Rakennusteollisuudessa termi kiviaines viittaa laajaan rakeisen materiaalin luokkaan, joka on monien rakennusmateriaalien peruskomponentti. Kiviainekset muodostetaan kiinteistä materiaaleista ja antavat lujuutta ja vakautta tärkeille rakennusmateriaaleille, kuten betonille ja asfaltille.
Koska kiviainekset ovat laajalti käytössä teillä, silloilla, rakennuksilla ja muulla infrastruktuurilla, ne ovat eräitä modernin maailman tärkeimpiä elementtejä. Niiden ominaisuuksien, tyyppien ja sovellusten ymmärtäminen on erittäin tärkeää nykyaikaisille rakennusalan ammattilaisille.
Mikä on aggregaatti?
Kiviaines on termi, jota käytetään koko rakennusteollisuudessa käytetyn rakeisen materiaalin keräämiseen. Kiviaineilla tarkoitetaan materiaaleja, kuten soraa, hiekkaa, murskattua kiveä ja kierrätettyä betonia. Nämä materiaalit muodostavat ensisijaisen elementin rakennusseoksissa, kuten betonissa ja asfaltissa. Nämä materiaalit antavat sideaineille kiinteän komponentin, joka lisää ainetta ja lujuutta, jonka ympärille nestemäiset alkuaineet sitoutuvat.
Aggregaattityypit
Aggregaatteja on useita erilaisia, ja jokainen vaihtelee koon, materiaalin ja lujuuden suhteen. Rakennusalan ammattilaiset valitsevat hankkeisiinsa kiviainestyypit lujuus- ja työstettävyystarpeiden, ympäristönäkökohtien, kustannusten ja turvallisuusstandardien perusteella.
Hienot aggregaatit
Hienot kiviainekset määritellään hiukkasiksi, joiden halkaisija on alle 5 mm. Yleisin hieno kiviaines on hiekka. Hienot kiviainekset, kuten hiekka, tarjoavat jonkin verran massaa ja lujuutta, mutta tarjoavat muita etuja, kuten työstettävyyden ja sileyden. Tämä on yleinen kiviaines kipsi-, stukko- ja muuraustuotteissa, kuten laastissa.
Karkeat kiviainekset
Karkeat kiviainekset sisältävät suuria hiukkasia, joiden halkaisija on 5–40 mm tai enemmän. Yleisiä karkea kiviainestyyppejä ovat sora, murskattu kivi ja kierrätetty betoni. Tämän tyyppinen kiviaines tarjoaa eniten lujuutta ja bulkkia, mutta voi rajoittaa työstettävyyttä. Tämäntyyppiset kiviainekset ovat parhaita vakauden kannalta kantavissa projekteissa.
Kierrätetyt kiviainekset
Kierrätetyt kiviainekset ovat niitä, jotka on johdettu kierrätetystä betonista, asfaltista ja muista purkujätteistä. Näiden tuotteiden kierrättäminen vähentää tarvetta luoda uusia tuotteita ja vähentää kaatopaikalle menevän jätteen määrää.
Kevyet aggregaatit
Kevyet kiviainekset ovat sellaisia, joiden irtotiheys on pienempi kuin tavallisten rakennuskiviainesten. Jotkut kevyet kiviainekset valmistetaan tuotteista, kuten savesta, liuskeesta, perliitistä, hohkakivestä, masuunikuonasta ja liuskekivestä. Suurin osa näistä tuotteista, lukuun ottamatta hohkakiviä, valmistajien on laajennettava ne niin, että niiden tilavuus on kaksinkertainen mutta tiheys pienempi kuin muilla samankokoisilla kiviaineksilla. Kevyet kiviainekset ovat hyödyllisiä, kun projektin kokonaispainon vähentäminen on elintärkeää sekä betonilohkojen ja elementtielementtien tuotannossa.
Raskaat aggregaatit
Raskaita kiviaineksia käytetään sovelluksissa, joissa vaaditaan suurta tiheyttä ja painoa. Raskaat aggregaatit hyödyttävät projekteja, jotka vaativat suurta kantavuutta, säteilysuojausta, parempaa akustista suorituskykyä ja vahvempaa iskun- ja tärinänkestävyyttä. Raskaisiin aggregaatteihin kuuluvat materiaalit, kuten baryytit, rautamalmi, magnetiitti ja ferrofosforikuona.
Meren aggregaatit
Meren kiviainekset ovat merenpohjasta louhittua hiekkaa ja soraa. Näiden kiviainesten laatu ja koko vaihtelevat hienojakoisista karkeisiin. Merikiviainekset ovat hyödyllisiä valmisbetonissa, mutta myös eroosion ja maanparannoinnin aiheuttamien rannikkoalueiden täydentämiseen.
