KRUSZYWO NATURALNE
Materiał ziarnisty uzyskany z surowca skalnego ze skał luźnych. Powstało w wyniku naturalnych procesów przyrodniczych takich jak wietrzenie skał i erozyjne działanie wody. Kształt ziaren owalny, bez ostrych brzegów i o więcej lub mniej wyszlifowanej powierzchni. Kruszywo: rzeczne, morskie, kopalne.
PODZIAŁ NA GRUPY I PODGRUPY
1. Kruszywo naturalne niekruszone
- piasek zwykły – 0-2 mm
- żwir – 2-63 mm
- pospółka – 0-63 mm
- mieszanka kruszywa naturalnego – 0-63 mm
- otoczaki – 36-250 mm
2. Kruszywo naturalne kruszone
- piasek kruszony – 0-2 mm
- grys z otoczaków – 2-63 mm
- mieszanka z otoczaków – 0-63 mm
KRUSZYWO ŁAMANE
Materiał ziarnisty uzyskany przez mechaniczne rozdrobnienie skał litych. Najczęściej są to skały magmowe (granit, sjenit, bazalt) i skały węglanowe (wapień, dolomit). Kruszywo o ostrych kształtach i szorstkiej powierzchni.
1. Kruszywo łamane zwykłe
- miał – 0-4 mm
- kliniec – 4-31,5 mm
- tłuczeń – 31,5-63 mm
- niesort – 0-63 mm
- kamień łamany – 63-250 mm
2. kruszywo łamane granulowane
- piasek granulowany – 0-2 mm
- grys – 2-63 mm
- mieszanka kruszywa łamanego – 0-63 mm
KRUSZYWO SZTUCZNE OKRUCHOWE
Odpady przemysłowe (np. żużle) lub specjalnie produkowane kruszywa z tanich lub odpadowych surowców (np. z glin lub popiołów lotnych). Charakteryzują się wybitnie porowatą strukturą. Stosowane są do betonów lekkich. W Polsce produkuje się: keramzyt, łupkoporyt, glinoporyt, pumeks hutniczy, popiołoporyt, żużel paleniskowy.
KRUSZYWO SZTUCZNE
Pollytag, Pregran, Keramzyt
KRUSZYWO SZTUCZNE MIKROZIARNISTE
Dodatki hydrauliczne (popiół lotny, mielony żużel wielkopiecowy), bądź rozdrobniony piasek kwarcowy.
KRUSZYWA ORGANICZNE
Są to z reguły odpady z przeróbki materiałów organicznych (wióry, trociny, sieczka, słoma, trzcina, korek, itp.)
PODZIAŁ KRUSZYW NA RODZAJE
- DROBNE – o wielkości ziaren do 4 mm,
- GRUBE – od 4 do 63 mm
- BARDZO GRUBE – od 63 do 250 m
PODZIAŁ KRUSZYW NA TYPY
- KRUSZYWO CIĘŻKIE – o gęstości objętościowej powyżej 3000 kg/m3
- KRUSZYWO ZWYKŁE – o gęstości objętościowej od 2000 do 3000 kg/m3
- KRUSZYWO LEKKIE – o gęstości objętościowej poniżej 2000 kg/m3
WYMAGANIA NORMOWE
Kruszywo w stanie suchym – kruszywo wysuszone do stałej masy w warunkach określonych normą.
Kruszywo w stanie powietrzno-suchym – kruszywo w warunkach laboratoryjnych o wilgotności nie większej niż wilgotność ustalona w wyniku przechowywania go przez 1 dobę w powietrzu o temperaturze 200’C, wilgotności względnej 75% i ciśnieniu atmosferycznym.
Nasiąkliwość – procentowa zawartość wody w masie kruszywa w stanie nasycenia wodą
Kruszywo w stanie nasycenia wodą – kruszywo zawierające maksymalną ilość wody w porach ziaren oraz na ich powierzchni i w przestrzeniach międzyziarnowych.
