PORÓWNANIE WYBRANYCH CECH KRUSZYW ŁAMANYCH I RECYKLINGOWYCH STOSOWANYCH W BUDOWNICTWIE WG NORM ZHARMONIZOWANYCH 1

Transkrypt

1 ARCHIWUM INSTYTUTU INŻYNIERII LĄDOWEJ Nr 24 ARCHIVES OF INSTITUTE OF CIVIL ENGINEERING 2017 PORÓWNANIE WYBRANYCH CECH KRUSZYW ŁAMANYCH I RECYKLINGOWYCH STOSOWANYCH W BUDOWNICTWIE WG NORM ZHARMONIZOWANYCH 1 Szymon WĘGLIŃSKI *, Michał BABIAK **, Adrianna RATAJCZAK * * LABORTEST s.c. Brzezińscy, Poznań ** Politechnika Poznańska Opracowywaniem technologii ponownego wykorzystania odpadów zajmuje się wiele ośrodków badawczych na świecie. Przetworzone odpady stosuje się w wielu gałęziach przemysłu, szczególnie w budownictwie infrastrukturalnym. Zharmonizowane normy europejskie dopuszczają zastosowanie materiałów pochodzących z recyklingu w realizacji obiektów budowlanych i budownictwie drogowym. Materiały z recyklingu mogą służyć do wytwarzania materiałów budowlanych o właściwościach zbliżonych do wyprodukowanych metodami tradycyjnymi. W artykule przedstawiono porównanie wybranych właściwości mechanicznych kruszyw łamanych i recyklingowych (przekruszonego gruzu betonowego) pochodzących z wyburzanych obiektów inżynierskich, ze szczególnym zwróceniem uwagi na wyniki badań odporności kruszywa na rozdrabnianie metodą Los Angeles. Słowa kluczowe: kruszywa łamane i z recyklingu, podbudowy drogowe, wytrzymałość na ściskanie, metoda Los Angeles. 1. PODZIAŁY I KLASYFIKACJE KRUSZYW BUDOWLANYCH Kruszywo ziarnisty materiał stosowany w budownictwie jest jednym z najstarszych i najpowszechniejszych materiałów budowlanych na świecie. Przez lata, definicja kruszywa nie ulega zmianom. Zmieniają się natomiast klasyfikacje kruszyw, które związane są m.in. z coraz większym zapotrzebowaniem na ten materiał i dopuszczaniem nowych rodzajów materiałów do użytku. Polska norma [5] dzieli kruszywa na dwie grupy: naturalne, które są materiałem uzyskanym ze skał luźnych piasek, żwir, pospółka, otoczaki oraz łamane, które są wynikiem mechanicznego rozdrobnienia skał litych miał, kliniec, tłuczeń, piasek łamany, grys. 1 DOI /j

2 370 Szymon Węgliński, Michał Babiak, Adrianna Ratajczak Norma na podbudowy drogowe [7] za normą [6] dopuszcza do stosowania również kruszywa sztuczne, pochodzące z żużla wielkopiecowego. W późniejszym czasie pod pojęciem kruszyw sztucznych stosowano również m. in. materiały łupkowe, żużle stalowinicze itp. Znaczące zmiany, związane z wprowadzeniem norm europejskich serii EN do krajowego stosowania w postaci norm zharmonizowanych PN-EN, rozpoczęły się w 2004 r., kiedy opublikowana została pierwsza z norm: PN-EN [12]. Zmianom uległ podział kruszyw. Normy zharmonizowane dzielą je na następujące grupy: naturalne pochodzenia mineralnego, które poza obróbką mechaniczną nie zostało poddane żadnej innej obróbce, sztuczne pochodzenia mineralnego, uzyskane w wyniku procesu przemysłowego obejmującego termiczną lub inną modyfikację, z recyklingu powstałe w wyniku przeróbki nieorganicznego materiału zastosowanego uprzednio w budownictwie. Zdaniem autorów, usunięcie grupy jakim były kruszywa łamane z ogólnego podziału jest bardzo nietrafione. Potwierdza to doświadczenie i praktyka zawodowa autorów oraz specjalistów z branży. Obecnie inżynierowie, posługując się aktualnymi normami, błędnie klasyfikują kruszywa (szczególnie materiał pozyskany w wyniku rozdrabniania skał litych). Zgodnie z nazewnictwem zawartym w normach PN-EN zamawiają kruszywo naturalne (w domyśle łamane), a otrzymują otoczaki lub żwir (kruszywo naturalne wg PN), które posiada znaczne gorsze parametry. Należy także zauważyć, iż w trzech normach dotyczących kruszyw zastosowanych w budownictwie, a mianowicie do betonów [11], do mieszanek bitumicznych i powierzchniowych utrwaleń nawierzchni [12] oraz do mieszanek niezwiązanych i hydraulicznie związanych stosowanych w budownictwie [13], klasyfikacje uziarnienia nie są spójne. Materiał, który możemy sklasyfikować jako kruszywo drobne wg jednej z norm, okazuje się kruszywem grubym wg innej. Brak jednoznacznych podziałów i definicji kruszyw grubych, drobnych oraz o ciągłym uziarnieniu nie powinien mieć miejsca. 2. ZASTOSOWANIE KRUSZYW W BUDOWNICTWIE Wprowadzone w ostatnich latach normy serii PN-EN są dokumentami w głównej mierze klasyfikującymi kruszywa, w których podano ich właściwości przypisane do grup, klas, itp. Zawierają one odwołania do innych norm zharmonizowanych, w których opisano metody badań i klasyfikację materiałów. Główną normą opisującą kruszywa (zdefiniowane jako mieszanki niezwiązane ) jest PN-EN [14]. Zawiera ona jedynie klasyfikację kruszyw; dokument nie zawiera jasnych wytycznych i przykładów, kiedy i gdzie dany rodzaj kruszywa można zastosować.

