dr inż. Paweł Strzałkowski

Transkrypt

1 Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej Instrukcja do zajęć laboratoryjnych Eksploatacja i obróbka skał Badania mechanicznych i fizycznych Temat: właściwości kruszyw Oznaczanie gęstości nasypowej i jamistości Norma: PN-EN :2000 Badania mechanicznych i fizycznych Temat: właściwości kruszyw Część 6: Oznaczanie gęstości ziarn i nasiąkliwości Norma: PN-EN : Opracował: dr inż. Paweł Strzałkowski Nr ćwiczenia: 5 Wprowadzenie Kruszywa powinny cechować się odpowiednimi właściwościami fizycznymi. Do jednych z podstawowych właściwości fizycznych należy zaliczyć gęstość objętościową (pozorną), gęstość nasypową oraz jamistość. Gęstość objętościową oznacza się zgodnie z normą PN-EN : Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw Część 6: Oznaczanie gęstości ziarn i nasiąkliwości, natomiast gęstość nasypową i jamistość oznacza się zgodnie z normą PN-EN :2000 Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw Oznaczanie gęstości nasypowej i jamistości. Gęstość objętościowa (pozorna) jako jeden z ważniejszych parametrów fizycznych materiału jest stosunkiem masy materiału do jego objętości wraz z zawartymi w nim porami (pustkami). Wartość gęstości objętościowej zależy od struktury materiału. Według normy PN- EN : gęstość objętościowa ziarn polega na obliczeniu stosunku masy do objętości. Masa oznacza jest przez ważenie próbki analitycznej w stanie nasyconym, powierzchniowo osuszonym i ponownie ważonym po wysuszeniu w suszarce. Objętość oznaczana jest z masy wypartej wody lub poprzez redukcję masy. W tabeli 1 przedstawione gęstości objętościowe wybranych materiałów. Tabela 1. Gęstość objętościowa wybranych materiałów (Kamieński, Skalmowski, 1957) Materiał Gęstość objętościowa, g/cm 3 Bazalt 2,93-3,06 Granit 2,62-2,67 Piaskowiec 1,90-2,60 Piasek kwarcowy 1,31-1,57 Żwir 1,40-1,66 Gęstość nasypowa jest stosunkiem masy materiału podzielona przez objętość jaką ten materiał zajmuje. Ta objętość zawiera przestrzeń pomiędzy cząsteczkami, przestrzeń wewnątrz porów materiału oraz przestrzeń samego materiału. Gęstość nasypowa jest gęstością objętościową nowo usypanego materiału. Może ona się zmieniać w zależności od tego w jakim stanie lub w jaki sposób jest przechowywany materiał. Nowo nasypany materiał ma określoną gęstość nasypową, która zwiększa się w wyniku zmniejszania przestrzeni między cząstkami materiału (zmniejsza się objętość usypanego materiału). To zmniejszenie objętości może być wywołane upływem czasu (wpływ własnego ciężaru) lub naciskiem zewnętrznym. Określenie gęstości nasypowej jest istotne w celu określenia szacunkowej objętości składowanego materiał lub składowanej masy materiału. Według normy PN-EN :2000 oznaczanie gęstości 1

