Wpływ dodatków mineralnych w cemencie na stabilność napowietrzenia w betonie nawierzchniowym

Założenia programu

Głównym założeniem programu badawczego było określenie zmian cech fizycznych pęcherzyków powietrza w napowietrzonych mieszankach betonowych w przedziale czasowym wynoszącym 1 h. Po wyznaczonym czasie nastąpiło ponowne mieszanie składników z dużą intensywnością, wykonanie badań i pobieranie próbek zgodnie z harmonogramem przedstawionym w tab. 1.

Zaprojektowano i wykonano mieszanki betonowej na górną warstwę nawierzchni dwuwarstwowej (GWN) z czterema cementami: referencyjnym – CEM I 42,5 R oraz cementami z dodatkami mineralnymi CEM II/A-V, CEM II/B-S i CEM III/A. Wybrane cementy wykonano na bazie tego samego klinkieru portlandzkiego. Dlatego kwestia kompatybilności z domieszkami napowietrzającymi nie wynikała ze mian jakościowych składu fazowego klinkieru. A jedynie zmian ilościowych, rozmielenia i rodzaju stosowanego dodatku mineralnego. Stosowane cementy stanowiły produkty handlowe o deklarowanych właściwościach przedstawionych w tab. 2.

Recepturę betonu opracowano na podstawie rozwiązań materiałowych wykonawców i zastosowano w przypadku betonu referencyjnego z cementem CEM I. Zaprojektowano beton klasy C35/45 o uziarnieniu kruszywa grubego do 8 mm (rys. 1), klasie konsystencji S1 i projektowanej zawartości powietrza 5-7%. W betonie zastosowano piasek kwarcowy i grys amfibolitowy w dwóch frakcjach 2-5 i 5-8 mm.

Skumulowana krzywa uziarnienia charakteryzowała się 7-proc. udziałem nadziarna.

Badania

Do przygotowania mieszanki betonowej wykorzystano mieszalnik Zyklos ZK 50 HE firmy PEMAT o pojemności 50 l. Składniki dodawano w następującej kolejności: kruszywo grube, kruszywo drobne oraz połowa wody zarobowej. Wymieszane kruszywa namaczano przez 5 minut w zamkniętym mieszalniku. Następnie dodano cement i pozostałą wodę zarobową. Przemieszano 15 sekund, po czym dolano domieszki w kolejności: napowietrzacz, plastyfikator. Całkowity czas homogenizacji mieszanki wyniósł 2 minuty. Po tym czasie pobrano próbki do badań (oznaczenie: 5). Pozostałą część mieszanki pozostawiono w bezruchu do 60 minut od zarobienia cementu z wodą, po którym pobrano kolejną serię próbek (oznaczenie: 60). Następnie mieszankę dodatkowo wymieszano przez 2 minuty i pobrano ostatnią serię próbek (oznaczenie: 60M).

Wyjściowa receptura betonu zakładała 420 kg/m³ cementu i zawartość powietrza w mieszance 5,5%. Receptury przedstawione w tab. 3 zostały przeliczone do jednostki objętości po określeniu rzeczywistej zawartoś ci powietrza mierzonej metodą ciśnieniową bezpośrednio po wykonaniu mieszanki.