Až 80 % objemu v betonu zabírá kamenivo, které snižuje spotřebu cementu či jiných pojiv.
Zástupné symboly – sypká směs minerálních zrn přírodního nebo umělého původu. V betonu tato zrna drží pohromadě pojivem a tvoří pevné těleso podobné kameni.
Mezi nejdůležitější ukazatele kvality moderního kameniva patří složení zrna, tvar a charakter povrchu zrna, obsah škodlivých nečistot, hustota, pevnost a mrazuvzdornost. Zrnitost kameniva má rozhodující vliv na získání betonu dané jakosti s minimální spotřebou cementu. V betonové směsi se cementová pasta používá k obalení povrchu zrn a vyplnění dutin mezi nimi. V ideálním případě je nejnižší spotřeby cementu dosaženo, když jak měrný povrch, tak i dutost zrn kameniva mají tendenci k minimu. Čím větší je velikost agregátu, tím menší je specifický povrch.
Výplň vytváří tuhý skelet v betonu, snižuje smršťování běžného betonu, zvyšuje jeho pevnost, snižuje deformaci konstrukcí při zatížení a snižuje dotvarování. Lehké porézní kamenivo snižuje hustotu betonu a jeho tepelnou vodivost. Speciální plniva: železná ruda, litinové broky – dělají beton spolehlivou ochranu před radioaktivním zářením.
Podle původu mohou být kamenivo přírodní nebo umělé. Mezi přírodní kameniva patří těžené a zpracované horniny: žula, diabas, diorit, vápenec, sopečný tuf, štěrk, křemenný písek, křemenec, mramor. Mezi umělá plniva patří: vysokopecní a palivová struska, popel, keramzitový štěrk, drcený kámen z expandovaného perlitu. „Recyklovaná“ plniva se používají z použitých železobetonových konstrukcí drcením.
Na základě zrnitosti se rozlišuje písek (jedná se o jemné kamenivo složené z částic o velikosti 0,16. 5 mm) a štěrk nebo drť (jedná se o hrubé kamenivo o velikosti částic 5. 70 mm). Hrubé kamenivo se v závislosti na tvaru částic (hrubé, nepravidelně tvarované částice) nazývá drcený kámen nebo štěrk (hladké, kulaté částice).
Vlastnosti plniv:
8.2. Jemné kamenivo
Mezi jemné kamenivo patří přírodní a umělé písky.
Přírodní písek je anorganický sypký materiál sestávající ze zrn do 5 mm a vzniklý v důsledku přirozené destrukce hornin.
Přírodní písek se získává vývojem pískových a písčito-štěrkových ložisek.
Klasifikace přírodních písků:
- Podle minerálního složení – křemen, živec, uhličitan.
- Podle podmínek vzniku – řeka a moře (mají zaoblený tvar a hladký povrch), rokle (mají hranatá zrna, obsahují hodně jílu a organických nečistot).
umělý písek Umělý písek je sypký materiál získaný drcením tvrdých hornin, průmyslových produktů nebo speciálně vyrobený (expandovaný perlitový písek).
Umělé písky mají ostroúhlý tvar zrna s drsným povrchem a neobsahují škodlivé nečistoty.
Podle složení zrna a obsahu jílových a prachových částic se písek dělí do tří tříd: nejvyšší, první a druhá.
Podle složení zrna může být písek: velmi hrubý, extra hrubý, hrubý, střední, jemný, velmi jemný, jemný a velmi jemný.
Pro stanovení zrnitostního složení písku použijte standardní sadu sít s otvory, mm: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16, přes kterou se prosévá písek o hmotnosti 1 kg (obr. 8.1).
Rýže. 8.1. Sada sít na písek
Charakteristikou zrnitostního složení písku jsou hodnoty celkových zbytků na sítech.
Úplné zůstatky na jakékoli síta jsou rovny součtu dílčích zbytků na tomto sítu a na všech předřazených sítech.
A – celkový zbytek na sítu;
a je částečné procento zbytku na každém sítu.
Na základě výsledků sítové analýzy písku se vypočte modul zrnitosti Mk pomocí vzorce:
U písku nejvyšší třídy není povolen obsah zrn větších než 10 mm, zrn větší než 5 mm a menší než 0,16 mm by neměly být větší než 3 %, jílu a prachových částic by neměly být větší než 1 % (obr. 8.2) .
