Kruszywa - to ziarniste materiały budowlane wchodzące w skład zapraw

i betonow, bitumicznych mieszanek do budowy drog, warstw nawierzchni

drogowych, warstw filtracyjnych itp. Według [ ] kruszywa mogą być:

naturalne - o ziarnach mających zaokrąglone krawędzie i gładką

powierzchnię, uzyskiwane w procesie mechanicznej przerobki materiałow

pochodzenia mineralnego (luźnych surowcow skalnych) niepoddawanym

żadnym inny zabiegom;

• łamane - wytworzone przez rozdrobnienie zwartych surowcow

skalnych lub żużla wielopiecowego i ze względu na sposob

obrobki oraz stopień uszlachetnienia dzielone na:

• łamane zwykłe, ktore charakteryzują się ziarnami o kształcie

nieforemnym,

• łamane gramlowane, w ktorych większość ziaren ma kształt

foremny i stępione krawędzie,

• lekkie - wytworzone z surowcow mineralnych, ktorych struktura

uległa przetworzeniu w wyniku procesow przemysłowych

obejmujących modyfikację termiczną lub inną.

• wymiar kruszywa - to ułamek d/D, ktorego licznik i mianownik

są rowne wymiarom oczek dwoch sit tak dobranych, by wszystkie

ziarna kruszywa miały wielkość pośrednią tzn. przechodziły przez

sito o oczkach wielkości D [mm] i pozostawały na sicie z oczkami

d [mm], (np. ziarna kruszywa przechodzące przez sito o oczkach 8

mm i pozostające na sicie 2 mm mają wymiar 2/8), d - wymiar

ziaren drobnych, D - wymiar ziaren grubych,

Kruszywa naturalne do zapraw

Kruszywa do zapraw stanowią ziarnisty materiał pochodzenia

naturalnego, sztucznego lub recyklingu o ziarnach określanych wymiarem

dolnym (d) i gornym (D) zestawu sit (patrz p.12.1). Ziarna grube

kruszywa do zapraw mają wymiar D ≥ 4 mm, a jego ziarna drobne -

D < 4 mm.

Kruszywo o ciągłym uziarnieniu jest mieszanką kruszywa drobnego i

grubego mającą ziarna o wymiarze D ≤ 45 mm oraz d = 0,063 mm

Kruszywa lekkie mogą być pochodzenia naturalnego np. pumeks, tuf

wulkaniczny, lekkie wapienie lub sztucznego np. żużel wielkopiecowy

spieniony, paleniskowy, keramzyt, agloporyt. Pumeks jest naturalnym

materialem kamiennym który powstał z silnie zgazowanej magmu wulkanicznej

Kruszywa specjalne, ze skał o dużej gęstości (powyżej 2600 kg/m³) stosowane

do ciężkich betonów osłonowych. Stosowane skały to: baryt, limonit, getyt, hematyt, magnetyt.

Gęstość nasypowa jest to masa jednostki objętości materiału sypkiego

w stanie luźnym. Do oznaczenia jej stosuje się objętościomierze o rożnej

pojemności naczyń pomiarowych (najczęściej cylindrów metalowych),

zależnie od rodzajów kruszywa

Oznaczenie gęstości nasypowej w stanie luźnym.

Przebieg badania.

1. Pusty i suchy cylinder należy zważyć (m1), a następnie napełnić

kruszywem.

Uwaga: Cylinder powinien być ustawiony na powierzchni

poziomej. Podczas napełniania pojemnika zminimalizować

segregację ziaren poprzez oparcie czerpaka na gornej krawędzi. W

żadnym przypadku krawędź czerpaka nie powinna znaleźć się

wyżej niż 50 mm od brzegu pojemnika. Cylinder należy napełnić

kruszywem ponad poziom jego krawędzi, a nadmiar kruszywa

ostrożnie osunąć liniałem.

2. Całość waży się z dokładnością do0,1% (m2)

Gęstość nasypową badanego kruszywa w stanie luźnym (ρb) należy

obliczyć ze wzoru:

ρb= m2−m1/V [Mg/m3]

gdzie m1 - masa pustego pojemnika pomiarowego' [kg]

m2 - masa pojemnika i probki do badania, [kg]

V - objętość cylindra pomiarowego, [l]

Gęstość nasypową w stanie zagęszczonym określa się za pomocą

stolika wibracyjnego Ve-Be, na ktorym ustawia się i umocowuje cylinder

pomiarowy.

