Druhy plniv a jejich účel v betonech a maltách — TechLib SPB UVT

Zástupné symboly nazývaná sypká směs minerálních nebo organických zrn přírodního nebo umělého původu. V betonu jsou tato zrna držena pohromadě pojivem a tvoří pevné těleso podobné kameni.

1. Kamenivo zabírá v betonu až 80 % objemu, a proto může dramaticky snížit spotřebu cementu nebo jiných pojiv, které jsou nejdražší a nedostatkovou složkou betonu.

2. Cementový kámen při tvrdnutí podléhá objemovým deformacím. Jeho smrštění dosahuje 2 mm/m. Vlivem nerovnoměrnosti deformací smršťováním dochází k vnitřním pnutím a trhlinám. Malé praskliny nemusí být pouhým okem viditelné, ale dramaticky snižují pevnost a trvanlivost cementového kamene.

Plnivo vytváří v betonu tuhou kostru, absorbuje namáhání smršťováním a snižuje smršťování běžného betonu asi 10krát ve srovnání s cementovým kamenem.

3. Tuhý skelet z vysokopevnostního kameniva zvyšuje pevnost betonu, zvyšuje jeho modul pružnosti (t.j. snižuje deformaci konstrukcí při zatížení) a snižuje dotvarování.

4.Lehké porézní kamenivo snižuje průměrnou hustotu betonu a jeho tepelnou vodivost.

5. Speciální, zvláště těžká plniva (litinové broky, železná ruda) činí beton spolehlivou ochranou proti radioaktivnímu záření.

Podle velikosti zrna se rozlišují jemné kamenivo (písek), sestávající z částic o velikosti 0,16. 5 mm, a hrubé kamenivo (štěrk nebo drcený kámen) o velikosti částic 5. 70 mm.

Hrubé kamenivo se v závislosti na tvaru částic nazývá drcený kámen (hrubé, nepravidelně tvarované částice) nebo štěrk (hladké, zaoblené částice).

Podle původu plniva mohou být přírodní nebo umělá. Přírodní plniva získané těžbou a zpracováním hornin. NA umělá plniva zahrnují vedlejší produkty průmyslu (vysokopecní a palivová struska, popel z tepelných elektráren), ale i speciálně vyrobené – keramzitový štěrk, drť z expandovaného perlitu apod. Používají „sekundární“ kameniva, oddělená od opotřebovaných betonové a železobetonové konstrukce drcením a proséváním.

Složení zrn kamenivo má rozhodující vliv na získání betonu dané pevnosti s minimální spotřebou cementu. V betonové směsi se cementová pasta používá k obalení povrchu zrn a vyplnění mezer (dutin) mezi nimi. V ideálním případě je nejnižší spotřeby cementu dosaženo, když jak měrný povrch, tak i pórovitost zrn kameniva mají tendenci k minimu. Čím větší je velikost agregátu, tím menší je specifický povrch.

Na rozdíl od specifického povrchu, objem dutin v plnivu teoreticky nezávisí na velikosti zrna. Aby se snížila pórovitost plniva, zavádějí se do jeho složení menší zrna, která vyplňují mezery mezi většími částicemi. To však zvyšuje specifický povrch kameniva, a proto může vést k nadměrné spotřebě pojiva k obalení zrn. Proto musí být optimální poměr mezi zrny různých velikostí v kamenivu, při kterém objem dutin a celkový povrch zrn vyžaduje minimální spotřebu cementu k získání neoddělitelné betonové směsi určité zpracovatelnosti a betonu – daná hustota a síla.

Zrnitostní složení kameniva je určeno výsledky prosévání vzorku přes standardní sadu včetně 10 sít s otvory, mm:70; 40; 20; 10; 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 a 0,16. Hranice mezi jemným a hrubým kamenivem probíhá podél zrna 5 mm.

Nazývá se soubor zrn, jejichž velikost je v rámci velikosti otvorů dvou sousedních sít frakce plniva. Plniva jsou dodávána polyfrakční, tj. sestávající ze zrn různých frakcí, a monofrakční. Například drť o zrnitosti 5. 40 mm je polyfrakční: skládá se ze zrn frakcí 5 (3). 10; 10…20 a 20…40 mm.

Tvar zrna kamenivo ovlivňuje zpracovatelnost betonových a maltových směsí. V tomto ohledu jsou výhodná zrna kulatého nebo kvádrového tvaru.

Lamelová, podlouhlá, tzv. vločkovitá, zrna kameniva jsou uložena do betonu v přísně orientované poloze, obvykle vodorovně. Tím je struktura betonu heterogenní a jeho vlastnosti v různých směrech nestejné. Proto je obsah vločkovitých zrn limitován normami.

Drsnost povrchu zrna kameniva ovlivňuje vlastnosti betonové směsi a pevnost betonu. Betonové směsi vyrobené z kameniva s hladkým povrchem, jako je štěrk, mají dobrou zpracovatelnost. Hůře se ukládají směsi na bázi kameniva s drsným povrchem, zejména drcený kámen, ale beton získává větší pevnost než beton na bázi štěrku. To se vysvětluje lepší přilnavostí hrubého kameniva k cementovému kameni.

Z hustota agregátu záleží na hustotě betonu. Pro výrobu těžkého betonu se používá kamenivo z hornin o průměrné hustotě 1,8. 2,8 g/cm 3 . Plniva, která se vyznačují znatelnou pórovitostí, čím větší, tím nižší je jejich průměrná hustota. Takové porézní kamenivo se používá k přípravě lehkého betonu.

Trvanlivost – nejdůležitější charakteristika agregátu. Posuzuje se podle pevnosti v tahu původní horniny ve stavu nasyceném vodou. Třídy horniny z hlediska pevnosti jsou M20. M140. Třída znamená minimální pevnost horniny v tlaku, vyjádřenou v MPa. Horniny s pevností v tahu menší než 20 MPa jsou klasifikovány jako slabé odrůdy. Obsah slabých odrůd v drti je omezen normami.

Pevnost drceného kamene a štěrku je charakterizována stanoveným stupněm drtivostí drcený kámen (štěrk) při stlačování (drcení) vzorku zrn v ocelovém válci.

Podle velikosti se rozlišuje jemné kamenivo (písek), skládající se z částic o velikosti 0.16–5 mm, a kamenivo hrubé (štěrk nebo drť), jehož velikost částic se pohybuje od 5 do 70 mm. V některých případech se například při betonáži masivních konstrukcí používá drť nebo štěrk o velikosti částic do 150 mm. Podle původu se kamenivo dělí na přírodní a umělé. Přírodní kamenivo se získává těžbou a zpracováním vyvřelých, sedimentárních nebo metamorfovaných hornin: žula, diabas, diorit, vápenec, sopečný tuf, štěrk, křemenný písek, křemenec, mramor. Mezi umělá plniva patří vedlejší produkty průmyslu: vysokopecní a palivová struska, popel z tepelných elektráren, ale i speciálně vyráběná: keramzitový štěrk, drcený kámen z expandovaného perlitu a mnoho dalších.

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 mezer (dutin) mezi nimi. V ideálním případě je nejnižší spotřeby cementu dosaženo, když jak měrný povrch, tak i pórovitost zrn kameniva mají tendenci k minimu. Čím větší je velikost agregátu, tím menší je specifický povrch. Měrný povrch směsi, vzat na 1 m3 absolutního objemu plniva, má tedy následující hodnoty:
pro prachové částice o velikosti 0,05–0,16 mm – 160 000 m2;
zrnitost 2,5–5 mm – 1 600 m2;
zrnitost 10–20 mm – 400 m2.

Na rozdíl od měrného povrchu objem dutin v plnivu, reprezentovaný zrny (kuličkami) stejné velikosti, teoreticky nezávisí na velikosti částic a je určen typem jejich balení – krychlový nebo šestiúhelníkový . Pro zmenšení dutin kameniva se do jeho složení obvykle zavádějí menší zrna, která vyplňují mezery mezi většími prvky. Taková aditiva však zvyšují specifický povrch, a proto mohou vést k nadměrné spotřebě pojiva k obalení zrn. Proto musí být poměr mezi zrny různých velikostí v kamenivu optimální – takový, aby objem dutin a celkový povrch zrn vyžadovaly minimální spotřebu cementu k získání neoddělitelné betonové směsi určité zpracovatelnosti a betonu o dané hustotě a síle.

Zrnitost kameniva je dnes určována výsledky prosévání vzorku přes standardní sadu obsahující 10 sít s otvory (v mm): 70, 40, 20, 10, 5, 2,5, 1,25, 0,63, 0,315, 0,16 .

Hranice mezi jemným a hrubým kamenivem probíhá podél zrna 5 mm. Pokud je nutné stanovit zrnitost písku, je nutné použít síta o velikosti otvorů 5–0,16 mm, pro hrubé kamenivo – 5–70 mm. Po prosetí vzorku je nutné zvážit dílčí zbytky na každém sítu a vypočítat jejich relativní obsah v procentech. Při znalosti těchto údajů se celkové zbytky na sítech stanoví jako součet dílčích zbytků na konkrétním sítu a na sítech s velkými otvory. Výsledky screeningu (celková rezidua) jsou porovnány se standardními požadavky prezentovanými v grafické nebo tabulkové formě. Kromě toho jsou stejná data použita pro odhad velikosti písku podle modulu velikosti částic – Mk. Čím větší Mk, tím hrubší písek.

Plniva se dnes dodávají polyfrakční, to znamená sestávající ze zrn různých frakcí, a monofrakční. Například drť o zrnitosti 5–40 mm je polyfrakční a skládá se ze zrn frakcí 5–10, 10–20 a 20–40 mm.

Tvar zrn kameniva ovlivňuje zpracovatelnost betonových směsí a malt. V tomto ohledu jsou výhodná zrna kulatého nebo kvádrového tvaru. Lamelová, podlouhlá, tzv. vločkovitá, zrna jsou uložena do betonu v přesně definované poloze, obvykle horizontální. Toto uspořádání částic činí strukturu betonu heterogenní a jeho vlastnosti se v různých oblastech liší. Proto je obsah vločkovitých zrn limitován normami.

Charakter povrchu kameniva ovlivňuje i vlastnosti betonové směsi a pevnost betonu. Betonové směsi vyrobené z kameniva s hladkým povrchem, jako je štěrk, mají dobrou zpracovatelnost. Hůře se kladou směsi na bázi kameniva s drsným povrchem, jako je drť, ale beton se stává pevnější než při použití štěrku. To se vysvětluje větší plochou adheze hrubého kameniva k cementovému kameni. Některá kameniva, zejména ta, která jsou vyrobena z lehkých porézních materiálů, jsou tak drsná, že znesnadňují získání zpracovatelných a čerpatelných směsí.

Nejdůležitější vlastností betonového kameniva je pevnost. Posuzuje se podle pevnosti v tahu původní horniny nasycené vodou. Stupně plemene podle tohoto ukazatele jsou v rozmezí M2-M140. Pojem „třída“ znamená minimální pevnost horniny v tlaku, vyjádřenou v MPa. Horniny s pevností v tahu menší než 20 MPa jsou klasifikovány jako slabé odrůdy. Obsah slabých odrůd v drti je omezen normami.

Pevnost štěrku je charakterizována jeho jakostí, která se určuje podle drtitelnosti zkoušením vzorku zrn pro stlačení v ocelovém válci. Čím slabší štěrk, tím více rozdrcených zrn se po takovém testu objeví. Prosejou se přes síto o velikosti otvoru 5 mm a stanoví se index drtivosti, který se rovná relativnímu obsahu těchto zrn v celkové hmotnosti vzorku. Třídy štěrku z hlediska drtivosti se mohou pohybovat od Dr8 do Dr24. Stupeň Dr8 znamená, že po zkoušce nebylo rozdrceno více než 8 % celkové hmotnosti štěrku. Čím vyšší číslo v označení značky, tím slabší štěrk.

Přečtěte si k tématu:

• Beton a malty
• Druhy kameniv a jejich použití v betonu a maltách
• Voda a přísady do betonu a malt
• Konstrukční řešení. Volba složení, příprava a doprava roztoků
• Druhy, složení a rozsah použití malt ve stavebnictví. Řešení pro speciální účely. Suché směsi a jejich použití ve stavebnictví
• Vlastnosti maltových směsí a vytvrzených roztoků
• Konkrétní. Stanovení složení betonu
• Fyzikální a mechanické vlastnosti betonu
• Technologické vlastnosti betonové směsi. Způsoby přípravy a pokládky betonové směsi
• Speciální betony

Plniva do betonu jsou umělé nebo přírodní materiály, které mají určité složení zrna. Kamenivo v betonové směsi zaujímá až 80 % objemu. Použití kameniva může výrazně snížit použití pojiv.