Rýže. 8.2. Modul jemnosti písku
Pro montážní a zdící malty se používá písek, jehož velikost částic není větší než 5 mm s modulem velikosti částic 1,5-2,5, pro přípravu těžkého betonu – hrubý a střední písek s modulem velikosti částic 2- 3,25.
Obsah prachových a jílovitých nečistot v písku snižuje pevnost a mrazuvzdornost betonu a malt. Tyto nečistoty obalují zrnka písku a brání jim ve splynutí s cementovým kamenem. Množství těchto nečistot se stanoví elutriací, to znamená opakovaným promýváním vodou.
Organické nečistoty (zbytky kořenů rostlin, organické kyseliny) zpomalují tuhnutí a tvrdnutí cementu, snižují pevnost betonu a malty. Pro posouzení množství organických nečistot se vzorek písku ošetří roztokem hydroxidu sodného NaOH a barva se porovná se standardem. Pokud je barva roztoku tmavší než standardní, nelze jako plnivo použít písek.
Rýže. 8.3. Kamenivo do betonu
8.3. Hrubé kamenivo
V závislosti na hustotě zrn existují:
Mezi hutné kamenivo patří drť, štěrk, drcený štěrk (obr. 8.3).
Štěrk – anorganický zrnitý sypký materiál se zrny většími než 5 mm, získaný proséváním přírodních štěrkopískových směsí.
Při obsahu písku 25-40% se materiál nazývá směs písku a štěrku.
Drcený kámen – získává se drcením masivních hustých hornin na kusy o rozměrech 5-70 mm. Má hranatá zrna s drsným povrchem, což podporuje lepší přilnavost k cementovému kameni.
Drcený štěrk – vyrobené drcením štěrku, oblázků nebo balvanů. Tato drť obsahuje minimálně 80 % drcených zrn. Z hlediska vlastností zaujímá drť mezipolohu mezi drtí a štěrkem.
Zrnitostní složení hrubého kameniva je charakteristické jeho největší a nejmenší velikostí.
Největší velikost kameniva D odpovídá velikosti otvoru standardního síta, na kterém celkový zbytek nepřesahuje 10 %.
Nejmenší velikost d je určena velikostí otvorů prvního ze sít, na kterém je celkový zbytek více než 95 %. Nejmenší velikost je 5 mm.
Největší velikost kameniva musí odpovídat rozměrům betonované konstrukce a vzdálenosti výztužných prutů pro rovnoměrné rozložení betonové směsi v bednění. Takže pro betonové desky D ne více než ½ tloušťky desky, pro tenkostěnné konstrukce – ne více než 1/3–1/2 tloušťky výrobku.
Drcený kámen nebo štěrk se používá frakcionovaný.
Zlomek – soubor brusných zrn, jejichž velikosti jsou ve stanoveném rozsahu.
Použité frakce: 5-10, 10-20, 20-40, 40-70.
Požadavky na pevnost jsou stanoveny pouze pro hrubé kamenivo. Pevnost původní horniny se zjišťuje zkoušením řezaných vzorků ve tvaru válce nebo krychle o výšce 40-50 mm pro stlačení ve stavu nasyceném vodou. Pevnost hrubého kameniva je založena na drtivosti při stlačení v ocelovém válci. Pevnost hrubého kameniva by měla být 1,5-2x větší než pevnost betonu. Obsah zrn slabých a zvětralých hornin v drti nebo štěrku je povolen nejvýše 10 % hmotnosti.
Mrazuvzdornost kameniva se určuje střídavým zmrazováním a rozmrazováním drceného kamene nebo štěrku ve stavu nasyceném vodou. Značky: F15, F25, F50, F100, F150, F200, F300, F400.
Porézní kamenivo může být přírodní nebo umělé.
Přírodní porézní agregáty se získávají drcením hornin, jako je sopečný tuf, pemza a lasturový vápenec.
Umělá porézní plniva se dělí na speciálně vyráběná (keramzit, agloporit, expandovaný perlit, vermikulit, strusková pemza, popelový štěrk) a plniva vyrobená z průmyslového odpadu (palivová struska a popel).
