STAVEBNÍ LÁTKY
Co je to kamenivo?
STAVEBNÍ LÁTKY Kamenivo pro stavební účely Doc. Ing. Tomáš Vymazal PhD. Ústav stavebního zkušebnictví
STAVEBNÍ LÁTKY
• Hlavní funkcí kameniva je vytvoření relativně pevné a tlakově odolné kostry, která vzniká vzájemným opřením a zaklíněním zrn. • Požadavky na kamenivo jsou specifikovány v následujících evropských normách (Jednotlivé normy specifikují vlastnosti kameniva získaného úpravou přírodního, umělého nebo recyklovaného materiálu a směsí těchto kameniv určených pro konkrétní využití.):
STAVEBNÍ LÁTKY PROHLÁŠENÍ O VLASTNOSTECH (PŘÍKLAD)
• Kamenivem rozumíme zrnitý anorganický materiál, přírodního nebo umělého původu, určený pro stavební účely. • Ve stavební praxi se kamenivo používá především jako plnivo, které v kombinaci s vhodnými pojivy slouží pro přípravu malt a betonů. • V silničním a železničním stavitelství se kamenivo používá k tvorbě uměle zhutnělých vrstev.
STAVEBNÍ LÁTKY – EN 12620 Kamenivo do betonu – EN 13043 Kamenivo pro asfaltové směsi a povrchové úpravy silnic, letišť a jiných dopravních ploch – EN 13055-1 Pórovité kamenivo – Část 1: Pórovité kamenivo pro betony, malty a injektážní malty – EN 13055-2 Pórovité kamenivo – Část 1: Pórovité kamenivo pro stmelené a nestmelené aplikace (připravuje se) – EN 13139 Kamenivo pro malty – EN 13242 Kamenivo nestmelené a stmelené hydraulickým pojivem pro inženýrské stavby a silnice – EN 13383-1 Kámen pro vodní stavby – Část 1: Specifikace – EN 13450 Kamenivo pro kolejové lože
STAVEBNÍ LÁTKY PŘÍKLAD: – ČSN EN 206-1 – Beton – ČSN EN 13285 – Nestmelené směsi – ČSN EN 13108 – Asfaltové směsi – ČSN EN 14227 – Směsi stmelené hydraulickými pojivy – Aplikační normy: specifikují požadavky na konkrétní úroveň vlastností kameniva – národní přílohy – Například: ČSN EN 12620 (Kamenivo do betonu): frakce 8/16 = GC85/20 SI20 f1,5 LA25 F1 WA242 http://www.euroviakamenolomy.cz/slovnik_en.aspx?MID=586
1
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Přírodní kamenivo • Kamenivo anorganického původu, které bylo vystaveno jen mechanickému procesu. • Je to jeden z nejrozšířenějších stavebních materiálů tvořený přírodními horninami. • Podle způsobu těžby a další úpravy se přírodní kamenivo dělí na těžené a drcené. • Těžené kamenivo je původu ledovcového nebo pochází z říčních naplavenin.
STAVEBNÍ LÁTKY
• Vzniká přirozeným rozpadem horniny, těží se z vodních toků a náplavů. • Vyznačuje se převážně zaoblenými tvary zrn s povrchem ohlazeným přirozenou cestou při transportu zvětralé horniny. • Vytěžená surovina se třídí, případně ještě zdrobňuje. • Podíl předrcených zrn s nejméně jednou lomovou plochou by neměl přesáhnout 40%.
STAVEBNÍ LÁTKY
Drcené kamenivo • Je charakteristické nepravidelným tvarem zrn, ostrými hranami a drsným lomovým povrchem. • Získává se umělým drcením velkých kusů přírodních hornin a následným tříděním.
STAVEBNÍ LÁTKY
Přírodní kamenivo • Těžené kamenivo: http://www.youtube.com/watch?v=l6ylyIxS8AI www.youtube.com/watch?v=QxtJe1_LHTQ http://www.youtube.com/watch?v=9tW-LDaMbGI http://www.heidelbergcement.com/cz/cs/country/produkty/ka menivo/tezene_kamenivo.htm
STAVEBNÍ LÁTKY
Umělé kamenivo • Je definováno jako kamenivo anorganického původu, které bylo vystaveno tepelnému nebo jinému procesu. • Vyrábí se z průmyslových odpadů (popílek, struska) nebo z upravených hornin (keramzit, expandovaný perlit, popílkové sbalky). • K umělým kamenivům patří v poslední době stále častěji využívané recyklované kamenivo (drcené cihly a beton).
