Laboratorium Materiałów Budowlanych z Technologią Betonu
Temat: Właściwości kruszyw do betonów
Zespół: 1.Bąbrych Sylwia 2.Szymański Andrzej 3.Kośka Piotr	Gr. Dziekańska 6	Rodzaj studiów: I stopnia
		R.A.2002/2003	Sem. 3
				Prowadzący:
Ocena:

Rodzaje kruszyw stosowanych do betonu zwykłego:

Rozróżnia się 3 podstawowe grupy asortymentowe kruszywa mineralnego (wg.PN-86/B-06712):

• Piasek zwykły( bezgatunkowy oraz uszlachetniony, uzyskany przez płukanie i refrakcjonowanie kruszywa naturalnego na mokro - produkowany w gatunkach: I i II), piasek łamany;

• Żwir, grys, grys z otoczaków;

• Mieszanka kruszywa naturalnego sortowana, kruszywa łamanego i kruszywa z otoczaków.

W zależności od zawartości poszczególnych frakcji, kruszywa do betonu zwykłego dzieli się na 2 gatunki (1 i 2).

W zależności od przydatności do odpowiedniej klasy betonu - dzieli się na 4 marki (10, 20, 30, 50).

Ponadto rozróżnia się 4 podstawowe klasy petrograficzne kruszywa grubego:

• Żwir;

• Grys ze skał magmowych i metamorficznych;

• Grys ze skał osadowych;

• Grys z otoczaków.

W zależności od zawartości grudek gliny w kruszywach łamanych ze skał węglanowych i/lub nasiąkliwości w grysach ze skał magmowych i metamorficznych rozróżnia się dwie odmiany (I i II).

Wymagania dotyczące jakości kruszyw przeznaczonych do betonów zwykłych podaje norma PN-86/B-06712

Rodzaje badań przeprowadzanych dla kruszyw do betonu zwykłego:

Badania pełne (wykonywane co najmniej raz w roku, przy każdej zaobserwowanej zmianie jakości złoża, oraz na życzenie odbiorcy) obejmują oznaczenia:

• Składu petrograficznego;

• Składu ziarnowego;

• Wytrzymałości na miażdżenie;

• Zawartości ziaren słabych;

• Nasiąkliwości;

• Mrozoodporności;

• Kształtu ziaren;

• Zawartości pyłów naturalnych;

• Zawartości zanieczyszczeń obcych;

• Zawartości zanieczyszczeń organicznych;

• Wytrzymałości na ściskanie surowca skalnego, z którego wyprodukowane jest kruszywo;

• Zawartości związków siarki.

Badania niepełne (wykonywane przy bieżącej kontroli) obejmują oznaczenia parametrów, które uznane są jako podstawowe do oceny przydatności kruszywa do betonu. Są to oznaczenia:

• Składu ziarnowego;

• Kształtu ziaren;

• Zawartości pyłów mineralnych;

• Zawartości zanieczyszczeń obcych.

Badania specjalne (wykonywane dla pełnej informacji - potrzebne przy projektowaniu betonu) obejmują oznaczenia:

• Reaktywności alkalicznej;

• Promieniotwórczości naturalnej.

Dla potrzeb projektowych niezbędne jest również oznaczenie wilgotności kruszywa.

Wybrane metody badań kruszyw do betonu zwykłego:

1.Oznaczenie zawartości zanieczyszczeń obcych w kruszywie.

Z próbki laboratoryjnej należy pobrać próbkę kruszywa o masie 600g dla kruszywa drobnego i 2400g dla grubego. Próbkę dzieli się na 3 części: dwie do wykonania oznaczenia i trzecia do ewentualnego oznaczenia dodatkowego. Próbkę zważoną z dokładnością do 0,1g należy rozsypać na stole laboratoryjnym, wybrać zanieczyszczenia obce i zważyć z dokładnością do 0,1g. Zawartość zanieczyszczeń obcych należy obliczyć w procentach z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku wg wzoru:

Gdzie: m₁ -masa zanieczyszczeń obcych wybranych z próbki,

m-masa próbki kruszywa.

Za wynik przyjmuje się średnią arytmetyczną dwóch oznaczeń , przy czym różnica między wynikami nie powinna być większa niż 0,1. Gdy różnica będzie większa należy wykonać oznaczenie na 3 próbce analitycznej i przyjąć średnią z dwóch najbardziej zbliżonych do siebie wartości.

2. Oznaczenie zawartości pyłów mineralnych w kruszywie

Oznaczenie to wykonuje się na przyrządzie Stockesa.

