Proportionering och användning av krossat berg som ballast i betongproduktionen Hans-Erik Gram
Innehåll Proportionering Indata Siktkurvan fördelar-begränsninger Kompaktdensiteten fördelar-begränsninger Kornformen/ytstrukturen grov, fin ballast,filler o cement Varför lös packning? Varför bruksprovning? Concrete Mix Design målsättning Proportionering skall vara lätt att utföra - 4 snabba steg Exempel När kommer programmet och var finns det då?
Proportionering Proportionering innebär oftast kompromisser mellan oförenliga krav och önskemål. Betongen måste exempelvis sättas samman så att den får tillräckligt bra arbetsbarhet för det aktuella produktionssättet, samtidigt som den måste uppfylla alla krav som gäller hållfasthet och beständighet. Receptet som tas fram måste kontrolleras genom förundersökningar som innefattar provblandningar och provning av såväl den färska betongmassan som de hårdnade egenskaperna. Resultaten från förundersökningen är avgörande och styr sedan betongens slutliga sammansättning.
Indata Alla proportioneringsprogram baseras på delmaterialens kompaktdensitet och siktkurvor hos alla ingående partikelmaterial. Normalt utgår man från att alla partiklar utgörs av runda korn. Sedan kan man räkna fram specifika ytor hos ingående material, man kan anpassa den sammansatta partikelmassan till en vald idealkurva. Den vanligaste kurvan kallas Fullerkurvan, vilken är ett specialfall av Andreassen-kurvan. Vissa program tar hänsyn till partiklarnas packningsegenskaper och andra utvärderar partiklar med hjälp av reologiska studier.
Siktkurvan Resultatet från en siktning påverkas av partiklarnas form! Särskilt komplext när vi skall ta fram kornkurvan för fina fraktioner.
Inverkan på kornkurvan Ett korn som passerar denna öppning kan se ut antingen så på principiellt tre olika sätt: Klotformat Stängligt
Kompaktdensiteten Används för att beräkna volymandelar mycket god precision och relativt liten felkälla.
Kornformen/ytstrukturen Grov ballast lätt att studera med standardiserade metoder Exempel LT-index, Shape Index, packning, flödestid > 4 mm > = 1 mm
Kornformen/ytstrukturen Packning skrymdensiteten ger information om kornform och ytstruktur. Ju mindre skillnaden är mellan övre och undre kornstorleksgräns desto bättre precision.
Lös packning grov ballast
Lös packning grov ballast Metoden har rätt god precision! Man kan även bestämma partiklarnas hårda packning genom att lägga på en vikt på överytan och vibrera behållaren. Detta ger indata till exempelvis LDPM metoden (Frankrike) och 4C metoden (Danmark) och också CPM metoden (Frankrike).
Packning fin ballast Fraktioner ner till 0,125 mm kan med relativt god precision studeras med hjälp av lös/hård packning.
Packning fin ballast
Fraktioner < 0,125 mm Svårt att få fram representativa värden, andra krafter spelar in, särskilt vid hård packning och vibrering. Filler och cement svåra att studera med packning.
Varför lös packning? Vid hård packning/vibrering flyttar partiklarna runt i provkärlet. Ju större differens mellan övre och undre kornstorleksgräns, desto större möjlighet för partiklar att omlagras. Därför kan man få samma packningsvärde på en 0-4 mm fraktion även om den ena utgörs av naturgrus med rundad form och den andra utgörs av krossat berg med stor halt flakiga partiklar. Lös packning ger tydligare skillnader!!!
Packning av partiklar Kornformen har stor inverkan på hur partiklar packas! Packningen är starkt beroende av hur packningen görs. God packning lågt vattenbehov! LÖS HÅRD Packningsgrad 0,62 0,30 0,80
Varför bruksprovning? Att bestämma kornkurva, kornform, ytstruktur på finare fraktioner är svårt och eller omständligt! Visst kan man utvärdera tunnslip i mikroskop, bestämma BET-ytan, lasersikta, använda Sand-ekvivalentmetoden eller metylenblåmetoden men hur använda resultatet i ett proportioneringsprogram? Då är det lättare att använda en enkel reologisk metod som att studera utflytet hos ett bruk eller mikrobruk. Ett 0-2 mm bruk utgör ungefär 50% av hela betongvolymen och är därför ganska representativt!
Blanda ett bruk bestäm utflytet
Beräkna fillerkonstanter Bruksprovningen gör det möjligt att beräkna fillerfraktionens inverkan på brukets reologi.
Concrete Mix Design - målsättning Programmet skall kunna ge information om konsekvensen av att byta ut ett eller flera ballastmaterial i ett givet recept genom att ange förändringen i cementhalt och vattenhalt. Programmet skall också kunna ge information om hur ett givet ballastmaterial skall kunna förbättras och därmed ge betongtillverkaren ett verktyg för att kunna ställa krav på ballastleverantören. Programmet skall hjälpa betongtillverkaren att optimera sina recept samt att öka förståelsen av delmaterialens inverkan på den färska betongens egenskaper.
Ytterligare en målsättning Programmet skall vara lätt att använda och framtagningen av ett recept skall gå fort!
Två steg följs: Proportioneringsfilosofi Steg 1 partiklarna ordnas så att hålrummet för alla partiklar > 0,125 mm i en betong med sättmåttet 0 mm blir så litet som möjligt! Hm = hålrumsmodulen för alla partiklar > 0,125 mm Steg 2 Matrisfasen, dvs alla partiklar < 0,125 mm, vatten, tillsatsmedel, filler ges rätt reologi. Lq = Reologifaktor för matrisfasen
Lq =3,598(a)^2,736 a = summan av bidrag från cement, filler, finsvansen hos ballasten, flygaska, slagg a = kc*c/w + ks*s/c + kf-ball*fball/c + kf-fill*f-fill/c+ k-sl*sl/c + kflyg* Flyg/C Materialkonstanterna kc, ks, kf-ball, kf-fill, kf-sl, kf-flyg bestäms. Den parameter som har störst inverkan på Lq är W, Ju större W i förhållande till C, desto lägre Lq, dvs lösare matris. Termen C/W är det omvända vattencementtalet, vct. Lågt vct högt Lq högt vct lågt Lq
Indata till programmet Partikelfraktionernas kornkurvor, dvs Cement Filler 0-4 mm 4-8 mm 8-16 mm 16-32 mm
kompaktdensiteten
Lös packning För alla partikelfraktioner > 0,125 mm För 0-2 mm, 0-4 eller 0-8 mm För 0,125-2 mm
Bruksprovning
Bruksprovning Ger fillerkonstanten k f
Exempel 1 Byte av Sten Exempel C30/37, X0, Dmax 16 mm, S2 resp S3 Skövde Bygg S2 S3 Transportbetong2 0-8N 2650 0,5798 Transportbetong2 11-16K 2847 0,4978 Transportbetong2 5-8K 2795 0,5012 259,2 272,4 Transportbetong1 11-16K 2612 0,518 252,1 265,1 7,1kg 7,3kg
Exempel 2 Byte av fingrus C30/37, X0, Dmax 16 mm, S2 resp S3 Skövde Bygg S2 S3 Transportbetong2 0-8N 2650 0,5798 Transportbetong2 11-16K 2847 0,4978 Transportbetong2 5-8K 2795 0,5012 259,2 272,4 Transportbetong3 0-8N 2491 0,6303 234,4 257,2 24,8kg 15,2 kg
När kommer programmet? Snart inom 2 månader
http://www.concretemixdesign.se/ development/