Przebieg badania.

• Probkę kruszywa wsypuje się do do cylindra trzema porcjami.

Pierwsze dwie porcje zagęszcza się, wibrując je w ciągu 1 minuty.

• Po wsypaniu trzeciej porcji z nadmiarem kruszywo zagęszcza się

przez wibrowania w ciągu 3 minut i wyrownuje poziom do gornej

krawędzi cylindra.

• Cylinder z zawartością waży się następnie z dokładnością do 1% i

notuje wynik m. • Gęstość nasypową kruszywa w stanie zagęszczonym ρnz oblicza

się tak jak gęstość nasypową kruszywa w stanie luźnym

Pobieranie probek. Do badań pobiera się probki: pierwotne, ogolne i

laboratoryjne.

Próbki pierwotne PN-EN 932-1:1999 i PN-EN932-2:2001 pobiera się

bezpośredni ze złoża lub składowiska. Liczba i masa probek pierwotnych

zależy od rodzaju i wielkości partii kruszywa, np. do badań piasku, przy

wielkości partii kruszywa do 500 t, pobiera się co najmniej osiem próbek

pierwotnych o masie do 20 kg każda. Próbki pierwotne po zmieszaniu

tworzą próbkę ogólną. Wielkość tej próbki kruszywa zależy również od

wielkości partii sprowadzonego kruszywa. Na przykład jeżeli wielkość

dostawy wynosi 300 ÷ 500 t, to probka ogolna kruszywa drobnego lub

żwiru powinna zawierać co najmniej 160 kg, a jeżeli wielkość dostawy

nie przekracza 100 t, to 200 kg.

Średnią próbkę laboratoryjną pobiera się z probki ogolnej metodą

kwartowania (rys. 12-1). Jej wielkość (do badań pełnych) powinna

wynosić nie mniej niż 0,5 kg kruszywa drobnego lub 10 kg kruszywa

grubego (PN-EN 932-2:2001).

Każdą probkę poddawaną badaniom można nazwać także analityczną.

Oznaczenie uziarnienia kruszywa (według PN-EN933-1).

Badanie polega na rozdzieleniu materiału za pomocą zestawu sit na

kilka frakcji ziarnowych klasyfikowanych według zmniejszających się

wymiarow. Zarowno liczbę sit, jak i wymiary otworow dobiera się w

zależności od rodzaju probki i wymaganej dokładności.

Oznaczenie składu ziarnowego kruszyw mineralnych wykonuje się

metodą przesiewania na sucho lub mokro. Jeśli przemywanie może

zmienić fizyczne właściwości kruszyw lekkich, należy stosować

wyłącznie przesiewanie na sucho.

Zasada obu metod polega na rozdzieleniu kruszywa na frakcje przez

przesianie (na sucho, na mokro) na zestawie sit kontrolnych o

znormalizowanych wymiarach oczek kwadratowych, a następnie

ustaleniu procentowego udziału (masowego) poszczegolnych frakcji w

badanej probce.

Krzywa przesiewu i jej charakterystyczne punkty-krzywe uziarnienia sporządza się dla graficznego przedstawienia składu ziarnowego ,co pozwala na łatwiejszą ich ocenę. W celu ustalenia ilości poszczególnych frakcji kruszywo przesiewa się przez zestaw sit normowych ustawionych na sobie począwszy od sita o najmniejszych wymiarach oczek. Na każdym sicie pozostaje inna frakcja, którą się waży i określa % udział w całości kruszywa.

Charakterystyczne punkty: a) pyłowo-piaskowy-suma frakcji f1-f4 w%(nadmiar tych frakcji poza porzyteczną urabialnością wprowadza zbytnią wodożądność kruszywa powiązane z wysokim zużyciem cementu), b)piaskowy-suma frakcji f1-f6 w%.(ma wpływ na na szczelność stosu okruchowego oraz na urabialność), c)żwirowy-suma frakcji f1-f10 w%.

