Wstęp:
Kruszywa piaskowe i kamienne to ogólne określenie materiałów takich jak piasek, kamyki (żwir), tłuczeń kamienny, bloki kamienne i materiały kamienne stosowane w projektach związanych z ochroną wody i budownictwem, a także są głównymi materiałami budowlanymi do konstrukcji takich jak beton i mur. W tym artykule podsumowano 14 często zadawanych pytań dotyczących piasku i kruszywa kamiennego do betonu, mając nadzieję na pomoc w projektach budowlanych.
1. Na co należy zwrócić uwagę, gdy na teren przedostają się kruszywa grube i drobne?
• Kruszywa grube : kontrolują głównie wielkość cząstek, gradację, kształt cząstek, zawartość proszku kamiennego i zawartość błota. Przeprowadzaj inspekcje makro każdego pojazdu; materiały niekwalifikowane nie będą rozładowywane. Ponadto należy sprawdzić wszystkie wskaźniki w partiach zgodnie ze specyfikacjami.
• Kruszywo drobne : Kontroluj moduł rozdrobnienia, zawartość błota i zawartość grudek błota. Przeprowadzaj inspekcje makro każdego pojazdu; materiały niekwalifikowane nie będą rozładowywane. Podobnie przeprowadzaj inspekcje partii zgodnie ze specyfikacjami.
2. Dlaczego wielkość cząstek kruszywa grubego powinna wynosić 5–25 mm?
Wielkość cząstek gruboziarnistego kruszywa jest ograniczona średnicą rur pompy do betonu i wysokością pompowania. Ogólnie rzecz biorąc, wzrasta stosunek maksymalnej wielkości dostarczanych cząstek do wysokości pompowania. Na przykład, gdy wysokość pompowania wynosi <50 m, stosunek maksymalnego rozmiaru cząstek grubego kruszywa do średnicy rury transportowej powinien wynosić ≤1:3; przy wysokości pompowania wynoszącej 100 m stosunek ten spada do 1:5, w przeciwnym razie nastąpi zablokowanie rury.
3. Dlaczego w przypadku betonu pompowanego należy kontrolować zawartość cząstek łuszczących się w kruszywach grubych?
Gdy zawartość cząstek łuszczących się jest wysoka, wytrzymałość na zginanie i ściskanie łuszczących się kruszyw grubych jest stosunkowo niska, a siła wiązania pomiędzy grubymi kruszywami maleje, zmniejszając w ten sposób wytrzymałość betonu. W przypadku betonu towarowego wysoka zawartość cząstek łuszczących się będzie skutkować złym kształtem cząstek gruboziarnistych kruszywa, zmniejszając płynność betonu. Jednocześnie łuszczące się, grube kruszywo może łatwo zablokować rury, powodując zablokowanie pompy, a nawet pęknięcie rur. Dlatego beton pompowany wymaga zawartości cząstek łuszczących się ≤10%, a beton o wysokiej wytrzymałości ma wyższe wymagania.
4. Jaki piasek jest potrzebny do betonu towarowego?
Gotowy beton wymaga średniego piasku. Oprócz spełnienia wymagań dotyczących gradacji piasku, zawartości błota i zawartości brył błota, należy również zwrócić uwagę na to, aby zawartość przechodząca przez sito 0,315 mm wynosiła nie mniej niż 15%. Ma to znaczący wpływ na pompowalność betonu; jeśli ta wartość będzie zbyt niska, nastąpi zatkanie rury, a beton będzie słabo zatrzymywał wodę i będzie podatny na krwawienie.
5. Jaki wpływ ma zbyt drobny piasek?
Jeśli piasek jest zbyt drobny, zapotrzebowanie betonu na wodę wzrasta, a beton przygotowany z drobnego piasku ma słabą urabialność i zatrzymywanie wody, co prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości betonu i łatwego pękania.
6. A co, jeśli dostępny jest tylko drobny piasek?
Jeżeli występuje problem ze źródłem piasku, beton pompowany można przygotować mieszając drobny piasek z niewielką ilością piasku produkowanego. Na przykład drobny piasek o module rozdrobnienia mniejszym niż 2,0 można mieszać z piaskiem sztucznym o module rozdrobnienia 3,0–3,2 w stosunku około 6:4. Należy zwrócić uwagę na jego płynność i pompowalność. Można dokonać konkretnych regulacji poprzez próbne mieszanie.
7. Jakie są konsekwencje nadmiernej zawartości mułu piaskowego?
Nadmierna zawartość błota w piasku zwiększa zapotrzebowanie betonu na wodę, zmniejsza retencję wody, zwiększa skurcz, zmniejsza wytrzymałość betonu i sprawia, że konstrukcje są podatne na pękanie. Dlatego zawartość mułu należy kontrolować do ≤3% (dla C30–C50), a beton o wysokiej wytrzymałości ma wyższe wymagania.
