.0 283.5 2 4 1.0 266.0 287.5 239.0 288.0 2 7 1.5 259.0 277.0 272.0 242.0 282.0 288.0 230.5 277-5 272.0 254.0 278-5 285.5 256.5 280.0 269.0 244.0 256 .1 278.0 254-5 M edeltal (10 0 %) . . 2 7 1 .1 286.6 243.2 M axim ivärde . . . . 288.0 298.1 259.0 (106.2 %) (10 5.6 %) (106.4 %) M inim ivärde . . . . 254.0 269.0 228.5 (93-7 %) (95-5 %) (94.0 %) M edelfel _+ % . . . 3.2 2.0 3.6
Reduceras medeltalen med hänsyn tagen till hållfasthetens variation med vattencementtalet enligt försök 3 och som om vattencementtalet varit 0.761 i alla tre satserna (d. v. s. bibehållet för sats 1) bliva de 2 7 1, 335 och 273 kg/cm2.
A v detta framgår, att kalktillsats om ca 5 % av cementets vikt torde vara gynnsam för hållfastheten vid oförändrat vattencementtal. Dess egentliga be tydelse är dock att göra betongen smidig och lätt att bearbeta vid lågt vatten cementtal och att därigenom möjliggöra hög hållfasthet samt täthet.
Försök 2 (tabell 8).
Med material och blandning enligt ovan götos av varje sats kuber och bal kar för jämförelse av värdenas spridning.
Blandning (volym delar) i : 2 .2 5 : 2 .25 (ingredienserna vägdes), vattencementtal 0.60. Cement V isb y A . Kuber 20 cm. Balkar 15 X 15 X 90 cm med spännvidd 85 cm.
Avståndet mellan belastningspunkterna (s å bild 2, fig. 1) angives i tabel lerna liksom även uppkommande brottsprickas avstånd från balkens mitt, kallad dess excentritet. Böjpåkänningen k^ i denna spricka vid brott an gives i tabellen. V id detta prov fick förhållandena närma sig, vad som kan väntas å en ordinär arbetsplats. Cementet togs således direkt ur säckarna till biandaren, och blandningen skedde utan den minutiösa omsorg, som eljest till- lämpas i laboratoriet, däremot skedde provningen av kuber och balkar med precision. Balkarna provades i särskild böjningsmaskin med centrerade, elas tiska upplag, vilka uteslöto störande horisontalkrafter. De återfinnas på rit ningen till böjningsmaskin i fig. 7.
Tabell 8. Sammanställning av erhållna värden på böjnings- och tryck- hållfasthet enligt försök 2. G jutning 1 9 3 1 den Sättprov cm och s cm Brott sprickas exc. cm k b i brott spricka kg/cm 2 k b i % av k b med *b kg/cm 2 <rb i % av med 1 2 . 1 1 . 14-5 0.5 19.6 95*5 258.5 94.0 O.o 20.6 100.0 265.0 96-5 0.0 O.o 20.2 98.5 273-5 99-5 4-5 2 1.2 10 3.0 303-0 110 .0 2.0 23-3 I I 3-5 3.0 18.5 90.0 medeltal . . 20.6 100.0 275.0 IOO.o m edelfel . . i i 8.9 ± 7 •* 1 2 . 1 1 . 4.0 O.o 9.0 4 t -5 264.0 95.0 6.0 25.5 1 18 .0 272.5 98.0 25.0 6.0 25.0 H 5-5 298.0 10 7 .0 5.0 26.3 12 2 .0 12.5 22.3 10 3.0
medeltal . . 2 1.6 IOO.o 2 78 .1 IOO.o
m edelfel . . ± 33-0 +. 6.3 1 7 . 1 1 . 2.7 O.o 26.3 I I 5 . 5 12 .0 14-3 62.5 25.0 I3.0 29.8 I 30-5 IO.5 I 7 .0 74-5 6.5 23.6 10 3 .5 3.0 25.0 109.5 5 .° 23.6 10 3 .5 medeltal . . 22.8 IOO.o m edelfel . . _+ 23.6