2
STAVEBNÍ LÁTKY
Výroba kameniva- těžba z vody
STAVEBNÍ LÁTKY
Výroba kameniva- kamenolom
STAVEBNÍ LÁTKY
Výroba kameniva- mobilní úpravna
STAVEBNÍ LÁTKY
Výroba kameniva- suchá těžba
STAVEBNÍ LÁTKY
Výroba kameniva- stacionární úpravna
STAVEBNÍ LÁTKY
Umělé, drcené a lehké kamenivo http://www.youtube.com/watch?v=SWxjgvb4SMw http://www.youtube.com/watch?v=XyIKzNBZyxY http://www.youtube.com/watch?v=5JSD4_fjV4w
3
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Požadavky na vlastnosti kameniva • Vzorkuje dle ČSN EN ISO 932-1 • Vlastnosti se stanovují podle: – ČSN EN ISO 933 Zkoušení geometrických vlastností kameniva – ČSN EN ISO 1097 Zkoušení mechanických a fyzikálních vlastností kameniva
STAVEBNÍ LÁTKY
Odběr a vzorkování kameniva pro stavební účely • Vhodný a pečlivý odběr vzorků i jejich přeprava jsou nezbytným předpokladem k získání hodnověrných výsledků zkoušek. • Variabilita při odběru vzorků v důsledku nestejnoměrnosti materiálu v dávce je zmírněna na přijatelnou míru odebráním přiměřeného počtu dílčích vzorků. • Dílčí vzorky jsou odebírány náhodně ze všech částí dávky tak, aby souhrnný vzorek byl reprezentativní.
STAVEBNÍ LÁTKY
Možnosti odběru kameniva • • • • • • •
STAVEBNÍ LÁTKY
Množství a počet dílčích vzorků • závisí na druhu a počtu zkoušek, velikosti kameniva a měrné hmotnosti kameniva • nejmenší hmotnost souhrnného vzorku se doporučuje vypočítat dle vztahu: M = 6 x D1/2 x b Kde: M je hmotnost vzorku(kg) D je maximální zrno kameniva(mm) b je objemová hmotnost volně sypaného kameniva v Mg na m stanovená dle EN 1097-3
STAVEBNÍ LÁTKY
Možnosti odběru kameniva
ze zastaveného dopravního pásu, v místě přepadu, při pneumatické dopravě kameniva, odběr baleného kameniva, z korečkových dopravníků, nakladačů nebo drapáků, ze sila, ze skládek
4
Normová zařízení pro odběr:
Gravitační segregace
– lopata, lopatka (dno rovné i půlkulaté) – odběrný rám, nádoba (box) – odběry z pasu – odběrná sonda, trubice – korečky a drapáky
STAVEBNÍ LÁTKY
Odběrná trubice
STAVEBNÍ LÁTKY
Odběr z nakladače, sila
Odběr vzorků ze STAVEBNÍ LÁTKY
zastaveného dopravního pásu
STAVEBNÍ LÁTKY
Odběr vzorků v místě přepadu • Odběr vzorků se provádí během doby, která se rozdělí na stejné intervaly a dílčí vzorky se odebírají uprostřed každého intervalu. • Dílčí vzorek se odebírá sběrným zařízením – vzorkovací nádobou v místě přepadu materiálu z pásu při stejnoměrné rychlosti, přičemž se odběr musí provést z celého příčného toku dopravovaného materiálu. • Pokud je to možné, nepoužívá se ruční odběr jednak z důvodu bezpečnosti, jednak aby se vyloučila možnost chybného odběru.
5
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Odběr vzorků při pneumatické dopravě kameniva • Odběr vzorků se provádí ve výrobně zařízením instalovaným výrobcem. • Celé toto zařízení musí být konstruováno tak, aby celý tok kameniva mohl být přerušen a na odklonu se mohl odebrat vzorek.
STAVEBNÍ LÁTKY
Odběr vzorků baleného kameniva
STAVEBNÍ LÁTKY
Odběr vzorků baleného kameniva
• Pokud je kamenivo baleno v pytlích, sudech nebo malých kontejnerech, souhrnný vzorek se získá z balení náhodně vybraných. • Pokud je to možné, náhodný výběr balení se provádí výběrem balení v náhodných časových intervalech, když balení procházejí zvoleným místem odběru během nakládání či vykládání nebo očíslováním všech balení a použitím čísel pro náhodný výběr. • Celé balení se může považovat za dílčí vzorek nebo se použije odměrná trubice pro dílčí vzorek z každého vybraného balení.