3 Porównanie wybranych cech kruszyw łamanych i recyklingowych 371 W celu zastosowania kruszyw w budownictwie kubaturowym czy drogowym, należy korzystać z norm lub wytycznych implementujących w/w przepisy i klasyfikacje w praktyce. Wspomnianymi dokumentami wprowadzającym postanowienia do praktycznego stosowania na potrzeby wykonawstwa są: dla betonu norma PN-EN 206 [8], dla kruszyw do mieszanek bitumicznych i powierzchniowych utrwaleń Wymagania Techniczne WT-1 [17], dla mieszanek niezwiązanych stosowanych w drogownictwie WT-4 [18], dla mieszanek związanych hydraulicznie stosowanych w drogownictwie WT-5 [19]. Wymienione powyżej Wymagania techniczne zostały wydane przez Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad w latach Z uwagi na szerokie zastosowanie kruszyw w budownictwie, w dalszej części artykułu autorzy koncentrują się na aspektach związanych z wykorzystaniem ich na warstwy konstrukcyjne nawierzchni, z wyłączeniem mieszanek bitumicznych. Wymagania Techniczne WT-4 Mieszanki niezwiązane do dróg krajowych [18] są kompleksowym dokumentem zawierającym wymagania wobec kruszyw przeznaczonych na podstawowe warstwy konstrukcji drogowych. Nazwa dokumentu oraz organ wprowadzający pozwala wnioskować, iż dokument winien obowiązywać wyłącznie w przypadku dróg krajowych. Zdaniem autorów wymagania powinny być stosowane przy budowie wszystkich dróg publicznych. Zwraca się uwagę, że oprócz w/w WT-4 dostępna jest wciąż aktualna norma PN-S [7]. Przywołane dokumenty zawierają zróżnicowane pojęcia i definicje. Norma PN bazuje na wcześniejszych dokumentach krajowych i wciąż nie została wycofana. Warunki Techniczne powstały w późniejszym okresie i zawierają wytyczne i nazewnictwo zgodne z serią norm PN-EN. Tematykę złożonej sytuacji obowiązujących przepisów drogowych przedstawiono w publikacji [16]. W dokumencie WT-4 w czytelny sposób przedstawiono wymagania dla kruszyw przeznaczonych do stosowania w budownictwie, na warstwy ulepszonego podłoża, podbudowy pomocniczej i zasadniczej oraz na kruszywowej nawierzchni, w zależności od kategorii obciążenia ruchem. Wymagania odnoszą się m.in. do uziarnienia, właściwości mechanicznych czy cech fizycznych [18]. W odniesieniu do przepisów krajowych [7], doprecyzowano pola dobrego uziarnienia (wcześniej obowiązywały dwa pola uziarnienia jedno dla podbudów zasadniczych, drugie dla podbudów pomocniczych) dla rodzaju warstwy (podłoże ulepszone, podbudowy, nawierzchnia) w zależności od frakcji uziarnienia. Wymagania wobec cech fizycznych i parametrów mechanicznych przedstawiono w tabeli 1.