Ze średniej próbki laboratoryjnej należy pobrać 2 próbki i po wysuszeniu ich do stałej masy w temp. ~105^oC zważyć z dokładnością do 0,1% masy. Próbkę należy gotować przez 30 minut. Po ostygnięciu należy przesiać je na mokro przez sito o boku oczka kwadratowego 4mm. Całość przesiewu wraz z wodą należy umieścić w aparacie Stockesa , wymieszać łopatką , odczekać 10 s i odchylając podstawę urządzenia wylewać zawiesinę znajdującą się między kreskami a i b. Czynność tą należy powtarzać aż do momentu uzyskania klarowności zlewanej cieczy. Po zakończeniu poszczególne porcje kruszywa należy połączyć i wraz z odsianym kruszywem grubym wysuszyć do stałej masy , a następnie zważyć z dokładnością do 0,1% masy. Zawartość pyłów mineralnych w kruszywie obliczamy w procentach z dokładnością do jednego miejsca po przecinku wg wzoru:

gdzie: m- masa próbki analitycznej;

m₁- masa ziarn pozostałych po oddzieleniu pyłów.

Wynik jest średnią arytmetyczną uzyskaną z dwóch równoległych oznaczeń.

3. Oznaczenie składu ziarnowego kruszyw metodą na sucho.

Przygotowane kruszywo należy przenieść na sito o maksymalnym wymiarze boku oczka , ustawionym na zestawie sit o zmniejszających się kolejno wymiarach oczek. Przesiewanie można uznać za zakończone , jeżeli w wyniku sprawdzającego przesiewania ubytek masy kruszywa z pojedyńczego sita będzie mniejszy niż 0,1% całkowitej masy próbki analitycznej. Skład ziarnowy należy obliczyć w procentach z dokładnością do jednego miejsca po przecinku wg wzoru:

gdzie: m_i­- całkowita masa frakcji wydzielonej w wyniku przesiewania z próbki analitycznej;

m_S- masa próbki analitycznej.

4. Oznaczenie kształtu ziarn.

Oznaczenie wykonuje się w przyrządzie Schultza.

Ze średniej próbki laboratoryjnej należy pobrać taką ilość kruszywa aby po rozsianiu uzyskać z poszczególnych frakcji przeznaczonych do badań próbki analityczne o masie:

• Z frakcji 4,0-8,0mm 150g

• Z frakcji 8,0-16,0mm 500g

• Z frakcji 16,0-31,5mm 1500g

Każde ziarno kruszywa należy kolejno umieszczać pomiędzy ramionami E i F suwmiarki tak aby po ściągnięciu ramion ich odległość l była równa długości ziarna. Bez zmian położenia ruchomej części suwmiarki należy przesunąć je najmniejszym wymiarem pomiędzy ramionami B i C. Ziarno które przechodzi należy uznać za nieforemne. Wydzielone w badaniu ziarna nieforemne należy zważyć z dokładnością do 0,5% i obliczyć ich zawartość w kruszywie wg wzoru:

gdzie: m_i- masa ziarn nieforemnych w próbce;

m- masa próbki analitycznej.

Wynikiem końcowym jest średnia arytmetyczna z dwóch oznaczeń.

Wyniki, omówienie i wnioski przeprowadzonych oznaczeń dla kruszyw do betonu zwykłego:

1.Oznaczenie zawartości zanieczyszczeń obcych w kruszywie.

(wg PN-77/B-06714/12)

Badaną próbkę 300g kruszywa rozsypano na stół i wybrano z niej zanieczyszczenia. Następnie zważono je. Masa zanieczyszczeń wynosiła 1g. Po przeliczeniu wynik oznaczenia wynosił

0,33%

Wg normy dla badanego kruszywa o frakcji 8,0-16,0mm współczynnik ten nie powinien wynosić więcej niż 0,5%. Z tego wynika, że badane kruszywo spełniało wymagania normowe.

2. Oznaczenie kształtu ziarn.

(wg PN-78/B-06714/16)

Badaną próbkę żwiru z frakcji 8,0-16,0mm odważono na wadze laboratoryjnej o masie 100g (przybliżając wynik, gdyż wg normy próbka powinna wynosić 500g). Po sprawdzeniu każdego ziarna na suwmiarce Schultza otrzymano 5,3g ziarn nieforemnych, co po przeliczeniu daje 5,3%

Wg normy ta wartość nie powinna przekraczać 30, 20, 10%, w zależności od przeznaczenia kruszywa. Zatem badane kruszywo spełnia wymagania normowe.

