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.
![](https://drogowo-mostowy.pl/wp-content/uploads/sites/10/2023/06/tab.1.-1-697x327.png)
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.
![](https://drogowo-mostowy.pl/wp-content/uploads/sites/10/2023/06/tab.-2.-697x185.png)
Tab. 2. wyniki badań statycznego modułu sprężystości uzyskane dla betonów po 6 miesiącach twardnienia.
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
Galeria
Mogą zainteresować Cię również
Wywiady
Grzegorz Małasiewicz: Mosty powinny być projektowane z myślą o przyszłych zmianach klimatycznych
Grzegorz Małasiewicz, Dyrektor ds. Hydrotechniki w Budimex SA, w rozmowie z redakcją czasopisma „Mosty” porusza kwestie dot. zagadnień związanych z projektowaniem i budową infrastruktury hydrotechnicznej, szczególnie mostów nad rzekami i kanałami. Rozmowa skupiła się na różnicach między projektowaniem elementów hydrotechnicznych a lądowymi konst...
KPO: wsparcie unijne dla polskiej odbudowy
KPO to strategiczny program przyjęty przez rząd Polski, który ma na celu odbudowę gospodarki oraz zwiększenie jej odporności na wszelkie kryzysy. Program składa się z 55 inwestycji i 55 reform, których celem jest stymulowanie wzrostu gospodarczego, tworzenie miejsc pracy oraz modernizacja i transformacja różnych sektorów gospodarki. Środki na realizację KPO pochodzą głównie z funduszy Unii Europejskiej, które zostały przyznane Polsce w ramach tzw. Planu Odbudowy dla Europy. Polska otrzyma 59,...
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...
Utrzymanie ruchu w kopalni odkrywkowej na podstawie analizy systemu maszynowego koparka-wywrotka
W artykule opisano system koparki-wywrotki powszechnie stosowany w kopalniach odkrywkowych. Autor skupia się na jego strukturze i organizacji na przykładzie kopalni „El Cerrejón” w Kolumbii. Wspomina również o kosztach sprzętu, które mogą być znaczne, oraz omawia kluczowe aspekty techniczne i operacyjne związane z użytkowaniem tych maszyn w górnictwie odkrywkowym. Jednym z najpowszechniej stosowanych systemów maszynowych w górnictwie odkrywkowym jest system maszyny ładujące − dyskretne środki...
Nie święci piaski sieją, czyli badania kruszyw w teorii i praktyce
Artykuł porusza tematykę badań kruszyw z perspektywy praktycznej i teoretycznej. Autor, opierając się na swoich wieloletnich doświadczeniach, wprowadza czytelnika w różnorodne aspekty tego zagadnienia, jednocześnie podkreślając, że celem artykułu nie jest przedstawienie wyników badań, lecz zwrócenie uwagi na niejednoznaczności i wyzwania związane z normami i praktyką w tej dziedzinie. Publikacji na temat badań kruszyw jest mnóstwo, zarówno w literaturze popularnonaukowej, jak i branżowej. Moi...
Zagrożenia naturalne w budowie i eksploatacji tuneli
Artykuł analizuje zagrożenia związane z budową i eksploatacją tuneli, zwracając uwagę na nowe ryzyka geologiczne, które nie są w pełni uwzględniane w tradycyjnych analizach opartych na danych statystycznych i modelach ruchu. Dane statystyczne wskazują, że zdarzenia w ruchu drogowym są powodowane przede wszystkim przez jego uczestników. W dotychczasowym modelu ruchu głównym sprawcą większości z nich jest człowiek. Niedostosowanie prędkości do warunków na drodze, niezachowanie ostrożności przez...
Posadowienie przepustów i mostów ekologicznych z uwzględnieniem warunków gruntowo-wodnych
Artykuł skupia się na zagadnieniach związanych z właściwym posadowieniem specyficznych konstrukcji inżynierskich, jakimi są przepusty i mosty ekologiczne, m.in. w kontekście zrównoważonego rozwoju. Istotą problemu jest zapewnienie trwałości i bezpieczeństwa posadowienia tych konstrukcji w aspekcie zmieniających się warunków gruntowo-wodnych, które mogą wpływać na ich stabilność i funkcjonalność. Opisywana w artykule tematyka jest niezwykle ważna z uwagi na realizację coraz większej liczby obi...
Posadowienie przepustów i mostów ekologicznych z uwzględnieniem warunków gruntowo-wodnych
Artykuł skupia się na zagadnieniach związanych z właściwym posadowieniem specyficznych konstrukcji inżynierskich, jakimi są przepusty i mosty ekologiczne, m.in. w kontekście zrównoważonego rozwoju. Istotą problemu jest zapewnienie trwałości i bezpieczeństwa posadowienia tych konstrukcji w aspekcie zmieniających się warunków gruntowo-wodnych, które mogą wpływać na ich stabilność i funkcjonalność. Opisywana w artykule tematyka jest niezwykle ważna z uwagi na realizację coraz większej liczby obi...
Diagnostyka nawierzchni. Metodologia badań i technika pomiarowa
Aby sprostać stale rosnącemu obciążeniu oraz zachować wysoką jakość dróg, konieczne jest regularne monitorowanie ich stanu, w tym ocena nośności. Dzięki nowoczesnym metodom pomiarowym, takim jak ugięciomierze typu FWD i TSD, zarządcy dróg mogą dokładnie monitorować nośność nawierzchni, co przekłada się na lepsze zarządzanie infrastrukturą drogową. Nośność nawierzchni, czyli jej zdolność do przenoszenia obciążeń, jest kluczowym wskaźnikiem stanu technicznego drogi. Aby ocenić nośność oraz trwa...
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
![](https://drogowo-mostowy.pl/wp-content/uploads/sites/10/2024/06/Konferencja-Naukowo-Techniczna-Konstrukcje-Sprezone-KS2024_1-343x193.jpg)
Konferencja Naukowo-Techniczna Konstrukcje Sprężone KS2024
Konferencja Naukowo-Techniczna Konstrukcje Sprężone KS2024, 13-14 maja 2024, Kraków
![Konferencja „Utrzymanie dróg” 2024](https://drogowo-mostowy.pl/wp-content/uploads/sites/10/2024/06/Konferencja-„Utrzymanie-drog-2024-1-343x193.jpg)
Konferencja „Utrzymanie dróg” 2024
27-29 maja 2024 r. w Jastrzębiej Górze, odbyła się konferencja „Utrzymanie dróg” zorganiz...
![Seminarium Drogowe „Projektowanie, budowa i utrzymanie infrastruktury drogowej”](https://drogowo-mostowy.pl/wp-content/uploads/sites/10/2024/06/Seminarium-Drogowe_7-343x193.jpg)
Seminarium Drogowe „Projektowanie, budowa i utrzymanie infrastruktury drogowej”
16-17 maja 2024 r. w Pokrzywnej odbyła się kolejna edycja Seminarium drogowego „Projektow...
![Mosty Tradycja i Nowoczesność](https://drogowo-mostowy.pl/wp-content/uploads/sites/10/2024/06/Mosty-Tradycja-i-Nowoczesnosc_2-343x193.jpg)
Mosty Tradycja i Nowoczesność
W dniach 16-17 maja 2024 roku gościliśmy na Politechnice Bydgoskiej wybitnych polskich i ...