Pokrycie powierzchni wszystkich ziaren

Z kolei omówiona zostanie powierzchnia ziaren kruszywa. Stosunek wodno-cementowy mieszanki jest zwykle ustalony zależnie od wytrzymałości. Jednocześnie ilość zaczynu cementowego musi być wystarczająca do pokrycia powierzchni wszystkich ziaren, a więc im mniejsza powierzchnia ziaren, tym mniej potrzeba zaczynu, a więc i mniej wody (program uprawnienia budowlane na komputer). Przyjmując dla uproszczenia kulę o średnicy D jako reprezentatywną dla kształtu kruszywa, otrzymuje się stosunek powierzchni do objętości równy 6ID.

Taki stosunek powierzchni ziaren do ich objętości (lub jeżeli ziarna mają stały ciężar właściwy do ich masy) nazywa się powierzchnią właściwą. Dla ziaren o różnym kształcie uzyskuje się współczynnik inny niż 6ID, lecz powierzchnia jest zawsze odwrotnie proporcjonalna do wymiarów ziaren wg Shacklocka i Walkera. Na rysunku tym przyjęto skalę logarytmiczną zarówno dla rzędnych, jak i odciętych, ponieważ wymiary oczek sit przyjęte są w postępie geometrycznym (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

W przypadku kruszywa wielofrakcyjnego uziarnienie i całkowita powierzchnia właściwa powiązane są z sobą, chociaż jest, oczywiście, wiele krzywych uziarnienia odpowiadających tej samej powierzchni właściwej. Jeżeli uziarnienie obejmuje kruszywo o większym wymiarze maksymalnych ziaren, to całkowita powierzchnia właściwa zmniejsza się i obniża się również zapotrzebowanie na wodę, lecz zależność ta nie jest liniowa (uprawnienia budowlane). Zwiększenie maksymalnego wymiaru ziaren, np. z 9,5 mm do 63 mm, może, w pewnych warunkach, obniżać zapotrzebowanie na wodę przy stałej urabialności, nawet o 50 kg/m³ betonu. Odpowiadające temu obniżenie stosunku wodno-cementowego może wynieść aż 0,15 (program egzamin ustny).

Projektowanie mieszanek

Praktyczne ograniczenie maksymalnego wymiaru ziaren kruszywa, które może być stosowane w danych okolicznościach, a także problem wpływu maksymalnego wymiaru na wytrzymałość. Po dobraniu maksymalnego wymiaru ziaren kruszywa oraz jego uziarnienia całkowitą powierzchnię ziaren można wyrazić stosując jako parametr powierzchnią właściwą. Właśnie ta całkowita powierzchnia kruszywa określa zapotrzebowanie na wodę lub urabialność mieszanki betonowej (opinie o programie).

Projektowanie mieszanek na podstawie powierzchni właściwej kruszywa zostało najpierw zaproponowane przez Edwardsa już w 1918 r., a ostatnio ponownie zainteresowano się tą metodą. Powierzchnię właściwą można określić stosując metodę przepływu wody, lecz nie wykonano dotychczas prostych prób praktycznych, a matematyczne rozwiązania są utrudnione wskutek zmienności kształtu różnorodnych ziaren kruszywa. Jednak nie jest to jedyną przyczyną, dla której projektowanie mieszanek betonowych w oparciu o powierzchnię właściwą kruszywa nie jest powszechnie zalecane (segregator aktów prawnych).

Stwierdzono, że zastosowanie obliczeń w oparciu o powierzchnię właściwą nie potwierdza się dla cząstek kruszywa mniejszych niż ok. 150 jon (nr 100 wg BS) oraz dla cementu. Wydaje się, że cząstki te, a również niektóre większe ziarna piasku zachowują się jak smar w mieszance i nie wymagają zwilżania w takim stopniu jak grube ziarna. Pewną wskazówkę można tu uzyskać z wyników badań Glanville’a, Collinsa i Matthewsa. Na podstawie powierzchni właściwej można uzyskać mylne wyobrażenie o spodziewanej urabialności (głównie wskutek przeceniania wpływu drobnych ziarenek), a więc Murdock zaproponował stosowanie doświadczalnego wskaźnika powierzchni. Jego wartości oraz wartości powierzchni właściwych (promocja 3 w 1). Ogólny wpływ powierzchni kruszywa o danym uziarnieniu na urabialność uzyskuje się mnożąc procentową zawartość masy każdej frakcji przez współczynnik odpowiadający tej frakcji i sumując wszystkie wyniki.