콘크리트 및 아스팔트 혼합물용 골재

골재는 주로 필러로 사용되며 상대적으로 저렴하기 때문에 페이스트의 부피를 최소화하기 위해 가능한 한 많은 부피를 차지하는 것이 중요합니다. 콘크리트 혼합의 경우 붙여넣기의 부피를 최소화하기 위해 적절한 크기 분포를 달성해야 합니다. 균일한 분포(유사한 크기의 파티클)는 제대로 채점된(여러 크기의 입자) 골집보다 보이드를 채우기 위해 더 많은 페이스트를 필요로 합니다. 제대로 채점된 집계에는 모든 크기의 파티클이 포함되어 있기 때문에 페이스트로 공간을 거의 채워야 합니다. 또한, 입자의 크기 분포는 그 유동성, 또는 형태에 쉽게 배치 할 수있는 능력, 또는 좋은 착용성 특성을 가진 평평한 표면을 얻을 수있는 능력을 포함하여 신선한 콘크리트의 특성에 큰 영향을 미칠 것이다.

수년간의 현장 경험과 실험실 테스트를 통해 그라데이션 곡선은 거친 골재와 미세한 골재의 채점에 권장되는 범위로 개발되었습니다. 이러한 곡선에서 수평 축은 파티클 크기를 나타내며, 왼쪽에 미세한 골재 또는 모래가 있고 굵은 골재(또는 바위)가 오른쪽에 있습니다. 세로 축은 지정된 크기보다 작은 파티클의 누적 백분율을 나타냅니다. 실질적인 이유로 최적의 분포는 범위로 지정됩니다. 예를 들어, 매우 미세한 모래는 입자의 85%에 16크기(1.118mm) 이하여야 하며, 매우 거친 모래는 이 크기 보다 대부분의 입자를 가져야 합니다. 따라서 실용적인 골재 혼합물은 1.18mm 체를 통과하는 입자의 약 55%에서 85%를 갖게 됩니다.

두 유형의 집계에 대해 이러한 범위는 지정된 표준 크기에서 체로 체 테스트를 실행하고 지정된 크기의 집계 양과 누적 분포를 결정하기 위해 체 개구부의 내림차순으로 정의됩니다. 전체 골적 패스량이 집계의 최대 크기라고 하는 가장 작은 체는 집계 패스의 95%가 집계의 명목 최대 크기e를 제공합니다. 그라데이션 곡선 내에 숨겨져 있는 중요한 관계는 적절한 작동성을 얻기 위해 혼합 하는 동안 응집물의 총 표면적을 물로 코팅해야 한다는 것입니다. 미세입자가 너무 많으면 표면적이 높고 많은 물이 입자를 코팅하여 더 단단한 콘크리트 혼합을 만들어 배치하기 어렵게 사용될 것이다.

미세 한 골재의 경우 미세 한 계체 (FM)는 종종 계산됩니다. 미세계 변두음은 4번에서 100번 체로 가중치에 의해 유지되는 백분율의 합계로 정의되며, 100체로 나뉜다. 미세성 계체에 대한 일반적인 값은 약 2.3에서 3.1까지 다양하며, 전자는 미세 입자와 거친 입자의 후자를 더 구성합니다. FM은 응용 프로그램에 따라 크게 다를 수 있습니다. 예를 들어, FM은 거친 골재를 포함하지 않고 더 큰 마무리성을 요구하는 벽돌 모르타르에 사용하기 위해 1.8만큼 낮을 수 있습니다.

콘크리트 혼합 설계는 수분 함량에 매우 취약하며, 거칠고 미세한 골재는 일반적으로 개방되어 있고 바람과 비에 노출되기 때문에 골재에 존재하는 미량의 물조차도 고려해야 합니다. 4개의 환경 조건은 일반적으로 인식됩니다. 이름에서 알 수 있듯이 오븐 건조 상태는 모든 물이 증발하는 등 충분히 오랜 시간 및 고온동안 오븐에 배치된 후에 발생합니다. 공기 건조 상태는 일부, 그러나 모든 내부 모공이 채워지면 발생합니다. 포화 표면 건조(SSD) 상태는 모든 내부 모공이 포화될 때 발생하지만 표면은 건조합니다. SSD 조건은 혼합 설계에 대한 참조로 사용되는 조건이며 모든 내부 모공이 포화 될 때까지 물에 집재한 다음 모든 입자의 표면을 건조시킴으로써 달성됩니다. 이것은 거친 골재를 위한 약간의 노력으로 행해질 수 있지만 내부 모공에서 물을 끌어나오지 않고는 모든 모래 입자의 표면을 건조시킬 수 없기 때문에 미세 한 골재를 위해 하기가 매우 어렵습니다. 또는, 미세 골재에 대한 SSD는 프로토콜 섹션에 설명된 바와 같이 슬럼프 테스트를 사용하여 측정할 수 있다. 이를 위해 원물 형은 모래 또는 골재로 채워진 다음 포장됩니다. 금형이 뒤집혀 제거됩니다. 약간 슬럼프경우, 그것은 SSD 상태에 있다. 금형의 형상이 유지되면 응집체가 축축하거나 습한 상태입니다. 습한 또는 습식 상태는 골재가 물에 오랫동안 침지되어 모든 내부 모공이 포화되고 표면이 젖어 있는 후에 발생합니다. 실제로, 골재는 설계 SSD 조건에 대하여 젖은 (너무 많은 물) 또는 공기 건조 (너무 작은 물)에 있을 것입니다. 따라서 혼합하기 전에 물의 양을 조정해야합니다.