STAVEBNÍ LÁTKY
Rotační dělič
Zmenšování vzorků dle ČSN EN 932-1 dle ČSN EN 932-2 • • • • •
Žlábkovým děličem Rotačním děličem Kvartací Dělení lopatou Použití náhodných čísel
6
Žlábkový dělič • Sudý počet štěrbin ne menší než 8 • Šířka štěrbiny min. 2D
Zmenšování vzorku kvartací • 3x navršení kužele • Zploštění kužele • Vlastní kvartace – odběr protilehlých výsečí
Dělení lopatou • • • •
Homogenní souhrnný vzorek Vhodná velikost lopaty (lopatka, špachtle,…) Odebrání lopatou na „n“ dílčích hromádek Použití náhodných čísel
Zmenšování vzorku drcením • • • • •
Pro chemický rozbor Nejprve běžnými postupy až do hmotnosti v tab. Podrcení zrn Další dělení běžným způsobem Další drcení …..
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Vlastnosti dle ČSN EN 933
Zrnitost • Horní kontrolní síto (horní mez frakce) vymezuje maximální rozměry zrn, přítomných ve frakci a značí se D. • Pokud je poměr otvorů sít d/D větší než 2, potom je těmito síty definována tzv. široká frakce (např. 0/4, 4/16, 8/22, 0/32). • Úzká frakce je vymezena síty s poměrem velikosti otvorů D/d menším nebo rovným 2 (např. 2/4, 4/8, 16/22).
7
STAVEBNÍ LÁTKY
Zrnitost • Podíl zrn, která propadnou dolním kontrolním sítem frakce (jsou menší než d), označujeme jako podsítné. • Podíl zrn, která zůstanou na horním kontrolním sítu frakce (jsou větší než D), považujeme za nadsítné. • Velikost zrn kameniva se stanovuje podle velikosti nejmenšího kontrolního síta, jímž zrno ještě projde.
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 1: Sítový rozbor • Čára zrnitosti je spojnicový diagram, kde je na vodorovné ose vynesena velikost ok použité sítové řady a na svislé ose jsou znázorněny příslušné propady na jednotlivých sítech. • Pokud jsou v množině zrn kameniva zastoupeny všechny velikosti, označujeme zrnitost jako plynulou. • Pokud zrna určité velikosti chybí, je zrnitost označována jako přetržitá.
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 1: Sítový rozbor - jemné částice • Nejjemnější částice v kamenivu byly podle normy ČSN 72 1510 označovány jako odplavitelné částice a definovány jako částice vymezené horním sítem 0,05 mm zjištěné plavením. • Nové evropské normy pro kamenivo již pojem odplavitelné částice nepoužívají. • Namísto toho jsou zavedeny jemné částice, definované jako frakce kameniva, které propadne sítem 0,063 mm.
STAVEBNÍ LÁTKY
Zrnitost • Podle velikosti zrn rozdělujeme kamenivo na: – hrubé kamenivo, jehož zrna (D) jsou větší nebo rovna 4 mm, – drobné kamenivo, jehož zrna (D) jsou menší nebo rovna 4 mm, – jemné částice – frakce kameniva, která propadne sítem 0,063 mm, – směs kameniva (štěrkopísek, štěrkodrť) – kamenivo, které je směsí hrubého a drobného kameniva.
Velikost sít pro specifikaci frakcí kameniva (ČSN EN 933-2) Základní řada sít má velikost čtvercových otvorů 63, 31,5 (32), 16, 8, 4, 2, 1, 0,5, 0,25, 0,125 a 0,063 mm, může být doplněna ještě síty z doplňkově řady. Tato síta mají velikost otvorů 45, 22,4 (22), 11,2 (11) a 5,6 (5) mm. Čísla uvedená v závorkách se mohou použít jako zjednodušené označeni frakce kameniva.
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 1: Sítový rozbor - jemné částice • Pro kamenivo do betonu je přípustný obsah jemných částic limitován v závislosti na kategorii kameniva. • Maximální hmotnostní procento propadu sítem 0,063 mm se pohybuje v rozmezí 1,5% u hrubého kameniva až po 22% pro kamenivo drobné. • Pro kategorii fNR u těžené přírodní frakce 0/8 a drobného kameniva (písku) maximální propad sítem 0,063 mm není limitován.