3. Oznaczenie składu ziarnowego metodą na sucho:

W trakcie trwania ćwiczenia wykonano 3 próby przesiewania próbki kruszywa o masie 6300g przez sita. Następnie obliczone zostały wartości średnie. Wyniki przedstawia tabela:

Frakcje [mm]	Pozostaje na sicie						Przechodzi przez sito
		[mm]	I próg	II próg	III próg	średnie	%	[mm]	∑ %
0-0,125	0	4	3	1	2.67	0,04	0,125	0,04
0,125-0,25	0,125	12	9	11	10.67	0,17	0,25	0,21
0,25-0,5	0,25	130	112	176	139,33	2,21	0,5	2,42
0,5-1	0,5	154	369	278	267	4,24	1	6,66
1-2	1	139	208	162	169,67	2,69	2	9,35
2-4	2	722	1070	848	880	13,97	4	23,32
4-8	4	2035	2465	2114	2204,67	34,99	8	58,31
8-16	8	2117	1649	2182	1982.67	31,47	16	89,78
16-31,5	16	987	398	502	629	9,98	31,5	100,0

Wykres krzywej uziarnienia:

Optymalne uziarnienie kruszywa powinno zapewnić uzyskiwanie założonych właściwości mieszanki betonowej i betonu, przy możliwie najmniejszym zużyciu cementu i wody. Można mówić o optymalnym kruszywie tylko dla konkretnych, założonych wartości, jakie ma wykazać mieszanka betonowa i beton przy założonych sposobach układania, zagęszczania i formowaniu. Wyróżnia się dwa układy granulometryczne kruszyw - o uziarnieniu ciągłym (zawierającym wszystkie frakcje) i nieciągłym (z brakującymi frakcjami). Jeżeli zachodzi potrzeba celowego doboru kruszywa o nieciągłym uziarnieniu (betony wysokich wytrzymałości), zalecane jest stosowanie łamanych kruszyw grubych i piasku. Niezależnie jednak od rodzaju kruszywa i jego właściwości fizycznych dąży się do uzyskania kruszywa o najmniejszej ilości jam między ziarnami stosu, przy czym stos powinien zawierać jak najgrubsze ziarna kruszywa (przy najmniejszej wodożądności kruszywa). Graniczne krzywe uziarnienia sporządza się wg normy PN-88/B-06250 w celu ułatwienia oceny składu ziarnowego kruszywa. Za najkorzystniejsze uważa się uziarnienie, dla którego krzywa przesiewu znajduje się w środku pola wyznaczonego przez krzywe graniczne. W badanym kruszywie obserwujemy zbyt mały udział frakcji do 4 mm i zbyt dużo ziaren o frakcjach 8 - 63,0. Mieszanka betonowa z takim kruszywem będzie charakteryzowała się złą urabialnością i dużą wodożądnością. Mieszanka ta mogłaby zostać użyta do betonów wysokich wytrzymałości po zwiększeniu udziału drobnych frakcji (do 2 mm).

Rodzaje badań przeprowadzanych dla kruszywa do betonu lekkiego:

• Uziarnienie.

• Gęstość nasypowa w stanie luźnym.

• Zawartość zanieczyszczeń obcych.

• Zawartość pyłów mineralnych.

• Zawartość związków siarki.

• Zawartość ziaren nieforemnych.

• Zawartość ziaren ulegających rozpadowi wapniowemu (rozpad wapniowy).

• Straty przy prażeniu.

• Zawartość ziaren ulegających rozpadowi krzemianowemu (rozpad krzemianowy).

• Wskaźnik rozkruszenia.

• Marka kruszywa.

• Promieniotwórczość naturalna.

Wyniki i omówienie przeprowadzonych oznaczeń dla kruszyw do betonu lekkiego:

Do badań użyto keramzytu (lekkie kruszywo otrzymywane przez wypalanie pęczniejących glin w piecach obrotowych w temperaturze 1150 ÷ 1200°C, sortowane na frakcje). Wymagania dla keramzytu określa norma PN-86/B-23006, dzieląc kruszywo keramzytowe następująco:

• Pod względem uziarnienia

• Na gatunki w zależności od właściwości fizycznych i chemicznych

• Na marki w zależności od wytrzymałości gwarantowanej betonu wykonanego przy użyciu danego kruszywa

1. Oznaczenie gęstości nasypowej keramzytu w stanie luźnym (frakcja 2 - 4):

Do oznaczenia gęstości nasypowej stosuje się kruszywo w stanie powietrzno - suchym. Próbkę kruszywa wsypuje się do cylindra pomiarowego o objętości zależnej od uziarnienia danego kruszywa. Kruszywo należy wsypać za pomocą łopatki z wysokości 20cm, dzieląc na dziesięć porcji w przypadku kruszywa drobnego i na dwadzieścia w przypadku kruszywa grubego. Cylinder napełniamy do utworzenia się stożka ponad poziomem jego krawędzi. Nadmiar kruszywa usuwamy, całość ważymy, cylinder umieszczamy na stoliku wibracyjnym i utrząsamy w ciągu 3min uzupełniając kruszywo w cylindrze. Gęstość nasypową w stanie luźnym i utrzęsionym oblicza się ją ze wzoru:

[kg/m³]

w którym:

m₁ - masa cylindra pustego,

m₂ - masa cylindra z kruszywem,

V - objętość cylindra.

