Rodzaje i znaczenie kruszywa w betonie.pdf

XVII OGÓLNOPOLSKA KONFERENCJA WARSZTAT PRACY PROJEKTANTA KONSTRUKCJI

Ustroń, 20

23 lutego 2002 r.

Jerzy Piasta *

Wojciech Piasta **

RODZAJE I ZNACZENIE KRUSZYWA W BETONIE

1. Wprowadzenie

Beton jest kompozytem powstającym z cementu, wody, kruszywa, dodatków

mineralnych i domieszek chemicznych. Zadaniem cementu i wody czyli zaczynu

cementowego poprzez ich wzajemną reakcję chemiczną jest połączenie ziarn kruszywa aż

do utworzenia ciała stałego.

W celu lepszego zrozumienia wpływu kruszywa przytaczamy kilka przykładów

właściwości skały, kruszywa i betonu porównywalnych także bezpośrednio ze sobą.

Rozważamy ponadto warstwę kontaktową kruszywa i zaczynu cementowego w betonie, na

którą jak się okazuje duży wpływ ma rodzaj kruszywa, a także samej skały. Znaczenie

samej warstwy kontaktowej na właściwości betonu jest bardzo ważne, ponieważ często w

ten sposób można wyjaśnić nieprzewidywalny wpływ kruszywa na beton. Autorzy referatu

dążą do opisania roli i znaczenia kruszywa w mieszance betonowej i w stwardniałym

kompozycie. Należy bowiem zaznaczyć, że właściwości samego kruszywa lub zaczynu

cementowego nie są do końca odzwierciedlone w betonie. Wynika stąd wniosek, że

ostateczną ocenę przydatności kruszywa można dopiero osiągnąć na podstawie łącznych

badań składnika i kompozytu.

2. Charakterystyka i właściwości skał przeznaczonych na kruszywa do

betonów.

2.1. Ogólne omówienie.

We wszystkich krajach świata do betonów są powszechnie stosowane kruszywa

mineralne o zróżnicowanych wielkościach i kształtach ziarn rys 1:

– łamane ze skał litych (zwartych),

* Prof.dr hab. inż.; Katedra Technologii Betonu i Prefabrykacji; Politechnika Świętokrzyska - Kielce

** Dr. inż.; Katedra Technologii Betonu i Prefabrykacji; Politechnika Świętokrzyska - Kielce

– żwirowo-piaskowe jako kruszywo naturalne ze skał luźnych stanowiących mieszaninę

okruchów z różnych minerałów (skał).

a) piasek 0,063-2,0mm b) żwir 8-16

c) bazalt 4-8mm d) granit 8-32mm

Rys. 1. Kształty ziarn kruszyw otoczakowych a),b); łamanych c), d).

Z tych to względów właściwości kruszywa są ściśle uzależnione od cech fizyko-

chemicznych i minerałów wchodzących w skład struktury skały. Właściwości surowców

skalnych są zróżnicowane w zależności od ich okresu i sposobu powstawania. Ogólnie

można przyjąć, że kruszywa mineralne pochodzą ze skał trzech grup geologicznych (tablica

1) jak:

– magmowe: głębinowe i wylewne,

– osadowe,

– metamorficzne (przeobrażone).

Tablica 1

Klasyfikacja genetyczno-petrograficzna surowców skalnych [1]

Pochodzenie skały

Powstawanie

Rodzaj

Skały głębinowe

– granity,

– leukogranity (surowce

skaleniowe),

– granodioryty,

– sjenity,

– gabra,

– noryty, anortozyty.

Skały magmowe

– porfiry,

– keratofiry,

– trachity,

– fonolity,

– andezyty,

– melafiry,

– diabazy,

– bazalty.

Skały wylewne

Skały węglanowe

(wybrane)

– wapienie,

– dolomity.

Skały krzemionkowe

(wybrane)

– chalcedonity

Skały osadowe

– tufy porfirowe,

– szarogłazy,

– piaskowce zwykłe,

– piaskowce kwarcytowe

(kwarcyty),

– piaski,

– kruszywa naturalne,

– głazy narzutowe.

Skały okruchowe

(wybrane)

Skały metamorficzne

(wybrane)

– gnejsy,

– łupki krystaliczne,

– kwarcyty (właściwe),

– wapienie krystaliczne (marmury właściwe).