8
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 3: Stanovení tvaru zrn – Index plochosti • zkouška je sestavena ze dvou prosévacích operací: – vzorek se roztřídí na různé frakce di/Di každá frakce di/Di se pak prosévá na tyčových sítech a vyjádří se jako procento z celkové vysušené hmotnosti zkoušených zrn,
• index plochosti FI zaokrouhlený na nejbližší celé číslo
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 5: Stanovení podílu drcených zrn v hrubém kamenivu • zkouška sestává z ručního třídění zrn zkušební navážky hrubého kameniva na: – drcená zrna včetně ostrohranných zrn, – zaoblená zrna včetně oblých zrn,
• zjistí se hmotnost každé z těchto skupin a vyjádří se jako procentní podíl zkušební navážky, • ostrohranná a oblá zrna se pak ručně roztřídí z drcených a zaoblených zrn, zjistí se hmotnost každé skupiny a vyjádří se jako procentní podíl zkušební navážky, • procentní podíly C, zaokrouhlené na celá čísla
STAVEBNÍ LÁTKY Část 7: Stanovení obsahu schránek živočichů – podíl schránek živočichů v hrubém kamenivu • zkouška sestává z ručního vytřídění schránek živočichů a jejich zlomků ze zkušební navážky hrubého kameniva, • obsah schránek živočichů se stanoví jako podíl hmotnosti schránek živočichů a jejich úlomků z celkové hmotnosti zkušební navážky, • obsah schránek živočichů SC se vyjádří jako procentní podíl (max. 10 %)
STAVEBNÍ LÁTKY Část 4: Stanovení tvaru zrn – Tvarový index • U hrubého kameniva se kromě zrnitosti hodnotí i tvar a povrch jednotlivých zrn. • Tvar zrn má zásadní vliv na zpracovatelnost čerstvých betonů a v případě hutněných vrstev nebo asfaltobetonu má vliv na pevnost výsledného kompozitu. • Zrna mohou být oblá a hladká nebo ostrohranná s hrubým lomovým povrchem. • tvarový index SI, zaokrouhlený na celé číslo
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 6: Posouzení povrchových charakteristik – Tekutost kameniva • tekutost kameniva je čas, vyjádřený v sekundách, pro určitý objem kameniva, který propadne stanoveným otvorem za stanovených podmínek při použití normového zkušebního zařízení. • tekutost Ec zaokrouhlena na nejbližší sekundu
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 8: Posouzení jemných částic – Zkouška ekvivalentu písku • zkušební navážka písku a malé množství koloidního roztoku se vloží do odměrného válce a protřepe se, aby se z povrchu zrn písku zkušební navážky uvolnil jílovitý povlak, • písek je pak použitím dalšího koloidního roztoku rozplaven, aby se jemné částice dostaly do suspenze nad písek, • po 20ti minutách se vypočte hodnota ekvivalentu písku (SE) vyjádřením výšky usazeniny jako procento celkové výšky koloidního materiálu ve válci.
9
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 9: Posouzení jemných částic – Zkouška methylenovou modří • do suspenze zkušební navážky s vodou se postupně přidává roztok methylenové modře, • adsorpce barevného roztoku zkušební navážkou je kontrolována po každém přidání roztoku provedením zkoušky zbarvení filtračního papíru ke zjištění přítomnosti nevázaného barviva, • pokud je přítomnost nevázaného barviva potvrzena, vypočte se hodnota methylenové modře (MB nebo MBF) a vyjádří se v g barviva adsorbovaného jedním kg zkoušeného podílu.
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 11: Klasifikace složek hrubého recyklovaného kameniva
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 10: Posouzení jemných částic – Zrnitost fileru (prosévání proudem vzduchu) • rozčlenění a oddělení zrn fileru, pomocí řady sít do několika zrnitostních skupin se sestupnou velikostí.
STAVEBNÍ LÁTKY
Vlastnosti dle ČSN EN 1097
• zkouška spočívá v ručním přebrání částic zkušební navážky hrubého recyklovaného kameniva a zaznamenání do seznamu složek, • podíl každé složky ve zkušební navážce se stanoví a vyjádří jako procento hmotnosti, včetně podílu plovoucích částic, které jsou vyjádřeny jako objem hmotnosti.
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 1: Stanovení odolnosti proti otěru • zkouškou se stanoví součinitel mikro-Deval, který je procentním podílem původního vzorku zmenšeného při otáčení v bubnu na velikost menší než 1,6 mm. • zkouška sestává z měření otěru způsobeného třením mezi kamenivem a abrazivní náplní v otáčejícím se bubnu za stanovených podmínek, • procentní podíl zbytku na sítě 1,6 mm se po ukončení otáčení použije k výpočtu součinitele mikro-Deval.
