KIVIAINES. Kiviaines. Betontekniikka / RA10S. Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu Oy /

Transkriptio

1 KIVIAINES Kiviaines Betontekniikka / RA10S

2 Betoni.com 2008

3

4 Määräyksiä ja ohjeita Betoninormit By > Betoninormit 2016 by 65 SFS-EN Betonikiviainekset SFS 7003 Betonin kiviainekset By 43 Kiviaineksien geometriset, mekaaniset, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ja niiden testaus. Kiviaineksien valmistus, varastointi, kuormaus ja kuljetuskalusto

5 betoninormit /113478/dp?nosto=recommended

6

7

8 By 43 ohjeen vaatimukset täyttävä tuote täyttää CE - merkin asettamat vaatimukset

9 Kiviaines Betonikiviainekset valmistettiin 1970 luvun lopulle saakka soraharjusta seulomalla. Useiden kaupunkien ympäristössä karkeat kiviainekset valmistettiin 1980 luvulla soravarantojen riittävyyden varmistamiseksi sorakivistä murskaamalla. Sorapula paheni 1990 luvulla entisestään ja osassa Suomea karkeat kiviainekset valmistettiin kokonaan kalliosta murskaamalla. Kalliokiviainesten käyttö karkeissa kiviaineksissa lisääntyy jatkuvasti ja paine niiden käyttämiseksi hienoissa kiviaineksissa (0/4 0/8 mm) on kasvamassa.

10 Kiviaineksen vaikutus betonin hintaan Kiviaines vaikuttaa betonireseptin taloudellisuuteen kolmella tavalla: 1) 2) 3)

11 Kiviaineksen vaikutus betonin hintaan Kiviaines vaikuttaa betonireseptin taloudellisuuteen kolmella tavalla: 1) kiviaineksen hinta 2) kiviaineksen ominaisuuksien vaikutus betonireseptin vesi- ja sementtimäärään 3) kiviaineksen laatuvaihteluiden takia reseptissä oleva ylimääräinen varmuus.

12 KIVIAINES Betonissa on % runkoainesta (kiviaines, kevytsora, masuunikuona, betonimurske) By 43 Betonin kiviainekset; 2008 Laatuvaatimukset betoniin käytettävälle ka:lle Ohjeet laadunvalvonnalle Ohjeet tasalaatuisen tuotteen tuottamiselle

13 Kiviaines määritelmä Kiviaines on rakentamisessa käytettävä rakeinen materiaali. Kiviaines voi olla luonnon kiviainesta keinokiviainesta (esim. masuunikuona) uusiokiviainesta (esim. betoni- tai tiilimurske). Luonnon kiviaines Kalliomurske, sora, soramurske, hiekka, filleri(kiviaines) Lähde PKV_Maa-ainesseminaari :Kivi- ja maa-aineksen ominaisuuksien määrittäminen ja soveltuvuus eri käyttötarkoituksiin Pirjo Kuula-Väisänen TTY/Maa- ja pohjarakenteet

14 Betoni kiviaineksen vaatimuksia Riittävän luja ja tiivis Ei vaikuta sementinreaktioon eikä huononna betonin säilyvyyttä Ei saa sisältää epäpuhtauksia Ei saa sisältää lunta, jäätä tai jäätyneitä kivipaakkuja

15 Geometriset ominaisuudet ja vaatimukset Rakeisuus Raemuoto Hienoaines

16 Mekaaniset ja fysikaaliset ominaisuudet Puhtaus Kiintotiheys Vedenimeytyminen Kuluminen - ja iskun kestävyys Pakkasenkestävyys Radioaktiivisuus alueilla, joissa maaperässä on todettu kohonnut radioaktiivisuus Iskunkestävyys ja nastarengaskulutuskestävyys vain sellaisissa käyttökohteissa, joissa esiintyy kyseistä rasitusta

17

18

19

20

21

22

23 Rakeisuus Rakeisuudella tarkoitetaan kiviaineksen sisältäminen erisuuruisten rakeiden määrien painosuhteita. rakeiden koko / jakauma

24

25 Raekokojakauma Lähde PKV_Maa-ainesseminaari :Kivi- ja maa-aineksen ominaisuuksien määrittäminen ja soveltuvuus eri käyttötarkoituksiin Pirjo Kuula-Väisänen TTY/Maa- ja pohjarakenteet

26 Kuivaseulonta yli 0,125 mm

27

28

29 Kivianestuotteet/lajitteet

30

31 Rakeisuusvaatimukset Esim: 0/8 D/d = 0 D = 8 2D = 16 1,4D = 11,2 D = 8 d=0 d/2 =0

32 Sallitut poikkeamat by 43

33

34

35 Rakeisuusvaatimus: 2D = 32 mm 100 % ; 1,4D=22,4mm ; D/1,4 = 11,4mm 25-70% D= % d = 6 mm 0-20% ; d/2 = 3mm 0-5 % KaS 6/16 Sallitut poikkeamat: 0,125 mm +/- 2 % ; 0,25 mm +/- 3% ; d/2=3 mm +/- 5% ; d= 6mm +/- 10 % D/1,4 =11,4mm +/- 15 % ; D= 16 mm +/- 5% ;