Roztažený jíl se získávají vypalováním bobtnavých jílů ve formě kulatých granulí o velikosti 5-40 mm s porézním jádrem a hustou slinutou skořápkou (obr. 8.4). Má pevnost do 6 MPa, průměrnou hustotu 250-600 kg/m3. Používá se k výrobě lehkých betonových konstrukcí a tepelně izolačních zásypů.
Rýže. 8.4. Expandovaná hlína
Agloporit získané slinováním surovinové směsi z jílových hornin, palivového popela nebo strusek s přídavkem 8-10 % paliva (obr. 8.5). Po tepelném zpracování je výsledný produkt rozdrcen a rozptýlen do drceného kamene a písku. Průměrná hustota agloporitového drceného kamene je 500-900 kg/m3, písku – 600-1100 kg/m3. Je poréznější než keramzit. Použití: k výrobě žáruvzdorného betonu, jako výplňová izolace.
Rýže. 8.5. Agloporit
strusková pemza Získává se bobtnáním roztavených hutnických strusek jejich rychlým ochlazením vodou nebo párou. Stupně pevnosti se pohybují od 300 do 1000.
Expandovaný perlitový písek a drcený kámen – porézní zrna bílé nebo světle šedé barvy, získaná rychlým ohřevem na teplotu 1000-1200 stupňů vulkanických skelných hornin (perlitů), obsahujících 1-10 % chemicky vázané vody (obr. 8.6). Použití: na tepelněizolační zásypy, plnivo do lehkých betonů a tepelněizolačních malt.
Rýže. 8.6. Expandovaná perlitová drť
Palivové strusky – porézní výplň vznikající v pecích při slinování a částečném bobtnání anorganických nečistot obsažených v uhlí.
Práškový popel z tepelných elektráren – vzniká spalováním mletého uhlí. Použití: jako jemné kamenivo do betonu a malt s přijatelným obsahem nespálených částic paliva.
Prezentace „Kapitola 8. „Agloporitový štěrk z popela tepelných elektráren“
8.4. Voda pro beton a malty, její složení a vlastnosti
V technologii kamenických a betonářských prací se voda využívá k přípravě betonových směsí a malt, zálivce betonu při tvrdnutí a praní kameniva. Kvalita vody se posuzuje podle obsahu škodlivých nečistot, které mohou narušovat normální tuhnutí a tvrdnutí pojiva nebo způsobit vznik nových útvarů ve struktuře betonu, snižující jeho pevnost a trvanlivost, jakož i korozi oceli. zesílení.
Technické požadavky na vodu pro míchání a lití betonu:
- Hodnota pH vody by měla být v rozmezí od 4 do 12,5, tedy pro míchání je vhodná voda s neutrálním prostředím, mírně kyselá nebo mírně zásaditá. Za škodlivé nečistoty ve vodě jsou považovány organické látky, rozpustné soli, zejména s obsahem iontů SO4-2 a Cl-1, dále suspendované částice jílu, prachu a zeminy, jejichž obsah by neměl překročit normu. Rozpustné soli mohou způsobit nekontrolované změny doby tuhnutí a rychlosti tvrdnutí betonu, stejně jako korozi cementového kamene a ocelové výztuže v železobetonu. S velkým množstvím sulfathionů v betonu začíná síranová koroze, která ničí cementový kámen a strukturu jako celek. Ionty chlóru způsobují korozi ocelové výztuže. Při vysokém obsahu vodou rozpustných solí se na povrchu betonu objevují výkvěty, které kazí vzhled konstrukcí.
- Množství cukrů by nemělo být vyšší než 100 mg/l. Polyfosfáty, sulfidy a zinek by neměly být vyšší než 100 mg/l každý, dusičnany – ne více než 500 mg/l. U vyšších obsahů je nutné zjistit jejich vliv na pevnost betonu ve stáří 7 a 28 dnů, mrazuvzdornost a voděodolnost (přípustné jsou změny maximálně 10 %), korozní stav výztuže a příp. doba tuhnutí cementové pasty (změny ne více než 25 %). Organické látky, zejména ty obsahující cukr a fenoly, zpomalují normální proces hydratace cementu a tím snižují pevnost betonu. Při vysokém obsahu cukru může být tuhnutí betonové směsi odloženo na neurčito.
