1.2 Skład surowców do produkcji betonu.

1.2.1 Kruszywo

Kruszywo stanowi 70% objętości betonu i dlatego jest zrozu­miałe, że jego jakość ma tak duże znaczenie. Wytrzymałość betonu może nie tylko być ograniczona przez kruszywo, ponieważ ze słabego kruszywa nie można wykonać mocnego betonu, lecz również właściwości kruszywa wpływają znacznie na trwałość i zachowanie się betonu w konstrukcji.

Kruszywo jest tańsze niż cement i dlatego ze względów ekonomicznych celowe jest dodawanie do mieszanki betonowej pierwszego - jak najwięcej, drugiego - jak najmniej, jeżeli tylko jest to możliwe. Jednak względy ekonomiczne nie są jedyną przyczyną stosowania kruszywa; dzięki niemu beton zyskuje bowiem szereg zalet, tj. większą równomierność zmian objętości i lepszą trwałość w porównaniu z samym zaczynem cementowym.

Wymiary kruszyw stosowanych do betonów wahają się od kilkudziesięciu milimetrów do kilku dziesiątych części milimetra w przekroju poprzecznym. Największy wymiar stosowanego kruszywa zmienia się w konkretnych przypadkach, lecz w każdej mie­szance znajdują się ziarna o zróżnicowanych wymiarach. Rozkład wymiarów ziaren nosi nazwę uziarnienia. Przy wykonywaniu betonu o niskiej jakości stosuje się cza­sem kruszywo pochodzące bezpośrednio ze złoża i składające się z ziaren o wymia­rach od największych do najmniejszych. Kruszywo takie nosi nazwę pospółki. Nato­miast przy wykonywaniu betonu o wysokiej jakości, stosowane jest zawsze kruszywo składające się z co najmniej dwóch grup wymiarowych:

• kruszywo drobne - często nazywane piaskiem, które składa się z ziaren nie większych niż 5 mm.

• kruszywo grube- które składa się z ziaren o wymiarach wynoszących co najmniej 5 mm.

Pod względem pochodzenia rozróżnia się kruszywa:

• naturalne (piasek, żwir)- są to kruszywa które zostały doprowadzone do swoich obecnych wymiarów w sposób naturalny,

• łamane (grys, tłuczeń, kliniec)- powstały w wyniku rozdrabniania skał,

• sztuczne (żużel wielkopiecowy lub paleniskowy)

W celu określenia składu granulometrycznego kruszywa niezbędne jest wykonanie analizy sitowej. Zawartość procentowa poszczególnych frakcji jest potrzebna do odpowiedniego doboru kruszywa do mieszanki betonowej.

Badanie polega na przesianiu odpowiednio wysuszonego i zważonego kruszywa przez zestaw normatywnych sit a następnie policzeniu procentowej zawartości poszczególnych frakcji „z_i”:

gdzie:

• z_i- procentowa zawartość danej frakcji [%]

• m_i- masa danej frakcji pozostałej na sicie [g]

• m_s- masa całej próbki (szkieletu gruntowego) [g]

1.2.2 Cement

Cement- można określić jako materiał, który w określonych warunkach ujawnia swoje właściwości adhezyjne i kohezyjne umożliwiające spajanie okruchów mineralnych w zwartą całość. W zależności od składu klinkieru, sposobu produkcji. Cementy dzielą się na:

• cement portlandzki- najczęściej stosowany, szary, sypki materiał, otrzymywany ze zmielenia klinkieru z gipsem i dodatkami hydraulicznymi

• cement portlandzki uszlachetniony

• cement glinowy- cement otrzymywany przez zmielenie boksytu z wapieniem, stopienie i ponowne zmielenie mieszanki. Cechuje go szybki przyrost wytrzymałości w pierwszych dniach po użyciu, podwyższona odporność na działanie wyższych temperatur

• cement hutniczy- otrzymywany jest z klinkieru portlandzkiego, regulatora czasu wiązania, którym może być gips, REA-gips, anhydryt (lub ich mieszanina) i granulowanego żużla wielkopiecowego. Cement ten jest bardziej odporny na działanie siarczanów niż cement portlandzki. Ma wolniejszy niż cement portlandzki przyrost wytrzymałości w czasie i niższe ciepło hydratacji

