Wysoka wytrzymałość betonowa

W Rosji cementy ekspansywne badano już od 1941 r., a cechy gatunków tzw. NC (naprężających cementów) podał W.W. Michajłow w 1953 r. Zunifikowano dwa gatunki: NCN cementy dla betonów dojrzewających w normalnych temperaturach (konstrukcje monolityczne) i NCT dla betonów podlegających obróbce cieplnej (prefabrykaty) (program uprawnienia budowlane na komputer). Obydwa gatunki opracowano w trzech markach odpowiadających intensywności samonaprężenia, wyrażonej w naprężeniach powstających w zaczynie 1 : 1 cementu i piasku o wskaźniku wic = 0,3 (na próbkach pryzmatycznych ze zbrojeniem 1%). W Stanach Zjednoczonych w wyniku badań prowadzonych od 1959 r. wprowadzono do praktyki trzy rodzaje cementów ekspansywnych: cement K (A. Klein, produkcja od 1954 r.), cement M ( wg patentu W.W. Michajlowa, 1969 r.) i cement S Portland Cement Association, 1967 r.). Najbardziej rozpowszechniony jest cement K; przeprowadzono obszerne badania jego zastosowań w betonach zwykłych i lekkich (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Kruszywa do betonów wysokiej wytrzymałości powinny wykazywać:

• wysoką wytrzymałość i wysoki współczynnik sprężystości,
• dobrą przyczepność zaczynu cementowego do ziarn kruszywa,
• właściwy skład granulometryczny, zapewniający dużą szczelność stosu okruchowego (uprawnienia budowlane).

Wymagania te najlepiej w naszym kraju spełniają kruszywa mineralne łamane do betonów zwykłych i ciężkich oraz kruszywa sztuczne do betonów lekkich. Kruszywa mineralne naturalne grubszych frakcji, powszechnie stosowane w konstrukcjach żelbetowych, nie spełniają zadowalająco pierwszych dwóch wymagań i mogą stanowić jedynie dodatek do kruszyw łamanych. Zgodnie z klasyfikacją normową kruszyw mineralnych [N10] wyróżnia się w kruszywach naturalnych trzy podstawowe frakcje: piasek (do 2 mm), żwir (2-F63 mm) i otoczaki (63-F250 mm).

Frakcja piaskowa

Frakcja piaskowa jest powszechnie stosowanym uzupełnieniem kruszyw łamanych, a także sztucznych. Frakcje grubsze kruszyw naturalnych dodawane do kruszyw łamanych nie mogą przekraczać 30% ogólnej ilości kruszywa o uziarnieniu powyżej 2 mm [N3]. Kruszywa łamane podzielono dwojako: w kruszywach łamanych zwykłych wyróżnia się miał (do 4 mm), kliniec (4-20 mm) i tłuczeń (20-1-63 mm), natomiast w kruszywach granulowanych: piasek łamany (do 2 mm) i grys (2-31,5 mm). Do betonów zwykłych wysokiej wytrzymałości zalecane są w polskich przepisach kruszywa o krzywych uziarnienia mieszczących się w obszarach (program egzamin ustny).

Podstawowymi surowcami skalnymi do kruszyw łamanych są skały magmowę najczęściej granit i bazalt, rzadziej porfir i diabaz. Klasa kruszywa określana wg [NI2] nie może być niższa od wymaganej klasy betonu. Niektóre normy, np. [N17], wyróżniają kruszywa lekkie, zwykłe i ciężkie, przy czym orientacyjną granicę stanowi gęstość objętościowa 2,0 i 3,0 g/cm³ (opinie o programie).

Spośród kruszyw sztucznych produkowanych w naszym kraju [Nil] do betonów lekkich wysokiej wytrzymałości nadaje się łupkoporyt, czyli kruszywo otrzymane przez spiekanie łupków przywęglowych i przekruszenie spieku. Łupkoporyt produkuje się w klasie 700 i 1100 w trzech zakładach - w Knurowie, Bytomiu i Michałkowicach. Szczegółowe zalecenia doboru kruszywa łupkoporytowego zawierają wytyczne [N28] (segregator aktów prawnych).

W innych krajach stosowane są w konstrukcjach sprężonych (pod różnymi nazwami handlowymi) także inne sztuczne kruszywa lekkie, produkowane ze spiekanych glin pęczniejących, łupków i iłołupków.

We wszystkich rodzajach kruszyw zasadnicze znaczenie ma stałość składu granulometrycznego oraz ograniczenie zawartości zanieczyszczeń, zwłaszcza chemicznych lub organicznych (promocja 3 w 1). Ziarna słabsze lub zwietrzałe nie mogą przekraczać 2%> we frakcjach piaskowych, a we frakcjach grubszych obecność ich jest niedopuszczalna. W niektórych kruszywach, np. lekkich z łupkoporytu, występuje niedobór frakcji drobnych niezbędny jest wówczas stały dodatek frakcji drobnych innego pochodzenia (piasek naturalny, popiół lotny).