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Design of concrete mixes

Abstract

The article describes a method of mix design which recently has been introduced in Sweden. The method has wide applicability as it can be used for both concrete and mortar, with great variations in constituents and properties. The method is based on an extensive investigation in which a new relationship is put forward between the percentage by volume of aggregate and the water/cement ratio, given constant consistence and grading.

Guidance is given how local materials and standards can be taken into consideration, if the method is used outside Sweden.

There has been a computer programme made for the mix disign method.

Résumé

On décrit une méthode de calcul du dosage récemment introduite en Suède, qui peut s’appliquer aussi bein au béton qu’au mortier, même avec de grandes variations dans les constituants et dans les propriétś. La méthode repose sur une étude étendue qui a permis d’établir une nouvelle relation entre le pourcentage en volume de l’agrégat et le rapport eau/ciment, la consistance et la granulométrie étant constantes.

La méthode comprend 5 étapes, 1. Une relation entre le rapport eau-air/ciment et la résistance sert à choisir le rapport eau-air/ciment approprié. 2. On choisit la consistance de façon à satisfaire aux conditions de mise en place. 3. La teneur en air est soit estimée, soit choisie (lorsqu’on se sert d’agents entraîneurs d’air). 4. En ce qui concerne les agrégats, on choisit d’abord deux points sur la courbe granulométrique élaborée pour plusieurs types d’agrégat, à savoir la dimension maximale des gros agrégats, dmax, et le pourcentage de tamisat de 4 mm, Y0. On choisit alors le gravier et le gros agrégat et leurs proportions mutuelles sont calculées de telle sorte qu’on obtienne Y0% de la combinaison des agrégats à 4 mm. On calcule ensuite le module de finesse de la combinaison d’agrégat. 5. On se sert de la relation entre le pourcentage en volume de l’agrégat et le rapport eau/ciment pour déterminer la composition du mélange de telle sorte qu’on obtienne la consistance et le rapport eau-air/ciment souhaité. Enfin, on indique comment on peut tenir compte des matériaux locaux et des normes lorsque la méthode est utilisée hors de Suède.

Un programme de calculateur électronique a été établi pour l’emploi de cette méthode.

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Abbreviations

C:

cement content, kg/m3

d max :

maximum size of coarse aggregate

G:

amount of grave. kg/m3

h :

aggregate limit value, %

K:

strength class according to [4]

L:

amount of air, 1/m3

Mg :

fineness modulus of gravel

Ms :

fineness modulus of coarse aggregate

M:

fineness modulus of combined aggregate

P G :

amount of gravel, % by volume of total amount of aggregate

S:

amount of coarse aggregate, kg/m3

VB :

volume of aggregate, % by volume of concrete

VG :

volume of gravel, % by volume of concrete

VL :

volume of air, % by volume of concrete

Vs :

volume of coarse aggregate, % by volume of concrete

W o :

water/cement ratio, W/C

W 01,W 02,...;:

approximations of water/cement ration

W a :

water-air/cement ratio,\(\frac{{W + L}}{C}\)

W:

water content, 1/m3

W1, W2,...;:

approximations of water content

Y o :

percentage by volume of combined aggregate passing 4 mm sieve

Y o :

percentage of gravel passing 4 mm sieve

Y s :

percentage of coarse aggregate pasing 4 mm sieve

J:

earth dry

SS:

very stiff

S:

stiff

P:

plastic

T:

semi-fluid

L:

fluid

SH:

rapid hardening portland cement

Std:

ordinary portland cement

LH:

low heat portland cement

References

  1. [1]

    Alexanderson J. andBuø F. O.Proportionering av betong. (Design of concrete mixes.) Lecture at courses in concrete technology arranged by the Swedish Cement and Concrete Research Institute, Stockholm, 1970.

  2. [2]

    Alexanderson J.The influence of the mix composition on the consistence of fresh concrete and cement mortar. Swedish Cement and Concrete Research Institute. Proceedings No. 39, Stockholm, 1968.

  3. [3]

    Proportionering av betong. (Design of concrete mixes.) Lecture at courses in concrete technology arranged by the Swedish Cement and Concrete Research Institute. Stockholm, 1967.

  4. [4]

    Bestämmelser för betongkonstruktioner. Material utförande-betong. (Official rules for Concrete Structures, Materials and Workmanship: Concret.) B 5, 1965.

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Alexanderson, J. Design of concrete mixes. Mat. Constr. 4, 203–212 (1971). https://doi.org/10.1007/BF02478946

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Keywords

  • Gravel
  • Coarse Aggregate
  • Cement Content
  • Strength Class
  • Fresh Concrete