Kruszywa do betonu

Kruszywa do betonu

Dr hab. inz. Krzysztof Zieliński

Beton

– materiał powstały ze zmieszania

cementu, kruszywa grubego i drobnego,
wody oraz ewentualnych domieszek i
dodatków, który uzyskuje swoje właściwości
w wyniku hydratacji cementu.

Kruszywem

nazywamy ziarnisty materiał

budowlany naturalny lub sztuczny wchodzący

w skład m.in.: zapraw, betonów
cementowych
i asfaltowych, nawierzchni drogowych
i kolejowych, warstw filtracyjnych.

Kruszywo zwykłe

to materiał ziarnisty o

gęstości ziarn w stanie suchym 2–3 kg/dm3.

Źródłem kruszyw mineralnych
stosowanych
w produkcji mieszanki betonowej mogą
być:

- skały macierzyste (kruszywo jest
uzyskiwane
przez mechaniczne odspojenie i kruszenie),

- długotrwałe działanie czynników
atmosferycznych
(procesy wietrzenia i ścierania),
mechanicznego
oddziaływania lodowca lub oddziaływania
wody
na złoża skalne.

Podział kruszyw:

a) naturalne, łamane, sztuczne,

b) lekkie, zwykłe, ciężkie,

c) do betonów, zapraw, budowlane, drogowe,
kolejowe, specjalne (filtracyjne,
podsadzkowe),
przemysłowe (masy formierskie, szkło).

Uszlachetnianie kruszyw

- sortowanie,
- rozdrabnianie,
- płukanie,
- odpylanie,
- wzbogacanie,
- odwadnianie.

Kruszywa do betonu w ujęciu normy PN-
EN 12620

Norma rozróżnia trzy podstawowe grupy
asortymentowe kruszywa: naturalne, sztuczne i z
recyklingu.

Kruszywem naturalnym

jest nazywany ziarnisty

materiał pochodzenia mineralnego, który został
poddany wyłącznie obróbce mechanicznej.

Kruszywo sztuczne

to materiał pochodzenia

mineralnego uzyskany w wyniku procesu
przemysłowego obejmującego termiczną lub inną
modyfikację.

Kruszywo z recyklingu

powstaje w wyniku

przeróbki nieorganicznego materiału zastosowanego
już uprzednio
w budownictwie.

Terminy i definicje dotyczące kruszyw do
betonu:

Wymiarem kruszywa

nazywamy oznaczenie kruszywa przez

określenie dolnego (d) i górnego (D) wymiaru sita, wyrażone
jako d/D.

Kruszywo drobne

charakteryzuje się wymiarami ziarn D ≤ 4

mm.

Kruszywo grube

charakteryzuje się wymiarami ziarn

D ≥ 4 mm i d ≤ 2 mm.

Mieszankę kruszyw grubych i drobnych mającą D ≤ 45 mm i d
= 0 mm, nazywamy

kruszywem o ciągłym uziarnieniu

.

Kruszywo pochodzenia lodowcowego lub rzecznego, mające D
≤ 8 mm nazywamy

kruszywem naturalnym 0/8 mm

.

Pyłem

nazywamy frakcje kruszywa o wymiarach ziarn

przechodzących przez sito 0,063 mm.

Przydatność kruszywa do betonu jest
uwarunkowana pozytywnym wynikiem:

- badań podstawowych (opis petrograficzny),
właściwościami geometrycznymi (skład ziarnowy,
kształt
ziarn, zawartość i jakość pyłów, punkt piaskowy,
uziarnienie
wypełniaczy, zawartość ziarn przekruszonych i
muszli),
- właściwościami mechanicznymi i fizycznymi
(odporność
na rozdrabnianie, na ścieranie, gęstość objętościowa
i nasypowa, nasiąkliwość, jamistość, polerowalność,
reaktywność alkaliczno-krzemionkowa,
promieniotwórczość
naturalna),
- właściwościami cieplnymi i odpornością na
działanie
czynników atmosferycznych (mrozoodporność,
skurcz
przy wysychaniu, odporność na szok termiczny,
zgorzel
bazaltowa),
- właściwościami chemicznymi (m.in.: zawartość
chlorków,
siarczków, siarki, węglanu wapnia,

Przykładowa tabela do graficznego przedstawiania

wyników przesiewu kruszywa

Przykładowy formularz do zapisywania i
obliczania wyników przesiewu kruszywa

Lp.

