ÿþF r a n ç o i s d e L a r r a r d
N a u k o w a m e t o d a u s t a l a n i a s k Ba d u m i e s z a n k i
b e t o n o w e j
A S C I E N T I F I C M E T H O D F O R C O N C R E T E M I X T U R E - P R O P O R T I O N I N G
S t r e s z c z e n i e
O p r a c o w a n i e n i n i e j s z e p r e z e n t u j e n o w e p o d e j [c i e d o k w e s t i i p r o j e k t o w a n i a s k Ba d u
m i e s z a n e k b e t o n o w y c h . O p a r t e j e s t o n o n a s z e r e g u m o d e l i o d n o s z c y c h s i d o s k Ba d u
i t e c h n i c z n y c h w Ba [c i w o [c i b e t o n u , k t ó r e m o g b y w p r o w a d z o n e d o p r o g r a m u , w p o w i -
z a n i u z b a z d a n y c h m a t e r i a Bo w y c h . O p i s a n o z a s a d y , w o p a r c i u o k t ó r e t w o r z o n o r ó |n e
m o d e l e , z k t ó r y c h w i k s z o [ k o n c e n t r u j e s i n a z i a r n i s t e j s t r u k t u r z e m i e s z a n k i b e t o n o w e j
i b e t o n u s t w a r d n i a Be g o . Z a l e c a s i c a Bo [c i o w e p o d e j [c i e d o b e t o n u , p r z y k t ó r y m c h a r a k -
t e r y s t y k a j e g o c e c h f i z y c z n y c h o d n o s i s i d o m i e s z a n k i b e t o n o w e j ( g r a n i c a p l a s t y c z n o [c i ,
l e p k o [ p l a s t y c z n a , o p a d s t o |k a , z a w a r t o [ p o w i e t r z a ) , t w a r d n i e j c e g o ( a d i a b a t y c z n y
w z r o s t t e m p e r a t u r y , s k u r c z w e w n t r z n y ) o r a z s t w a r d n i a Be g o b e t o n u ( w y t r z y m a Bo [ n a
[c i s k a n i e w r ó |n y m w i e k u , w y t r z y m a Bo [ n a r o z c i g a n i e , m o d u B s p r |y s t o [c i , p e Bz a n i e
i s k u r c z ) . J e s t t o m e t o d a o g ó l n a , k t ó r a m o |e b y s t o s o w a n a d o s z e r o k i e j g a m y m a t e r i a -
Bó w c e m e n t o w y c h , o d b e t o n u z w y k Be g o d o b e t o n u o w y s o k i e j w y t r z y m a Bo [c i l u b b e t o n u
s a m o z a g s z c z a l n e g o .
A b s t r a c t
T h e p a p e r p r e s e n t s a n e w a p p r o a c h t o d e s i g n c o n c r e t e m i x t u r e s . I t i s b a s e d u p o n a s e t o f
m o d e l s r e l a t i n g c o m p o s i t i o n a n d e n g i n e e r i n g p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e , t o b e i m p l e m e n t e d
i n t o s o f t w a r e , l i n k e d w i t h a m a t e r i a l d a t a b a s e . T h e p r i n c i p l e s u n d e r l y i n g t h e v a r i o u s
m o d e l s a r e s u m m a r i z e d , m o s t o f w h i c h f o c u s o n t h e g r a n u l a r s t r u c t u r e o f f r e s h / h a r d e n e d
c o n c r e t e . A g l o b a l a p p r o a c h t o c o n c r e t e i s p r o m o t e d , w h e r e p e r f o r m a n c e s p e c i f i c a t i o n s
c a n b e f o r m u l a t e d i n t e r m s o f f r e s h c o n c r e t e ( y i e l d s t r e s s , p l a s t i c v i s c o s i t y , s l u m p , a i r
c o n t e n t ) , h a r d e n i n g c o n c r e t e ( a d i a b a t i c t e m p e r a t u r e r i s e , a u t o g e n o u s s h r i n k a g e ) a n d
F r a n ç o i s d e L a r r a r d L a b o r a t o i r e C e n t r a l d e s P o n t s e t C h a u s s é e s C e n t r e d e N a n t e s , F r a n c j a
h a r d e n e d c o n c r e t e ( c o m p r e s s i v e s t r e n g t h a t a n y a g e , t e n s i l e s t r e n g t h , e l a s t i c m o d u l u s ,
c r e e p a n d s h r i n k a g e ) . T h e m e t h o d i s g e n e r a l , a n d m a y b e a p p l i e d t o a w i d e r a n g e o f
c e m e n t i t i o u s m a t e r i a l s , f r o m n o r m a l - s t r e n g t h c o n c r e t e t o h i g h - p e r f o r m a n c e o r s e l f - c o m -
p a c t i n g c o n c r e t e .
N a u k o w a m e t o d a u s t a l a n i a s k Ba d u m i e s z a n k i b e t o n o w e j
1 . W s t p
W o s t a t n i c h l a t a c h p r o b l e m p r o j e k t o w a n i a s k Ba d u m i e s z a n k i b e t o n o w e j s t a w a B s i z k i l k u
c o n a j m n i e j p o w o d ó w c o r a z b a r d z i e j s k o m p l i k o w a n y . P o p i e r w s z e , p o j a w i By s i t a k i e
s k Ba d n i k i j a k : d o m i e s z k i o r g a n i c z n e , d o d a t k i m i n e r a l n e ( p o p i o By l o t n e , w y p e Bn i a c z e i t p . )
o r a z w Bó k n a . P o d r u g i e , k Ba d z i o n o n a c i s k n a c o r a z w i k s z i l o [ a n a l i z o w a n y c h w Ba -
[c i w o [c i b e t o n u , z a j m u j c s i r ó w n o c z e [n i e c a By m j e g o c y k l e m |y c i a ( o d r e o l o g i c z n e g o
z a c h o w a n i a s i m i e s z a n k i p o t r w a Bo [ b e t o n u w s t a n i e s t w a r d n i a By m r o z p a t r y w a n p r z y
r ó |n y c h [r o d o w i s k a c h e k s p l o a t a c j i ) . P o t r z e c i e w r e s z c i e , z a k r e s m o |l i w y c h d o u z y s k a n i a
w Ba [c i w o [c i s z a l e n i e s i p o s z e r z y B. J e |e l i o g r a n i c z y m y s i d o n a j c z [c i e j r o z p a t r y w a n y c h
a s p e k t ó w p r o j e k t o w a n i a m i e s z a n k i b e t o n o w e j , t o p o d w z g l d e m k o n s y s t e n c j i , d y s p o n u j e -
m y d z i s i a j m i e s z a n k a m i o k o n s y s t e n c j i o d w i l g o t n e j d o u l t r a p By n n e j ( s a m o z a g s z c z a l n e ) .
Z p u n k t u w i d z e n i a w y t r z y m a Bo [c i , m o |n a s i d z i s i a j z e t k n z b e t o n a m i o w y t r z y m a Bo [c i
n a [c i s k a n i e o d 1 ÷ 2 M P a ( r e c y k l o w a n e m a t e r i a By o k o n t r o l o w a n e j n i s k i e j w y t r z y m a Bo [c i ) d o
2 0 0 M P a ( z a p r a w y u l t r a w y s o k i e j w y t r z y m a Bo [c i , s t o s o w a n e n a p r z y k Ba d d o w y k o n y w a n i a
z b i o r n i k ó w d o p r z e c h o w y w a n i a m a t e r i a Bó w r a d i o a k t y w n y c h ) . P o d s u m o w u j c , m o |n a
p o w i e d z i e , |e p r o b l e m p r o j e k t o w a n i a m i e s z a n k i b e t o n o w e j o b e j m u j e - m ó w i c j z y k i e m
m a t e m a t y k a - z n a c z n i e w i c e j z m i e n n y c h i z n a c z n i e w i c e j w y m i a r ó w , w o b s z e r n i e j s z e j
p r z e s t r z e n i , n i | m i a Bo t o m i e j s c e d o t y c h c z a s .
P o j a w i e n i e s i b e t o n ó w w y s o k o w a r t o [c i o w y c h ( H P C ) j e s t k o l e j n y m n o w y m z j a w i -
s k i e m . W E u r o p i e , j a k o b e t o n y H P C u z n a j e s i b e t o n y o w y s o k i e j 2 8 . d n i o w e j w y t r z y -
m a Bo [c i n a [c i s k a n i e ( z a z w y c z a j p o w y |e j 6 0 M P a ) l u b o n i s k i m s t o s u n k u w o d n o - c e m e n -
t o w y m ( p o n i |e j 0 , 4 0 ) . W U S A p r z y j m u j e s i , |e b e t o n y g r u p y H P C t o b e t o n y w y k o n a n e
z e s p e c j a l n e j m i e s z a n k i , k t ó r a s p e Bn i a s p e c y f i c z n e w y m a g a n i a , n i e m o |l i w e d o s p e Bn i e n i a
w o p a r c i u o r u t y n o w e d z i a Ba n i a . T o c z e g o n a j c z [c i e j d z i s i a j p o t r z e b u j e m y t o b e t o n à l a
c a r t e , c z y l i b e t o n k t ó r y s p e Bn i a s z e r o k g a m w y m a g a D, w y k o n a n y p r z y w y k o r z y s t a n i u
l o k a l n y c h m a t e r i a Bó w i p r z y m i n i m a l n y m k o s z c i e . T e n w Ba [n i e p r o b l e m j e s t r o z p a t r y w a n y
w n i n i e j s z y m o p r a c o w a n i u .
