background image

X L V I I I     K O N F E R E N C J A    N AU K O W A  

KOMITETU  INŻ YNIERII  LĄ DOWEJ  I  WODNEJ  PAN 

I  KOMITETU  NAUKI  PZITB 

Opole – Krynica

 

2002

 

 

 
 
 
 
 
Lucyna DOMAGAŁ A

1

 

 
 

 

KSZTAŁ TOWANIE WYTRZYMAŁ OŚ CI BETONÓ W LEKKICH  

Z KRUSZYW ZE SPIEKANYCH POPIOŁ Ó W LOTNYCH 

 

 

1.  Wprowadzenie 

 
Dostę pny  na  rynku  szeroki  asortyment  kruszyw  lekkich,  obejmujący  kruszywa  zarówno 
naturalne  jak  i  sztuczne,  produkowane  na  bazie  róż nych  materiałów  wyjściowych  i  przy 
róż nych  technologiach  produkcji,  umoż liwia  otrzymywanie  betonów  lekkich  o  bardzo 
szerokim  zakresie  charakterystyk,  od  betonów  izolacyjnych  do  betonów  konstrukcyjnych 
wysokiej  wytrzymałości.  Tak  szeroki  zakres  rozmaitych  właściwości    betonów  lekkich, 
stwarza  moż liwości  ich  stosowania  jako  wszechstronnego  materiału  budowlanego,  co 
potwierdza dynamiczny rozwój w ostatnim dziesię cioleciu budownictwa konstrukcyjnego na 
bazie tych betonów.  

Najwię kszy  postę p  w  technologii  wykonywania  i  projektowania  w  tej  dziedzinie  ma 

miejsce  w  przypadku  betonów  lekkich  wysokich  wytrzymałości  (LBWW).  Dzię ki  swoim 
specyficznym  właściwościom  znajdują  one  zastosowanie  w  najbardziej  spektakularnych 
przedsię wzię ciach  budowlanych,  spośród  których  należ y  chociaż by  wymienić :  wież owce 
Water  Tower  Plaza  w  Chicago,  Yokohama  Landmark  Tower  w  Japonii,  norweskie  mosty 
pontonowe Bergsøysundet, Nordhordlands oraz platformy  wiertnicze  na Morzu Północnym 
Troll GBS i Heidrun TLP.  

Dzię ki  moż liwości osiągania  wysokich poziomów  wytrzymałości (nawet do 120 MPa) 

przy  relatywnie  niskiej  gę stości  obję tościowej  (do  2000  kg/m

3

),  dobrej  izolacyjności 

termicznej  i  trwałości  podczas  eksploatacji,  na  świecie  LBWW  czę sto  stosuje  się   zamiast 
betonów o normalnym cię ż arze i wysokich wytrzymałościach (BWW).  

Pomimo tak istotnych zalet, w budownictwie polskim w dalszym ciągu rzadko korzysta 

się   z  LBWW.  Zasadniczą  przyczyną  takiego  stanu  rzeczy  jest  nie  tyle  brak  odpowiednio 
wytrzymałych  kruszyw  lekkich,  ale  przede  wszystkim  brak  ustalonych  i  niezawodnych 
procedur  przy  projektowaniu  i  wykonywaniu  betonów  na  bazie  tych  kruszyw,  które  w 
ostatnim czasie pojawiły się  na rynku krajowym. 
 

2.  Kształ

towanie wytrzymał

ości lekkich betonó w kruszywowych 

 
O  odmiennym  mechanizmie  kształtowania  wytrzymałości  betonów  lekkich  w  głównej 
mierze decydują specyficzne  właściwości kruszyw lekkich, spowodowane ich porowatą 

                                                 

1

 Dr inż ., Zakład Technologii Betonów Politechniki Krakowskiej 

background image

 

12 

strukturą.  Wysoka  porowatość   stosowanych  kruszyw  lekkich,  dochodząca  nawet  do 
60%,  implikuje  pozostałe  ich  właściwości  takie  jak:  wysoka  nasiąkliwość   (nawet  do 
30%), niska gę stość  pozorna (do 1800 kg/m

3

 wg PN-86/B-23006; do 2000 kg/m

3

 wg EN 

206-1:2000)  i  nasypowa,  niski  moduł  sprę ż ystości  porównywalny  z  matrycą  oraz  niska 
wytrzymałość . 

