Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Zastosowanie piasku naturalnego do produkcji proekologicznych kompozytów cementowych

Use of natural sand in production of environmentally friendly cement-based composite materials
Składowisko piasku rzecznego wydobywanego z Wisły, piaskarnia w Warszawie (PPH SA Piaskarz)
Składowisko piasku rzecznego wydobywanego z Wisły, piaskarnia w Warszawie (PPH SA Piaskarz)
J. Sawicki

Kompozyty cementowo-kruszywowe stanowią jedno z najpowszechniej stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych i materiałowych w budownictwie. Postęp w technologii betonu udostępnił rozwiązania stwarzające możliwość kształtowania właściwości tego kompozytu w bardzo szerokim zakresie, na poziomie zależnym od stawianych wymagań.

Powszechnie wiadomo, że uzyskanie pożądanych, wysokich parametrów możliwe jest dzięki odpowiedniemu doborowi ilościowemu i jakościowemu składu mieszanki betonowej. Oczywiste jest także, że beton wysokiej jakości należy wykonać ze składników o odpowiednich parametrach. Dotyczy to w szczególności także kruszywa.

Powszechnie stosowaną w technologii betonu praktyką jest komponowanie stosu okruchowego w postaci mieszanki kruszywa drobnego (najczęściej piasku) i kruszywa grubego - otoczakowego bądź łamanego, przy czym punkt piaskowy kształtuje się najczęściej na poziomie 20-50%.

W pracy [1] szacuje się, że około 90% grubych kruszyw znajduje się w południowej części Polski, 6% w centrum, a tylko 4% na północy. To powoduje, że na większości obszaru Polski występuje deficyt kruszywa grubego i musi być ono dostarczane z dalszych rejonów, zaś surowiec dostępny na miejscu jest często obniżonej jakości [np. wtrącenia ziaren słabych i nasiąkliwych (FOT. 1) oraz minerałów zawierających tlenki żelaza (FOT. 2)]. To istotnie ogranicza zastosowanie tego surowca w wielu przypadkach. Przykładem może być beton architektoniczny czy kostka brukowa [2].

Sposobem pozwalającym na zwiększenie ilości pozyskiwanego kruszywa grubego jest zastosowanie znanego z mineralurgii procesu hydroklasyfikacji ([3], [4] i in.). Technologia ta polega na wypłukiwaniu grubych frakcji ze złóż mieszanych (np. pospółki). W rezultacie powstaje znaczny nadmiar piasków, które, z uwagi na problemy z racjonalnym ich zagospodarowaniem, zyskują miano odpadu ([1], [5], [6] i in.).

Należy jednak w tym miejscu podkreślić, że pozyskany w ten sposób piasek nosi cechy kruszywa naturalnego, gdyż nie został on w żaden sposób przetworzony. Dlatego na potrzeby niniejszego artykułu, autorzy proponują zaliczyć piaski pochodzące z hydroklasyfikacji do kruszyw naturalnych.

Czytaj też: Nanocementy i nanobetony >>>

Biorąc pod uwagę dysproporcje w wydobyciu kruszyw, racjonalnym rozwiązaniem może być zwiększenie udziału drobnego kruszywa bądź całkowita eliminacja frakcji grubych.

FOT. 1. Destrukcja mrozowa betonowej kostki brukowej; fot.: Ł. Mrozik
FOT. 1. Destrukcja mrozowa betonowej kostki brukowej; fot.: Ł. Mrozik
FOT. 2. „Rdzawa plama” na kostce brukowej; fot.: Ł. Mrozik
FOT. 2. "Rdzawa plama" na kostce brukowej; fot.: Ł. Mrozik

Znane są już zastosowania piaskobetonów ze zbrojeniem rozproszonym do produkcji podłóg przemysłowych i innych konstrukcji narażonych na znaczne oddziaływania statyczne i dynamiczne, jak nawierzchnie dróg, lotnisk itp. ([7], [8] i in.). Mogą to być zarówno włókna stalowe, jak i z tworzyw sztucznych, węglowe, szklane czy pochodzenia organicznego [8].

Istnieją także doniesienia naukowe wskazujące na pozytywny wpływ mikrokrzemionki m.in. na wytrzymałość i szczelność [9]. Prowadzone są także badania nad pracą tej grupy betonów w zginanych elementach konstrukcyjnych [10].