Stos okruchowy to mieszanka kruszyw o rożnych

uziarnieniach i żądanych właściwościach przeznaczona do wykonania

konkretnego, zgodnego z zaprojektowanym składem betonu.

Optymalny stos okruchowy ważny jest do uzyskania poprzez zmieszanie

w odpowiednich proporcjach składnika drobnego (0 ÷ 4 mm),

nazywanego tradycyjnie piaskiem i grubego, zależnie od kształtow ziaren

i sposobu uzyskania nazywanego żwirem, grysem, klińcem, tłuczniem itp.

Podstawowa zasada realizowana przy doborze optymalnego składu stosu

okruchowego sprawdza się do zapewnienia odpowiedniej urabialności

mieszanki i wymaganej wytrzymałości betonu przy jak najniższej

zaczynożądnoości rozumianej jako niezbędna ilość zaczynu zapewniająca

świeżemu i stwardniałemu kompozytowi betonowemu żądane parametry

jakościowe.

Sposoby doboru optymalnego stosu okruchowego są rożne i zależą od

rodzaju i znaczenia konstrukcyjnego elementow budowli. Dobierając

skład stosu okruchowego, korzysta się najczęściej z:

• krzywych przesiewu.

• wskaźnikow charakteryzujących średnią grubość uziarnienia,

proporcje frakcji, procentową zawartość charakterystycznych grup

frakcji itp.,

• kolejnych przybliżeń (iteracji).

Kształt i normalne wymiary próbek do badania betonu wg PN EN 12390

Probki do badań betonu wg PN-EN 12390-1 mogą mieć kształt

sześcienny, walcowy lub prostopadłościenny o rożnych wymiarach

nominalnych

Sześcienny Walcowaty Prostopadłościenny

d, mm d, mm d,mm

100 100(113) 100

150 150 150

200 200 200

250 250 250

300 300 300

Klasyfikacja betonów ze względu na gęstość objętościową: 
• betony ciężkie - ρo ≥ 2600 kg/m3, 
• beton zwykły - ρo = 2600 kg/m3 ÷ 2000 kg/m3 , 
• betony lekkie ρo = 800 kg/m3 ÷ 2000 kg/m3
Klasyfikacja ze wg na składniki: 
• betony cementowe, 
• betony żywiczne, 
• betony asfaltowe, 
• betony żwirowe, 
• betony tłuczniowo-keramzytowe, 
• betony łupkoporytowe, 
• betony strużkowe, itd.
Klasyfikacja ze względu na sposób transportowania lub nanoszenia: 
• beton towarowy, 
• beton natryskowy. 

W czasie badania wytrzymałości (wg PN-EN 12390-3:2001) betonu

na ściskanie wymaga się żeby obciążenie narastało ze stałą prędkością,

mieszczącą się w przedziale od 0,2 MPa/s do 1, 0 MPa/s

Norma PN-EN 12390-3:2001 daje szczegołową definicję pojęcia

prawidłowego i nieprawidłowego charakteru zniszczenia badanych

probek oraz wprowadza wymagania zaokrąglenia wartości

wytrzymałości betonu na ściskanie do 0,5 MPa. Maszyna

wytrzymałościowa powinna odpowiadać wymaganiom PN-EN

12390-4:2001 odnośnie do budowy maszyn, pomiaru siły (wskaźnik,

powtarzalność, dokładność odchylenia, tolerancja skali, regulacja,

przenoszenie) i wzorcowania maszyny. Na rys. podano widok ogolny

maszyny wytrzymałościowej, stosowanej do badań probek wg normy

unijnej.

Badania wytrzymałości betonu na zginanie (rozciąganie przy zginaniu wg

PN-EN 12390-5).

Badania przeprowadza się w warunkach obciążenia dwupunktowego i

centralnego obciążenia punktowego Ta druga metoda jest

traktowana jako alternatywna. W normie PN-EN 206-1 badanie betonu

na rozciąganie przy zginaniu jest przewidywane jako oznaczenie

opcjonalne. Badania przeprowadza się na maszynie wytrzymałościowej

Badanie wytrzymałości betonu na rozciąganie przy rozłupywaniu ( wg

PN-EN 12390-6:2000).