4 372 Szymon Węgliński, Michał Babiak, Adrianna Ratajczak Tabela 1. Wymagania dla mieszanek niezwiązanych (źródło: [18]) Cechy fizyczne i właściwości mechaniczne kruszyw są kwestią bardzo istotną. Jeżeli kruszywa są wykorzystywane w kompozycie takim jak beton cementowy czy beton asfaltowy, to cechy i właściwości materiału zależą w głównej mierze od właściwości wsadu mineralnego, odpowiedniej proporcji materiałów, zaś w przypadku warstw ulepszonego podłoża, podbudów czy nawierzchni drogowych wykonanych z mieszanek niezwiązanych, od parametrów kruszywa, właściwego przygotowania podłoża i odpowiedniego zagęszczenia. Niektóre parametry, takie jak wymiar mieszanki, struktura uziarnienia, zawartość pyłów czy zagęszczalność mieszanki (wyrażona wskaźnikiem różnoziarnistości), w przypadku gdy nie spełniają wymagań, mogą być poprawione poprzez ponowne przekruszenie, odsianie nadziarna czy odpylenie frakcji drobnych. Inne parametry, takie jak odporność na rozdrabnianie czy odporność na ścieranie są zależne od składu mineralnego kruszywa lub w przypadku materiałów recyklingowych wytrzymałości betonu (zaczynu) i rodzaju kruszywa (łamane czy naturalne). Stosowanie kruszyw charakteryzujących się wysoką odporności na rozdrabnianie jest niezbędne w warstwach narażonych na duże obciążenia mechaniczne i agresywne oddziaływanie środowiska w konstrukcjach drogowych, mostowych i nawierzchniach lotniskowych [15]. Wysoka odporność na rozdrabnianie jest także konieczna w przypadku produkcji betonów wysokiej wytrzymałości [2]. W kolejnej części pracy przybliżono charakterystykę badań odporności na rozdrabnianie.

5 Porównanie wybranych cech kruszyw łamanych i recyklingowych OZNACZENIE ODPORNOŚCI NA ROZDRABNIANIE METODĄ LOS ANGELES Autorzy uważają, iż w celu określenia przydatności kruszywa recyklingowego do zastosowań w budownictwie, należy skoncentrować się na ocenie składu mieszanki oraz odporności na rozdrabnianie. Pozostałe parametry, w przypadku ich niespełnienia, mogą być osiągnięte w procesie ulepszania kruszywa. Badania zgodnie z normą [10] prowadzi się w bębnie Los Angeles. Metoda ma na celu odtworzenie warunków pracy wbudowanego kruszywa i ocenę jego odporności na ścieranie przez określenie procentowego ubytku masy ziarn. Ubytek masy kruszywa powstaje w wyniku wzajemnego ścierania ziaren oraz ścierania powodowanego kulami stalowymi podczas badania w specjalnym urządzeniu badawczym. Schemat urządzenia przedstawiono na rysunku 1. Rys. 1. Schemat urządzenia do badań współczynnika LA (źródło: [10]) Do badania wykorzystuje się 11 stalowych kul o normowej średnicy mm i masie g. Całkowita masa próbki nie może przekroczyć g. Oznaczenie odporności na rozdrabnianie wykonuje się na przesianym kruszywie o frakcji mm. Zgodnie z zapisem normy 50-70% masy próbki musi stanowić kruszywo o frakcji do 12,5mm. W trakcie badania urządzenie wykonuje 500 obrotów bębna, ze stałą prędkością od 31 do 33 obr/min. Po zakończeniu badania, rozdrobniony materiał na morko przesiewa się przez sito 1,6mm. Frakcje większe od 1,6mm suszy się do osiągnięcia stałej masy, a następnie waży, uzyskany wynik podstawia do wzoru 3.1 [10] m LA (3.1) 50 gdzie: m masa kruszywa pozostająca na sicie 1,6 mm, [g].

