Zkoušky kameniva

 

Před zahájením výroby nebo před těžením kameniva jsme povinni vykonat průkazní zkoušky, jimiž zjistíme, zda vlastnosti kameniva odpovídají ČSN. Během výroby provádíme kontrolní zkoušky, zejména tehdy, jestliže se během těženi nebo výroby mění některé vlastnosti kameniva.

 

Hmotnost vzorků je různá podle velikosti zrn. Příslušná ČSN předepisuje nejmenší hmotnosti vzorků kameniva podle velikosti největších zrn frakce a podle ověřované vlastnosti kameniva.

 

Kamenivo skladujeme v prostorách s pevným upraveným povrchem, nikoli hlinitým, anebo v zásobnicích. Jednotlivé frakce, kamenivo určité velikosti nebo druhy kameniva ukládáme odděleně.

 

Při dopravě, skladování nebo při přemisťování kameniva si počínáme obezřetně, aby se různě velká zrna nesmísila.

 

Velikost zrn

Kamenivo se skládá ze zrn různých velikostí a tvarů. K roztřídění kameniva podle velikosti používáme síta se čtvercovými otvory, oky. Síta jsou plošná nebo válcová. Plošná síta jsou sestavena nad sebou a do pohybu se uvádějí vibrací. Válcová síta jsou uspořádána ve sklonu a jsou zasunuta do sebe. Vnitřní válec má největší oka, další válce postupně menší. Kamenivo třídíme otáčivým pohybem válců. Nejprve roztřídíme kamenivo nahrubo, potom na požadované velikosti zrn. Velikosti ok sít jsou předepsány ČSN.

 

Normová řada sít a kalibrů, tzv. základní řada, má oka o straně:

0,063	0,125	0,25	0,5	1	2	4	pro jemné kamenivo
			8	16	32	63	pro hrubé kamenivo
					63	125	kalibry

Doplňková řada sít a kalibrů má tyto velikosti ok:

0,045	0,090	0,180	0,355	0,710	1,40	2,80	pro jemné kamenivo
			6	11	22	45	pro hrubé kamenivo
						90	kalibry

 

Kamenivo, které jsme roztřídili na uvedených sítech, jsme tak roztřídili do frakcí. Velikost oka síta, na kterém kamenivo zůstalo, a velikost oka síta nejbližšího, jímž kamenivo propadlo, jsou označením frakce.

 

V lomech a třídírnách třídíme kamenivo na úzké a široké frakce, a to na základní a doplňkové.

 

Úzká základní frakce je zbytek kameniva na sítě normové řady, které propadlo sítem o dvojnásobné velikosti strany oka. Např. 4-8 je kamenivo propadlé sítem o velikosti ok 8 mm, které zůstalo na sítě o straně ok 4 mm. Úzká doplňková frakce kameniva je kamenivo vytříděné pomocí doplňkového síta základní řady.

 

Široká frakce obsahuje několik frakcí úzkých. Základní široká frakce je ohraničena síty základní normové řady, doplňková široká frakce doplňkovými síty (např. frakce 4-32; frakce 22-40).

 

Nadsítný a podsítný podíl je množství kameniva, které neodpovídá velikosti zrn příslušné frakce a jehož zrna jsou větší nebo menší. Množství nadsítného a podsítného podílu vyjadřujeme v procentech hmotnosti vzorku a porovnáme je s povolenou hodnotou ČSN příslušné třídy kameniva. Nadsítný podíl vzniká při dopravě kameniva a při ukládání, kdy větší zrna spadnou do frakce nižší. Podsítný podíl vzniká při nedostatečném třídění. Při přeplňování sít nebo rychlejším pohybu kameniva jsou menši zrna strhávána většími zrny, nestačí propadnout sítem.

 

Pevnost kameniva

Pevnost jednotlivých zrn kameniva musí být minimálně taková Jako je požadovaná pevnost betonu.

