Materiały pomocnicze do nauki przedmiotu „Materiały budowlane” na kierunku „Budownictwo” na Wydziale Inżynierii WAT. Na prawach rękopisu. Prawa autorskie zastrzeżone. Wyrażam zgodę na kserowanie wyłącznie na potrzeby studentów Wydziału Inżynierii WAT. mgr inż. Tadeusz Błażejewicz

KRUSZYWA DO BETONU

1. DEFINICJE.

Kruszywo jest to ziarnisty materiał stosowany w budownictwie. Kruszywo może być naturalne, sztuczne lub z recyklingu. Kruszywo naturalne jest kruszywem pochodzenia mineralnego, które poza obróbką mechaniczną (kruszenie, przesiewanie, płukanie) nie zostało poddane innej obróbce. Zaliczamy do niego piasek, żwir, pospółkę, mieszanki żwirowo-piaskowe, grysy, miał, kliniec, tłuczeń, mieszanki kruszyw łamanych. Kruszywa sztuczne są otrzymywane w wyniku procesu przemysłowego obejmującego obróbkę termiczną (kruszywa wypalane z glin pęczniejących, np.: keramzyt; kruszywa z odpadów przemysłowych, np.: Pollytag ze spiekanych popiołów lotnych, hałdowane żużle paleniskowe; kruszywa drogowe z odpadów stalowniczych). Kruszywa z recyklingu powstają w wyniku przeróbki nieorganicznego materiału zastosowanego uprzednio w budownictwie (np.: grys betonowy).

Ze względu na sposób przekruszenia oraz skład mineralogiczny kruszywa naturalne dzieli się na:

• kruszywa niekruszone, uformowane siłami przyrody, o zaokrąglonych ziarnach i gładkiej powierzchni ziaren, niejednorodne mineralogicznie (piasek, żwir, mieszanka żwirowo-piaskowa pospółka);

• kruszywa kruszone, niejednorodne mineralogicznie, o powierzchni przekruszonej szorstkiej i niekruszonej gładkiej (piasek kruszony i żwir z otoczaków);

• kruszywa łamane, jednorodne mineralogicznie (z jednej skały), o kanciastych ziarnach i szorstkiej powierzchni przełomu (miał, kliniec, tłuczeń, piasek łamany, grysy, mieszanki kruszywa łamanego).

Kruszywa łamane dzielą się na zwykłe (1 raz przekruszone) i granulowane (po 2 ÷ 3 krotnym przejściu przez kruszarki). Do kruszyw zwykłych zalicza się: miał (0 ÷ 4 mm), kliniec (4 ÷ 31,5 mm), tłuczeń (31,5 ÷ 63 mm) i niesort (0 ÷ 63 mm). Kruszywa te ze względu na dużą ilość ziaren nieforemnych nie powinny być stosowane do betonów. Są one wykorzystywane jako materiał na podbudowy dróg i torowisk. Do kruszyw granulowanych zalicza się piasek łamany (0 ÷ 2 mm), grys (2 ÷ 63 mm; może być rozsiany na poszczególne frakcje lub grupy frakcji) i mieszankę kruszywa łamanego. W grupie kruszyw naturalnych niekruszonych wyróżnia się następujące asortymenty handlowe:

• piasek (uziarnienie 0 ÷ 2 mm);

• żwir (zakres uziarnieni 2 ÷ 63 mm, może być do 4, do 8, do 16 lub do 32 mm);

• pospółkę (0 ÷ 63 mm, uziarnienie nienormowane, na ogół silnie zapiaszczone);

• mieszankę żwirowo-piaskową (o zawartości piasku około 33% i uziarnieniu odpowiednim do betonu, górny zakres uziarnienia może być do 8, do 16 lub do 32 mm);

• otoczaki (63 ÷ 250 mm, rzadko stosowane do betonu, głównie w masywnych budowlach hydrotechnicznych).

