TECHNOLOGIA BETONÓW I ZAPRAW

Wykład II, 17.03.2011

Kruszywa do betonów

Podstawowym czynnikiem dobrej jakości betonów jest kruszywo! Zanieczyszczone lub źle dobrane pod względem uziarnienia może doprowadzić do zniszczeń. Beton pęka, pojawiają się rdzawe zacieki, kruszy się.

RODZAJE KRUSZYW:

• kruszywa naturalne :

  • żwirowe (otoczakowe)

  • łamane

• kruszywa sztuczne (są pochodzenia mineralnego lub z recyklingu)

  • kruszywa z surowców mineralnych poddawanych obróbce termicznej

  • kruszywa z odpadów przemysłowych poddawanych obróbce termicznej

  • kruszywa z odpadów przemysłowych, nie poddawane dodatkowej obróbce

  • kruszywa organiczne

  • kruszywa jednofrakcyjne

  • kruszywa wielofrakcyjne

Podział ze względu na uziarnienie:

• drobne ( D max 4mm)

• grube (D≥4mm, d≥2mm)

• wypełniacze (kruszywo, którego większość przechodzi przez sito 0,063mm)

• kruszywa naturalne (mieszanka) pochodzenia lodowcowego lub rzecznego o uziarnieniu 0-8mm

• kruszywo o uziarnieniu ciągłym- mieszanka kruszyw grubych i drobnych; w Polsce o uziarnieniu od 0-63mm

Podział kruszyw ze względu na pochodzenie:

• naturalne (piasek, żwir, pospółka)

• łamane (grys, kliniec, tłuczeń)

• sztuczne (żużel, łupki spiekane)

Kruszywa łamane czyli wszystkie okruchowe materiały skalne (granity, dolomity, wapienie, marmury) powstają podczas specjalnych procesów technologicznych (mechaniczne rozdrabnianie skał). Te produkty to kamienie łamane ze skał rodzimych: grysy, klińce, tłucznie i inne. Stanowią dominujący składnik betonu, dlatego ich cechy mają duży wpływ na jakość materiałów budowlanych. Ze względu na swoje pochodzenie są trwałe, odporne na działanie czynników atmosferycznych i posiadają odpowiednią wytrzymałość na ściskanie.

Piasek jest skałą osadową, luźną, złożoną z niezwiązanych spoiwem ziaren mineralnych. Wielkość ziaren od 0,0625 do 2 mm, waga ok. 1,5-1,6 t/m³. Pod względem składu mineralnego wyróżnia się piaski: kwarcowe, wulkaniczne, wapienne lub węglanowe, półmineralne. W piaskach mogą znajdować się domieszki i miki, chlorytów, glaukonitu, węgla, substancji humusowych. W zależności od rodzaju czynnika transportującego i obrabiającego materiał skalny, wyróżnia się piaski: morskie, rzeczne, fluwioglacjalne, eoliczne.

Piaski stosuje się do produkcji zapraw betonowych, nawierzchni drogowych, również jako podsypka.

Pospółka to materiał sypki lub kawałkowy niesortowany (np. węgiel, kruszywo budowlane). Jest to tzw. piasek kopalniany- wielofrakcyjny, kruszywo uzyskiwane w wyniku „zdejmowania” materiału wprost ze ściany, nie jest poddawane obróbce. Materiał ten jest określony normą PN-B-02480:1986 i charakteryzuje się zawartością sumy frakcji żwirowej i kamienistej między 10 a 50% . W przypadku występowania frakcji iłowej w ilości ponad 2% określa się taki materiał jako pospółkę gliniastą. Uziarnienie graniczne pospółki od 0,075 mm do 63 mm.

Żwir jest okruchową skałą osadową o luźnej postaci, złożona z otoczaków o średnicy większej niż 2 mm nawet do kilku cm. W budownictwie żwirem nazywane jest kruszywo o frakcji do 80 mm. Żwir kopalny występuje niemal w całym kraju. W dużych ilościach głównie w północnej Polsce. Obwita w żwiry jest również rzeka Wisła. Żwir pozyskuje się z wydobycia w żwirowniach i pogłębiania rzek. Na zachodzie Europy powszechne jest pozyskiwanie żwiru z dna morskiego.

Głównymi składnikami żwiru są kwarc i skaleń. Żwir może zawierać metale ciężkie, np. kstertyty (głównie cyna). Pierwiastki rodzime, nawet złoto, w formie niewielkich samorodków.

Żwir używany jest jako składnik betonów towarowych, oraz jako materiał do podbudowy dróg a także jako wsad do mas bitumicznych oraz czasem nawierzchni.

Otoczaki są kamieniami pozyskiwanymi w wyniku ręcznej separacji; doskonale nadają się jako bruk, element tworzenia ogrodzeń, opasek i cokołów. Stosowany jest również jako ozdoba w ogrodach (do wykonania ścieżek, alejek, klombów, obrzeży stawów a nawet fontanny).