2.Oznaczenie wskaźnika rozkruszenia dla frakcji 4 - 8:

Wykorzystywany jest do bieżącej kontroli jakości produkowanego kruszywa. Określany jest w wyniku pomiaru wytrzymałości na miażdżenie. Wskaźnik rozkruszenia kruszywa powinien wynosić:

• Nie więcej niż 16% dla kruszyw przeznaczonych dla betonów klasy LB-25

• Nie więcej niż 22% dla kruszyw przeznaczonych dla betonów klasy poniżej LB-25

W celu oznaczenia próbkę kruszywa (o objętości 1,8 dm³) poddaje się ściskaniu osiowemu, przy czym przyrost siły nacisku na tłok powinien być równomierny (w granicach 1 ÷ 1,5 kN). Nacisk na tłok należy natychmiast zwolnić po uzyskaniu wartości 50 kN. Zawartość cylindra rozsiewa się na sitach o boku oczka

• 1mm dla frakcji 4-8mm;

• 2mm dla frakcji 8-16mm;

• 4mm dla frakcji 16-31,5mm.

Następnie waży się pozostałość na sicie po przesianiu. Wskaźnik rozkruszenia oblicza się następnie ze wzoru:

[%]

w którym:

m - masa próbki kruszywa przed badaniem,

m₁ - masa próbki po badaniu („pozostałość na sicie”).

1. Oznaczenie gęstości nasypowej keramzytu w stanie luźnym i utrzęsionym (frakcja 2 - 4):

Kruszywo badanej frakcji zostało wsypane do cylindra o objętości 5 dm³, i następnie zważone (m₁ = 2971 g, m₂ = 1264,6g). Dla powyższych danych gęstość nasypowa w stanie luźnym wynosi
0,6995 kg/dm³,a gęstość nasypowa w stanie utwardzonym wynosi
0,791kg/dm³. Z otrzymanych wyników można określić pośrednio markę kruszywa wg normy:

Kg/m^3/nie więcej niż	Kruszywo	Marka
500	Kruszywo grube	2,5
650			7,5
680	Mieszanka gruba
950	Kruszywo grube	15,25
1020

Wg normy jest możliwe, że dane kruszywo ma markę 15,25. Jest to kruszywo grube.

2.Oznaczenie nadziarna i podziarna dla frakcji 4 - 8:

Oznaczenie wykonywano na sitach normowych z 1kg kruszywa. Otrzymano wyniki:

• nadziarno-569g;

• podziarno-48g.

Według normy podziarno powinno stanowić od 0 do 15%, a nadziarno do 10 %. W badanym kruszywie ilość podziarna wynosiła 4,8%, a nadziarna 56,9%. Zatem badana próbka kruszywa nie spełnia wymagań normy.

3.Oznaczenie wytrzymałości kruszywa na miażdzenie.

Oznaczeniu poddano kruszywo o frakcji 4-8mm. Początkowa masa kruszywa wynosiła 1264,6g. Po ściśnięciu i przesianiu kruszywa na sicie kontrolnym o wymiarze oczka kwadratowego 1mm pozostało 1221.6g. Wskaźnik rozkruszenia dla badanej frakcji wynosi 3,4%.

Wg normy wskaźnik rozkruszenia:

• dla betonów klasy LB-25 nie więcej niż 16%;

• dla betonów klasy poniżej LB-25 nie więcej niż 22%.

Zatem badane kruszywo spełnia wymagania normowe.

4. Oznaczenie kształtu ziarn.

Badaną próbkę keramzytu z frakcji 4,0-8,0mm odważono na wadze laboratoryjnej o masie 100g (przybliżając wynik, gdyż wg normy próbka powinna wynosić 500g). Po sprawdzeniu każdego ziarna na suwmiarce Schultza otrzymano 1,4g ziarn nieforemnych, co po przeliczeniu daje 1,4%

Wg normy ta wartość nie powinna przekraczać 20-I gatunek, 30-II gatunek. Zatem badane kruszywo spełnia wymagania normowe.

WŁAŚCIWOŚCI KRUSZYW DO BETONÓW

1

---