Zkoušky kameniva slouží k hodnocení vlastností kameniva, které je základním materiálem používaným v různých stavebních aplikacích, jako jsou betony, asfalty a zásypy. Výsledky zkoušek kameniva poskytují klíčové údaje pro návrh stavebních směsí, které splňují technické a bezpečnostní normy.
Převzetí evropských norem do soustavy ČSN
Dochází ke změně způsobu převzetí EN 13055:2016 do soustavy ČSN. Nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) uděluje status národní normy bez jakýchkoliv modifikací. Tato norma je českou verzí evropské normy EN 933-1:1997. Evropská norma EN 933-1:1997 má status české technické normy. ČSN EN 933-1 (72 1183) byla vydána v červnu 1998.
Části normy ČSN EN 933
ČSN EN 933 bude mít tyto části:
- Část 1: Stanovení zrnitosti. Sítový rozbor
- Část 2: Stanovení zrnitosti. Zkušební síta, jmenovité velikosti otvorů, Sítový rozbor
- Část 3: Stanovení tvaru zrn. Index plochosti
- Část 4: Stanovení tvaru zrn. Tvarový index
- Část 5: Stanovení podílu drcených zrn hrubého těženého kameniva
- Část 6: Stanovení drsnosti povrchu zrn. Koeficient tekutosti hrubého kameniva
- Část 7: Stanovení obsahu schránek živočichů. Podíl schránek živočichů v hrubém kamenivu
- Část 8: Posouzení jemných částic. Zkouška ekvivalentu písku
- Část 9: Posouzení jemných částic. Zkouška methylenovou modří
- Část 10: Posouzení jemných částic. Zrnitost filerů (prosévání proudem vzduchu)
Tato první část evropské normy, která jediná byla k dispozici v říjnu 1998, uvádí postup pro stanovení zrnitosti kameniva s použitím zkušebních sít. Používá se u kameniva jak přírodního, tak i umělého včetně pórovitého, až do jmenovité velikosti zrna 63 mm, nepoužívá se však pro filer. Norma dále obsahuje ještě kapitolu 2 - Normativní odkazy, kapitolu 3 - Definice, kapitolu 4 - Podstata zkoušky, kapitolu 5 - Zkušební zařízení, kapitolu 6 - Příprava zkušebních navážek, kapitolu 7 - Postup, kapitolu 8 - Výpočet a vyjádření výsledků, kapitolu 9 - Protokol o zkoušce, dále informativní Přílohu A, C a normativní Přílohu B. Princip metody a postup při provádění normalizované zkoušky je podrobně popsán.
Charakteristiky výrobku podle ČSN EN 13055:2016 (Přehled)
Evropská předmluva definuje předmět normy, citované dokumenty, termíny a definice, značky a zkratky. Kapitola 5 popisuje charakteristiky výrobku, které zahrnují:
Čtěte také: Technologie vrtačky pro měření tvrdosti stavebních materiálů in situ
- Obecně
- Objemová hmotnost:
- Sypná hmotnost
- Objemová hmotnost zrn
- Frakce kameniva:
- Obecně
- Podsítné
- Nadsítné
- Zrnitost
- Zrnitost fileru z pórovitého kameniva
- Tvar zrn
- Vlhkost
- Nasákavost
- Odpor při stlačování
- Drcená zrna
- Odolnost proti rozpadu
- Odolnost proti zmrazování a rozmrazování
- Výška vzlínavosti vody
- Stlačitelnost a pevnost v tlaku
- Odolnost proti cyklickému zatěžování
- Ztužující vlastnosti
- Odolnost proti tepelnému šoku
- Odolnost proti ohladitelnosti
- Přilnavost asfaltu k pórovitému kamenivu
- Odolnost proti drcení
- Odolnost proti otěru
- Chemické charakteristiky:
- Obecně
- Rozpustnost ve vodě
- Chloridy
- Sloučeniny obsahující síru
- Ztráta žíháním
- Složky rozpustné ve vodě
- Organické znečišťující částice
- Nebezpečné látky
- Tepelná vodivost:
- Obecně
- Korekce podle vlhkosti
Zkoušení kameniva podle ČSN EN 13055:2016
Kapitola 6 detailně popisuje postupy zkoušení, které zahrnují:
- Odběr vzorků a zmenšování vzorků
- Velikost dílčích navážek
- Příprava zkušebních vzorků pro stanovení tepelné vodivosti:
- Sušení
- Kondicionování po vysušení
- Příprava dílčích navážek
- Výška vrstvy dílčích navážek
Kapitola 7 se zabývá posuzováním a ověřováním stálosti vlastností (AVCP), včetně obecných principů, zkoušky typu a řízení výroby (FPC). Kapitola 8 specifikuje hodnocení shody a značení štítkem, včetně identifikace, dodávání a označení a značení štítkem.
