Optymalizacja gęstości upakowania kruszywa i ilości zaczynu dla betonowych mieszanek drogowych w stanie Indiana (USA)

• Autorzy: Rudy A. , Olek J. , Nantung T. , Newell R. M.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań nad optymalizacją parametu gęstości upakowania krzywej uziarnienia (Φ) oraz ilości zaczynu (wyrażonego jako wskaźnik wypełnienia przestrzeni międzyziarnowych przez nienapowietrzony zaczyn - k") dla betonowych mieszanek drogowych. Gęstość upakowania kruszywa zmieniała się w przedziale od 0,718 do 0,786, podczas gdy wartość wskaźnika k" wahała się w granicach od 0,900 do 1,018. Gęstość upakowania kruszywa dla krzywych uziarnienia użytych w badaniach została oszacowana na podstawie modelu Toufara. Wyselekcjonowane krzywe uziarnienia wybrane do celów eksperymentalnych stanowiły kombinację maksymalnie trzech krzywych uziarnienia: piasku, kruszywa pośredniego i kruszywa grubego. Program eksperymentalny dla zmiennych Φ i k" został zaprojektowany w oparciu o metodę planowania wielopoziomowego (kompozycyjnego) (ang: Central Composite Design) i zawierał 9 mieszanek betonowych. Program badań obejmował: pomiary opadu stożka i zawartości powietrza, odporności na zginanie i ściskanie, odporności na działanie mrozu i środków odladzających, skurczu suszenia oraz absorpcji stwardniałego betonu. Analiza statystyczna wyników badań stwardniałego betonu, przeprowadzona przy pomocy metody funkcji aproksymującej (ang: Response Surface Methodology), wykazała, że mieszanki betonowe o najkorzystniejszych parametrach uzyskuje się dla gęstości upakowania od 0,755 do 0,786 oraz dla wskaźnika k" od 0,915 do 1,000. Dodatkowo, krzywe uziarnienia charakteryzujące się najkorzystniejszymi wartościami Φ spełniają warunki przedziału 8-18% pozostałości na sicie i przebiegają równomiernie w środku tego przedziału. Zastosowanie takich krzywych pozwala uzyskać zoptymalizowane mieszanki betonowe o zawartości zaczynu na poziomie 20-23%.

EN

This paper presents the results of optimization study of aggregate gradation parameter [packing density (Φ)] and the amount of paste (expressed as air free paste-aggregate voids saturation ratio (k")) for use in pavement concretes. The range of aggregate packing densities used in the study was 0,718-0,786 and the range of voids saturation ratio was 0,900-1,018. The Φ values for aggregate blends were estimated based on Toufar's model and consisted of the combinations of up to three individual aggregate gradations (sand, intermediate and coarse aggregates). The experimental program was designed with the help of Central Composite Design method and included a total of 9 different concrete mixtures. These concrete mixtures were produced in the laboratory and tested for various fresh properties (slump and air content), as well as several hardened concrete properties including: compressive and flexural strength, freeze-thaw resistance, scaling resistance, free shrinkage, and the rate of water absorption. The statistical analysis performed on the results of selected hardened concrete properties (using Response Surface Methodology approach) revealed that the optimum ranges for variables studied were as follows: from 0,755 to 0,786 for packing density Φ and from 0,915 to 1,000 for k". In addition, it was concluded that the optimized aggregate gradation consisted of combination of sand, intermediate and coarse aggregate falling into the middle of gradation range given in the 8-18% guidelines. Utilization of such aggregate gradations helps to produce optimized pavement mixtures with paste contents in the range from 20-23%.

Słowa kluczowe

PL

betonowa mieszanka drogowa; gęstość upakowania; kruszywo; zaczyn; stan Indiana; USA

• Wydawca: ELAMED Media Group
• Czasopismo: Magazyn Autostrady
• Rocznik: 2011
• Tom: Nr 5
• Strony: 18--23
• Opis fizyczny: rys., tab.

Twórcy

autor

Rudy A.

autor

Olek J.

autor

Nantung T.

autor

Newell R. M.

• Purdue University, West Lafayette, Indiana (USA)