Gjutning 1 9 3 1 den Sättprov cm och s cm Brott sprickas exc. cm kb i brott spricka kg/cm2 k b i % av k“b med ffb kg/cm2 <rb i % av ^b med 1 4 . 1 1 . 3.8 1 7 . 0 2 1 . 0 10 2 .8 2 5 8 .0 92.0 1 4 .0 2 1 . 2 IO3.5 2 6 1 . 5 9 3 . ° 40 .0 1 6 .0 2 1 . 0 10 2 .8 2 8 3 .0 i O I .o 1 3 . 0 2 1 . 0 1 0 2 .8 2 9 2 .0 0 4 0 9-5 1 8 . 0 88.0 295-s 1 0 5 . 0 295-5 0 0
medeltal . . 20.4 IOO.o 280.9 IOO.o
medelfel . . i i 6.7 + 6.0 1 4 . 1 1 . 1 . 3 14-5 23-7 00 'O 2 8 3 .0 98.5 1 6 .0 2 5.6 93-5 288.5 IOO.5 55-° 20.5 26. 3 96.0 2 9 1 . 0 IO I.o 17-5 29.6 10 8 . 0 1 2 . 0 3 1 . 6 1 1 5 . 5
medeltal . . 27.4 IOO.o 2 8 7 .5 IOO.o
medelfel . . +_ I I . 7 i l 1-3 1 4 . 1 1 . 3.0 2 3 . 0 30.3 H5-5 2 5 2 .0 96 .0 I 7 .0 2 5 .0 95-5 266 .5 IO I.5 55.0 I-S 28.9 1 1 0 .0 2 68.0 IO2.5 1 8 . 5 23-7 9°-5 20.0 2 3 .0 88.0
medeltal . . 26.2 IOO.o 2 6 2 .2 IOO.o
medelfel . . JL 12.2 i 3-5 1 7 . 1 1 . 4.0 22 .0 30.9 97-s I I.o 35-7 1 1 2 . 5 \i 0 0 7-5 33-9 10 6 .5 6 .0 35-7 1 1 2 . 5 32 .0 3°-3 95-s 3i-5 26.9 85.0 28.0 22.6 71-5 1 2 . 5 35 .0 IIO .o medeltal . . 3 1 . 8 IOO.o medelfel . . ±_ 12.2
I tabellerna äro värdena från varje blandaresats behandlade för sig.
Ju större avståndet vid balkarna är mellan belastningspunkterna, dess större är sannolikheten, att ett tvärsnitt med låg böjningshållfasthet blir upp täckt. Ju kortare avståndet mellan belastningspunkterna är, dess större bör därför medelvärdet å böjhållfastheten bliva. Motsatsen är nära nog genom gående i försöksresultaten. Detta visar, att variationen i cementets beskaffen het i olika säckar spelar avsevärd roll vid vanlig lagervara, en omständighet, som bekräftas av erfarenhet från andra försöksserier på laboratoriet. I serien s = o visar sättprovet, att vattencementtalet troligen varit hogre än uppgivet värde, vilket bidrager till låg hållfasthet.
I vissa blandaresatser äro variationerna i böjningshållfasthet mycket stora, med medelfel varierande mellan n och 33 %. Kubserier ur samma sats giva medelfel mellan 1.3 och 6.3 %, således liten eller normal spridning. Visser ligen är kubantalet för varje sats ned till 3 och balkantalet fem, varför
medel-felsberäkningen får tagas med all reservation, men förhållandets upprepande vid trenne blandaresatser visar uppenbart, att opålitlighet i betongen kommer bättre till synes i böjprovet än i kubprovet. Detta måste i synnerhet bliva fal let, om avståndet mellan belastningspunkterna (s å fig. i, bild 2) är stort.
Avståndet mellan belastningspunkterna kan utan störande inverkan göras så stort, att avståndet mellan upplag och närmaste belastningspunkt endast är ca hälften av balkens höjd (s = 70 cm vid spann = 85 cm och balkhöjd 15 cm).
Omständigheten, att felprocenten är särskilt hög vid s = 25 cm, kan endast betyda, att betongen i dessa satser råkat bliva särskilt illa behandlad.