- Je nepřípustné používat vodu, na jejímž povrchu je film ropných produktů, olejů, tuků Voda s pěnícími látkami je vhodná k použití, pokud pěna nevydrží déle než 2 minuty. Tyto látky se mohou usazovat na povrchu cementových částic a zpomalovat jejich hydrataci. Když se takové nečistoty dostanou na zrna kameniva, zabrání vytvoření silného kontaktu s cementovým kamenem a tím sníží pevnost betonu.
Pro míchání maltových a betonových směsí, ale i zálivku tvrdnoucího betonu lze tedy bez předchozího testování použít vodu pitnou, stejně jako říční, jezerní nebo vodu z umělých nádrží, která není kontaminována emisemi splašků, solí a olejů.
Bažiny, rašelina a odpadní vody se nepoužívají bez čištění.
BLOK SEBEOVLÁDÁNÍ
Pro zopakování a upevnění teoretické látky si přečtěte prezentaci
Kamenivo do betonů a malt jsou přírodní nebo umělé kamenné sypké materiály skládající se z jednotlivých zrn. Pojem „kamenivo“ označuje roli tohoto materiálu v betonech a maltách: kamenivo zaujímá až 85 % celkového objemu betonu. Náklady na konvenční kamenivo jsou mnohem nižší než náklady na pojivo. Proto čím více kameniva v betonu, tím levnější beton.
Tím však není role zástupných symbolů vyčerpána. Takže v cementových betonech a maltách snižují smršťování materiálu a zvyšují jeho odolnost proti praskání. Kamenivo navíc do značné míry určuje vlastnosti betonu. Například použitím litinových broků a železné rudy jako plniva se získá zvláště těžký beton, který chrání před ionizujícím zářením, a použitím pemzy, keramzitu nebo expandované strusky – lehký beton s dobrými tepelně-izolačními vlastnostmi.
V závislosti na velikosti zrn je agregát:
jemný (písek) – zrna 0,16. 5 mm;
velká – zrna 5. 70 mm.
Hrubé kamenivo se podle tvaru zrn nazývá drť – nepravidelně tvarovaná zrna s drsným povrchem nebo štěrk – zaoblená zrna s hladkým povrchem. Drcený kámen se získává drcením větších kusů včetně štěrku.
Agregáty, velké i malé, mohou být:
přírodní, těžené v lomech a podrobené pouze třídění, praní a v případě potřeby drcení;
umělé, získávané z průmyslových odpadů (hutní struska, popel elektráren apod.) nebo speciálním zpracováním přírodních surovin (expandovaný perlit se získává z hlíny, expandovaný perlit se získává z perlitu atd.).
V poslední době se používá „sekundární“ kamenivo, které se izoluje z betonových a železobetonových konstrukcí, které dosloužily drcením a proséváním.
Strukturu kameniva charakterizují dva ukazatele: mezikrystalová pórovitost a pórovitost samotných zrn kameniva. Obecnou charakteristikou, která bere v úvahu jak mezikrystalovou pórovitost, tak vnitřní pórovitost zrn, je objemová hmotnost kameniva, což je hmotnost na jednotku objemu sypkého materiálu společně s pórovitostí.
Podle hustoty zrn se kameniva dělí na: hutná (těžká) s hustotou zrna větší než 2000 kg / m 3 a porézní (lehká), mající porézní strukturu zrna s hustotou menší než 2000 1600 kg / m 400 (obvykle 3 XNUMX kg / m XNUMX).
Kamenivo do betonů a malt musí splňovat následující požadavky:
mít určité složení zrn (poměr zrn různých velikostí), takže objem dutin mezi zrny (mezikrystalová dutina) je minimální, tj. dutiny mezi velkými zrny jsou obsazeny menšími;
povrch zrn kameniva by měl poskytovat dobrou přilnavost k tvrdnoucímu pojivu, tj. pokud možno drsný, a neměl by obsahovat jíl a prachové nečistoty;
kamenivo by nemělo obsahovat nečistoty, které nepříznivě ovlivňují tvrdnutí pojiva a následnou pevnost a trvanlivost betonu a malty.
Přírodní písek je sypká směs zrn o velikosti částic 0,16. 5 mm – skládá se převážně z křemenných zrn Si02; možná příměs živců, slídy, vápence. Méně časté jsou písky jiného složení, např. živec, vápenec. Sypná hmotnost přírodního písku 1300. 1500 kg/m 3 .
