Aggregat in Beton

Portland Cement Association

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Zuschlagstoffe werden im Allgemeinen als inerte Füllstoffe innerhalb einer Betonmischung angesehen. Ein genauerer Blick zeigt jedoch die wichtige Rolle und den Einfluss von Zuschlagstoffen auf die Eigenschaften von Frisch- und Festbeton. Änderungen der Abstufung, der maximalen Größe, des Einheitsgewichts und des Feuchtigkeitsgehalts können den Charakter und die Leistung Ihrer Betonmischung verändern.

Die Wirtschaftlichkeit ist ein weiterer Grund für eine sorgfältige Gesamtauswahl. Sie können häufig Geld sparen, indem Sie die maximal zulässige Gesamtgröße auswählen. Die Verwendung größerer grober Zuschlagstoffe senkt typischerweise die Kosten einer Betonmischung, indem der Zementbedarf, der teuerste Bestandteil, reduziert wird. Weniger Zement (innerhalb angemessener Grenzen für die Haltbarkeit) bedeutet weniger Wasser, wenn das Wasser-Zement-Verhältnis (w / c) konstant gehalten wird. Ein geringerer Wassergehalt verringert das Potenzial für Schrumpfung und Rissbildung im Zusammenhang mit einer eingeschränkten Volumenänderung.

Hier finden Sie eine Übersicht über die wichtigsten Faktoren, die bei der Auswahl und Dosierung von Betonaggregaten zu berücksichtigen sind.

Konkreter Preis pro Quadratmeter

Typische Aggregatanteile

Foto 1 - Beachten Sie die gut abgestufte Partikelgrößenverteilung für diese herkömmliche Betonmischung.

Zuschlagstoffe machen bis zu 60% bis 80% einer typischen Betonmischung aus. Sie müssen daher richtig ausgewählt werden, um dauerhaft zu sein, für eine optimale Effizienz gemischt und ordnungsgemäß kontrolliert werden, um eine gleichmäßige Betonfestigkeit, Verarbeitbarkeit, Endbearbeitbarkeit und Haltbarkeit zu erzielen (Foto 1). . Die Inhaltsstoffe in herkömmlichen Betonmischungen fallen normalerweise in diese proportionalen Bereiche:

Erfahren Sie mehr über die Materialien, die zu einem Gut gehören Betonmischung .

Qualität zählt

Stellen Sie sicher, dass Ihr Betonhersteller qualitativ hochwertige Zuschlagstoffe kauft, die durch regelmäßige Ergebnisse der Zuschlagstofftests in Übereinstimmung mit überprüft werden ASTM C 33, „Standardspezifikationen für Betonaggregate“. Eine gute Leistung eines lokalen Aggregats in der Vergangenheit gibt auch Aufschluss darüber, wie gut das Material im Betrieb funktioniert.

Gute Zuschlagstoffe müssen sauber, hart und fest sein, dauerhafte Partikel aufweisen und frei von absorbierten schädlichen Chemikalien, Tonbeschichtungen oder anderen Verunreinigungen sein, die die Hydratation von Zement beeinträchtigen oder die Bindung zwischen Paste und Zuschlagstoff verringern können. Zu vermeidende Aggregate umfassen:

• Diejenigen, die bröckelig oder anfällig für Spaltung sind.
• Diejenigen mit erheblichen Mengen an weichen und porösen Materialien.
• Bestimmte Arten von Chert, da sie eine sehr geringe Witterungsbeständigkeit aufweisen und zu Oberflächenfehlern führen können, die als Popouts bezeichnet werden (Fotos 2 und 3).

Oberfläche von Betonflacharbeiten, bei denen ein Popout über einem Chert-Partikel auftrat. Obwohl es sich nicht um ein strukturelles Problem handelt, handelt es sich bei Popouts um einen quälenden Oberflächenfehler, der zu ästhetischen Beschwerden führen kann und bei übermäßiger Beeinträchtigung die Abdeckqualität von verstärkten Platten beeinträchtigen kann. (Foto mit freundlicher Genehmigung der Portland Cement Association)

