Kruszywo jest składnikiem wypełniającym beton.Jako wypełniacz posiada konsystencje sypkązłożonąz okruchów ciał stałych.Objętość absolutna kruszywa w betonie wynosi przeciętie od 60 do 75% ale w szczególnych wypadkach dochodzi do 80% . Od kruszywa zależy wiele cech betony m.in. wytrzymałość naściskanie , gęstość objętościowa przewodnośćcieplna odporność na czynniki oddziałujące podczas eksploatacji .JKruszywo ma tak wielki wpływa na cechy betonu , że wielu przypadkach określa się beton nazwą pochodzącą od użytego kruszywa.

Od objętości kruszywa w betonie ,zależy czy trzeba będzie użyć więcej czy mniej ,,cennego”spoiwa. Kruszywo jest stosunkowo tanie w porównaniu do spoiwa i dlatego stara sięzastosować jak najwięcej kruszywa odpowiednio dobranego do właściwości fizyczno mechanicznych i uziarnienia.

PODZIAŁ KRUSZYW:

Kruszywa naturalne

- powstały w wyniku naturalnych procesów przyrodniczych takich jak wietrzenie skał i erozyjne działanie wody. Okruchy skalne, które przemieszczały się w korytach rzek uzyskały okrągły kształt i nazywane są kruszywem otoczakowym.

Kruszywa łamane
- powstają w wyniku mechanicznego kruszenia skał. Najczęściej są to skały magmowe (granit, sjenit, bazalt) i skały węglanowe (wapień, dolomit). Kruszywa uzyskane ze skał magmowych charakteryzują się wysoką wytrzymałością na ściskanie i są używane do produkcji betonów wysokich klas.

WŁAŚCIWOŚCI KRUSZYW

Czystość kruszyw jest niezbędna dla uzyskania wysokiej jakości betonu. Zanieczyszczenia organiczne, głównie kwasy humusowe (powstają z rozkładu części roślin), wpływają niekorzystnie na przebieg wiązania cementu.

Pyły mineralne, za które uważa się ziarna mniejsze od 0,063mm, oblepiają ziarna kruszywa, zmniejszając powierzchnię kontaktu zaczynu cementowego z kruszywem. Są również niepożądane ze względu na wchłanianie dużej ilości wody - duża wodożądność.

 

 

Kształt kruszyw

Kruszywa łamane mają kształt zbliżony do graniastosłupów o wyraźnych, ostrych krawędziach; kruszywa naturalne są zaokrąglone i mają kształt zbliżony do kuli. W obu przypadkach są to ziarna o najkorzystniejszym kształcie ze względu na mały stosunek powierzchni do objętości, co minimalizuje zużycie cementu na pokrycie powierzchni ziaren.

Niezależnie od pochodzenia kruszywa, mogą w nim występować również ziarna wydłużone i płaskie, które, występując w nadmiarze, utrudniają szczelne ułożenie mieszanki betonowej. Ponadto w trakcie zagęszczania betonu, pod ziarnami płaskimi wydziela się woda, która po odparowaniu pozostawia pustki obniżające wytrzymałość i szczelność betonu.

 

Uziarnienie kruszywa

Oznaczenie składu ziarnowego wykonuje się metodą analizy sitowej. Metoda polega na przesianiu kruszywa przez zestaw sit kontrolnych i ustaleniu ilości kruszywa, które pozostało na poszczególnych sitach. Kruszywo, którego wymiar ograniczony jest wielkością sit nazywa się frakcją ziarnową. W Polsce stosuje się następujące sita normowe (o boku kwadratowym) charakteryzujące kruszywa do betonów zwykłych: 0,125; 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 16,0; 31,5/32,0; 63,0 i 125,0mm - (PN-86/B-06712).

Charakterystyka

 Projektowanie składu betonów zwykłych
Beton zwykły wytwarza się z: kruszywa grubego, piasku, cementu i wody oraz ewentualnych dodatków mineralnych i domieszek chemicznych.

W praktyce stosuje się następujące metody projektowania składu betonu:
• doświadczalne
• obliczeniowe
• obliczeniowo-doświadczalne
We wszystkich tych metodach, opierając się na podstawowych równaniach: wytrzymałości, szczelności i wodożądności, dąży się do uzyskania pożądanych cech świeżej mieszanki i stwardniałego betonu przy minimalnym zużyciu cementu i maksymalnej ilości kruszywa.