Zatem  wpływ  kruszywa  na  kształtowanie  wytrzymałości  lekkich  betonów 

kruszywowych  ma  dwojaki  charakter.  Z  jednej  bowiem  strony,  w  betonach  lekkich,  a  w 
szczególności  w  LBWW,  kruszywo  jest  najsłabszym  elementem  wytrzymałościowym  i  to 
właśnie  ono  ogranicza  poziom  wytrzymałości  betonu.  Dodatkowo  stosowanie  kruszyw 
lekkich implikuje ograniczenie modułu sprę ż ystości betonu, zwię ksza jego skurcz i zuż ycie 
cementu,  pogarsza  urabialność   mieszanki  betonowej.  Z  drugiej  jednak  strony  zapewnia 
obniż enie  gę stości  obję tościowej  betonu,  wzrost  jego  izolacyjności  termicznej  oraz 
korzystny  rozkład  naprę ż eń  w  czasie  obciąż enia.  Ta  ostatnia  właściwość   lekkich  betonów 
kruszywowych  związana  jest  nie  tylko  z  wię kszą  ich  jednorodnością,  spowodowaną 
porównywalnymi  modułami sprę ż ystości  kruszywa i  matrycy, ale również  z zapewnieniem 
przez  technologię   produkcji  kruszyw  sztucznych  ich  regularnego  kształtu  i  tekstury 
gwarantującej  dobrą  przyczepność   do  matrycy.  Stąd  dla  lekkich  betonów  kruszywowych 
zależ ność  naprę ż enie-odkształcenie ma bardziej liniowy charakter niż  w przypadku betonów 
na  kruszywach  zwykłych,  a  pierwsze  rysy  pojawiają  się   dopiero  w  momencie,  gdy 
naprę ż enia osiągają poziom 85 – 90% naprę ż eń maksymalnych. 

Podsumowując,  spośród  czynników  materiałowych  najsilniejszy  wpływ  na  poziom 

wytrzymałości  lekkich  betonów  konstrukcyjnych  ma  rodzaj  uż ytego  kruszywa.  Należ y 
jednak  pamię tać ,  ż e  wpływ  czynników  technologicznych,  uwzglę dniających  sposób 
wykonywania  i  pielę gnacji  betonów  lekkich  na  ich  właściwości  okazuje  się   być   również 
znacznie  silniejszy  niż   dla  betonów  na  kruszywach  zwykłych.  To  właśnie  pominię cie 
wpływu rodzaju kruszywa oraz parametrów technologicznych na kształtowanie właściwości 
betonów  lekkich  czę sto  stanowi  przyczynę   rozbież ności  wyników  uzyskiwanych  przez 
róż nych  badaczy  i  uniemoż liwia  ustalenie  jednoznacznej  relacji  ilościowej  pomię dzy 
poszczególnymi charakterystykami tych betonów, a parametrami materiałowymi.  
 

2.1.  Wpł

yw parametró w materiał

owych 

 

Do najczę ściej wskazywanych w literaturze parametrów materiałowych, opisujących wpływ 
wytrzymałości matrycy i jej procentowego udziału na kształtowanie wytrzymałości betonów 
na  danym  rodzaju  kruszywa  lekkiego,  należ y  zaliczyć :  zawartość   cementu  danej  klasy, 
zawartość   matrycy,  współczynnik  wodno-cementowy,  zawartość   kruszywa,  stosunek 
obję tościowy kruszywa do matrycy oraz rozmiar ziaren kruszywa. 