I tabell 8 angives bland annat även brottsprickans avstånd från balkens mitt, kallad dess exc. V id koncentrerad last på mitten föll brottsprickan vid maximimomentet under lasten i två fall, vid sidan därom i tre fall och intill 4.5 cm exc. I tabellen är böjpåkänningen i brottstället införd. Användes i stället böjpåkänningen av maximimomentet vid mitten, blir medelvärdet 21.4 kg/cm2 och medelfelet ± 7 . 8 %. En koncentrerad last på mitten bekräf tas härav givna anledning till mindre exakthet i resultatet.
Vid balkar med tvenne symmetriska punktlaster (35 st) har endast i ett fall brottsprickan fallit utanför endera lasten och då 0.5 cm (exc. = 13.0 cm vid avstånd mellan punktlasterna = 25 cm).
I försök 2 ingick även utförande av en blandaresats 5 st oarmerade balkar
(15 X 15 X 90 cm), gjutna 12 / n 1931 med sättprov 8.0 cm, tryckta som pris
mor, samt en blandaresats 5 st balkar för skjuvprov (armering 4.25 %, spann 85 cm = 7 ggr teor. höjd, konc. last på mitten). Gjutning skedde 19/n 1931. Sättprov 7.7 cm. Material m. m. se ovan försök 2.
Resultatet var: Prism or: <rb = ...229 2 3 6 205 185 229 kg/cm 2 a b i % av (rb med...105.6 108.8 94.6 85.5 1 0 5 . 7 % M edelfel +_ 9.8 %. Skju vb alkar: r b = ... 20.6 2 1 .7 2 1.3 2 1.0 20.6 kg/cm 2 r b i % av Tb med... 98 1 0 3 . o 1 0 1 . 2 99.8 98.0 M edelfel +. 1.8 %.
Samma dag gjutna 7 st kuber (20 cm) hade medelhållfasthet 276.3 kg/cm2 och ett medelfel av ± 6.3 % (se tabell 8 ovan). Prismornas hållfasthet var 78 % av kubernas, vilket är lågt, och medelfelet var ca 55 % högre. Detta tyder på att fel i betongen bättre kommer till uttryck vid prismor, vilket är rimligt, då här ett svagt parti till fullo gör sig gällande, medan det skulle krävts minst 30 st 15 cm:s kuber för att giva samma möjlighet som de 5 pris morna att hitta ett svagt parti i betongen.
Böjningshållfastheten i procent av kubhållfastheten var vid försök 2 enligt tabellen ovan för de olika serierna resp. 7.5, 7.8, 7.3, 9.5, 10.0, eller i ungefär ligt medeltal 8.4, med gränsvärden 87 % och 119 % av medelvärdet.
Försök j (tabell 9).
Med liknande material och anordningar, som vid försök 2, utfördes under sökning av vattencementtalets inverkan på hållfasthetssiffror och spridning.
Fig. 4. U ndersökning rörande vattencem enttalets in verk an .
Fig. 4. Investigations about the influence o f watercement index on compression (oy bending (k y ) and shear strength (t^).
Blandningarna (i volymdelar) voro 1 : 2 . 2 5 : 2 . 2 5 och 1 : 2 : 3 , med ingredien serna vägda.
Å fig. 4 hava inlagts värdena å (j^, och för olika vattencementtal
samt dessutom värdet å t vid sprickbildning. För betong 1 : 2.25: 2.25 har an
vänts punkter och för betong 1 : 2 : 3 kors. Medelvärden hava inlagts som cirk lar med vidskrivet värde. Kurvornas form är jämförd genom relativkurvor å särskild figur, där hållfastheten vid vattencementtal 0.67 satts lika med 100
Tabell 9. Vattencementtalets inverkan på böjnings-> skjuvnings- och tryck- hallfasthet enligt försök 3. (Samtliga provkroppar med visst vatten
cementtal ur en och samma betongblandning).
