Kruszywa budowlane

GEOLOGICZNA KLASYFIKACJA SKAŁ

1. Magmowe

- głębinowe (granit, sjenit, dioryt)

- wylewne (bazalt, diabez, porfir, andezyt)

2. Osadowe (sedymentacyjne)

- mechaniczne i chemiczne (piaskowiec, dolomit, zlepieniec)

- organiczne (wapienie)

3. Przeobrażone (metamorficzne)

- kontaktowe (marmur, kwarcyt)

- dynamiczne (gnejsy)

PODZIAŁ KRUSZYW

1. Mineralne

a) kamienne [skalne]

- naturalne

- łamane

b) sztuczne

- okruchowe

- mikroziarniste

2. Organiczne

KRUSZYWO SKALNE

Surowiec skalny - skała lita lub luźna przeznaczona do produkcji kruszywa skalnego

Kruszywo skalne - materiał ziarnisty uzyskany z surowca skalnego

KRUSZYWO NATURALNE

Materiał ziarnisty uzyskany z surowca skalnego ze skał luźnych. Powstało w wyniku naturalnych

procesów przyrodniczych takich jak wietrzenie skał i erozyjne działanie wody. Kształt ziaren owalny, bez ostrych brzegów i o więcej lub mniej wyszlifowanej powierzchni. Kruszywo: rzeczne, morskie, kopalne.

PODZIAŁ KRUSZYW NATURALNYCH NA GRUPY I PODGRUPY

1. Kruszywo naturalne niekruszone

- piasek zwykły - 0-2 mm

- żwir - 2-63 mm

- pospółka - 0-63 mm

- mieszanka kruszywa naturalnego - 0-63 mm

- otoczaki - 36-250 mm

2. Kruszywo naturalne kruszone

- piasek kruszony - 0-2 mm

- grys z otoczaków - 2-63 mm

- mieszanka z otoczaków - 0-63 mm

KRUSZYWO ŁAMANE

Materiał ziarnisty uzyskany przez mechaniczne rozdrobnienie skał litych. Najczęściej są to skały magmowe (granit, sjenit, bazalt) i skały węglanowe (wapień, dolomit). Kruszywo o ostrych kształtach i szorstkiej powierzchni.

PODZIAŁ KRUSZYW ŁAMANYCH NA GRUPY I PODGRUPY

1. Kruszywo łamane zwykłe

- miał - 0-4 mm

- kliniec - 4-31,5 mm

- tłuczeń - 31,5-63 mm

- niesort - 0-63 mm

- kamień łamany - 63-250 mm

2. kruszywo łamane granulowane

- piasek granulowany - 0-2 mm

- grys - 2-63 mm

- mieszanka kruszywa łamanego - 0-63 mm

KRUSZYWO SZTUCZNE OKRUCHOWE

Odpady przemysłowe (np. żużle) lub specjalnie produkowane kruszywa z tanich lub odpadowych surowców (np. z glin lub popiołów lotnych). Charakteryzują się wybitnie porowatą strukturą. Stosowane są do betonów lekkich. W Polsce produkuje się:

keramzyt, łupkoporyt, glinoporyt, pumeks hutniczy, popiołoporyt, żużel paleniskowy.

KRUSZYWO SZTUCZNE

- Pollytag

- Pregran

- Keramzyt

KRUSZYWO SZTUCZNE MIKROZIARNISTE

Dodatki hydrauliczne (popiół lotny, mielony żużel wielkopiecowy), bądź rozdrobniony piasek kwarcowy.

KRUSZYWA ORGANICZNE

Są to z reguły odpady z przeróbki materiałów organicznych (wióry, trociny, sieczka, słoma, trzcina, korek, itp.)

PODZIAŁ KRUSZYW NA RODZAJE

- DROBNE - o wielkości ziaren do 4 mm,

- GRUBE - o wielkości ziaren od 4 do 63 mm

- BARDZO GRUBE - o wielkości ziaren od 63 do 250 mm

PODZIAŁ KRUSZYW NA TYPY

- KRUSZYWO CIĘŻKIE - o gęstości objętościowej powyżej 3000 kg/m3

- KRUSZYWO ZWYKŁE - o gęstości objętościowej od 2000 do 3000 kg/m3

- KRUSZYWO LEKKIE - o gęstości objętościowej poniżej 2000 kg/m3

DEFINICJE WG NOWEJ NORMY

Kruszywo - ziarnisty materiał stosowany w budownictwie

Kruszywo naturalne - kruszywo ze źródeł mineralnych, poddane jedynie obróbce

mechanicznej

Kruszywo pochodzenia sztucznego - kruszywo pochodzenia mineralnego, będące

produktem procesu przemysłowego obejmującego termiczną lub inną modyfikację

Kruszywo z recyklingu - kruszywo, będące produktem przeróbki nieorganicznego materiału użytego uprzednio w budownictwie

Kruszywo wypełniające - kruszywo przechodzące przez sito 0,063 mm, które może być dodawane do materiałów budowlanych w celu uzyskania pewnych właściwości

WYMAGANIA NORMOWE

Skład petrograficzny - procentowy udział w masie kruszywa ziaren zakwalifikowanych do odmiennych grup petrograficznych z uwzględnieniem grudek gliny

Grudki gliny - luźne ziarna o wymiarach większych niż 2 mm, w których przeważają składniki ilasto-gliniaste wykazujące skłonność do rozmiękania w wodzie.