Celem niniejszego artykułu jest przegląd wybranych zastosowań piasków naturalnych do produkcji kompozytów drobnokruszywowych. Będą to w szczególności: proekologiczne betony lekkie, zaprawy naprawcze i specjalne oraz wyroby z betonu wibroprasowanego.

Istotne problemy

Z faktu zastosowania piasku jako jedynego kruszywa do mieszanki może wyniknąć szereg problemów technologicznych, ekonomicznych, a w tracie eksploatacji -użytkowych.

Piaski charakteryzują się większą jamistością od kompozycji z kruszywem grubym. To powoduje, że do wypełnienia przestrzeni międzyziarnowych potrzeba więcej zaczynu. Wiąże się to z większym zużyciem spoiwa, co istotnie podnosi koszty surowców, które zwykle nie zostaną zrekompensowane niższymi kosztami drobnoziarnistego kruszywa.

Częściowym rozwiązaniem może być wprowadzenie popiołu lotnego.

W przypadku tradycyjnych zaczynów stosowanych do betonu, tj. o typowych wartościach w/s oraz bez dodatku mikrokrzemionki, należy zdawać sobie sprawę z wszystkich konsekwencji kapilarno-porowatej struktury kamienia cementowego. Jest ona przyczyną zwiększonej nasiąkliwości, przesiąkliwości i obniżonej mrozoodporności.

Te problemy można ograniczyć poprzez zastosowanie pyłu krzemionkowego, który poza efektem uszczelnienia struktury korzystnie modyfikuje strefę przejściową zaczyn-kruszywo, co ostatecznie prowadzi m.in. do zwiększenia wytrzymałości [11].

Duży udział zaczynu to także większe odkształcenia skurczowe. Można je ograniczyć poprzez odpowiedni dobór spoiwa czy też właściwą pielęgnację.

Abstrakt

Powszechnie stosowana definicja betonu, opisująca ten kompozyt mianem "sztucznego kamienia", odzwierciedla zestaw wymagań stawianych temu materiałowi. Dąży się bowiem do tego, aby właściwości, takie jak wytrzymałość czy nasiąkliwość, były możliwie najbardziej zbliżone do parametrów kamienia naturalnego. Z tego względu należy zapewnić, aby naturalnego kruszywa było w betonie jak najwięcej. W praktyce przemysłowej do produkcji stosowane są najczęściej mieszanki żwirowo-piaskowe. Trzeba jednak mieć na uwadze ograniczoną dostępność dobrych jakościowo kruszyw grubych w centralnej i północnej części Polski. Biorąc to pod uwagę, racjonalnym rozwiązaniem, w konkretnych przypadkach, może być zastosowanie proekologicznych tworzyw piaskowo-cementowych. Niniejszy artykuł dotyczy wybranych zastosowań piasku naturalnego do produkcji tej grupy kompozytów.

Use of natural sand in production of environmentally friendly cement-based composite materials

A popular definition of concrete, describing this composite as "artificial stone", reflects a set of requirements for this material. The aim is to achieve values of properties such as resistance or absorption capacity as similar as possible to those of natural stone. Therefore, efforts should be made to ensure the maximum possible natural aggregate fraction in concrete. In industrial practice,gravel and sand mixes are often used for production. However, limited availability of good quality coarse aggregate in central and northern Poland should be taken into account. Therefore, in certain specific cases, it may be reasonable to use environmentally friendly sand-cement materials. This article is about selected applications of natural sand in production of this group of composites.

Znany jest ponadto wpływ zbrojenia rozproszonego na ograniczenie odkształceń skurczowych kompozytów cementowo-kruszywowych [8], jednak w przypadku piaskobetonu jego zastosowanie w ilości od 0,5% do 2,5% objętości mieszanki jest nieefektywne, gdyż zbadane odkształcenia skurczowe są blisko dwukrotnie wyższe niż w przypadku betonu zwykłego[5].

W piaskobetonach znaczna ilość frakcji pylastych zwiększa wyraźnie wodożąność (konsystencję) stosu okruchowego. Podobny efekt pogorszenia urabialności przynosi zastosowanie włókien. Uwzględniając konieczność utrzymania stosunku w/s na odpowiednio niskim poziomie, niezbędne jest zatem użycie domieszki plastyfikatora lub superplastyfikatora.

