Aggregate packing and -void saturation in mortar and concrete proportioning: Fid-Bau Portal

Aggregate packing and -void saturation in mortar and concrete proportioning

Jacobsen, Stefan / Arntsen, Bård

Abstract Proportioning was studied by measuring aggregate packing (C) and filling of aggregate void space (1−C) with varying volumes of cement paste ( $$V_{\rm p}$$ ) or matrix ( $$V_{\rm matrix}$$ ), i.e., all material <0.125 mm. Eleven widely different normal density aggregates with C = 0.57 to 0.71, i.e., aggregate void content (1−C) = 0.29 to 0.43, were used at constant w/c = 0.38 and flowing consistency and varying dosage of water reducer and paste- and matrix volume. Analysing plots of four excess phase volumes (paste with/without air, matrix with/without air) versus aggregate void space showed constant aggregate void saturation ratios. Both paste- and matrix-aggregate void saturation ratio can be used with the best estimate ( $$V_{\rm p}-V_{\rm air})/{(1-C)}=1.15$$ per $$\hbox{m}^{3}$$ . Including air voids in paste- or matrix volume improved correlation so air void content must be included in the normalized paste aggregate void saturation ratio ( $$k=V_{\rm p}$$ /[(1−C) $$V_{\rm tot}$$ ]). Simple measurements of aggregate packing are thus very useful. Cost per unit material, per unit fresh (slump, flow diameter) or hardened (compressive strength) property were used to show the cost efficiency of the mixes. The ranking of cost/MPa strength and cost/mm consistency is similar to ranking of total concrete cost for the 11 aggregates with a certain scatter though.

Resumè Le dosage du mélange a été étudié en mesurant la compacité (C) des granulats et en remplissant les vides (1−C) en faisant varier le volume de pâte ( $$V_{\rm p}$$ ) et le dosage en super plastifiant, tout en gardant constants le rapport e/c et la consistance du mortier ou béton. Onze granulats différents de densité ordinaire et de C = 0.57–0.71 (i.e., (1−C) = 0.29–0.43 = 290–430 litres par mètre cube de granulats) ont été étudiés. Le volume en excès de pâte ( $$V_{\rm p}$$ ) ou de matériaux de taille <0.125 mm ( $$V_{ < 0.125\,\hbox{mm}}$$ ) sans ou avec air ont été étudiés par le rapport de vides (1−C). Il a été déduit qu’il existe des valeurs moyennes constantes de rapport de saturation des vides des granulats, par exemple ( $$V_{\rm p}-V_{\rm air})$$ /(1−C) = 1.15 par $$\hbox{m}^{3}$$ de mélange pour notre liant particulier (e/c = 0.38, dosage en super plastifiant = 0.5–2%). En dépit des variations considérables dans la composition et la compacité des onze types de granulats utilisés, les résultats montrent donc que des mesures simples de la compacité des granulats sont très utiles. Enfin nous avons montré comment choisir les matériaux en fonction de leurs prix, en étudiant les coûts par $$\hbox{m}^{3}$$ de mélange, et par rapport aux propriétés du mélange frais et durci.