Wpływ  wytrzymałości  matrycy  na  wytrzymałość   betonu  lekkiego,  charakteryzowanej 

wskaźnikiem  W/C,  ma  nieco  inny  charakter  niż   w  przypadku  betonów  na  kruszywie 
zwykłym.  Na  skutek  dynamicznego  procesu  absorpcji  przez  kruszywo  wody  /  zaczynu  z 
mieszanki betonowej, rzeczywisty stosunek wody do cementu, determinujący wytrzymałość  
matrycy, jest niż szy i trudny do określenia. Zatem posługiwanie się  wskaźnikiem W/C, jako 
wyznacznikiem  wytrzymałości  betonów  lekkich,  uzasadnione  jest  tylko  w  przypadkach 
stosowania kruszywa nawilż onego w takim stopniu, ż e odciąganie wody z mieszanki bę dzie 
zminimalizowane.  W  ogólnym  jednak  przypadku  wpływ  wytrzymałości  matrycy  na 
wytrzymałość  betonów lekkich czę ściej jednak uwzglę dnia się  poprzez zawartość  cementu, 
zakładając,  ż e  adsorpcja  zaczynu  cementowego  przez  kruszywo  jest  znacznie  słabsza  niż 
wody. Dla zapewnienia odpowiedniego poziomu wytrzymałości betony lekkie konstrukcyjne 
z  reguły  wymagają  znacznie  wię kszego  zuż ycia  cementu  (w  niektórych  przypadkach 

background image

 

13 

 

Rys. 1. Zależ ność  pomię dzy 28. dniową wytrzymałością 
na ściskanie i zawartością cementu dla betonów lekkich 
na  róż nych  kruszywach:  (A)  popiołoporyt  i  piasek 
naturalny,  (B)  granulowany  ż uż el  wielkopiecowy  i 
piasek  naturalny,  (C)  popiołoporyt,  (D)  spiekane  łupki 
wę glowe, (E) łupkoporyt, (F) gliny pę czniejące i piasek 
naturalny, (G) pumeks hutniczy [2] 

przekraczające  nawet  1200 
kg/m

[1])  oraz  niż szych  W/C 

niż   betony  na  kruszywach 
zwykłych.  Z  jednej  strony 
wynika to z duż ej szorstkości i 
porowatości  kruszyw  lekkich, 
powodujących  znaczną  zaczy-
noż ądność   stosu  okruchowego 
dla 

zapewnienia 

struktury 

zwartej  oraz  odpowiedniej 
konsystencji 

mieszanki, 

drugiej zaś strony z ograniczeń 
wytrzymałościowych  samego 
kruszywa.  Z  uwagi  na  te 
właśnie 

ograniczenia, 

jak 

również   powstałe  w  betonie 
mikrorysy 

skurczowe, 

literaturze 

podawane 

są, 

zależ nie  od  zastosowanego 
rodzaju 

kruszyw 

lekkich, 

graniczne  zawartości  cementu 
w  zakresie  pomię dzy  400  a 
600 

kg/m

3

przekroczenie 

których nie zapewnia już  dalszego wzrostu wytrzymałości betonu. Analogiczne ograniczenia 
dla W/C kształtują się  w przedziale 0,25 – 0,35.

 

