KAMIEŃ NATURALNY KRUSZYWA
Właściwości technologiczne kruszyw drogowych
dr Tomasz Pawlik
Na łamach „Nowego Kamieniarza” kamień naturalny występuje w roli znakomitego materiału budowlanego, architektonicznego czy dekoratorskiego. Nie zapominajmy jednak, że największy segment przemysłu skalnego w Polsce to produkcja wysokiej jakości kruszyw mineralnych. W 2014 roku wytworzono ich ok. 240 mln ton, a w rekordowym roku 2011 było to aż 360 mln ton. W tym numerze „Nowego Kamieniarza” publikujemy drugą część artykułu, poświęconego właściwościom technologicznym kruszyw.
70
NOWY KAMIENIARZ 3 (88) / 2016
fot. archiwum autora
D
la trwałości betonów, mas mineralno-asfaltowych czy mieszanek na podbudowy podstawowe znaczenie mają geometryczne właściwości kruszyw. Głównym parametrem określającym ich użyteczność oraz cel zastosowania jest skład ziarnowy (granulometryczny). Trudno wyobrazić sobie projektowanie mieszanek mineralno-asfaltowych czy betonowych bez uwzględnienia procentowego udziału kruszyw o określonym wymiarze ziaren. Dlaczego jest to tak ważne? Odpowiedni skład ziarnowy decyduje o stabilności szkieletu kruszywowego i wytrzymałości na obciążenia całej mieszanki oraz zapewnia właściwe jej zgęszczenie. W produkcji mas mineralno-asfaltowych dąży się do maksymalnego klinowania się ziaren mieszanki i ograniczenia w jak największym stopniu zawartości lepiszcza. W projektowaniu betonu z kolei ważne jest takie dobranie wymiaru ziaren kruszywa, aby zapewnić ich stosunkowo małą powierzchnię właściwą (to decyduje o mniejszym zapotrzebowaniu mieszanki na wodę i w konsekwencji jej lepszą urabialność) przy zachowaniu wymaganej wytrzymałości przez beton (dla każdej mieszanki istnieje maksymalny wymiar kruszywa, powyżej którego wytrzymałość betonu maleje, ponieważ spada powierzchnia przyczepności zaczynu do kruszywa). Na podstawie wymiaru możemy zgodnie z normami PN-EN podzielić kruszywo na drobne, grube oraz o ciągłym uziarnieniu. Skład ziarnowy określany jest poprzez przesianie próbki na sitach normowych o oczkach kwadratowych (wymiar oczka oznacza długość jego boku). Zasada badania sprowadza się do określenia procentowej zawartości ziaren z frakcji podstawowej kruszywa (np. 8-16 mm) oraz ilości ziaren większych i drobniejszych od wymiaru podstawowego. To pozwala zaklasyfikować materiał do odpowiedniej kategorii uziarnienia.
: Sita normowe o oczkach kwadratowych oraz kolumna sit na wstrząsarce.
Ze składem granulometrycznym wiąże się tolerancja uziarnienia. Idea tego wymagania jest prosta – pozwala na zapewnienie przez producenta powtarzalności i jednorodności uziarnienia kruszywa. Niezwykle istotnym zagadnieniem jest zawartość pyłów, czyli ziaren o wymiarze poniżej 0,063 mm. Niekontrolowana nadwyżka tej frakcji wywołuje poważne problemy z trwałością nawierzchni czy betonowych obiektów inżynierskich. Duża ilość pyłów może w poważnym stopniu zmniejszyć kontakt ziaren kruszywa z lepiszczem asfaltowym lub zaczynem cementowym, zwiększyć lepkość asfaltu (co uniemożliwia prawidłowe otoczenie nim ziaren), a nawet powodować niepożądane pęcznienie w kontakcie z wodą. W mieszance betonowej nieuwzględnienie pyłów absorbujących wodę może doprowadzić dodatkowo do obniżenia zawartości wody zarobowej w zaczynie, co wpływa niekorzystnie na zagęszczalność mieszanki i przebieg procesu wiązania.