36 Tunnista Filleri / SSr 0/1 SSr 0/8 KaM 8/16 KaS 16/32

37

38 Filleri 0/8 16 /32 Rakeisuuskäyrä sijainti ja muoto kuvaavat kiviainesta. Tavoite: raejakauma sellainen että rakeet pakkautuvat hyvin toistensa lomaan ja syntyy tiivis ja hyvin koossapysyvä pakkaus, jojon ei jää paljon tyhjätilaa sementtiliimalle tai ilmalle täytettäväksi

39

40 Rakeisuusluku H on läpäisyarvojen summa. Mitä suurempi H on, sitä suuri?/pieni?-rakeisempaa kiviaines on.

41 Lähde: Kalliokiviaineksen käyttö betonissa; Tuomo Haara ; Kiviainekset kiertotaloudessa

42 Hienoaines Kiviaineksen hienoainesmäärä määritetään pesuseulonnalla standardin SFS-EN mukaisesti Tuloksena ilmoitetaan 0,063 mm seulan läpäisevä kiviaineksen määrä

43 Hienoaines Pesuseulonnalla määritellään alle 0,125 mm jääneestä aineksesta. 1. Kuivattu runkoainenäyte punnitaan alkupaino (a) ja kaadetaan pesuvatiin 2. Vatiin vettä muutama litra ja sekoitetaan 3. Samentunut vesi kaadetaan 1 ja 0,063 mm seulojen läpi pois 4. Näytteeseen lisätään vettä, sekoitetaan ja kaadetaan seulojen läpi pois kunnes vesi ei enää samennu

44 Pesuseulonta alle 0,125 mm 5. Seuloille kertynyt aines pestään juoksuttamalla vettä läpi niin kauan, että läpivaluva vesi ei enää näytä samealta. 6. Pesuvadissa oleva karkea aines että seuloilla oleva aines yhdistetään ja kuivataan +105 asteessa 7. Kuivunut pesty näyte punnitaan (b). 8. Runkoaineen 0,063 mm seulan pesuseulonnassa läpäisevä osuus on (a-b)/a*100

45 Hienoaineksen enimmäismäärät / By 43

46

47 Kiviaineksen laadun vaihtelu vaikuttaa helposti betonin huokostukseen. Erityisesti hienoaineksen vaihtelu näkyy betonin huokostuksen ja huokosten pysyvyyden vaihteluna. Runkoaine on pakkasenkestävää, joten huokostus pastan takia > pastan määrä minimointi > suuri raekoko, raekoko jakauma hyvä

48

49 Raemuoto

50 Raemuoto muotoarvo (litteysluku) Murskatussa / osittain murskatussa huomioitava. Litteysluku määritellään standardin SFS-EN Kuvaa litteiden rakeiden osuutta kiviaineksesta Mitataan nk. välppäseuloilla Tuloksena ilmoitetaan litteiden rakeiden osuus prosentteina näytteen massasta

51 Korkealujuusbetoni, itsestään tiivistyvät Tavallinen betonituotanto Ei pumpata Toisarvoiset kohteet

52 Raemuoto noppamainen, ei pitkulainen Hyvällä muodolla suuri vaikutus betonin käsiteltävyyteen sekä sementin menekkiin Huonomuotoisella kiviaineksella esim. betonin pumppaus on haastavampaa Lähde: Kalliokiviaineksen käyttö betonissa; Tuomo Haara ; Kiviainekset kiertotaloudessa

53 Mekaaniset ja fysikaaliset ominaisuudet Puhtaus Kiintotiheys Vedenimeytyminen Kuluminen - ja iskun kestävyys Pakkasenkestävyys

54 Puhtaus Ei saa olla: Humusaineita ( kasvi- ja eläin kunnan lahoamisjätteet) > estää betonin kovettumisen Klorideja > teräskorroosio Rautapitoisuus(rautasulfidi) > kellastuminen, ruosteläiskiä Sokeria > estää betonin kovettumisen Öljy > ilmaa Sulfaatti (happoliukoiset)> heikentää tuoreen betonin työstettävyyttä, sulfaattikorroosion vaara

55 Humuspitoisuus määritellään humuskokeella Kiviainesta säilytetään 3% lipeäliuoksessa (natriumhydroksidi) 24h > humus värjää liuoksen tummaksi ja tummuuden perusteella humuspitoisuus > suuntaa antava Standardi SFS-EN