W o b e c o p i s a n e j r z e c z y w i s t o [c i , k t ó r a o d z w i e r c i e d l a n i c i n n e g o , t y l k o n o r m a l n y p o s t p
w t e c h n o l o g i i b e t o n u , p r o j e k t a n t j e s t p o d d a n y c o r a z w i k s z y m o g r a n i c z e n i o m c z a s o w y m
i z k o s z t o w y m . N i e r z a d k o m a m y n a p r z y k Ba d d o c z y n i e n i a z k o n i e c z n o [c i w e r y f i k a c j i
w Ba [c i w o [c i z a p r o j e k t o w a n e g o b e t o n u n a k r ó t k o p r z e d r o z p o c z c i e m b u d o w y ( w w i e k u
k r ó t s z y m n i | 2 8 d n i ) , c o o z n a c z a , |e r z e c z y w i s t a w y t r z y m a Bo [ b e t o n u j e s t n i e z n a n a w m o -
m e n c i e j e g o u k Ba d a n i a w d e s k o w a n i u . P o n a d t o , r y n e k b e t o n u w E u r o p i e j e s t b a r d z o k o n k u -
r e n c y j n y . O k a z u j e s i , |e p r z e d s i b i o r s t w a m a j o g r a n i c z o n y b u d |e t , k t ó r y m o g p o [w i c i
n a p r o j e k t o w a n i e m i e s z a n k i b e t o n o w e j , c h o c i a | n a t y m f u n d a m e n t a l n y m e t a p i e r o d z s i
r ó |n e k o n s e k w e n c j e r z u t u j c e n a p r o c e s r e a l i z a c j i b u d o w y i p o w s t a j c k o n s t r u k c j .
W o p a r c i u o t e p r z e m y [l e n i a , n a s z e l a b o r a t o r i u m ( L C P C ) z d e c y d o w a Bo s i n a o p r a -
c o w a n i e p r o g r a m u k o m p u t e r o w e g o d o p r o j e k t o w a n i a m i e s z a n k i b e t o n o w e j . P i e r w s z y
p r o d u k t , n a z w a n y B é t o n l a b [ 1 , 2 ] , z a p r o p o n o w a n y w r o k u 1 9 9 2 , z o s t a B s t w o r z o n y d l a
c e l ó w s z k o l e n i o w y c h . U |y t k o w n i k o w i p r z e k a z a n o r o d z a j e l e k t r o n i c z n e g o l a b o r a t o -
r i u m , k t ó r e p o z w a l a n a w y k o n y w a n i e b e t o n u p r z y b i u r k u . P o Bo |o n o w n i m n a c i s k
n a Ba t w o [ j e g o u |y t k o w a n i a . P o w p r o w a d z e n i u c h a r a k t e r y s t y k i i l o [c i p o s z c z e g ó l n y c h
s k Ba d n i k ó w d o o d p o w i e d n i c h o k i e n e k , m o |n a b y Bo s y m u l o w a w y k o n y w a n i e p r ó b n y c h
z a r o b ó w l a b o r a t o r y j n y c h . K o r z y [ p o l e g a Ba n a n a t y c h m i a s t o w y m u z y s k a n i u w y n i k ó w
b a d a D, z a [ w a d a n a o g r a n i c z o n e j d o k Ba d n o [c i s y m u l a c j i . C e l e m t e j w e r s j i p r o g r a m u b y Bo
s p o w o d o w a n i e , a b y u |y t k o w n i k z r o z u m i a B z a c h o w a n i a s i s y s t e m u o r a z m ó g B s p r a w n i e
r e a g o w a w r z e c z y w i s t e j s y t u a c j i . P r o g r a m t e n z o s t a B s z e r o k o r o z p o w s z e c h n i o n y w e
3
F r a n ç o i s d e L a r r a r d
F r a n c j i ( p o n a d 3 0 0 k o p i i ) i p o z o s t a j e u |y t e c z n y m n a r z d z i e m , s z c z e g ó l n i e d l a s z k o l e n i a
s t u d e n t ó w i i n |y n i e r ó w .
P o z a F r a n c j z a p r o p o n o w a n o r ó w n i e | i n n e p r o g r a m y p r o j e k t o w a n i a m i e s z a n k i
b e t o n o w e j . S z e r o k i p r z e g l d t y c h p r a c z o s t a B o s t a t n i o o p u b l i k o w a n y p r z e z p o l s k i c h n a -
u k o w c ó w [ 3 ] . N i e k t ó r e z t y c h p r o g r a m ó w p o l e g a j n a p r o g r a m o w a n i u k o n w e n c j o n a l n y c h
m e t o d p r o j e k t o w a n i a m i e s z a n k i b e t o n o w e j , t a k i c h j a k m e t o d a A C I l u b f r a n c u s k a m e t o d a
D r e u x . I n n e p r o g r a m y z a j m u j s i o r y g i n a l n y m p o d e j [c i e m , n a p r z y k Ba d m e t o d a D a y a
( p r z e z n a c z o n a b a r d z i e j d o k o n t r o l i j a k o [c i , n i | d o w s t p n e g o p r o j e k t o w a n i a m i e s z a n k i )
l u b m e t o d a D e w a r a , o p a r t a n a m o d e l u t r ó j s k Ba d n i k o w e g o u p a k o w a n i a . W [r ó d t y c h m e t o d
n i e w i e l e j e d n a k o p i e r a s i n a s o l i d n y m , w y r a zn e n a u k o w y m p o d e j [c i u .
U w z g l d n i a j c n a j n o w s z y p o s t p w t e c h n o l o g i i i n f o r m a t y c z n e j p r a k t y c z n e w y k o -
r z y s t a n i e m o d e l i n u m e r y c z n y c h n i e n a s t r c z a w i k s z y c h t r u d n o [c i . Z e b r a n i e i s t n i e j c y c h
m o d e l i i i c h w s p ó l n e w y k o r z y s t a n i e j e s t m o |l i w e i Ba t w e p r z y z a s t o s o w a n i u w s p ó l n e g o p a -
k i e t u a r k u s z a k a l k u l a c y j n e g o . T r u d n o [ i w y z w a n i e s t a n o w i n a t o m i a s t t w o r z e n i e s a m y c h
m o d e l i , k t ó r e m u s z w y r a |a z w i z e k p o m i d z y s k Ba d e m m i e s z a n k i i w Ba [c i w o [c i a m i
t e c h n i c z n y m i b e t o n u s t w a r d n i a Be g o n a t y l e d o k Ba d n i e , n a i l e j e s t t o t y l k o m o |l i w e . D l a -
t e g o w Ba [n i e w L C P C b a d a n i a t a k i e w y k o n u j e s i j u | o d w i e l u l a t . W r a m a c h t y c h b a d a D
w y k o n a n o s z e r e g p r a c d o k t o r s k i c h m a j c y c h r ó |n e , u z u p e Bn i a j c e s i c e l e . W y n i k i t y c h
p r a c z o s t a By p o d s u m o w a n e i Bc z n i e z w y n i k a m i i n n y c h p r a c , p r z e d s t a w i o n e w k s i |c e [ 4 ] .
N i n i e j s z e o p r a c o w a n i e d o k o n u j e p r z e g l d u p r z e d s t a w i o n y c h t a m p o d s t a w n a u k o w y c h
i z a w i e r a w y b ó r n a j b a r d z i e j i s t o t n y c h r y s u n k ó w . W z a k o Dc z e n i u p r z e d s t a w i o n y z o s t a B
p r z y k Ba d p r a k t y c z n y , d o t y c z c y p r o j e k t o w a n i a b e t o n u w y s o k o w a r t o [c i o w e g o p r z e z n a -
c z o n e g o d o w y k o n a n i a n a w i e r z c h n i d r o g o w e j .
2 . P o d e j [c i e o g ó l n e
W w i k s z o [c i o p r a c o w a n y c h m o d e l i k Ba d z i e s i n a c i s k n a z i a r n i s t s t r u k t u r b e t o n u .