6 374 Szymon Węgliński, Michał Babiak, Adrianna Ratajczak W tabeli 2 przedstawiono wybrane wartości współczynników oraz odpowiadające im kategorie LA spośród 100 asortymentów badanych kruszyw, pochodzących z 95 zakładów produkcyjnych. Wyniki wykonano w Laboratorium Badania Maszyn Roboczych i Górniczych Instytutu Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego w latach [2]. Tabela 2. Wyniki badań oraz kategorie LA dla wybranych kruszyw (źródło: [2]) Odporność na rozdrabnianie wg PN-EN [10] Kruszywo Wynik badania Kategoria wg PN-EN [13] Bazalt 6 13 LA 15 Dolomit LA 15 - LA 25 Gabro LA 15 Granit LA 25 - LA 45 Melafir 7 11 LA 15 Wapień LA 25 - LA KRUSZYWA RECYKLINGOWE W miarę wzrostu zapotrzebowania na kruszywa w budownictwie rośnie także popyt na materiały recyklingowe. Materiał pochodzący z rozbiórek może być ponownie wykorzystany w budownictwie, jeżeli cechuje się wysoką wytrzymałością i jest jednorodny. W krajach Unii Europejskiej odnotowuje się stały wzrost zapotrzebowania na kruszywo naturalne. Rocznie wynosi on ok 7% (patrz tabele 3). Brak jest szczegółowych statystyk odnośnie produkcji kruszyw sztucznych i recyklingowych [3]. Tabela 3. Szacunkowe zapotrzebowanie na kruszywa w latach (źródło: [1]) Szacowane zapotrzebowanie na materiały [t] 2017 r r r r r. Zakres rzeczowy [km], w tym: 818,0 730,6 677,5 565,0 520,4 autostrady 49,5 65,6 30,1 30,0 30,0 drogi ekspresowe 675,0 575,0 552,4 445,0 385,4 obwodnice 93,5 90,0 95,0 90,0 105,0 Kruszywa do mas MMA i SMA [mln t/m3] 6,35 5,15 5,53 3,96 3,46 Kruszywa do podbudów mineralnych [mln t/m3] 12,60 11,25 10,43 87,00 8,01

7 Porównanie wybranych cech kruszyw łamanych i recyklingowych 375 Należy mieć świadomość, iż jakość kruszyw pochodzenia recyklingowego jest niższa niż kruszyw pochodzenia mineralnego. Dużym problemem jest ich różnorodność pod względem składu oraz co jest z tym związane właściwości mechanicznych i fizycznych. Materiał z rozbiórek często jest zanieczyszczony. Firmy wyburzeniowe, chcąc wprowadzić kruszywo do sprzedaży, winny prowadzić badania laboratoryjne składu oraz zakładową kontrolę produkcji. Od materiałów budowlanych wymaga się jednorodności parametrów, potwierdzonych oznaczeniami B oraz CE. Zdaniem autorów, dla tak zmiennego materiału jak kruszywo z recyklingu, nie jest możliwe potwierdzenie gwarantowanych cech produktu, z uwagi na dużą zmienność i rotację materiału (wyburzenia różnych obiektów konstrukcji betonowych, murowych czy drogowych). Przywołane w poprzednim rozdziale wytyczne WT-4 jako jedne z nielicznych dokumentów podają wymagania dla mieszanek recyklingowych, rozróżniając następujące mieszanki [18]: z przekruszonego betonu, z przekruszonego muru, z przekruszonego muru i betonu, z przekruszonych materiałów drogowych. W ostatnich latach również w Poznaniu dokonano przebudowy infrastruktury komunikacyjnej wschodniego wiadukt im. Kosynierów Górczyńskich, Ronda Kaponiera (por. rys. 2) wraz z Mostem Uniwersyteckim oraz estakady katowickiej (w ciągu ulicy Bolesława Krzywoustego). Wspomniane obiekty zostały wyburzone, zaś przekruszony beton został przeznaczony na kruszywo recyklingowe z możliwością zastosowania w budownictwie. Rys. 2. Rozbiórka konstrukcji parkingu w rejonie Ronda Kaponiera w Poznaniu (źródło:

8 376 Szymon Węgliński, Michał Babiak, Adrianna Ratajczak Celem badań było wyznaczenie parametrów i porównanie jakości dwóch kruszyw pozyskanych z recyklingu oraz trzech kruszyw łamanych. Jako główne kryterium oceny przyjęto parametr LA. Uzyskane wyniki zestawiono i porównano z wynikami kruszywa naturalnego oraz kruszywa sztucznego. 5. BADANIA KRUSZYW 5.1. Charakterystyka próbek badawczych Do badań wytypowano następujące kruszywa: kruszywo naturalne: a) żwir polodowcowy, frakcji 0/31,5 mm Żuromino, oznaczony w badaniach symbolem N, krzywa uziarnienia koloru brązowego; kruszywa łamane: a) granit, frakcji 0/31,5 mm Rogoźnica II, oznaczony w badaniach symbolem G, krzywa uziarnienia koloru niebieskiego, b) bazalt, frakcji 0/31,5 mm Sulików, oznaczony w badaniach symbolem B1, krzywa uziarnienia koloru zielonego, c) bazalt, frakcji 0/63 mm Sulików, oznaczony w badaniach symbolem B2, krzywa uziarnienia koloru czerwonego, d) melafir, frakcji 0/63 mm Czarny Bór, oznaczony w badaniach symbolem M, krzywa uziarnienia koloru żółtego; kruszywa recyklingowe: a) mieszanka z przekruszonego betonu, frakcji 0/63 mm pochodząca z betonowej posadzki przemysłowej, oznaczona w badaniach symbolem P, krzywa uziarnienia koloru czarnego b) mieszanka z przekruszonego betonu, niefrakcjonowana, pochodząca bezpośrednio z budowy, z żelbetowego przęsła estakady drogowej, oznaczona w badaniach symbolem E ; kruszywo sztuczne: a) żużel stalowniczy, frakcji 0/31,5 mm Sokołów, oznaczony w badaniach symbolem Ż, krzywa uziarnienia koloru pomarańczowego. Charakterystykę rodzajów kruszyw łamanych skał pod względem głównych składników przedstawiono w tabeli 4.

9 Porównanie wybranych cech kruszyw łamanych i recyklingowych 377 Tabela 4. Charakterystyka rodzajów skał kruszyw łamanych (źródło: [4]) Określenie skał wg PN-B [4] Nazwa Pochodzenie Główne składniki skała magmowa wylewna o plagioklaz zasadowy, piroksen, oliwin, tlenki żela- strukturze skrytokrystalicznej, bazalt drobnokrystalicznej lub porfirowej, teksturze bezładnej, za i magnezu zbitej granit melafir skała magmowa głębinowa o strukturze krystalicznej, teksturze bezładnej, zbitej skała magmowa wylewna o strukturze porfirowej, teksturze bezładnej, zbitej, gąbczastej lub migdałowcowej kwarc, skalenie potasowe, kwaśny plagioklaz i łyszczyki plagioklaz, piroksen, oliwin, tlenki żelaza i magnezu 5.2. Badania laboratoryjne Powyższe próbki przesiano przez normowy zestaw sit podstawowy plus zestaw pierwszy (wg. [12]). Krzywe uziarnienia badanych próbek wpisano w pola dobrego uziarnienia w zależności od wymiaru mieszanki dla warstwy podbudowy zasadniczej (rys. 3 i 4) i kruszywowej nawierzchni (rys. 5 i 6). Z uwagi na charakter próbki E tj. materiał dowieziony z budowy, niefrakcjonowany, w jednym przypadku nie przeprowadzono badań uziarnienia. Rys. 3. Przesiewy próbek frakcji 0/31,5 mm wkreślone w pole dobrego uziarnienia dla warstwy podbudowy zasadniczej

10 378 Szymon Węgliński, Michał Babiak, Adrianna Ratajczak Rys. 4. Przesiewy próbek frakcji 0/63 mm wkreślone w pole dobrego uziarnienia dla warstwy podbudowy zasadniczej Rys. 5. Przesiewy próbek frakcji 0/31,5 mm wkreślone w pole dobrego uziarnienia dla kruszywowej nawierzchni

11 Porównanie wybranych cech kruszyw łamanych i recyklingowych 379 Rys. 6. Przesiewy próbek frakcji 0/63 mm wkreślone w pole dobrego uziarnienia dla kruszywowej nawierzchni Dla uzyskanych przesiewów, zgodnie z normą [12], określono typ uziarnienia (kategoria G), zawartość nadziarna (kategoria OC), maksymalną zawartość pyłów (kategoria UF). Ponadto, wykonano badania oznaczenia wskaźnika piaskowego (zgodnie z normą [9]). Na rysunku 7a-b przedstawiono realizację badań laboratoryjnych. Rezultaty badań wraz z oceną przydatności przedstawiono w tabeli 5. a) b) Rys. 7. Badania laboratoryjne: a) analiza sitowa b) oznaczenie wskaźnika piaskowego