Koristekiviainekset
Koristekiviainekset ovat niitä, joita rakentajat ja maisemoijat käyttävät koristetarkoituksiin. Näitä ovat materiaalit, kuten värillinen sora, lasimurska ja koristekivet puutarhoille, poluille ja patioille.
Kiviaineksen ominaisuudet
Aggregaattien ominaisuudet määräävät niiden suorituskykyominaisuudet, jotka vaikuttavat niihin sovelluksiin, joihin ne sopivat parhaiten.
Hiukkaskokojakauma
Partikkelikokojakauma viittaa tietyssä aggregaatissa esiintyvien hiukkaskokojen vaihteluväliin. Hyvin luokiteltu kiviainesseos sisältää useita hiukkaskokoja, mikä mahdollistaa paremman tiivistymisen, koska hiukkasten välillä on vähemmän tyhjiä alueita. Huonosti luokitellussa seoksessa on liikaa samankokoisia hiukkasia, mikä voi lisätä hiukkasten välisiä onteloita. Karkeat kiviainekset ovat herkempiä lajitteluongelmille kuin hienot kiviainesseokset.
Muoto ja rakenne
Kulmikkaat ja karkeakuvioidut kiviainekset tarjoavat paremman lukituksen rakeiden välille kuin sileät ja pyöristetyt hiukkaset. Kulmat ja karkea rakenne tarjoavat paremman pinnan koheesiolle ja lisäävät rakennusseoksille vahvuutta ja kestävyyttä. Sileät ja pyöristetyt hiukkaset lisäävät työstettävyyttä ja sileyttä, mutta antavat vähemmän lujuutta.
Vahvuus
Kiviainetyypin lujuus vaikuttaa suoraan betonin tai asfaltin puristuslujuuteen ja kestävyyteen. Vahvat kiviainekset, kuten murskattu kiviaines, lujat betonimurskeet ja sora, ovat parhaita sellaisissa projekteissa kuin tietyöt, kerrosrakentaminen ja tukiseinät, jotka riippuvat niiden kantavuudesta ja pitkäikäisyydestä.
Kestävyys ja kestävyys
Kiviainesten on oltava riittävän kestäviä ja kestäviä, jotta ne kestävät erityisiä ympäristöolosuhteita. Tämä tarkoittaa, että kiviaines kestää ja pysyy rakenteellisesti ehjänä, kun se altistuu jäätymis-sulamisjaksoille, kosteuden muutoksille, korkeille lämpölämpötiloille ja kemiallisille hyökkäyksille.
Joitakin kestävimmistä kiviaineksista tässä suhteessa ovat kivimurska, sora ja piipitoinen hiekka. Kiviainekset, jotka eivät ole yhtä kestäviä, ovat kevyitä kiviaineksia ja kierrätettyjä kiviaineksia, joissa on epäpuhtauksia, jotka reagoivat kemialliseen altistumiseen.
Huokoisuus ja imukyky
Huokoisuus on mitta siitä, kuinka paljon ilmaa tai tyhjää tilaa on aggregaattiaineessa. Tämä vähentää aggregaatin painoa, mutta lisää absorptiopotentiaalia. Matalahuokoiset kiviainekset vähentävät betonin kaltaisten materiaalien veden tarvetta. Ne voivat myös lisätä materiaalin lujuutta ja parantaa kosteudenkestävyyttä. Matalahuokoisia ja imukykyisiä kiviaineksia ovat murskattu graniitti ja basaltti. Huokoisimmat ja imukykyiset kiviainekset ovat murskattua kalkkikiveä ja hiekkakiveä.
Tietty painovoima
Tietyn aggregaatin ominaispaino mittaa sen tiheyttä suhteessa veden tiheyteen. Tämä ominaisuus auttaa välittämään tietoa betonin tuottajille ohjaamalla heitä kiviaineksen tilavuussuhteissa muihin seoksen komponentteihin.
Kiviainekset, joilla on suurempi ominaispaino, kuten murskattu, ovat suositeltavia sovelluksissa, jotka vaativat lujuutta ja kestävyyttä. Kiviainekset, joiden ominaispaino on pienempi, kuten hiekka, antavat vähemmän lujuutta, mutta paremman työstettävyyden, paremman lämmöneristyksen ja kevyemmän painon.
Haitalliset aineet
Suurin osa kiviaineksista on luonnollisia aineita, joten niissä on usein aineita, jotka voivat aiheuttaa suorituskyky- tai kestävyysongelmia tulevaisuudessa. Vahingoittavia aineita voivat olla orgaaniset materiaalit, kuten kasvi- ja eläinperäiset ainekset, jotka muodostavat tyhjiöitä kiviainekseen tai liiallinen savea tai lietettä, joka voi heikentää työstettävyyttä ja lujuutta.
Jotkut kierrätetyt kiviainekset sisältävät liiallisia määriä sementistä peräisin olevia alkaleja, jotka voivat aiheuttaa liiallista laajenemista ja halkeilua. Tämä vähentää betonirakenteiden kestävyyttä ja pitkäikäisyyttä.
