Objemová hmotnost a využití strusky a štěrku ve stavebnictví

Jednou z možností, jak v některých konstrukcích z betonu nahradit přírodní kamenivo, kterého je nedostatek, neboť stávající lomy jsou dočerpávány a otevření nových se nedaří povolovat, může být použití kameniva recyklovaného. Strusky jako vedlejší produkty hutní výroby patří k významným alternativním zdrojům nahrazujícím přírodní suroviny. Menším zdrojem strusek mohou být i jiné termické nebo spalovací procesy. Pod pojmem struska si můžeme představit celou řadu různých materiálů.

Struska: Typy a charakteristiky

V první části článku je stručně popsána struska vč. základního dělení na vysokopecní a ocelárenskou.

Vysokopecní struska

Vysokopecní struska vzniká z odpadové taveniny při výrobě železa ve vysokých pecích. Pokud tato struska chladne pomalu na vzduchu, vznikne hydraulicky neaktivní materiál nadále objemově stálý, který se po drcení a třídění používá jako běžný zásypový materiál na stavbách pozemních komunikací. Pokud se žhavá vysokopecní tavenina prudce zchladí proudem tlakové vody, vznikne granulovaná struska se zrny o velikosti cca 5 mm s hlubokými otevřenými póry. V minulosti byla někdy využívána jako lehčené plnivo do betonu. Obvykle se ale granulovaná struska jemně mele a uplatňuje se jako žádaná latentně hydraulická příměs buď samostatně dávkovaná při výrobě betonu, nebo častěji jako hlavní složka směsných cementů. Její hydraulická aktivita stanovená po třech měsících a později, jež je vyjádřena indexem účinnosti, bývá > 100 % ve srovnání s cementem bez strusky.

Ocelárenská struska

Pod pojmem ocelárenská struska je myšleno více různých produktů vznikajících při výrobě a zušlechťování oceli. Používání ocelárenské strusky jako zásypového materiálu provází obavy z její objemové nestability, a je tedy velmi opatrné. Jako kamenivo do betonu se nepoužívá vůbec. Důvodem jsou především obavy z pomalého a dlouhodobého rozpadu a objemových změn. K těmto změnám přispívá hydratace volného vápna (CaO), hydratace perikasu (MgO), karbonatace vápenatých a hořečnatých hydroxidů, polymorfní přeměna dikalcium silikátů a reakce aluminátů. Ocelárenské strusky z moderních provozů obsahují obecně méně MgO. Snižování expanzního potenciálu ocelárenské strusky lze provádět v průběhu výroby oceli vháněním kyslíku a suchého písku do tekuté strusky, což výrazně snižuje obsah volného vápna a již zmiňovaného MgO. Zkouška objemové stálosti strusek se u nás provádí dle TP 138 přílohy A.

Moderní využití ocelárenské strusky

Ve snaze najít vhodné uplatnění vedlejších produktů hutní výroby byla ve spolupráci Třineckých železáren, Hornicko-geologické fakulty VŠB-TU Ostrava a zkušební laboratoře společnosti Betotech provedena řada zkoušek ocelárenské strusky z Třince. Zkoušky vzorků této ocelárenské strusky byly v posledních šesti letech prováděny opakovaně na VŠB i v laboratoři společnosti Betotech, některé analýzy byly dodány Třineckými železárnami. Na základě výsledků pak byly navrženy receptury betonu s 60% náhradou přírodního kameniva touto ocelárenskou struskou. Při dávce portlandského cementu 400 kg bylo ve směsi kromě přírodního kameniva téměř 1 000 kg ocelárenské strusky frakce 0 - 8 mm. Čerstvý beton měl konzistenci sednutím S4 a obsah vzduchu 6,6 %. Jednalo se zkrátka řečeno o jemnější beton, který byl dobře zpracovatelný a schopný čerpání. Vzorky ztvrdlého betonu měly pevnost v tlaku po 28 dnech 44 MPa, po 90 dnech 48 MPa. Nejvíce nás překvapily odolností proti CHRL, kdy odpady po 28 dnech zrání činily po 150 zmrazovacích cyklech průměrně 150 g/m². Podle požadavku Třineckých železáren byla vyrobena řada silničních panelů a několik svodidel, která byla umístěna na frekventovaném úseku v areálu Třineckých železáren. Betonové prvky byly zhotoveny v prefa závodě společnosti Eurovia, beton dodávala společnost Českomoravský beton. Po roce prefabrikáty vizuálně nejevily žádné vážné známky porušení. Pro podrobnější zhodnocení byly z jednoho silničního panelu odebrány zkušební vzorky. Tlakové pevnosti na vývrtech dosáhly až 58 MPa a při zkoušce na odolnost proti CHRL odpady po 100 cyklech nepřesáhly 500 g/m². Jedná se o první prototypy vyrobené z unikátního betonu, které jsou testovány ve venkovních podmínkách. Jsou zhotoveny z nového těžkého betonu s objemovou hmotností vyšší než 2 900 kg/m³, který je tvořen vhodnou kombinací poměru ocelárenské strusky a vedlejších produktů hutní výroby. Díky své vysoké objemové hmotnosti může být tento těžký beton použit i pro stínicí konstrukce proti ionizujícímu záření v nemocnicích, laboratořích či jaderných elektrárnách. Může také sloužit jako výplň sudů pro uložení radioaktivního odpadu, neboť podle dosavadních zkoušek má až 1,86× lepší stínicí vlastnosti v porovnání s běžným betonem, který se v současnosti používá. Ocelárenská struska nemusí být vždy materiálem vhodným jen na nenáročné zásypy, popř. odpadem, který se ukládá na nekonečné skládky. Ba právě naopak - ocelárenská struska použitá v betonu může přispět k rozumnějšímu hospodaření s přírodními zdroji, a tedy k udržitelnému rozvoji průmyslu. Pokud známe její vlastnosti a rozsah jejich kolísání, lze alespoň některé strusky použít pro výrobu betonů pro různá prostředí.