Badanie polega na poddaniu probki walcowej lub sześciennej działaniu

siły ściskającej,przyłożonej na wąskim obszarze wzdłuż jej długości

Wytrzymałość betonu na rozciąganie przy rozłupywaniu oblicza

się ze wzoru:

- dla probek walcowych (Lxd);

fct,m =2F/Pi⋅L⋅d

- dla probek sześciennych (dxdxd):

F_ct,m =2F/pi⋅d ²

gdzie: fct,m - wytrzymałość betonu na rozciąganie przy rozłupywaniu,[MPa],

F - wartość maksymalnego obciążenia, [N],

L - długość linii styku probki, [mm],

d - wymiar przekroju poprzecznego

Wynik powinien być podawany z zaokrągleniem do 0,05 MPa.

Beton (zwykły) powstaje w wyniku wiązania i stwardnienia mieszanki betonowej. Mieszanka betonowa to mieszanina spoiwa (cement), kruszywa, wody i ewentualnych dodatków (do 20% w stosunku do masy spoiwa) i domieszek (do 5% w stosunku do masy spoiwa).Kruszywa mogą być naturalne: grube (żwir), drobne (piasek o frakcjach do 2 mm) lub sztuczne (np. keramzyt). Dodatki i domieszki poprawiają właściwości mieszanek betonowych i betonów, np. zwiększają urabialność, opóźniają proces wiązania, zwiększają mrozoodporność, wodoszczelność itd.Nie wolno stosować wody morskiej (zasolonej), mineralnej i zanieczyszczonej (np. ściekowej, rzecznej). Bez wykonywania badań można stosować wodę wodociągową.Skład mieszanki betonowej dobiera się na podstawie analiz laboratoryjnych i obliczeń (receptura betonu), tak aby otrzymać beton o oczekiwanej wytrzymałości, odporności na działanie czynników zewnętrznych (np. o odpowiedniej ścieralności, wodoszczelności, kwasoodporności, żaroodporności, izolacyjności cieplnej).

Projektowanie mieszanki betonowej metodą 3 równań

1. Zakładamy konsystencję mieszanki betonowej. Dla załoŜonej konsystencji ustalamy

wodoŜądność kruszywa w oparciu o tablice wodoŜądności np. wg Bolomeya. [3,4].

Ustalamy wodoŜądność cementu.

2. Dla załoŜonej klasy ekspozycji sprawdzamy warunek maksymalnego dopuszczalnego

wskaźnika w/c [tabl.F1 normy PN-EN-206-1].

3. Korzystając z przekształceń 3 równań ustalamy skład mieszanki betonowej:

gdzie: C - ilość cementu wyraŜona w kg, W - ilość wody wyraŜona w kg, bądź dm3, P -

ilość piasku wyraŜona w kg, ś - ilość Ŝwiru wyraŜona w kg, wc, wP, wś - wskaźniki

wodoŜądności cementu, piasku i Ŝwiru, ρ - gęstości składników.

A1, A2 - współczynniki zaleŜne od wytrzymałości cementu i jakości kruszywa

Metoda zaczynowa (przykładowa metoda doświadczalna).

Przebieg doboru składu mieszanki betonowej tą metodą [ ] jest

następujący:

1. Przyjęcie założeń projektowych (klasa ekspozycji, konsystencja,

klasa wytrzymałości, warunki technologiczne).

2. Wybor jakościowy składnikow mieszanki betonowej.

3. Określenie elementarnych parametrow fizycznych kruszywa i

cementu, o ile spoiwo to nie ma certyfikatu jakości.

4. Sprawdzenie prawidłowości uziarnienia kruszywa drobnego i

grubego (najczęściej przez ocenę położenia krzywych przesiewu

względem zalecanych krzywych granicznych lub za pomocą

innych wskazowek zawartych w

5. Określenie wielkości charakterystycznych punktow krzywych

przesiewu

6. Obliczenie niezbędnej wielkości wielkości stosunku c/w

7. Przyjęcie żądanego punktu piaskowego P (

8. Obliczenie stosunku zmieszania składnikow kruszywa

9. Przyjęcie niezbędnej do wykonania doświadczeń masy kruszywa

(stosu okruchowego) i określenie ilości składnikow drobnego i

grubego.

