KRUSZYWA BUDOWLANE 97.doc

KRUSZYWA BUDOWLANE

Klasyfikacja techniczna kruszyw

          Kruszywa to ziarniste materiały budowlane wchodzące w skład zapraw i betonów, bitumicznych mieszanek do budowy dróg, warstw nawierzchni drogowych,

              warstw filtracyjnych,

              urządzeń drenażowych, itp.

•          MINERALNE (uzyskiwane w procesach mechanicznej przeróbki surowców skalnych)

•          Kruszywa naturalne

•          Kruszywa łamane

•          SZTUCZNE (uzyskiwane z surowców mineralnych, których struktura uległa przemianom w wyniku przeprowadzonych procesów cieplnych)

Kruszywa łamane

          Uzyskiwane są poprzez rozdrobnienie surowców skalnych lub z żużla wielkopiecowego.

          Ze względu na sposób obróbki i stopień uszlachetnienia kruszywa łamane dzieli się na

              kruszywa zwykłe i granulowane.

Kruszywa naturalne

          Uzyskiwane są przez uszlachetnianie ziarnistego surowca ze skał luźnych. Ziarna tych kruszyw mają zaokrąglone krawędzie i gładką powierzchnię.

Podstawowy podział kruszyw skalnych (PN-EN 13043:2004)

Kruszywa naturalne – Piaski do zapraw budowlanych

          Według normy PN-EN 13139:2003 piaski do zapraw budowlanych dzieli się na naturalne i kruszone.

          Zależnie od zawartości największych ziaren rozróżnia się
dwie odmiany:

I – wielkość ziaren do 2mm

II – wielkość ziaren do 1mm

Dopuszczalna zawartość zanieczyszczeń w piaskach przeznaczonych do zapraw budowlanych (PN-EN 12620:2004)

Kruszywa mineralne do betonu zwykłego

          Kruszywa mineralne dzielone są na trzy podstawowe grupy:

Ø      Piasek, piasek łamany (ziarna do 2mm)

Ø      Żwir, grys, grys z otoczaków (ziarna 2 ÷ 63 mm)

Ø      Mieszanka kruszywa naturalnego, mieszanka kruszywa łamanego i mieszanka z toczaków (ziarna 0,125 ÷ 63 mm)

          Kruszywa drobne (piaski) nie powinny zawierać części pylastych więcej niż 4% wagowo,

              kruszywa grube

              zaś nie więcej niż 0,5%.

          W grysach dopuszcza się zawartość żwiru, a w żwirze grysu w ilości do 50% masy.

          Kruszywa łamane ze skał metamorficznych oraz osadowych (PN-B-06710:1996 ) powinno posiadać cechy techniczne zestawione w tabeli.

          Kruszywo takie stosuje się do wyrobów lastrykowych i suchych mieszanek do tynków

Właściwości żwirów grysów i mieszanek przeznaczonych do betonu zwykłego.

Właściwości techniczne kruszyw ze skał węglanowych

          Najbardziej rozpowszechnione w przyrodzie są piaski kwarcowe o średnicy od 0,1 do 2 mm. Mają powszechne zastosowanie w budownictwie do wyrobu zapraw budowlanych, betonu i cegieł silikatowych. Przeciętnie na metr sześcienny zaprawy cementowej lub cementowo-wapiennej potrzeba około metra sześciennego piasku o ziarnach do 2 mm.

          Zależnie od zawartości pyłów i zanieczyszczeń rozróżnia się dwa gatunki - I i II. Mniej pyłów i zanieczyszczeń ma piasek gatunku I.

          Piaski dzielą się również na dwie klasy: piaski naturalne - zwykłe i kruszone pochodzenia polodowcowego lub rzecznego oraz piaski łamane ze skał na przykład granitowych lub bazaltowych.

          Do zaprawy gipsowej lub gipsowo-wapiennej, powinno się użyć piasku średniego o ziarnach średnicy do 1 mm. Zazwyczaj potrzeba 0,7-0,8 m3 piasku na metr sześcienny takiej zaprawy. Do zapraw murarskich najlepiej nadaje się naturalny piasek kwarcowy lub piasek łamany ze skał twardych. Powinien być czysty, bez iłów, gliny i ziemi roślinnej. Do gładzi wyrównawczej na podłogę najlepszy jest piasek drobny o ziarnach średnicy 0,25-0,5 mm.