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 2: Metody pro stanovení odolnosti proti drcení • Stanovení odolnosti proti drcení zkušební metodou Los Angeles (LA) – Vzorek kameniva se válí s ocelovými koulemi v otáčecím bubnu. Po dokončení otáčení se stanoví množství materiálu zachyceného na sítě 1,6 mm.
• Stanovení odolnosti proti drcení zkušební metodou drtitelnosti v rázu (SZ) – Dílčí navážka se umístí do ocelového válce a je vystavena deseti nárazům beranu o hmotnosti 50kg. – Rozsah podrcení způsobeného deseti rázy se měří proséváním dílčí navážky s použitím pěti určených zkušebních sít.
10
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 3: Stanovení sypné hmotnosti a mezerovitosti
Část 4: Stanovení mezerovitosti suchého zhutněného fileru
• Zjistí se hmotnost vysušeného kameniva v odměrné nádobě a vypočte se sypná hmotnost volně sypaného kameniva (ρb). • Mezerovitost v procentech se vypočte ze sypné hmotnosti volně sypaného kameniva a objemové hmotnosti zrn kameniva (V).
• Filer se zhutní standardním způsobem zhutňovacím zařízením. • Objem zhutněného fileru se stanoví z výšky zhutněného lože fileru. • Pomocí známé hmotnosti zhutněného fileru se vypočte mezerovitost zhutněného fileru (V)
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 5: Stanovení vlhkosti sušením v sušárně
Část 6: Stanovení objemové hmotnosti zrn a nasákavosti
• Metoda sušením v sušárně umožňuje zjistit celkovou volnou vodu přítomno ve zkušební navážce kameniva. • Voda může být z povrchu kameniva i z přístupných pórů zrn kameniva. • W [%]
• Objemová hmotnost zrn se vypočte z poměru hmotnosti k objemu. • Hmotnost se stanoví zvážením vodou nasycené a povrchově osušené zkušební navážky a opět zvážením po vysušení v sušárně. • Objem se stanoví z hmotnosti vytlačené vody, buď snížením hmotnosti metodou s drátěným košem nebo vážením při pyknometrické metodě. • ρxx
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Objemová hmotnost zrn • Podle objemové hmotnosti zrn dělíme kamenivo do následujících skupin: – těžké kamenivo – o objemové hmotnosti větší než 3000 kg.m-3, – hutné kamenivo – obj.hm. 2000 – 3000 kg.m-3, – pórovité kamenivo – obj. hm. ≤ 2000 kg.m-3, nebo sypké hmotnosti ≤ 1200 kg.m-3.
Těžké kamenivo • Kamenivo o objemové hmotnosti větší než 3000 kg.m-3 označujeme jako kamenivo těžké. • Použití těžkého kameniva se uplatňuje zejména ve speciálních konstrukcích z těžkých betonů, které slouží jako ochrana před radioaktivním a rentgenovým zářením. • Vzhledem ke způsobu určení jsou na kamenivo do těžkých betonů kladeny specifické požadavky.
11
STAVEBNÍ LÁTKY
Hutné kamenivo • Hutné kamenivo je hmotnostně nejvýznamnější složkou běžných malt a betonů. • V betonu tvoří 75 – 80% jeho objemu a jeho hlavní funkcí je vytvoření pevné kostry při minimální mezerovitosti. • Používá se i na zásypy a vozovkové vrstvy (asfaltobetony). • Nejčastěji se získává těžením, popř. drcením přírodních hornin. • Kvalitní hutné kamenivo poskytuje celá řada hornin běžně se vyskytujících na našem území.
STAVEBNÍ LÁTKY
Pórovité kamenivo • kamenivo s objemovou hmotností do 2000 kg.m-3. • Pórovité kamenivo nachází hlavní uplatnění při výrobě lehkých malt a betonů s tepelněizolačními účinky. • Používají se pórovitá kameniva jednak přírodní, jednak uměle vyrobená.
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 8: Stanovení hodnoty ohladitelnosti • Hodnota ohladitelnosti (PSV) je míra odolnosti hrubého povrchu kameniva proti ohlazování kol aut za podmínek podobných, které se vyskytují na povrchu vozovky. • Zkoušky se provádí na kamenivu, které propadne sítem 10 mm a zůstane na sítě 7,2 mm a skládá se ze dvou částí: a) dílčí navážky jsou vystaveny působení ohlazování přístrojem pro zrychlené ohlazování, b) stav ohlazení každého zkušebního tělesa je měřen pomocí zkoušky třením. PSV se pak vypočte ze zjištěných hodnot tření.