O ile przy projektowaniu betonów zwykłych wpływ proporcji ilościowych kruszywa i 

matrycy moż e być  pominię ty z uwagi na fakt, iż  najsłabsze ogniwo wytrzymałościowe tych 
betonów z reguły stanowi strefa kontaktowa, o tyle w przypadku betonów lekkich proporcje 
te w zasadniczy sposób wpływają na wytrzymałość  betonu. Wobec doskonałej przyczepności 
porowatej powierzchni zewnę trznej kruszyw do matrycy, zapewnionej dzię ki mechanizmowi 
zazę biającemu, wspomaganemu wzmocnieniem w strefie kontaktowej zarówno matrycy jak i 
samego  kruszywa  poprzez  absorpcję   zaczynu  i  wody  przez  kruszywo,  istnieje  moż liwość  
pełniejszego  wykorzystania  kompozytowego  charakteru  betonu  lekkiego  z  uwzglę dnieniem 
wpływu udziałów procentowych poszczególnych faz. Wpływ ten w literaturze uwzglę dniany 
jest najczę ściej poprzez wzglę dną zawartość  kruszywa lekkiego. Przyjmuje się , ż e z punktu 
widzenia  wytrzymałości  betonu,  dla  każ dego  rodzaju  kruszywa  lekkiego,  przy  stałej  ilości 
cementu,  istnieje pewna optymalna jego zawartość , zależ na od gę stości nasypowej. Uż ycie 
ilości  mniejszej od optymalnej powoduje uzyskanie  mniejszej  wytrzymałości betonu i jego 
wię kszej gę stości. Natomiast wię ksza ilość  kruszywa lekkiego powoduje powstanie betonu o 
nie  całkiem  zwartej  strukturze,  co  również   prowadzi  do  zdecydowanego  spadku  jego 
wytrzymałości,  nie  mówiąc  już   o  jego  szczelności  i  tym  samym  braku  zdolności  do 
zabezpieczenia prę tów zbrojeniowych przed korozją. Istnieją przykłady wskazujące, ż e jeż eli 
ilość  kruszywa lekkiego w betonie przekracza 40% jego obję tości, to nawet gdy zastosowano 
wysokowytrzymałą matrycę , wytrzymałość  betonu jest równa wytrzymałości ziarn kruszywa 
lekkiego [3].  

Wobec zdecydowanie wyż szych wytrzymałości kruszywa w stosunku do matrycy, dla 

betonów  zwykłych  kryterium  doboru  stosu  okruchowego  o  maksymalnej  szczelności  ma 
swoje uzasadnienie. Tymczasem w przypadku betonów lekkich nie jest ono zupełnie słuszne, 
choć   niestety  czę sto  stosowane.  W  procesie  kształtowania  wytrzymałości  betonów  na 

background image

 

14 

kruszywie lekkim danego rodzaju nie bez znaczenia jest bowiem rozmiar ziaren  kruszywa. 
Generalnie  dla  tego  samego  rodzaju  kruszywa  lekkiego,  frakcje  drobniejsze  dają  wyż sze 
wytrzymałości  betonu.  Efekt  ten,  obserwowany  również   w  przypadku  betonów 
konwencjonalnych, jest znacznie silniejszy dla betonów lekkich i w tym ostatnim przypadku 
bynajmniej nie należ y go tłumaczyć  wyłącznie obniż eniem koncentracji naprę ż eń w betonie. 
W  głównej  mierze  spowodowany  jest  bowiem  korzystniejszym  rozkładem  porowatości 
ziaren  o  mniejszych  średnicach,  co  związane  jest  z  technologią  produkcji  kruszyw 
sztucznych, w szczególności tych poddawanych obróbce termicznej [4]. 

 

3.  Badania wł

asne 

 
Celem  podję tych  badań  była  weryfikacja  wpływu  poszczególnych  parametrów 
materiałowych  na  kształtowanie  wytrzymałości  lekkich  betonów  kruszywowych.  Betony 
wykonano  na  kruszywie  ze  spiekanych  popiołów  lotnych  –  pollytag,  które  w  ramach 
wcześniejszych  badań  [5]  wytypowano  spośród  kruszyw  lekkich  dostę pnych  na  rynku 
krajowym,  jako  stwarzające  najwię ksze  moż liwości  osiągania  wysokich  wytrzymałości 
betonów  lekkich,  przy  ich  relatywnie  niskich  gę stościach  obję tościowych.  Wyniki  badań 
zastosowanego kruszywa popiołoporytowego, przedstawiono w tab. 1. 