P o p i e r w s z e , p r z e s t u d i o w a n o g s t o [ u p a k o w a n i a i p o d a t n o [ n a s e g r e g a c j s u c h o
u p a k o w a n y c h z i a r e n . P o d r u g i e , s k o n c e n t r o w a n o u w a g n a w Ba [c i w o [c i a c h m i e s z a n k i
b e t o n o w e j . P o t r z e c i e w r e s z c i e , z a j t o s i w Ba [c i w o [c i a m i m e c h a n i c z n y m i b e t o n u s t w a r d -
n i a Be g o , s t o s u j c m o d e l o p a r t y n a z i a r n a c h k r u s z y w a o t o c z o n y c h m a t r y c z e s p o i w e m
c e m e n t o w y m ( z a c z y n e m ) .
2 . 1 . M o d e l [c i s Be g o u p a k o w a n i a ( C o m p r e s s i v e P a c k i n g M o d e l - C M P )
M o d e l t e n s t a n o w i t r z e c i g e n e r a c j o p r a c o w a n y c h w L C P C m o d e l i u p a k o w a n i a . J e g o
c e l e m j e s t p r z e w i d y w a n i e g s t o [c i u p a k o w a n i a m i e s z a n k i p o l i d y s p e r s y j n e j , w o p a r c i u
o z n a j o m o [ t r z e c h r o d z a j ó w p a r a m e t r ó w :
i ) g s t o [c i u p a k o w a n i a k l a s o j e d n e j w i e l k o [c i ( f r a k c j i ) ,
i i ) s k Ba d u z i a r n o w e g o m i e s z a n k i ,
i i i ) e n e r g i i z a g s z c z a n i a .
M o d e l t e n j e s t o p a r t y n a k o n c e p c j i w i r t u a l n e j g s t o [c i u p a k o w a n i a o r a z w s k a zn i k a
z a g s z c z e n i a .
2 . 1 . 1 . W i r t u a l n a g s t o [ u p a k o w a n i a z b i o r u z i a r e n
W i a d o m o , |e d l a d a n e g o z b i o r u z i a r e n g s t o [ u p a k o w a n i a , s t a n o w i c a s t o s u n e k i c h
o b j t o [c i d o c a Be j o b j t o [c i p o j e m n i k a , w k t ó r y m s i o n e z n a j d u j , z a l e |y o d s p o s o b u i c h
4
N a u k o w a m e t o d a u s t a l a n i a s k Ba d u m i e s z a n k i b e t o n o w e j
r o z m i e s z c z e n i a . W i r t u a l n a g s t o [ u p a k o w a n i a s t a n o w i m a k s y m a l n w a r t o [ g s t o [c i ,
m o |l i w d o u z y s k a n i a p r z y r o z m i e s z c z e n i u z i a r e n , j e d n o p o d r u g i m , b e z z m i a n y i c h
k s z t a Bt u . W m i e s z a n k a c h w y k o n y w a n y c h w w a r u n k a c h p r z e m y s Bo w y c h z i a r n a s z a w s z e
r o z m i e s z c z o n e w s p o s ó b p r z y p a d k o w y i d l a t e g o d o [w i a d c z a l n a g s t o [ u p a k o w a n i a j e s t
n i |s z a n i | w i r t u a l n a .
R o z w a |m y m i e s z a n k s k Ba d a j c s i z z i a r e n r ó |n e g o k s z t a Bt u , p o d z i e l o n y c h n a
n k l a s ( f r a k c j i ) o j e d n a k o w e j w i e l k o [c i ( p o d z i a B w z a k r e s i e k o n w e n c j o n a l n e g o p r o c e s u
p r z e s i e w a n i a ) . W k a |d e j m i e s z a n c e m o |n a w y r ó |n i k l a s d o m i n u j c , t o z n a c z y t a k ,
k t ó r a w y p e Bn i a p u s t k i m i d z y z i a r n a m i w i k s z y m i ( p a t r z r y s . 1 ) . N i e c h ²i o z n a c z a r e z y -
d u a l n g s t o [ u p a k o w a n i a , b d c g s t o [c i u p a k o w a n i a w i r t u a l n e g o , g d y k l a s a t a j e s t
w y o d r b n i o n a i w p e Bn i u p a k o w a n a . G s t o [ u p a k o w a n i a c a Be j m i e s z a n k i j e s t o b l i c z a n a
p r z y z a Bo |e n i u , |e n a s y p o w a o b j t o [ k l a s y i w y p e Bn i a p r z e s t r z e D d o o k o Ba w i k s z y c h
z i a r e n ; p o n a d t o , n a l e |y t a k |e d o d a o b j t o [ d r o b n i e j s z y c h k l a s w y p e Bn i a j c y c h p u s t k i
k l a s y i . W o b l i c z e n i a c h m u s z b y w z i t e p o d u w a g r ó w n o c z e [n i e d w a e f e k t y : e f e k t
[c i a n y , p o w o d o w a n y p r z e z w i k s z e z i a r n a o r a z e f e k t r o z l u zn i e n i a p o w o d o w a n y p r z e z
z i a r n a m n i e j s z e . W m o d e l u t y m z a k Ba d a s i a d d y t y w n o [ t y c h e f e k t ó w .
R y s . 1 . U p a k o w a n i e z i a r e n t r z e c h f r a k c j i p r z y d o m i n u j c e j f r a k c j i [r e d n i e j
2 . 1 . 2 . R z e c z y w i s t a g s t o [ u p a k o w a n i a : k o n c e p c j a w s k a zn i k a z a g s z c z e n i a
I d e a t a , z a s t o s o w a n a d o m i e s z a n k i z i a r e n , s k Ba d a j c e j s i z n k l a s p r o w a d z i d o o b l i c z e n i a
n r ó w n a D w i r t u a l n e j g s t o [c i u p a k o w a n i a , p r z y c z y m k a |d e z n i c h j e s t w a |n e , g d y o d p o -
w i a d a j c a m u k l a s a j e s t d o m i n u j c a . R z e c z y w i s t a w i r t u a l n a g s t o [ u p a k o w a n i a j e s t
n a j n i |s z z t y c h n w a r t o [c i . D l a o b l i c z e n i a r z e c z y w i s t e j g s t o [c i u p a k o w a n i a k o n i e c z n y
j e s t j e s z c z e i n n y p a r a m e t r z w a n y w s k a zn i k i e m z a g s z c z e n i a K . D l a t e g o w i c K p o j a w i a s i
j a k o c h a r a k t e r y s t y k a p r o c e s u r o z m i e s z c z e n i a z i a r e n . M a t e m a t y c z n i e j e s t o n z d e f i n i o w a n y
j a k o s u m a c z [c i o w y c h w s k a zn i k ó w z a g s z c z e n i a K i , o d p o w i a d a j c y c h k a |d e j z k l a s i . K i
w y n i k a z r z e c z y w i s t e j o b j t o [c i z i a r e n k l a s y i w m i e s z a n c e ¦i o r a z z ¦i * b d c y m m a k s y -
m a l n w a r t o [c i ¦i , g d y b y m i e s z a n k a z o s t a Ba w p e Bn i u p a k o w a n a p r z e z n a d m i a r z i a r e n
i ; p r z y w s z y s t k i c h p o z o s t a By c h k l a s a c h p o s i a d a j c y c h s t a B o b j t o [. R ó w n a n i e o p i s u j c e
w a r t o [ K w y g l d a n a s t p u j c o :
( 1 )
5
F r a n ç o i s d e L a r r a r d
G d y k o n c e n t r a c j a z i a r e n z w i k s z a s i o d z e r a d o w i r t u a l n e j g s t o [c i u p a k o w a n i a ,
w s k a zn i k u p a k o w a n i a K r o [n i e o d z e r a d o n i e s k o Dc z o n o [c i . U s t a l e n i e w a r t o [c i K d l a d a n e j
m i e s z a n k i z i a r e n , p r o w a d z i d o r ó w n a n i a m a j c e g o t y l k o j e d n o r o z w i z a n i e w p o s t a c i
r z e c z y w i s t e j g s t o [c i u p a k o w a n i a p r z e w i d z i a n e j p r z e z m o d e l .