56 Kloridi SFS-EN :1998 luku 7 vesiliukoisena kloridina oltava alle 0,02% Rautapitoisuus alle 0,5% Sulfaatti SFS-EN :1998 luku 2

57 Kiintotiheys Kiintotiheys keskimäärin 2,68 Mg/m3 = 2680 kg /m3 Betonin kiviaineksen tiheytenä käytetään vedellä kyllästetyn ja pintakuivan kiviaineksen tiheyttä Standardi SFS Tiheys kasvaa lujuuden kasvaessa Huonoja ovat hauraat, huokoiset ja rapautuvat kiviainekset

58 Kiintotiheys

59

60 Vedenimu eli absorptio /Vedenimeytyminen SFS-EN Absorboitunut vesi on vettä, joka on imeytynyt ka:n avoimiin pintahuokosiin rapautuneisuus lisää pintahuokoisuutta normaali rapautumaton ka:n vedenimukyky on noin 0.3-0,5 % Jonkin verran rapautunut 1-1,5

61

62 Esimerkki Normaali kiviaines: vedenimeytyminen 0,3 % Jonkin verran rapautunut: kiviaines, vedenimukyky 1 % Betonissa kiviainesta 1750 kg/m 3 Saman työstettävyyden saavuttamiseksi kiviaines, jonka vedenimeytyminen on 1 % vaatii 12 l/m 3 enemmän vettä verrattuna kiviainekseen, jonka vedenimeytyminen on 0,3 0,3 % *1750 kg/m3= 5,25 l /m3 1 % *1750 kg/m3 = 17,50 l /m3

63 Kosteuspitoisuus Kiviaineksen kosteus määritettävä SFS-EN mukaisesti

64

65 Pakkasenkestävyys Jos vedenimeytyminen alle 1% - Jäädytys-sulatus rasituksen kestävä Jos yli 1% määritetään jäädytyssulatuskestävyys standardin SFS-EN :1999 liitteen B mukaisesti

66 Alkalikiviainesreaktio Etelä-Suomen silloissa Jukka Lahdensivu, tekn. toht. David Husaini, tekn. kand. Tampereen teknillinen yliopisto, Rakenteiden elinkaaritekniikka

67 Betonin alkalikiviainesreaktio Betonin rapautumista aiheuttavista tekijöistä alkalikiviainesreaktio (AKR) tunnetaan Suomessa varsin huonosti. Yleisesti uskotaan, että Suomessa ei alkalikiviainesreaktiota esiinny ja että kiviaines on fysikaalisesti, mekaanisesti ja kemiallisesti lujaa ja kestävää. Alkalikiviainesreaktio (AKR on kemiallinen reaktio, joka tapahtuu tiettyjen kiviaineksessa olevien mineraalien ja sementtikiven huokosveden sisältämien alkalien (Na+ and K+) ja hydroksyyli-ionien (-OH) välillä. Nämä reaktiot tapahtuvat yleensä tiettyjen amorfisten, heikosti kiteytyneiden tai epätasapainossa olevien kiteisten piidioksidin kanssa hyvin alkalipitoisessa liuoksessa.

68 Päätelmiä Alkalikiviainesreaktio ei Suomessakaan ole enää täysin tuntematon ilmiö. Myös suomalainen kiviaines reagoi korkeassa kosteus- ja alkalipitoisuudessa rapauttaen betonia. Reaktion esiintymistä edesauttaa suomalaisen sementin varsin korkea alkalisuus sekä Portlandsementin suuri käyttö vanhoissa rakenteissa. Reaktiot ovat kuitenkin erittäin hitaita johtuen varsin kylmästä ilmastosta ja siitä, että betonirakenteet pääsevät välillä myös kuivumaan. Ilmaston muuttuessa tulevaisuudessa nykyistä sateisemmaksi voidaan ennustaa myös alkalikiviainesreaktiohavaintojen lisääntyvän samaan aikaan ikääntyvän siltakannan kanssa

69 Iskunkestävyys ja nastarengaskulutuskestävyys vain sellaisissa käyttökohteissa, joissa esiintyy kyseistä rasitusta Kuulamyllyarvo

70 Radioaktiivisuus uk/tiedotteet/2 003/fi_FI/news _300/

71 Radioaktiivisuus Tutkittava aina, yleinen ongelma Suomessa Raja-arvona aktiivisuusindeksi talonrakentamisessa I 1 < 1 Jos >1, kelpoisuus osoitettava laskelmin, laskelmat STU Lähde: Kalliokiviaineksen käyttö betonissa; Tuomo Haara ; Kiviainekset kiertotaloudessa

72 Käsittely ja varastointi Lajittuminen Likaantuminen Jatkuva laadunvalvonta Vastaanottotarkastus