• cement pucolanowy- cement otrzymywany z klinkieru portlandzkiego, pucolany i siarczanu wapnia; najczęściej jest to: klinkier portlandzki, popiół lotny (popiół będący odpadem przy spalaniu węgla w elektrowniach) i gips. Cement pucolanowy posiada własności podobne do cementu hutniczego, czyli niskie ciepło hydratacji i większa odporność na działanie wód agresywnych (zwłaszcza na agresję siarczanową)

• cement z dodatkiem kamienia wapiennego

Ze względu na sposób i szybkość wiązania i twardnienia wyróżnia się:

• cement ekspansywny (który pęcznieje w okresie twardnienia)

• cement szybkotwardniejący

• cement tamponażowy (charakteryzujący się małą szybkością wiązania w podwyższonej temperaturze)

W budownictwie zakres pojęcia „cement" ograniczono do materiałów wiążących stosowanych łącznie z kamieniami, piaskiem, cegłą, blokami ściennymi itp. Podsta­wowymi składnikami tego rodzaju spoiw są związki wapnia. W budownictwie mamy więc do czynienia z cementami wapiennymi. Cementy przeznaczone do wykonywania betonu są spoiwami hydraulicznymi co oznacza, że wiążą, twardnieją i zachowują swoje właściwości użytkowe również pod wodą. Spoiwa hydrauliczne składają się głównie z krzemianów i glinianów wapnia. Można wśród nich w sposób wyraźny wyróż­nić cementy portlandzkie i glinowe. Proces wytwarzania cementu obejmuje - jako operacje podstawowe - zmielenie składników w stanie surowym, dokładne ich wymieszanie we właściwej proporcji oraz wypalenie w piecu obrotowym, w temperaturze około 1450°C, w której mate­riał ulega spieczeniu i częściowemu stopieniu tworząc granulki klinkieru. Klinkier po ochłodzeniu jest mielony wraz z pewną ilością gipsu na drobny proszek, dając produkt końcowy, którym jest dostępny w handlu i stosowany na całym świecie cement portlandzki. Mielenie i homogenizacja surowców może nastąpić w zawiesinie wodnej lub po ich wysuszeniu, stąd nazwy: - metoda mokra i metoda sucha. Wybór metody produkcji zależy między innymi od twardości używanych surowców oraz od ich wilgotności złożowej.

1.2.3 Woda

Woda do betonu powinna odpowiadać wymaganiom normy PN-B-32250, jeśli wodę do betonu zamierza się czerpać z wodociągów miejskich, to woda ta nie wymaga badania.

1.2.4 Domieszki do betonu

Domieszki- produkty chemiczne, które, poza przypadkami szczególnymi, są dodawane do mieszanki betonowej w ilościach nie większych niż 5% masy cementu, bądź w czasie mieszania, bądź przy dodatkowej operacji mieszania przed układaniem betonu, w celu uzyskania określonej modyfikacji właściwości betonu.

Wyróżniamy domieszki:

• zmniejszające ilość potrzebnej wody zarobowej

• opóźniające wiązanie

• przyspieszające wiązanie i twardnienie

• zmniejszające ilość wody zarobowej i opóźniające wiązanie

• zmniejszające ilość wody zarobowej i przyspieszające wiązanie i twardnienie

• ekspansywne- powodujące podczas hydratacji cementu pęcznienie zaprawy

• zwiększające odporność betonu na działanie czynników fizycznych i chemicznych

• zwiększające przyczepność betonu

Domieszki mogą być stosowane w stanie stałym lub płynnym. Płynne są wygodne, bowiem mogą być znacznie szybciej i w sposób równomierny rozprowadzone podczas mieszania betonu. Stosowane są odpowiednio kalibrowane urządzenia dozujące, po­zwalające na wprowadzanie domieszek do wody zarobowej, albo też odrębnie w posta­ci roztworu równocześnie z wodą zarobową, zazwyczaj z ostatnią partią wody. Ilości domieszek, które należy wprowadzić do betonów, wyrażane zwykle ja­ko procent masy cementu w mieszance, są zalecane przez producentów. W zależ­ności jednak od okoliczności mogą one ulegać zmianie. Skuteczność działania określonej domieszki może być uzależniona od jej zawartości w mieszance, a także od właściwości składników mieszanki, zwłaszcza cementu. Przy niektó­rych domieszkach istotna jest zawartość składników stałych, a nie całkowita masa domieszki w formie płynnej. Jednakże, gdy rozważana jest ilość wody w mieszan­ce, całkowita objętość płynnej domieszki powinna być również uwzględniona w obliczeniach.

---