STAVEBNÍ LÁTKY
Hutné kamenivo • Z umělých hutných kameniv se uplatňuje zejména hutná vysokopecní struska jako kamenivo do betonů. • Objemová hmotnost strusky se pohybuje v rozmezí 1900 – 2800 kg.m-3, nasákavost je do 10%. • Struska musí být nerozpadavá, ověřuje se i její chemické složení. • Dalším použitelným materiálem z této kategorie je drcený betonový recyklát.
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 7: Stanovení měrné hmotnosti fileru – Pyknometrická zkouška • Nahrazení určitého množství kapaliny známé měrné hmotnosti zkušební navážkou. • Pyknometr známého objemu, obsahující zkušební navážku, je naplněn kapalinou. • Objem této kapaliny se vypočte vydělením hmotnosti přidané kapaliny její měrnou hmotností. • Objem zkušební navážky se vypočte odečtením tohoto objemu od pyknometru. • ρf
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 9: Stanovení odolnosti proti obrusu pneumatikami s hroty • Vzorek úzké frakce kameniva 11,2 až 16,0 mm se otáčí společně s ocelovými kuličkami a vodou v ocelovém válci. • Tři zarážky, které jsou upevněny na vnitřní straně válce, umožňují důkladnější promíchání zrn kameniva a ocelových kuliček. • Při otáčení bubnu se obsah obrušuje. • Po předepsaném počtu otáček vyjme se obsah bubnu a kamenivo se proseje na sítě 2 mm, aby se zjistila procentní ztráta vlivem obrusu (AN)
12
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Část 10: Stanovení výšky vzlínavosti vody
Škodlivé látky v kamenivu
• Vysušené kamenivo ve svislém válci se umístí přímo na hladinu vody a ponechá se účinku vzlínavosti vody. • Po dosažení rovnovážného stavu se stanoví výška vzlínavosti zjištěním změn vlhkosti zkušební navážky • W hyg [%]
STAVEBNÍ LÁTKY
Škodlivé látky v kamenivu • Škodlivé podíly v kamenivu určeném do betonu lze rozdělit do následujících skupin: – jemné částice menší než 0,063 mm (jak je uvedeno výše, jsou škodlivé jen tehdy, překročí-li jejich podíl v jednotlivých frakcích kameniva přípustné množství), – humusovité látky (jemně rozptýlené organické látky prokazatelné pomocí roztoku hydroxidu sodného),
• Z hlediska vlastností betonové směsi, vlastností a trvanlivosti betonu je důležité, aby kamenivo neobsahovalo škodlivé látky, které při styku s cementovým tmelem vedou k nepříznivému ovlivnění tuhnutí a tvrdnutí cementového tmele, způsobují vnitřní pnutí, a tím porušování struktury zatvrdlého betonu a snižují soudržnost u betonu s ocelí.
STAVEBNÍ LÁTKY
Škodlivé látky v kamenivu – bobtnající organické látky (zbytky dřeva), – látky ovlivňující tvrdnutí, – látky obsahující síru, – látky způsobující korozi výztuže (halogenidy) – látky podléhající alkalicko-křemičité reakci, – kamenivo ze zbytků čerstvého betonu a malt.
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Škodlivé látky v kamenivu
Škodlivé látky v kamenivu
• Sírany obsažené v kamenivu mohou způsobit porušení betonu rozpínáním. • Větší podíl síranů se připouští pouze v krystalické vysokopecní strusce, kde je uzavřen v zrnech, a proto se neúčastní hydratačního procesu cementu.
• Určitá kameniva mohou reagovat za nepříznivých podmínek a vysoké vlhkosti s alkáliemi v betonu. To může způsobit rozpínání a vznik trhlinek, popř. i rozpad betonu. • K nejběžnějším formám patří reakce mezi alkáliemi a určitými formami křemíku (alkalicko-křemičitá reakce).
13
STAVEBNÍ LÁTKY
Škodlivé látky v kamenivu • Rovněž při použití vzduchem chlazené vysokopecní strusky jako kameniva do betonu může v některých případech docházet k negativnímu ovlivnění její objemové stálosti. • Méně běžná je reakce alkalicko-uhličitanová. • Omezení těchto rizik lze dosáhnout omezením celkového obsahu alkálií v betonu, použitím směsi nereaktivního kameniva a snížením stupně nasycení vodou.
