Edmund Czopowski
Formuła kompozytowa betonu
podstawÄ… koncepcji projektowania
betonów samozagęszczalnych
COMPOSITE S CANON OF CONCRETE AS REASON FOR GENERAL
OUTLINE OF SCC DESIGNS
Streszczenie
Dla przyjętej koncepcji projektowania betonów samozagęszczalnych, opartej na formule
kompozytowej, opracowano reologiczny wskaznik zaczynu e opisujący właściwości re-
z
ologiczne zaczynu. Badania weryfikacyjne przyjętego wskaznika ustalono na podstawie
analizy jego wpÅ‚ywu i stopnia wypeÅ‚nienia kruszywa zaczynem Õkz na samozagÄ™szczal-
ność betonu.
Abstract
For conception design of self-compacting concrete mixture based composite material
formula, the rheological index of cement paste e describe rheological properties of
z
cement paste was prepared. Verification research of rheological index of cement paste
determined by influence analysis and aggregate space filling of cement paste Õkz on self-
compacting of concrete mix.
dr inż. Edmund Czopowski Politechnika Śląska, Katedra Procesów Budowlanych
Formuła kompozytowa betonu podstawą koncepcji ...
1. Wprowadzenie
Liczne zalety betonu samozagęszczalnego skłoniły wiele ośrodków naukowo-badawczych
całego świata, do intensywnych prac, w celu pełnego rozpoznania ich właściwości techno-
logicznych i możliwości stosowania w poszczególnych sektorach budownictwa. Sądząc po
intensywności prowadzonych prac badawczych zarówno laboratoryjnych, jak i na realizo-
wanych w tej technologii doświadczalnych obiektach inżynierskich, należało się spodziewać,
że beton samozagęszczalny w znacznym stopniu zastąpi beton tradycyjny. Niestety, do
chwili obecnej nie stał się on betonem powszechnego stosowania. Jednym z zasadniczych
czynników hamujących powszechne stosowanie betonów samozagęszczalnych jest brak,
stosunkowo prostych metod badawczych.
Dotychczas opracowane metody projektowania betonu samozagęszczalnego to me-
toda japońska [5] Oh, Noguchi i Tomasawy [6]; szwedzka Petersona, Billberga i Vana
[7]; francuska Saranda, Ferrarisa i de Larrarda [8] i niezbędnej ilości zaczynu Van
i Montgomery [13]. Są to metody, z wyjątkiem metody japońskiej, oparte na skompliko-
wanych modelach mieszanek, wymagających dostępu do laboratorium wyposażonego
w specjalistyczny sprzęt do badań reometrycznych zapraw i betonów, co w znacznym
stopniu uniemożliwia projektowanie i przeprowadzanie korekt składów betonu w prze-
ciętnie wyposażonych laboratoriach zakładowych. Spopularyzowanie stosowania betonów
samozagęszczalnych, w miejsce betonów tradycyjnych, może spowodować uproszczenie
procedur projektowania z zastosowaniem prostego sprzętu laboratoryjnego.
2. Ogólne wytyczne projektowania betonów
samozagęszczalnych
Przy projektowaniu betonów samozagęszczalnych, w porównaniu z betonami zwykłymi,
wymagana jest zmiana podstawowych założeń. W betonach tradycyjnych przyjmuje się, że
podstawowymi cechami charakteryzującymi beton są cechy techniczne betonu stwardniałego
głównie odporność na otaczające go środowisko i właściwości mechaniczne. Właściwości
mieszanki betonowej: jak urabialność i konsystencja są cechami drugoplanowymi. Dlatego
warunek wytrzymałościowy, z uwzględnieniem minimalnej ilości zastosowanego cemen-
tu, jest podstawowym elementem ich projektowania. Praktycznie betony zwykłe mogą
składać się z trzech składników: cementu, kruszywa i wody. W tym przypadku ustalenie
wzajemnych proporcji składników jest stosunkowo proste. Projektowanie komplikuje się
w przypadku modyfikacji betonów domieszkami lub/i dodatkami. Wówczas w większości
przypadków wykorzystuje się wytyczne stosowania poszczególnych dodatkowych skład-
ników i wykonuje testy sprawdzające na zarobach próbnych. W betonach tych, nieznaczne
odstępstwo od przyjętych wielkości dozowanych składników nie ma radykalnego wpływu
na właściwości zarówno mieszanki betonowej, jak i betonu stwardniałego.