2 . 1 . 3 . D o k Ba d n o [ m o d e l u
M o d e l t e n , a b y b y B u |y t e c z n y , w y m a g a o g ó l n e j k a l i b r a c j i w c e l u s k w a n t y f i k o w a n i a z j e d -
n e j s t r o n y i n t e r a k c j i m i d z y z i a r n o w y c h ( e f e k t [c i a n y i e f e k t r o z l u zn i e n i a ) o r a z w s k a zn i k ó w
z a g s z c z e n i a K o d p o w i a d a j c y c h r ó |n y m p r o c e s o m z a g s z c z a n i a , z d r u g i e j . K a l i b r a c j a
z o s t a Ba p r z e p r o w a d z o n a p r z y w y k o r z y s t a n i u l i c z n y c h d a n y c h a l b o o r y g i n a l n y c h , a l b o
w z i t y c h z l i t e r a t u r y . Z a Bó |m y , |e m o d e l m a b y u |y w a n y d l a p r z e w i d y w a n i a g s t o [c i
u p a k o w a n i a j a k i e j k o l w i e k k o m b i n a c j i k i l k u e l e m e n t a r n y c h k l a s ( f r a k c j i ) . W t y m c e l u m u s z
z o s t a p o m i e r z o n e i n d y w i d u a l n e g s t o [c i u p a k o w a n i a t y c h k l a s ( f r a k c j i ) , z k t ó r y c h m o |n a
o k r e [l i w a r t o [c i ²i . N a t y m e t a p i e m o d e l p o z w a l a n a o b l i c z e n i e g s t o [c i u p a k o w a n i a
m i e s z a n e k z e s k Ba d u u z i a r n i e n i a ( k o n t r o l o w a n e g o p r z e z s k Ba d m i e s z a n k i ) o r a z w a r t o [c i
K . W o g ó l n o [c i , u z y s k i w a n a d o k Ba d n o [ j e s t l e p s z a , n i | j e d e n p r o c e n t a b s o l u t n e j w a r t o [c i
g s t o [c i u p a k o w a n i a .
Z e w z g l d u n a d o b r z d o l n o [ p r z e w i d y w a n i a , m o d e l p o z w a l a u |y t k o w n i k o w i n a
p o s z u k i w a n i e k o m b i n a c j i o p t y m a l n e j g s t o [c i u p a k o w a n i a . W y w o Bu j e o n j e d n a k w t -
p l i w o [c i n a t e m a t k o n c e p c j i i d e a l n e j k r z y w e j u z i a r n i e n i a , k t ó r a s t a n o w i p o d s t a w w i e l u
m e t o d p r o j e k t o w a n i a s k Ba d u m i e s z a n k i . I r z e c z y w i [c i e , o p t y m a l n y r o z k Ba d u z i a r n i e n i a ,
w d a n y m j e g o z a k r e s i e , z a l e |y w d u |y m s t o p n i u o d k s z t a Bt u c z s t e k . M o |e t o b y p o w o -
d e m , d l a k t ó r e g o r ó |n i a u t o r z y p r o p o n u j r ó |n e k r z y w e . P r z e d s t a w i o n a m e t o d a C P M
p r z e w i d u j e r o z k Ba d y z a l e |n e o d r ó |n y c h w a r t o [c i ²i .
2 . 1 . 4 . Z a s t o s o w a n i e m o d e l u d o o c e n y p o d a t n o [c i n a s e g r e g a c j : w y k r e s w y p e Bn i e n i a
O c e n a s t a b i l n o [c i m i e s z a n k i z i a r e n , c z y l i j e j o d p o r n o [c i n a s e g r e g a c j , j e s t d o k o n y w a n a
z a p o m o c n o w e g o n a r z d z i a n a z w a n e g o w y k r e s e m w y p e Bn i e n i a ( p a t r z r y s . 2 ) . P o
p i e r w s z e , m a t e r i a B z i a r n i s t y j e s t d z i e l o n y n a s e r i e s k u p i o n y c h k l a s , z k t ó r y c h k a |d a c h a -
r a k t e r y z u j e s i s t o s u n k i e m g r a n i c z n y c h w i e l k o [c i z i a r e n D / D r ó w n y m 2 , 5 . N a s t p -
m a x m i n
n i e o b l i c z a n y j e s t s t o s u n e k w y p e Bn i e n i a ¦i / ¦i * , o d n o s z c y s i d o k l a s y i . ¦i o d p o w i a d a
o b j t o [c i z i a r e n i w z a g s z c z o n e j m i e s z a n c e , a ¦i * j e s t m a k s y m a l n w a r t o [c i ¦i , k t ó r a
R y s . 2 . W y k r e s w y p e Bn i e n i a m i e s z a n k i z i a r -
n i s t e j . K a |d a w y s o k o [ s Bu p k a o d p o w i a d a
r o z w a |a n e j f r a k c j i , g d y b y b y Ba o n a w p e Bn i
u p a k o w a n a i c a Bk o w i c i e r o z s e g r e g o w a n a n a
d n i e z b i o r n i k a
6
N a u k o w a m e t o d a u s t a l a n i a s k Ba d u m i e s z a n k i b e t o n o w e j
m o g Ba b y b y w p r o w a d z o n a p r z y z a c h o w a n i u s t a Bo [c i w s z y s t k i c h i n n y c h o b j t o [c i z i a r -
n o w y c h . I d e a l n y r o z k Ba d u z i a r n i e n i a , z p u n k t u w i d z e n i a s t a b i l n o [c i , b d z i e p o w o d o w a B,
i | w y k r e s w y p e Bn i e n i a b d z i e j e d n o r o d n y ( p o d o b n e w y s o k o [c i s Bu p k ó w j a k n a r y s . 2 ) .
O k a z u j e s i , |e p o s z u k i w a n i e m a k s y m a l n e j g s t o [c i u p a k o w a n i a , p r o w a d z i d o w y |-
s z y c h , w p o r ó w n a n i u z i n n y m i , w a r t o [c i w s p ó Bc z y n n i k a w y p e Bn i e n i a . W y n i k a t o z f a k t u ,
|e k l a s a n a j d r o b n i e j s z a l u b n a j g r u b s z a m u s i o d p o w i e d n i o z a s t p i b r a k u j c e d r o b n i e j s z e
l u b g r u b s z e z i a r n a . L u k a w w y k r e s i e w y p e Bn i e n i a w s k a z u j e n a n i e c i g Bo [ u z i a r n i e n i a ,
k t ó r e j e s t g e n e r a l n i e u w a |a n e z a c z y n n i k s p r z y j a j c y s e g r e g a c j i . W y k r e s w y p e Bn i e n i a
p o z w a l a w t e d y u |y t k o w n i k o w i n a p o s t a w i e n i e d i a g n o z y n a t e m a t u z i a r n i e n i a m i e s z a n k i
i d o s t a r c z a w s k a z ó w k i w w y p a d k u n a d m i e r n e j s e g r e g a c j i .
2 . 2 . W Ba [c i w o [c i m i e s z a n k i b e t o n o w e j
2 . 2 . 1 . W j a k i s p o s ó b o p i s a n a u k o w o p By n i c i e i u k Ba d a n i e m i e s z a n k i b e t o n o w e j
W c z a s i e o d w y k o n a n i a m i e s z a n k i b e t o n o w e j d o j e j u Bo |e n i a m o |e o n a p o d l e g a d w ó m
r o d z a j o m o d k s z t a Bc e D. M o |e b y o n a [c i n a n a i / l u b z a g s z c z a n a . D l a m i e s z a n e k w i l -
g o t n y c h n a j w a |n i e j s z s p r a w j e s t z a g s z c z a n i e . D l a m i e s z a n e k b a r d z o c i e k By c h , t a k i c h
j a k s a m o z a g s z c z a l n e , i s t o t n e j e s t p r z e d e w s z y s t k i m o d k s z t a Bc e n i e p r z y [c i n a n i u , g d y |
z a g s z c z e n i e z a p e w n i a s a m a g r a w i t a c j a .
Z a g s z c z a l n o [ j e s t b e z p o [r e d n i o o p i s a n a p r z e z w s k a zn i k z a g s z c z e n i a , k t ó r y
o z n a c z m y p r z e z K , w o d r ó |n i e n i u d o K , o d p o w i a d a j c e g o m i e s z a n c e s u c h y c h s k Ba d n i -
k ó w . W a r t o [ K s t a n o w i n a j w a |n i e j s z y p a r a m e t r w p r o j e k t o w a n i u m i e s z a n k i . N i e s t e t y ,
p r z y n a j m n i e j , w e d Bu g w i e d z y a u t o r a , n i e m a o b e c n i e s p o s o b u j e g o p o m i a r u . J e |e l i c h o d z i
o z a c h o w a n i e s i p r z y [c i n a n i u t o w i a d o m o , |e w c a By m z a k r e s i e k o n s y s t e n c j i , o d c i e k Be j
d o w i l g o t n e j , m i e s z a n k a b e t o n o w a m o |e b y p o s t r z e g a n a j a k o m a t e r i a B, k t ó r y m o |n a
o p i s a m o d e l e m B i n g h a m a . I n n y m i s Bo w y , j e j r e o l o g i c z n e z a c h o w a n i e o p i s u j c e z a l e |n o [
n a p r |e n i e [c i n a j c e g r a d i e n t o d k s z t a Bc e n i a ( r y s . 3 ) j e s t l i n i o w e . P r z e c i c i e s i l i n i i z o s i
n a p r |e D w s k a z u j e g r a n i c p l a s t y c z n o [c i ( p By n i c i a ) , a j e j n a c h y l e n i e o d p o w i a d a l e p k o [c i
p l a s t y c z n e j . S p o [r ó d t y c h d w ó c h p a r a m e t r ó w p i e r w s z y j e s t b l i s k o z w i z a n y z o p a d e m
s t o |k a . D r u g i z a [, s t a n o w i o r ó |n i c y m i d z y p r z y j a z n d l a b e t o n i a r z a m i e s z a n k b e -
t o n u w y s o k i e j w y t r z y m a Bo [c i i m i e s z a n k a m i b a r d z o
k l e i s t y m i , t r u d n y m i d o p o m p o w a n i a i s p r z y j a j c y m i
p o w s t a w a n i u p c h e r z y i r a k ó w w b e t o n o w a n y c h e l e -
m e n t a c h .