Ogólnie kruszywa można podzielić na drobne (0 ÷ 4 mm), grube (4 ÷ 63 mm) i bardzo grube (63 ÷ 250 mm). Kruszywo o uziarnieniu poniżej 0,063 mm, stosowane jako osobny materiał, nosi nazwę kruszywa wypełniającego. Ta sama frakcja kruszywa obecna w grubszym kruszywie nosi nazwę pył. Ilość kruszywa, która przeszła przez sito normowe o większych oczkach (o wymiarze D) i zatrzymała na kolejnym najbliższym sicie normowym o mniejszych oczkach (o wymiarze d) nosi nazwę frakcji. Kruszywo, które zawiera wszystkie kolejne frakcje nazywa się kruszywem o uziarnieniu ciągłym. Kruszywo, w którym brakuje frakcji środkowych jest kruszywem o uziarnieniu nieciągłym (np.: co druga frakcja). Kruszywo rozsiane na frakcje nosi nazwę frakcjonowanego. Stosunek wymiarów sit d/D nosi nazwę wymiaru kruszywa. Kruszywa pochodzenia rzecznego powstały wskutek rozdrobnienia skał przez płynące wody, a polodowcowe wskutek rozcierania skał pod dnem lodowca.

2. NORMALIZACJA KRUSZYW.

Od 1.07.2004 r. została przeniesiona do zbioru norm archiwalnych dotychczasowa norma PN-86/B-06712 „Kruszywa mineralne do betonu” oraz związane z nią normy na badania kruszyw. Norma ta została zastąpiona normą zharmonizowaną PN-EN 12620 : 2004 „Kruszywa do betonu”. Norma obejmuje kruszywa o gęstości powyżej 2000 kg/m³, naturalne, sztuczne i z recyklingu, przeznaczone do wykonywania betonów. Dla innych zastosowań kruszyw ich właściwości zostały ujęte w następujących normach:

• PN-EN 13139 : 2003 „Kruszywa do zaprawy”;

• PN-EN 13055-1 : 2003 „Kruszywa lekkie do betonu, zaprawy i rzadkiej zaprawy”;

• PN-EN 13043 : 2004 „Kruszywa do mieszanek bitumicznych i powierzch-niowych utrwaleń stosowanych na drogach, lotniskach i innych powierzchniach przeznaczonych do ruchu”;

• PN-EN 13450 „Kruszywa na podbudowy dróg”.

Norma PN-EN 12620 : 2004 podaje następujący podział kruszyw pod względem uziarnienia:

• kruszywo grube (D/d co najmniej 4/2 lub więcej);

• kruszywo drobne (D = 4 mm lub mniej);

• kruszywo naturalne 0/8 (niekruszone, o D = 8 mm lub mniej, przeznaczone do betonów klas do C12/15);

• kruszywo o ciągłym uziarnieniu (D ≤ 45 mm, d = 0).

Norma nie rozróżnia, czy w/w 4 rodzaje kruszyw są łamane, czy niekruszone (nazwa kruszywo grube może oznaczać zarówno żwir, jak i grys). W normie PN-EN 12620 nie występują tradycyjne polskie nazwy asortymentów kruszyw do betonu, takie jak piasek, żwir, grys, mieszanka żwirowo-piaskowa lub mieszanka kruszyw łamanych. Dlatego też, dla sprecyzowania nazwy kruszywa w zamówieniach, projektach betonu itp. należy oprócz nazwy wg PN-EN 12620 podawać dotychczasową, tradycyjną nazwę określającą pochodzenie i skład petrograficzny kruszywa, np.:

• kruszywo grube wg PN-EN 12620 - żwir do16 mm;

• kruszywo grube wg PN-EN 12620 - grys granitowy 8/16;

• kruszywo o ciągłym uziarnieniu wg PN-EN 12620 - mieszanka żwirowo-piaskowa do 16 mm.