Przy projektowaniu betonów samozagęszczalnych należy odwrócić ww. priorytety.
Chcąc uzyskać beton samozagęszczalny, musimy spełnić trzy podstawowe warunki sta-
wiane mieszance, tj.: warunek płynności, samoodpowietrzania i braku jej segregacji. Dla
zapewnienia samozagęszczalności skład betonu musi być rozszerzony o środki modyfiku-
jące w postaci domieszek i/lub dodatków, co w skrajnych przypadkach może prowadzić
nawet do zastosowania dziesięciu składników. Przy tej ilości składników ustalenie ich
wzajemnych proporcji jest mocno skomplikowane. Bardzo istotnym problemem przy
3
Edmund Czopowski
projektowaniu i produkcji betonów samozagęszczalnych jest, w przeciwieństwie do pozo-
stałych betonów, ogromna czułość na wielkość dozowanych środków modyfikujących.
Niewielkie zmiany ilościowe domieszek lub dodatków mogą spowodować ich segregację,
trudności w rozpływie lub brak odpowietrzania.
3. Beton samozagęszczalny jako kompozyt
modyfikowanego zaczynu i kruszywa
Na właściwości reologiczne wszystkich modyfikowanych domieszkami i dodatkami
mieszanek betonowych, w tym również betonów samozagęszczalnych, wpływa bardzo
duża liczba czynników zarówno materiałowych, jak i technologicznych. Dlatego uwzględ-
nienie i analiza wpływu poszczególnych czynników na właściwości zarówno mieszanki
betonowej, jak i betonu stwardniałego jest bardzo trudna. Przeprowadzenie badań na
modelu z ponad trzydziestoma zmiennymi (tyle czynników może niezależnie wpływać
na właściwości betonu) jest praktycznie niemożliwe.
Wyłączając z całej populacji zmiennych czynniki technologiczne jak np.: wpływ sku-
teczności działania superplastyfikatora w czasie, moment jego dozowania czy wzajemne
wpływy stosowania różnych dodatków i domieszek itd., oraz czynniki materiałowe
drugorzędne, jak np.: właściwości chemiczne cementów niewpływające na ich rodzaj
i klasę, czy skład mineralogiczny kruszyw, pozostaje ponad dziesięć czynników mających
zasadniczy wpływ na właściwości betonu.
Tymi podstawowymi czynnikami sÄ…: dla cementu rodzaj, klasa, powierzchnia
właściwa, wodożądność, dla kruszywa rodzaj, uziarnienie, kształt ziaren, powierzch-
nia rozwinięta, wodożądność, szczelność, gęstość i gęstość nasypowa, dla domieszek
i dodatków rodzaje i ich ilości dodawane do mieszanki, wskaznik w/s, dla mieszanki
betonowej proporcje udziału poszczególnych składników w mieszance wskazniki w/c
i w/s.
Przyjmując koncepcję projektowania betonów samozagęszczalnych opartą na formule
kompozytowej, wpływy wszystkich czynników można sprowadzić do trzech zmiennych
wpływających bezpośrednio na właściwości mieszanki i betonu stwardniałego.
Czynnikami tymi są: matryca występująca tu w postaci zaczynu, kruszywo jako cząstki
i stopień wypełnienia cząstek matrycą. Wpływ poszczególnych czynników wpływających
na właściwości reologiczne mieszanki betonowej przedstawiono w postaci następującego
schematu blokowego.
Rys. 1. Schemat bloko-
wy czynników wpływa-
jących na właściwości
reologiczne mieszanki
betonowej
4
Formuła kompozytowa betonu podstawą koncepcji ...
Cechy charakteryzujące poszczególne grupy to:
dla matrycy właściwości reologiczne zaczynu,
dla cząstki struktura i właściwości kruszywa,
dla wypełnienie cząstek matrycą proporcje udziału objętościowego kruszywa
i zaczynu w mieszance.