R y s . 3 . B i n g h a m o w s k i m o d e l m i e s z a n k i b e t o n o w e j
2 . 2 . 2 . P r z e w i d y w a n i e l e p k o [c i p l a s t y c z n e j , g r a n i c y p By n i c i a i o p a d u s t o |k a
G r a n i c a p By n i c i a j e s t c e c h w s p ó l n d l a m i e s z a n k i b e t o n o w e j i s u c h y c h m a t e r i a Bó w
z i a r n i s t y c h ( t a k i c h n a p r z y k Ba d j a k g r u n t y ) , p o d c z a s g d y l e p k o [ p l a s t y c z n a t o c e c h a p o -
z w a l a j c a n a p o r ó w n a n i e m i e s z a n k i d o c i a B l e p k i c h , t a k i c h j a k o l e j l u b w o d a . D l a t e g o w i c
7
F r a n ç o i s d e L a r r a r d
R y s . 4 . Z a l e |n o [ m i d z y l e p k o [c i p l a s t y c z n µ i w z g l d n k o n c e n t r a c j f a z y s t a Be j ¦/ ¦*
( S P s u p e r p l a s t y f i k a t o r , S F p y B k r z e m i o n k o w y )
R y s . 5 . W e r y f i k a c j a w a |n o [c i m o d e l u o p a d u s t o |k a d l a s e r i i m i e s z a n e k z s u p e r p l a s t y f i k a t o r e m ; n i e
d o k o n y w a n o |a d n e g o d o p a s o w a n i a , a m o d e l b y B s t o s o w a n y t y l k o d l a p r z e w i d y w a n i a w a r t o [c i
8
N a u k o w a m e t o d a u s t a l a n i a s k Ba d u m i e s z a n k i b e t o n o w e j
m o |n a p r z y j , |e g r a n i c a p l a s t y c z n o [c i j e s t e f e k t e m m i d z y z i a r n o w e g o t a r c i a w t r a k c i e
[c i n a n i a m i e s z a n k i b e t o n o w e j , p o d c z a s g d y l e p k o [ p l a s t y c z n a j e s t m a k r o s k o p o w y m
e f e k t e m p r z e p By w u w o d y w p u s t k a c h s y s t e m u z i a r n i s t e g o . L e p k o [ p l a s t y c z n a j e s t z a -
l e |n a o d w z g l d n e j k o n c e n t r a c j i f a z y s t a Be j w m i e s z a n c e ( p a t r z r y s . 4 ) , z d e f i n i o w a n e j j a k o
s t o s u n e k m i d z y o b j t o [c i t e j f a z y i g s t o [c i u p a k o w a n i a . T e n o s t a t n i p a r a m e t r m o |n a
p o s t r z e g a j a k o m a k s y m a l n y u d z i a B f a z y s t a Be j o d p o w i a d a j c y n i e u r a b i a l n e j , n a s y c o n e j
w o d m i e s z a n k i b e t o n o w e j . Z t e g o z a Bo |e n i a m o |n a w y w n i o s k o w a , |e i s t n i e n i e r ó |n y c h
f r a k c j i z i a r e n p r z y c z y n i a s i d o l e p k o [c i p l a s t y c z n e j t y l k o w t a k i m z a k r e s i e , w j a k i m
p r z y c z y n i a j s i o n e d o g s t o [c i u p a k o w a n i a w o d p o w i a d a j c e j i m s u c h e j m i e s z a n c e .
I n n y m o d e l r o z p a t r u j e m y p r z y r o z w a |a n i u g r a n i c y p By n i c i a . S t o s m a By c h z i a r e n
z a w i e r a w i c e j k o n t a k t ó w m i d z y z i a r n o w y c h , n i | s t o s z i a r e n d u |y c h . S t d s p o w o d o w a -
n e t y m t a r c i e , d l a d a n e g o w s k a zn i k a z a g s z c z e n i a , j e s t w y |s z e . A b y m ó c p r z e w i d y w a
g r a n i c p By n i c i a m i e s z a n k i t r z e b a z s u m o w a w k Ba d t a r c i a r ó |n y c h f r a k c j i z i a r e n , k t ó r e
z a l e |y o d i c h c z [c i o w e g o w s k a zn i k a z a g s z c z e n i a z w a g w p o s t a c i o d p o w i e d n i e g o
w s p ó Bc z y n n i k a . T e n w s p ó Bc z y n n i k ( w s p ó Bc z y n n i k t a r c i a ) w z r a s t a w r a z z e z m n i e j s z a -
n i e m s i w i e l k o [c i z i a r e n . W s p ó Bc z y n n i k t a r c i a c e m e n t u m o |e u l e c n a w e t p i c i o k r o t n e m u
z m n i e j s z e n i u p o d o d a n i u s u p e r p l a s t y f i k a t o r a ( s m a r n e o d d z i a By w a n i e d o m i e s z k i ) . S u p e r -
p l a s t y f i k a t o r w y w o Bu j e t a k |e e f e k t d e f l o k u l a c j i , k t ó r y m o |e b y m i e r z o n y z m n i e j s z e n i e m
s i z a p o t r z e b o w a n i a n a w o d , d a j c w y |s z w a r t o [ r e z y d u a l n g s t o [c i u p a k o w a n i a
w r a m a c h o m a w i a n e g o m o d e l u u p a k o w a n i a . I w r e s z c i e , m o d e l g r a n i c y p By n i c i a m o |e
b y p r z e k s z t a Bc o n y n a m o d e l o p a d u s t o |k a , p r z y [r e d n i e j d o k Ba d n o [c i o k o Bo 4 d o 5 c m . J a k
p o k a z a n o t o n a r y s . 5 , w p By w r ó |n y c h p a r a m e t r ó w s k Ba d u m i e s z a n k i ( d l a s e r i i m i e s z a n e k
z s u p e r p l a s t y f i k a t o r e m w y k o n a n y c h z t a k i c h s a m y c h s k Ba d n i k ó w ) n a o p a d s t o |k a m o |n a
p r z e w i d y w a d o s y d o k Ba d n i e .
2 . 2 . 3 . S t a b i l n o [ m i e s z a n k i b e t o n o w e j
A b y z a p r o j e k t o w a s k Ba d m i e s z a n k i b e t o n o w e j o z a d o w a l a j c y c h w Ba s n o [c i a c h , n i e
w y s t a r c z y z a j s i t y l k o j e j z a g s z c z a l n o [c i i r e o l o g i . T r z e b a r ó w n i e | u w z g l d n i
p r o b l e m w y d z i e l a n i a m l e c z k a c e m e n t o w e g o ( b l e e d i n g ) o r a z z j a w i s k o s e g r e g a c j i s k Ba d -
n i k ó w . P o d a t n o [ n a s e g r e g a c j m o |e b y p r z e w i d y w a n a n a p o d s t a w i e p o k a z a n e g o
w c z e [n i e j w y k r e s u w y p e Bn i e n i a ( r y s . 2 ) , k t ó r y p o w i n i e n b y n a t y l e j e d n o r o d n y , n a i l e
j e s t t o t y l k o m o |l i w e . W c e l u o g r a n i c z e n i a r o z d z i e l a n i a s i |w i r u o d z a p r a w y , n a l e |y
z w r ó c i u w a g n a w a r t o [ w s p ó Bc z y n n i k a w y p e Bn i e n i a d l a k r u s z y w a g r u b e g o , k t ó r a n i e
p o w i n n a b y z b y t w y s o k a . P o n a d t o n a l e |y u n i k a n i e c i g Bo [c i u z i a r n i e n i a p i a s k u . J e |e l i
c h o d z i o z j a w i s k o w y d z i e l a n i a m l e c z k a c e m e n t o w e g o , w y d a j e s i , |e k o r e l u j e o n o z w i e l -
k o [c i w s p ó Bc z y n n i k a w y p e Bn i e n i a w r e j o n i e d r o b n e g o k r u s z y w a : i m w y |s z e w a r t o [c i
w s p ó Bc z y n i k a w y p e Bn i e n i a , t y m m n i e j m l e c z k a c e m e n t o w e g o p o j a w i a s i n a p o w i e r z c h n i .