Brukowiec to kamienie różnej wielkości przekraczającej średnicę 200 mm, uzyskiwane w wyniku ręcznej separacji; doskonale nadaje się jako bruk, element tworzenia ogrodzeń itd..

Mieszanka stabilizacyjna (0 – 31,5 mm). Kruszywo drogowe otrzymywane podczas procesu siania i kruszenia, nie podlega procesowi płukania ponieważ w ten sposób zachowuje swoje naturalne właściwości zagęszczania; stosuje się je jako kruszywa drogowe do utwardzania nawierzchni.

Grys- kruszywo łamane stosowane do budowy dróg (betony asfaltowe, mieszanki mineralno- asfaltowe) na warstwy ścieralne, wiążące i wyrównawcze, oraz w budownictwie( produkcja betonów). Używane są także do dekoracji np. do nawierzchni podjazdów, ścieżek.

Kliniec jest kruszywem budowlanym, kamieniem łamanym o frakcji 5- 25 mm. Jest to cios kamienny w kształcie klina. Materiał stosowany przy wykonywaniu łęków i sklepień oraz robót torowych, drogowych, budowlanych.

Tłuczeń, szuter, szaber- rodzaj kruszywa naturalnego łamanego ze skały. Jego ziarna charakteryzuje szorstka powierzchnia; kształtem zbliżone są do ostrosłupa lub sześcianu. Wykorzystywane są do produkcji betonów oraz utrzymania nawierzchni linii kolejowych. Mogą być stosowane w robotach drogowych do wykonywania warstw podbudowy na drogach o ruchu ciężkim i bardzo ciężkim, podbudowy placów, a także robót drenarskich.

Kamień łupany- o różnej wielkości, łupany w celu uzyskania szerszego zastosowania oraz dodatkowych walorów estetycznych, jakie daje użycie kamieni o powierzchniach płaskich. Doskonale nadaje się jako bruk, element tworzenia ogrodzeń, ścieżek, klombów.

Keramzyt- ziarna keramzytu mają kształt kulisty lub owalny, charakterystyczną spieczoną powłokę zewnętrzną i drobno porowaty ciemny czerep. Średnica porów nie przekracza na ogół 1,0-1,5 mm, a same pory zazwyczaj są zamknięte i otoczone zeszkliwioną substancją. Wypalany z gliny ilastej w temperaturze 1150°C. Keramzyt posiada dobre parametry izolacji cieplnej, jest niepalny, obojętny chemicznie, odporny na wilgoć, działanie pleśni, grzybów, gryzoni.

Żużel- produkt odpadowy procesów hutniczych metali; stop zawierający zanieczyszczenia rud, topniki i pewną ilość tlenków metali lub pozostałość po spaleniu np. węgla, koksu. Wyróżniamy żużel martenowski, żużel tomasowski, żużel wielkopiecowy, żużel spieniony (pumeks hutniczy). Żużel wielkopiecowy wykorzystywany jest do wełny żużlowej, do produkcji cementu, do produkcji cegieł żużlowych.

W budownictwie używa się kruszywa ze skał o dużej wytrzymałości np. granit, bazalt, porfir, do produkcji betonu o znacznej wytrzymałości na ściskanie i ścieranie oraz do wykonywania podbudów np. pod drogi.

Kruszywa ze skał o niższej wytrzymałości np. wapień, dolomit, stosowane są do produkcji niektórych wyrobów betonowych (takich, które nie są mocno obciążone) oraz do wyrobu lastrico i tynków szlachetnych.

Kruszywa specjalne, ze skał o dużej gęstości (powyżej 2600 kg/m³) stosowane do ciężkich betonów osłonowych. Stosowane skały to : baryt, limonit, getyt, hematyt, magnetyt.

METODY BADAŃ UZIARNIENIA:

• analiza sitowa

• analiza sedymentacyjna

• analiza spektrofotometryczna

Recykling gruzu budowlanego. W 2002 roku w całej Polsce nagromadziło się ok. 3 mln ton gruzu. Recykling takiej ilości gruzu budowlanego oznacza nie tylko zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska, ale także korzyści dla firm budowlanych. Częstym przypadkiem zastosowania recyklingu gruzu jest konieczność wyburzenia starego budynku w centrum miasta. W takiej sytuacji utylizacja gruzu i zastosowanie go do podbudowy fundamentu nowego, stawianego w tym miejscu budynku zmniejsza koszty takiej inwestycji. Nowoczesne firmy budowlane wykorzystują ponad 80% gruzu z recyklingu. Gruboziarnisty żwir jest bardzo często używany do budowy parkingów, tak skonstruowane podłoże nie wymaga kopania kanałów drenarskich do odprowadzania wody.