Analiza mechaniczna kruszywa

Beton produkuje się z wykorzystaniem frakcji pyłowo-piaskowych, piasków i żwirów (uprawnienia budowlane – egzamin). Analiza mechaniczna kruszywa wykonywana jest w Polsce przy wykorzystaniu sit:

– o oczkach okrągłych o średnicy: 80, 40, 20, 10 mm,

– o oczkach kwadratowych o boku: 4, 2, 1, 0,5, 0,25, 0,125 mm.

Wszystkie frakcje kruszyw dzieli się na  głównych kategorii. Wyróżnia się:

– pyły (dopuszczalna ilość – do 3%),

– frakcje pyłowo-piaskowe,

– piaski,

– żwiry,

– otoczaki.

Otoczaki drobne i grube to ziarna, których średnica jest większa od 40 mm. Wykorzystuje się je jedynie w przypadku warunków specjalnych. Są to sytuacje, kiedy wymiary konstrukcji oraz ilość zbrojenia na to pozwalają.

Otoczaki 40/80, 80/160, 160/320 mm można dodawać niezależnie od składu zasadniczej mieszanki betonowej. Pełnią one funkcję wypełniaczy kamiennych w ilości 15-30%. Ich ilość zależy przede wszystkim od rodzaju i wymiarów elementów konstrukcji.

W ten sposób dochodzi się do ilości trzynastu frakcji, z których pierwszych dziesięć stanowi podstawowe składniki kruszyw do betonów konstrukcyjnych.

W różnych krajach wykorzystuje się różne rodzaje sit. Zgodnie z badaniami Fereta odpowiednikiem otworu kwadratowego w sicie tkanym o boku d jest otwór kołowy sita perforowanego o średnicy 1,25 d. Jest to zasada, która obowiązuje prawie we wszystkich krajach (egzamin na uprawnienia architektoniczne).

Krzywa przesiewu

Wyróżnia się dwa sposoby przedstawienia krzywej przesiewu. Jeden z nich polega na tym, że na osi odciętych odmierza się wymiary otworów sit w skali liniowej. Dane frakcje kruszywa są wtedy proporcjonalne do wymiarów liniowych, które są odcięte na wykresie. Drugim sposobem jest to, że na osi odciętych wielkości otworów sit wyraża się w skali logarytmicznej.

Należy pamiętać o tym, że co prawda pierwszy sposób przedstawienia krzywej przesiewu jest lepszy pod katem obrazowania danych uziarnienia, jednak nie jest on najwygodniejszy. Spowodowane to jest tym, że zajmuje więcej miejsca. Dotyczy to w szczególności sytuacji, kiedy ma objąć wszystkie 10 trakcji.

Obraz granicznych krzywych przesiewu wg normy PN-63/B-06250 wyrażony w obu postaciach

Krzywe dotyczą przypadków, kiedy do betonu używane są żwiry do frakcji, tj. o ziarnach do 40 mm. Krzywe także dotyczą kruszyw, które obejmują frakcje, tj. o ziarnach do wielkości 20 mm (uprawnienia budowlane). Zakreskowane pola wskazują obszar najlepszego uziarnienia. Krzywe przesiewu kruszyw przeznaczonych do betonów powinny znajdować się zatem w obszarze zakreskowanym.

Wadami charakterystyki granulometrycznej kruszywa wyłącznie za pomocą krzywej przesiewu są:

– brak porównywalnej oceny dwóch różnych kruszyw o krzywych wzajemnie przecinających się,

– brak precyzji warunku szczelności, któremu powinno odpowiadać właściwie uziarnione kruszywo przeznaczone do wyrobu betonów.

Drugą z wad dodatkowo określa się w polskiej normie. Ilość próżni w stosie okruchowym silnie ubitym nie powinna przekraczać 25% dla betonów o wytrzymałości do 400 kg/cm2.

Najczęściej jest jednak tak, że kruszywa, których uziarnienie jest scharakteryzowane krzywą przesiewu i mieści się między krzywymi granicznymi, odpowiadają określonemu przez normę warunkowi szczelności.

Badanie uziarnienia kruszyw

Badanie uziarnienia kruszyw, a także wykreślenie krzywej przesiewu ma miejsce na skutek poniższych czynności. W pierwszej kolejności należy wysuszyć 5-10 kg kruszywa do stałej wagi. Suszenie odbywa się w temperaturze do 105 ± 2°C. Następnie należy odważyć wysuszone kruszywo w ilości 4-5 kg. Dokonuje się tego z dokładnością do 1 g. Kolejnym krokiem jest przesianie wysuszonego i odważonego kruszywa przez komplet sit. W pierwszej kolejności stosuje się sita, które posiadają największe otwory. Później należy zważyć pozostałości na każdym sicie z dokładnością do 1 g. Są to tzw. frakcje (segregator z aktami prawnymi do egzaminu na uprawnienia budowlane). Następnie określa się procenty pozostałości na sitach w stosunku do wagi próbki pobranej do badania. Później należy obliczyć rzędne, które są niezbędne do wykonania wykresu krzywej uziarnienia. Rzędne te to procentowe wyrażenie wagowej ilości kruszywa, jakie przeszło przez poszczególne sita, w stosunku do całego ciężaru pobranej próbki. Ostatnim etapem jest sporządzenie wykresu krzywej przesiewu.