Definicje:

zaczyn cementowy - mieszanina cementu i wody
zaprawa - mieszanina cementu, wody i piasku
mieszanka betonowa - mieszanina wszystkich składników przed związaniem betonu
beton - „sztuczny kamień”, powstały z mieszanki betonowej po zakończeniu wiązania
Projektowanie betonu polega na ilościowym ustaleniu optymalnego udziału poszczególnych składników betonu, w celu uzyskania wymaganych właściwości świeżej mieszanki betonowej i stwardniałego betonu.

Podstawy teoretyczne

Kruszywo i piasek tworzy w betonie szkielet kamienny, który powinien spełniać dwa warunki:
• maksymalnie wypełniać objętość tak, aby ilość „pustek” była możliwie mała
• całkowita powierzchnia szkieletu powinna być jak najmniejsza, aby minimalizować zużycie cementu
Zaczyn cementowy pełni funkcję „kleju”, którego jakość zależy od stosunku wody do cementu (w/c). Wartość tego wskaźnika powinna być możliwie niska.
W celu uzyskania szczelnego stosu ziarnowego (szkieletu kamiennego) zostały opracowane graniczne krzywe uziarnienia kruszywa (PN-88/B-06250) dla kruszyw o różnym maksymalnym wymiarze ziaren:16,0; 31,5 i 63,0mm.

Zalecane krzywe uziarnienia piasku frakcji 0 do 2 mm

Najdrobniejszym kruszywem jest piasek, którego uziarnienie mieści się w granicach 0 - 2 mm.

 

 

 0 - 16,0 mm

 

 

 

  

 

0 - 31,5 mm  

 

 

 

 

 0 - 63,0 mm

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

Przy doborze uziarnienia kruszywa należy kierować się zasadą, aby kruszywo było możliwie grube. Zbyt duży udział frakcji drobnych (piasek) w mieszaninie kruszyw prowadzi do nieuzasadnionego wzrostu zapotrzebowania na cement (pogorszenie ekonomicznych warunków produkcji betonu) oraz wodę. Powoduje to także pogorszenie wielu cech stwardniałego betonu. W praktyce, należy jednak uwzględnić dodatkowo pewne ograniczenia, wynikające z grubości elementu betonowego i stosowania zbrojenia.

 

Maksymalny wymiar ziaren kruszywa nie może być większy niż:
a 1/3 najmniejszego wymiaru przekroju poprzecznego elementu
b 3/4 odległości między prętami zbrojenia
 

Należy dążyć do tego, aby w całej mieszance kruszyw obecne były (w odpowiednich proporcjach) wszystkie frakcje ziarnowe. Brak lub niedobór pewnych frakcji ziarnowych prowadzi do wyraźnego pogorszenia urabialności świeżej mieszanki oraz obniża jakość stwardniałego betonu.

Kształt elementu betonowego ograniczony jest formą (deskowaniem). Podczas zagęszczania mieszanki betonowej w pobliżu ściany formy, kruszywo grube ma ograniczoną możliwość do ścisłego wypełnienia objętości (inaczej niż ma to miejsce w „środku” elementu betonowego). Powstałe luki między grubymi frakcjami kruszywa muszą być wypełnione zaprawą i w efekcie zapotrzebowanie na nią w pobliżu ścian formy rośnie. Zjawisko takie określa się jako „efekt ściany”.

Mieszanka betonowa stosowana do produkcji cienkościennych elementów o skomplikowanym kształcie powinna zawierać większą ilość zaprawy niż mieszanki przeznaczone do betonowania dużych masywów.

 

 

 

Ilość i systematyka frakcji Przyjęto jako zasadę podział kruszywa na frakcje , oznacza to że stosunek średnich ziaren sąsiednich frakcji jest wielkością stałą i równą 2.Dla praktycznego podziału służy znormalizowany komplet sit

Sita mają otwory kwadratowe o wymiarach podanych w tabelce.1.