 

Tablica 1. Zestawienie wyników badań kruszywa popiołoporytowego 

Oznaczenie 

frakcja 8 

¸

 16 

frakcja 4 

¸

 8 

Gęstość  właściwa 

r

 = 2.50 g/cm

3

 

r

 = 2.50 g/cm

3

 

Gęstość  pozorna 

r

p

 = 1.25 g/cm

3

 

r

p

 = 1.25 g/cm

3

 

Gęstość  nasypowa 

· 

w stanie luźnym: 

· 

w stanie zagęszczonym: 

 

r

nl

 = 721 kg/m

3

 

r

nz

 = 806 kg/m

3

 

 

r

nl

 = 728 kg/m

3

 

r

nz

 = 824 kg/m

3

 

Szczelność  

S = 49.6 % 

S = 49.6 % 

Porowatość  

P = 50.4 % 

P = 50.4 % 

Nasiąkliwość  

· 

30.-minutowa: 

· 

maksymalna: 

 

n

30

 = 17.3 % 

n

k

 = 25.0 % 

 

n

30

 = 15.0 % 

n

k

 = 22.1 % 

Wskaźnik rozkruszenia 

X

r

 = 5.7 % 

X

r

 = 2.3 % 

Wytrzymałość  bezpośrednia 

R

k

 = 0,13 MPa 

R

k

 = 0,17 MPa 

Średnia średnica ziarna 

8.8 mm 

7.2 mm 

Proporcje stosu okruchowego o max. 
szczelności 

 

Przy  wykonywaniu  betonów  lekkich  uwzglę dniono  zmienność   trzech  parametrów: 

wytrzymałości zaprawy stanowiącej matrycę  poprzez W/C, wytrzymałości kruszywa poprzez 
róż ne  uziarnienie  oraz  proporcji  ilościowych  kruszywa  i  matrycy  poprzez  P/C  (przy 
założ eniu, ż e  wzrost  stosunku  piasku  do  cementu  implikuje  wzrost  zawartości  matrycy  dla 
zachowania  ustalonej  konsystencji  plastycznej).  Zakres  zmienności  tych  parametrów  był 
nastę pujący: W/C ={0,54; 047; 040; 0,33; 0,26}; stosunek frakcji 4  – 8 mm : 8 – 16 mm = 
{1:0; 1:1; 0:1}; P/C = {0,25; 0,50; 0,75; 1,0; 1,25; 1,50}.  

Wszystkie  betony  wykonywane  były  na  cemencie  CEM  I  52,5,  piasku  naturalnym, 

grubym kruszywie pollytag nawilż onym do poziomu jego nasiąkliwości 30. minutowej oraz 
superplastyfikatorze najnowszej generacji na bazie eteru polikarboksylowego. 

Wytrzymałości badanych zapraw zawierały się  w przedziale od 50,5 do 95 MPa. Prze-

dział zmienności odpowiadających im wytrzymałości betonów lekkich był odpowiednio niż -
szy: od 36,5 do 70,5 MPa. Gęstości wykonanych betonów  wahały się od 1487 do 1968 kg/m

3

background image

 

15 

Zatem,  zgodnie  z  normą  polską  PN-91/B-06263,  wykonane  betony  moż na  zaklasyfikować  
jako LBWW odmian 1,6; 1,8 oraz 2,0. 