12 380 Szymon Węgliński, Michał Babiak, Adrianna Ratajczak Tabela 5. Wyniki badań uziarnienia oraz wskaźnika piaskowego wraz oceną przydatności Kategorie uziarnienia G zawartości nadziarna OC zawartości pyłów f wskaźnik piaskowy żwir "N" 0/31,5 G A 85 1,4% OC 90 3,1% f 5 65 żużel "Ż" 0/31,5 G A 85 2,1% OC 90 0,1% f 3 92 granit "G" 0/31,5 G A 85 1,2% OC 90 6,5% f 7 66 bazalt "B1" 0/31,5 G A 85 4,6% OC 90 7,6% f 9 bazalt "B2" 0/63 G A 85 6,0% OC 90 3,6% f 5 46 melafir "M" 0/63 G A 85 0,0% OC 90 4,8% f 5 42 recykling "P" 0/63 G A 85 1,8% OC 90 3,2% f 5 48 W celu wykazania zależność pomiędzy wytrzymałością betonu na ściskanie (pobranego z elementu konstrukcyjnego), a odpornością kruszywa recyklingowego na rozdrabnianie, wykonano następujące testy: dla próbek rdzeniowych określono wytrzymałość betonu na ściskanie, dla uzyskanego gruzu określono parametr LA. Próbki oznaczono następująco: E pobrane z estakady, P pobrane z posadzki przemysłowej. Dla próbek P nie oznaczono wytrzymałości na ściskanie (próbki frakcjonowane 0/63 mm, przyjęto deklarację producenta o pochodzeniu kruszywa i klasie betonu, z którego w/w posadzka została wykonana). Wyniki badań wytrzymałościowych zestawiono w tabeli 6. Tabela 6. Wyniki oznaczenia na ściskanie próbki E oraz P Oznaczenie Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Klasa betonu 1) 37,6 Recykling E 2) 38,6 B30 3) 43,9 Recykling P" B25* * wg deklaracji producenta kruszywa Dla każdego badanego kruszywa, zgodnie z normą [10] oraz algorytmem przedstawionym w rozdziale 3 określono klasy LA. Na rysunku 8 zilustrowano próbki kruszyw łamanych przygotowanych do badań, na rysunku 9 bezpośrednio przed badaniem, na rysunku 10 jedną z próbek analitycznych po badaniu w bębnie Los Angeles. Rezultaty zestawiono w tabeli 7.

13 Porównanie wybranych cech kruszyw łamanych i recyklingowych 381 Rys. 8. Próbki kruszyw łamanych: melafir, bazalt, granit przed przekruszeniem Rys. 9. Próbka analityczna w bębnie bezpośrednio przed badaniem Rys. 10. Próbka analityczna po badaniach

14 382 Szymon Węgliński, Michał Babiak, Adrianna Ratajczak Tabela 7. Wyniki oznaczenia odporności na rozdrabnianie badanych próbek Kruszywo Materiał pozostały na sicie 1,6 mm [g] Wynik badania Kategoria LA żwir N 0/31, ,7 LA 30 żużel Ż 0/31, ,0 LA 30 granit G 0/31, ,2 LA 30 bazalt B1 0/31,5 bazalt B2 0/ ,5 LA 30 melafir M 0/ ,3 LA 20 recykling P 0/ ,5 55,0 LA 55 recykling E ,5 LA Analiza uzyskanych wyników Badania przeprowadzono na 8 próbkach kruszywa. Wszystkie badane materiały są mieszankami o ciągłym uziarnieniu, zaklasyfikowanymi do kategorii G A 85. Mieszanki posiadają niewielką zawartość nadziarna (nie większą niż 10%), pozwalającą na przyjęcie najwyższej kategorii OC 90. W kruszywach stwierdzono obecność pyłów nie przekraczającą 9%. Najmniej pyłów zawierało kruszywo sztuczne: żużel stalowniczy (0,1%). Najlepszym kruszywem pod względem wysadzinowości (odporności na możliwość powstania szkód mrozowych - wysadzin) spośród przebadanych próbek, jest żużel, którego wskaźnik piaskowy wyniósł 92. Fakt ten wynika głównie z uziarnienia kruszywa oraz znikomej zawartości pyłów. Spośród pozostałych kruszyw łamanych i naturalnych, wysokie wartości otrzymano dla żwiru i granitu (65 66) zaś przeciętne dla pozostałych kruszyw (42 46). Dla kruszywa z recyklingu uzyskano wartość 42. Wszystkie badanie kruszywa za wyjątkiem żużla, który posiada zbyt grube uziarnienie (por. krzywe uziarnienia rys. 3 6 oraz parametry zestawione w tabeli 5) spełniają wymagania WT krzywe przesiewu wpisują się w pole dobrego uziarnienia określone dla poszczególnych warstw nawierzchni (podbudowy zasadniczej i kruszywowej nawierzchni). W pracy autorzy szczególnie zwrócili uwagę na badania odporności kruszyw na rozdrabnianie. Wstępne założenie autorów, iż kruszywa naturalne i łamane winny posiadać wyższą kategorię LA niż kruszywa recyklingowe nie w pełni zostało potwierdzone, gdyż kruszywo pochodzące z przekruszonego betonu klasy B30 uzyskało tę samą kategorie LA 30 co większość pozostałych badanych kruszyw: żwir, granit i bazalt oraz kruszywo sztuczne żużel stalowniczy. W przypadku kruszywa z przekruszonego betonu klasy B25 uzyskano dużo gorszą kategorię: LA 55. Wyniki wskazują małą powtarzalność w przypadku kruszyw recyklingowych różnego pochodzenia. Podobna wytrzymałość betonu na ściskanie nie zagwarantowała zbliżonych parametrów odporności na rozdrabnianie.