Aby przeprowadzać analizę wpływu poszczególnych czynników na właściwości
reologiczne mieszanki betonowej, a w konsekwencji na jej samozagęszczalność, należy
właściwości poszczególnych czynników opisać odpowiednimi wskaznikami. Należy dążyć
do tego, aby dla przejrzystości przeprowadzanej analizy, wskazniki te były jednopara-
metrowe, ale powinny one kompleksowo charakteryzować właściwości poszczególnych
grup czynników.
4. Dobór wskazników charakteryzujących poszczególne
składniki struktury materiałowej mieszanki betonowej
Właściwości poszczególnych czynników można opisać następującymi wskaznikami.
Stopień wypełnienia kruszywa zaczynem w postaci, ogólnie znanego w technologii
betonu, wskaznika wypeÅ‚nienia Õkz wyrażajÄ…cy stosunek objÄ™toÅ›ci pozornej zaczynu do
jam kruszywa.
(4.1)
gdzie:
Vkz objętość absolutna zaczynu, m3,
K masa kruszywa, kg,
Pdwk porowatość właściwa stosu ziaren kruszywa dostępna dla wody, m3/kg.
Strukturę i właściwości kruszywa można charakteryzować, sformułowanym przez J. Szwa-
bowskiego [10], wskaznikiem dyspersji stosu okruchowego D uwzględniającym rodzaj
s
kruszywa, stan uziarnienia i wielkość powierzchni rozwiniętej ziaren, z zachowaniem
warunków nie blokowania przepływu. Fizycznie wskaznik D przedstawia udział obję-
s
tości fazy ciągłej powietrza do powierzchni międzyfazowej tj. powierzchni rozwiniętej
kruszywa.
m (4.2)
gdzie:
S statyczna powierzchnia właściwa ziarn stosu, m2/kg .
wsk
WÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci reologiczne zaczynu to dwie staÅ‚e materiaÅ‚owe tj. granica pÅ‚yniÄ™cia Ä0
i lepkość plastyczna ·pl. Charakteryzowanie wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci reologicznych zaczynu dwoma
parametrami, powoduje duże trudności przy analizowaniu wpływu poszczególnych wła-
sności czynników na samozagęszczalność mieszanki betonowej. Ponadto wyznaczenie
parametrów reologicznych wymaga stosowania specjalistycznej aparatury i znajomości
metodyki pomiarów reometrycznych. Przyjmując, że projektowanie będzie wykonywane
metodą iteracji, co wymaga komponowania pewnej ilości zaczynów próbnych, wyznacza-
5
Edmund Czopowski
nie dla nich powyższych parametrów jest zbyt złożone i pracochłonne, aby praktycznie
mogło być stosowane w przemysłowych wytwórniach betonu. Dlatego wskazane jest
wyznaczenie jednoparametrowego wskaznika, charakteryzującego właściwości reolo-
giczne zaczynów, wyznaczanego w prosty sposób i na nieskomplikowanej aparaturze.
W dostępnej literaturze nie znaleziono takiego parametru charakteryzującego komplekso-
wo właściwości reologiczne zaczynu, który mógłby być wykorzystany w projektowaniu
betonów samozagęszczalnych.
Przyjmując, że podstawowym rodzajem poziomego odkształcenia cieczy pod wpły-
wem działania obciążenia jest jej płynięcie, polegające na przemieszczaniu się między
sobą nieskończenie cienkich warstw. Czas i prędkość płynięcia będzie zdeterminowana
wielkością obciążenia zewnętrznego i właściwościami reologicznymi zaczynu takimi jak:
granica pÅ‚yniÄ™cia Ä0 i lepkość plastyczna ·pl. UwzglÄ™dniajÄ…c powyższe zaÅ‚ożenia, autor
przyjął do charakterystyki zaczynu (matrycy mieszanek betonów samozagęszczalnych)
tzw. wskaznik reologiczny zaczynu e . Wskaznik ten jest oznaczany metodą rozpływu
z
określonej objętości zaczynu pod wpływem własnego ciężaru.
