Otulenie ziaren kruszywa zaczynem cementowym

Ziarna kruszywa w mieszance betonowej nie stykają się bezpośrednio, ponieważ otoczone są warstwą zaczynu, który wypełnia również przestrzenie międzyziarnowe stosu okruchowego. Przy ustalonej ciekłości zaczynu cementowego czynnikiem umożliwiającym korygowanie cech reologicznych mieszanki betonowej jest jego grubość na ziarnach kruszywa. Decyduje ona o wzroście objętości całego układu.

Wzrost objętości mieszanki betonowej, wynikający z otulenia ziaren kruszywa zaczynem cementowym, wyraża współczynnik spęcznienia mieszanki betonowej, określony zależnością

gdzie:

V_b - objętość betonu uzyskana w wyniku otulenia ziaren kruszywa warstwą zaczynu cementowego o grubości δ_z

V_k - pierwotna objętość kruszywa,

m_b - współczynnik spulchnienia mieszanki betonowej.

Zależność pomiędzy współczynnikiem spęcznienia pojedynczego ziarna i grubością warstwy otaczającego zaczynu określa relacja

gdzie:

m_bi - współczynnik spulchnienia ziarna kruszywa w mieszance betonowej,

δ_zi - grubość otulenia ziarna kruszywa zaczynem cementowym,

d_ki - średnica ziarna kruszywa.

Dla poszczególnych frakcji kruszywa współczynnik spulchnienia można określić zależnością

.

Przy znanym udziale poszczególnych frakcji wartość współczynnika spulchnienia mieszanki betonowej opisuje wyrażenie

,

gdzie:

p_i - procentowa zawartość ziaren poszczególnych frakcji w mieszance kruszywa,

d_ki - średni wymiar oczka sita analizowanej frakcji kruszywa.

Jeżeli mieszanka kruszywa skomponowana została ze żwiru i piasku to współczynnik spulchnienia mieszanki betonowej określa zależność

,

gdzie:

p_p - udział piasku w mieszance kruszywa,

p_z - udział żwiru w mieszance kruszywa.

Grubość warstwy zaczynu otaczającego ziarna kruszywa δ_z uzależniona jest od konsystencji mieszanki betonowej i płynności zaczynu cementowego. Do obliczeń współczynnika spulchnienia mieszanki betonowej można wykorzystać zależności przedstawione na poniższym wykresie.

Grubość otulenia ziaren kruszywa zaczynem cementowym w zależności od konsystencji mieszanki betonowej i płynności zaczynu cementowego, wyrażonego współczynnikiem wodno-cementowym mieszanki w odniesieniu do wodożądności normowej cementu ω^'=ω/ω_n= (w/c):(w/c)_n

Jeżeli znany jest skład granulometryczny stosu okruchowego to średnią wielkość ziaren kruszywa określa następująca zależność

gdzie;

p_i - udział poszczególnych frakcji kruszywa w stosie okruchowym,

d_ki1 - górny wymiar sita analizowanej frakcji,

d_ki2 - dolny wymiar sita analizowanej frakcji.

A na tej podstawie grubość otulenia ziaren kruszywa zaczynem cementowym można obliczyć ze wzoru

.

Znając średni wymiar ziaren kruszywa w mieszance betonowej, na podstawie powyższych zależności można wyznaczyć współczynnik spulchnienia mieszanki betonowej.

Objętość kruszywa w 1 m³ mieszanki betonowej jest równa

.

Całkowitą masę kruszywa w projektowanej mieszance betonowej można obliczyć z zależności

.

---