 

4.  Analiza wynikó w 

 

Wszystkie  trzy  uwzglę dnione  w  programie  badań  parametry  P/C,  W/C  oraz  uziarnienie 
kruszywa  wywierały  wpływ  na  wytrzymałość   betonu  lekkiego.  Im  wyż sze  P/C  oraz  niż sze 
W/C,  a  uziarnienie  kruszywa  drobniejsze,  tym  wytrzymałość   betonów  lekkich  wię ksza. 
Należ y  jednak  zaznaczyć ,  ż e  wpływ  uziarnienia/  wytrzymałości  kruszywa  ujawnił  się  
dopiero  przy  wyż szych  poziomach  wytrzymałości  betonu  i  był  tym  silniejszy  im  mniejszy 
stosunek wytrzymałości kruszywa do matrycy. Stąd przy matrycach o W/C = 0,54 wpływ ten 
nie był jeszcze widoczny, natomiast przy W/C = 0,26 frakcja 4-8 mm dawała wytrzymałości 
betonu  wyż sze  niż   frakcja  8-16  mm  o  ca  10  do  20%,  zależ nie  od  zawartości  matrycy  w 
stosunku do kruszywa. Ponieważ  średnie średnice ziaren obu frakcji róż niły się  minimalnie 
(patrz  tab.  1),  należ y  przypuszczać ,  ż e  wię ksze  zróż nicowanie  rozmiaru  ziaren  zaowocuje 
jeszcze wię kszym zróż nicowaniem wytrzymałości betonów. 

Przekształcenia  zależ ności  wytrzymałości  na  ściskanie  badanych  betonów  od 

parametrów  wyjściowych,  umoż liwiają  otrzymanie  nowych  zależ ności  uwzglę dniających 
wpływ  parametrów,  które  najczę ściej  stosowane  są  przy  modelowaniu  wytrzymałości 
betonów lekkich. Zależ ności te 

 

przedstawiono na rysunkach 3 – 9 na przykładzie betonów 

na kruszywie popiołoporytowym frakcji 4-8 mm (R = 0,97). 
 

Interpretacja wię kszości otrzymanych zależ ności jest dość  jednoznaczna. Im wskaźnik 

wodno-cementowy  niż szy,  a  zatem  im  matryca  bardziej  wytrzymała  oraz  im  wię ksza 
zawartość   matrycy  w  stosunku  do  kruszywa  o  niż szej  wytrzymałości  (mniejsze  Ks,  Ks/M, 
k/m, a wię ksze M i Pp – oznaczenia wg rys.3-9) tym wytrzymałość  betonu wię ksza. Zatem 
przy zapewnieniu zwartej struktury betonu, a takie było założ enie projektowe dla badanych 
betonów,  nie  istnieje  optymalna  zawartość   kruszywa  z  uwagi  na  kształtowanie 
wytrzymałości  betonu.  Bowiem  przy  wysokowytrzymałych  matrycach,  każ dy  wzrost 
zawartości kruszywa, podobnie jak każ dy spadek wytrzymałości matrycy, bę dzie pociągał za 
sobą spadek wytrzymałości betonu. Taki mechanizm kształtowania wytrzymałości LBWW, 
potwierdza wybitnie kompozytowy charakter tego materiału, zapewniony poprzez znakomitą 
współpracę  obu faz. 

Analiza  wpływu  zawartości  cementu  na  wytrzymałość   betonu  lekkiego  wykazała 

natomiast,  ż e  zależ ność   ta  wcale  nie  jest  tak  jednoznaczna  jak  wskazuje  to  literatura. 
Bowiem  dany  poziom  wytrzymałości  betonu  lekkiego  moż na  osiągnąć   przy  róż nych 
zawartościach  cementu,  przy  czym  obniż anie  tej  zawartości  musi  być   zrównoważ one 
wzrostem zawartości matrycy (przy równoczesnym wzroście P/C), co wiąż e się  również  ze 
wzrostem  gę stości  betonu.  Przykładowo:  wytrzymałość   55  MPa  moż na  uzyskać   przy 
zawartościach  cementu  w  tak  znacznych  granicach  jak  ca  380  do  620  kg/m

3

,  zależ nie  od 

ilości matrycy, jej wytrzymałości i uziarnienia/wytrzymałości kruszywa. Takiemu wzrostowi 
zawartości cementu odpowiada spadek gę stości betonu  w  zakresie ca 1750 do 1650 kg/m

3

Zatem  wpływ  zawartości  cementu  na  wytrzymałość   betonu  lekkiego  powinien  być  
uwzglę dniany  bardziej  poprzez  wpływ  wytrzymałość   matrycy  i  jej  zawartość   niż   jako 
niezależ ny parametr. 
 