s = 55 cm. Gjuten den: Blandning w/c Sättprov cm Böj sprickas avstånd från balk- mitt cm k b kg/cm2 T vid sprick bildning kg/cm2 Tb kg/cm2 *b kg/cm2 1 4 - 1 2 . 3 1... 3-5 36.4 _. 25.0 282.5 1 : 2V4 : 2 1 / é ... . 2 1 .0 34.2 — 25.0 3 I 9-5 0 . 5 0 ... 0.4 . . . ... 20.0 33.0 i 2 1 .5 z m e d e l t a l ... — 34-4 — 23.8 3 0 1.0 1 4 - 1 2 . 3 1 ... 15-5 23-7 18.0 20.1 287 0 1 : 2 7 * : 2l / 4... 27.0 24.9 17-3 18.7 288.5 0 . 6 7 ... 2 1 .5 25.2 17-7 18.4 289.0 1 6 . 0 ... — — — — 296.5 medeltal . . . . . — 24.4 17.6 19.0 290.3 1 4 - 1 2 . 3 1... 2 1 .5 17-7 15.2 15.9 204.O 1 : 2V4 : 2 V 4... O.o 22.2 16.8 17-5 209.5 0 . 8 4 ... 27-5 1 9.9 16.6 18.2 2 1 5 . 5 — --- — — 239.0 medeltal . . . — 19.9 16.2 17.2 2 1 7 . 0 16. 12 . 3 1 ... I5.0 29.6 13.8 14.0 12 5.5 i : 274 : 2 V 4... I I .5 10,3 13.8 14.0 1 3 1 . 0 1 . 0 ... 15-5 I5.0 13-3 15-4 144-5 rsj — — — — 15 3 .0 medeltal . . . . . . — 18.3 13.6 14.4 138.5 16. 12. 3 1 ... 8.5 23.0 — 22.0 304.0 1 •' 2 : 3 ... 26.0 38.8 — 17.9 304-5 0.5 : ... 9.0 40.3 — 18.9 3 16 .0 0.3 . . . ... — — ■—• — 332.0 medeltal . . . . . — 34 -° — I9.6 3 1 4 . 1 16. 1 2 . 3 1 ... 18.0 3 i -5 20.0 23.6 222.0 1 : 2 : 3... 9-5 27.6 20.3 2 1.9 254.0 0 . 6 7 ... ■. — '■ ' . — V I7.8 20.6 270.0 I I . o ... . . . ... • —- . ■ *. — ■ — 270,5 medeltal . ... — • • 2 9 . s 19-3 22.0 2 54 .1 18. 12 . 3 1 ... 8.5 17.0 17-4 17-4 135-5 1 •• 2 : 3 ... 23.0 19.6 15.4 15.4 1 5 5 * ° 0 . 8 4 ... I I . o 18.4 12 .7 l 6.5 190.5 . . — — — — 194-5 medeltal . — 18.3 x 5-i 16.4 168.8 18. 1 2 . 3 1 . . . . 8. 0 14.9 10.4 IO.4 : — 1 : 2 : 3 ... 22.0 14-9 12.7 I2.7 205.0 • 1.0. . . . . •... 8. 0 13.6 1 1 . 3 I I -3 129.5 . ... --- — — — 1 3 1 . 0 m e d e l t a l ... — 14.4 I I . 4 I I . 4 1 1 5 . 2
för samtliga. T ill jämförelse har på diagrammet inlagts kurvan ab0 över sam bandet mellan tryckhållfasthet och vattencementtal vid betong av cement
klass A, 28 dygn, enligt Bährner. Då betongen helt flutit ut, har ett streck in lagts i tabellen.
Kurvan för o\> visar till sin form god överensstämmelse med Bährners för vattencementtal o.67— 1.0, men avviker vid 0.5. Märkas bör, att motsvarande sänkning från den hyperbelartade kurvan alltid förekommer, fast vid lägre vattencementtal. Värdena å tryckhållfastheten ligga vid samtliga kuber vid eller över Bährners kurva.