Využití recyklovaného kameniva v betonu
Článek pojednává o možnosti využití upraveného konstrukčního a demoličního odpadu jako částečné náhrady kameniva při výrobě betonových prvků. Využití upraveného stavebního a demoličního odpadu jako částečné náhrady za přírodní kamenivo šetří nejen přírodní zdroje, ale zároveň přispívá ke snížení množství stavebního odpadu na skládkách. Motivací pro použití recyklovaného kameniva však nejsou jen tyto uváděné výhody korespondující s cíli udržitelné výstavby, ale i jeho cena a dostupnost, která je v mnoha státech příznivější, než je tomu u kameniva přírodního. Platná legislativa upravuje použití tzv. recyklovaného kameniva do betonu a předepisuje jeho vlastnosti.
Evropská legislativa definuje vlastnosti recyklovaného kameniva a možnosti jeho použití do betonu v členských státech Evropské unie. Zároveň v některých státech vznikají normy upravující tyto požadavky pro potřeby daného regionu, a to hlavně z důvodu rozdílných vlastností recyklátu, které vznikají odlišnými stavebními a demoličními postupy. V České republice se problematice využití recyklovaného kameniva do betonu věnují normy vycházející z Evropských norem, především ČSN EN 12620+A1 [1], která uvádí seznam zkoušek kameniva do betonu a seznam norem, dle kterých se zkoušky provádějí (jde o stejné zkoušky jako pro kamenivo přírodní).
Vlastnosti recyklovaného kameniva
Cílem výzkumu bylo zjištění vlastností recyklovaného kameniva, jeho porovnání s přírodním kamenivem a vyhodnocení z hlediska splnění legislativních požadavků. Zkoušeny byly vybrané geometrické a fyzikální vlastnosti, se kterými bylo dále uvažováno i při návrhu receptury betonu. Ukázalo se, že největším rozdílem mezi recyklovaným a přírodním kamenivem je nasákavost, která u recyklovaného kameniva dosahuje i desetinásobných hodnot.
Čtěte také: Aktuální normy pro beton
Zkoušky kameniva, které jsou uvedeny v [1], jsou rozděleny do tří skupin na zkoušky geometrických, fyzikálních a chemických vlastností.
Geometrické vlastnosti
Geometrické vlastnosti se zjišťují prosévací zkouškou, ze které je možné zjistit nejen čára zrnitosti, ale i podíl jemných částic a modul jemnosti. Další důležitou geometrickou vlastností recyklovaného kameniva je tvarový index, který ovlivňuje také návrh receptury betonu. Geometrické vlastnosti kameniva vycházejí z prosévací zkoušky, která se provádí dle EN 933-1 [4], a kde je výstupem čára zrnitosti kameniva. Z výsledků je možné dopočítat zastoupení jednotlivých frakcí (požadavky normy [1]).
Čáry zrnitosti porovnávají písek a přírodní kamenivo (PK) frakcí 4/8 a 8/20 mm a recyklované kamenivo (RK A, B a C) o frakci 0/20 mm. Obsah jemných částic se vypočítá z výsledků prosévací zkoušky dle normy [4] jako poměr vah kameniva, které propadne všemi síty. Zobrazené čáry zrnitosti ukazují podobnost recyklovaného kameniva s přírodním kamenivem frakce 8/16 mm, což dokazuje, že recyklované kamenivo obsahuje převážně hrubou složku, a to přestože šlo o nesítovaný recyklát frakce 0/20 mm. Tuto skutečnost potvrzují i výpočty obsahu jemných částic a modulu jemnosti.