Podsumowując.  Proces  kształtowania  wytrzymałości  betonu  lekkiego  wysokiej 

wytrzymałości uwzglę dniać  musi co najmniej trzy zmienne niezależ ne, które opisują wpływ 
wytrzymałości kruszywa, wytrzymałości matrycy i proporcji ilościowych pomię dzy obiema 
fazami.  Pominię cie  którejkolwiek  z  tych  zmiennych  powoduje,  iż   wykreowany  model  nie 
przystaje  do  rzeczywistości,  co  uniemoż liwia  nie  tylko  jego  uniwersalne  stosowanie,  ale  

background image

 

16 

i  wykorzystanie  jako  podstawy  do  projektowania.  Pozostałe  parametry,  które  najczę ściej 
stosuje  się   przy  modelowaniu  wytrzymałości  betonów  lekkich,  sprowadzić   moż na  do 
przypadku tych trzech zmiennych, co przedstawiono na rys. 10. 

35

45

55

65

75

300

400

500

600

700

C [kg/m3]

fcc,28 [MPa]

 

Rys. 4 Wpływ zawartości cementu. 

W/C=0,54

W/C=0,47

W/C=0,40

W/C=0,33

W/C=0,26

35

40

45

50

55

60

65

70

75

45

55

65

75

85

95

fmc [MPa]

fcc,28

[MPa]

 

Rys. 3. Wpływ wytrzymałości zaprawy 

35

45

55

65

75

600

650

700

750

800

850

Ks [kg/m3]

fcc,28

[MPa]

 

Rys. 6. Wpływ zawartości kruszywa 

35

45

55

65

75

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

Ks/M

fcc,28 

[MPa]

 

Rys. 8. Wpływ proporcji masowych  

kruszywa i zaprawy 

35

45

55

65

75

800

900

1000 1100 1200 1300 1400 1500

M [kg/m3]

fcc,28

[MPa]

 

Rys. 5. Wpływ zawartości zaprawy 

 
 

35

45

55

65

75

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

k/m

fcc,28 

[MPa]

 

Rys. 7. Wpływ proporcji obję tościowych 

kruszywa i zaprawy 

 
 

P/C

 

W/C 

P/C 

W/C 

P/C 

P/C 

W/C 

W/C 

W/C 

P/C 

P/C 

background image

 

17 

 

 

Rys. 3-9. Wpływ parametrów materiałowych na kształtowanie wytrzymałości betonu  

na kruszywie popiołoporytowym frakcji 4-8 mm 

- M, m 

¯ K, k 

¯ K/M, k/m 

- Pp 

- f 

cm 

- C 

- f 

ck 

¯ Dśr 

ck

 

cm

 

- WYTRZYMAŁ OŚ Ć  BETONU LEKKIEGO 

 
 

 

PARAMETRY UWZGLEDNIONE W PROGRAMIE BADAWCZYM

 

- P/C 

¯ W/C 

- (4-8 mm) : (8-16mm) 

Rys. 10. Wpływ parametrów materiałowych na kształtowanie wytrzymałości  

betonu lekkiego: 

– wzrost; ¯ –  spadek 

35

45

55

65

75

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Pp

fcc,28 

[MPa]

 

Rys. 9. Wpływ punktu piaskowego 

 
 

Opis: 

P/C=0,25
P/C=0,50
P/C=0,75
P/C=1,00
P/C=1,25
P/C=1,50
W/C=0,26
W/C=0,33
W/C=0,40
W/C=0,47
W/C=0,54

 

P/C 

W/C 

background image

 

18 

5.  Wnioski 

 

Zrealizowany  program  badań  oraz  analiza  uzyskanych  wyników  umoż liwia  sformułowanie 
nastę pujących ogólnych wniosków:  
5.1. Betony  wykonane  na  kruszywie pollytag i  matrycy o  wytrzymałości powyż ej 50 MPa, 

zgodnie  z  normą  polską,  moż na  zaklasyfikować   jako  betony  lekkie  wysokiej 
wytrzymałości. Wytrzymałości wszystkich wykonanych betonów zawierały się  bowiem 
w przedziale 36,5 do 70,5 MPa.  