Przy podawaniu nazw tradycyjnych należy stosować nazewnictwo używane przez producentów kruszyw i podawać nazwy kruszywa z kart technicznych katalogu producenta. Podział na typy kruszyw (asortymenty handlowe), wraz z określeniem poziomu wymagań dla poszczególnych typowych zastosowań kruszyw oraz podaniem ich nazw powinien być w przyszłości znormowany w postaci wydania normy krajowej, stanowiącej niesprzeczne z PN-EN 12620 uzupełnienie do tej normy. Norma PN-EN 12620 nie zawiera zaleceń, w jaki sposób i gdzie może być zastosowany dany rodzaj kruszywa; wiedzę taką powinien posiadać konstruktor lub technolog betonu. W normie PN-EN 12620 nie ma kryteriów dla poszczególnych cech kruszywa (jak w poprzedniej normie PN-86/B-06712), lecz kategorie, określające różne poziomy wymagań dla danej cechy, od wymagań najbardziej ostrych do najbardziej liberalnych (najbardziej liberalna kategoria NR - brak wymagania). Nakłada to obowiązek sprecyzowania w specyfikacji technicznej na zamawiane kruszywo żądanej kategorii dla wszystkich istotnych dla danego zastosowania właściwości kruszywa.

3. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA WŁAŚCIWOŚCI KRUSZYW.

Piasek jest tym lepszy (daje wyższe wytrzymałości), im więcej zawiera ziaren kwarcu (barwy jasnobeżowej, nie kolorowe). Piaski rzeczne mają ziarna okrągłe i są mniej wodożądne niż piaski kopalniane i łamane (o ostrokrawędzistych ziarnach). Do betonów i zapraw o dużej wytrzymałości (np.: na podkłady pod posadzki) lepszy jest piasek gruby, o uziarnieniu do 2 mm, a do zapraw tynkarskich piasek drobny - do 1 mm. Właściwości kruszyw zależą od składu mineralogicznego, a więc od miejsca wydobycia. Kruszywa naturalne nie łamane (żwir, pospółka, mieszanka, grys z otoczaków) mają zróżnicowany skład mineralogiczny i mogą zawierać ziarna kruszywa złej jakości. Kruszywa rzeczne są niezapylone, mogą zawierać dużo ziaren płaskich, mają stosunkowo wąskie zakresy uziarnienia, mogą zawierać dużo ziaren piaskowca. Kruszywa polodowcowe mogą być zaglinione i źle rozsortowane; często zawierają dużo ziaren ze skał magmowych (głównie granitu). Kruszywa granulowane są jednorodne mineralogicznie, o szorstkiej, rozwiniętej powierzchni, trudniej urabialne. Według PN-86/B-06712 kruszywa pod względem wytrzymałości charakteryzowały się marką (marka kruszywa była równa wytrzymałości betonu otrzymanego z danego kruszywa. Przyspieszone badanie marki kruszywa pole-gało na badaniu wytrzymałości kruszywa na miażdżenie w cylindrze). Występowały następujące marki kruszywa: 10, 20, 30 i 50. Kruszywa naturalne niekruszone miały marki do 30, a granulowane powyżej 30 (wapienie) lub 50 (magmowe). Poziom wszystkich wymagań dla kruszyw (poza uziarnieniem) był uzależniony od marki kruszywa. W normie PN-EN nie ma parametrów wytrzymałościowych kruszyw, co wytłumaczono tym, że zazwyczaj wytrzymałość kruszyw jest większa niż wytrzymałość betonu, stąd wytrzymałość stwierdzona w trakcie normalnej kontroli produkcji betonu stanowi wystarczające odzwierciedlenie wytrzymałości kruszywa. Stwierdzono także, że w przypadku betonu o bardzo dużej wytrzymałości może wystąpić potrzeba uwzględnienia wytrzymałości kruszywa.