Fyzikální vlastnosti
Mezi fyzikální vlastnosti patří odolnost proti drcení, odolnost proti otěru, mrazuvzdornost, objemová hmotnost, nasákavost a další.
- Objemová hmotnost: Pro zjištění objemové hmotnosti byla použita pyknometrická metoda dle [5]. Byly zkoušeny tři druhy recyklátu. Pro porovnání bylo stejným způsobem zkoušeno i přírodní kamenivo. Z výsledků pyknometrické metody byla dopočítána objemová hmotnost v plně nasyceném stavu (ρSSD), kdy jsou všechny póry během 24 hodin nasycené vodou a v suchém stavu (ρRD) po 24 hodinách v sušárně o teplotě 100 ± 5 °C. Všechny vzorky recyklovaného kameniva měly vyšší objemovou hmotnost, než požaduje norma [2].
- Nasákavost: Stejně jako objemová hmotnost byla nasákavost zjištěna za pomoci pyknometrické metody a dopočítána dle [5]. Recyklované a přírodní kamenivo bylo po dobu 24 hodin v pyknometru ponořeno do vody, kdy došlo k plnému nasáknutí, následně bylo osušeno na povrchu a zváženo a po dobu 24 hodin vysušeno v sušárně při teplotě 100 ± 5 °C. Běžné přírodní kamenivo má nasákavost menší než 1 %, u některých typů vápenců může však nasákavost dosáhnout až 4 %. Recyklované kamenivo dosahuje vyšších hodnot nasákavosti, a to z důvodu vyšší pórovitosti, která je způsobena hlavně cementovým tmelem na povrchu kameniva, dalšími druhy hmot obsaženými v recyklátu a také nasákavostí původního kameniva, jehož zdroj není znám. Toto je i důvodem toho, že je nasákavost vyšší u jemnějších frakcí, což zvýhodňuje využívání hrubšího recyklovaného kameniva. Rozdíl v porovnání s přírodním kamenivem je tak několikanásobný. Ke zhoršení došlo zejména kvůli obsahu cementu a vyšší pórovitosti, a to i u laboratorně vyrobeného recyklovaného kameniva. U této fyzikální vlastnosti tak dochází k největšímu zhoršení vlastností v porovnání s přírodním kamenivem a také k velkým rozdílům mezi jednotlivými vzorky recyklovaného kameniva.
Chemické vlastnosti
Složení recyklovaného kameniva se uvažuje jako jedna z chemických vlastností kameniva. Na vzorku se provádí identifikační test, kdy se rozdělí do jednotlivých skupin dle druhů hmoty. Tyto druhy jsou popsány v [2] a dělí se na beton a kamenivo, slinutá keramika, vápencový pískovec, ostatní minerální podíly (porézní cihelný střep, lehký beton, pórobeton, štuk, malta a další), asfalt a ostatní příměsi (sklo, keramika, plasty, guma, sádra, kovy, dřevo a další). Jednotlivé druhy hmot se po roztřídění zváží a podělí se celkovou váhou vzorku. Pro zjištění procentuálního zastoupení různých druhů hmot v recyklovaném kamenivu byly porovnávány dva vzorky recyklovaného kameniva (RK I a RK II) pocházejícího z recyklační linky a jedna frakce kameniva vyrobeného v laboratoři (RK Lab.). Z grafu lze vyčíst, že všechny zkoušené vzorky recyklovaného kameniva obsahovaly více než 97 % betonové drti, z čehož lze dle [2] toto kamenivo označit jako recyklát typu 1.
Čtěte také: jak správně navrhnout mlatový povrch
Legislativní požadavky na recyklované kamenivo
Použití stavebního a demoličního odpadu jako kameniva do betonu [3] je dáno legislativou. Vlastnosti recyklovaného kameniva jsou ovlivněny zejména jeho složením, což je dáno především kvalitou demolice (demontáže), tj. dostatečné třídění a recyklace. Čím více druhů hmot, které se běžně vyskytují ve stavebním a demoličním odpadu, recyklát obsahuje, tím horší vlastnosti má recyklované kamenivo. Proto se většina norem zabývá klasifikací recyklovaného kameniva na základě složení, dle kterého pak rozděluje do několika typů. Rozlišení typů recyklovaného kameniva se v jednotlivých zemích mírně liší. Německá norma uvádí čtyři typy, portugalská tři a belgická a nizozemská pouze dva. Ve všech je však shodně uvedeno, že nejkvalitnější recyklované kamenivo tj. recyklované kamenivo typu 1 obsahuje více než 90 % betonové drti.