5.2. Wzrost  wytrzymałości  betonu  lekkiego  na  matrycach  wosokowytrzymałych  osiągnąć  

moż na  niezależ nie  poprzez  wzrost  wytrzymałości  kruszywa,  wzrost  wytrzymałości 
matrycy  oraz  zmniejszenie  proporcji  ilościowych  kruszywa  w  stosunku  do  matrycy. 
Korzystny  wpływ  obniż enia  rozmiaru  ziaren  kruszywa  lekkiego,  co  jest  toż same  ze 
wzrostem  jego  wytrzymałości,  ujawnia  się   dopiero  przy  wyż szych  poziomach 
wytrzymałości betonu. 

5.3. Zawartość   cementu  nie  moż e  być   traktowana  jako  podstawowy  wyznacznik 

wytrzymałości  betonu  lekkiego.  Dany  poziom  wytrzymałości  betonu  lekkiego  moż na 
osiągnąć  bowiem przy róż nych zawartościach cementu. 

5.4. Zrealizowany  program  badawczy  nie  potwierdził  istnienia  wytrzymałości  granicznej 

betonu  lekkiego,  determinującej  kres  moż liwości  projektowania  wyż szych 
wytrzymałości  betonu  lekkiego  na  danym  kruszywie.  Każ dy  bowiem  wzrost 
wytrzymałości  matrycy powodował dalszy  wzrost  wytrzymałości betonu lekkiego bez 
wzglę du  na  wytrzymałość   kruszywa.  Należ y  zatem  przypuszczać ,  iż   zwię kszenie 
wytrzymałości matrycy powyż ej 95 MPa, poprzez zastosowanie mikrokrzemionki i/lub 
obniż enie  W/C,  spowoduje  prawdopodobnie  dalsze,  chociaż   zdecydowanie  mniej 
efektywne, podwyż szenie wytrzymałości betonu lekkiego. 

 

Literatura 

 
[1]  ARMELIN  H.,  LIMA  M.G.,  SELMO  M.S.,  High-strength  LWA  concrete  –  the  first 

Brazilian experience, Congress on High Sterngth Concrete, Lillehammer 1993. 

[2]  NEVILLE A. M., Properties of Concrete, Longman 1999. 
[3]  TOMASZEWICZ  A.,  Modified  properties  and  structural  behaviour  of  high  strength 

concrete, V Rilem Congress on High Strength Concrete, Sandefjord 1999. 

[4]  MIERZWA  J.,  DOMAGAŁ A  L.,  Wytrzymałość   bezpośrednia  kruszyw  do  betonów 

lekkich kruszywowych, II Pol.-Słow. Seminarium, Kraków 1999.  

[5]  DOMAGAŁ A  L.,  O  przydatności  krajowych  kruszyw  lekkich  do  betonów  wysokich 

wytrzymałości, XVIII Konf. Nauk.-Techn., Jadwisin 2002. 

 
 

HIGH STRENGTH LIGHTWEIGHT CONCRETE 

WITH POLLYTAG AGGREGATE 

 

Summary 

 

Pollytag  is  a  relatively  new  lightweight  aggregate  on  the  market,  therefore  possibilities  of 
reaching  high  strength  levels  of  concrete  based  on  this  aggregate  have  not  been  well 
recognised yet. In this paper results of research on influences of material parameters on high 
strength lightweight sintered fly ash concrete modelling are presented.