Frakcja

(mm)

Przesie

w

1

Przesiew

2

Przesiew

3

Średni

o

%

%

1

0 – 0,063

2

0,063 –

0,125

3

0,125 –

0,25

4

0,25 – 0,5

5

0,5 – 1

6

1 – 2

7

2 – 4

8

4 – 8

9

8 – 16

10

16 – 31,5

11

31,5 – 63

12

63 – 125

Frakcja

(mm)

%

%

0 – 0,063

–

–

0,063 –

0,125

–

–

0,125 – 0,25

–

–

0,25 – 0,5

0,1

0,1

0,5 – 1

0,5

0,6

1 – 2

10,

5

11,1

2 – 4

36,

2

47,3

4 – 8

48,

3

95,6

8 – 16

4,4

100,

0

Podstawowe wymagania dotyczące
uziarnienia
kruszyw do betonów

Kruszywo

Wymiar

Procent przechodzącej masy

Kategori

a

2D

1,4D

D

d

d/2

Grube

D/d≤2 lub

D>11,2

mm

100

100

98–

100

98–

100

85–99

80–99

0–20

0–20

0–5

0–5

G

C

85/20

G

C

80/20

D/d>2

i D>11,2

mm

100

98–

100

90–99 0–15

0–5

G

C

90/15

Drobne

D≤4 mm

i d=0

100

95–

100

85–99

–

–

G

F

85

Naturalne

0/8

D=8 mm

i d=0

100

98–

100

90–99

–

–

G

NG

90

O ciągłym

uziarnieni

u

D≤45 mm

i d=0

100

100

98–

100

98–

100

90–99

85–99

–

–

G

A

90

G

A

85

Kruszywa do betonu w ujęciu normy PN-B-
06712

Rozróżnia się trzy podstawowe grupy
asortymentowe kruszywa mineralnego:

- piasek i piasek łamany,

- żwir, grys i grys z otoczaków,

- mieszankę kruszywa naturalnego sortowaną,
kruszywa łamanego i z otoczaków.

W zależności od zawartości poszczególnych
frakcji kruszywa dzieli się je na

dwa gatunki:

1 i 2

.

W zależności od przydatności kruszywa
grubego do odpowiedniej klasy betonu dzieli
się je na

cztery marki:

10, 20, 30 i 50

.

Przydatność kruszywa do betonu określa
się na podstawie następujących
oznaczeń:

-

składu petrograficznego,

- składu ziarnowego,
- wytrzymałości na miażdżenie,
- zawartości ziarn słabych,
- nasiąkliwości,
- mrozoodporności,
- kształtu ziarn,
- zawartości pyłów mineralnych,
- zawartości zanieczyszczeń obcych,
- zawartości zanieczyszczeń organicznych,
- zawartości związków siarki.

Skład ziarnowy poszczególnych asortymentów kruszywa wymagany przez

normę

Asortyment

Granice przesiewu (% masy)

rodzaj

frakcj

a

gatu

-

nek

przechodzi przez sito o boku oczka kwadratowego (mm)

0,125

0,25

0,5

1,0

2,0

4,0

8,0

16,0

32

63,0

125,

0

Piasek i

piasek

łamany

uszlachetnio

ny

0–2

0–2

1

2

0–8

0–10

0–

25

5–

25

10–

40

20–

60

30–

60

25–

80

85–

100

85–

100

100

100

zwykły

0–2

–

–

–

–

–

85–

100

100

Żwir, grys

i grys z

otoczaków

jednofrakcyj

ny

2–4

4–8

8–16

16–

32

32–

63

–
–

–
–

–

–
–

–
–

–

–
–

–
–

–

–
–

–
–

–

–
–

–
–

–

0–15

–

–
–

–

85–

100

0–15

–

–
–

100

85–

100

0–15

–
–

100

85–

100

0–15

–

100

85–

100

0–15

100

85–

100

100

wielofrakcyj

ny

2–8

2–16

2–32
4–16

4–32
8–32

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

0–15
0–15

0–15

–

–
–

25–60
20–50

15–40

0–15

0–15

–

85–

100

50–80
35–65

17–40

7–25

0–15

100

85–

100

55–80

85–

100

25–60

40–70

100

85–

100

100

85–

100

85–

100

100
100

100

Mieszanka

kruszywa

naturalnego

, łamanego

sortowana

i z

otoczaków

drobna

0–4

0–4

1

2

0–10

0–8

5–

20

0–

20

20–

60

10–

50

–

–

70–85

40–80

100

85–

100

100

gruba

0–8
0–8

0–16
0–16

0–32
0–32

0–63
0–63

1
2

1
2

1
2

1
2

–
–

–
–

–
–

–
–

0–

15

0–

25

0–

10

0–

20

0–

10

0–

20

0–8

0–

15

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

–
–

36–50
36–71

20–45
20–65

14–37
14–53

8–35
8–45

61–74
61–85

–
–

–
–

–
–

85–

100

85–

100

60–76

60–88
38–62

38–77
35–58

35–70

100

100

85–

100

85–

100

–

–
–

–

100
100

85–

100

85–

100

50–80
50–90

100

100

85–

100

85–

100

100

100

Podział i nazwy kruszyw

mineralnych

Pustki sedymentacyjne pod ziarnami
płaskimi:

1 – ziarna kruszywa,
2 – pustka w wyniku sedymentacji,
3 - zaprawa

Zawartość wody w kruszywie

Przeciętna więźliwość dla różnych

kruszyw

Maksymalny wymiar ziarn

kruszywa i rozmieszczenie

prętów zbrojeniowych powinny być tak dobrane, aby
mieszanka betonowa mogła być ułożona i zagęszczona
bez segregacji składników.

Maksymalny wymiar ziarn kruszywa nie powinien
przekraczać:
- 1/4 najmniejszego wymiaru elementu
konstrukcyjnego,
- 1/3 grubości wymaganego otulenia prętów
zbrojeniowych.

Gęstość skał
najczęściej
wykorzystywanych
do produkcji
kruszywa

Rodzaj skały

Kamieniołom

Gęstość pozorna

(kg/dm

3

)

Granit

Strzelin

Górka

Strzegom

Rogoźnica

2,66
2,66
2,65
2,65

Sjenit

Porfir

Gabro

Andezyt

Diabaz

Melafir

Tuf

Przedborowa

Miękinia

Słupiec

Malinowa

Niedzwiedzia Góra

Głuszyca

Filipowice

2,79
2,66
2,96
2,71
2,80
2,79
2,63

Bazalt

Kozia Góra

Wilcza Góra

Męcinka

Księgniki

3,12
3,03
3,01
3,06

Piaskowiec

Barcice

Kamienna Góra

2,69
2,66

Wapień

Pińczów

Józefów

Bolechowice

2,60
2,65
2,70

Dolomity

Korzecko

2,82

Marmur

Biała Marianna

Sławniowice

Kletno

Biała Julianna

2,73
2,75
2,84
2,72

Gnejs

Kwarcyt

Serpentynit

Kowary

Wiśniówka

Grochowa

2,73
2,68
2,95

Wodożądność

kruszywa jest to ilość wody

niezbędna do zwilżenia jednostki masy
kruszywa, które umożliwia uzyskanie
mieszanki betonowej
o założonej konsystencji.

Wskaźniki wodożądności kruszywa otoczakowego o gęstości
pozornej ziarn 2,65 kg/dm

3

i cementu (dm

3

/kg) dla

poszczególnych frakcji i konsystencji

Frakcja (mm)

Konsystencja

ciekła

(K5)

półciek

ła

(K4)

plastyczn

a

(K3)

gęstoplastyczn

a

(K2)

wilgotna

(K1)

0–0,125

0–0,25

0–0,5

0,125–0,25

0,25–0,5

0,5–1

1–2

2–4

4–8

8–16

16–32

32–63

0,296

0,241

0,188

0,151

0,112

0,077

0,058

0,044

0,034

0,027

0,022

0,016

0,255

0,211

0,168

0,137

0,095

0,065

0,048

0,037

0,029

0,023

0,018

0,015

0,239

0,186

0,148

0,122

0,084

0,058

0,043

0,032

0,026

0,020

0,016

0,013

0,215

0,160

0,127

0,109

0,076

0,053

0,039

0,029

0,023

0,018

0,015

0,012

0,184

0,139

0,115

0,094

0,064

0,045

0,033

0,025

0,020

0,015

0,013

0,009

Cementy klasy 32,5

0,31

0,29

0,27

0,25

0,23

Cementy klasy 42,5 i

52,5

0,34

0,32

0,30

0,28

0,26

Cement glinowy

0,28–0,50

Wapno sproszkowane,

ił, tras

0,50

Przykład

Temat: Obliczyć wodożądność grysu bazaltowego o gęstości pozornej

ziarn 3,0 kg/m

3

dla uzyskania konsystencji plastycznej (K3)

Frakcja (mm)

(1)

Zawartość (%)

(2)

Wskaźnik

wodożądności

(3)

2 x 3

2–4

4–8

8–16

16–32

11,5

45,9

38,4

4,2

0,032

0,026

0,020

0,016

0,3680

1,1934

0,7680

0,0672

100,0

S = 2,3966

w

k

=

100

3966

,

2

= 0,0240 dm

3

/kg