STAVEBNÍ LÁTKY
Přírodní pórovitá kameniva • Získává se z lehkých hornin vhodných vlastností. • Mohou to být horniny vulkanického původu nebo pórovité sedimenty. • Z lehkých hornin, které lze použít pro výrobu pórovitého kameniva se u nás vyskytují tufy a tufity, křemelina, spongility, trasy a čedičové lávy. • Přírodní pórovitá kameniva vykazují kolísání objemové hmotnosti a nestejnoměrnost vlastností.
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Přírodní pórovitá kameniva
Pórovitá kameniva z průmyslových odpadů
• Vzhledem k tomu, že se většinou vyrábí drcením hornin – mohou obsahovat značné procento prachových podílů a jejich pórovitost je do značné míry otevřená. • Většina pórovitých hornin je silně nasákavá a náchylná k objemovým změnám působeným změnami vlhkosti. • Tato kameniva mají místní význam.
• Z průmyslových odpadů se jako pórovité kamenivo využívá škvára, zpěněná struska, popílek a recyklované cihelné zdivo. • Škvára vzniká jako odpad spalování pevných paliv v roštových topeništích. • Její upotřebitelnost závisí na druhu paliva, ze kterého vznikla. • U čerstvé škváry jsou nebezpečné nespálené zbytky, které se dosud nerozložily (množství je limitováno na max. 10%)
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Pórovitá kameniva z průmyslových odpadů
Pórovitá kameniva z průmyslových odpadů
• Sloučeniny síry, zejména sirníky, mohou ovlivňovat tuhnutí cementu. • Objemovou nestálost škváry mohou způsobovat volné oxidy CaO a MgO, které se však delším odležením samovolně vyhasí. • Škvára pro stavební využití se posuzuje i z hlediska obsahu radioaktivních izotopů.
• Zpěněná struska vzniká při hutnickém zpracování kovových rud prudkým zchlazením žhavé tekuté strusky vodou. • Jakost zpěněné strusky často kolísá, proto se od jejího použití upouští a struska se používá nezpěněná (chlazená vzduchem) jako hutné kamenivo. • Pro tento účel se třídí do frakcí a magnetickou separací se zbavuje kovových podílů. • Oba typy struskového kameniva jsou u nás běžně dostupné.
14
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Pórovitá kameniva z průmyslových odpadů
Pórovitá kameniva z průmyslových odpadů
• Cihelná drť vzniká v malém množství jako odpad z cihlářské výroby, ale převážně drcením cihelné suti. • Nevýhodou je nákladné třídění sutin, při kterém se oddělují ostatní hmoty (dřevo a další), a nerovnoměrná jakost. • Agloporit je druh objemově stálého pórovitého kameniva vyráběného z elektrárenského popílku. • Je vhodný jak pro výrobu izolačních betonů, tak i pro betony konstrukční (nepoužívá se).
STAVEBNÍ LÁTKY
Pórovitá kameniva z přírodních zdrojů • Keramzit je kamenivo vyráběné žíháním granulí jílových nebo písčito-hlinitých hornin (jílů, písčitých jílů, břidlic, argilitu, siltu), hornin obsahujících šungit, tripolity, popelostruskové směsi nebo popílky a úlety tepelných elektráren, které při žíhání současně expandují (ČSN EN 13055-1).
Základní parametry keramzitového kameniva
• Cihelná drť + škvára http://www.sport.cz/ostatni/tenis/clanek/423032video-tuny-skvary-a-antuky-tak-se-stavi-kurtpro-uspech-cechu-v-davis-cupu.html
STAVEBNÍ LÁTKY
Pórovitá kameniva z přírodních zdrojů • Hlavními parametry jakosti lehkého kameniva jsou hmotnost a pevnost zrna. • Objemová hmotnost zrna může být 550 – 1500 kg.m-3, což při mezerovitosti 40 – 45% představuje sypnou hmotnost 250 – 800 kg.m-3. • Hustota keramzitového materiálu je 2300 -2600 kg.m-3.
STAVEBNÍ LÁTKY
Pórovitá kameniva z přírodních zdrojů • VIZ CVIČENÍ FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI KAMENIV http://www.youtube.com/watch?v=_rWVg4PvgLE http://www.youtube.com/watch?v=m3vnnP2bJnA
• Podobným výrobkem je drobné lehké kamenivo vyráběné z odpadního drceného skla. • Při jeho výrobě se připravené rozdrcené odpadní sklo jemně rozemele a potom se granuluje. • Skleněný granulát se v expandační peci při teplotě asi 900°C spéká, slinuje a expanduje.