10. Przyjęcie masy zaczynu do czynności interacyjnych (najczęściej

1/3 masy kruszywa) i określenie jego składu zapewniającego

zachowanie obliczonego wcześniej stosunku c/w.

11. Przygotowanie probnego stosu okruchowego.

12. Interacyjne dozowanie przygotowanego zaczynu (jeżeli

przewidziano modyfikator w postaci domieszek, to powinien on

znajdować się w odpowiedniej ilości w dozowanym zaczynie) do

momentu uzyskania projektowanej konsystencji, co powinno być

potwierdzone pomiarem wg jednej z przyjętych metod w normie

13. Pomiar wydajności objętościowej probnej mieszanki betonowej.

14. Sprawdzenie jamistości (zawartość powietrza) w mieszance.

15. Sprawdzenie urabialności mieszanki betonowej, np. za pomocą

wskaźnika pyłowego β.

16. Ewentualna korekta składu mieszanki betonowej z uwagi na

jamistość i urabialność.

17. Sprawdzenie uzyskania projektowanej wytrzymałości średniej

oraz ocena możliwości uzyskania żądanej klasy

wytrzymałościowej w procesie produkcyjnym.

Domieszki do betonów

Do domieszek zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające (plastyfikatory i superplastyfikatory), opóźniające i przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające. Dodatki, to m. in. pyły krzemionkowe i zbrojenie rozproszone, na przykład włókna stalowe, z tworzyw sztucznych, węglowe oraz pochodzenia organicznego.

- Plastyfikatory i superplastyfikatory

Plastyfikatory - domieszki obniżające napięcie powierzchniowe wody zarobowej w stopniu umożliwiającym ograniczenie jej zużycia o około 10% i przy zachowaniu tej samej konsystencji.

-Superplastyfikatory - powodują powstawanie wokół ziaren cementu podwójnej warstwy jonowej, dzięki której zmniejszają się siły tarcia i następuje intensywna dyspersja zaczynu cementowego. Superplastyfikatory umożliwiają redukcję zużycia wody zarobowej o 30 do 35%, przy zachowaniu projektowanej konsystencji.

c) Beton z łupkoporytu
Jest betonem o najwyższej wytrzymałości wśród betonów z kruszyw lekkich. Jego wytrzymałość w zależności od składu wynosić może do 40 MPa. Począwszy jednak od klasy LB 25 zalecane jest stosowanie kruszyw gatunku 1 o uziarnieniu do 8 mm oraz uzupełnienie piasku kruszywowego dodatkiem piasku naturalnego w ilości ok. 27 - 30 %.
Współczynnik przewodności cieplnej betonu z łupkoporytu ma wartość pośrednią między wartościami dla keramzytobetonu i pumeksobetonu (0.37 - 0.88 W/m K) - tabela 8. Nasiąkliwość betonu wynosi 10 - 18 %. Beton jest również odporny na działanie mrozu.
Kruszywo to znajduje zastosowanie głównie do betonów konstrukcyjnych i izolacyjno- konstrukcyjnych. Wykonuje się między innymi płyty panwiowe, płyty stropowe (otworowe "Żerań"), elementy konstrukcyjne hal przemysłowych, płyty żebrowe, płyty strunobetonowe, płyty stropowe kanałowe, ściany monolityczne itp.

