Zastosowanie kruszyw wapiennych w betonie konstrukcyjnym
Zapraszamy Państwa do zapoznania się z drugim z serii trzech artykułów poświęconych tematyce zastosowania kruszyw wapiennych w betonie konstrukcyjnym. W tej części zostaną przedstawione wyniki badań betonu wykonanego na bazie kruszyw wapiennych pochodzenia prekambryjskiego oraz dewońskiego ze złóż Miedzianka, Trzuskawica oraz Wojcieszów.
W pierwszej części przestawione zostały właściwości ww. kruszyw, które spełniają kryteria GDDKiA dla kruszyw do betonu zgodnie z „WWiORB M-13.02.00 v2; (2019) Beton konstrukcyjny w drogowych obiektach inżynierskich”. Wyniki badań jak również liczne obiekty referencyjne, wskazują na zasadność zastosowania kruszyw wapiennych do wykonywania odpowiedzialnych konstrukcji betonowych, w tym konstrukcji mostów i wiaduktów. W ramach projektu badawczego, prowadzonego przez SPW przy współpracy z Akademią Górniczo – Hutniczą w Krakowie, poza ww. badaniami, wykonano również betony z udziałem badanych kruszyw, spełniające kryteria klasy wytrzymałości co najmniej C30/37 oraz klasy ekspozycji XF3 i XF4 wg EN 206, co jest charakterystyczne dla konstrukcji pracujących w warunkach typowych dla obiektów mostowych.
Założenia projektowe dla mieszanki betonowej i stwardniałego betonu
Mając na uwadze również możliwy wpływ innych czynników niż właściwości kruszyw na cechy użytkowe betonów, z każdym z kruszyw wykonano po dwie serie betonów z użyciem cementu CEM I 42,5R oraz CEM III/A 42,5N-LH/HSR/NA. Wielkość efektywnego współczynnika w/c wszystkich betonów była stała i wynosiła 0,43 przy ilości cementu 400 kg/m3 i zawartości powietrza w zakresie 5,5 – 7,0 % obj. Mieszanki kruszywowe komponowano z obu frakcji kruszyw wapiennych z danego źródła oraz piasku kwarcowego, uzyskując stały punkt piaskowy 37%. Oczekiwaną konsystencję mieszanek betonowych, na granicy klas konsystencji S3 i S4 regulowano poziomem dozowania domieszki superplastyfikatora, a wielkość „napowietrzenia” ilością domieszki napowietrzającej.
Mieszanki betonowe poddano sprawdzającej ocenie konsystencji wg EN 12350-2, gęstości i zawartości powietrza wg EN 12350-7 po 10 minutach od chwili zakończenia mieszania składników. Z mieszanek betonowych formowano próbki, do badań wytrzymałości na ściskanie oznaczonej wg EN 12390-3 po 28 dniach dojrzewania, odporności na zamrażanie i rozmrażanie w obecności środków odladzających wg PKN-CEN/TS 12390-9 (obecnie w PN-B-06265:2022) i mrozoodporności zwykłej w zakresie stopnia F150 lub F200 (dla betonów wykonanych w oparciu o cement CEM I) i F150 (dla betonów wykonanych w oparciu o cement CEM III/A), korzystając z procedury zaprezentowanej w PN-B/88-06250 (obecnie w PN-B-06265:2022). Badania mrozoodporności metodą zwykłą wykonano z wykorzystaniem kostek sześciennych wielkości 100 mm. Stwardniałe betony po 28 dniach dojrzewania poddano również ocenie nasiąkliwości w oparciu o procedurę PN-B/88-06250. Próbki do badań właściwości stwardniałych betonów przygotowywano i przechowywano w wodzie zgodnie z normą EN 12390-1. Ze względów praktycznych badania trwałościowe rozpoczęto po dłuższym czasie twardnienia niż przewidują procedury normowe, tj.: badania mrozoodporności betonów metodą zwykłą wykonanych z użyciem cementu CEM I rozpoczęto po 56 dniach pielęgnacji w wodzie, podczas gdy betony wykonane z zastosowaniem cementu CEM III/A poddano ocenie mrozoodporności po 90 dniach dojrzewania. Badania odporności na zamrażanie i rozmrażanie w obecności 3% roztworu NaCl rozpoczęto po 28 dniach dojrzewania w wodzie dla betonów wykonanych z zastosowaniem cementu CEM I oraz po 56 dniach dojrzewania, w przypadku użycia cementu CEM III/A. Badaniem dodatkowym betonów wykonanych na bazie kruszyw wapiennych było oznaczenie modułu sprężystości, które wykonano dla próbek dojrzewających 6 miesięcy.
