Kruszywo budowlane - drobny materiał pochodzenia naturalnego lub sztucznego stosowany do wyrobu zapraw i betonów. Ze względu na pochodzenie kruszywa budowlane dzieli się na:
kruszywa sztuczne: żużel, łupki spiekane
Ze względu na uziarnienie:
kruszywa jednofrakcyjne (posiadają tylko jedną frakcję)
kruszywa wielofrakcyjne (złożone z grupy frakcji)
Kruszywa naturalne można pozyskać przez wydobycie z dna rzek, jezior lub kopalni piasku i żwiru, gdzie metodą odkrywkową pozyskuje się potrzebny materiał.
Kruszywa łamane otrzymuje się przez mechaniczne rozdrobnienie skał. W budownictwie używa się:
Kruszywa budowlane i drogowe
Kruszywa są to materiały ziarniste (naturalne lub sztuczne, nieorganiczne lub organiczne), stosowane jako składniki zapraw betonów, bitumicznych mieszanek do budowy nawierzchni drogowych, itp. Rozróżnia się kruszywa mineralne uzyskiwane przez mechaniczną przeróbkę surowców skalnych i kruszywa sztuczne, uzyskiwane z surowców organicznych oraz z surowców mineralnych wyniku poddawania ich przemianom cieplnym i przeróbką mechanicznym.
2.1. KLASYFIKACJA KRUSZYW MINERALNYCH Ze względu na pochodzenie i sposób uzyskiwania kruszyw dzieli się je na: mineralne i sztuczne. W zależności od surowca skalnego i od sposobu produkowania kruszywa dzieli się na grupy: kruszywo naturalne i kruszywo łamane.
Kruszywo naturalne dzieli się na: kruszywo naturalnie niekruszone, kruszywo naturalne kruszone.
Kruszywo łamane dzieli się na: kruszywo łamane zwykłe, kruszywo łamane granulowane.
W zależności od uziarnienia kruszywo dzieli się na trzy rodzaje:
• drobne o ziarnach do 4 mm
• grube o ziarnach 4-36 mm
• bardzo grube 63-250 mm
Zależnie od cech jakościowych dzieli się kruszywa na odmiany, gatunki, klasy i marki. Podział na sortymenty wynika z wymagań norm przedmiotowych. Podstawowe pojęcia, które służą jako zasady podziału: Odmiana jest związana z zawartością w kruszywie budowlanym grudek gliny.
Gatunek jest to symbol liczbowy, określający jakość kruszywa wg norm przedmiotowych.
Klasa techniczna kruszywa jest to symbol liczbowy, określany jakością surowca skalnego, z którego jest wyprodukowane kruszywo drogowe. Marka kruszyw jest to symbol liczbowy, określający jakość kruszywa, gwarantujący otrzymanie betonu klasy, co najmniej równej tej marce.
2.2. KRUSZYWA NATURALNE Piasek do zapraw budowlanych składa się z ziaren, których największa średnica nie powinna przekraczać 2 mm. W zależności od składu petrograficznego rozróżnia się dwie klasy petrograficzne piasków naturalnych, występujących w złożu w stanie naturalnego rozdrobienia oraz łamany, uzyskany w wyniku rozdrobienia litej skały z podaniem nazwy skały.
W zależności od składu ziarnowego rozróżnia się dwie odmiany piasków:
• o ziarnach do 2 mm
• o ziarnach do 1 mm.
2.3. KRUSZYWA MINERALNE DO BETONU
Rozróżnia się trzy grupy kruszyw mineralnych do betonu:
• piasek, piasek łamany
• żwir, grys, grys z otoczaków
• mieszanka kruszywa naturalnego sortowana, kruszywa łamanego i kruszywa z otoczaków.
W zależności od zawartości poszczególnych frakcji w kruszywach, dzieli się je na dwa gatunki: 1 i 2.W zależności od przydatności do odpowiedniej klasy betonu, kruszywa grube dzieli się na cztery marki: 10; 20; 30 i 50. Rozróżnia się cztery podstawowe klasy petrograficzne kruszywa grubego: żwir, grys ze skał magmowych i metamorficznych, grys ze skał osadowych, grys z otoczaków.