Böjningspåkänningen k^ ger en kurva, som väl följer kurvan för från
0.67 till 0.84 men avviker ovan och nedan. Ur tabellen får man i procent för respektive vattencementtal följande förhållanden mellan k^, o^ och
V atten
cementtal 0.5 0.6 7 0.84 I . 0
k b ;<rb Tb : k b Tb :(Tb k b :(rb * b : k b * b :(rb k b : ö b Tb : k b Tb : Gb k b :ffb Tb : k b Tb :<rb
M edeltal % . . 1 1 . 1 63-5 7.0 9-9 76.2 7-5 9-9 88.1 8.7 12.9 79.0 10.2
Skjuvpåkänningen vid brott, liksom än mer vid sprickbildning har en kurva, som avviker rätt avsevärt från både o\>-s och k \>:s kurva och är mera flack än dessa, i synnerhet sprickbildningskurvan. V id ovan (sid. 9) relaterade undersökning av kub- och skjuvpåkänningar befanns skjuvhållfastheten vid brott vara oberoende av vattencementtalet.
Försök 4 (tabell 10).
Vid försök 1 — 3 vållade biandarens relativt ringa volym (ca 160 liter prak tisk kapacitet per sats) att större serier av fullt enhetligt slag omfattande både kuber, oarmerade balkar för böjhållfasthetsbestämning och skjuvbalkar icke kunde erhållas. Genom att från A.-B. Betongindustri taga en blandaresats om 1.25 m3 kunde detta genomföras. Samtidigt kom detta prov att visa in flytandet av tiden från blandning till betongens placering i formen. Detta senare tog nämligen lång tid vid alla dessa relativt små provkroppar.
Betongdata per m3 : cement 340 kg, sand 1 ,1 2 4 kg, singel 8 1 2 kg, vatten 14 4 kg = 2,420 kg. Vattenhalt 9.9 % . Vattencementtal 0.424. Betongen lämnade fabriken omkring kl. 1 2 .1 0 den 30 juni 1 9 3 2 . Gjutningen började kl. 12 .4 5 .
Cem ent: Ö land klass A . P å 900 maskor per cm2 rest 0.5 % på 4,900 d:o 6 % . Bindning började 3 tim. och slutade 6 tim. efter vattnets tillsättande. Volym bestän dig, inga sprickor. Tryckh ållfasth et efter 7 dygn 4 59 kg/cm2 och efter 28 dygn komb. lagring 588 kg/cm2.
Sand: ren betongsand. Singel: 5— 25 mm.
Gjutning av 20 st kuber å 20 cm, 2 2 st oarmerade balkar 15 X 1 5 X 90 cm {spännvidd 79 cm, lastavstånd 40 cm fig. 1, bild 2) och 22 st skjuvbalkar 1 5 X 1 5 X 1 1 0 cm med 3 st 0 16 mm och teoretisk höjd 12 .5 cm (armering 3.2 % ), (spännvidd 100 cm med koncentrerad last på mitten).
Provkropparna götos samtidigt en av varje grupp och numrerades i ordning som de götos. Sättp rov gav 3.5 cm vid gjutningens början och 0.8 cm vid prov 8. V id provkroppar nr 1 1 började betongmassans tilltagande kärvhet bliva särskilt m ärk bar. Betongmassan v ar då ca 1 t. 50 min. gammal. V id provkroppar 2 1 och 22 hade betongmassan blivit så hård, att den måste mejslas loss ur laven. Dess ålder var då ca 3 tim. 20 min. Kuberna stampades normenligt. Balkarna fylldes i tre lager och stampades för varje lager likform igt med plankbitar. V id påkänningarnas beräkning ha balkarnas dimensioner uppmätts på 1 mm när samt deras vik t medräknats. K ub nr 1 skadades. Skjuvbalkar nr 20 och 22 brusto på grund av järnens utglidning utan
F ig . 5. U n d e rs ö k n in g a r röra n de b ö jn in g s-oc h sk ju v h å ll fa st h e te n ho s b a lk a r, jä m fö rt m ed tr y c k h å ll fa st h e te n ho s k u b er sa m t rö ra n de in fl y ta n d e t av ti d en se da n b la n d n in g e n . Fi g . y In ve st ig a tio n s ab o u t be n di n g (k 0) an d sh ea r ( 1y ) st re n gt h of be am s in re la ti on to th e co m p re ss io n st re n gt h (o y) of cu be s an d th e influen ce of ti m e fro m m ix in g .
att skjuvspricka bildades. Oarmerade balkarna hade tryckzon i laitanceytan (gjut- ningens överyta).
