Kamenivo

Je zrnitý materiál anorganického, přírodního nebo umělého původu, určený pro stavební účely. Hlavní funkcí kameniva je vytvoření pevné kostry betonu s co nejmenší mezerovitostí.

Kamenivo rozlišujeme podle původu, objemové hmotnosti, vzniku zrn a velikosti.

Podle původu rozdělujeme kamenivo na:

přírodní (se těží z přírodních ložisek, z naplavenin a z horských sutí, nebo se získává drcením kusového kamene),
umělé ( získáváme z průmyslového nebo stavebního odpadu. Z energetických závodů používáme popílek a škváru).

Podle objemové hmotnosti rozdělujeme kamenivo:

hutné (má objemovou hmotnost větší než 1800 kg•m-3),
pórovité (má objemovou hmotnost menší než 1800 kg•m-3).

Podle vzniku zrn rozdělujeme hutné kamenivo:

těžené (vzniklo přirozeným rozpadem horniny. Povrch zrn je zaoblený přirozeným způsobem),
těžené předrcené (získáváme drcením zrn na požadovanou velikost. Předrcené oblázky činí 40 až 80 % hmotnosti kameniva),
těžené drcené (získáváme drcením velkých valounů, oblázků; obsahuje nejvýše 20 % nedrcených zrn z celkové hmotnosti kameniva).

Podle velikosti zrn rozdělujeme kamenivo na:

drobné (kamenivo o zrnech velikosti do 4 mm),
hrubé (obsahuje zrna větší než 4, a menší než 125 mm),
štěrkopísek (směs drobného a hrubého kameniva),
štěrkodrť (směs drobného a hrubého drceného kameniva),
vysívka (odpad, bez zaručené velikosti zrna a jakosti kamene. Vzniká při výrobě drceného kameniva.),
kamenná moučka (vzniká mletím větších zrn nebo jí získáváme odsáváním při výrobě drceného kameniva).

Vlastnosti kameniva

Zrnitost (granulometrie) kameniva

Zrnitost kameniva vyjadřuje jeho skladbu s ohledem na zastoupení zrn různé velikosti. Podíl zrn určité velikosti v celkovém množství kameniva se stanovuje síťovím rozborem pomocí normové základní sady sít s čtvercovými otvory o rozměrech:
0,063 – 0,125 – 0,25 – 0,5 – 1 – 2 – 4 – 8 – 16 – 32 – 64 – 125 m.
Doplňková řada sít:
0,045 – 0,090 – 0,180 – 0,355 – 0,710 – 1,40 – 2,80 – 6 – 11 – 22 – 45 – 90 mm.

Obr. 2 Příklady doporučených křivek zrnitosti kameniva

Pevnost kameniva

U konstrukčních betonů by měla být pevnost kameniva 2,0 násobkem pevnosti betonu v tlaku (avšak nejméně 50 MPa). Pevnost lze určit jen z celistvých hornin (na krychlích o hraně 50 až 55 mm). U sypaného kameniva se stanovuje tzv. strukturální pevnost (pevnost ve válci).
Informativní hodnoty pevnosti v tlaku: křemenec 240 až 280 MPa, čedič 200 až 300 MPa, žula 120 až 240 MPa, pískovec 120 až 220 MPa, rula 80 až 220 MPa, vápenec 80 až 160 MPa.

Modul pružnosti

Značně závisí na pórovitosti horniny a klesá se stoupajícím napětím. Zpravidla jsou moduly pružnosti kameniva vyšší než moduly pružnosti betonu.
Informativní hodnoty u nejčastěji používaného kameniva: čedič 100 GPa, vápenec až 90 GPa, žula až 50 GPa, pískovec až 50 GPa, rula až 40 GPa.