4. WŁAŚCIWOŚCI KRUSZYW.

1. Uziarnienie.

Jedną z najważniejszych cech kruszywa jest uziarnienie. Uziarnienie określa się przy użyciu zestawu sit normowych o wymiarach oczek kwadratowych: 0,063; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 4; 8; 16; 31,5 i 63 mm. W zależności od kruszywa, norma przewiduje użycie odpowiedniego zestawu sit wybranych spośród zestawu podstawowego (1, 2, 4, 8, 16, 32 i 63 mm), ewentualnie uzupełnionego sitami dodatkowymi z zestawu 1 (5,6; 11,2; 22,4 i 45 mm) lub zestawu 2 (6,3; 10; 12,5; 14; 20 i 40 mm). Nie wolno stosować kombinacji sit z zestawu 1 i 2. Jeżeli ze względu na zastosowanie betonu konieczne jest określenie granic uziarnienia także przy użyciu sit 0,063 mm, 0,125 mm, 0,25 mm i 0,5 mm, kruszywo takie nosi nazwę kruszywa specjalnego zastosowania (np.: dla betonów mostowych zawartość pyłów 0/0,063 powinna być mniejsza od 1%; dla betonów na posadzki przemysłowe zawartość frakcji drobnych do 0,25 mm powinna być nie mniejsza niż 4% masy kruszywa). Norma PN-EN wprowadza pojęcie kategorii uziarnienia G. Kategoria uziarnienia określa, jaki procent masy (co najmniej) przechodzi przez sito górne D oraz jaki procent masy przechodzi (co najwyżej) przez sito dolne d, wyznaczając zakres wymiarów kruszywa.

Np.: kategoria G_C 85/20 - kruszywo grube, przez sito D powinno przejść co najmniej 85% kruszywa, a przez sito d nie więcej niż 20% (tj. nadziarna powinno być poniżej 15%, podziarna poniżej 20%).

Np.: kategoria G_F 85 - kruszywo drobne, nadziarna do 15%.

Np.: kategoria G_NG 90 - kruszywo naturalne 0/8, nadziarna do 10%.

Np.: kategoria G_A 90 lub G_A 85 - kruszywo o uziarnieniu ciągłym, nadziarna do 10% lub 15%.

Producent kruszywa powinien udokumentować i na żądanie deklarować typowe uziarnienie dla każdego wytwarzanego kruszywa. W literaturze technicznej (np. archiwalnej normie PN-88/B-06250 „Beton zwykły”) są podane krzywe graniczne (dolna i górna) uziarnienia zalecanego do betonu. Kruszywo o uziarnieniu dobrym do betonu powinno zawierać najwięcej najgrubszej frakcji kruszywa (o 10% do 30% więcej, niż frakcji bezpośrednio drobniejszej). Drobniejsze frakcje wypełniają kolejno pustki w kruszywie grubszym i tworzą stos okruchowy o dużej szczelności, a więc ilość zaczynu potrzebnego do wypełnienia pustek będzie niewielka (zaczyn jest przyczyną wad betonu: wykazuje skurcz, ulega korozji, jest słabszy niż kruszywo, jest bardziej ścieralny, jest mniej mrozoodporny, jest drogi). Po rozsianiu próbki kruszywa przy użyciu zestawu sit normowych należy zważyć wszystkie frakcje, obliczyć ich procentową zawartość i wyliczyć przesiewy przez poszczególne sita, a następnie sporządzić krzywą uziarnienia (b_n - przesiewy przez poszczególne sita).

Interesujące punkty krzywej uziarnienia:

• 0,063 mm, tj. zawartość pyłów. Pyły mogą być luźne lub oblepiające ziarna kruszywa grubego (kruszywo zaglinione) albo w postaci grudek gliny. Najgorsze jest kruszywo zaglinione, gdzie pyły ograniczają kontakt cementu z kruszywem, co powoduje spadek wytrzymałości betonu. Grudki gliny działają podobnie, jak pęcherze powietrzne. Luźne pyły mogą być korzystne dla betonów z małą ilością cementu (niekorzystne dla betonów wysokiej wytrzymałości, betonów drogowych i wodoszczelnych). Według PN-EN 12620 w zależności od zawartości pyłów wyróżnia się dla każdego kruszywa kategorię maksymalnych zawartości pyłów f. Występują kategorie od f_1,5 (do 1,5% pyłów) do f_NR (brak wymagania).

