Pakningsanalyse

Pakningsanalysen foretages på grundlag af de enkelte materialers egenpakning, kornkurver samt parameteren μ, som beskriver interaktionen mellem tilslagspartiklerne. μ er næsten konstant for et bredt spektrum af materialer, så hvis den er ukendt, sættes den til en standardværdi.

Selve pakningsanalysen omfatter nogle ret komplicerede beregninger, og derfor udføres den nemmest med et software-værktøj beregnet til pakningsanalyse, fx 4C-Packing.

Nedenstående figur viser et pakningsdiagram for materialerne i vedstående tabel.

 

Sigtestørrelse [mm]	Bakkesand 0-2 mm gennemfald (%)	Søsten 4-8 mm gennemfald (%)	Søsten 8 - 16 mm gennemfald (%)
16	100	100	100
8	100	97	10
4	100	17	4
2	98	5	2
1	88	4	2
0,5	55	3	1
0,25	15	1	1
0,125	4	0	0
0,063	1	0	0
Egenpakning	0,66	0,68	0,63

Tilslagsmaterialer

Pakningsanalyse af materialerne vist i ovenstående tabel.

I pakningsdiagrammet er det muligt at aflæse den samlede pakning for en vilkårlig kombination af tre tilslagsmaterialer. Niveaukurverne virker som højdekurverne på et landkort, der gør det nemt at finde ”bakketoppen” – der i pakningsanalysen er den tilslagskombination, der giver den største pakning.

I princippet er det en fordel at vælge kombinationen med den største pakning. Det kræver mindre pasta til at fylde hulrummene mellem tilslagspartiklerne, og et lavt pastaindhold reducerer både pris, varmeudvikling og svind.

I de fleste tilfælde er der imidlertid også andre hensyn, der taler for at vælge en tilslagskombination, der er lidt forskudt fra optimum. Det gælder fx hensynet til at opnå en beton, der er mindst muligt følsom overfor doseringsafvigelser og variationer i delmaterialerne samt hensynet til at opnå god stabilitet og gode flydeegenskaber.

I figuren med pakningsdiagrammet ses det, at niveaukurverne for pakningen ligger tæt i området med kombinationer med mange 8-16 mm sten (neden for punktet med størst pakning). Når kurverne ligger tæt, betyder det, at variationer i tilslaget (kornstørrelsesfordeling mv.) og doseringsafvigelser giver større variationer i den samlede pakning og dermed variationer i betonens bearbejdelighed. Det anbefales derfor at vælge kombinationen i et område, hvor der er langt mellem niveaukurverne, for at få en mindre følsom beton. Dette vil føre til en højere sandprocent end i kombinationen med maksimal pakning.

I pakningsdiagrammet ses endvidere, at den maksimale pakning kan opnås uden brug af en 4-8 mm fraktion. Uden denne fraktion, vil der opstå et partikelspring. Sandkornene vil derved kunne pakkes i hulrummene mellem de større partikler, uden at forstyrre de større partiklers pakning, hvilket samlet giver en meget høj pakning. Derimod er der ikke plads til en 4-8 mm sten mellem tætpakkede 8-16 mm sten, så tilstedeværelsen af 4-8 mm sten skaber større afstand mellem 8-16 mm stenene og derfor bliver pakningen ikke helt så optimal.

Det har dog også fordele at have en velgraderet, sammensat kornkurve, fx giver det mindre risiko for separation. Derfor bør man ikke uden videre udelukke en mellemfraktion. Hvor stor 4-8 mm fraktionen bør være, afhænger dels af kornformen og dels af, hvor fint sandet er (om der er meget materiale i 2-4 mm fraktionen). En passende mængde af 4-8 mm sten vil typisk være 15-20 %, hvis der er tale om overvejende afrundet materiale, og mindre, fx 10-15 %, i tilfælde af et knust materiale. Som det ses i figuren, vil det som regel være muligt at finde en tilslagskombination, der både giver minimal følsomhed overfor variationer, og som giver god stabilitet, uden at få en pakning, der er væsentligt lavere end den maksimale pakning. Ved den valgte tilslagskombination (37 % sand, 18 % 4/8 sten og 45 % 8/16 sten) er pakningen således 0,81, men den maksimalt opnåelige pakning er ca. 0,82.