15 Porównanie wybranych cech kruszyw łamanych i recyklingowych 383 W odniesieniu do badań przeprowadzonych w Instytucie Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego uzyskano wyniki co najmniej o jedną kategorię LA gorsze dla melafiru i bazaltu niż wykazano w badaniach. Wyniki badań uzyskany dla granitu jest zgodny z cytowaną literaturą. W tablicy 8 dokonano zbiorczej oceny uzyskanych cech i parametrów w odniesieniu do wymagań dla warstwy ulepszonego podłoża oraz warstw konstrukcyjnych podbudów: pomocniczej i zasadniczej oraz nawierzchni kruszywowej, określonych WT-4. Symbolem + oznaczono spełnienie wszystkich wymagań (por. tabela 1), zaś symbolem w przypadku, gdy badane kruszywo nie spełnia co najmniej jednego z kryteriów. Tabela 8. Ocena zbiorcza kruszyw przeznaczonych do stosowania w drogownictwie Nazwa kruszywa żwir N 0/31,5 żużel Ż 0/31,5 granit G 0/31,5 bazalt B1 0/31,5 bazalt B1 0/63 melafir M 0/63 recykling P 0/63 recykling E Wymagania wobec mieszanek niezwiązanych przeznaczonych do zastosowania w warstwie ulepszonego podłoża podbudowy pomocniczej nawierzchni drogi obciążonej ruchem podbudowy zasadniczej nawierzchni drogi obciążonej ruchem nawierzchni z kruszywa niezwiązanego obciążonej ruchem KR1-KR6 KR1-KR6 KR1-KR6 KR1-KR2 zastrzeżenia brak zbyt grube uziarnienie mieszanki, krzywe poza polem dobrego uziarnienia Brak Brak Brak z uwagi na brak frakcjonowania nie dokonano oceny końcowej zaniżony wskaźnik piaskowy dla podbudowy zasadniczej przekroczone LA

