Fine grained crushed stone aggregate in concrete

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2017-12-11
Department
Major/Subject
Rakennusmateriaalit ja rakennusfysiikka
Mcode
IA3017
Degree programme
Rakenne- ja rakennustuotantotekniikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
86
Series
Abstract
Increasing miss-balance in between the demand and availability of traditionally suitable geologic sources for concrete aggregates had realized a need to develop technologies to utilize alternative aggregate resources in an economical manner. In this study crushed aggregates from three different parent rock were examined. Two of these where excavated from granite rock and they had similar characteristics in mineral composition, particle size distribution of the fines and workability properties. Third parent rock was mafic volcanite containing significant amount of hornblende which was not found in granite based aggregates. The volcanite had higher specific gravity, finer particle size distribution of the fines thus higher surface area and it performed differently in workability testing. Results from rheological testing with 0-4mm were relatively identical with the granite stones. Water-to-cement ratio to obtain predetermined workability increased from 0,34 to 0,37 when crushed aggregates from granite were used comparing to natural sand. The water-to-cement ratio increased from 0,35 to 0,387 when crushed volcanite aggregates were used. The quaternary stage processing was most effective with the volcanite which limited the w/c increase from 0,35 to 0,357. The increase of water demand was measured to progressively increase when more than 2/3 of the aggregates were replaced with crushed aggregate. This tendency was found to be relatively similar with all the aggregates studied. When the increase of water demand was normalized to the proportional weight of the aggregate, it was measured that the filler fraction had 3,6 times higher effect on concrete rheology than coarser fractions in granite based aggregate and 8,5 higher with volcanite based aggregates. Testing of 0-16mm concrete were conducted to verify should the presumptions with 0-4mm concrete also apply for industrial scale concrete. The results from 0-16mm where analogous with the results previously measured with 0-4mm concrete.

Kasvava betonin kiviainesten tarve sekä heikentynyt luonnonmuovaamien kiviainesten saatavuus ovat luoneet tarpeen kehittää teknologiaa, jolla kalliokiviainesta voidaan hyödyntää betonin tuotannossa taloudellisesti. Tässä työssä tutkittiin kolmesta eri kantakivestä louhittua kiviainesta. Kaksi näistä olivat graniittikalliosta valmistettua murskattua kiviainesta. Graniittiperäisten kiniainesten ominaisuudet olivat samanlaisia niin mineraalikoostumuksen, fillerin partikkelikokojakauman ja työstettävyysominaisuuksiensa puolesta. Kolmas työssä käytetty kiviaines oli murskattu mafisesta vulkaniitista, joka sisälsi merkittävästi sarvivälke-mineraalia, jota ei graniittikiviaineksissa havaittu. Vulkaniitin kiintotiheys oli muita merkittävästi suurempi, fillerin partikkelikokojakauma hienompi ja vastaavasti ominaispinta-ala suurempi. Työstettävyysominaisuudet poikkesivat muista merkittävästi. Työstettävyyskokeissa 0-4mm betonilla graniittikiviainesten toimivuus oli lähes identtistä. Vesi-sementtisuhteen tarve tavoitenotkeuden saavuttamiseksi nousi 0,34- 0,37 verraten luonnonhiekasta valmistettuun massaan. Vastaava muutos vulkaniitilla oli 0,35 0,387. Kvartäärivaiheen vaikutus vedentarpeeseen oli suurin vulkaniitilla, jolloin vesi-sementti suhde kasvoi 0,35 - 0,357. Vedentarpeen muutos mitattiin kasvavan progressiivisesti kun enemmän kuin 2/3 kiviaineksesta oli korvattu murskatulla kiviaineksella. Muutos oli samankaltainen kaikilla koestetuilla kiviaineksilla. Fillerin vaikutusta arvioitiin normalisoimalla fillerin aiheuttama muutos vedentarpeeseen filleri fraktion painon suhteessa kiviaineksen kokonaismäärään. Fillerin vaikutus mitattiin olevan 3,6 kertaa voimakkaampi kuin karkeamman jakeen vaikutus graniittiperäisessä kiviaineksessa ja 8,5 kertaa voimakkaampi vulkaniittiperäisessä kiviaineksessa. Työstettävyyskokeet suoritettiin 0-16mm betonille vahvistamaan 0-4mm betonikokeiden pohjalta tehtyjen oletusten paikkansapitävyys myös 0-16mm betonille. Tulokset olivat yhdenmukaisia aiemmin mitattuihin verrattuna.
Description
Supervisor
Punkki, Jouni
Thesis advisor
Punkki, Jouni
Keywords
crushed stone aggregate, manufactured sand, aggregate characterization, concrete rheology
Other note
Citation