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Der Querschnitt eines in Längsrichtung geschnittenen Kerns zeigt den Mechanismus eines Popouts. Einige Chert-Partikel sind absorbierender als Aggregate höherer Qualität. Wenn sie sich in der Nähe einer gesättigten Oberfläche befinden, können sie Wasser aufnehmen und beim Einfrieren den unmittelbar darüber liegenden Beton zusammen mit einem Teil des Aggregats ausdehnen und abplatzen. (Foto mit freundlicher Genehmigung von PCA)

Als natürlich vorkommendes Material enthält das Aggregat manchmal verwitterte oder instabile Partikel im gelieferten Produkt. Der zulässige Prozentsatz schädlicher Substanzen für Fein- und Grobaggregate ist in ASTM C 33, Tabellen 1 bzw. 3, aufgeführt. Einige Projekte erfordern möglicherweise noch strengere Grenzwerte. Stellen Sie sicher, dass diese Grenzwerte zum Zeitpunkt der Materialeinreichung nicht überschritten werden, um Probleme bei der Nachplatzierung von Beton zu vermeiden, die schwer zu beheben sind.

Abstufungen

Eine optimierte Abstufung basierend auf der Gesamtverfügbarkeit und den Projektanforderungen führt zu einem wirtschaftlichen Beton mit guter Verarbeitbarkeit und Endbearbeitbarkeit. Die Proportionen zwischen groben und feinen Aggregaten ändern sich basierend auf den einzigartigen Eigenschaften jedes Aggregats, der Platzierungsmethode und dem gewünschten Finish.

Die Trennlinie zwischen feinem und grobem Aggregat ist das 3/8-Zoll-Sieb. Der Feinheitsmodul (FM) ist ein Index für die Feinheit eines Aggregats. Die FM wird berechnet, indem die kumulierten Massenprozentsätze addiert werden, die auf jeder einer bestimmten Reihe von Sieben zurückgehalten werden, und die Summe durch 100 dividiert wird (siehe Tabelle 1). Die FM für Feinaggregate sollte im Bereich von 2,3 bis 3,1 liegen. Die FM sollte sich nicht mehr als 0,2 ändern, da sonst möglicherweise Mischungsanpassungen erforderlich sind. Übermäßig feine Materialien haben einen höheren Wasserbedarf und führen typischerweise zu einer klebrigen Mischung. Übermäßig grobes Material führt zu harten Mischungen, die schwieriger zu platzieren, zu verfestigen und zu veredeln sind.

Tabelle 1 - Feinheitsmodul (FM) wird berechnet, indem der Prozentsatz summiert wird
gehalten zwischen dem Sieb Nr. 100 und Nr. 4 geteilt durch 100.

Feinzuschlag sollte innerhalb der in ASTM C 33, Abschnitt 6 festgelegten Abstufungsgrenzen liegen. Wenn ein Mangel an einem lokal verfügbaren Feinzuschlag vorliegt, kann Beton von der Zugabe von Lufteinschlüssen, zusätzlichem Zement oder einem zusätzlichen zementhaltigen Material (SCM) profitieren Beheben Sie diese Mängel.

Breite Grobaggregat-Abstufungsbereiche sind in Tabelle 2 von ASTM C 33 aufgeführt. Diese breiten Abstufungsbänder sind für die Verwendung im ganzen Land vorgesehen. Sobald eine Abstufung für ein Projekt ausgewählt wurde, wird durch Beibehalten der Abstufung in engen Bereichen eine größere Konsistenz von Charge zu Charge erzielt. Dies wird in der Regel erreicht, indem Aggregate ordnungsgemäß gelagert und Lagerbestände überarbeitet werden, um einer übermäßigen Entmischung entgegenzuwirken (Foto 4).

Die maximale Größe des Grobaggregats, die in einer Mischung verwendet werden kann, hängt von der Größe, Form und Verstärkung eines Elements ab, basierend auf diesen Richtlinien, die nicht überschritten werden dürfen (siehe Fotos 5 und 6):

• 3/4 des lichten Abstands zwischen Bewehrung oder zwischen Bewehrung und Formen (Abdeckungsabstand)