Čtěte také: Jak na sádrokartonový podhled s velkou vzduchovou mezerou

Štěrky a písky: základní přehled a rozdíly

Pod pojmem štěrky a písky se skrývá široká škála sypkých materiálů, které se liší nejen velikostí zrna, ale také původem, tvarem i způsobem zpracování. Písek s jemnými zrny do 4 mm se používá především do malt, omítek, betonu nebo jako lože pod dlažbu. Naopak štěrk či štěrkodrť představují drcené nebo těžené kamenivo větších frakcí, například 4/8, 8/16 nebo 16/32, které se hodí pro podklady, zásypy či drenáže. K dekorativním či okrasným účelům slouží kačírek, tedy vodou zaoblené oblázky, zatímco makadam nachází uplatnění v místech, kde je klíčová vysoká nosnost a odolnost.

Co jsou frakce štěrku a písku a jak se značí

Frakce štěrku nebo písku určují velikostní rozmezí jednotlivých zrn daného materiálu. Značení ve formátu 4/8, 8/16 nebo 16/32 znamená, že většina zrn má velikost mezi spodní a horní hodnotou v milimetrech. Pokud frakce začíná nulou, například 0/32 nebo 0/16, obsahuje materiál i jemné částice a není praný - kromě větších kamenů v něm najdete i jemný prach či písek. Tyto směsi jsou výborné jako pevné a dobře zhutnitelné podkladové vrstvy, ale mají menší drenážní schopnost, protože jemný podíl snižuje propustnost vody a materiál se méně „provzdušňuje“.

Praktické příklady značení frakcí:

• 0/4 - jemný písek, vhodný do malt, omítek a jako lože pod zámkovou dlažbu, kde je potřebná přesnost a dobré usazení.
• 4/8 - drobnější štěrk, často používaný pod betonové desky, chodníky nebo k vyrovnání lehčích podkladových vrstev.
• 8/16 - běžný podkladový štěrk, ideální pro méně zatížené plochy, chodníčky nebo podklad pod terasy.
• 16/32 - hrubší drenážní frakce, skvělá pro odvodnění kolem domu, za zídkami nebo jako spodní podkladová vrstva pod větší konstrukce.
• 32/63 - hrubé kamenivo, využívané pod komunikace, příjezdové cesty či jiné plochy s vysokým zatížením, kde je nutná maximální stabilita.

Jak vybrat správný štěrk a písek podle použití

Výběr správného materiálu vždy závisí na konkrétním účelu - zda potřebujete podklad, drenážní vrstvu, složku do betonu nebo jen dekorativní prvek. Základním vodítkem je především velikost zrna, tedy tzv. frakce, která určuje, jak se bude materiál chovat v konstrukci i při pokládce. Výběr vhodné frakce je na stavbě zásadní, protože každý materiál plní jinou funkci - některé kamenivo se skvěle zhutňuje, jiné lépe odvádí vodu a další slouží jako jemná vyrovnávací vrstva. Pod zámkovou dlažbu tak vždy použijete jiný štěrk než při zásypu kanalizace nebo tvorbě drenáže kolem základů. Správně zvolený materiál ovlivňuje stabilitu, životnost i celkový vzhled výsledné konstrukce. Nejste si jistí, který materiál použít? Před nákupem si ujasněte, co má vrstva splňovat. Podle toho snáze zvolíte vhodnou frakci i typ kameniva.

Výpočet množství štěrku a písku

Na výpočet potřebného množství štěrku nebo písku stačí znát plochu, tloušťku vrstvy a mít orientační představu o hmotnosti 1 m³. Postup je vždy stejný - nejprve počítáte objem, ten pak přepočtete na tuny. Podobně spočítáte i kubík písku na tuny - použijete příslušnou orientační hmotnost písku. Pokud chcete být přesnější, informujte se u konkrétního dodavatele, ten často uvádí typické hodnoty pro své materiály.