A v tabell io framgår resultaten, vilka grafiskt återfinnas i fig. 5.
Tabell 10. Sammanställning av tryck-, böjnings- och skjuvhållfasthet för prover ur en och samma betongblandning.
Å lder, dygn . . 36 36 35 U ngefärlig Kubhållfast 6 M kg/cm 2 , . = h . gjuttid klockan N :r het kg/cm 2 b(> spricka kg/cm 2 12.4 5 1 _ 35-3 2 5 .1 52 2 394 35*5 2 4 .1 13 .0 0 3 397 34.2 25.8 07 4 394 36.4 25.0 14 5 364 39-5 26.8 22 6 3 ° 4 36.5 2 5 .1 29 7 298 32.0 2 1.7 36 8 338 39.6 28.4 43 9 403 4 6.1 22.7 5° 10 3 8 1 4 J -3 23.4 57 1 1 346 4 1.0 3 1.2 14.05 12 363 3 5 -° 25.0 14 13 . 365 4 1.0 22.5 23 14 362 33 -1 23.0 32 15 365 36.4 23*5 4 i 16 3 10 37-9 25.2 50 17 346 40-3 22.6 59 18 274 39 .1 19.0 15.08 19 277 2 7 .1 19-4 17 20 244 29.2 > 2 4 . 4 26 2 1 — 28.8 20.3 35 22 — 26.8 > 2 2 . 6 n : r ... 2 — 17 1 — 18 I — 16 medelvärde . . . 358 37-9 24.9
max. värde i % av m edelvärdet 1 1 2 .5 1 2 1.7 12 5 .2
min. värde i % av medelvärdet 83.2 84*5 87.2
m edelfel + % . . 9-3 9-3 9.6
Vid skjuvproven inträffade brott samtidigt med skjuvsprickans uppkomst,
utom vid nr 4 (14 %), 6 (1.5 %), 9 (12 %), 1 0 (0.5 %). Siffran inom paren
tes anger lasthöjningen vid brott.
V id beräkning av medeltalet har endast medtagits så många provkroppar av varje sort att försämring genom inträdande bindning icke särskilt påver • kar resultatet. A v diagrammen synes, att ca 2 ^ tim. kan få förflyta från blandningen till gjutningen, innan hållfastheten tager skada. Betongens smi dighet minskas under tiden till påfallande kärvhet.
I denna mycket enhetliga betongmassa, vilken blandats omsorgsfullt vid fabriken och därefter transporterats i specialbil under fortsatt blandning,
visa de tre olika slagen av provningsförfarande en påfallande jämnhet med nära samma medelfel, ± 9.3 å 9.6 %. Detta ådagalägger att pålitligheten är lika i de provningsförfaranden, som använts.
Kurvorna synas dessutom visa, att en viss kontinuitet råder vid variatio nen från provkropp till provkropp. V ill man hava något så när besked om medelvärdet, böra vid kub- och böjprov tagas minst 5 st provkroppar i rad, vid skjuvprov minst 4 st.
Provningsm askin.
B e t o n g till betongvägar bör enligt ovan uteslutande provas medelst bal
kar, oarmerade för böjprov eller armerade för skjuvprov. För närvarande synas praktiskt taget uteslutande användas oarmerade eller ofullständigt ar merade plattor till vägar. Böjprovet är därför det enda aktuella. För detta har genomkonstruerats tvenne maskiner för böjprov, den ena med laster en ligt fig. 1, bild 2, och hävstångsanordning enligt fig. 6, nedan kallad horison- talböjningsmaskin, den andra enligt fig. 1, bild 4, nedan kallad vertikalböj- ningsmaskin.
På fig. 1, bild 4 samt på fig. 6 äro uppkommande moment angivna
till resp. M = P • o (eller P = — , oberoende av c) och M = P • — ^ • a
q t • 2
A/I 2 1
(eller P = — • — •— , omvänt proportionellt mot a). Vid horisontalböjnings-
a q + 1
maskinen kan icke avståndet a göras litet, ty då blir P stort och belastnings- anordningen besvärlig. V id vertikalböjningsmaskinen kan c göras så litet som avskärningskraften tillåter, d. v. s. ungefär % av balkhöjden. Balkens pro vade längd blir därav så stor som möjligt och provningen effektiv.