Wilgotność – procentowa zawartość wody w masie kruszywa, możliwa do usunięcia w procesie suszenia w temperaturze 105–110’C.
Mrozoodporność – odporność ziaren kruszywa na niszczące działanie wielokrotnego zamrażania i odmrażania.
Zawartość związków siarki
Wytrzymałość na miażdżenie (zgniot), wskaźnik rozkruszenia (%)
GRANULOMETRYCZNA CHAR.
Porowatość skały – stosunek objętości porów wewnętrznych ziaren kruszywa do całkowitej objętości ziaren. ps=(ρ – ρ0)/ ρ · 100%
Szczelność skały
ss = (1-ps)· 100%
ss + ps = 1
Jamistość stosu okruchowego (jk) – udział objętości wolnych przestrzeni międzyziarnowych w całkowitej objętości kruszywa. Jamistość określa się dla kruszyw w stanie luźnym (jl) lub zagęszczonym (jz).
jk=(ρ – ρ0)/ ρ0 · 100%
Szczelność stosu okruchowego (sk)
sk=(1-jk) · 100%
sk + jk =1
Punkt piaskowy – procentowe określenie zawartości ziaren do 2mm w stosie kruszywa.
Punkt pyłowy – procentowe określenie zawartości ziaren do 0,063 mm w stosunku do ogólnej ilości ziaren do 2mm
PODZIAŁ ZE WZGLĘDU NA UZIARNIENIE
- Drobne, D ≤ 4 mm,
- Grube, D≥ 4mm oraz d ≥2mm,
- Kruszywo naturalne pochodzenia lodowcowego i/lub rzecznego o D ≤ 8mm
- Kruszywo o uziarnieniu ciągłym, będące mieszanką kruszyw grubych i drobnych.
KRZYWE UZIARNIENIA
W przeciętnych warunkach betonowania, za najlepsze uważa się uziarnienie, dla którego krzywa przesiewu znajduje się w środku pola zalecanego uziarnienia. Zalecane punkty piaskowe dla granicznych krzywych uziarnienia
- 0-16 mm PP = 25 - 50%
- 0-31,5 mm PP = 20 - 45%
- 0-63 mm PP = 20 - 40%
PRZYKŁAD 1
Kruszywo K1 ma punkt piaskowy PP1 = 5 %
Kruszywo K2 ma punkt piaskowy PP2 = 65 %
SZUKANE: Kruszywo o PP = 30 %
X = K1 : K2
X = (PP2 – PP)/(PP – PP1)
X = (65 – 30)/(30 – 5) = 35/25 = 1,4
K1:K2 = 1,4
K1 – 1,4 części ciężarowo
K2 - 1 część ciężarowo
Spr: (1,4 ·5% + 1 ·65%) = (1,4 + 1) · 30%
WSKAŹNIKI WODOŻĄDNOŚCI KRUSZYWA
Empiryczne zależności między wielkością ziaren a wodożądnością
Wg Bolomeya:
wK = N / 3’√d1*d2
Wg Sterna:
wK = N * [1 / 0,5 (lgd1 + lgd2)]^3
N – wartość doświadczalna zależna od konsystencji
d1, d2 – średnice oczek sit normowych w mm, ograniczających frakcje kruszywa.
WSKAŹNIKI STERNA
W przypadku stosowania innych kruszyw niż o gęstości pozornej ρp = 2,65kg/dm3 do wzoru należy wprowadzić dodatkowe współczynniki:
- w przypadku kruszyw łamanych należy wskaźniki wodożądności zwiększyć o 10-15 %
- w przypadku kruszyw o gęstości pozornej ρp > 2,65 kg/dm3 wskaźniki wodożądności należy pomnożyć przez współczynnik 2,65/ρp
- w przypadku frakcji 0 –2 mm należy skorygować wskaźniki mnożąc je przez współczynnik s zależny od klasy cementu i wytrzymałości betonu, (tabela),
- w przypadku uzupełniania kruszywa mikrowypełniaczami przyjąć dla nich wskaźniki wodożądności cementu.