 

Na pevnost zrn kameniva usuzujeme podle obecně známých vlastností hornin nebo hmot, z nichž jsou zrna vyrobena. Zvětralé, vrstevnaté kamenivo malé soudržnosti, značně drobivé kamenivo, popř. s četnými trhlinami nebo puklinami na povrchu, má malou pevnost. Podobné kamenivo obsahující minerály malé pevnosti nebo tmely proměnlivé pevnosti poskytuje malou pevnost. Pevnost kameniva odhadujeme z pečlivého ohledání vzhledu a zkusmého šetření vlastností. Stupeň pevnosti hodnotíme podle odolnosti zrna v tlaku nebo příčném tahu (zrno zmáčkneme v ruce mezi prsty proti podložce, v kleštích nebo ve svěráku).

 

Pevnost pórovitého kameniva

Při posuzování pevnosti pórovitého kameniva nejprve zjistíme objem, velikost zrn, poměr velikosti zrn, tvar a rozmístění pórů. Při tom je nezbytně nutné, abychom pevnost posuzovali po porovnání se vzorkem téhož druhu kameniva vyhovujícího co do požadované pevnosti.

 

Pevnost pórovitého kameniva určíme stlačením ve válci. Do zkušebního válce o vnitřním průměru 150 mm a hloubce 100 mm nasypeme proschlý vzorek ze zrn velikosti frakce 16 až 32. Ostatní zrna větší roztlučeme, menší odstraníme prosetím vzorku. Kamenivo nasypeme až k hornímu okraji válce. Na válec nasadíme prstenec a tlačený píst. Píst zatěžujeme na zkušebním lisu tak dlouho, až dosáhne stlačení 20 mm. Výsledný tlak lisu dělený plochou válce (177. 102 mm2) určuje pevnost kameniva dílčí zkoušky. Výsledkem zkoušky je aritmetický průměr alespoň tří dílčích zkoušek.

 

Odplavitelné částice

Velké množství jemných částic ovlivňuje negativně pevnost betonu (jíly mají částice menší než 0,005 mm, prach a silt mají velikost zrna 0,005 až 0,063 mm), neboť nadměme zvětšuji povrch kameniva. Maximální množství odplavitelných částic v drobném kamenivu předepisují ČSN v rozmezí 1,5 až 3 % hmotnosti kameniva podle druhu a třídy kameniva.

 

Podíl odplavitelných částic maximální velikosti 0,05 mm stanovujeme sedimentačním nebo procezovacím způsobem.

 

Při sedimentačním způsobu odvážíme a vysušíme kamenivo do ustálené hmotnosti při teplotě 105 až 110 °C. Vzorek sypeme do nádoby, zalijeme vodou a promícháme. Zakalenou vodu necháme ustát, po dvou minutách vodu zčásti pomocí násosky odsajeme. Postup opakujeme, dokud není voda čistá. Kamenivo vyjmeme z vody a vysušíme do ustálené hmotnosti. Rozdíl vysušeného kameniva před a po zkoušce je množství odplavitelných částic.

 

Při procezovacím způsobu vyvážku vysušeného kameniva vsypeme do nádoby a zalijeme vodou tak, aby hladina vody byla nejméně 50 mm nad povrchem kameniva. Kamenivo důkladně promícháme tyči po dobu pěti minut a pak kalnou vodu s odplavitelnými částicemi přelijeme přes síta o velikosti 0,5 a l mm. Postup opakujeme, dokud síty nevytéká čistá voda. Zbylé kamenivo vysušíme při 105 až 110 °C do ustálené hmotnosti a zvážíme. Rovněž vysušíme a zvážíme zbytky na obou sítech.

 

Množství odplavitelných částic vyjádříme v procentech.

 

 

 

 

kde m1 je hmotnost navážky před promýváním, m2 je hmotnost navážky po promývání.