오븐에서 젖은 까지의 수분 함량의 범위는 작지만 (대부분 4 % ~ 6 ) 일반적인 콘크리트 혼합물의 골재의 양은 종종 25 대 1 의 범위에서 물보다 훨씬 큽립니다. 따라서, 골재의 퍼센트 수분 함량의 작은 차이조차도 콘크리트 믹스의 강도와 내구성을 제어하는 데 사용되는 주요 변수인 특정 수-시멘트 비율을 유지하기 위해 첨가해야 하는 총 물에 엄청난 영향을 미칠 수 있다. 골재의 흡수 능력은 다음과 같이 정의됩니다.

(Eq. 1)

중량 W 샘플의 수분 함량은 다음과 같이 정의됩니다.

(Eq. 2)

벌크 특이적 중력은 공극의 물을 포함한 응집체 의 단위 부피의 질량의 비율로 명시된 온도에서 가스가 없는 증류수의 동일한 부피의 질량으로 정의된다. 이는 유사한 정의를 가지고 있지만 공극에 물의 양을 포함하지 않는 명백한 특정 중력과는 대조적입니다. 혼합은 종종 성분의 부피 또는 무게에 의해 지정되기 때문에 벌크 특정 중력은 중요한 집계 특성이며, 따라서 다른 측정의 한 세트에서 갈 수 있어야하는 것이 중요합니다. 특정 중력의 값은 오븐 건조 또는 포화 표면 건조 상태에 있는 것으로 참조됩니다. 이전의 경우, 벌크 특이적 중력은 SSD 골체 부피와 동일한 물 부피의 질량으로 나누어진 오븐 건조 질량이다. 후자의 경우, SSD 벌크 특이적 중력은 포화 표면 건조 질량이 SSD 골체 부피와 동일한 물의 부피의 질량으로 나뉜다. 대부분의 골체는 2.3에서 3.0 사이의 대량 특이적 중력 SSD를 가지고 있습니다.

골재의 선택에 영향을 미치는 다른 주요 특성은 화학적 불활성 및 착용 저항성입니다. 화학적 불활성은 황산염 공격과 알칼리-규산염 반응과 같은 문제를 피하는 것이 바람직하며, 이는 콘크리트가 시전된 지 수년이 지난 후 표면화되는 문제이기 때문에 과거에 상당한 손실을 초래했다. 마모저항성은 과도한 마모 나 러팅 없이 보행자 및 차량 교통의 악화에 저항하는 골재 입자의 능력을 말합니다. 이러한 특성에 대한 테스트는이 실험실의 범위를 벗어 나며 논의되지 않습니다.

수분 함량 및 특정 중력(미세 응집용)

1. 약 1kg의 공기 건조 미세 골재(모래)를 가져와 평평한 금속 팬에 넣습니다. 모래는 모든 물을 증발하기 위해 적어도 220 ° F 이상의 온도에서 오븐에서 건조해야합니다.
2. 공기 건조 모래에 몇 방울의 물을 뿌리고 철저히 혼합하여 미세 한 골재를 SSD 상태로 가져옵니다.
3. 직경이 큰 플랫 금속 팬에 원물 금형을 단단히 고정합니다.
4. 모래의 일부를 오버플로지점으로 채우면 금형에 모래 일부를 느슨하게 넣고 금형 상단 위에 추가 모래를 쌓습니다.
5. 가볍게 탬핑 막대의 25 빛 방울로 금형에 모래를 탬핑. 각 드롭을 모래 위 위로 약 0.2에서 시작합니다. 막대가 각 낙하시에 자유롭게 떨어지도록 허용합니다. 각 낙하 후 시작 높이를 새 표면 표고로 조정하고 방울을 표면에 고르게 분배합니다.
6. 베이스 주위에서 느슨한 모래를 청소하고 수직으로 들어 올려 금형을 제거합니다. 모래가 약간 슬럼프하면 포화 표면 건조 상태에 도달했음을 나타냅니다. 원뿔이 금형 모양을 유지하면 모래가 젖은 상태이며 적은 물을 사용하여 공정을 반복해야합니다. 이것은 시행 착오 절차입니다.
7. SSD 집계약 400g을 섭취하십시오. SSD 샘플(D)의 정확한 중량을 기록합니다.
8. 플라스크에 500mL 의 물을 채우고 물과 플라스크의 무게를 그램 (B)으로 기록하십시오. 수온은 약 73±^3oF (23 ± 1.5^oC)여야 합니다.
9. 플라스크에서 물을 비우고 전체 SSD 모래 샘플을 플라스크에 추가합니다. 플라스크를 물로 채우면 약 1/2in으로 채웁니다. 진공 및 롤링 동작을 적용하여 골재에 갇힌 공기를 제거합니다. 이 작업은 5분 이상 소요됩니다.
10. 플라스크를 최대 500mL 마크로 채웁니다. 플라스크의 총 중량(그램)과 물과 골재(C)를 기록합니다.
11. 가중치 B, C, D를 기반으로 대량 특이중력(SSD)을 계산하고 계산된 값을 일반적인 값과 비교하여 얻은 데이터가 정확한지 확인합니다.
12. 플라스크의 전체 내용을 팬에 붓고 오븐에 넣습니다. 추가 수돗물은 플라스크에서 모든 골재를 세척하기 위해 필요에 따라 사용될 수 있습니다. 24시간 후, 오븐 건조 골재(A)의 중량을 반품하고 측정합니다.