16 384 Szymon Węgliński, Michał Babiak, Adrianna Ratajczak Z uwagi na niską odporność na rozdrabnianie kruszywa recyklingowego P badana mieszanka nie może zostać zastosowana na warstwy konstrukcyjne nawierzchni a jedynie na warstwę ulepszonego podłoża. W przypadku kruszywa melafir M nie uzyskano wymaganego wskaźnika piaskowego dla warstwy podbudowy zasadniczej. 6. WNIOSKI 1. Odporność na rozdrabnianie jest parametrem wiodącym w ocenie przydatności kruszyw recyklingowych przeznaczonych do zastosowania w drogownictwie. 2. W przypadku pozostałych parametrów kruszyw związanych z uziarnieniem, jeżeli badana mieszanka nie spełni określonych wymagań można podjąć próbę poprawy parametrów poprzez doziarnienie, odpylenie lub ponowne przekruszenie, w celu osiągnięcia wymaganej krzywej przesiewu. 3. Zmiana parametrów uziarnienia może spowodować poprawę lub pogorszenie właściwości mrozoodpornych związanych z wysadzinowością kruszywa zwiększenie frakcji drobnych zaniży wskaźnik piaskowy zaś odpylenie spowoduje jego zwiększenie. 4. Ważną rolę w zapewnieniu powtarzalności uzyskanych parametrów i cech kruszyw odgrywa bieżąca kontrola i badania laboratoryjne wykonywane u producentów. W przypadku kruszyw recyklingowych, które charakteryzują się dużą zmiennością oraz rotacją (zmienne źródła pochodzenia rozbiórki budynków, obiektów inżynierskich, nawierzchni drogowych) nie jest możliwe zapewnienie jednorodności cech i właściwości. Wskazane w badaniach mieszanki przekruszonego betonu o zbliżonych klasach betonu i wytrzymałości na ściskanie uzyskały znacznie różne wartości LA. Zdaniem autorów, duży wpływ na wynik badań na rodzaj kruszywa zastosowanego w betonie oraz proporcja składników kruszywa i zaczynu cementowego. LITERATURA 1. Gałązka D., Zapotrzebowanie na kruszywa drogowe w perspektywie , Kruszywa: produkcja transport zastosowanie, 2, 2016, Górlaczyk S., Kukielska D., Jakość krajowych kruszyw, Górnictwo i Geoinżynieria, 34, 4, 2010, Kozioł W., Kawalec P., Kruszywa alternatywne w budownictwie, Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, 4, 2008, PN-B-01080:1984 Kamień dla budownictwa i drogownictwa. Podział i zastosowanie wg własności fizyko-mechanicznych. 5. PN-B-01100:1987 Kruszywa mineralne. Kruszywa skalne. Podział, nazwy i określenia. 6. PN-B-23004:1988 Kruszywa mineralne. Kruszywa sztuczne. Kruszywo z żużla wielkopiecowego kawałkowego. 7. PN-S-06102:1997 Drogi samochodowe. Podbudowy z kruszyw stabilizowanych mechanicznie. 8. PN-EN 206+A1: Beton. Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność. 9. PN-EN A1: Badania geometrycznych właściwości kruszyw. Część 8: Ocena zawartości drobnych cząstek - Badanie wskaźnika piaskowego.

17 Porównanie wybranych cech kruszyw łamanych i recyklingowych PN-EN :2010 Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw. Część 2: Metody oznaczania odporności na rozdrabnianie. 11. PN-EN A1:2010 Kruszywa do betonu. 12. PN-EN 13043:2004 Kruszywa do mieszanek bitumicznych i powierzchniowych utrwaleń stosowanych na drogach, lotniskach i innych powierzchniach przeznaczonych do ruchu. 13. PN-EN A1:2010 Kruszywa do niezwiązanych i związanych hydraulicznie materiałów stosowanych w obiektach budowlanych i budownictwie drogowym. 14. PN-EN 13285:2010 Mieszanki niezwiązane. Specyfikacja. 15. Vademecum Technologa Betonu, Chorula, Górażdże Węgliński S., Jakie będą polskie drogi w świetle zmian uwarunkowań prawnych w zakresie drogownictwa w ostatnich latach?, Inżynieria i Budownictwo, 7, 2017, WT-1:2014 Kruszywa. Wymagania techniczne. Kruszywa do mieszanek mineralnoasfaltowych i powierzchniowych utrwaleń na drogach krajowych. 18. WT-4:2010 Wymagania techniczne. Mieszanki niezwiązane do dróg krajowych WT-5:2010 Wymagania techniczne. Mieszanki związane spoiwem hydraulicznym do dróg krajowych. COMPARISON OF THE SELECTED FEATURES OFCRUSHED-STONE AGGREGATES AND RECYCLED AGGREGATES USED IN CIVIL ENGINEERING CONSTRUCTION ACCORDING TO HARMONIZED STANDARDS Summary Many research institutions in the world work on developing waste reuse technologies. Processed waste is used in many industries, especially in infrastructural construction. The harmonized European standards allow using recycled materials in the realization of civil engineering structures and in road engineering. Recycled materials can be used to introduce building materials with properties similar to those produced by conventional methods. The paper presents the comparison of selected mechanical properties of crushed-stone aggregates and recycled aggregates (crumbled concrete rubble) coming from bulldozed civil engineering structures with emphasis on the outcomes of some re-searches on aggregate resistance to crushing in the Los Angeles method.

18 386 Szymon Węgliński, Michał Babiak, Adrianna Ratajczak