 

Sloučeniny síry

Sulfidy (sirníky) a sírany obsažené v kamenivu mohou mít nepříznivý vliv již na tuhnutí betonové směsi. V zatvrdlém betonu se projevují škodlivě především rozpustné sírany vznikem sulfoaluminátu vápenatého. Stejně se projevují i sloučeniny síry, které někdy pod vlivem vzdušného kyslíku oxidují na sírany. Oxidace probíhá obzvláště u některých sirníků za zvětšování objemu, což samo může způsobit rozpad kameniva nebo rozrušení betonu. Sloučeniny síry mohou též podporovat korozi ocelové výztuže v betonu i jiných kovových součástí stavby.

 

Sulfidy (sirníky) v kamenivu zjistíme přidáním 10% roztoku chemicky čisté kyseliny chlorovodíkové. Uvolňuje-h se sulfan (sirovodík), jsou ve směsi sulfidy (sirníky). Podle normy se obsah sulfidové (sirníkové) síry odvozuje výpočtem z rozdílu obsahu veškeré síry a síry síranové.

 

Sírany zjišťujeme pomocí chloridu barnatého. Vzorek rozdrceného kameniva hmotnosti 10 až 55 g smícháme s 10% roztokem kyseliny chlorovodíkové. Po usazení směsi přidáme 10 až 15 cm3 chloridu barnatého. Objeví-li se bílá sraženina, jsou v kamenivu sírany.

 

O použití kameniva je v obou případech nutné rozhodnout až po chemickém rozboru ve zkušebním ústavu.

 

Humusovitost

Přítomnost humusovitých látek v přírodním kamenivu působí škodlivé při tvrdnutí cementu. Účelem zkoušky humusovitosti je posoudit, do jaké míry jsou organické látky v kamenivu obsaženy. Při této zkoušce se však neprojeví některé jiné škodlivé látky, jako jsou organické slizy, cukry a podobné látky.

 

Humusovité látky v kamenivu zjišťujeme pomocí hydroxidu sodného. Je-li zbarveni roztoku tmavší než sytě žluté, jsou v kamenivu humusovité látky.

 

Drobné kamenivo vsypeme do odměrného válce po značku 130 ml a doplníme 3% roztokem hydroxidu sodného po značku 200 ml. Roztok s kamenivem řádně promícháme a ponecháme po dobu 4 hodin v klidu. Pak směs opět promícháme a uložíme na 20 hodin na místo, na němž je roztok chráněn před slunečními paprsky. Po 24 hodinách posoudíme kamenivo podle zbarvení roztoku.

 

Zbarvení roztoku nad kamenivem posuzujeme podle barevné stupnice a vyjadřujeme takto: bezbarvý nebo světle žlutý, sytě žlutý, žlutočervený, světle červenohnědý (světle hnědý), tmavě hnědočervený (tmavě hnědý). Podobně provádíme zkoušku pomocí etalonu. Etalon je směs 3% roztoku hydroxidu sodného a roztoku taninu v 1% ethanolu, obsahující 2 % kyseliny tříslové. Výsledek zkoušky však mohou ovlivnit některé jiné látky, které nemají škodlivý vliv na tvrdnutí cementu. Kamenivo, vykazující tmavší zabarvení roztoku ve srovnání s etalonem, lze dodávat pouze po dohodě výrobny a odběratele, prokáže-li se porovnávacími zkouškami, že při jeho použiti vyhovuje beton nebo malta pevností, popř. jinou předepsanou vlastností danému účelu.

 

Zkouška humusovitosti se nazývá též zkouška kolorimetrická (kolor - barva), podle zabarvení roztoku usuzujeme na množství humusovitých látek. Snížení vlivu humusovitých látek dosahujeme propíráním kameniva vápenným mlékem.

 

Protože zkouška humusovitosti není jednoznačná a příčinou zbarvení mohou být i látky nemající škodlivý vliv (např. pigmenty), děláme ještě zkoušku porovnávací.