Česká norma [2] povoluje použití jako kameniva do betonu pouze recyklované kamenivo typu 1, a to pro konstrukce, které nemusí odolávat vlivu prostředí (například mráz, chloridy apod.). Německá norma, ze které česká norma částečně vychází, umožňuje pro typ konstrukcí, který není ohrožen vlivem prostředí, nahradit až 45 % přírodního kameniva recyklovaným kamenivem typu 1. Další typy recyklovaného kameniva obsahující méně drceného betonu a více drcené stavební suti (keramika, cihelný střep a další) je též možné v jisté míře využívat pro stavební účely. Stejně jako přírodní kamenivo musí vlastnosti jednotlivých typů recyklovaného kameniva splňovat požadavky norem, jako jsou objemová hmotnost, nasákavost, odolnost proti drcení, obsah jemných částic, obsah chloridů a sulfidů atd. Legislativa však některé požadavky na vlastnosti recyklovaného kameniva oproti přírodnímu kamenivu zmírňuje, je tomu tak především u nasákavosti kameniva, které je u recyklovaného kameniva několikanásobně vyšší a požadavky na běžné přírodní kamenivo, by tak nemohla splnit.
Zkoušené vzorky dokazují, že kvalita demolice (demontáže) a recyklace stavebního a demoličního odpadu ovlivňuje kvalitu z něj vzniklého recyklátu. Pokud je kladen důraz na třídění a recyklaci, pak lze dosáhnout splnění požadavků v uvedených normách. Nejproblematičtější vlastností se jeví nasákavost, která pro jemné kamenivo dosahuje až desetinásobných hodnot oproti přírodnímu kamenivu, proto se jeví jako výhodnější používat hrubší frakce recyklovaného kameniva. Normy však počítají s možným zhoršením vlastností a umožňují tak, v omezeném množství a pro konkrétní konstrukce, recyklované kamenivo používat. Jde například o základové konstrukce, vnitřní nenosné konstrukce, podlahy.
ČSN EN 933-5: Zkoušení geometrických vlastností kameniva
ČSN EN 933-5 (Třídící znak: 721193, Počet stran: 20, Vydáno: 01.07.2023) je dokument, který specifikuje referenční metodu používanou pro zkoušení typu a v případě sporu pro stanovení procenta drcených zrn, ostrohranných zrn a oblých zrn v hrubém kamenivu a ve směsi kameniva. Pro jiné účely, jako je kontrola řízení výroby, smí být použity jiné metody s podmínkou, že jsou vhodné a podobné stanovené referenční metodě. Tento dokument platí pro hrubé kamenivo se zrny o velikosti 4 mm až 63 mm. Neplatí pro pórovité kamenivo. Článek 7.1 určuje postup pro zkušební navážky sestávající z jednoho velikostního podílu a článek 7.2 určuje postup pro zkušební navážky sestávající ze dvou nebo více velikostních podílů. Pokyn pro odhad hmotnosti různých velikostních podílů s přibližně 100 zrny je uveden v informativní příloze A.