Zawartość pyłów mineralnych - cząstki ilasto-pylaste w kruszywie o wymiarach nie przekraczających 0,063 mm.

Ziarna słabe - ziarna kruszywa naturalnego o obniżonej wytrzymałości, określonej za pomocą znormalizowanego przyrządu.

Ziarna zwietrzałe - ziarna kruszywa zmienione wtórnie, dające się odróżnić od pozostałych ziaren na podstawie barwy, struktury powierzchni itp.

Zanieczyszczenia obce - zanieczyszczenia w postaci np.: gruzu, drewna, gliny, metali i innych ciał nie będących danym kruszywem mineralnym, które znalazły się w kruszywie w wyniku niewłaściwego transportu, składowania lub procesu wytwórczego.

Zanieczyszczenia organiczne - substancje organiczne, humusowe szczątki drewna, węgla brunatnego i inne, zawarte w kruszywie.

ZAWARTOŚĆ ZIAREN WYDŁUŻONYCH I PŁASKICH

Ziarna wydłużone - długość ziarna jest co najmniej 3 razy większa od szerokości i grubości ziarna.

Ziarna płaskie - szerokość ziarna jest co najmniej 3 razy większa od grubości.

Długość ziarna - wymiar najdłuższego boku najmniejszego prostopadłościanu, jaki można opisać na ziarnie.

Szerokość ziarna - wymiar średniego boku najmniejszego prostopadłościanu, jaki można opisać na ziarnie.

Grubość ziarna - wymiar najkrótszego boku najmniejszego prostopadłościanu jaki można opisać na ziarnie.

Wskaźnik kształtu ziarna - stosunek najdłuższego wymiaru do najkrótszego wymiaru ziarna kruszywa.

WYMAGANIA NORMOWE

Kruszywo w stanie suchym - kruszywo wysuszone do stałej masy w warunkach określonych normą.

Kruszywo w stanie powietrzno-suchym - kruszywo w warunkach laboratoryjnych o wilgotności nie większej niż wilgotność ustalona w wyniku przechowywania go przez 1 dobę w powietrzu o temperaturze 200'C, wilgotności względnej 75% i ciśnieniu atmosferycznym.

Nasiąkliwość - procentowa zawartość wody w masie kruszywa w stanie nasycenia wodą

Kruszywo w stanie nasycenia wodą - kruszywo zawierające maksymalną ilość wody w porach ziaren oraz na ich powierzchni i w przestrzeniach międzyziarnowych.

Wilgotność - procentowa zawartość wody w masie kruszywa, możliwa do usunięcia w procesie suszenia w temperaturze 105-110'C.

Mrozoodporność - odporność ziaren kruszywa na niszczące działanie wielokrotnego zamrażania i odmrażania.

Zawartość związków siarki

Wytrzymałość na miażdżenie (zgniot), wskaźnik rozkruszenia (%)

GRANULOMETRYCZNA CHARAKTERYSTYKA KRUSZYW

Właściwości granulometryczne kruszywa - to zespół właściwości związanych z jego uziarnieniem.

Uziarnienie kruszywa (skład ziarnowy) - procentowa zawartość poszczególnych frakcji ziaren w stosie okruchowym.

Frakcja - zbiór ziaren kruszywa o wymiarach zawartych między dwoma sitami kontrolnymi następującymi kolejno po sobie w znormalizowanym zestawie sit.

Podziarno - część kruszywa o wielkości ziaren mniejszej od badanej frakcji lub grupy frakcji.

Nadziarno - część kruszywa o wielkości ziaren większej od badanej frakcji lub grupy frakcji.

Krzywa uziarnienia (krzywa składu ziarnowego) - graficzne przedstawienie składu ziarnowego kruszywa.

Gęstość (gęstość właściwa)(ρ)(kg/dm3) - stosunek masy kruszywa w stanie suchym do jego objętości (bez przestrzeni międzyziarnowych i porów wewnętrznych ziaren). Gęstość skały z której pochodzi kruszywo bez porów w strukturze.

Gęstość objętościowa (pozorna) (ρ0),(kg/dm3) - stosunek masy kruszywa w stanie suchym do jego objętości wraz z porami wewnętrznymi (bez przestrzeni międzyziarnowych). Gęstość skały w jej stanie naturalnym tj. z porami w strukturze. Wg normy można przyjmować, że gęstość objętościowa skały, z której pochodzi kruszywo naturalne wynosi ρ0=2,65kg/dm3

Gęstość nasypowa (ρn)kg/dm3) - stosunek masy kruszywa do jego objętości z porami wewnętrznymi oraz przestrzeniami międzyziarnowymi. Gęstość nasypową rozróżnia się w stanie luźnym (ρnl) lub zagęszczonym (ρnz), suchym lub wilgotnym.