W o b e c n o [c i s u p e r p l a s t y f i k a t o r a , w a r t o [c i w s p ó Bc z y n n i k a w y p e Bn i e n i a m u s z b y n a w e t
w y |s z e , p o t r z e b a b o w i e m w i c e j d r o b n y c h c z s t e k d l a o g r a n i c z e n i a z j a w i s k a w y d z i e l a n i a
m l e c z k a c e m e n t o w e g o .
2 . 3 . W Ba s n o [c i b e t o n u s t w a r d n i a Be g o
2 . 3 . 1 . C i e p Bo h y d r a t a c j i
H y d r a t a c j a c e m e n t u i r e a k c j e p u c o l a n o w e p o w o d u j w y d z i a l a n i e c i e p Ba , k t ó r e m o |e
s p o w o d o w a i s t o t n e p o d n i e s i e n i e s i t e m p e r a t u r y m a s y w u b e t o n o w e g o . P o d w y |s z o n a
9
F r a n ç o i s d e L a r r a r d
t e m p e r a t u r a m o |e s p o w o d o w a p k n i c i a p o d c z a s c h Bo d z e n i a l u b m o |e u Ba t w i o p ó z-
n i o n e t w o r z e n i e s i e t t r i n g i t u . D l a t e g o i s t o t n j e s t m o |l i w o [ k o n t r o l o w a n i a i l o [c i c i e p Ba
p o w s t a j c e g o w d a n y m b e t o n i e , j u | n a e t a p i e p r o j e k t o w a n i a s k Ba d u m i e s z a n k i . W r a m a c h
p r z e p r o w a d z o n y c h b a d a D o c e n i o n o p o j e m n o [ c i e p l n , s t o p i e D h y d r a t a c j i c e m e n t u ( l u b
s t o p n i a z a a w a n s o w a n i a r e a k c j i p u c o l a n o w e j p o p i o Bó w l o t n y c h i p y Bu k r z e m i o n k o w e g o )
o r a z c i e p Bo u w a l n i a n e p r z e z j e d n o s t k m a s y r e a g u j c e g o s p o i w a . N a p o d s t a w i e t y c h
w s t p n y c h m o d e l i , o p r a c o w a n o m o d e l w z r o s t u t e m p e r a t u r y b e t o n u w w a r u n k a c h a d i a -
b a t y c z n y c h , c h a r a k t e r y z u j c y s i [r e d n i d o k Ba d n o [c i o k o Bo 2 ° C .
2 . 3 . 2 . W y t r z y m a Bo [ n a [c i s k a n i e i r o z c i g a n i e
P a r a m e t r e m n a j c z c i e j s t o s o w a n y m d o p r z e w i d y w a n i a w y t r z y m a Bo [c i n a [c i s k a n i e j e s t
s t o s u n e k w o d n o - c e m e n t o w y . W r z e c z y w i s t o [c i p a r a m e t r t e n o p i s u j e k o n c e n t r a c j c e m e n t u
w z a c z y n i e , o d p o w i e d z i a l n z a p o t g o w p o s t a z a l e |n o [c i w y t r z y m a Bo [ - w / c ( j a k
w s By n n y m w z o r z e F é r e t a ) . W m o m e n c i e g d y z a c z y n w y p e Bn i p u s t k i m i d z y z i a r n o w e ,
j e g o w Ba [c i w o [c i s z m o d y f i k o w a n e p r z e z t o p o l o g i z i a r e n k r u s z y w a . D o k Ba d n i e j , j e s t
t o [r e d n i a o d l e g Bo [ p o m i d z y d w o m a s s i a d u j c y m i z i a r n a m i k r u s z y w a g r u b e g o , n a -
z y w a n a m a k s y m a l n g r u b o [c i z a c z y n u ( M a x i m a l P a s t e T h i c k n e s s - M P T ) : i m n i |s z a
j e s t w a r t o [ M P T , t y m w y |s z a j e s t w y t r z y m a Bo [ b e t o n u . N a w y t r z y m a Bo [ w p By w a t a k |e
m o c w i z ó w m i d z y k r u s z y w e m a s p o i w e m ( p r z y c z e p n o [) o r a z w y t r z y m a Bo [ w Ba s n a
k r u s z y w a . W s z y s t k i e t e r o z w a |a n i a p r o w a d z d o g l o b a l n e g o m o d e l u w y t r z y m a Bo [c i n a
[c i s k a n i e b e t o n u ( p o c z a s i e o d j e d n e g o d n i a d o j e d n e g o r o k u ) z a w i e r a j c e g o r ó |n e f r a k c j e
k r u s z y w a , c e m e n t p o r t l a n d z k i , d o d a t k i p u c o l a n o w e o r a z w y p e Bn i a c z w a p i e n n y . Zr e d n i a
d o k Ba d n o [ p r z e w i d y w a n i a w y t r z y m a Bo [c i w y n o s i o k o Bo 2 - 3 M P a .
W y t r z y m a Bo [ n a r o z c i g a n i e j e s t o c e n i a n a n a p o d s t a w i e w y t r z y m a Bo [c i n a [c i s k a n i e ,
t a k j a k j e s t t o u j t e w w i k s z o [c i n o r m k o n s t r u k c y j n y c h . M o d e l z a w i e r a j e d n a k t a k |e
i w s p ó Bc z y n n i k u w z g l d n i a j c y r o d z a j k r u s z y w a , k t ó r y p o z w a l a z w i k s z y d o k Ba d n o [
p r z e w i d y w a n i a t e j w y t r z y m a Bo [c i .
2 . 3 . 3 . O d k s z t a Bc a l n o [
O d k s z t a Bc a l n o [ s t w a r d n i a Be g o b e t o n u j e s t o b l i c z a n a z a p o m o c m o d e l u t r ó j s f e r y c z n e -
g o ( p a t r z r y s . 6 ) . W a r s t w a [r o d k o w a o z n a c z a k r u s z y w o . M a t r y c a z n a j d u j e s i w w e -
w n t r z n y m j d r z e i w w a r s t w i e z e w n t r z n e j . T o p i e r w s z e o d p o w i a d a z a c z y n o w i , k t ó r y
R y s . 6 . T r ó j s f e r y c z n y m o d e l d l a o b l i c z a n i a
m o |l i w o [c i o d k s z t a Bc e D
1 0
N a u k o w a m e t o d a u s t a l a n i a s k Ba d u m i e s z a n k i b e t o n o w e j
R y s . 7 . P r z y k Ba d p o t w i e r d z e n i a m o d e l u m o d u Bu E
p o z o s t a Bb y w w y |t e j m i e s z a n c e b e t o n o w e j , w k t ó r y m f a z a k r u s z y w a b y Ba b y w p e Bn i
z a g s z c z o n a . T o d r u g i e j e s t w i c n a d m i a r e m z a c z y n u , k t ó r y n a d a j e [w i e |e j m i e s z a n c e
j e j u r a b i a l n o [. P r z y k Ba d a j c c i [n i e n i e h y d r o s t a t y c z n e d o t r z e c h s f e r , m o |n a a n a l i t y c z n i e
o b l i c z y n a t y c h m i a s t o w e i o p ó zn i o n e o d k s z t a Bc e n i a w y s t p u j c e w t y c h f a z a c h . P o d e j [c i e
t o j e s t s t o s o w a n e d o p r z e w i d y w a n i a m o d u Bu s p r |y s t o [c i ( p a t r z r y s . 7 ) o r a z p e Bz a n i a i p e B-
z a n i a p r z y w y s y c h a n i u . T e n s a m m o d e l g e o m e t r y c z n y p o z w a l a n a o b l i c z e n i e s w o b o d n e g o
o d k s z t a Bc e n i a s k u r c z u ( s a m o c z y n n e g o l u b p r z y w y s y c h a n i u ) i p c z n i e n i a .
S t w i e r d z o n o t a k |e , |e n a j i s t o t n i e j s z e w Ba s n o [c i t e c h n i c z n e b e t o n u , p o c z w s z y o d
m i e s z a n k i , p r z e z j e g o w i e k w c z e s n y i d o j r z a By m o g b y t a k |e o b j t e o d p o w i e d n i m i
m o d e l a m i . . N i e m a o b e c n i e m o d e l i o d n o s z c y c h s i d o t r w a Bo [c i i t a l u k a w i n n a b y
w p r z y s z Bo [c i w y p e Bn i o n a . S z c z e g ó l n i e j e |e l i c h o d z i o t a k i e w Ba [c i w o [c i b e t o n u j a k j e g o
p r z e p u s z c z a l n o [ d l a g a z u , p r z e n i k a n i e j o n ó w c h l o r k o w y c h , p r d k o [ k a r b o n a t y z a c j i l u b
o d p o r n o [ n a Bu s z c z e n i e . B d o n e m u s i a By b y o d n i e s i o n e w s p o s ó b i l o [c i o w y d o s k Ba d u
m i e s z a n k i , c o s t a n o w i e k s c y t u j c e w y z w a n i e d l a c a Be j s p o Be c z n o [c i n a u k o w e j z a j m u j c e j
s i b a d a n i a m i b e t o n u .