Celem weryfikacji uzyskanych wyników badań, podobnie jak w przypadku kruszyw wapiennych, cykl badań przeprowadzono dla betonów wykonanych na bazie kruszywa bazaltowego lub granitowego przy użyciu tej samej partii piasku w zakresie porównania wytrzymałości na ściskanie oraz modułu sprężystości (dla uzyskania jednostkowej objętości wykonywanych mieszanek betonowych i objętości kruszyw w ich składzie uwzględniono różnice w ich gęstościach).
Właściwości betonów konstrukcyjnych
Betony konstrukcyjne napowietrzone wykonane w oparciu o kruszywa wapienne (jako kruszywa grube) pozwalają na uzyskiwanie stosunkowo wysokich cech wytrzymałościowych, jak na betony o zawartości powietrza w mieszance betonowej na poziomie około 6% (tab. 1). Uzyskane betony charakteryzują się mrozoodpornością w zakresie przynajmniej stopnia F150 (na podstawie PN-B-06265) oraz wysoką odpornością na zamrażanie i rozmrażanie w obecności soli. Betony wykonane z użyciem cementu CEM I 42,5R spełniają kryteria najwyższej kategorii wg EN 13877-2 dla nawierzchni betonowych – FT2, choć z uwagi na właściwości kruszyw wapiennych nie przewiduje się takiego obszaru zastosowania. Jak można zakładać, mniej korzystna struktura napowietrzenia w przypadku użycia cementu hutniczego (CEM III/A 42,5N-LH/HSR/NA) dla betonu z kruszywem Miedzianka, nie będąca w sposób oczywisty efektem właściwości tego kruszywa, skutkuje uzyskaniem niższej kategorii odporności na środki odladzające – FT1.
Prezentowane w tab. 2 wyniki badań statycznego modułu sprężystości uzyskane dla betonów po 6 miesiącach twardnienia przyjmują wielkości zbliżone do 35 GPa, co w przypadku betonów mrozoodpornych, które trwałość tę zawdzięczają efektowi napowietrzenia, jest wielkością stosunkowo wysoką. Wyższa wielkość modułu sprężystości betonów w prezentowanym zestawieniu na kruszywie Trzuskawica nie powinna być łączona bezpośrednio z właściwościami tego kruszywa, lecz innym wykonaniem oznaczenia modułu – na walcach o większych wymiarach – 150/h300 (100/h200 w pozostałych przypadkach). Należy podkreślić, że uzyskane wielkości statycznych modułów sprężystości betonów na kruszywach wapiennych są wyższe o ok. 20% od betonów wykonanych na kruszywie granitowym, wykonanych z zastosowaniem tego samego piasku, tych samych cementów, w tym ich ilości i wielkości w/c. Równocześnie moduły sprężystości betonów wykonanych z użyciem kruszyw wapiennych są niże o mniej niż 10% od betonów o porównywalnym składzie wykonanych w oparciu o kruszywo bazaltowe. Wielkości statycznych modułów sprężystości betonów wykonanych z wykorzystaniem kruszyw wapiennych kształtują się korzystnie jak dla elementów w obiektach inżynierskich.