• 1/3 der Tiefe der Platte

  Unterschied zwischen Grütze und Polenta

• 1/5 der engsten Abmessung eines Elements

Häufig werden Zuschlagstoffe anhand einer kombinierten Sortierung von feinen und groben Materialien analysiert, die wie in der vorgeschlagenen Betonmischung erwartet proportioniert sind (Bild 7). Dies liefert eine Schätzung der Leistung der Mischung in Beton. Jede Region hat ihre eigenen Mängel an Aggregaten. Sobald jedoch eine kombinierte Aggregatabstufung (Prozentsatz beibehalten gegenüber der Siebgröße) aufgezeichnet wurde, können diese Mängel leichter identifiziert und behoben werden. Alternative Aggregatquellen oder zusätzliches Aggregatmischen können dann in Betracht gezogen werden, um sich der schwer fassbaren „idealen“ Abstufung zu nähern, die die beste Verarbeitbarkeit, Pumpbarkeit, verringerte Schrumpfung und Wirtschaftlichkeit bietet (Abbildung 1).

Beachten Sie, dass durch das Entfernen des Sandes aus einer Mischung herkömmlicher Beton in eine Mischung ohne Feinanteile umgewandelt wird, die auch als „durchlässiger“ Beton bezeichnet wird (siehe) Durchlässige Betondecken ). Durchlässiger Beton qualifiziert sich für LEED-Punkte, ein von der US Green Building Council (USGBC) , weil es dem Abfluss ermöglicht, direkt in den Untergrund zu sickern und den Grundwasserspiegel wieder aufzuladen.

Foto 4 - Um einer übermäßigen Entmischung der Partikelgrößen entgegenzuwirken, werden vor dem Stapeln die Stapel in der Regel am Umfang nachbearbeitet, um die Größen neu zu mischen, anstatt direkt in den Stapel zu arbeiten. (Foto mit freundlicher Genehmigung von PCA)

Foto 5 - Empfohlene maximale Aggregatgröße, um den lichten Abstand zwischen Bewehrungsstahl und Abdeckungsmaß zu überschreiten. (Foto mit freundlicher Genehmigung von PCA)

Foto 6 - Maximale Aggregatgröße basierend auf Platzierungsmethode und Plattendicke. (Foto mit freundlicher Genehmigung von PCA)

Foto 7 - Die Größenverteilung von feinem zu grobem Aggregat spielt eine wichtige Rolle für die konkrete Verarbeitbarkeit und Leistung. (Foto mit freundlicher Genehmigung von PCA)

Abbildung 1 - Optimale kombinierte Zuschlagstoffsortierung für konventionellen Beton. (Mit freundlicher Genehmigung von PCA)

Besondere Überlegungen für Sichtbeton

Auftragnehmer, die dekorativ platzieren Sichtbeton Wenn das Aussehen im Vordergrund steht, sollten Form, Textur, Farbe und das gesamte Erscheinungsbild besonders berücksichtigt werden, um das am besten aussehende Endprodukt zu erhalten (Bild 8). Wenn Sie Architekturbeton platzieren, sollten Sie Testmischungen testen und Modelle platzieren, um sicherzustellen, dass alle Parteien mit den ausgewählten Materialien zufrieden sind.

Sowohl Kies als auch Schotter sind für die Herstellung von Qualitätsbeton im Allgemeinen akzeptabel (Foto 9), obwohl Kies normalerweise für freiliegende Zuschlagstoffe bevorzugt wird. Die Verwendung von recyceltem Beton, der zu Betonaggregaten geeigneter Größe zerkleinert wurde, hat ebenfalls eine erfolgreiche Leistung gezeigt. Recycelter Beton hat eine höhere Absorption und ein niedrigeres spezifisches Gewicht als herkömmliche Zuschlagstoffe. Um einen qualitativ hochwertigen, dauerhaften Beton herzustellen, der einen Teil des Recyclingbetonaggregats enthält, sind häufig Versuchsbetonmischungen und eine genaue Überwachung der Eigenschaften des alten Recyclingbetons erforderlich, wobei bei Bedarf Mischungsanpassungen vorgenommen werden.

Sichtbetonpflaster.

Sowohl Kies als auch Schotter produzieren Qualitätsbeton. Kies hat im Vergleich zu Schotter einen geringeren Wasserbedarf. Kies wird für Sichtbeton in Gehwegen und dekorativen Anwendungen bevorzugt. Schotter weist normalerweise eine höhere Paste-Aggregat-Bindung auf. Schotter wird in Fahrbahnmischungen bevorzugt, da die höhere Paste-Aggregat-Bindung höhere Biegefestigkeiten ergibt (Foto mit freundlicher Genehmigung der PCA).