MIESZANKA BETONOWA
Całkowicie wymieszane składniki betonu, które są jeszcze w stanie umożliwiającym zagęszczenie wybraną metodą. Mieszanka betonowa jest ciałem plastycznym, tiksotropowym tj. łatwo deformującym się pod działaniem siły i zachowującym stan statyczny po ustaniu jej działania. W mieszance występują siły spójności pochodzące od lepkości zaczynu i tarcia wewnętrznego stosu kruszywa.
Zarób – ilość mieszanki betonowej wyprodukowana w jednym cyklu operacyjnym betoniarki lub ilość rozładowana w ciągu 1 minuty z betoniarki o pracy ciągłej.
Podstawowe (odkształceniowe, reologiczne) właściwości mieszanki betonowej:
- urabialność
- konsystencja
- podatność mieszanki na zagęszczanie
Urabialność mieszanki betonowej – zespół cech określających te właściwości mieszanki betonowej, od których zależy podatność mieszanki do łatwego i szczelnego wypełnienia form lub przestrzeni ograniczonej powierzchniami deskowania, przy zachowaniu jednorodności mieszanki betonowej.
Jednorodność mieszanki – zdolność do zachowania jednakowego składu mieszanki w całej masie betonowej, począwszy od zmieszania składników aż do chwili ułożenia jej w miejscu przeznaczenia i ostatecznego zagęszczenia.
Urabialność zależy od:
- ilości zaprawy
- łącznej ilości cementu i frakcji kruszywa poniżej 0,125 mm
- konsystencji.
Jest cechą technologiczną bezpośrednio nie mierzoną.
Oznaczanie gęstości pozornej mieszanki betonowej polega na pomiarze objętości zagęszczonej próbki mieszanki betonowej (w dm3, z dokładnością do 0,3 %) oraz jej masy (w kg, z dokładnością do 0,2%). Masę próbki określa się jako różnicę masy próbki wraz z cylindrem i masy samego cylindra.
Klasy konsystencji
„Stara”norma wprowadzała 5 klas konsystencji:
- wilgotna – K-1, Ve-Be >28s
- gęstoplastyczna – K-2, Ve-Be – 27-14s
- plastyczna – K-3, Ve-Be – 13-7s, stożek opadowy – 2-5cm
- półciekła – K-4, Ve-Be < 6s, stożek opadowy – 6-11cm
- ciekła – K-5, stożek opadowy – 12-15cm
Warunek szczelności mieszanek betonowych z kruszywa kamiennego wyrażony jest „wzorem absolutnych objętości”:
C/ ρc + Σ K/ ρK + W ≈ 1000, gdzie:
C – masa cementu w 1m3 betonu [kg],
ρc – gęstość cementu [kg/dm3], najczęściej 3,1 kg/dm3
K – masa kruszywa danej frakcji lub odmiany,
ρK – gęstość kruszywa danej frakcji lub odmiany [kg/dm3],
W – ilość wody [kg] lub [dm3].
Wzór jest ważny przy założeniu, że porowatość nie przekracza 2%. W przeciwnym przypadku wzór ten przyjmie postać:
C/ ρc + Σ K/ ρK + W + P ≈ 1000, gdzie:
P – objętość porów w mieszance [m3]
ZAWARTOŚĆ POWIETRZA
Zawartość powietrza w zagęszczonej mieszance betonowej nie powinna przekraczać:
- wartości 2 % w przypadku nie stosowania domieszek napowietrzających,
- przedziałów wartości podanych w normie w przypadku stosowania domieszek napowietrzających (wartości 2 –7,5 %).