V id vertikalböjningsmaskinen uppstår tryck i balken. Ä r hävarmen, q,
200 cm, balksektionen 1 5 X 1 5 cm samt lasten i hävarmens ände P, blir på- känningen å dragsidan (enligt N avier):
_ P - £ * 6 P __ P q 6 [ M _ _ 1 / 1 5 / N
< ? d r a g „ - b h * b . h b h * ^ b \ X 2 0 0 ■ 6 l ~ b ^ ° - ° 1 2 ^
Den av provningsresultatet ur enbart moment beräknade påkänningen skall således minskas med 1.25 % för att jämföras med resultat vid enbart böj ning, med reservation för fel genom den krokiga elasticitetskurvan. Denna korrektion är, såsom synes ovan, av medelfelsiffran + 9.3 %, betydelselös, men kan enkelt beaktas i den tabell, som bör användas vid provningen. Den krokiga elasticitetskurvans inverkan kan därvid beaktas, om några försök utföres med olika betongkvaliteter.
Horisontalböjningsmaskinen fig. 7 består av följande delar. Underrede, be
stående av tvenne längsgående U .N .P. 8 (A), sammanhållna av tvenne på nitade plåtar (B), ett pånitat vinkeljärn (D) och tvenne fastsvetsade verti kala plåtar (E). Genom bultar hophållas de båda U .N .P. 8 med hjälp av
tvenne upplagsanordningar (Ci), tvenne fötter av tvärgående U .N .P. 8 (F) samt plåtar för dynamometerns angörande (G). På underredets U .N .P. 8 äro påsvetsade vertikala konsoler (H), en på vardera U .N .P. 8, vilka konsoler uppbära lager för hävarmen (I).
På underredets tvärpålar (B) är med spikar fästad en planka av hyvlad
ek, i "
X
145X
720. På denna glider, styrd av fyra plåtöron, en kort ekplanka, 1 "
X
150X
200 (K).På den ena av underredets fötter (F) samt på vinkeljärnet (D) är fästat ett vertikalt stativ (L) av två vinkeljärn fastnitade vid foten (F) och bultade vid vinkeljärnet (D) samt hophållna av en nit genom ett mellanlägg. I vinkel järnen finnas frigående hål 0 1 4 mm för sprint 0 14 mm.
Fig. 6. Horisontalböjningsmaskin.
Fig. 6. Machine fo r testing beams in horizontal position.
Hävarmen, I, består av tvenne plattjärn 12 X 80 mm, vilka i plan bilda
en gaffel. V id vertikala stativet, L, har hävarmen ett hål 0 14 mm frigående
och ute vid spetsen en genomgående vertikal ränna för dynamometern, M. Vid andra änden finnas lager, vilande å konsolen, H. De inre lagerhylsorna i detta lager äro utvändigt utskurna i korsform samt med spärrsprint låsta vid axeln (bult) samt vid vertikala konsolen, H.
Genom horisontal bult i utvändigt 32 mm:s rör, N , är belastningsbalken, O, lagrad vid hävarmen, I. Belastningsbalken består av 2 st plattjärn 12 X 80 mm, sammanhållna av tvenne belastningsanordningar, C2, samt av bulten, N . A v lagerhylsorna vid denna bult äro de yttre invändigt försedda med kors- formiga urskärningar samt genom spärrsprintar låsta vid belastningsbalken.
Upplagsanordningar, Ci, och belastningsanordningar, C2, äro lika kon struerade. Trycket går genom en fjädrande, 5 mm:s plåt, som utesluter stö rande horisontalkrafter. För underlättande av balkens jämna anliggning mot järnplattan är en kulled införd. Denna hålles ihop genom tvenne spiral fjädrar.