 

Při porovnávací zkoušce porovnáváme pevnost série betonových kostek nebo tělísek vyrobených z již zkoušeného kameniva s pevností betonových kostek nebo tělísek vyrobených z ověřovaného kameniva podle stejného dávkování a zpracování. Série obsahuje alespoň tři zkušební tělesa. Je-li pevnost tělísek nebo kostek zkoušeného kameniva v rozsahu ± 10 % pevnosti tělísek z ověřovaného kameniva, kamenivo vyhovuje.

 

Hliněné hrudky

Obsah hliněných hrudek určujeme u frakcí kameniva větších než 2 mm. Určujeme je jako hmotnostní podíl zrn, h(, (%), která lze rozdrobit mezi prsty na částice propadající sítem o velikosti otvorů rovné polovině velikosti dolního mezního síta zkoušené frakce

 

 

 

 

kde m1 je hmotnost vzorku, m2 je hmotnost vzorku po rozdrobení a prosetí.

 

Hlinitost

Malé množství jílovitých látek, do 1,5 % hmotnosti kameniva, přispívá k vazkosti betonové směsi. Větší množství snižuje pevnost betonu, zvláště ulpívají-h částice na zrnech kameniva. Hlinitost stanovíme informativní zkouškou.

 

Do poloviny odměrného válce nasypeme kamenivo zbavené zrn větších než 22 mm. Do válce dolijeme vodu po značku 1000 ml. Kamenivo pečlivě ve vodě protřepeme a pak ponecháme válec po dobu 24 hodin v klidu. Jemné částice vytvoří nad kamenivem zřetelný prstenec. Tloušťka prstence vztažená k celkové výšce kameniva včetně usazeniny, určuje hlinitost. Výšku prstence H vyjádříme v %.

 

 

 

 

 

kde V1 je objem jemné usazeniny - výška, V2 je objem veškerého kameniva.

 

Otlukovost

Při míchám kameniva v míchačkách dochází k rozdrobování zrn většími zrny, k olamování ostrých hran drceného kameniva apod. Tyto účinky hodnotíme zkouškou otlukovosti. Vzorek kameniva vložíme do otlukového bubnu, kde kamenivo otloukáme ocelovými koulemi. Výsledkem je podíl vzniklé rozdrobeniny k hmotnosti vzorku, vyjádřený v procentech.

 

Otlukový buben je ocelový válec, uzavřený po stranách ocelovými čely. Poklop otvoru pro vkládání a vyjímání zkoušeného kameniva je upraven tak, že při zakrytí nemá vnitřní povrch žádné výstupky. Nabírání, zvedání koulí a zkoušeného kameniva zajišťuje při otáčení ocelová přepážka. Koule jsou ocelolitinové, hmotnosti 390 až 450 g. Buben se otáčí s frekvencí 30 až 33 otáček za minutu. Zkouška je skončena po 500 nebo l 000 otáčkách. Výsledek zkoušky je závislý nejen na počtu otáček bubnu a na počtu použitých koulí, ale i na množství a zrnitosti navážky. Proto je v normě předepsána nejen hmotnost navážky jednotlivých frakcí, ale i počet koulí a otáček otlukového bubnu.

 

Otlukovost Ot (%) hodnotíme na základě porovnání zrnitosti před zkouškou se zrnitostí vzorku po zkoušce:

 

 

 

 

 

kde m1 je hmotnost vzorku před prosetím, m2 je zbytek vzorku po prosetí.

 

Nasákavost

Různé petrografické složení horniny podmiňuje různou nasákavost kameniva. Hutné kamenivo z vyvřelých a přeměněných hornin je většinou méně nasákavé (0,5 až l % hmotnosti). Kamenivo z usazenin je nasákavější. Vliv nasákavosti kameniva se projeví během půl hodiny od přidání vody. Protože dáváme do betonové směsi jen nejnutnější množství vody, musíme s nasákavostí kameniva při dávkování vody počítat a ověřovat si ji.