Wprowadzenie zbrojenia rozproszonego, mikrowypełniacza i domieszek prowadzi do ograniczenia większości występujących problemów. Należy jednak mieć na uwadze, że użycie tych składników generuje zwiększenie kosztów produkcji. Zdaniem autorów nie przekreśla to piaskobetonu jako wartościowego i opłacalnego materiału konstrukcyjnego, jednak ich aplikacja powinna być poprzedzona rachunkiem kosztów produkcji oraz utrzymania i napraw. Jako główną zaletę wbudowywania piasków należy wskazać efekt proekologiczny, prowadzący do zrównoważonego zużycia kruszyw naturalnych.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 9/2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Najlepszy system stropowy?


Betonowe stropy można produkować na różne sposoby – z betonu przygotowanego na placu budowy lub w fabryce, gdzie panują kutemu optymalne warunki. ZOBACZ »



Odkryj nowy wymiar bezpieczeństwa dla Twojego domu »

Żaluzje ceramiczne, szklane, wentylowane. Co wybrać?

Każdemu z nas zależy na zapewnieniu odpowiedniego bezpieczeństwa swoim bliskim i miejscu, które jest dla nas najważniejsze. Wybór...
czytaj dalej »

Które rozwiązanie sprawdzi się w Twoim przypadku? Jak ochronić wnętrze przed słońcem, hałasem lub zimnem? czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Izolacja natryskowa - co warto wiedzieć?

Dobierz najlepszy materiał izolacyjny »

Produkty polimocznikowe można stosować wszędzie tam, gdzie wymagana jest... czytaj dalej » Niski poziom ochrony cieplnej generuje wysokie koszty utrzymania budynku, stanowiące duże obciążenie budżetu... czytaj dalej »

Uszczelnianie trudnych powierzchni! Zobacz, jak to zrobić skutecznie »


Doszczelniając przegrodę od strony wewnętrznej budynku ograniczamy przenikanie pary wodnej do warstwy izolacyjnej, natomiast... ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Najlepszy produkt na tynku termoizolacji? Sprawdź »

Jak uzyskać pełne uprawnienia architektoniczne?

Obniżona wartość λ pozwala zmniejszyć straty energetyczne oraz wydatki na eksploatacje budynków.
czytaj dalej »

Zobacz, jak otrzymać uprawnienia do samodzielnego wykonywania zawodu architekta w Polsce i UE czytaj dalej »

Dlaczego hydroizolacja budynków jest tak ważna?

Sprawdzony sposób na przyspieszenie ocieplenia »

W budynkach nowo wznoszonych barierę dla wody gruntowej stanowi hydroizolacja zewnętrzna ścian piwnic i izolacja pod płytą fundamentową... czytaj dalej » Jakiego produktu użyć, by aplikacja była łatwa, efektywność większa, a tempo pracy ekspresowe? czytaj dalej »

Czego użyć do izolacji podłóg, dachów i fasad?


Istotną różnicą pomiędzy styropianami białymi i grafitowymi jest ich odporność na ZOBACZ »



mgr inż. Łukasz Mrozik
mgr inż. Łukasz Mrozik
Łukasz Mrozik ukończył Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy. Pracuje w Katedrze Konstrukcji Budowlanych UTP jako adiunkt. Zawodowo interesuje się technologią betonu. więcej »
mgr inż. Agnieszka Grzybowska
mgr inż. Agnieszka Grzybowska
Agnieszka Grzybowska ukończyła Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy. Pracuje w Katedrze Konstrukcji Budowlanych UTP jako asystent. Zawodowo interesuje się technologią betonu. więcej »
mgr inż. Paweł Piekarski
mgr inż. Paweł Piekarski
Paweł Piekarski ukończył Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy. Pracuje w Katedrze Konstrukcji Budowlanych UTP jako asystent. Zawodowo interesuje się technologią betonu. więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
7/8/2019

Aktualny numer:

Izolacje 7/8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Wtórne hydroizolacje poziome
  • - Mocowanie elewacji wentylowanych
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.