Dynamometern, M, är vid överdelen försedd med ett vertikalt plattjärn, som har hål, 0 10, för fäste med sprint vid hävarmens, I, ytterände. Vid nederänden är å dynamometern fästad en %" vertikal, helgängad bult med längsgående skåra. I denna glider en tunga, hindrande bultens vridning. En spärrnyckel på mutter med sfäriska ändar tjänar som dragorgan. Själva
dy-N»
ON
Fig. 7. H orisontalböjningsm askin.
namometern är på ritningen visad som en spiralfjäderdynamometer med tvenne tavlor. Den kan väljas efter olika typer.
Horisontalböjningsmaskinen är beräknad för provning av betongbalk 15 X 15 cm med k b maximum ca 60 kg/cm2. V id en betongbalks montering tages sprinten ut ur dynamometerns överdel liksom ur stativet L. Hävarmens, I, ytterände höjes så att sprinten i stativet, L, kan insättas i översta hålet. Belastningsbalken, O, ställes något lutande med ytteränden högre. Skjutbara plankan, K , drages till maskinens ytterände. Betongbalkens innerände sättes på denna planka och skjutes in, varefter balken lyftes upp på upplagen Ci. De uppstickande öronen medge enkel centrering både här och vid belastnings- punkten C2. Hävarmen, I, föres nedåt tills anliggning uppkommer vid C 2, dynamometern kopplas in och spännes i jämn stegring genom spärrnyckeln tills brott sker. T id för uppnående av brottbelastning noteras.
Vertikalböjmaskinen fig. 8 har en underdel av tvenne U .N .P. 8 (A). Dessa
sammanhållas av tvenne pånitade plåtar, tvenne pånitade vinkeljärn 6o • 40 • 5 (B), tvenne fastsvetsade anordningar för lasternas överförande till betong- balken, en på översidan och en på undersidan (resp. C i och Di).
På undersidan av balkarna äro genom bultar fästade tvenne fötter av tvär gående U .N .P. 8 (E), tvärgående plåtar för dynamometerns fästande, samt genom svetsning en platt järnsbygel (F). På vinkel järnen (B) är fastnitat ett stativ (G), bestående av tvenne vinkeljärn 6 0 - 4 0 * 5 med hål för en %" sprint.
Hävarmen (H) består av tvenne, i plan gaffelformigt sammanfogade platt järn 12 • 76 mm. Dessa sammanhållas av nitar, av ett påsvetsat plattjärn samt av en påsvetsad anordning (C2) för lastens överförande till betongbalken. Vid hävarmen och underredet finnas mitt för betongbalkens plats horison tala %" bultar, med vilka betongbalken centreras.
På översidan av gaffelns ytterände äro påsvetsade 12 mm:s plattjärn, ut görande stöd för löst liggande tvärjärn (D2), mot vilket betongbalken skall ligga an. Vid hävarmens ytterände finnes en genomgående vertikal ränna för dynamometern (I).
Dynamometern (I) är dels försedd med ett vertikalt plattjärn, 5 0 X 1 0 mm,
som har hål 0 20 mm för fäste med sprint vid hävarmens (H) ytterände, dels
med en iVs" vertikal helgängad bult med längsgående skåra. I denna glider en tunga, hindrande bultens vridning. En spärrnyckel på mutter tjänar som dragorgan.
Belastningspunkterna Ci och C2 innehålla vardera en tvärbalk 28 X 50 mm samt genom denna gängade 2 st %" bultar med vingformade skallar. På bul- tarnas ändar finnas sfäriska muttrar, anliggande i belastningsdosor.
V id betongbalkens montering i vertikalböjningsmaskinen fasthålles hävar men, H, av sprinten i stativet, G, och av belastningsanordningen. Tvärbalken vid D2 borttages. Betongbalken ställes i bygeln, F, samt reses vertikalt med gjutningens överyta inåt mot C i och C2, varefter tvärbalken vid D2 insättes. Bultarna vid C2 åtdragas, så att betongbalken ligger an med sidoytorna paral lella med maskinens längdriktning, samtidigt som hävarmen, H , ligger cen- triskt i stativet, G. Härefter åtdrages på liknande sätt bultarna vid Ci.
Sprin-bo OO Skala 100 0 500 1000 mm — L - - r I I — L ... I -h-....- I ,.l. ■ Ii , fc= d Fig. 8. Vertikalböjningsmaskin.