• 0,125 mm, tj. zawartość frakcji najdrobniejszych. Frakcje te decydują o urabialności mieszanki betonowej (braku tendencji do rozsegregowania). Przy za małej ilości frakcji najdrobniejszych zaczyn wycieka z betonu i na powierzchniach pionowych tworzą się tzw. „raki”, a na powierzchniach poziomych występuje nadmierne wydzielania wody (bleeding), co na powierzchniach mechanicznie zacieranych może prowadzić do złuszczeń powierzchni.

• 2 mm, tj. punkt piaskowy. Zalecany punkt piaskowy dla betonów wynosi około 33%. Ważna jest stałość uziarnienia kruszywa, tj. stałość punktu piaskowego. Bada się ją siejąc próbki z co najmniej 10 miejsc przez sito 2 mm. Rozrzut wyników nie może być większy niż ±10% wartości średniej, w przeciwnym przypadku hałdę kruszywa należy przemieszać spycharką. Przy dużych wahaniach punktu piaskowego występują duże rozrzuty wytrzymałości betonu (ze względu na dużą wodożądność piasku).

• D_max . Największe ziarno kruszywa w betonie nie powinno być większe niż 1/3 najmniejszego wymiaru elementu, nie większe niż odległość między prętami zbrojenia pomniejszona o 5 mm oraz nie większe niż grubość otuliny prętów zbrojeniowych pomniejszona o 5 mm (zazwyczaj ten ostatni warunek jest najostrzejszy).

Uziarnienie kruszywa można syntetycznie scharakteryzować wskaźnikiem uziarnienia U:

U = n - 0,01 ∑b_n

gdzie: n - ilość sit normowych użyta do przesiewu;

b_n - przesiewy (procent ogólnej masy kruszywa, który przeszedł przez dane sito).

Im grubsze kruszywo, tym większy wskaźnik uziarnienia.

2. Mrozoodporność kruszywa.

Norma PN-EN wprowadza kategorie mrozoodporności kruszywa F. Podają one maksymalny dopuszczalny procentowy ubytek masy kruszywa poddane-go cyklicznemu zamrażaniu i rozmrażaniu (kruszywo jednofrakcyjne, nasycone wodą, 10 cykli zamrażania do -17,5^oC i rozmrażania do +20^oC). Badanie może też być wykonywane z użyciem 1% roztworu NaCl lub nasyconego roztworu mocznika. Wyróżnia się następujące kategorie mrozoodporności: F₁ (1% ubytku masy), F₂ , F₄ , F_deklarowana i F_NR (brak wymagań). Jeżeli beton będzie pracował w warunkach silnego zawilgocenia i mrozu lub przy stosowaniu środków odladzających, należy przyjmować kategorię F₂. Gdy nasiąkliwość kruszywa nie przekracza 1%, może być ono uznane za mrozoodporne (choć mogą być mrozoodporne również niektóre kruszywa o większej nasiąkliwości). Najbardziej podatne na uszkodzenia mrozowe są kruszywa drobnoporowate o średniej i dużej porowatości. Kruszywa te często mają niską gęstość i podczas wibrowania wypływają w zwiększonej ilości na powierzchnię betonu.

