Sobota, 19 sierpnia 2017 r.

Imieniny: Jana, Bolesława KONTRAST

hardox
Partner serwisu:

Właściwości użytkowe kruszyw i ich wpływ na jakość betonu

11.08.2017

Gwarancja należytej jakości produkowanego betonu związana jest m.in. z wykorzystywaniem do jego produkcji tylko składników zgodnych z wymaganiami zawartymi w obowiązującej specyfikacji technicznej (normie betonowej PN-EN 206), stosownie do zamierzonego zastosowania oraz do zapewnienia, aby skład betonu odpowiadał wymaganiom klas ekspozycji czy rodzaju wykonywanego elementu.

Wszystkie składniki należy dobierać w taki sposób, aby spełnić wymagania odnośnie mieszanki betonowej oraz betonu stwardniałego, obejmujące konsystencję, gęstość, wytrzymałość i trwałość, a także uwzględniając specyfikę realizacji procesu technologicznego oraz technologię realizacji robót. Aby uzyskać powyższe, główną zasadą powinno być stosowanie wyłącznie składników o ustalonej przydatności, tj. takich, dla których wymagania dotyczące właściwości zostały opisane w odpowiednich dokumentach odniesienia.

Z uwagi na to, że podstawowym składnikiem mieszanki betonowej jest kruszywo (oprócz: cementu, wody, dodatków, domieszek i ewentualnie włókien), norma PN-EN 206 zaleca, aby dobierając je ze względu na pochodzenie, rodzaj, kategorię i wymagania uwzględnić:

  • realizację robót,
  • przeznaczenie betonu,
  • warunki środowiska, na którego działanie będzie narażony beton,
  • inne wymagania dotyczące kruszywa odsłoniętego czy kruszywa stosowanego w przypadku mechanicznej obróbki powierzchni betonu.

Ponadto norma PN-EN 206 zobowiązuje do stosowania w betonie kruszywa frakcjonowanego, czyli połączenia kruszywa drobnego z kruszywem grubym (ewentualnie kruszywa naturalnego o uziarnieniu 0/8). Norma dopuszcza także możliwość wykorzystywania kruszyw z odzysku czy kruszyw z recyklingu,
z uwzględnieniem znajdujących się tam zaleceń.

W odniesieniu do wymagań stawianych kruszywom do betonu, w zależności od zamierzonego zastosowania, projekty wykonawcze uwzględniają np. w Szczegółowych Specyfikacjach Technicznych
lub w Specyfikacjach Technicznych Wykonania i Odbioru Robót Budowlanych dodatkowe wymagania dotyczące oczekiwanych parametrów kruszyw. W przypadku niedoprecyzowania takich wymagań przez inwestora, jedynymi specyfikacjami technicznymi pozostają wtedy normy.

W załączniku E do normy PN-EN 206 w tablicy E.1 (tab. 1) znajdują się zalecenia dotyczące naturalnych kruszyw zwykłych i ciężkich oraz żużla wielkopiecowego chłodzonego powietrzem.

Tab. 1. Zalecenia dotyczące naturalnych kruszyw zwykłych i ciężkich oraz żużla wielkopiecowego chłodzonego powietrzem

Właściwości geometryczne kruszyw

Właściwości geometryczne kruszywa decydują o podstawowych parametrach betonu i właściwościach mieszanki betonowej. Projektując skład i właściwości mieszanki betonowej oraz betonu stwardniałego należy uwzględniać oczekiwaną urabialność, podatność na segregację, wodożądność i szczelność stosu okruchowego. Wpływają one na wytrzymałość i trwałość betonu.

Właściwie dobrane uziarnienie to skład różnych frakcji kruszywa o optymalnym stosie okruchowym, najczęściej z kruszywa drobnego i kilku rodzajów kruszyw grubych. Uziarnienie powinno charakteryzować się odpowiednią ciągłością, tak aby zapewnić szczelność stosu okruchowego mieszanki betonowej. Kruszywo drobne (piaski) pełni rolę stabilizującą mieszanki betonowej, wpływając na jej urabialność, lepkość i podatność na segregację. Kruszywo grube (żwiry, grysy) natomiast stanowi wypełnienie objętościowe. Ważnym elementem właściwego dobrania uziarnienia jest tzw. „punkt piaskowy”, oznaczający frakcje do 2 mm. Projektanci mieszanek betonowych często rozpoczynają i kończą przygotowywanie receptur mieszanek betonowych dla określonego punktu piaskowego, dla którego zapewniona jest odpowiednia urabialność
i pompowalność mieszanki betonowej.

Wielkość ziarna w mieszance betonowej odpowiada za odpowiednią wodożądność, czyli zapotrzebowanie na wodę, a tym samym konsystencję mieszanki betonowej. Co prawda oprócz wielkości ziarna decyduje o tym także ich kształt i chropowatość powierzchni, ale zasadniczo im kruszywo drobniejsze (więcej ziarn
w określonej jednostce masy lub objętości), tym większa jest wodożądność projektowanego stosu okruchowego.