Powietrze wprowadzone przy napowietrzaniu – mikroskopijne pęcherzyki powietrza, zwykle o średnicy między 10μm i 300 μm oraz kształcie sferycznym lub zbliżonym do sferycznego, celowo wprowadzone do mieszanki betonowej podczas mieszania, z reguły przez zastosowanie środka powierzchniowo czynnego
Metody oznaczania zawartości powietrza:
Metoda ciśnieniowa – polega na oznaczaniu ilości powietrza w mieszance betonowej przy wykorzystaniu zjawiska ściśliwości powietrza w tej mieszance i praktycznej nieściśliwości innych jej składników. Metodę tę zaleca się stosować do mieszanek z kruszyw nieporowatych, o niskiej nasiąkliwości, (metoda słupa wody i metoda ciśnieniomierza).
Metoda wolumetryczna
Metoda grawimetryczna
PODZIAŁ BETONÓW ZE WZGLĘDU NA:
- GĘSTOŚĆ
Beton ciężki – gęstość > 2600 kg/m3
Beton zwykły – gęstość > 2000 kg/m3 i ≤ 2600 kg/m3
Beton lekki – gęstość ≥ 800 kg/m3 i ≤ 2000 kg/m3
- PRACĘ BETONU W KONSTRUKCJI
Betony konstrukcyjne – przeznaczone do przenoszenia obciążeń
Betony izolacyjne – przeznaczone na przegrody odznaczające się odpornością cieplną
- ORAZ SĄ TO BETONY SPECJALNE
Betony hydrotechniczne – przeznaczone do wznoszenia budowli wodnych
Betony żaroodporne i ogniotrwałe – przeznaczone do użytkowania w temperaturach wyższych niż 2000C
Betony wodoszczelne – przeznaczone do wykonywania zbiorników na ciecze
Betony nawierzchniowe – przeznaczone na nawierzchnie dróg i lotnisk
Betony odporne na ścieranie – przeznaczone na nawierzchnie podłóg przemysłowych
Betony osłonowe – przeznaczone na osłony przed promieniowaniem radioaktywnym, itp.
KLASYFIKACJA
Klasy środowiska – klasy zagrożenia korozyjnego – klasy ekspozycji betonu (związane z oddziaływaniem środowiska). Destrukcyjne oddziaływanie środowiska na materiał prowadzące do obniżenia jego właściwości użytkowych definiuje się jako korozję.
KLASY EKSPOZYCJI
1. Brak zagrożenia agresją środowiska lub zagrożenia korozją (X0)
2. Korozja spowodowana karbonatyzacją (XC1, XC2, XC3, XC4)
3. Korozja spowodowana chlorkami niepochodzącymi z wody morskiej (XD1, XD2, XD3)
4. Korozja spowodowana chlorkami z wody morskiej (XS1, XS2, XS3)
5. Agresywne oddziaływanie zamrażania/rozmrażania bez środków odladzających albo ze środkami odladzającymi (XF1, XF2, XF3,XF4)
6. Agresja chemiczna (XA1, XA2, XA3)
7. Agresja wywołana ścieraniem (wg PN-B-06265) (XM1, XM2, XM3)
KLASY EKSPOZYCJI A WYMAGANIA DLA BETONU
Maksymalne W/C
Minimalna klasa wytrzymałości betonu
Minimalna zawartość cementu, kg/m3
Dodatkowe wymagania, np. stopień napowietrzenia, rodzaj cementu
KLASY WYTRZYMAŁOŚCI NA ŚCISKANIE
Podstawę klasyfikacji stanowi wytrzymałość charakterystyczna na ściskanie określana w 28 dniu dojrzewania na próbkach walcowych o średnicy 150 mm i wysokości 300 mm (fck,cyl) lub na próbkach sześciennych o boku 150 mm (fck, cube), np. C 50/60; C (fck,cyl)/(fck,cube)
WYTRZYMAŁOŚĆ CHARAKTERYSTYCZNA
Wartość wytrzymałości, poniżej której może się znaleźć 5% populacji wszystkich możliwych oznaczeń wytrzymałości dla danej objętości betonu
- liczba obserwacji – 95% wyników ≥ fck
- liczba obserwacji – 5% wyników ≤ fck
KLASY
Beton zwykły i ciężki – C fck,cyl/fck,cube
C8/10, C12/15, C16/20...
przemek.frackowiak