3. Reaktywność alkaliczno-krzemionkowa.

Wg PN-EN należy ją oceniać zgodnie z postanowieniami ważnymi w miejscu zastosowania. W Polsce oznaczano reaktywność alkaliczną wg PN-78/B-06714/34, to jest badano rozszerzalność beleczek 25 x 25 x 250 mm wykonanych z badanego kruszywa i cementu o podwyższonej do 1,2% zawartości alkalii, przechowywanych w warunkach wilgotnych. Kruszywo uznaje się za reaktywne, gdy rozszerzalność beleczek przekracza 0,1%. Reaktywne alkalicznie mogą być kruszywa zawierające ziarna porowatych wapieni, zwłaszcza zawierających w porach bezpostaciową krzemionkę lub minerały ilaste, piryty, opale, niektóre odmiany kwarcu (rogowiec). Kruszywa niejednorodne petrograficznie (żwiry, piaski) zawsze mogą być potencjalnie reaktywne - informacja na ten temat powinna być podana w opisie złoża kruszywa. Warunkiem wystąpienia reaktywności alkalicznej jest trwale podwyższona wilgotność betonu (reakcja biegnie najszybciej w temperaturze około 40^oC). Ujawnia się ona często w posadzkach betonowych na gruncie bez właściwej izolacji przeciwwodnej oraz w nawierzchniach parkingów i nawierzchniach drogowych. Łagodnym objawem reaktywności jest powstawanie białawych wykwitów żelu krzemionkowego, powierzchnio-we zarysowania w postaci „konturów mapowych” oraz lejkowate odpryski na ziarnach kruszyw reaktywnych. Może również wystąpić pęcznienie betonu w całej masie prowadzące do rozkruszenia betonu i zniszczenia konstrukcji. Nie ma możliwości zatrzymania reakcji kruszywa z alkaliami cementu, która już się rozpoczęła. Jednym ze sposobów uniknięcia wystąpienia reaktywności alkalicznej jest stosowanie cementów niskoalkalicznych (NA). Nasilenie reaktywności alkalicznej betonu w konstrukcji bada się wg ASTM C 157 na beleczkach wyciętych z konstrukcji i przechowywanych w 2-normalnym roztworze NaOH w temperaturze 40^oC przez 84 doby (ekspansja betonu nie powinna być większa niż 0,015%).

4. Kształt kruszywa grubego.

Badaniem wzorcowym oznaczania kształtu kruszywa jest badanie wskaźnika płaskości Fl. Badanie polega na przesianiu kruszywa przez specjalnie dobrany zestaw 13 sit, a następnie przesianiu tego samego kruszywa przez zestaw sit prętowych, które zamiast oczek mają szczeliny o szerokości D/2. Wskaźnik płaskości Fl jest równy stosunkowi całkowitej masy kruszywa przechodzącej przez sita prętowe w stosunku do całkowitej masy przesiewów z pierwszego siania. Norma przewiduje zakres wskaźników płaskości od Fl ≤ 15% (Kategoria Fl₁₅) do Fl > 50% (Kategoria Fl_deklarowana) oraz „brak wymagań” (Kategoria Fl_NR).

Może być również oznaczony wskaźnik kształtu (Kategorie Sl od Sl₁₅ do Sl_NR). Wskaźnik kształtu oznacza się przy pomocy suwmiarki Schultza jako stosunek długości ziarna do jego grubości. Za ziarna nieforemne (płaskie lub igłowate) uznaje się ziarna o
3. Wskaźnik kształtu Sl jest równy procentowej zawartości ziaren nieforemnych. Najlepsze do betonu są kruszywa o ziarnach kubicznych, zbliżonych kształtem do kuli lub sześcianu. Ziarna nieforemne w dużej ilości tworzą stos okruchowy kruszywa o małej szczelności, dają beton trudny do zagęszczania, nasiąkliwy i o małej wytrzymałości (wytrzymałość ziaren nieforemnych jest mniejsza, niż kubicznych).

5. Zawartość muszli w kruszywie grubym.

Spośród różnych zanieczyszczeń obcych (szkło, cegły, obce kruszywa, drut itp.) norma ogranicza tylko zawartość muszli (najostrzejsza kategoria SC₁₀).

6. Zawartość zanieczyszczeń organicznych humusowych.

Nadmierna zawartość kwasów humusowych pochodzących z rozkładu materii organicznej może występować w kruszywach długo hałdowanych (z rozkładu liści i chwastów) lub w kruszywach wydobywanych z terenów torfowisk lub spod warstwy ornej. Kwasy humusowe reagują z cementem powodując opóźnienie procesu wiązania oraz obniżenie wytrzymałości betonu. Dla oznaczenia zawartości humusu próbkę kruszywa zalewa się 3% roztworem NaOH, który z kwasami humusowymi tworzy barwne sole herbacianej barwy. Barwę roztworu znad kruszywa porównuje się z barwą płynu wzorcowego przygotowanego wg recepty w normie (powinna być jaśniejsza od wzorca).