d) Beton z keramzytu
Charakteryzuje się bardzo małym udziałem frakcji piaskowej oraz dużą zmiennością gęstości nasypowej. Brakującą frakcje 0 - 4 mm uzupełnia się innymi drobnymi kruszywami np. piaskiem glinoporytowym, łupkoporytowym, elporytem lub przekruszonym keramzytem.
Do betonów z keramzytu o wytrzymałości powyżej 14 MPa (maksymalnie LB 25) należy dodawać piasku naturalnego. Dodatek popiołu lotnego wpływa na lepszą urabialność mieszanki betonowej.
Współczynnik przewodności cieplnej jest mniej korzystny niż dla betonu z pumeksu czy łupkoporytu o tej samej gęstości pozornej (0.29 - 0.93 W/m K) - tabela 8. Ponieważ betony z keramzytu równorzędnych marek są lżejsze od innych betonów lekkich to ich właściwości izolacyjne są lepsze. Beton z keramzytu jest odporny na działanie mrozu.
Nasiąkliwość, ze względu na specyficzną drobnoporowatą strukturę kruszywa, może zawierać się w szerokim zakresie 10 - 25 %. Zewnętrzna spieczona otoczka na ziarnach keramzytu przedłuża proces wchłaniania i oddawania wody. Z produkowanego w kraju keramzytu wykonywane mogą być betony izolacyjne, izolacyjno-konstrukcyjne i konstrukcyjne.
Kruszywo keramzytowe wykorzystywane jest do produkcji wielkopłytowych elementów ścian zewnętrznych oraz do produkcji ściennych i stropowych elementów drobnowymiarowych i średniowymiarowych. Produkcja drobnowymiarowych elementów ściennych (pustaków) wykonywana jest w zakładach prefabrykacji i drobnych wytwórniach, szczególnie w rejonach, gdzie znajdują się zakłady produkujące keramzyt.
W celu obniżenia gęstości keramzytobetonu stosowanego do produkcji elementów ścian zewnętrznych opracowano technologię tzw. keramzyto-styro-betonu. Polega ona na dodaniu do mieszanki keramzytowej granulek styropianu. Granulki styropianu zastępują częściowo kruszywo keramzytowe frakcji 4 - 8 i 8 - 16 mm (frakcja 0 - 4 mm pozostaje bez zmian). Przy odpowiednim doborze konsystencji i ilości kruszywa drobnego nie zachodzi segmentacja podczas zagęszczania. Dodanie styropianu polepsza właściwości izolacyjne i jednorodność betonu lecz obniża wytrzymałość na ściskanie.

Wykonanie betonów z kruszyw lekkich:

Układanie mieszanki betonowejW czasie układania mieszanki betonowej w desko- waniu czy formie nie może następować jej rozsegregowanie Słupy wolno stojące, jak i słupy ram powinny być betonowane bez przerw roboczych. W przypadku konsystencji wilgotnej i gętoplastycznej mieszanka betonowa nie powinna być swobodnie zrzucana z wysokości większej od 3,5 m. Wysokość ta może być zwięk­szona do 5 m, jeśli przekrój słupa mieści się w przedziale 40 x 40 do 80 x 80 cm oraz nie ma krzyżującego się zbrojenia. Słupy o przekroju poniżej 0,16 m2 lub o dowolnym prze­kroju, ale z krzyżującym się zbrojeniem powinny być betonowane odcinkami tak, aby wysokość swobodnego zrzucania mieszanki nie przekraczała 2 m. W przypadku braku możliwości spełnienia tych warunków należy stosować rynny, rury elastyczne lub spe­cjalne rękawy. Przy pochylnym ustawianiu rynien należy zaopatrzyć ich wyloty w odgi­nane zastawki w celu zapewnienia pionowego opadania mieszanki bez rozsegregowywania. Ściany o grubości mniejszej od 15 cm powinny być betonowane odcinkami o wyso­kości nie większej niż 2 m. Belki płyt związane monolitycznie ze słupami lub ścianami należy betonować nie wcześniej niż po upływie 1 do 2 h, licząc od chwili zabetonowania ścian. Układanie mieszanki betonowej w podciągach i płytach stropowych dachowych itp. powinno być wykonywane jednocześnie i bez przerw. Tylko podciągi o wysokości przekraczającej 80 cm można betonować niezależnie od płyt. W szczególnych przypadkach, jak np. w łukach czy w deskowaniach ślizgowych, ukła­danie mieszanki betonowej powinno odbywać się zgodnie ze specjalnie opracowanymi warunkami.

Beton samozagęszczalny - mieszanka betonowa zdolna do szczelnego wypełnienia deskowania, otulenia zbrojenia i zagęszczenia się pod własnym ciężarem, bez użycia wibratorów. Ten rodzaj mieszanki betonowej charakteryzuje się niskim współczynnikiem w/c (stosunek ilości wody do cementu), zwiększoną ilością super plastyfikatora, użyciem cementu wysokiej klasy, dodatkiem pyłu krzemionkowego oraz kruszywem o możliwie niskim punkcie piaskowym

Pielęgnacja i dojrzewanie betonu

---