[m2/s] (4.3)
gdzie:
F powierzchnia rozpływu [m2]
t czas rozpływu [s]
Fizycznie wskaznik reologiczny zaczynu e jest uśrednioną prędkością powierzch-
z
niową jego rozpływu na poziomej płycie pod własnym ciężarem. Wartość wskaznika e
z
będzie charakteryzowała względne właściwości reologiczne zaczynu, uwzględniając jego
lepkość i prędkość ścinania wywołaną naprężeniami od ciężaru własnego.
Tak sformułowany wskaznik reologiczny zaczynu jest technologiczną charakterysty-
ką jego podatności na płynięcie, analogicznie jak przyjęte testy rozpływu zaprawy czy
mieszanki betonowej. Wprowadzając do równania prędkość powierzchniową rozpływu
w miejsce liniowej, zwiększamy dokładność jego pomiaru.
Uwzględniając powyższe założenia, należy mieć na uwadze, że wskaznik reologiczny
zaczynu, nie jest w sensie fizycznym lepkością materiału, lecz jest własnością reologiczną
zaczynu, uwzględniającą kompleksowo wpływ wszystkich czynników warunkujących
bezpośrednio jego płynność, a pośrednio właściwości reologiczne.
5. Weryfikacja doświadczalna wskaznika reologicznego
zaczynu e
z
5.1. Program badań
Potwierdzeniem słuszności przyjętego przez autora wskaznika e do opisu właściwości
z
reologicznych zaczynu, jest wyznaczenie jego korelacji z właściwościami reologicznymi,
wyznaczonymi przy zastosowaniu testów urabialności. Ustalenie korelacji między stosun-
kiem w/c, a wskaznikiem e , umożliwi wykorzystanie znanych warunków wytrzymało-
z
ściowych betonu do projektowania zaczynów do betonów samozagęszczalnych.
Badania wskaznika reologicznego zaczynu e , jako parametru charakteryzujÄ…cego jego
z
właściwości reologiczne, w kontekście zastosowania w betonach samozagęszczalnych,
6
Formuła kompozytowa betonu podstawą koncepcji ...
wykonano na trzech grupach, modyfikowanych domieszkami i dodatkami, zaczynów
cementowych:
Zaczyn cementowy z domieszką superplastyfikatora w ilości 3,0% masy cementu,
Zaczyn jw. z domieszką stabilizatora Addiment ST1 w ilościach 0,2; 0,4 i 0,6% masy
cementu,
Zaczyn (jak w pozycji pierwszej) z dodatkiem popiołu lotnego, w ilościach 10; 20 i 30%,
zastępującego cement,
Zaczyn (jak w pozycji pierwszej) z dodatkiem mączki wapiennej, w ilościach 10; 20
i 30%, zastępującej cement.
Badania wykonano na cemencie portlandzkim CEM I 32,5R. Dla każdego rodzaju
zaczynu wprowadzono sześć zmiennych wskazników wodno-cementowych w/c = 0,20,
0,25, 0,30, 0,36, 0,43, 0,5. Jako zaczyn porównawczy przyjęto zaczyn z domieszką FM 34
w ilości 3,0% masy cementu. Dla tak zaprojektowanych zaczynów wykonano po trzy
pomiary wskaznika reologicznego e i oznaczono, przy użyciu Viscomatu PC, lepkość
z
plastycznÄ… h.
5.2. Metodyka pomiarów
Do oznaczenia wskaznika reologicznego zaczynu e przyjęto metodę rozpływu na stalowej
z
płycie pomiarowej o wymiarach 700 x 700 mm, na której centralnie oznaczono współosiowe
okręgi o średnicy d2 = 50 i d1 = 250 mm. Jako cechowany pojemnik na zaczyn zastosowano
pierścień stalowy o średnicy wewnętrznej Ś 50 ą 0,1 mm i wysokości h = 100 ą 0,1mm.
Rys. 2. Schemat płyty
do pomiaru rozpływu za-
czynu
Fot. 3. Płyta do oznaczania rozpływu za-
czynu
7
Edmund Czopowski
Średnica d2 = 50 mm służy, podczas każdego pomiaru, do centralnego usytuowania
pierścienia na płycie pomiarowej, a d1 = 250 mm traktowane jest jako średnica pomiaru
czasu rozpływu zaczynu, niezbędna do wyznaczenia średniej prędkości płynięcia.