Kruszywo w stanie luźnym - kruszywo usypane swobodnie w warunkach określonych normą, nie poddane wstrząsom, wibracji itp.

Kruszywo w stanie zagęszczonym - kruszywo, które zostało zagęszczone przez nacisk, wibrację lub utrząsanie (np. w czasie transportu).

Porowatość skały - stosunek objętości porów wewnętrznych ziaren kruszywa do całkowitej objętości ziaren. ps=(ρ - ρ0)/ ρ · 100%

Szczelność skały

ss = (1-ps)· 100%

ss + ps = 1

Jamistość stosu okruchowego (jk) - udział objętości wolnych przestrzeni międzyziarnowych w całkowitej objętości kruszywa. Jamistość określa się dla kruszyw w stanie luźnym (jl) lub zagęszczonym (jz).

jk=(ρ - ρ0)/ ρ0 · 100%

Szczelność stosu okruchowego (sk)

sk=(1-jk) · 100%

sk + jk =1

Punkt piaskowy - procentowe określenie zawartości ziaren do 2,0 mm w stosie kruszywa.

Punkt pyłowy - procentowe określenie zawartości ziaren do 0,063 mm w stosunku do ogólnej ilości ziaren do 2,0 mm

WYMIAR KRUSZYWA WG. NOWEJ NORMY

Wymiary kruszywa określane są wymiarami dolnego (d) i górnego (D) sita i wyrażane jako stosunek d/D. W oznaczeniu tym przyjmuje się, że w kruszywie występuje nadziarno zatrzymane na sicie górnym i podziarno, przechodzące przez sito dolne.

PODZIAŁ KRUSZYWA ZE WZGLĘDU NA UZIARNIENIE

- Drobne, D ≤ 4 mm,

- Grube, D≥ 4mm oraz d ≥2mm,

- Kruszywo naturalne pochodzenia lodowcowego i/lub rzecznego o D ≤ 8mm

- Kruszywo o uziarnieniu ciągłym, będące mieszanką kruszyw grubych i drobnych.

UKŁADY GRANULOMETRYCZNE

- o uziarnieniu ciągłym, czyli zawierającym wszystkie frakcje w swoim zestawie

- o uziarnieniu nieciągłym, czyli z brakującymi frakcjami

DOBÓR OPTYMALNEGO UZIARNIENIA

Stosuje się zasadę, aby w mieszance było jak najmniej zaczynu cementowego, czyli żeby było to kruszywo najszczelniejsze przy zastosowaniu jak najmniejszej ilości drobnych frakcji kruszywa.

Wyróżnia się dwa zasadnicze sposoby postępowania:

- wg granic krzywych przesiewu

- dobór metodą kolejnych przybliżeń

KRZYWE UZIARNIENIA

W przeciętnych warunkach betonowania, za najlepsze uważa się uziarnienie, dla którego krzywa przesiewu znajduje się w środku pola zalecanego uziarnienia.

Zalecane punkty piaskowe dla granicznych krzywych uziarnienia

- 0-16 mm PP = 25 - 50%

- 0-31,5 mm PP = 20 - 45%

- 0-63 mm PP = 20 - 40%

PRZYKŁAD 1

DANE:

. Kruszywo K1 ma punkt piaskowy PP1 = 5 %

. Kruszywo K2 ma punkt piaskowy PP2 = 65 %

SZUKANE:

Kruszywo o PP = 30 %

X = K1 : K2

X = (PP2 - PP)/(PP - PP1)

X = (65 - 30)/(30 - 5) = 35/25 = 1,4

K1:K2 = 1,4

K1 - 1,4 części ciężarowo

K2 - 1 część ciężarowo

Sprawdzenie: (1,4 ·5% + 1 ·65%) = (1,4 + 1) · 30%

PRZYKŁAD 2

Miesza się kruszywo drobne i grube kolejno w różnych proporcjach, określając każdorazowo jamistość mieszanki i wodożądność kruszywa. Najlepsza jest mieszanka dla której suma jamistości i wodożądności jest najmniejsza czyli jest to mieszanka o największej szczelności, zawierająca najmniej drobnych ziaren.

POWIERZCHNIA WŁAŚCIWA KRUSZYWA

Jest to suma powierzchni wszystkich ziaren zawartych w jednostce masy danego stosu. Im większa powierzchnia właściwa kruszywa, tym więcej trzeba wody, żeby zwilżyć powierzchnię ziaren i więcej zaczynu cementowego, żeby go otulić. Im drobniejsze ziarna w danej objętości kruszywa, tym większa jest powierzchnia właściwa tego kruszywa.

ODPORNOŚĆ NA REAKCJĘ ALKALIA-KRZEMIONKA

Niektóre kruszywa mogą zawierać pewne odmiany krzemionki podatne na działanie alkaliów (Na2O i K2O) pochodzących z cementu lub innych źródeł. W obecności wilgoci może wówczas nastąpić reakcja powodująca pęcznienie, w wyniku której mogą powstać spękania lub zniszczenie struktury betonu.

---