체 분석(미세 집계용)

1. 건조 응고의 적절한 무게를 가져옵니다. 미세 한 집계에 대 한, 약 사용 400 그램.
2. #4, #8, #16, #30, #50, #100, 팬 : 8 "직경 크기의 체를 다음과 같은 순서로 조립합니다.
3. 체 스택 의 상단에 응고를 놓고 뚜껑으로 덮습니다. 기계식 셰이커의 체를 제대로 고정하고 셰이커를 5분 동안 켭니다.
4. 팬에 남아 있는 무게를 포함하여 각 체에 유지되는 재질을 계량하고 데이터 시트에 기록합니다. 이러한 가중치의 합이 0.1% 이내인 경우 사용되는 체 수(0.6%) 원래 샘플 중량의 절차는 반복되어야 합니다. 그렇지 않으면 팬에 남아 있는 중량의 합을 사용하여 각 체에 남아 있는 백분율을 계산합니다.
5. 유지된 누적 백분율과 각 체를 전달하는 백분율을 계산합니다. 아래 예제 플롯에 표시된 대로 그라데이션 차트의 실험에서 미세 집계에 대한 그라데이션 곡선을 플롯합니다.
6. 미세 한 집계에 대 한 미세 한 계수 계산.

표 1: 미세 골재 수분 테스트 데이터

위의 데이터(표 1)에서 특정 중력 값 및 흡수는 다음과 같이 계산됩니다(표 2).
명백한 특정 중력 (건조) = A / (B + A-C)
벌크 특정 중력 (건조) = A / (B + D-C)
대량 특이중력 (SSD) = D / (B + D-C)
흡수 = (D-A) / A) x 100%

표 2: 수분 테스트 결과 요약

표 3은 미세한 계수의 계산을 보여줍니다. 미세한 계체에 대한 해석은 재료가 유지되는 그룹의 평균 체(가중치) 체, 100호는 제1, 제50호 등일 수 있다. 따라서, FM3.00의 모래의 경우 체 제 30호(제3체)는 골재가 유지되는 평균 체 크기가 될 것이다. 우리의 경우, 2.92의 미세성 계수는 높은 미세성 계수가 많은 입자가 더 작은 체에 갇혀 있음을 나타내기 때문에, 우리의 골재 샘플에 많은 미세입자가 있음을 나타냅니다.

표 3: 미세한 계수 결정시 샘플 계산

모래의 미세한 계수 = 누적 % 유지 /100
= (12.2+28.5+40.7+54.9+73.2+93.5)/100 = 3.02
* #200 체는 FM 컴퓨팅에 포함되어서는 안됩니다.

콘크리트 혼합에 사용되는 골재의 세 가지 중요한 특성은 이 실험실 운동에서 검사되었다. 첫 번째는 수분 함량과 흡수 용량입니다. 이러한 양은 콘크리트 혼합물에 추가될 물의 양을 적절하게 결정하는 데 필요합니다. 두 번째 특성은 특정 중력입니다. 이 값은 경우에 따라 볼륨에서 가중치로 이동해야 하며, 그 반대의 경우도 마찬가지이기 때문에 콘크리트 혼합을 일괄 처리해야 합니다. 세 번째 특성은 크기 분포 또는 그라데이션입니다. 포틀랜드 시멘트 콘크리트 혼합물에서 골재의 적절한 그라데이션은 시멘트의 사용시 콘크리트 혼합 및 경제의 작동가능성을 확보하기 위해 바람직하다. 아스팔트 콘크리트의 경우 적절한 그라데이션은 아스팔트를 사용하는 혼합물및 경제의 작동 가능성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 강도 및 기타 일체형 특성에도 큰 영향을 미칩니다.

콘크리트와 아스팔트 믹스의 디자인에서, 그들은 이러한 믹스의 가장 저렴한 구성 요소로, 미세하고 거친 골재의 사용을 극대화하는 것이 항상 바람직하다. 콘크리트 믹스는 교량 건설부터 발전소 및 산업 시설에 이르기까지 많은 건설 프로젝트에 사용됩니다. 그라데이션, 수분 함량 및 미세 조정을 적절히 사용하면 내구성이 뛰어나고 효율적인 인프라 프로젝트가 발생할 수 있습니다.