Pomiar lepkości plastycznej zaczynów h, wykonano metodą reometrycznego testu ura-
bialności (RTU), z zastosowaniem Viscomatu PC. Pomiarów krzywych płynięcia dokonano
dla malejących od 120 do 20 obr/min prędkościach obrotowych.
5.3. Korelacja pomiędzy lepkością plastyczną h a wskaznikiem reolo-
gicznym e
z
Wstępne pomiary parametrów reologicznych zaczynu, wykonane reologicznym testem
urabialności wykazały, że dla przyjętej płynności zaczynów ich parametr granica pły-
nięcia g jest stosunkowo mały. W związku z tym, w zasadniczych badaniach, został
on pominięty.
Dla wszystkich przebadanych zaczynów przeprowadzono analizę korelacji pomiędzy
lepkością plastyczną h, a wskaznikiem reologicznym zaczynu e . Empiryczna regresja
z
wartości wskaznika reologicznego e względem lepkości plastycznej h, jest najlepiej
z
wyrównana przy użyciu funkcji wykładniczej. Naniesione wyniki badań i przyjętą krzywą
regresji obrazuje rys. 4.
Rys. 4. Zależność między lepkością plastyczną h a wskaznikiem reologicznym e
z
Po oszacowaniu wartości stałych funkcja regresji ma postać:
e = 0,00741 + exp[-2,885 + (-41,042)*h (5.1)
z
Funkcji tej odpowiada wysoki współczynnik determinacji R2 = 0,839 i współczynnik
korelacji r = 0,916, co świadczy o bardzo wysokiej korelacji między lepkością plastyczną
h, a przyjętym przez autora wskaznikiem reologicznym e . Tak wysoka współzależ-
z
8
Formuła kompozytowa betonu podstawą koncepcji ...
ność między tymi wskaznikami potwierdziła słuszność założenia, że przyjęty wskaznik
reologiczny e w pełni charakteryzuje właściwości reologiczne zaczynów, niezbędne do
z
projektowaniu betonów samozagęszczalnych.
5.4. Korelacja między stosunkiem w/c a wskaznikiem reologicznym
zaczynu e
z
Uzyskane wyniki badań pozwoliły na sporządzenie wykresów, przedstawiających za-
leżności pomiędzy wielkościami stosunku w/c w modyfikowanych zaczynach, a ich
wskaznikami reologicznymi e . Wykazały one, że dla przebadanych zaczynów występuje
z
bardzo silna korelacja pomiędzy stosunkiem w/c, a wskaznikiem reologicznym zaczynu
e R2 powyżej 0,867.Zależności między stosunkami w/c, a wskaznikami reologicznymi e ,
z z
dla przebadanych zaczynów modyfikowanych superplastyfikatorem SP, stabilizatorem
ST, popiołami lotnymi Pl i mączką wapienną Mw, przedstawiono na rys. 5 7.
Rys. 5. Zależność między stosunkiem w/c a wskaznikiem reologicznym zaczynu e dla zaczynów
z
cementowych modyfikowanych superplastyfikatorem i stabilizatorem
Rys. 6. Zależność między stosunkiem w/c a wskaznikiem reologicznym zaczynu e dla zaczynów
z
cementowych modyfikowanych superplastyfikatorem i popiołem lotnym
9
Edmund Czopowski
Rys. 7. Zależność między stosunkiem w/c a wskaznikiem reologicznym zaczynu e dla zaczynów
z
cementowych modyfikowanych superplastyfikatorem i mÄ…czkÄ… wapiennÄ…
Zależności pomiędzy stosunkiem w/c a wskaznikiem reologicznym zaczynu e opisane
z
są równaniami regresji w postaci wielomianów drugiego stopnia.