Badanie uziarnienia (składu granulometrycznego) kruszywa polegało na określeniu zawartości w nim poszczególnych frakcji. Badanie uziarnienia kruszyw wykonaliśmy metodą sitową ,która pozwoliła na wykreślenie krzywej uziarnienia. Rzeczywista wielkość ziaren przechodzących przez dane sito może mieć średnice o 25% większą niż wynosi bok oczka kwadratowego co tłumaczy rys.4.14. W praktyce operuje się wielkościami oczek sita , które oznaczają umownie wielkość ziaren ogólnej liczby 13 frakcji (dla ziaren do 320mm), tylko pierwsze 11 dopuszczonych do wyrobu betonów zwykłych czyli ziarna do 80mm - sito 63mm).Dalsze ograniczenia stosowania najgrubszych frakcji wynikają z typu konstrukcji. W szczególnych wypadkach stosuje się także większe ziarna(frakcje 12 i 13), czyli do 320mm. Zwykle nie określa się ich jaki frakcje , lecz opisowo jako ziarna bardzo grube.

• komplet suchych, czystych sit ustawiamy w kolumnę na wstrząsarce w ten sposób, że na górze znajduje się sito o największym wymiarze oczek a pod nim sita o kolejno coraz mniejszym wymiarze ( 25; 10; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 oraz 0,071 lub 0,063 mm ). Pod sitem dolnym umieszcza się płaskie, dopasowane do sita naczynie do zbierania najdrobniejszych frakcji przesiewu,

• na górne sito wsypuje się wysuszoną i zważoną próbkę, przykrywa górne sito szczelnym wieczkiem i uruchamia wstrząsarkę,

• wstrząsanie powinno trwać 5 minut,

• po wyłączeniu wstrząsarki zawartość pozostałą na każdym sicie przesiewamy ręcznie przez co najmniej 1 minutę nad czystym arkuszem białego papieru. Jeżeli na arkuszu po tej czynności znajdą się ziarna lub cząstki gruntu , przesypujemy je z kartki na sito następne o drobniejszym wymiarze oczek natomiast pozostałość na sicie, którym wstrząsaliśmy , przesypujemy do plastykowego, wytarowanego naczynia i oznaczamy masę ziarn,

• wszystkie powyższe czynności wykonujemy z dużą dokładnością tak aby straty masy w stosunku do wyjściowej były jak najmniejsze, różnica między masą szkieletu gruntowego ms ( wyjściową ) a sumą mas wszystkich frakcji m1 + m2 + m3 + .... nie powinna przekraczać 0,5 % wartości ms. Jeżeli przekracza, badanie wykonujemy jeszcze raz, jeżeli nie, to przy obliczaniu wyników rozrzucamy różnicę proporcjonalnie do mas pozostałych na poszczególnych sitach i dodajemy do tych wartości.

Zestaw sit na wstrząsarce, pojedyńcze sito

Norma określa, że ziarna kruszywa nie powinny być większe niż podane poniżej wraz z zależnościami:

• ¾ odległości w świetle miedzy dwoma prętami leżącymi poziomo,

• Dwie odległości miedzy prętami pionowymi,

• 1/3 najmniejszego wymiaru elementu,

• Przechodząc przez sito 32mm w przypadku stosowania ich do żelbetu,

• Przechodzących przez sito 63mm w przypadku stosowania do betonu nie zbrojonego lub do żelbetu wymiarach nie mniejszych niż 50 cm,

• W szczególnych wpadkach można od powyższych założeń odstąpić.

Frakcja kruszywa w [mm]	[g]	[%]	[%]
32/16	0	-	-
16/8	40	4	100
8/4	84	8,4	96
4/2	269+2	27,1	87,6
2/1/	260+2	26,2	60,5
1/0,5	149+1	15,0	34,3
0,5/0,25	114	11,4	19,3
0,25/0,125	63	6,3	7,9
0,125/0,0	16	1,6	1,6
Suma	1000/995

Kolumna2

Mn *100%

Kolumna3

M(n)%+M(n+1)%=

[M(n)%+M(n+1)%]+M(n+2)=

Krzywą uziarnienia sporządza dla graficznego przedstawienia składu ziarnowego, co pozwala na łatwiejszą ocenę i zaprojektowanie właściwości betonu. Odzwierciedla skład procentowy kruszywa grubego i drobnego. W naszym wypadku widać że ok.87.6% jest to kruszywo drobne a tylko ok. 12.4%kruszywo grube . Badanie to obok kształtu, porowatości, nasiąkliwości, wilgotności czy wytrzymałości ma znaczący wpływ na dalsze projektowanie betonu. Korzyści wynikające z powyższego rozkładu procentowego kruszywa są znaczne gdyż im drobniejsze kruszywo tym lepsza urabialność mieszanki betonowej.

---