Przy projektowaniu receptur betonu dąży się do jak najmniejszego zapotrzebowania na wodę, celem uzyskania betonu o jak najmniejszym skurczu (przykład wykorzystywania frakcji 16/31,5 przy wykonywaniu posadzek), jak najbardziej szczelnego i o jak najwyższej wytrzymałości. Trzeba jednak pamiętać, że idzie to w parze
z uzyskiwaniem gorszych właściwości reologicznych mieszanki betonowej oraz gorszej jakości powierzchni betonu. Lepszy wygląd takich powierzchni osiągamy stosując duże ilości drobnych frakcji.
Z tego powodu w przypadku betonów architektonicznych, samozagęszczalnych oraz posadzkowych często występują dodatkowe wymagania odnośnie ilości frakcji poniżej 0,125 mm lub 0,25 mm, które pozwalają ustabilizować mieszankę betonową, poprawiają jakość powierzchni i ograniczają skurcz.

Przy produkcji elementów wibroprasowanych, w prefabrykacji i betonach konstrukcyjnych ogromną rolę odgrywa powtarzalność uziarnienia. Wynika z tego m.in. obowiązek deklarowania przez producentów tolerancji uziarnienia na sitach pośrednich. Zmienność uziarnienia (brak powtarzalności nawet w wąskim zakresie) może dyskwalifikować tego typu wyroby np. z uwagi na zmianę konsystencji i rzeczywisty stosunek woda/cement, czego efektem mogą być widoczne na gotowych elementach betonowych przebarwienia.

Pyły w kruszywie (mieszance kruszyw) możemy rozpatrywać w dwojaki sposób. Z jednej strony jako pełnowartościowy składnik mieszanki betonowej w postaci wypełniacza, poprawiający właściwości reologiczne. Wysoką wodożądność takiej mieszanki, w przypadku konieczności, możemy poprawić stosując odpowiednie domieszki chemiczne i uzyskując w ten sposób dobrej jakości betony.

Inaczej jednak wygląda to w przypadku występowania w kruszywie pyłów jako zanieczyszczenia. Poprzez oblepienie powierzchni ziarna dochodzi do izolowania kruszywa od zaczynu cementowego i osłabienia strefy kontaktowej. Szkodliwość pyłów zależy w dużej mierze od ich składu. Jedne posiadają np. właściwości pęczniejące, a inne mogą być mało szkodliwe.

Czynnikiem, na który producenci kruszyw mają mniejszy wpływ, jest kształt kruszywa. Dużo zależy tutaj od rodzaju minerałów, z których powstało, charakterystyki petrograficznej, tekstury oraz sposobu przekruszenia. Ziarna płaskie i podłużne charakteryzują się większą powierzchnią wpływając na urabialność
i wodożądzność powstałej mieszanki betonowej. Mają większą tendencję do segregacji, trudniej się zagęszczają, łatwiej powstają przy nich puste przestrzenie. Podobne negatywne właściwości należy przypisać kruszywom przekruszonym. Grysy w stosunku do żwirów wiążą się ze wzrostem wodożądności w granicach 10-15%. Pogarsza się także urabialność mieszanki betonowej.

Przekruszenie ziaren powoduje zazwyczaj szorstką powierzchnię kruszywa, która poprawia przyczepność zaczynu cementowego. Co prawda właściwości dotyczące kształtu ziaren kruszywa, czyli wskaźniki kształtu i płaskości, bada się dla kruszyw grubych, podobny jednak wpływ na urabialność mieszanki betonowej mają także kruszywa drobne. Można to zaobserwować szczególnie przy piaskach łamanych (kruszonych z otoczaków), które we frakcji poniżej 4 mm mają z tego powodu zdecydowanie negatywny wpływ na parametry betonu.

Właściwości fizyczne kruszyw

Charakteryzując tę grupę właściwości kruszyw należy stwierdzić, że są one uzależnione od składu petrograficznego i pochodzenia kopaliny. Każda z wymienionych w pierwszej części właściwości ma zasadnicze znaczenie dla jakości betonu, w przypadku rozpatrywania jej w zależności od środowiska, w którym będzie występował i jego określonej agresywności. Z uwagi na warunki klimatyczne w Polsce, do najważniejszych należy zaliczyć wskaźnik mrozoodporności i związaną z nim nasiąkliwość. Nie bez znaczenia jest powszechne stosowanie środków odladzających i z tego powodu niekorzystne oddziaływanie soli na beton.

Na podstawie wyników z badań stwierdza się często najwyższą kategorię odporności na mróz, wynoszącą F1 (ubytek masy poniżej 1%), a w przypadku takiego badania, ale z użyciem roztworu soli, ubytek masy często przekracza 10%.

Na uwagę zasługuje także mogąca wystąpić reaktywność alkaliczno-krzemionkowa, która charakteryzuje się występowaniem po pewnym czasie w betonie przełomów i pęknięć na jego powierzchni. Niektóre kruszywa mogą reagować z wodorotlenkami znajdującymi się w cieczach, wypełniających pory betonu. W pewnych niesprzyjających warunkach i w obecności wilgoci może to prowadzić do pęcznienia betonu, a następnie do jego pęknięcia lub nawet rozerwania.

 

Cały Artykuł został  opublikowany w numerze 4/2017 dwumiesięcznika "Surowce i Maszyny Budowlane".

Na skróty

© 2014. Wszelkie prawa zastrzeżone. BMP'      O nas   Reklama   Newsletter   Polityka prywatności   Kontakt

Realizacja: Marcom Interactive
Newsletter BMP

Najważniejsze informacje ukazujące się w naszym portalu mogą otrzymać Państwo na skrzynkę e-mail za pomocą naszego bezpłatnego newslettera. Aby go zamówić prosimy wpisać swój adres e-mail w poniższym polu. Zapraszamy!

Polityka prywatności
Akceptuję
Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do plików cookies w Twojej przeglądarce.