Uzyskane wyniki badań zaczynów i ich analiza statystyczna wykazały, że przyjęty
wskaznik reologiczny dobrze charakteryzuje podatność zaczynu na płynięcie w teście
rozpływu. Stosując domieszki i dodatki do zaczynów cementowych, można z dużą
dowolnością kształtować wartości wskaznika e , a więc i jego płynność, w powiązaniu
z
z wielkością stosunku w/c. Jest to istotny element przy projektowaniu betonów samo-
zagęszczalnych.
6. Wskaznik reologiczny zaczynu a betony
samozagęszczalne
Określenie zakresu wartości wskaznika reologicznego zaczynu e , spełniającego wymaga-
z
nia zaczynu dla betonów samozagęszczalnych, wyznaczono bezpośrednio na mieszankach
betonowych. Stanowi ona część II badań własnych.
6.1. Program badań
Zgodnie z przyjętą formułą kompozytową betonu, jako podstawą koncepcji projektowania
betonów samozagęszczalnych, na ich samozagęszczalność mają bezpośredni wpływ: war-
tość wskaznika reologicznego e , właściwości zastosowanego kruszywa i proporcja udziału
z
zaczynu w kruszywie Õkz. W badaniach zastosowano nastÄ™pujÄ…ce skÅ‚adniki betonów:
zaczyny cementowe z następującymi domieszkami i/lub dodatkami:
z domieszką tylko supeplastyfikatora FM34 w ilości 3% masy cementu,
z domieszką 3% FM34 i stabilizatora ST1 w ilości 0,4% masy cementu,
z domieszką 3% FM34 i dodatkiem popiołu lotnego, jako zamiennika cementu, w ilości
30% jego masy,
10
Formuła kompozytowa betonu podstawą koncepcji ...
z domieszką 3% FM34 i dodatku mączki wapiennej, jako zamiennika cementu, w ilości
30% jego masy,
kruszyw naturalnych: dla badań zasadniczych o uziarnieniu do 8 mm, a dla kontrolnych
o uziarnieniu do 16 mm, zaprojektowane metodą iteracji z uwzględnieniem warunku
j + wk = min
Po badaniach wstępnych przyjęto przedział wielkości wskaznika reologicznego
zaczynu e = 0,009 0,030 m2/s i wskaznika wypeÅ‚nienia kruszywa zaczynem Õkz w prze-
z
dziale 1,30 1,60.
6.2. Metodyka pomiarów
Oznaczenia samozagęszczalności mieszanek betonowych, metodą rozpływu stożka
Abramsa przez pomiar czasu rozpływu mieszanki do średnicy pomiarowej (d = 500 mm)
i pomiar maksymalnej średnicy rozpływu. Jako drugie kryterium samozagęszczalności
mieszanek przyjęto czasy przepływu t 200 i t 400 oraz wysokości mieszanki w rynnie
poziomej po zakończeniu jej płynięcia: H1 i H2 w aparacie przepływowym L-box.
6.3.Wnioski z badania samozagęszczalności betonów
Kształtowanie betonów samozagęszczalnych zaczynami o właściwościach opisanych
wskaznikiem e wykonano na 123 mieszankach betonowych, w tym 100 mieszankach
z
z zastosowaniem kruszywa o uziarnieniu 0 8 mm i 23 mieszankach na kruszywie frakcji
0 16 mm. Uzyskane wyniki badań wykazały, że samozagęszczalność betonów uzyskuje
się (dla przyjętych kruszyw) przy zastosowaniu zaczynów o właściwościach reologicznych
opisanych wskaznikiem e = 0,0090 0,0300 m2/s. Mieszanki z zastosowaniem zaczynów
z
o e < 0,0090 m2/s są gęste, o dużej lepkości i utrudnionym samoodpowietrzaniu, a zaczy-
z
ny o wskazniku e > 0,0300 m2/s posiadają niestabilną strukturę. Dla każdego poziomu
z
wskaznika reologicznego e , charakteryzującego zastosowany zaczyn, samozagęszczal-
z
ność mieszanki uwarunkowana jest dodatkowo wskaznikiem wypeÅ‚nienia kruszywa Õkz.
Wartość tego wskaznika, dla zastosowanego kruszywa wynosi Õk = 1,30 1,60.