Kruszywo do betonów powinno charakteryzować się stałością właściwości fizycznych i jednorodnością uziarnienia oraz nie powinno zawierać składników szkodliwych ilości lub postaci, wywierającej wpływ na cechy betonu. Kruszywo kamienne łamane ze skał węglanowych stosowane jest do betonów lastrykowych i suchych mieszanek zapraw do tynków. Kruszywa łamane ze skał węglanowych mogą być stosowane do betonów zwykłych.
Wytrzymałość skały węglanowej, z której uzyskuje się kruszywo nie może być mniejsza niż 40 MPa, mrozoodporność zaś bez zniszczenia powinna wytrzymać 15 cykli.
2.5. KRUSZYWA SZTUCZNE Kruszywa sztuczne w zależności od rodzaju surowców i sposobów produkowania, dzieli się na grupy:
• kruszywa z surowców mineralnych mineralnych poddawanych obróbce termicznej. Do tej grupy należy keramzyt i glinoporyt.
• Kruszywa z odpadów przemysłowych poddawanych obróbce termicznej. W tej grupie rozróżnia się sortymenty kruszyw łupkoporytowych.
• Kruszywa z odpadów przemysłowych nie poddawane dodatkowej obróbce termicznej z sortymentami: elporytu, popiołu lotnego.
Keramzyt jest to sztuczne kruszywo lekkie, otrzymywane przez wypalanie surowców ilastych, pęczniejących pęczniejących wysokiej temp.
Glinoporyt jest to sztuczne kruszywo lekkie, otrzymywane przez spiekanie surowców ilastych i przekruszenie spieku.
Łupkoporyt jest to sztuczne tworzywo lekkie, otrzymywane przez spiekanie łupków przywęgłowych i skruszenie spieku.
Elporyt jest to sztuczne tworzywo lekkie, otrzymywane przez rozdrobnienie żużli odprowadzanych z elektrownianych palenisk pyłowych.
Łupkoporyt ze zwałów jest to sztuczne tworzywo, otrzymywane przez rozdrobnienie łupków przywęgłowych, przepalonych na zwale.
Popiół lotny powstaje ze spalania zmielonego węgla kamiennego w paleniskach elektrowni w stanie zawieszenia, a następnie jego wychwycenie z gazów spalin przy pomocy elektrofiltrów.
Kruszywa do betonów lekkich, w zależności od rodzaju surowców użytych do produkcji i metody produkcji dzieli się na trzy grupy.W zależności od granic uziarnienia dzieli się kruszywa na rodzaje, frakcje lub grupy frakcji. W zależności od gwarantowanej wytrzymałości betonu wykonywanego z danego kruszywa dzieli się kruszywa na marki: 2,5; 7,5; 15,0 i 25,0.Wg właściwości fizycznych i składu chemicznego dzieli się je na dwa gatunki. Kruszywo z kawałkowego żużla wielkopiecowego otrzymuje się z zastygłej lawy wielkopiecowej.
Zależnie od uziarnienia kruszywo dzieli się na frakcje lub grupy frakcji, że wzgl. zaś na cechy fizyczne kruszywo żużlowe dzieli się na swa gatunki. Do produkcji kruszywa może być stosowany żużel kwaśny. Gęstość objętościowa żużlu wynosi nie mniej niż 2,5 kg/dm3. Kruszywo z kawałkowego żużla wielkopiecowego o uziarnienia 4-16 mm jest stosowane do betonów klas nie wyższych niż B 25, kruszywo o uziarnieniu 0-16 mm do produkcji drobnowymiarowych elementów betonowych z betonu klas nie wyższych niż B 10, kruszywo zaś o uziarnieniu 0-31,5 - do robót drogowych. Kruszywa specjalne produkowane są z odruchów bardzo twardych kamienia naturalnych (kwarcyt, krzemień) lub sztucznych ( stopy mineralne, porcelana, sztuczny korund, karborund). Służą one do produkcji betonu o wysokiej wytrzymałości na ściskanie, odpornego na ściskanie i uderzenia. Ścieralność na tarczy takich betonów wynosi 0,07-0,15 cm. Cechy te osiąga beton dzięki wysokim właściwościom wytrzymałościowym i fizycznym składników kruszywa, dobranych wg krzywej uziarnienia, zapewniających zwartość stosu okruchowego, oraz dzięki reakcji chemicznej zachodzącej między produktami hydratacji i hydrolizy cementu i kruszywa. Kruszywa utwardniające stosuje się do betonowych powierzchni, narażonych na ścierani, uderzenia, a więc do podłóg, stopni schodowych, ramp, płyt chodnikowych, podpór mostowych, ścian skarbców bankowych, itp.
2.7. BADANIE WŁAŚCIWOŚCI KRUSZYW Kruszywo jest materiałem używanym we współczesnym budownictwie w bardzo dużych ilościach. Od jakości kruszywa są zależne w dużej mierze trwałość oraz bezpieczeństwo budynków i budowli. Badanie technicznych właściwości kruszyw budowlanych przeprowadza się bądź bezpośrednio na budowie, bądź w wyspecjalizowanych laboratoriach. Przez partię kruszywa należy rozumieć pewną ilość kruszywa takiej samej klasy petrograficznej, odmiany, frakcji, marki tego samego rodzaju, gatunku i sortymentu. Do oznaczenia pojedynczej właściwości lub ustalenia ilości pojedynczego składnika pobiera się próbkę analityczna kruszywa. Część próbki analitycznej, rozjemczej lub archiwalnej, która przeznaczona jest do jednorazowego oznaczenia właściwości nazywa się naważką. Próbki pierwotne należy pobierać z:
• Urządzeń transportu odprowadzających kruszywo: z przenośników taśmowych, z rynien, ze zsypów itp.
• Samochodów, wagonów, barek i podobnych urządzeń transportowych,
• Składowisk, pryzm, hałd itp.
• Silosów i zasobników
• Pojemników, z kontenerów, worków
. Wielkość próbki pierwotnej jest zależna od wielkości ziaren danej frakcji, a mianowicie - mianowicie przypadku kruszyw a o największych ziarnach:
• do 4 mm - minimalna masa próbki pierwotnej 2 kg
• do 8 mm - minimalna masa próbki pierwotnej 5 kg
• do 16 mm - minimalna masa próbki pierwotnej 10 kg
• do 32 mm - minimalna masa próbki pierwotnej 20 kg
• do 64 mm - minimalna masa próbki pierwotnej 25 kg
• więcej niż 63 mm - minimalna masa próbki pierwotnej 40 kg
Beton Wynaleziony i używany w budownictwie najpierw Asyrii, potem starożytnego Rzymu, później w wiekach średnich zapomniany. W starożytności używano mieszaninę piasku i drobnych kamieni z zaprawą wapienną do łączenia kamieni w murze i sklepieniach. Dodatek popiołu wulkanicznego czynił rzymski beton wodoodpornym. W okolicach odległych od wulkanów wykorzystywano zużyte drobno zmielone dachówki.
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 wykonnywania badań można stosować wodę wodociągową.
Betony można podzielić: ze względu na ciężar objętościowy
beton ciężki - o ciężarze objętościowym większym niż 2 600 kg/m3, wykonywane z zastosowaniem specjalnych kruszyw (np. barytowych), stosowane jako osłony biologiczne dla osłabienia promieniowania jonizującego
beton zwykły:
o ciężarze objętościowym od 2 200 - 2 600 kg/m3, wykonywane z zastosowaniem kruszyw naturalnych i łamanych (piasek + żwir lub piasek + np. kamień bazaltowy) stosowane do wykonywania elementów konstrukcyjnych betonowych i żelbetowych.
o ciężarze objętościowym od 1 800 - 2 200 kg/m3, wykonywane z zastosowaniem kruszyw porowatych (np. keramzyt) - do wykonywania elementów o podwyższonej izolacyjności cieplnej np. ścian osłonowych, pustaków ściennych i stropowych
beton lekki - o ciężarze objętościowym do 1 800 kg/m3, wykonywane z zastosowaniem lekkich kruszyw oraz betony komórkowe. Betony komórkowe wytwarza się z cementu, piasku, wody i środka pianotwórczego. Betony lekkie stosuje się do wykonywania elementów ściennych i stropowych średniowymiarowych (płyty ścienne i stropowe) i drobnowymiarowych (np. bloczki ścienne, prefabrykowane nadproża).
ze względu na sposób zagęszczania i wbudowania
beton natryskowy
beton walcowany
beton wirowany
beton próżniowy
ze względu na właściwości
zamiast spoiwa cementowego zawierają polimery; betony cementowo - polimerowe - zawierają spoiwa cementowe z dodatkiem polimerów, stosowane w sytuacjach, gdy konieczne jest uzyskanie w krótkim czasie betonu o wysokiej wytrzymałości i niskiej kurczliwości podczas wiązania.
oprócz kruszyw naturalnych zawierają włókna stalowe, szklane lub syntetyczne, stosowane jako betony do wykonywania np. posadzek przemysłowych.
z dodatkiem rozdrobnionego żużlu do kruszywa
bez cementu i wody, zawierają asfalt, mączkę mineralną, piasek, grysy kamienne i żwir - stosowany do wykonywania nawierzchni drogowych.
o wysokiej porowatości
poddany obróbce cieplnej w środowisku pary wodnej
Najnowsze kierunki rozwoju
beton wysokowytrzymały
beton ultra-wysokowytrzymały
beton przezroczysty
beton papierowy
beton z pianki szklanej
beton samoczyszczący
Wytrzymałość Ważną cechą betonu jest jego wytrzymałość na ściskanie. Gwarantowaną wartość wytrzymałości określa klasa betonu.
Spoiwem mineralnym nazywamy wypalony i sproszkowany materiał, który po wymieszaniu z wodą dzięki reakcjom chemicznym wiąże i twardnieje.Ze względu na zachowanie się spoiw mineralnych w środowisku wodnym, w czasie się ich twardnienia, rozróżniamy spoiwa: hydrauliczne i powietrzne. Spoiwa hydrauliczne po zarobieniu wodą wiążą i twardnieją (uzyskując odpowiednie cechy wytrzymałościowe) zarówno na powietrzu, jaki i pod wodą. Do spoiw hydraulicznych zalicza się: wapno hydrauliczne, wszystkie odmiany cementów portlandzkich powszechnego użytku oraz cementy specjalne. Spoiwa powietrzne (wapno i gips) po zarobieniu wodą twardnieją i osiągają właściwe cechy wytrzymałościowe tylko na powietrzu, należą one do najstarszych spoiw budowlanych.
SPOIWA POWIETRZNE Spoiwa wapnioweRozpad wapna palonego (CaO) pod wpływem wody na drobne ziarna jest bardzo wygodny, bowiem nie trzeba używać młynów do rozdrabiania spoiwa. Wapno pod wpływem wody tworzy wodorotlenek wapnia (wapno gaszone) o konsystencji plastycznej, co także jest dogodnym czynnikiem przy stosowaniu go do celów budowlanych. Budowlane wapno niegaszone otrzymuje się C, któreC-1250przez wypalanie kamienia wapiennego w temperaturze 950 przebiegają wg reakcji: CaCO +CO2 + Q [kJ]◊CaCO3
W zależności od pochodzenia (rodzaju surowca) rozróżnia się trzy rodzaje wapna budowlanego:
-wapno wapniowe wytwarzane z wapieni czystych - CL
-wapno dolomitowe wytwarzane z wapieni zdolomityzowanych - DL
-wapno hydrauliczne wytwarzane z wapieni ilastych - HL
1.1.2.Spoiwa gipsowe ips budowlany tzw. Półwodny (2CaSO4H2O) dzieli się na dwie marki GB-G6 i GB-G8; liczba oznacza wytrzymałość C zaczynu normowego.na ściskanie w MPa, po wysuszeniu w temp. 50 spoiwa gipsowe otrzymuje się przez prażenie kamienia gipsowego (CaSO4*2H2)0 w prażarkach lub piecach obrotowych a następnie jego zmielenie. Do spoiw gipsowych należą: gips budowlany, gips szpachlowy, gips tynkarski i klej gipsowy. Gips budowlany w zależności od stopnia rozrobienia dzieli się na: grubomielony (GB-G) i drobnomielony (GB-D)..
1.2. SPOIWA HYDRAULICZNE
Wapno hydrauliczne ma następujące cechy techniczne:
-stopień zmielenia: pozostałość na sicie o wymiarach oczek 0,2 mm - najwyżej 5%, na sicie 0.09 mm - najwyżej wag. 25%,
-czas wiązania wynosi: początek wiązania ≥ 1h, koniec ≤15 h,
-wytrzymałość zapraw normalnych po 28 dniach, na ściskanie wynosi dla klasy: HL2 - 2-7 MPa, HL3,5 - 3,5 -7 MPa i HL5 - 5-15 MPa
Wapno hydrauliczne stosowane jest do zapraw do murów fundamentowych, do zapraw zastępujących zaprawy wapienno-cementowe i do betonów niskich marek (do 3 MPa). Wapno hydrauliczne pakowane jest w worki papierowe.
3