Podsumowanie
Podsumowując, wyniki badań betonów wykonanych z zastosowaniem kruszyw grubych wapiennych pozwalają stwierdzić, że możliwa jest ich eksploatacja w warunkach klas ekspozycji zarówno XF3, jak również XF4. Trwałość w warunkach odziaływania środowisk charakteryzowanych przez wymienione klasy ekspozycji została potwierdzona i, co należy podkreślić, nie obserwowano uszkodzeń ziaren kruszyw, a zaprojektowany beton spełnia wymagania wspominanych wyżej WWiORB M-13.02.00 v.2 (2019). Potwierdza to możliwość stosowania wapieni prekambryjskich i dewońskich w odpowiedzialnych konstrukcjach betonowych w tym w konstrukcji mostów i wiaduktów.
Przeczytaj również: Zastosowanie kruszyw w realizacjach drogowych
Mogą zainteresować Cię również
Wywiady
Kamila Czaja: Zero tolerance for non-compliance
1 czerwca 2023 r. Kamila Czaja objęła stanowisko Dyrektor Generalnej Volvo Maszyny Budowlane Polska. Jej współpraca z Volvo Construction Equipment trwa od 2010 r. Przez ostatnie lata pracowała w Belgii i Szwecji na stanowiskach związanych z: zarządzaniem systemami produkcji, jakością, bezpieczeństwem, planowaniem sprzedaży i produkcji oraz lean ...
Edukacja surowcowa elementem bezpieczeństwa surowcowego państwa
W artykule zaprezentowano założenia projektu „Edukacja surowcowa elementem bezpieczeństwa surowcowego państwa”. Jego celem jest popularyzacja wiedzy o surowcach mineralnych i ich znaczeniu gospodarczym wśród dzieci i młodzieży. Idea projektu zakłada propagowanie oraz upowszechnianie rzetelnej i aktualnej wiedzy o całym łańcuchu dostaw surowców (od etapu poszukiwania złóż kopalin poprzez ich eksploatację, produkcję surowców mineralnych i ich użytkowanie, a także – tam gdzie to możliwe – recykl...
Stan techniczny urządzeń obcych w kontekście trwałości konstrukcji mostowych – na podstawie własnych doświadczeń z przeglądów i diagnostyki
Artykuł omawia wpływ „urządzeń obcych” na mosty stalowe. Autorzy analizują kwestie techniczne problematyki oraz konflikty interesów z zarządcami urządzeń. Przedstawiono też nowe wytyczne WR-M-72 zalecające m.in. umieszczanie urządzeń na niezależnych konstrukcjach i spełnianie standardów. Urządzenia, które są przeprowadzane nad różnego rodzaju przeszkodami z wykorzystaniem istniejących eksploatowanych obiektów mostowych, są przedmiotem wyzwań technicznych współczesnego mostownictwa. Jak sugeru...
Jednonaczyniowe koparki hydrauliczne
Koparki są podstawową maszyną do wykonywania robót ziemnych w kopalniach surowców mineralnych. Ich podział jest dokonywany według cech konstrukcyjnych mających wpływ na eksploatację samych maszyn i technologię wykonywania czynności roboczych. Koparki jednonaczyniowe ogólnie dzieli się według rodzajów osprzętu i podwozia, źródła napędu, rodzaj przeniesienia napędu na osprzęt oraz sposobu przeniesienia napędu [2]. Koparki jednonaczyniowe są maszynami roboczymi przeznaczonymi przede wszystkim do...
Nawierzchnie drogowe. Warianty konstrukcyjne
Budowa nawierzchni drogowych stanowi kluczowy element infrastruktury miejskiej, wymagający precyzyjnego planowania i wykonania. Wśród różnorodnych typów nawierzchni nawierzchnie podatne i półsztywne z asfaltową warstwą ścieralną wyróżniają się swoją trwałością i odpornością na obciążenia. Odpowiednio zaprojektowane i wykonane, te innowacyjne konstrukcje nawierzchni nie tylko zapewniają komfort podróży, ale również wpływają pozytywnie na bezpieczeństwo użytkowników dróg. W artykule przybliżono...