          Do tynków stosuje się piaski o ziarnach różnej wielkości - im gładsza ma być powierzchnia tynku, tym drobniejszy powinien być piasek. Na przykład tynk o chropowatej powierzchni uzyskuje się, jeśli do zaprawy doda się kruszywa o większych ziarnach - średnica do 4 mm, czyli faktycznie piasku i drobnego żwirku. Do tynków nakrapianych stosuje się piasek średni 1-1,5 mm.

          Dostępny jest również kolorowy piasek - uzyskiwany przez barwienie naturalnego piasku polimerami. Taki barwny piasek znakomicie nadaje się do wykonywania tynków zewnętrznych w różnych kolorach. Ma dużą odporność na warunki atmosferyczne, a zwłaszcza na promienie słoneczne.

          Żwir jest luźną osadową skałą okruchową o średnicy powyżej 2 mm, a najczęściej powyżej kilkunastu milimetrów. Stosowany jest do wyrobu betonu oraz jako materiał drogowy, natomiast grys znajduje zastosowanie przy wykonywaniu lastriko.

          Kruszywo stosowane do betonu powinno być mrozoodporne, a także mieć odpowiednią wilgotność i nasiąkliwość.

          Piaski, żwiry, grysy i mieszanki piaskowo-żwirowe stosuje się w mieszankach betonowych do wykonywania zarówno elementów konstrukcyjnych na placu budowy, jak i prefabrykatów. Na przykład do betonów klas B-20 zalecane jest stosowanie mieszanek żwirowo-piaskowych, zaś do wykonywania zapraw i betonów drobnokruszywowych można przeznaczyć odsiewki, czyli piaski powstałe w czasie produkcji żwirów i grysów.

          Właściwości kruszywa mają decydujący wpływ na parametry otrzymanej mieszanki betonowej. Projektując skład mieszanki betonowej, powinno się zachować odpowiednie proporcje między kruszywem drobnym (piaskiem) a kruszywem grubym (żwirem lub grysem). Wielkość ziaren kruszywa powinno się dobierać zależnie od wymiarów i stopnia zbrojenia elementu, który będzie wykonany z betonu z takim kruszywem. Im większy element i większe odległości między prętami zbrojeniowymi, tym większe mogą być ziarna zastosowanego kruszywa.

          Od kształtu ziaren kruszywa zależy urabialność mieszanki betonowej, a także zużycie cementu i późniejsza wytrzymałość betonu. Do wykonania betonu o wysokiej wytrzymałości lepiej jest stosować kruszywa łamane, których chropowata powierzchnia poprawia przyczepność zaczynu cementowego. Im więcej jest w kruszywie ziaren słabych, zwietrzałych i porowatych, tym większa jest jego nasiąkliwość. Cecha ta jest ważna podczas wykonywania mieszanki betonowej, ma bowiem niekorzystny wpływ na jej urabialność, a potem - na cechy gotowego betonu.

          Kruszywa nie powinny być zanieczyszczone, na przykład węglem, drewnem lub ziemią roślinną. Zanieczyszczenia z kruszywa, łącząc się z zaczynem cementowym, tworzą nowe związki, pogarszające wytrzymałość betonu.

          Do wykonywania posadzek betonowych zazwyczaj stosuje się piaski niebarwione lub kolorowe oraz żwiry i grysy. Kruszywo na posadzki powinno być wytrzymałe i odporne na ścieranie. Również podłogę na gruncie układa się na podkładzie z kruszywa. Podkład grubości minimum 30 cm wykonuje się z piasku, żwiru lub pospółki, układanych warstwami i odpowiednio zagęszczonych. Na przykład pod podłogę na gruncie domu o powierzchni zabudowy około 100 m2 potrzeba około 25 ton piasku.

          Do wykonania drenaży i obsypek nie powinno się używać tłucznia ani grysu łamanego, gdyż ostre krawędzie tych kruszyw mogłyby uszkodzić papę. Na warstwy filtracyjne najlepiej nadają się kruszywa naturalne o ziarnach okrągłych, czyli piaski i żwiry rzeczne oraz otoczaki - między takimi ziarnami woda może swobodnie przepływać. Z grubych żwirów lub piasków wykonuje się obsypki filtracyjne rur drenarskich lub opaski wokół domu.