Feuchtigkeitskontrolle

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Abbildung 2 - Der Gesamtfeuchtigkeitsgehalt spielt eine Rolle für die Verarbeitbarkeit von Beton. Wenn Aggregate zu trocken sind, absorbieren sie Wasser aus der Mischung. Wenn die Aggregate zu feucht sind, muss die überschüssige Feuchtigkeit von der vorgesehenen Mischwassermenge abgezogen werden. (Foto mit freundlicher Genehmigung von PCA)

Die Absorption und Oberflächenfeuchtigkeit von Zuschlagstoffen sind einfache, aber äußerst wichtige Aspekte bei der Herstellung von Beton, bei dem die angegebene oder angestrebte Festigkeit konstant erreicht wird. Die grundlegende Beziehung zwischen Wasser-Zement-Verhältnis und Festigkeit beginnt mit der Korrektur des Feuchtigkeitsbeitrags oder der Absorption durch die Aggregate.

Aggregate sind etwas wie kleine, harte Schwämme. Mischungsentwurfsberechnungen werden unter der Annahme durchgeführt, dass sich die Aggregate in einem gesättigten oberflächentrockenen Zustand (SSD) befinden, was bedeutet, dass ihre Absorption erfüllt ist und kein Wasser aus der Mischung entnommen oder zu dieser hinzugefügt wird. Wenn ihre Absorption nicht zufriedenstellend ist, stehlen diese „Schwämme“ Wasser aus der angegebenen Menge Mischwasser und verringern so das Absacken des Betons. Wenn die „Schwämme“ übermäßig feucht sind (über diese Menge hinaus, um die Absorption zu befriedigen), muss das zusätzliche Wasser von der Menge des Chargenmischwassers abgezogen werden. Andernfalls wird das Ziel-W / C-Verhältnis überschritten und die Festigkeiten nehmen ab (Abbildung 2).

Wichtige aggregierte Vor- und Nachteile

TUN Verwenden Sie ein Aggregat, das den Anforderungen entspricht ASTM C 33, „Standardspezifikationen für Betonaggregate“. Die Zuschlagstoffe müssen solide, sauber, hart, haltbar und frei von übermäßigen Feinstoffen oder Verunreinigungen sein, die die Zementhydratation beeinträchtigen oder die Paste-Zuschlagstoff-Verbindung stören können.

NICHT Grenzwerte für schädlichen Materialgehalt in feinen und groben Aggregaten überschreiten. Diese Grenzwerte sind in den Tabellen 1 und 3 nach ASTM C 33 angegeben. Einige Spezifikationen erfordern möglicherweise strengere Einschränkungen.

TUN Überwachen Sie regelmäßig den Feuchtigkeitsgehalt von groben und feinen Aggregaten, um die Konsistenz und Gleichmäßigkeit von Charge zu Charge zu fördern. Feuchtigkeitssonden in Aggregatbehältern sollten gemäß den Empfehlungen des Herstellers kalibriert werden. Feuchtigkeitssonden sollten auch regelmäßig mit Standardbestimmungen zur Abbrandfeuchtigkeit überprüft werden ( ASTM C 566 ).

TUN Stellen Sie sicher, dass die Lagerbestände ordnungsgemäß verwaltet werden. Sie sollten in horizontalen oder leicht abfallenden Schichten gebaut werden, um die Entmischung zu verringern, und einen angemessenen Abstand aufweisen, damit die Pfähle ordnungsgemäß bearbeitet werden können. In Bereichen, in denen der Platz auf dem Hof ​​begrenzt ist und die Lagerbestände nur schwer getrennt zu halten sind, sollten Barrieren verwendet werden, um eine Vermischung und Kreuzkontamination von Materialien unterschiedlicher Größe zu vermeiden.

Weitere Informationen zu Zuschlagstoffen und zur Gestaltung von Betonmischungen finden Sie unter:

Bemessung und Kontrolle von Betonmischungen , Portland Cement Association (siehe Kapitel 5, Zuschlagstoffe für Beton).

Speck auf Pergamentpapier kochen

Bericht des Ausschusses des American Concrete Institute (ACI) 221R-96, Leitfaden für die Verwendung von normalgewichtigen und schweren Zuschlagstoffen in Beton , Abschnitt 4.5.

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