Podle původu se přírodní písky dělí na horské (roklině), říční a mořské.
Hora (roklinové) písky vznikají v důsledku zvětrávání hornin a následného transportu produktů zvětrávání větrem a ledovci. Hranatý tvar a drsný povrch zrn přispívají k jejich dobré přilnavosti k pojivu. Nevýhodou takových písků je znečištění jílem a příměsí štěrku v nich.
Řeka a moře písky jsou čistší, ale jejich zrna mají tendenci být zakulacená v důsledku dlouhodobého vystavení pohybující se vodě.
umělé písky, používá se mnohem méně často, jsou těžké a lehké.
Těžký písky získané drcením hustých hornin (čedič, diabas, mramor) se používají pro speciální účely (dokončovací malty, kyselinovzdorné malty a betony).
Plíce písky se získávají drcením porézních hornin (pemza, tuf) nebo se speciálně vyrábějí. Například perlitový písek se získává tepelným bobtnáním vulkanických skel; keramzit – vypalováním hliněných surovin. Tyto písky se používají na tepelněizolační a akustické malty a betony.
Pro malty se doporučuje používat písky s modulem velikosti částic alespoň 1,2 a pro betony – alespoň 2. Kromě toho je složení zrna písku pro betony normalizováno podle GOST 10268-80 pro zbytky na všech sítech.
Ve stavebnictví se často používá frakcionovaný písek rozdělený na hrubou (5 mm) a jemnou (1,25 mm) frakci.
Pro beton se používá písek s velikostí částic nejvýše 5 mm, pro malty používané pro zalévání prefabrikovaných železobetonových konstrukcí a vyplňování spár při montáži panelu také nejvýše 5 mm; pro malty používané pro pokládku cihel, kamenů a bloků pravidelného tvaru – ne více než 2,5 mm; pro řešení omítky – ne více než 1,25 mm.
Počet malých zrnek v pískuprosévání přes síto 0,16 mm by nemělo překročit 20 % u písku používaného v maltách a 10 % u betonu. Čím více jemných zrn v písku, tím větší je jeho specifický povrch. Pro spojení zrnek písku v maltě nebo betonu je nutné, aby cementová pasta pokryla celý povrch každého zrnka písku. Spotřeba cementu tedy poroste se zvýšením měrného povrchu písku, tj. se zvýšením množství jemných frakcí v písku. Proto se nedoporučuje používat písek na beton s Mк pod 2, pro řešení – pod 1,2.
Přítomnost prašných a zejména jílových nečistot v písku snižuje pevnost a mrazuvzdornost betonů a malt. Množství těchto nečistot se stanoví elutriací (vícenásobné promytí vodou). V přírodním písku, bahně a jílu by nečistoty neměly být větší než 3 % hmotnosti a obsah jílu samotného by neměl překročit 0,5 %.
Přítomnost organických nečistot v písku zpomaluje tuhnutí a tvrdnutí cementu a tím snižuje pevnost betonu nebo malty. Pro posouzení množství organických nečistot se vzorek písku ošetří roztokem hydroxidu sodného NaOH a barva roztoku se porovná se standardem. Pokud je barva roztoku tmavší než standardní, nelze jako kamenivo použít písek.
Jako hrubé kamenivo do betonu se používá štěrk a drť. V závislosti na objemové hmotnosti a struktuře zrn hrubého kameniva, hutného (těžkého) kameniva (pnas> 1200. kg / m 3) používaného pro těžký beton, a porézního (pias < 1200 kg/m3) používané pro lehký beton.
Sypná hustota hrubé kamenivo je jedním z důležitých ukazatelů kvality. Závisí na hustotě zrn plniva a na jeho mezikrystalové pórovitosti. Sypná hmotnost se stanoví vážením vzorku kameniva v nádobě o známé kapacitě.
Mezikrystalová prázdnota ukazuje, jaký podíl dutin mezi zrny hrubého kameniva z jeho objemu v sypkém stavu.
Mezikrystalová prázdnota a je obvykle 0,4. 0,5. To znamená, že zhruba polovinu objemu hrubého kameniva zabírá vzduch. Při použití do betonu je důležité, aby mezikrystalová pórovitost kameniva byla co nejmenší. V tomto případě se snižuje spotřeba cementu při zachování požadovaných vlastností betonu. Mezikrystalovou pórovitost kameniva lze snížit správnou volbou složení zrn tak, aby malá zrna zabírala dutiny mezi velkými.