7. Odporność na rozdrabnianie kruszywa grubego.

Bada się ją w bębnie Los Angeles (dodatek do bębna 11 kul stalowych o średnicy 50 mm, badanie po 500 obrotach bębna). Wskaźnik Los Angeles (LA) jest równy procentowej zawartości kruszywa, która przeszła przez sito 1,6 mm. Norma przewiduje kategorie od LA₁₅ do LA_NR.

8. Odporność na ścieranie kruszywa grubego.

Bada się ją w bębnie mikro-Devala. Norma przewiduje kategorie od M_DE10 do M_DENR.

6. WŁAŚCIWOŚCI TECHNOLOGICZNE KRUSZYW.

1. Gęstość nasypowa w stanie zagęszczonym.

Jest to stosunek masy kruszywa zagęszczonego w warunkach normowych (przez ubicie znormalizowanym ubijakiem w warstwach nie grubszych niż 10 cm) do jego objętości zmierzonej w cylindrze miarowym:

2. Szczelność stosu okruchowego kruszywa S.

Jest to stosunek gęstości nasypowej kruszywa do gęstości (tzw. tablicowej).

Gęstość tablicową przyjmuje się równą:

• dla bazaltu 3 kg/l (3000 kg/m³);

• dla piasków kwarcowych, żwirów, pospółki, granitów i mieszanki żwirowo-piaskowej 2,65 kg/l;

• dla wapieni 2,4 kg/l;

• dla cementu 3,1 kg/l.

W przypadku posiadania deklaracji zgodności lub certyfikatu złoża, celowe jest przyjmowanie gęstości z tych dokumentów.

3. Wilgotność kruszywa.

Jest to stosunek masy wody zawartej w kruszywie (w porach kruszywa, na jego powierzchni i w przestrzeni międzyziarnowej; bez wody krystalizacyjnej) do suchej masy kruszywa. Oznacza się ją metodą suszarkowo-wagową, susząc próbkę kruszywa do stałej masy w temperaturze 110 ±5^oC, lub przy pomocy wilgotnościomierzy elektronicznych do kruszywa, wycechowanych na dany rodzaj kruszywa. Im drobniejsze kruszywo, tym więcej wody może zatrzymać w przestrzeni międzyziarnowej siłami napięcia powierzchniowego wody (i tym wyższą może mieć wilgotność). Piaski nawilżone pęcznieją nawet do 30% (przy wilgotności około 8%), co należy uwzględniać przy objętościowym dozowaniu kruszyw drobnych do betoniarki.

4. Nasiąkliwość kruszywa grubego.

Nasiąkliwość kruszywa jest to maksymalna wilgotność, jaką może uzyskać kruszywo przy pełnym nasyceniu wodą porów i pokryciu powierzchni błonką wody. Nasiąkliwość decyduje o mrozoodporności kruszywa.

5. Wodożądność kruszywa.

Wodożądność jest to ilość wody (w kilogramach wody na kilogram kruszywa), konieczna dla otulenia ziaren kruszywa lub cementu w celu uzyskania odpowiedniej konsystencji (ciekłości) mieszanki betonowej. Wodożądność zależy od:

• uziarnienia kruszywa (frakcje drobne są bardziej wodożądne);

• od konsystencji (dla uzyskania konsystencji bardziej ciekłych potrzeba więcej wody ułatwiającej przesuwanie się ziaren kruszywa względem siebie w mieszance betonowej;

• od gładkości powierzchni ziaren (dla szorstkich kruszyw łamanych wodożądność jest o około 10% większa).