          Czasami warstwę żwiru wysypuje się na pokrytym papą stropodachu lub tarasie - z takiej żwirowej posadzki łatwo odprowadzić wodę deszczową. Żwir powinien mieć ziarna średnicy 16-32 mm

          Do klejów, zapraw i jastrychów stosuje się zazwyczaj drobnoziarniste kruszywo kwarcowe. Od wypraw tynkarskich wymaga się rozmaitej faktury, w zależności od zastosowanego kruszywa można uzyskać różny rysunek i grubość tynku – najczęściej stosuje się mieszaninę kruszyw kwarcowych i wapiennych. Bardzo ciekawy efekt daje mieszanina żywic akrylowych i barwionego piasku kwarcowego - w ten sposób uzyskuje się tynki mozaikowe.

Wymiar kruszywa
Określany jest za pomocą wymiarów otworów sita (PN-EN 13055-1)

          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.

          Podziarno

              Określenie dla ziarn, których wielkość jest mniejsza od określonej frakcji lub grupy frakcji.

              Ilość nie powinna przekraczać 15% masy

          Nadziarno

              Określenie dla ziarn, których wielkość przekracza maksymalny wymiar dla danej frakcji lub gruby frakcji.

              Ilość nie powinna przekraczać 10% masy.

Oznaczanie składu ziarnowego (PN-EN 12620: 2002)

          Oznaczenie uziarnienia danego kruszywa wykonuje się metodą analizy sitowej przez ustalenie ilości kruszywa pozostającego w poszczególnych sitach.

              Potrzebne przyrządy to:

          Suszarka szafkowa z termoregulacją

          Komplet sit normowych

          Waga techniczna do 5kg

              Do badania pobiera się próbkę kruszywa o masie:

          - 1kg dla kruszywa drobnego

          - 3kg dla kruszywa grubego

          -5kg dla kruszywa bardzo grubego

          Do oznaczenia przygotowuje się trzy próbki, suszone w temperaturze 105±2°C do stałej masy i zważone z dokładnością do 1g.

          Po zakończeniu przesiewania należy zważyć pozostałość kruszywa na poszczególnych sitach.  Suma mas nie powinna się różnić od pierwotnej więcej niż 0,5%. Zawartość frakcji oblicza się ze wzoru:

Gdzie:

mi – masa kruszywa pozostałego na sicie o prześwicie i mm w [g]

m – masa próbki pobranej do badania przed przesianiem [g]

          Na podstawie przeprowadzonej analizy sitowej należy następnie przeprowadzić oznaczenie punktów: piaskowego, pyłowego, żwirowego; oznaczenie ilości nadziarna dowolnej frakcji, a także wykreślić krzywą uziarnienia kruszywa.

Przykładowy sposób zapisu składu ziarnowego kruszywa

Przykładowa krzywa uziarnienia badanego kruszywa

Tolerancje typowego uziarnienia kruszywa naturalnego 0/8 mm (PN-EN 12620)

Krzywe uziarnienia piasków przeznaczonych do produkcji betonu zwykłego powinny się mieścić w polu

A – dla betonu klasy poniżej C20/25
B – dla betonu klasy co najmniej C20/25

Wodożądność (PN-EN 450-1:2006)

          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.

          Zależy ona od:

Ø      Kształtu ziarn

Ø      Chropowatości powierzchni

Ø      Wielkości ziarn

Ø      Uziarnienia kruszywa

Wskaźnik wodożądności wg Sterna

          Gdzie:

Wki – wodożądność i-tej frakcji

d’, d’’ – wymiar oczek sit ograniczających i-tą frakcję [μm]

N – wartość doświadczalna zależna od założonej konsystencji mieszanki betonowej

Wskaźnik wodożądności wg Bolomey’a

          Gdzie:

Wki – wodożądność i-tej frakcji

d’, d’’ – wymiar oczek sit ograniczających i-tą frakcję [μm]

N – wartość doświadczalna zależna od założonej konsystencji mieszanki betonowej

Wartości we wzorach wodo żądności

          Aby obliczyć wodożądność dowolnego kruszywa należy określić jego uziarnienie. Następnie procentową ilość każdej frakcji pomnożyć przez współczynnik wodożądności, odpowiedni dla danej frakcji i konsystencji.

          Iloczyny zsumować i podzielić przez 100.

          Uzyskany wynik jest wielkością wodożądności dla całej mieszanki kruszywa.

Powierzchnia ziarn zawartych w 1kg frakcji kruszywa

    ...