8. Jak grudki błota w piasku i kamieniu wpływają na beton?
Oprócz tych samych niekorzystnych skutków, co błoto, grudki błota w piasku i kamieniu mogą poważnie zmniejszyć wytrzymałość betonu. Na przykład grudki błota mogą osłabić powierzchnię pęknięcia betonu; podczas wylewania ziemi grudki błota unoszą się i po wyschnięciu i skurczeniu tworzą na powierzchni wklęsłe ubytki.
9. Dlaczego do przygotowania betonu o dużej wytrzymałości należy używać kamieni o mniejszych rozmiarach?
• Wraz ze wzrostem wielkości cząstek grubych kruszyw słabnie wiązanie z zaczynem cementowym, zwiększając nieciągłość wewnętrznej struktury materiałów betonowych i prowadząc do zmniejszenia wytrzymałości betonu.
• Grube kruszywa ograniczają skurcz cementu w betonie. Ze względu na różne moduły sprężystości grubych kruszyw i zaczynu cementowego wewnątrz betonu powstają naprężenia rozciągające. To naprężenie rozciągające wzrasta wraz ze wzrostem wielkości cząstek grubego kruszywa, co dodatkowo zmniejsza wytrzymałość betonu.
• Wraz ze wzrostem wielkości cząstek kruszyw grubych zwiększa się orientacja kryształów Ca(OH)₂ w strefie przejściowej kruszyw grubych, osłabiając strukturę styku i zmniejszając wytrzymałość betonu.
Testy pokazują :
• W betonie zawierającym grube kruszywa o średnicy 15–25 mm szerokość pęknięcia wokół kruszyw wynosi około 0,1 mm, długość pęknięcia wynosi 2/3 obwodu cząstek, a pęknięcia na styku są bardziej powiązane z pęknięciami w otaczającym zaczynie cementowym.
• W betonie z dodatkiem kruszywa grubego o grubości 5–10 mm szerokość pęknięcia na styku jest jednolita i wynosi tylko 0,03 mm, a długość pęknięcia wynosi tylko 1/6 obwodu cząstki.
• W przypadku kruszyw grubych o różnej wielkości, kieszenie wodne powstałe pod cząstkami po stwardnieniu betonu akumulują się inaczej. Większe grube kruszywa mają większe i więcej kieszeni wodnych. Po odparowaniu wody w kieszeniach wodnych powstające pęknięcia na granicy faz są szersze niż w przypadku mniejszych cząstek, co skutkuje niższą wytrzymałością na granicy faz.
10. Dlaczego wytrzymałość betonu żwirowego 3–4 MPa jest mniejsza niż betonu łamanego przy takim samym stosunku mieszanki?
Chropowata powierzchnia grubych kruszyw sprzyja wytrzymałości granicy między zaczynem cementowym a kruszywami. Wieloletnie badania wykazały, że beton przygotowany z dodatkiem otoczaków zawiera z jednej strony więcej zwietrzałych kamieni, a własny wskaźnik kruszenia jest niższy niż kamień łamany. Z drugiej strony jego gładka powierzchnia powoduje niską wytrzymałość na granicy faz, dlatego wytrzymałość betonu z jego użyciem jest o 3–4 MPa niższa niż betonu łamanego przy takim samym stosunku mieszanki.
11. Dlaczego należy mierzyć wilgotność piasku i kamienia na każdej zmianie?
Piasek i kamień stanowią około 800–1100 kg/m3 betonu towarowego. Każdy 1% wilgoci wpływa na zużycie wody w betonie o 8–11 kg. Piasek, zwykle zbierany z rzek, charakteryzuje się dużą zmianą wilgotności. Jeśli wilgotność nie będzie regularnie mierzona, a ilość wody zarobowej nie będzie korygowana w odpowiednim czasie, spowoduje to duże wahania opadu, urabialności i wytrzymałości każdej partii betonu.
12. Na czym polega reakcja alkalia-kruszywo?
Reakcja alkalia-kruszywo odnosi się do reakcji chemicznej pomiędzy zasadami zawartymi w betonie i kruszywami z aktywną krzemionką jako składem chemicznym, w wyniku której powstaje żel alkaliczno-krzemionkowy, który pochłania wodę i pęcznieje. Naprężenia rozciągające powodują pękanie betonu.
13. Jak zapobiegać reakcji alkalia-kruszywo?
Jeżeli lokalne kruszywo grube zawiera aktywną krzemionkę, zawartość alkaliów w domieszkach do betonu musi być ściśle ograniczona. Zgodnie z „Kodeksem projektowania konstrukcji betonowych” (GB50010-2002) w przypadku stosowania kruszywa alkalicznie aktywnego całkowita zawartość alkaliów we wszystkich materiałach w betonie powinna wynosić ≤3% masy betonu.
14. Jakie elementy należy sprawdzić po dostarczeniu cementu na plac budowy?
Na każde 500 ton cementu należy pobrać losowo próbki w celu kontroli wytrzymałości na ściskanie, wytrzymałości na zginanie (3d, 28d), zużycia wody przy konsystencji, czasu początkowego i końcowego wiązania oraz solidności.