Bulkkitiheys
Bulkkitiheys on mitta, joka laskee aggregaattien kokonaismassan ja tilavuuden, mukaan lukien hiukkasten väliset tyhjät tilat. Siksi kiviaineksilla, joissa on hyvin lajiteltu seos, on suurempi irtotiheys kuin kiviaineksilla, joissa on huonosti luokiteltu seos.
Jotkut projektit toimivat hyvin kiviainesten kanssa, joiden irtotiheys on suurempi, ja toiset toimivat paremmin pienemmän irtotiheyden omaavien kiviainesten kanssa. Suuren bulkkitiheyden omaavat kiviainekset ovat hyödyllisiä tiepohjaprojekteissa, säteilysuojauksessa ja kantavissa sovelluksissa. Pienen irtotiheyden omaavat kiviainesseokset ovat edullisia kevyissä sovelluksissa, lämmöneristysprojekteissa ja massabetonirakenteissa.
Kiinnitys ja koheesio
Adheesio viittaa kiviaineshiukkasten kykyyn sitoutua sementtitahnan kanssa seoksissa, kuten betonissa. Hyvä tarttuvuus on elintärkeää seoksen lujuuden varmistamiseksi, mikä voi tarjota kestävyyttä halkeilua ja delaminaatiota vastaan. Tiettyjen mineraalikoostumusten hyvin luokitellut ja puhtaat aggregaatit, jotka sisältävät kemikaaleja, kuten piidioksidia, kalsiumia, alumiinioksidia ja rautaoksidia, tarjoavat paremman tarttuvuuden kuin muut tyypit.
Koheesio mittaa aggregaattihiukkasten kykyä tarttua yhteen. Tämä on olennainen ominaisuus, joka vaikuttaa työstettävyyteen ja homogeenisuuteen. Hyvin lajiteltujen kiviainesseosten luonnollinen koheesio on suurempi kuin seoksilla, joissa on samankokoisia hiukkasia. Myös kulmikkaat hiukkaset ovat yhtenäisempiä kuin pyöreän tai sileän muodon omaavat hiukkaset.
Aggregaattien suositut käyttötavat
Kiviaineksilla on laaja käyttöalue niiden monipuolisten ominaisuuksien vuoksi. Ne ovat olennainen osa monissa rakennusmateriaaleissa ja niillä on tärkeä rooli joustavissa ja vahvoissa rakenteissa.
Betonin valmistus – Kiviainekset ovat betonin pääkomponentti. Ne muodostavat 60-80 % sen tilavuudesta ja antavat sille lujuutta ja kestävyyttä, jota rakentajat arvostavat sekoituksessa. Asfaltin tuotanto – Valmistajat käyttävät kiviainesta asfaltin valmistamiseen, jota käytetään teiden rakentamisessa ja kunnossapidossa. Kiviainekset antavat lujuutta, jonka ansiosta tiet kestävät jatkuvan raskaan käytön painon. Tiepohja ja aluspohja – Hyvin lajitellut kiviainekset, kuten murskattu kivi ja sora, ovat yleisiä tien pohjana, joka tarjoaa vakaan alustan asfaltille. Rautatien painolasti – Kiviainekset, kuten murske, tarjoavat turvallisen perustan rautatiekiskoille. Hyvin luokitellut murskatut kiviainekset lukittuvat toisiinsa ja mahdollistavat ratkaisevan painon jakautumisen raiteita pitkin. Tämä kiviaines mahdollistaa myös veden valumisen pois telailta. Viemäröinti ja suodatus – Kiviainekset, kuten hiekka ja sora, ovat hyödyllisiä monilla veden suodatuksen ja salaojituksen tasoilla, mukaan lukien saostusjärjestelmät, hulevesien hallinta ja veden ohjaaminen viemäriputkiin. Rakennustäyttö – Rakennusalan ammattilaiset käyttävät kiviaineksia tyhjien alueiden täyttämiseen tasatakseen tai nostaakseen maata esteettisistä tai rakennustarkoituksiin. Maisemointi – Aggregaatit ovat hyödyllisiä luotaessa pohja- tai rivikäytäviä ja patioja. Maisemat käyttävät myös kiviainesta penkeissä vähentämään eroosiota ja parantamaan ulkoalueiden estetiikkaa. Gabioniseinä – Gabionit ovat teräsverkkosäiliöitä, joissa säilytetään kiviainesta. Insinöörit käyttävät näitä eroosion torjuntaan tukiseinissä ja kaltevuuden vakauttamiseksi. Elementit – Kiviainekset ovat hyödyllisiä betonielementeissä antamaan betoniseokselle lujuutta ja vakautta. Valmistajat käyttivät laajaa valikoimaa kiviaineksia valmistamistaan elementtituotteista riippuen.