Wskaźniki wodne (wodożądność danej frakcji kruszywa dla określonej konsystencji) są ztablicowane i podawane w podręcznikach technologii betonu. Stosowane są tablice wg Sterna lub wg Bolomeya i przy wyliczaniu wodożądności kruszywa można korzystać z dowolnych tablic pod warunkiem, że wskaźniki wodne dla kruszywa i dla cementu będą przyjęte z tej samej tablicy. Dobre wyniki dają tabele sporządzone wg doświadczeń krajowych (np.: podane w książce Zygmunta Jamrożego „Beton i jego technologie”, PWN, W-wa 2000, tabela 5.1.). Na przykład: dla konsystencji plastycznej mieszanki betonowej, dla frakcji kruszywa 0/0,125 mm wskaźnik wodny wynosi 0,239 kg wody/kg kruszywa, a dla frakcji 32/63 mm wynosi 0,013 (frakcja najdrobniejsza jest około 20-krotnie bardziej wodożądna od frakcji najgrubszej kruszywa).

7. CHARAKTERYSTYKA NAJWAŻNIEJSZYCH KRUSZYW

ŁAMANYCH

1. Bazalt.

Wytrzymałość skały na ściskanie jest rzędu 200 ÷ 300 MPa, a wytrzymałość kruszywa umożliwia otrzymywanie betonów o wytrzymałości powyżej 50 MPa (około 1/3 wytrzymałości skały). Kruszywo jest barwy czarno-szarej lub czarno-brunatnej, ostrokrawędziste, o gęstości 3000 kg/m³ i nasiąkliwości poniżej 1,2% (całkowicie mrozoodporne). Tylko niektóre kamieniołomy uzyskują ziarna o kształcie kubicznym (najlepszy kamieniołom - Gracze). Ze względu na lekko zasadowy charakter kruszywo bazaltowe dobrze łączy się z asfaltem i stanowi podstawowe kruszywo do mieszanek mineralno-asfaltowych drogowych. Kruszywo to może wykazywać zgorzel słoneczną bazaltową, polegającą na tym, że w czasie od kilku do kilkunastu miesięcy od wydobycia, na powierzchni ziaren mogą pojawić się szaro-białe plamy w kształcie gwiazdy. Wokół plam tworzą się promieniste, włoskowate spękania. Spada wytrzymałość i ziarna ulegają rozpadowi. Przyspieszone badanie na obecność zgorzeli bazaltowej wg PN-EN 1367-3 : 2002 polega na gotowaniu próbki kruszywa przez 36 godzin i ocenę makroskopową lub zmierzenie procentowego ubytku masy wskutek rozkruszenia ziaren.

2. Granit.

Wytrzymałość skały jest rzędu 100 ÷ 200 MPa, a kruszywa około 1/3 tej wartości. Powstające przy kruszeniu ziarna są zazwyczaj krępe. Jest to kruszywo o najniższej nasiąkliwości (poniżej 0,5%). Kruszywo z drobnoziarnistych granitów jest najlepszym kruszywem do betonu.

3. Wapienie zbite.

Są to skały bardzo zróżnicowane. Dobrej jakości kruszywo uzyskuje się z wapieni o dużej gęstości (około 2700 kg/m³) i małej nasiąkliwości (poniżej 1%), np.: ze złoża Morawica. Na grysach wapiennych można uzyskiwać betony klas do C 25/30. Kruszywo wapienne łączy się z chemicznie zaczynem cementowym, dzięki czemu uzyskuje się betony bardziej szczelne i wytrzymałe.

W o d a z a r o b o w a

Woda w mieszance betonowej jest potrzebna do hydratacji cementu (w ilości około 24% masy cementu) oraz do upłynnienia mieszanki. Do betonu nadaje się woda pitna nie zmineralizowana, spełniająca następujące wymagania:

• sucha pozostałość poniżej 1500 mg/l;

• zawartość siarczanów poniżej 600 mg/l;

• pH powyżej 4;

• zawartość cukrów poniżej 500 mg/l;

• zawartość chlorków poniżej 400 mg/l.

---