Čtěte také: Spolehlivý polyuretanový tmel

Postup výpočtu množství štěrku:

1. Vypočítejte plochu: délka × šířka (např. 10 m × 3 m = 30 m²).
2. Přepočítejte tloušťku vrstvy na metry (např. 15 cm = 0,15 m).
3. Objem = plocha × tloušťka (30 m² × 0,15 m = 4,5 m³).
4. Vynásobte objemovou hmotností (např. štěrk 8/16 cca 1,5 t/m³ - 4,5 × 1,5 = 6,75 t).
5. Přidejte rezervu (zhutnění + nepřesnosti) cca 10-15 %.

Objemová hmotnost kubíku štěrku a písku

Přesná hmotnost se liší podle typu horniny, velikosti frakce, vlhkosti i toho, jak moc je materiál zhutněný. Pro běžnou orientaci ale stačí několik základních údajů - samotná hornina má hustotu kolem 2,4 t/m³, ale protože mezi zrny zůstávají mezery, skutečná hmotnost sypaného materiálu je nižší. U jemnějších frakcí bývá vyšší, protože mezi zrny je méně vzduchu, zatímco hrubé frakce jsou lehčí právě kvůli větším mezerám mezi kameny.

Štěrkodrť, kačírek a makadam: co je co

Při výběru kameniva se často setkáte s pojmy, které vypadají podobně, ale označují odlišné materiály s různým využitím. Štěrkodrť je drcené kamenivo s ostřejšími hranami, které se díky svému „zaklesnutí“ výborně zhutňuje a vytváří pevný a stabilní podklad. Používá se ve frakcích jako 4/8, 8/16, 16/32 nebo směsných 0/32 či 0/63. Kačírek naopak tvoří přírodní oblázky zaoblené vodou - méně se do sebe zakusují, zato skvěle odvádějí vodu a vypadají esteticky. Makadam představuje hrubé drcené kamenivo určené pro silně zatížené vrstvy, například pod příjezdové cesty či parkovací plochy, kde je potřeba maximální nosnost. Pokud stavíte chodník nebo pokládáte zámkovou dlažbu, vždy vybírejte ostrohranné drcené kamenivo - kačírek je na takové použití příliš „kulatý“. Pro podkladové vrstvy pod zámkovou dlažbu se nejčastěji používá štěrkodrť 8/16 nebo 16/32 v kombinaci s jemnější přechodovou vrstvou a pískovým ložem. Naopak pro okrasné účely, okolí domu, suché potůčky či výsadbu ve svazích lidé nejčastěji volí kačírek frakcí 8/16 nebo 16/32, který dobře odvádí vodu a zároveň působí velmi přirozeně.

Štěrky a písky v zahradě: drenáže a dekorační vrstvy

Štěrky a písky nejsou jen materiálem pro velké stavby - v zahradě mají široké využití od praktických drenážních vrstev až po dekorativní prvky. Slouží jako podklad pod zahradní dlažbu a chodníčky, odvádějí vodu kolem základů domu či zídek, vytvářejí okrasné povrchy v předzahrádkách nebo kolem keřů a často také fungují jako zásyp geotextilie, který pomáhá potlačit růst plevelů. Při plánování je důležité počítat nejen s kubaturou, ale i spotřebou na m² - například množství kačírku závisí hlavně na tloušťce vrstvy. Pro dekorativní zásypy se obvykle používá 5 až 7 cm, zatímco u stabilnějších ploch může být vrstva ještě výrazně silnější.

Časté chyby při výběru a použití štěrků a písků

• Volba nesprávné frakce - příliš jemná frakce pod drenáž, příliš hrubá bez přechodných vrstev pod dlažbu.
• Míchání nesouvisejících frakcí - malé kamínky propadávají velkými a spotřeba materiálu roste.
• Podcenění hutnění štěrku - nezhutněná vrstva si časem „sedne“ a povrch se zvlní.
• Špatný odhad množství - objednání výrazně méně materiálu vede k drahému doobjednávání.
• Ignorování odvodnění - nedostatečná drenáž kolem domu nebo ve svahu může zadržovat vodu u konstrukcí.

Štěrky a písky možná na první pohled nevypadají jako zajímavé téma, ale v praxi rozhodují o tom, jestli vám dlažba vydrží desítky let, jestli bude voda od domu bezpečně odtékat a jestli nebudete muset každou sezónu něco opravovat.

Čtěte také: Prozkoumejte možnosti Liaporu v oblasti stavebnictví.

tags: #objemová #hmotnost #strusky #a #štěrku

Oblíbené příspěvky:

• Jak na dokonalou opravu dřeva s tmelem Soudal Ořech
• Průvodce pultovými střechami a fotovoltaickými panely
• Přečtěte si o ochraně ocelových traverz
• Průvodce výběrem sekačky s lištou
• Vše o elektroinstalačních žlabech