Zasady organizacji ruchu drogowego
Kwestie związane z organizacją i urzędami odpowiedzialnymi za organizację ruchu drogowego są zawarte w ustawie prawo o ruchu drogowym oraz rozporządzeniu w sprawie szczegółowych warunków zarządzania ruchem na drogach oraz wykonywania nadzoru nad tym zarządzaniem. Wątpliwości w praktyce budzi to, czy zmianę organizacji ruchu należy skonsultować z okolicznymi mieszkańcami. Ogólne zasady dotyczące organizacji ruchu drogowego i kompetencji poszczególnych urzędów w tej kwestii zawiera art. 10 Usta...
Najczęstsze błędy projektowe i wykonawcze ekranów akustycznych
Projektowanie i budowa ekranów akustycznych stanowią kluczowe elementy dbania o komfort akustyczny w otoczeniu drogowym. Niestety, pomimo postępu technologicznego i dostępności zaawansowanych narzędzi projektowych, nadal często spotyka się błędy zarówno na etapie projektowania, jak i wykonawczym. W artykule przedstawiono najczęstsze z nich. Projektowanie i budowa ekranów akustycznych są kluczowymi elementami dbania o komfort akustyczny w środowisku drogowym. Jednakże nadal istnieją pewne pows...
Drony nad kopalniami. Nowa era pomiarów
W artykule omówiono innowacyjne podejście do pomiarów w kopalniach odkrywkowych i zakładach przeróbczych, w których wykorzystuje się technologię fotogrametryczną z użyciem dronów. Ta zaawansowana technologia zmienia sposób pracy w branży górniczej, przynosząc liczne korzyści, takie jak eliminacja błędów pomiarowych, skrócenie czasu przeprowadzania pomiarów oraz pełna kontrola nad stanem zakładu. Innowacyjne metody wykorzystania dronów w kopalniach odkrywkowych i zakładach przeróbczych rewoluc...
Ronda ‒ problematyka uszkodzeń nawierzchni
W artykule przybliżono podstawowe zapisy przepisów techniczno-budowlanych oraz wytycznych rekomendowanych zawierające zasady projektowania rond oraz ich nawierzchni. Przeanalizowano specyficzne warunki oddziaływania pojazdów na nawierzchnie oraz wskazano czynniki wpływające na jej trwałość. Zwrócono uwagę na pewne trudności z prawidłowym podejściem do projektowania niektórych elementów rond wynikające z nieprecyzyjnych wytycznych krajowych. Historię rond zapoczątkował Pierre L’Enfant, który w...
Kraków: Tunel wzdłuż Opolskiej otwarty dla ruchu.
Od 22 maja tunel wzdłuż Opolskiej – jeden z najważniejszych obiektów inżynierskich budowanych w ramach linii KST III do Górki Narodowej – dostępny jest w całości dla kierowców. Ma dwie niezależne komory, każda po dwa pasy ruchu, jest długi na ok. 100 metrów, jest w stanie przyjąć pojazdy ważące nawet do 50 ton. Przypomnijmy: budowa tunelu rozpoczęła się w marcu 2022 r. od wykonania murków prowadzących dla ponad 60 tonowego dźwigu z wybierakiem. Maszyna sukcesywnie – metr za metrem – wybierała...
Kalendarium
Relacje
Spektakularne premiery produktów, osiem firm z nagrodami – za nami odnowiona formuła targów Autostrada Nowa Infrastruktura
54 firmy, m.in. z Polski, Malezji, Niemiec oraz Szwecji zaprezentowały...
III Ogólnopolskie Forum Administracji Dróg Publicznych – Bezpieczeństwo ruchu drogowego na drogach samorządowych
4 kwietnia 2024 r. odbyło się pierwsze spotkanie III cyklu Ogólnopolskiego Forum Administ...
Relacja z XV edycji konferencji Infrastruktura Polska i Budownictwo
19 marca 2024 roku, w hotelu Sheraton Grand Warsaw, odbyła się XV jubi...