15
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Pórovitá kameniva z přírodních zdrojů
Pórovitá kameniva z přírodních zdrojů
• Sypná hmotnost je v rozmezí 190 – 300 kg.m-3. • Objemová hmotnost zrn je 290 – 540 kg.m-3. • Součinitel tepelné vodivosti λ má hodnotu od 0,07 W.m-1.K-1. • Zrna jsou tvarově stabilní do teploty 750 °C.
• Expandovaný perlit je drobné pórovité kamenivo vyrobené žíháním zrn vulkanického skla obsahujícího vodu (ČSN EN 13055-1). • Vyrábí se tepelným zpracováním horniny sopečného původu – perlitu. • Perlit je amorfní křemičitan hlinitý sopečného původu. Má poměrně vysoký obsah alkálií a nízký obsah oxidu železa a titanu. • Jeho chemické složení a vlastnosti jsou podobné jako u skla.
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Pórovitá kameniva z přírodních zdrojů
Pórovitá kameniva z přírodních zdrojů
• Hustota perlitu je 2350 • Expandovaný perlit je zdravotně nezávadný, biologicky i chemicky inertní, nehořlavý a odolný mrazu, objemově stálý a má sypnou hmotnost 50 – 120 kg.m-3. • Má velmi nízký koeficient tepelné vodivosti (ɤ = 0,045 – 0,10 W.m-1.K-1), a proto je jeho použití rozšířeno zejména v oboru stavebnictví jako tepelná a zvuková izolace. • Užití je možné v rozsahu teplot -200 až +900 °C.
• Velký podíl otevřených pórů zapříčiňuje vysokou nasákavost, která může přesáhnout i 400% hmotnosti. • Z výroby přichází expandovaný perlit (experlit) zpravidla jako suchý pytlovaný materiál s vlhkostí kolem 2%. • Ve stavebnictví se expandovaný perlit používá zejména k výrobě lehčených izolačních omítek, zdících malt, betonů a izolačních zásypů. • Pro své vlastnosti je vhodný k dodatečnému zateplení budov a požární ochraně objektů.
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
kg.m-3.
Pórovitá kameniva z přírodních zdrojů • Expandovaný perlit http://www.youtube.com/watch?NR=1&feature=endscreen&v=4sw4aGjNYsM http://www.youtube.com/watch?v=YOK12o8zVcQ
Minerální vlákna • Ve stavebnictví tímto výrazem označujeme umělá anorganická vlákna vyráběná především pro tepelněizolační účely, v podobě vláknité směsi, připomínající ovčí rouno, kterému se běžně říká minerální vlna.
16
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Azbest
Azbest
• Azbest (osinek) je skupinové označení přírodních jemně vláknitých materiálů tvořených hydratovatovanými křemičitany železnatohorečnatými (chrysotil, hadcový azbest) nebo hydratovanými křemičitany vápeno-železnatohořečnatými (amfibol, amozit, krokydolit). • Nejzávažnějším škodlivým efektem, vyvolaným vdechováním azbestových vláken, je vznik pleurálního nebo peritoneálního mesotheliomu pozorovaný po 15 – 30 letech po expozici azbestem.
• Azbest se pro své výhodné protipožární a tepelně-izolační vlastnosti uplatňoval ve velmi širokém spektru stavebních výrobků. • Jako vláknitá výztuž odolná v cementovém prostředí byl s oblibou používán k výrobě rovné i vlnité azbestocementové krytiny, k výrobě azbestocementových desek a šablon a k výrobě azbestocementových rour a tvarovek. • Široké uplatnění nacházel i při výrobě speciálních tmelů, omítek a nástřihů. Roční spotřeba azbestu v bývalé ČSSR činila cca 50 000 tun.
STAVEBNÍ LÁTKY
STAVEBNÍ LÁTKY
Azbest
Příklad mobilní betonárny přímo v lomu
http://technet.idnes.cz/jak-se-likviduje-materialktery-je-zakernejsi-nez-terorista-pli/tec_reportaze.aspx?c=A070708_173502_tec_repo rtaze_rja
(betonáž CBK, D1, květen 2015, Velká Bíteš)
Dotazy? Děkuji za pozornost! Doc. Ing. Tomáš Vymazal PhD.
17