Přehled dalších norem pro zkoušení kameniva a zemin
Laboratoře TZÚS Praha, s.p., nabízejí širokou škálu akreditovaných i neakreditovaných zkoušek v oblasti kameniva a kamene. Následuje výčet vybraných norem:
- ČSN 72 1006 Zeminy a sypaniny - Stanovení zhutnění
- ČSN 72 1010 Zeminy - Stanovení objemové hmotnosti
- ČSN 72 1176 Kamenivo - Stanovení trvanlivosti a odolnosti kameniva proti mrazu
- ČSN 72 1179 Kamenivo - Stanovení reaktivnosti kameniva s alkáliemi
- ČSN 72 1180 Kamenivo - Stanovení rozlišných částic kameniva. Cizorodé částice, volná slída
- ČSN 72 1213 Kamenivo - Stanovení granulometrických charakteristik kameniva
- ČSN EN 1097-2 Kamenivo - Stanovení odolnosti proti drcení metodou Los Angeles
- ČSN EN 1097-3 Kamenivo - Stanovení sypné hmotnosti a mezerovitosti volně sypaného kameniva
- ČSN EN 1097-6 Kamenivo - Stanovení objemové hmotnosti zrn a nasákavosti
- ČSN EN 1097-7 Kamenivo - Stanovení měrné hmotnosti fileru - pyknometrická zkouška
- ČSN EN 13055-1, příl. A, C Pórovité kamenivo - Stanovení odolnosti proti drcení a zmrazování a rozmrazování
- ČSN EN 13450, příl. C Kamenivo pro kolejové lože - Stanovení odolnosti proti drcení
- ČSN EN 1367-2 Kamenivo - Stanovení odolnosti vůči teplotě a zvětrávání - zkouška síranem hořečnatým
- ČSN EN 1744-1 Kamenivo - Zkoušení chemických vlastností kameniva
- ČSN EN 933-1 Kamenivo - Stanovení zrnitosti - sítový rozbor
- ČSN EN 933-4 Kamenivo - Stanovení tvaru zrn - tvarový index
- ČSN EN 933-5 Kamenivo - Stanovení podílu drcených zrn v hrubém kamenivu
- ČSN EN 1097-1 Kamenivo - Stanovení odolnosti proti otěru (mikro-Deval)
- ČSN EN 1097-10 Kamenivo - Stanovení výšky vzlínavosti vody
- ČSN EN 1097-5 Kamenivo - Stanovení vlhkosti sušením v sušárně
- ČSN EN 12371 Kámen - Stanovení mrazuvzdornosti
- ČSN EN 12372 Kámen - Stanovení pevnosti v ohybu
- ČSN EN 1367-1 Kamenivo - Zkoušení odolnosti vůči teplotě a zvětrávání - stanovení odolnosti proti zmrazování a rozmrazování
- ČSN EN 1367-3 Kamenivo - Zkoušení odolnosti vůči teplotě a zvětrávání - zkouška varem
- ČSN EN 1367-4 Kamenivo - Zkoušení odolnosti vůči teplotě a zvětrávání - stanovení smršťování
- ČSN EN 13755 Kámen - Stanovení nasákavosti
- ČSN EN 14157 Kámen - Stanovení obrusnosti přírodního stavebního kamene podle Böhma
- ČSN EN 14231 Kámen - Stanovení protikluznosti
- ČSN EN 1744-1, čl. 15.1 Kamenivo - Zkoušení chemických vlastností kameniva - obsah humusu, stanovení silikátového a železnatého rozpadu VP strusky
- ČSN EN 1926 Kámen - Stanovení pevnosti v tlaku
- ČSN EN 1936 Kámen - Stanovení měrné a objemové hmotnosti a pórovitosti
Obecné požadavky na kamenivo pro stavební účely
Norma ČSN 72 1511 (schválena 26.10.1990, účinnost od 1.1.1992, nahradila ČSN 72 1511 z 26.10.1966) stanovuje společné požadavky pro výrobu, zkoušení a dodávání přírodního i umělého kameniva, používaného zejména pro stavební účely. Jsou normalizovány všeobecné a technické požadavky. V nich pak zejména čl.10., kde se uvádí: ´K výrobě kameniva se smí používat jen takových surovin, které neuvolňují škodlivé látky v množství, které by mohlo být při výrobě a použití kameniva příčinou poškození zdraví (jako příklad se uvádí obsah 226Ra, 232Th, 40K)´. Dále jsou normalizovány zkušební metody, požadavky na dodávání, dopravu a skladování. Průkazními zkouškami (čl. 14) se ověřuje mimo jiné chemický rozbor též s ohledem na ´látky škodlivé zdraví´ (ČSN 72 1178). ´Změnou 1)-4/1992´ se s účinností od 1.6.1992 ruší čl. 15.
Akreditované laboratoře nabízejí zkoušky v oblasti kameniva a kamene. Jejich služby jsou doplněny nabídkou certifikačního orgánu na výrobky.
tags: #zkouseni #kameniva #csn