3 . P r z y k Ba d
P o n i |e j p r z e d s t a w i o n y j e s t p r z y k Ba d p o k a z u j c y , w j a k i s p o s ó b p o d e j [c i e n a u k o w e m o |e
d o p o m ó c w r o z w i z a n i u n o w e g o p r o b l e m u , w o d n i e s i e n i u d o k t ó r e g o b r a k j e s t j a k i c h -
k o l w i e k d o [w i a d c z e D.
3 . 1 . W y m a g a n e w Ba [c i w o [c i t e c h n i c z n e
N a l e |a Bo o p r a c o w a r e c e p t u r b e t o n u w y s o k o w a r t o [c i o w e g o ( H P C ) d l a k o n k r e t n e g o
z a s t o s o w a n i a d o n a w i e r z c h n i [ 5 ] s t a n o w i c e j c i e n k , n i e z w i z a n z p o d Bo |e m , z b r o j o n
w s p o s ó b c i g By , p By t b e t o n o w , u Bo |o n n a g r u b e j z a r y s o w a n e j w a r s t w i e p o d k Ba d o w e j
w z m a c n i a n e j c e m e n t e m . W s p o m n i a n y b r a k w i z a n i a m i d z y o b y d w o m a w a r s t w a m i b y B
k o n i e c z n y d l a u n i k n i c i a p o w s t a n i a s p k a D w t ó r n y c h ( o d b i t y c h ) . G r u b o [ w a r s t w y g ó r -
n e j ( 6 0 m m ) w y n i k a Ba z k o n i e c z n o [c i o c h r o n y z b r o j e n i a p r z e d k o r o z j . D l a z a p e w n i e n i a
t e j o c h r o n y , k o n i e c z n e b y Bo p o n a d t o z a s t o s o w a n i e z w a r t e g o b e t o n u z a w i e r a j c e g o p y B
k r z e m i o n k o w y . I l o [ g r u b e g o k r u s z y w a z o s t a Ba n a r z u c o n a p r z e z k o n i e c z n o [ u z y s k a n i a
1 1
F r a n ç o i s d e L a r r a r d
w Ba s n o [c i p r z e c i w p o [l i z g o w y c h n a w i e r z c h n i . W c e l u z a p e w n i e n i a o d p o r n o [c i n a [c i e r a n i e ,
w y t r z y m a Bo [ n a [c i s k a n i e b e t o n u u s t a l o n o j a k o r ó w n 8 0 M P a . D l a u Ba t w i e n i a p r o c e s u
u k Ba d a n i a b e t o n u w y m a g a n a b y Ba k o n s y s t e n c j a c h a r a k t e r y z u j c a s i o p a d e m s t o |k a r ó w -
n y m 1 5 0 m m , o d p o w i e d n i a u r a b i a l n o [ i o g r a n i c z o n a l e p k o [ p l a s t y c z n . N a l e |a Bo r ó w n i e |
z a p o b i e c z j a w i s k u w y b o c z e n i a p By t y , p o w o d o w a n e m u w y s o k t e m p e r a t u r o t o c z e n i a
( w a r s t w a g ó r n a l e |a Ba w p r o s t n a p o d Bo |u ) . W t y m c e l u w y b r a n o b e t o n H P C o w y s o k i m
s k u r c z u . Z a Bo |o n o w t y m p r z y p a d k u , |e o g r a n i c z e n i e s p o w o d o w a n e p r z e z n i e s k o Dc z o n
d Bu g o [ n a w i e r z c h n i p o z w o l i n a u t r z y m a n i e o d p o w i e d n i e g o p o z i o m u n a p r |e n i a , n a w e t
j e |e l i b e t o n b d z i e s i n a g r z e w a B d o t e m p e r a t u r y 5 0 ° C . P e Bn s p e c y f i k a c j w y m a g a D p o -
d a n o w t a b e l i 1 . N a l e |y z w r ó c i u w a g n a n i e z w y k By z e s t a w w y m a g a D w p o r ó w n a n i u
z w y m a g a n i a m i d l a k o n w e n c j o n a l n e g o b e t o n u H P C , d l a k t ó r e g o m a k s y m a l n a w i e l k o [
z i a r e n k r u s z y w a j e s t z n a c z n i e w i k s z a , a s k u r c z j e s t g e n e r a l n i e m i n i m a l i z o w a n y .
3 . 2 . P r o j e k t o w a n i e s k Ba d u m i e s z a n k i
P o d o k Ba d n y m s c h a r a k t e r y z o w a n i u l o k a l n y c h s k Ba d n i k ó w , d o k o n a n o o p t y m a l i z a c j i z a
p o m o c o p r o g r a m o w a n i a z a w i e r a j c e g o w s z y s t k i e p o p r z e d n i o p r e z e n t o w a n e m o d e l e [ 6 ] .
K r y t e r i u m o p t y m a l i z a c j i b y B k o s z t j e d n o s t k o w y r e c e p t u r y . S y m u l a c j a w y k a z a Ba , |e w y -
p e Bn i a c z w a p i e n n y b y B p o m o c n y w u z y s k a n i u w y m a g a n e g o s k u r c z u p r z y o g r a n i c z o n y m
k o s z c i e . T e o r e t y c z n y s k Ba d m i e s z a n k i p o d a n o w T a b e l i 1 . P o w y k o n a n i u z a r o b u p r ó b n e g o ,
d o k o n a n o d r o b n y c h m o d y f i k a c j i , w c e l u u z y s k a n i a w y m a g a n y c h w Ba [c i w o [c i r e o l o g i c z -
n y c h m i e s z a n k i , u z y s k u j c r e c e p t u r p o d a n w o s t a t n i e j k o l u m n i e t e j s a m e j t a b e l i . S k Ba d
m i e s z a n k i o k a z a B s i w Ba [c i w y .
T a b e l a 1 . S k Ba d s p e c j a l n e g o b e t o n u w y s o k o w a r t o [c i o w e g o p r z e z n a c z o n e g o d o w y k o n a n i a
n a w i e r z c h n i d r o g o w e j
C h a r a k t e r y s t y k a M i e s z a n k a M i e s z a n k a
t e o r e t y c z n a r z e c z y w i s t a
K r u s z y w o g r u b e 2 / 6 ( k g / m 3 ) D d" 6 m m 9 3 5 9 1 2
m a x
6 0 % c a Bk o w i t e j
i l o [c i k r u s z y w a
K r u s z y w o d r o b n e 0 / 4 ( k g / m 3 ) 6 2 3 6 0 8
C e m e n t ( k g / m 3 ) 4 0 6 4 0 8
W y p e Bn i a c z w a p i e n n y ( k g / m 3 ) 1 0 1 1 3 9
P y B k r z e m i o n k o w y ( k g / m 3 ) 1 0 % z a w a r t o [c i 4 0 , 6 3 9
c e m e n t u
S u p e r p l a s t y f i k a t o r ( k g / m 3 ) 4 , 3 5 5 . 6 2
W o d a ( d m 3 / m 3 ) 1 8 5 1 9 0
W s p ó Bc z y n n i k z a g s z c z e n i a d" 7 6 . 9
O p a d s t o |k a ( m m ) = 1 5 0 1 5 0 1 6 0
L e p k o [ p l a s t y c z n a ( P a "s ) d" 3 5 0 3 5 0 1 2 0 - 2 5 0 1 )
W y t r z y m a Bo [ n a [c i s k a n i e p o 2 8 = 8 0 M P a 8 0 7 8 , 1
d n i a c h ( M P a )
S k u r c z c a Bk o w i t y 5 0 % R . H . ( 1 0 - 6 ) e" 7 5 0 7 5 0
1 )
p o 6 0 m i n u t a c h
1 2
N a u k o w a m e t o d a u s t a l a n i a s k Ba d u m i e s z a n k i b e t o n o w e j
4 . W n i o s k i
" P r o p o n u j e s i n o w e n a u k o w e p o d e j [c i e d o p r o j e k t o w a n i a s k Ba d u t w o r z y w c e m e n t o -
w y c h o w y m a g a n y c h w Ba [c i w o [c i a c h t e c h n i c z n y c h .
" O p r a c o w a n o w s z e c h s t r o n n y z e s t a w m o d e l i , o b e j m u j c y c a By c y k l |y c i a b e t o n u , z w y -
j t k i e m o k r e s u j e g o d e g r a d a c j i .