Měrné hmotnosti kameniva

Při klasifikaci kameniva, výpočtu složení betonů, dimenzování zásobníků kameniva apod. se uplatňují následující poměrné hmotnosti kameniva:

měrná hmotnost ρ [kg . m^-3] je hmotnost objemové jednotky hmoty kameniva bez pórů; u běžných druhů kameniva je průměrná hodnota ρ÷ 3 000 kg . m^-3;
objemová hmotnost ρ [kg . m^-3] je hmotnost objemové jednotky hmoty kameniva včetně pórů; u běžných druhů kameniva je průměrná hodnota ρ÷ 2500 až 3000 kg . m^-3;

sypná hmotnost [kg . m^-3] je hmotnost objemové jednotky hmoty kameniva ve volné sypaném (ρ_s) nebo setřeseném (ρ_st) stavu. Závisí i na vlhkosti kameniva. Běžně je v rozmezí:

suchý písek:	ρs÷1550 až 1750 kg . m^-3	ρst÷1650 až 1850 kg . m^-3
mokrý písek:	ρs÷1250 až 1800 kg . m^-3	ρst÷1400 až 1800 kg . m^-3
drť tříděná:	ρs÷1450 až 1600 kg . m^-3	ρst÷1550 až 1650 kg . m^-3

Mezerovitost

Určuje se jako objemový poměr mezer ve směsi kameniva k jednotce objemu směsi. Vyjadřuje se v [%] a určuje se dle vztahu:
,kde
ρ_s - sypná hmotnost
ρ - měrná hmotnost

Mezerovitost volně sypaného písku se pohybuje kolem 35 %, štěrku kolem 45 %.

Tvar a povrch kameniva

Tvar zrn je důležitým činitelem z hlediska sestavy kostry betonu a mí vliv na složení betonové směsi (množství cementu a záměsové vody, granulometrie kameniva). Rozlišujeme tvary:
- U těženého materiálu: kulovitý, oblázkovitý, vejčitý, tyčinkovitý
- U drceného materiálu: kostkovitý, hranolovitý, rovnoosý, šupinovitý, jehlicovitý.
Povrch zrn má výt drsný nebo málo drsný.

Vlhkost

Je způsobena nasáknutím, případně ulpíváním vody na povrchu jednotlivých zrn. Vlhkost kameniva se vyjadřuje v % a stanoví se jako rozdíl hmotností mezi materiálem nevysušeným m_v a vysušeným m_s:

Nasákavost

Je přímo úměrná pórovitosti a vyjadřuje se tedy poměrným množstvím vody vniknuté do pórů kameniva. Nasákavost se určí ze vztahu:

m_n - hmotnost nasáklého kameniva,
m_s - hmotnost vysušeného kameniva při 105 až 110°C.

Mrazuvzdornost

Závisí na pórovitosti, nasákavosti a pevnosti kameniva. Pokud kamenivo není zvětralé a nemá nasákavost větší než 1,5 % hmotnosti, je pro betonářské účely dobře mrazuvzdorné.

Tepelná vodivost

Má velký význam jak pro tepelnou vodivost betonové konstrukce, tak pro stav napjatosti v betonu při výrobních procesech. Zvýšení teploty způsobuje objemové změny kameniva, úměrně součiniteli tepelné roztažnosti.

Technologické požadavky

Kamenivo nesmí obsahovat látky:

které nepříznivě ovlivňují tuhnutí a tvrdnutí cementového tmele,
způsobují ve styku s cementovým tmelem nežádoucí objemové změny,
porušující strukturu betonu,
snižující soudržnost betonu s ocelí.

Proto se vylučuje obsah:

jílovitých látek, tj. jemných, odplavitelných jílových minerálů (max. velikosti 0,005 mm),
humusovitých látek, narušující proces tuhnutí betonu (přítomnost se určuje kolorimetrickou zkouškou pomocí hydroxidu sodného),
síranů a sirníků, narušujících cementový kámen (přítomnost se určuje kolorimetrickou zkouškou pomocí kyseliny solné).