Skały hydrotermalno-

metasomatyczne

(ograniczone do

kruszywa)

– kalcyty,

– magnezyty,

– kwarc żyłowy.

Ważnym elementem ekonomicznym wpływającym na przydatność, cenę kruszyw w

odniesieniu do budowanego obiektu (zakładu prefabrykacji elementów betonowych) jest ich

lokalizacja (rys.2 i 3) oraz wielkość zasobów w jednym górotworze i gospodarcze prawo

celowości przeznaczenia tych surowców skalnych na kruszywo do betonów.

Legenda:

Gr – Granit Mf – Melafiry Dl – Dolomity

S – Sjenit Pf – Porfiry G – Gnejsy

Gb – Gabra T – Tufy K – Kwarcyty

A – Andezyty Ps – Piaskowce Mm – Marmury

Bz – Bazalty Ch – Chalcedonity Wt – Wapień trawetyn

Db – Diabazy W – Wapienie

Rys. 2. Strefowe zasoby surowców skalnych.

Zasoby surowców skalnych w Polsce posiadają tylko niektóre zbadane właściwości oraz

określone wielkości zasobów i przeznaczenie. Wymagania stawiane przez normy kruszyw

[3] i betonów [13] nakazują przeprowadzenie szczegółowych badań pod kątem ich

przydatności dla budownictwa i drogownictwa. Wynika taka potrzeba z tego, że prawie

każdy rodzaj skały posiada niektóre właściwości powodujące obniżanie trwałości kruszyw

betonu [14], [1].

Z badań autorów wynika, że w Polsce w pojedynczych przypadkach kruszywo mineralne

może powodować z alkaliami cementu destrukcje betonu [15],[16]. Występująca w naturze

skał znacząca niejednorodność niektórych właściwości obniża w czasie trwałość betonów z

kruszywami z takich skał. Ponadto wiele skał (kruszyw) jest wrażliwych (podatnych) na

środowisko chemiczne [15] czemu należy zapobiegać przez dobór skał o odpornych

właściwościach (p. pkt 5-1).

Br – Baryty

2.2. Występowanie i właściwości skał zwięzłych przeznaczonych na kruszywo

do betonów.

2.2.1. Występowanie skał zwięzłych.

Zwięzłe surowce skalne przydatne do produkcji kruszywa łamanego są głównie

zlokalizowane (rys. 2) w strefach: południowej, środkowej i północnej.

Przede wszystkim zalegają one tereny województw: śląskiego, opolskiego, dolnośląskiego,

świętokrzyskiego małopolskiego. W pozostałej części Polski występują zwięzłe surowce

skalne, ale właściwości ich nie spełniają wymogów normowych [3]. Niektóre z nich

stanowią małe zasoby bądź występują w Parkach Narodowych i z przytoczonych powodów

nie mogą być eksploatowane.

2.2.2. Właściwości skał zwięzłych

Znajomość właściwości fizycznych skał jest konieczna zarówno przy geologicznym

dokumentowaniu zasobów złóż jak i przeznaczeniu surowców na kruszywo łamane do

betonów (tabl. 2). Do najważniejszych należą: gęstość, gęstość pozorna, łupliwość

(zwięzłość), porowatość, nasiąkliwość, przepuszczalność, wytrzymałość na ściskanie,

mrozoodporność, stopień reaktywności z alkaliami cementu, ścieralność, przyczepność

lepiszcza bitumicznego.

Szczegółowe wyniki właściwości skał w ujęciu tekstowym i kartograficznym są w

monograficznych opracowaniach dla poszczególnych regionów jak: [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11].

Na właściwości fizyczne skał (ziarn kruszyw) mają także prawie decydujące znaczenie

właściwości samych minerałów, które wchodzą w skład określonej skały. Stąd dla

dokładnego poznania właściwości ziarn kruszywa a tym samym betonów z tych kruszyw

celowe jest dobre poznanie minerałów i właściwości fizykochemicznych skał. Ponadto na

właściwości samych ziarn kruszywa wpływa tekstura i struktura skał oraz ich sposób

powstawania, przeobrażenia, wietrzenia, ruchów górotwórczych ich spękanie.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: