Kruszywa odgrywają ważną rolę w sektorze budowlanym i mogą być wykorzystywane do różnych projektów. Ich podstawowym zastosowaniem jest wzmacnianie betonu oraz jego struktury, a tym samym minimalizowanie ewentualnych pęknięć. Kruszywa wykorzystywane są m.in.: przy budowie podsypki kolejowej i drogowej w celu rozłożenia obciążenia na dużej powierzchni. Tworzą również strukturę, która umożliwia swobodny przepływ wody.
Kruszywa są ważnym elementem przy wytwarzaniu betonu i oferują szereg korzyści. Im mniejszy rozmiar kruszywa, tym większy koszt sprowadzenia spoiwa. Nie zaleca się również stosowania nadmiernych ilości kruszywa, ponieważ osłabia to spoiwo. Dobrym kompromisem jest połączenie mieszanki drobnego i grubego kruszywa, aby zminimalizować dwa wymienione powyżej problemy.
Jest to powszechny problem; jaki rodzaj kruszywa powinienem wykorzystać? W zależności od projektu możesz potrzebować drobnych kruszyw, które są mniejsze niż 5 mm i mogą być używane do różnych zastosowań i odwrotnie, można uzyskać gruboziarniste kruszywa, które są większe niż 20 mm. Jeśli nie masz pewności, którego typu użyć, nie wahaj się zadzwonić do ekspertów pol-kram.
Ponieważ kruszywa będą zajmować większość objętości betonu, ważne jest, aby wybrać odpowiednią markę i model. Oto kilka kluczowych czynników, które należy wziąć pod uwagę przed zakupem:
1) Rozmiar
Gradacja i rozmiar kruszywa to dwa najważniejsze czynniki, które należy wziąć pod uwagę. Kruszywa mogą być małe lub duże, od drobnego piasku po skały wielkości pięści. Kruszywo gruboziarniste jest większe niż ¼ cala, natomiast wszystko o mniejszej średnicy jest określane jako kruszywo drobne.
Zgodnie z ogólną zasadą, jeśli blat ma grubość 1 ½ cala, to kruszywo nie powinno być większe niż ½ cala. Powszechne jest mieszanie drobnych kruszyw z grubszymi kruszywami w celu wypełnienia pustek w większych kawałkach i można go używać do łączenia większych kawałków, znanych jako kruszywa stopniowane. Zmniejsza to ilość wymaganej pasty cementowej.
2) Kształt
Dwa najpopularniejsze kształty to cząstki kanciaste i cząstki zaokrąglone. Kanciaste, szorstkie kruszywa mają większą powierzchnię, co zwiększa tarcie między cząstkami. Odwrotnie wygląda sytuacja w przypadku okrągłych, gładkich cząstek.
Wyższe tarcie nie sprzyja zbytnio urabialności. Zaokrąglone cząstki wymagają nieco mniej pasty cementowej do ich pokrycia niż cząstki kanciaste. Dlatego mieszanki z bardziej okrągłymi cząstkami nie będą wymagały tak dużej zawartości cementu.
3) Materiał
Większość tłucznia i kamieni naturalnych idealnie nadaje się do zastosowania w betonie. Powszechnie używane kamienie to bazalt, kwarc, granit, wapień i marmur. Jeśli używasz narzędzi diamentowych do szlifowania betonowych blatów, możesz odsłonić duży kawałek kruszywa, który może nie wyglądać zbyt ładnie. Problemy mogą pojawić się w przypadku reaktywnej, miękkiej lub słabej skały czy kamienia.
4) Gradacja
Kruszywo grube jest około 10 razy większe niż kruszywo drobniejsze ale często ich zakres rozmiarów jest bardziej zróżnicowany. Istnieją trzy poziomy gradacji: dobrze oceniane, źle oceniane i oceniane z lukami.
Dobrze uziarnione kruszywa mają gradację cząstek, która równomiernie rozciąga się od najdrobniejszych do najgrubszych. Przekrój dobrze uziarnionego kruszywa ujawni upakowane pole różnych rozmiarów cząstek. Oznacza to również, że cząstki praktycznie nie mają między sobą pustych przestrzeni.
Kruszywa o niskiej jakości nie mają praktycznie żadnych różnic w wielkości. To nie jest dobre rozwiązanie, ponieważ między każdą cząsteczką są duże puste przestrzenie, bez względu na to, jak gęsto są upakowane. W celu wypełnienia dużych pustych przestrzeni kruszywa o niskiej jakości wypełniane są dużą ilością zaczynu cementowego. Nie jest to zbyt ekonomiczne i nie sprawdza się zbyt dobrze. Lepszym rozwiązaniem jest użycie kruszyw z podziałką szczelinową, chociaż to również nie jest optymalne rozwiązanie.
Kruszywa sortowane szczelinowo zawierają mieszankę kruszywa grubego i kruszywa drobnego. Różnice w wielkości pomiędzy poszczególnymi kruszywami są mniejsze, a zatem będzie kilka odizolowanych obszarów pustych przestrzeni, które mogą zmniejszyć urabialność cementu. Przekrój betonu o uziarnieniu szczelinowym ujawni pole drobnego kruszywa zmieszanego z kilkoma większymi kawałkami kruszywa.
Badania wykazały, że osiągnięcie maksymalnej gęstości daje najwyższą wytrzymałość. Najlepsze mieszanki mają zwykle krzywą stopniowania przypominającą parabolę. Zgodnie z danymi pole powierzchni kruszywa ma tendencję do szerokich wahań, nie powodując żadnej zauważalnej różnicy w wytrzymałości betonu. Ilość wody potrzebna do uzyskania określonej konsystencji zależy od innych cech.
Beton wykonany z piasku (lub drobnego kruszywa) określany jest jako beton zaprawowy. Podobnie jak zaprawa używana do budowy bloków betonowych i ceglanych, która jest po prostu wykonana z piasku i cementu zaprawowego, zaprawa betonowa nie zawiera żadnych grubych kruszyw.
Oznacza to, że szlifowane wykończenia mają wygląd drobnoziarnisty. Ze względu na znaczenie wykończenia powierzchni, najczęstszym zastosowaniem zaprawy betonowej są mieszanki betonowe na blaty.
Zawsze lepiej jest stosować gradację kruszywa niż mieszankę całego piasku. Zmienność wielkości cząstek jest dobrą cechą, ponieważ zmniejsza objętość pustych przestrzeni między cząstkami. Najczęściej stosowanymi piaskami są piaski brzegowe lub piaski sypkie, ponieważ mają już przyzwoitą zmienność pod względem rozkładu wielkości cząstek.
Aby zapewnić urabialność, potrzebna jest duża ilość cementu do osadzenia jak największej ilości cząstek kruszywa, najlepiej jest to zrobić, gdy beton jest jeszcze świeży.
Kruszywa pozyskiwane są z dołów, kamieniołomów, a nawet żwirów z brzegów mórz i rzek w wielu krajach. Istnieje wiele rodzajów agregatów, z których cztery najczęściej wykorzystywane opisaliśmy poniżej:
1) Kruszywa żwirowe
Kruszywa żwirowe powstają poprzez kruszenie kamienia naturalnego i przesiewanie wydobywanej skały. Nie mają dużej wytrzymałości w porównaniu z kruszywami granitowymi, ale są tańsze w zakupie. Ich najbardziej atrakcyjną cechą (która ostatecznie nie jest tak przydatna w kontekście budowlanym), jest niska zawartość radioaktywności. Kruszywa żwirowe stosowane są do produkcji betonów i fundamentów.
2) Kruszywa piaskowe
Piasek uważany jest za najdrobniejsze kruszywo. Ma różne gradacje, które obejmują suszony w piecu srebrny piasek, piasek budowlany i ostry piasek. Najdrobniejszym z nich jest suszony w piecu srebrny piasek. Drobniejsze piaski są uważane za dobre kruszywo do fug i zapraw. Piaski gruboziarniste są popularnym wyborem jako kruszywo do mieszanek betonowych.
3) Kruszywa granitowe
Eksperci uważają, że te granity należą do najlepszych kruszyw do produkcji betonu wysokiej jakości. Dzieje się tak, ponieważ kruszywa granitowe mają różne kształty, rozmiary, a nawet kolory, w tym czerwony, szary i różowy. Dzięki temu można je wykorzystać jako element dekoracyjny. Granit składa się z kryształów miki, kwarcu i skalenia. Kolor kamienia będzie ostatecznie zależał od składu granitu.
4) Kruszywa wapienne
Kruszywa te powstają w wyniku kruszenia skał osadowych, najczęściej obok żwiru i granitu wykorzystywane są w budownictwie żelbetowym i drogowym. Kruszywo wapienne jest bardziej postrzępione i masywne w porównaniu ze stosunkowo gładszym żwirem. Materiały te są bardzo wszechstronne i można je wykorzystać do utwardzonych powierzchni w branży budowlanej do tworzenia praktycznych lub dekoracyjnych elementów w projekcie.
Uzyskanie wymaganego kształtu kruszywa nie jest łatwe ze względu na sposób jego wytwarzania, ponieważ skały macierzyste są wysadzane i kruszone. Tylko najbardziej idealna skała macierzysta powinna być używana wraz z idealną kruszarką do wydobywania kruszyw. Kruszywa można klasyfikować według następujących typów:
1) Kruszywa zaokrąglone
Kruszywa zaokrąglone występują w postaci żwiru nadmorskiego. Są całkowicie ukształtowane przez ścieranie. Powodują najmniejszą ilość pustych przestrzeni, a co za tym idzie wyższą urabialność. Oznacza to również, że potrzebny jest niższy stosunek wody do cementu. Kruszywa zaokrąglone nie są brane pod uwagę w intensywnych projektach, które wymagają wyjątkowej wytrzymałości ze względu na ich słabą siłę wiązania i słabe właściwości blokujące.
2) Agregaty kątowe
Jak sama nazwa wskazuje, agregaty te składają się z drobno ukształtowanych krawędzi, które tworzą się na przecięciu płaskich powierzchni. Kruszywa te są uzyskiwane przez kruszenie skał. Procent pustych przestrzeni wynosi od 38 do 45%, co skutkuje zmniejszoną urabialnością. Dzięki silniejszym wiązaniom mają większą wytrzymałość na ściskanie, co czyni je przydatnymi w produkcji betonu o wysokiej wytrzymałości.
3) Agregaty nieregularne
Kruszywa nieregularne występują w postaci żwirów i piasków kopalnianych. Są częściowo ukształtowane przez ścieranie. Powoduje to około 35 procent pustek. Skutkuje to mniejszą urabialnością niż kruszywa zaokrąglone. Ich wytrzymałość jest nieco wyższa, ale niewystarczająca dla betonu o wysokiej wytrzymałości.
4) Wydłużone kruszywa
Gdy jedna długość kruszywa jest większa niż pozostałe dwa wymiary, materiał nazywa się kruszywem wydłużonym.
5) Łuszczące się kruszywa
Gdy grubość kruszywa jest mniejsza w porównaniu z pozostałymi dwoma wymiarami, mówi się, że materiał jest kruszywem łuszczącym się.
6) Łuszczące się i wydłużone kruszywa
Gdy szerokość jest większa niż jego grubość, a długość kruszywa jest większa niż jego szerokość, materiał nazywa się wówczas kruszywami łuszczącymi się i wydłużonymi.
Kruszywa wydobywane są z wyrobisk piaskowo-żwirowych lub naturalnego piasku, pogłębiania osadów zatopionych, osadów podziemnych lub kamieniołomów skał twardych.
1) Kamieniołomy skalne
Materiały wybuchowe służą do rozłupania skały. Następnie ta skała jest wydobywana, kruszona i przepuszczana przez szereg sit. Kruszywo ma różne rozmiary w zależności od wymiarów sita. Skała jest przewożona transportem drogowym lub kolejowym z kamieniołomów do nabywców.
2) Doły piasku i żwiru
Zarówno pracujące, jak i nieczynne doły piasku i żwiru można znaleźć porozrzucane po całym kraju. Znajdują się one zazwyczaj w regionach, w których lodowce pozostawiły duże zbiorniki kamienia i piasku. Żwir może sięgać głębiej niż zwierciadło wody, co wymaga pomp do ekstrakcji. Proces wydobycia pozostawia po sobie jeziora i stawy.
3) Agregaty morskie
Ponad 20 000 lat temu nasz poziom mórz był nawet o 100 m niższy, a zatem duży procent dna morskiego stanowiły ogromne połacie suchego lądu. Po zakończeniu ostatniej epoki lodowcowej poziom mórz zaczął się drastycznie podnosić, powodując zanurzenie osadów piasku i żwiru w morzu. Dziś działanie morza pozostawiło po sobie dobrze posortowane kruszywa.
Wymagają one specjalnie skonstruowanych statków, które pracują przez całą dobę w celu wydobywania pokładów kruszyw morskich. Istnieją dwie popularne techniki kopania w morzu. Jeden obejmuje pogłębianie statyczne, w którym statek wykorzystuje pompę elektroniczną do wydobywania kruszywa. Drugi polega na użyciu pompy ciągnącej się za statkiem wzdłuż dna morskiego.