Dla przebadanych mieszanek betonowych, bez względu na zastosowany rodzaj za-
czynu modyfikowanego domieszkami i/lub dodatkami, w ukÅ‚adzie współrzÄ™dnych (Õk,
e ), można wyznaczyć obszar ograniczony wielobokiem, dla której wartości wskazników:
z
reologicznego e i wypeÅ‚nienia Õkz speÅ‚niajÄ… warunek samozagÄ™szczalnoÅ›ci. PrzykÅ‚adowy
z
obszar spełniający warunek samozagęszczalności mieszanki betonowej na kruszywie
o frakcji 0 8 mm przedstawiono na rys. 8.
Obszar samozagęszczalności betonów wykonanych na kruszywach o uziarnieniu 0 8
i 0 16 mm modyfikowanych superplastyfikatorem i mÄ…czkÄ… wapiennÄ… przedstawiono na
rys. 9.
11
Edmund Czopowski
Rys. 8. Obszar wyznaczony wielkoÅ›ciami wskaznika wypeÅ‚nienia Õkz i wskaznika reologicznego
zaczynu e dla betonów samozagęszczalnych
z
Rys. 9. Obszar samozagęszczalności betonów wykonanych na kruszywach o uziarnieniu 0 8
i 0 16 mm modyfikowanych superplastyfikatorem i mÄ…czkÄ… wapiennÄ…
12
Formuła kompozytowa betonu podstawą koncepcji ...
Wyznaczone powierzchnie można podzielić na trzy części:
I mieszanki o wskazniku e = 0,0090 0,0135 m2/s i Õkz = 1,35 1,55, charakteryzujÄ…
z
mieszanki samozagęszczalne, lecz o dużej lepkości i utrudnionym samoodpowietrza-
niu,
II mieszanki o wskazniku e = 0,0240 0,0300 m2/s i Õkz = 1,30 1,40 posiadajÄ… bardzo
z
dobrą płynność i samoodpowietrzanie, lecz struktura ich jest na pograniczu stabilno-
ści,
III mieszanki o wskazniku e = 0,0135 0,0240 m2/s i odpowiadające mu wartości
z
Õkz = 1,30 1,55 tworzÄ… betony charakteryzujÄ…ce siÄ™ bardzo dobrÄ… samozagÄ™szczal-
nością.
Wykonane badania betonów na kruszywie naturalnym o uziarnieniu 0 16,0 mm wy-
kazały, że mieszanki ich wykazują porównywalne właściwości do betonów realizowanych
na kruszywie o uziarnieniu 0 8,0 mm.
7. Wnioski końcowe
Przeprowadzone badania własne, dotyczące kształtowania samozagęszczalności mie-
szanki betonowej, potwierdziły słuszność przyjętej formuły kompozytowej stanowiącą
podstawę koncepcji jego projektowania. Reasumując przedstawione powyższe analizy
można stwierdzić.
Przyjęty wskaznik reologiczny zaczynu e , charakteryzuje właściwości zaczynu w stop-
z
niu wystarczającym do projektowania betonów samozagęszczalnych.
Do projektowania betonów samozagęszczalnych należy przyjmować zaczyny cha-
rakteryzujące się wartościami wskaznika reologicznego e = 0,0135 0,0240 m2/s,
z
dla wskazników w przedziale e = 0,0090 0,0135 m2/s i e = 0,0240 0,0300 m2/s
z z
uzyskuje się betony na granicy samozagęszczalności, a dla wskazników e > 0,0300
z
m2/s i e < 0,0090 m2/s betony nie są samozagęszczalne.
z
Dla przebadanych mieszanek betonowych, wskazniki reologiczne zaczynu e i wy-
z
peÅ‚nienia kruszywa zaczynem Õkz, wyznaczajÄ… w ukÅ‚adzie współrzÄ™dnych (Õkz , e )
z
powierzchnię ograniczoną wielobokiem, dla których mieszanki spełniają wymagania
betonów samozagęszczalnych.
Dla określonego kruszywa, o zdefiniowanym wskazniku dyspersji D i zaprojektowa-
s
nego zaczynu, można wyznaczyć wartość wskaznika wypeÅ‚nienia Õkz , zapewniajÄ…cego
uzyskanie betonu samozagęszczalnego.