 

Zkouška: Kamenivo vysušíme při teplotě 105 až 110 °C do ustálené hmotnosti a zvážíme. Potom kamenivo vložíme do vody. Dbáme, aby jednotlivá zrna byla nejméně 20 mm pod hladinou. Po 48 hodinách vzorek kameniva vyjmeme, rozložíme na sací podložce a houbou zbavíme zrna povrchové vody. Osušené kamenivo zvážíme. Rozdíl nasáklého a vysušeného kameniva, vyjádřený v % hmotnosti, je nasákavost N:

 

 

 

 

 

kde mn je hmotnost nasáklého kameniva, ms je hmotnost vysušeného kameniva.

 

Zrnitost

Množství jednotlivých velikosti zrn ve směsi kameniva zjišťujeme zkouškou zrnitosti čili zkouškou prosévací, též nazývanou zkouška granulometrická.

 

Zrnitost určujeme podrobně nebo zkráceně. Kontrolujeme tím množství zrn v jednotlivých frakcích a množství drobného a hrubého kameniva, neboli složení daného kameniva.

 

Nejčastěji provádíme zkoušku zrnitosti podrobně. Pomocí normových sít základní řady, popř. doplněných síty doplňkové řady a kalibry, roztřídíme vzorek kameniva podle velikosti na jednotlivé frakce. Množství zrn velikosti do 0,05 mm zjistíme procezovacím nebo sedimentačním způsobem. Hmotnost odplavitelných částí zahrneme do výsledku zkoušky. V případě, že kamenivo obsahuje frakce různých objemových hmotností, vyjádříme poměr jednotlivých zbytků na sítech objemovými podíly (jde o kamenivo různých hornin). Tím jsme stanovili poměrnou skladbu zrn kameniva. Výsledek znázorníme čárou zrnitosti.

 

Čára zrnitosti je plynulá, jestliže jsou na všech sítech zbytky kameniva. Čára zrnitosti je přetržitá, jestliže některá frakce chybí. (Pro výrobu vyšších pevností betonu velmi často používáme větší frakce hrubého kameniva a drobné kamenivo na vyplnění mezer mezi hrubými zrny.)

 

Tvar a povrch zrn

Kamenivo se skládá ze zrn různých velikostí a tvarů. Zrna mají větši povrch, mají-li tvar odlišný od koule. Zrna nevhodného tvaru, jako jsou jehlicovitá, destičkovitá, tyčinkovitá, lasturovitá, vytvářejí značnou mezerovitost, zvláště je-li jich větší množství.

 

Pro betonářské práce si vybíráme kamenivo, jehož zrna mají tvar pokud možno rovnoosý, tedy kulovitý, kostkovitý a poměr hlavních rozměrů a os přibližně stejný. K charakterizování tvaru zrna používáme tvarový index. Je dán poměrem největšího rozměru k nejmenšímu, tedy délky k tloušťce nebo k šířce. Tvarovým indexem kameniva charakterizujeme úzké nebo široké frakce hrubého kameniva. K tomu používáme průměrný tvarový index, tvarový index 3 a větší nebo tvarový index 5 a větší.

 

Průměrný tvarový index hrubého kameniva je aritmetický průměr všech tvarových indexů zrn příslušné frakce. U široké frakce jej určujeme pro každou základní frakci zvlášť.

 

Určujeme-li tvarový index úzké základní nebo doplňkové frakce, vybereme postupným výběrem 100 reprezentantů.

 

Tvarový index 3 a větší nemá být větší než 20 až 50 % (závisí na velikosti frakce a třídě kameniva), z předepsané hodnoty může připadnout nejvýše 15 % na zrna s tvarovým indexem 5 a větším. Tvarový index 3 a větší nás informuje o množství nevhodných zrn co do tvaru v příslušné frakci kameniva.

 

 

 

◄◄◄ Zpět na Technologie betonu obsah

 

Upozornění : Obsah převzat ze stránky pozemní-stavitelství.wz.cz. Stav k roku 2000, článek bude aktualizován podle soudobých norem a předpisů platných v ČR.