" M o d e l e t e m o |n a w Bc z y d o p r o g r a m ó w w s p o m a g a j c y h p r o j e k t o w a n i e s k Ba d u b e t o -
n u . Z a p o m o c m o d u Bu r o z w i z u j c e g o , m o |l i w e j e s t p r z e p r o w a d z e n i e a u t o m a t y c z n e j
o p t y m a l i z a c j i s k Ba d u Bc z c e j a s p e k t y t e c h n i c z n e i e k o n o m i c z n e . J a k o w y n i k u z y s k u j e
s i b a r d z o r e a l i s t y c z n e s k Ba d y m i e s z a n e k , z g o d n e z o b e c n y m s t a n e m w i e d z y o m a t e -
r i a Ba c h , s t o s o w a n y c h w p r z e m y [l e . Z a p o m o c p r o g r a m u m o |n a p r o w a d z i s y m u l a c j
w y k o n y w a n i a s z e r o k i e j g a m y b e t o n ó w , o d b e t o n u z w y k Be g o n i s k i e j w y t r z y m a Bo [c i d o
b e t o n ó w w y s o k o w a r t o [c i o w y c h , a t a k |e b e t o n ó w s a m o z a g s z c z a l n y c h l u b b e t o n ó w
n a t r y s k i w a n y c h . T a k i p a k i e t o p r o g r a m o w a n i a , o p a r t y n a m o d e l a c h p o d a n y c h w l i t e -
r a t u r z e [ 4 ] , j e s t o b e c n i e d o s t p n y w e F r a n c j i ( B e t o n l a b P r o 2 [ 6 ] ) .
" D a n e m a t e r i a Bo w e m u s z b y m a g a z y n o w a n e w b a z i e d a n y c h , c o u m o |l i w i a i n |y -
n i e r o w i Ba t w e p r z e a n a l i z o w a n i e s z e r o k i e j g a m y r ó |n y c h s k Ba d n i k ó w d o p r o d u k c j i
b e t o n ó w à l a c a r t e . T o n o w e p o d e j [c i e n i e l i k w i d u j e p o t r z e b y w y k o n a n i a p r ó b n y c h
z a r o b ó w l a b o r a t o r y j n y c h , a l e z n a c z n i e r e d u k u j e k o s z t y m a t e r i a Bó w i p r a c y w r z e -
c z y w i s t y m l a b o r a t o r i u m . P o n a d t o m o |n a t u t a j l e p i e j w y k o r z y s t a w c z e [n i e j z d o b y t e
d o [w i a d c z e n i e .
" K o l e j n a w e r s j a p r o g r a m u B e t o n l a b P r o , k t ó r a m a s i u k a z a w 2 0 0 5 r o k u , o b e j m i e
s z e r e g i n n o w a c j i p o c h o d z c y c h z n i e d a w n y c h p r a c b a d a w c z y c h . D o t y c z y t o m i d z y
i n n y m i m o |l i w o [c i s t o s o w a n i a |u |l i w i e l k o p i e c o w y c h j a k o u z u p e Bn i a j c e g o m a t e r i a Bu
w i |c e g o [ 7 ] , m o |l i w o [c i b r a n i a p o d u w a g p o w i e t r z a w p r o w a d z o n e g o d o m i e s z a n k i ,
m o |l i w o [ s y m u l a c j i s t o p n i a w y d z i a l a n i a m l e c z k a c e m e n t o w e g o [ 8 ] , m o |l i w o [ o c e n y
Ba t w o [c i m i e s z a n i a [ 9 ] i t p .
" A b y u z u p e Bn i t e g o r o d z a j u p o d e j [c i e , p o t r z e b n e s d a l s z e b a d a n i a d o t y c z c e t r w a -
Bo [c i . W p r z y s z Bo [c i m o |n a o c z e k i w a , |e o k r e s u |y t k o w a n i a b d z i e o k r e [l a n y w
s p o s ó b r u t y n o w y . D u |y p o t e n c j a B u m o |l i w i a j c y t e g o r o d z a j u p r z e w i d y w a n i a t k w i z
p e w n o [c i w w y k o r z y s t a n i u t e c h n i k i c e l l u l a r a u t o m a t o n , ( m o d e l N I S T [ 1 0 ] ) .
L i t e r a t u r a
[ 1 ] F . d e L a r r a r d , D F a u . , B E T O N L A B / B E T O N M I X - S o f t w a r e f o r c o m p u t e r - a i d e d m i x - d e s i g n o f c o n c r e t e ,
P r e s s e s d e l E c o l e N a t i o n a l e d e s P o n t s e t C h a u s s é e s , 1 9 9 2 - 2 0 0 1 .
[ 2 ] F . d e L a r r a r d , T . S e d r a n , « C o m p u t e r - A i d e d M i x - D e s i g n : P r e d i c t i n g F i n a l R e s u l t s » , C o n c r e t e I n t e r n a -
t i o n a l , D e c e m b e r , 1 9 9 6 .
[ 3 ] A . M . B r a n d t , e d . , O p t i m i z a t i o n M e t h o d s f o r M a t e r i a l D e s i g n o f C e m e n t - B a s e d C o m p o s i t e s , M o d e r n
C o n c r e t e T e c h n o l o g y S e r i e s N o . 7 , S . M i n d e s s a n d A . B e n t u r , e d i t o r s , E & F N S P O N , L o n d o n , 3 1 4 p . ,
1 9 9 8 .
[ 4 ] F . d e L a r r a r d , C o n c r e t e M i x t u r e - P r o p o r t i o n i n g - A S c i e n t i f i c A p p r o a c h , M o d e r n C o n c r e t e T e c h n o l o g y
S e r i e s N o . 9 , S . M i n d e s s a n d A . B e n t u r , e d i t o r s , E & F N S P O N , L o n d o n , 4 2 1 p . , 1 9 9 9 .
[ 5 ] F . d e L a r r a r d , « T h e H i g h - P e r f o r m a n c e C o n c r e t e C a r p e t A N e w T y p e o f C o n c r e t e C o u r s e L a y e r » ,
9 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n C o n c r e t e R o a d s , I s t a n b u l , A p r i l , 2 0 0 4 .
[ 6 ] T . S e d r a n , F . d e L a r r a r d , B e t o n l a b P r o 2 , C o m p u t e r - A i d e d M i x - D e s i g n S o f t w a r e , p u b l i s h e d b y P r e s s e s d e
l E c o l e N a t i o n a l e d e s P o n t s e t C h a u s s é e s , 2 8 r u e d e s S a i n t s - P è r e s , 7 5 0 0 7 P A R I S , F r a n c e , 2 0 0 0 . I n t e r n e t
a d d r e s s : h t t p : / / w w w . l c p c . f r / f r / p r e s e n t a t i o n / o r g a n i g r a m m e / d i v _ t g c e / r e s u l t / b e t o n l a b p r o . p h p
1 3
F r a n ç o i s d e L a r r a r d
[ 7 ] V . M a t h i a s , F . d e L a r r a r d , « P r é v i s i o n d e s r é s i s t a n c e s e n c o m p r e s s i o n d e s b é t o n s a u l a i t i e r » ( P r e d i c t i n g
t h e C o m p r e s s i v e S t r e n g t h o f S l a g C o n c r e t e ) , R e v u e F r a n ç a i s e d e G é n i e C i v i l , V o l . 6 , N ° 4 , p p . 5 4 5 - 5 6 2 ,
2 0 0 2 ( i n F r e n c h ) .
[ 8 ] L . J o s s e r a n d , J . P . I l d e f o n s e , F . d e L a r r a r d , « P e r m é a b i l i t é à l e a u d e s s u s p e n s i o n s g r a n u l a i r e s . A p p l i c a -
t i o n a u r e s s u a g e d u b é t o n f r a i s » ( W a t e r P e r m e a b i l i t y o f G r a n u l a r S u s p e n s i o n s . A p p l i c a t i o n t o F r e s h
C o n c r e t e B l e e d i n g ) , B u l l e t i n d e s L a b o r a t o i r e s d e s P o n t s e t C h a u s s é e s , N ° 2 4 1 , 2 0 0 3 ( i n F r e n c h ) .
[ 9 ] D . C h o p i n , F . d e L a r r a r d , B . C a z a c l i u , « W h y d o S C C a n d H P C r e q u i r e a l o n g e r m i x i n g t i m e ? » , t o
a p p e a r i n C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h .
[ 1 0 ] E . G a r b o c z i , D . B e n t z , A n E l e c t r o n i c M o n o g r a p h : M o d e l l i n g t h e S t r u c t u r e a n d P r o p e r t i e s o f C e m e n t -
b a s e d M a t e r i a l s , I n t e r n e t a d d r e s s h t t p : / / c i k s . c b t . n i s t . g o v / m o n o g r a p h / , 1 9 9 0 - 2 0 0 4 .
1 4