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.

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
Małgorzata Ostrowska: W mojej pracy kieruję się służbą publiczną, mając na celu dobre zarządzanie drogami
Małgorzata Ostrowska, Dyrektorka ZDP Ostróda, Przewodnicząca Konwentu Dyrektorów Zarządów Dróg Powiatowych Województwa Warmińsko-Mazurskiego, w rozmowie z redakcją „Dróg Publicznych” mówi o wyzwaniach stojących przed zarządcami dróg powiatowych. Podkreśla znaczenie modernizacji infrastruktury, rosnących kosztów utrzymania oraz konieczności wdraż...
Webinar dedykowany – stwórzmy wydarzenie idealne dla Twojej firmy!
Od 2020 roku redakcja “Magazynu Autostrady” oraz czasopisma “Mosty” poza stacjonarnymi wydarzeniami organizuje szkolenia i spotkania w formule online. Jednymi z nich są webinary - organizowane jako wydarzenia własne bądź dla partnerów zewnętrznych w formie komercyjnej.
Metoda oceny zabytkowej wartości obiektu mostowego – nie wszystko złoto, co się świeci
Artykuł przedstawia autorską metodę oceny zabytkowej wartości mostów i wiaduktów drogowych oraz kolejowych. Tekst ma na celu wypracowanie kryteriów wartościowania mostów, które – jako elementy infrastruktury komunikacyjnej – muszą spełniać współczesne standardy techniczne, pozostając jednocześnie cennymi świadkami historii. Ocena możliwości użytkowania istniejących mostów i wiaduktów kolejowych, z uwzględnieniem wymagań konserwatorskich, budzi sporo emocji i prowadzi do wymiany poglądów dotyc...
Transport maszyn Wyzwania i znaczenie odpowiedniego doboru parametrów
Artykuł omawia wyzwania związane z transportem maszyn budowlanych. Poprawnie zorganizowany transport zapewnia bezpieczeństwo sprzętu i uczestników ruchu, a także pozwala unikać opóźnień, gwarantując terminowe rozpoczęcie prac. Transport maszyn, szczególnie ciężkich urządzeń, takich jak walce drogowe, wymaga precyzyjnego doboru jednostki transportowej oraz dokładnego uwzględnienia parametrów maszyny, w tym jej masy i wymiarów. Należy pamiętać, że transport ciężkich maszyn wiąże się z licznymi ...
Praktyczne aspekty stosowania domieszek w betonie
W artykule omówiono praktyczne aspekty stosowania domieszek w betonie, zwracając uwagę na ich rolę w poprawie jakości, trwałości i efektywności kosztowej konstrukcji. Podkreślono także niezbędne warunki dla skutecznej modyfikacji betonu, takie jak prawidłowe zaprojektowanie składu i technologii wykonania. Dodatkowo wskazano na ekonomiczne aspekty stosowania domieszek. Ogólna przydatność domieszek stosowanych w mieszankach betonowych jest ustalana zgodnie z normą PN-EN 934-2. Normy te określaj...
Szybka droga do bezpieczeństwa
W artykule skupiono się na rozwoju infrastruktury drogowej w Polsce, szczególnie na budowie dróg ekspresowych i autostrad. Autor podkreśla, że mimo problemów budowlanych i trudności z lokalizacją te nowoczesne rozwiązania są kluczowe dla poprawy bezpieczeństwa na drogach. Artykuł omawia także różnice w użytkowaniu tych dróg w porównaniu do tradycyjnych tras miejskich czy osiedlowych, podkreślając potrzebę odpowiedniego przygotowania kierowców do korzystania z dróg o dużych prędkościach. Dodat...
Geokrata. Jeden produkt, wiele zastosowań
Geokrata komórkowa to nowoczesny materiał geosyntetyczny stosowany w budownictwie do stabilizacji gruntu, wzmacniania nawierzchni i ochrony przed erozją. Wykonana z wytrzymałego polietylenu (HDPE), tworzy przestrzenną siatkę, którą można wypełnić piaskiem, żwirem lub kruszywem. Dzięki swojej konstrukcji skutecznie rozkłada obciążenia, zapobiega osiadaniu terenu i wzmacnia infrastrukturę drogową, kolejową oraz hydrotechniczną. Jest trwała, łatwa w montażu i przyjazna dla środowiska, co czyni j...
Ciemna strona światła: problem zanieczyszczenia światłem
Zanieczyszczenie światłem to problem, który dotyka całego terytorium Polski. Odpowiednie oświetlenie podnosi poziom bezpieczeństwa, funkcjonalność i estetykę danej przestrzeni, jednak nadmiar światła lub niewłaściwe jego użycie prowadzi do miejskich zjawisk „blasku nieba”, które wpływają na zdrowie ludzi oraz ekosystemy. Problem zanieczyszczenia światłem coraz częściej jest uwzględniany w raportach o oddziaływaniu inwestycji na środowisko. Światło jest jednym z kluczowych elementów wpływający...
Metody i systemy oceny stanu eksploatacyjnego jezdni drogowych
W artykule omówiono kluczowe aspekty utrzymania dróg, zapewniające bezpieczeństwo, przejezdność i efektywność transportu. Podkreślono znaczenie monitorowania nawierzchni, racjonalnego planowania modernizacji oraz stosowania zaawansowanych urządzeń bezpieczeństwa. Autor wskazuje na specyfikę utrzymania ulic miejskich, wymagających większej uwagi ze względu na natężenie ruchu i gęstą infrastrukturę. Artykuł akcentuje konieczność optymalizacji działań w celu minimalizacji kosztów i zwiększenia t...
Przygotowanie i wykonanie robót ziemnych oraz nawierzchniowych w budownictwie drogowym
Budowa dróg i obiektów inżynierskich to złożony proces, wymagający skrupulatnego planowania i realizacji na każdym etapie. Kluczowymi elementami tego procesu są roboty przygotowawcze, roboty ziemne oraz prace związane z konstrukcją nawierzchni. Poprawne wykonanie tych działań ma bezpośredni wpływ na trwałość, bezpieczeństwo oraz funkcjonalność powstającej infrastruktury. W artykule omówiono zakres prac przygotowawczych, szczegóły związane z robotami ziemnymi oraz najważniejsze aspekty technol...
Kalendarium
Relacje

V Konferencja Drogowo-Kruszywowa „Materiały, surowce, technologie wykorzystywane przy projektowaniu i budowie nawierzchni drogowych”

VI Forum Dróg Publicznych
9-11 grudnia 2024 r. odbyło się VI Forum Dróg Publicznych, które zgromadziło specjalistów...

I Spotkanie Branżowe „Kobiety w Infrastrukturze”
19 listopada 2024 roku w Warszawie o...