Tyto složky přidávané do cementové pasty umožňují vytvořit potřebnou tuhost, absorbovat napětí vznikající při smršťování a snížit celkové smrštění hotového betonu přibližně 10x ve srovnání s cementovým kamenem. Přídavek kameniva navíc zvyšuje pevnost a pružnost betonu a snižuje součinitel dotvarování při zatížení.

Konkrétní kategorie

V závislosti na přidávaném kamenivu lze beton rozdělit do několika kategorií.

Cement – beton široce používaný ve stavebnictví. Při výrobě takového betonu se používá portlandský cement, portlandský struskový cement nebo portlandský pucolánový cement. Lze použít barevné cementy.

Silikát – tento typ betonu se vyrábí s použitím vápna. Pro vytvrzení a získání pevnosti je nutné použít autoklávování. Málo používané.

omítka – vyrábí se s přídavkem sádry. Používá se pro stavbu vnitřních příček, zavěšených podhledů atd.

Strusko-alkalická – beton vyrobený z drcené strusky. Betonová směs se smíchá s alkalickými roztoky.

Polymerbeton – vyrobeno na bázi speciálních pryskyřic, cementu a latexu.

Speciální beton – při jeho výrobě se v závislosti na požadavcích používají speciální druhy přísad (tekuté sklo nebo jiné komponenty).

Na základě struktury a povahy kameniva se betony dělí do několika tříd.

1. Extra lehký beton. Objemová hmotnost ne více než 500 kg/m3. Plniva: expandovaná hlína, agloporit, vermikulit atd.
2. Lehký beton. Objemová hmotnost menší než 1800 kg/m3. Kamenivo: pemza, vulkanický tuf, vápenec, mušle.
3. těžký beton. Objemová hmotnost je více než 1800 kg/m3. Plniva: štěrk a drcené kameny.
4. Extra těžký beton. Objemová hmotnost je více než 2700 kg/m3. Plniva: baryt, magnetit, hematit.

Typy agregátů

Při výrobě betonu se v závislosti na technických požadavcích používají různé druhy kameniva, které se dělí do tří hlavních skupin:

• přírodní, včetně odpadu z obohacování a souvisejících materiálů;
• vyrobené z průmyslového odpadu;
• vyrobený uměle.

Také všechna betonová plniva jsou klasifikována podle tvaru zrn:

• největší velikost frakce a složení zrna jsou standardizovány s přihlédnutím k hustotě výztuže;
• přítomnost jílu a prachových nečistot by neměla být větší než 2 % hmotnosti u betonu B22,5 a 3 % u betonu třídy B20;
• tvar, přítomnost jehličkovitých a lamelárních zrn podle hmotnosti by neměla být větší než 35 %;
• mrazuvzdornost, mrazuvzdornost kameniva musí odpovídat jakosti betonu;
• obsah slabých horninových částic, hmotnostních těchto částic, by neměl být větší než 5 %;
• radiačně-hygienické indikátory.

Jemné kamenivo

Přírodní písek a shrabky získané drcením hornin lze použít jako jemné kamenivo do betonu. Takové písky musí mít hustotu 2,0–2,8 g/cm3 a splňovat požadavky GOST 8736. Lze použít i směsi popela a strusky GOST 25592, písek z hutnické strusky GOST 5578.

Jemné kamenivo do betonu se volí podle složení zrn, přítomnosti jílových a prachových částic, radiačně hygienických ukazatelů a petrografického složení. Zohledňuje se také koeficient absorpce vody, hustota a pevnost v tlaku výchozího materiálu.

Vliv plniva na jakost betonu

Třída betonu je ukazatelem jeho pevnosti v tlaku. Tento parametr se měří po vysušení betonové kostky o straně 20 mm za normálních podmínek.

Tento parametr je značně ovlivněn plnivem. Obecně platí, že plnivo do betonu by mělo mít dvojnásobnou pevnost než samotná malta. To je nezbytné pro dosažení nezbytných vlastností betonu a zabránění deformaci výrobku během vývoje pevnosti.

Korelace mezi značkou a třídou betonu

Průměrná síla
kgf/cm 2