Složení zrn. Podle zrnitosti se drť a štěrk dělí na tyto frakce: 5. 10; 10; 20; 20. 40. U masivních konstrukcí je povoleno používat větší zlomky. Ve stavebnictví se hrubé kamenivo používá ve formě směsi frakcí, která zajišťuje minimální mezikrystalovou pórovitost, nebo ve formě jednotlivých frakcí za předpokladu jejich následného smíchání ve stanovených poměrech. Čím menší je mezikrystalová dutina, tím nižší je spotřeba cementově pískové malty (a nakonec i cementu), která vyplňuje dutiny mezi zrny kameniva v betonu.
Trvanlivost hrubé kamenivo pro těžký beton by mělo být 1,5. 2krát větší pevnost než beton. Pevnost kameniva lze posoudit pevností horniny, ze které bylo kamenivo získáno, zkoušením jader (válcových vzorků) z něj vyřezaných nebo posouzením drtivosti samotného kameniva. Drtitelnost kameniva se odhaduje množstvím jemných částic vzniklých vymačkáváním vzorku kameniva (štěrku nebo drtě) v ocelové formě pod určitou silou.
Mrazuvzdornost kameniva by také měla být vyšší než návrhová mrazuvzdornost betonu.
Škodlivé nečistoty ve velkých agregátech, jako v písku, jsou organické, prachovité a jílovité. Metody jejich stanovení jsou stejné jako u písku. Zvláště škodlivý je jíl na povrchu kameniva, který brání jeho přilnavosti k cementovému kameni. Množství prachových, jílovitých a hlinitých nečistot, stanovené elutriací, by nemělo být větší než 1 %, v závislosti na typu kameniva a třídě betonu. Hlína ve formě hrudek snižuje mrazuvzdornost betonu, takže její přítomnost je nepřijatelná.
Hrubé kamenivo by nemělo obsahovat zrna obsahující aktivní oxid křemičitý, protože to může časem způsobit degradaci betonu.
Radiačně-hygienické hodnocení obsahu přírodních radionuklidů je povinné pro všechna plniva a zejména pro ta získaná z průmyslových odpadů (hutní struska apod.).
Porézní agregáty pro lehký beton se získávají převážně umělými prostředky (např. keramzit, strusková pemza, agloporit a perlit). Z přírodního porézního kameniva se používá drcený kámen z pemzy, tufu a porézních vápenců, které využívají
Keratitida – zaoblené granule s porézním jádrem a hustou slinutou skořápkou. Díky této struktuře je pevnost keramzitu poměrně vysoká při nízké objemové hmotnosti (250 600 kg/m 3). Keramzit se získává rychlým výpalem v rotačních pecích jílových hornin s nízkým bodem tání s vysokým obsahem oxidů železa a organických nečistot až do jejich nabobtnání.
Roztažený jíl vyrábí se ve formě štěrku (granule 5 mm) a písku (zrna menší než 40 mm). Třídy expandované hlíny od 5 do 250 kg / m 600. Mrazuvzdornost expandované hlíny není menší než F3.
strusková pemza – pórovitá drť získaná bobtnáním roztavených hutnických strusek jejich rychlým ochlazením vodou nebo párou. Tento typ porézního kameniva je velmi hospodárný, protože surovinou je průmyslový odpad a jeho zpracování je extrémně jednoduché. Třídy struskové pemzy jsou od 400 do 1000. Její pevnost je od 0,4 do 2 MPa.
Agloporit – porézní plnivo ve formě štěrku, drceného kamene, získaného slinováním (aglomerací) surovin z jílových hornin a palivového odpadu. Stupně agloporitu od 400 do 900.
Expandovaný perlitový písek a drť jsou porézní zrna bílé nebo světle šedé barvy, získaná rychlým (1 min) zahřátím na teplotu 2. 1000 °C vulkanických hornin obsahujících malé množství (1200 %) hydratované vody (perlit a atd.).
Při výpalu původní hornina zvětší svůj objem 5krát a pórovitost výsledných zrn dosahuje 15 %.