Uzyskane wyniki sugerują celowość rozszerzenia przeprowadzonych badań o wpływ
wskaznika dyspersji stosu okruchowego D jako trzeciego czynnika samozagęszczal-
s
ności betonu. Pozwoli to na wyznaczenie przestrzeni samozagęszczalności betonu
w ukÅ‚adzie trzech zmiennych jej czynników: e , Õkz, D , istotnie upraszczajÄ…c projekto-
z s
wanie betonów samozagęszczalnych.
Literatura
[1] Bouzoubaa N., Lachemi M.: SCC incorporating high volumes of fly ash. Preliminary results. Cem &
Concr. Res. V.31 (2001), pp. 413-420.
[2] Czarnecki L.: Domieszki do betonu. Możliwości i ograniczenia. Polski Cement. Numer specjalny
2003.
13
Edmund Czopowski
[3] Czopowski E.: Kształtowanie samozagęszczalności mieszanek betonowych. Rozprawa doktorska
Gliwice 2005.
[4] Czopowski E.: Wskaznik reologiczny zaczynu w projektowaniu samozagęszczalności betonów. VII
Sympozjum Naukowo-Techniczne. Reologia w technologii betonu. Gliwice 2005.
[5] Edamatsu Y., Nishida N., Ouchi M.: A rational mix-design for SCC considering interaction between
coarse aggregate and mortar particles. 1st Int. RILEM Symp. on SCC, Stockholm, Sep. 13-14 1999, ed.
RILEM Publ. S.A.R.L., pp. 309-319.
[6] Oh S.G., Noguchi T., Tomosawa F.: Toward mix design for rheology of SCC. 1st Int. RILEM Symp. on
SCC, Stockholm, Sep. 13-14 1999, ed. RILEM Publ. S.A.R.L., pp. 361-372.
[7] Petersson O., Billberg P.: Investigation on blocking of SCC with different maximum aggregate size
and use of viscosity agent instead of filler. 1st Int. RILEM Symp. on SCC, Stockholm, Sep. 13-14 1999,
ed. RILEM Publ. S.A.R.L., pp. 333-344.
[8] Serdan T. de Larrard F .: Optimization of SCC thanks to Packing Model. 1st Int. RILEM Symp. on SCC
Stockholm, Sep. 13-14 1999. ed. RILEM Publ. S.A.R.L., pp. 321-332.
[9] Szwabowski J.: Śliwiński J: Betony samozagęszczalne. Polski Cement nr 2 (22) 2003.
[10] Szwabowski J.: Reologia mieszanek na spoiwie cementowym. Wyd. Pol. Åšl. Gliwice 1999.
[11] Szwabowski J.: Reologia betonów nowej generacji. V Sympozjum Naukowo-Techniczne. Reologia w
technologii betonu. Gliwice 2003
[12] Śliwiński J.: Beton zwykły projektowanie i podstawowe własności. Polski Cement Sp. z o.o. Kraków
1999.
[13] Van B.K., Montgomery D.: Mixture proportioning method for SCC HPC with minimum paste volume.
1st Int. RILEM Symp. on SCC, Stockholm, Sep. 13-14 1999, ed. RILEM Publ. S.A.R.L., pp. 373-384.
14
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
TECHNOLOGIA BETONU Podstawowe pojęcia(Podstawowe zasady projektowania i montażu instalacji nawadniających)id86Podstawy zarzadzania projektami Zdobywanie kwalifikacji pozwalajacych wyprzedzic konkurencje(1)Krzysztof Wajda Sieci szerokopasmowe w technice ATM ATM podstawowe koncepcjeA PODSTAWY ZARZ PROJEKTAMIWpływ rozwoju parametrów mechanicznych twardniejącego betonu na wytężenie bloków betonowychogolne zasady projektowania betonów wysokowytrzymałościowychPodstawy Inż Konstrukcji Betonowych VII s I st studia stacjonarne przykładowe pytania na kolokwium 2Podstawy optymalizacji w projektowaniuwięcej podobnych podstron