2 nasypowej polega na obliczeniu stosunku masy do objętości badanego kruszywa w stanie luźnym. Jamistość określa zawartość przestrzeni wypełnionych powietrzem między ziarnami kruszywa znajdującego się w pojemniku. Zgodnie z normą PN-EN :2000 jamistość oblicza się z gęstości nasypowej w stanie luźnym oraz z gęstości cząstek i wynik wyrażony jest w procentach. Cel zajęć laboratoryjnych Oznaczanie gęstości objętościowej, gęstości nasypowej i jamistości wybranych kruszyw. Oznaczanie gęstości nasypowej i jamistości Aparatura i materiały do badań Próbka do badań Kruszywo wysuszyć w temp. (110 ± 5) C do stałej masy. Masa każdej próbki do badania powinna stanowić od 120 % do 150 % masy potrzebnej do napełniania pojemnika. Metalowy cylinder pomiarowy Minimalna pojemność cylindra metalowego uzależnione jest od górnego wymiaru kruszywa zgodnie z tabelą 2. Tabela 2. Minimalna pojemność pojemnika cylindrycznego Górny wymiar kruszywa (D), mm do 4 do 16 do 31,5 do 63 Waga o dokładności ważenia 0,1gr Łopatka o podniesionych bokach Zgarniak Pojemność, l 1,0 5,0 10,0 20,0 Metoda badania 1. Zmierzyć pojemnik cylindryczny, celem określenia jego pojemności. 2. Zważyć czysty, suchy i pusty pojemnik. 3. Postawić pojemnik na poziomej powierzchni i napełnić go kruszywem za pomocą czerpaka, aż do przesypania. 4. Usunąć nadmiar kruszywa i wyrównać jego powierzchnię za pomocą zgarniaka, uważając, aby nie ugnieść powierzchni. Gdy jest to niemożliwe, powierzchnię wyrównać ręcznie, zwracając uwagę, aby objętość kruszywa odpowiadała możliwie dokładnie objętości pojemnika. 5. Zważyć napełniony pojemnik z dokładnością do 0,1 %. 2

3 Przedstawianie wyników Gęstość nasypową w stanie luźnym ρb oblicza się wg następującego wzoru: m2 m1 b V gdzie: ρb gęstość nasypowa w stanie luźnym, Mg/m 3 m2 masa pojemnika i próbki do badania, kg m1 masa suchego pojemnika, kg V pojemność pojemnika, l Jamistość v oblicza się wg wzoru: p b v 100 gdzie: v jamistość, % p ρp gęstość cząstek wysuszonych w suszarce lub wstępnie wysuszonych (gęstość objętościowa), Mg/m 3 ρb gęstość nasypowa w stanie luźnym, Mg/m 3 Oznaczanie gęstości objętościowej Aparatura i materiały do badań Próbka do badań Próbka analityczny powinna być o wymiarach ziarn od 4 mm do 31,5 mm. Minimalna masa próbki analitycznej uzależniona jest od maksymalnego wymiaru badanego kruszywa zgodnie z tabelą 3. Tabela 3. Minimalna masa próbki analitycznej Maksymalny wymiar kruszywa, mm 31, Minimalna masa próbki analitycznej, kg Piknometr Piknometr powinien składać się ze szklanej butelki lub innego odpowiedniego naczynia o objętości pomiędzy 1000 i 5000 ml, zachowujący w czasie trwania badania stałą objętość z dokładnością do 0,5 ml. Sita badawcze o otworach 4, 8, 16 i 31,5 mm Waga o dokładności ważenia 0,1% masy próbki analitycznej Łopatka 3

4 Metoda badania 1. Przesiać i przemyć kruszywo na sitach o odpowiednich otworach (w zależności od badanej frakcji kruszywa) w celu usunięciu ziarn drobniejszych i grubszych. Próbkę wysuszyć. 2. Zwarzyć wysuszoną próbkę analityczną (M4). 3. Zanurzyć przygotowaną próbkę analityczną w wodzie o temperaturze 22±3 C w piknometrze i usunąć powietrze ostrożnie obracając i wstrząsając piknometrem trzymanym w pozycji pochylonej. 4. Wstawić piknometr do łaźni wodnej i przetrzymywać próbkę analityczną w temperaturze 22±3 C przez 24±0,5 h. Pod koniec okresu nasiąkania wyjąć piknometr z łaźni wodnej i ostrożnie nim obracając i potrząsając, usunąć powietrze (etap ten zostanie pominięty na zajęciach). 5. Piknometr napełnić z nadmiarem wodą i zamknąć korkiem bez uwięzienia powietrza. Następnie osuszyć zewnętrzną powierzchnie piknometru i zważyć (M2). 6. Wyjąć kruszywo z wody i osuszyć przez kilka minut. 7. Wypełnić piknometr wodą i zakorkować jak poprzednio. Następnie osuszyć zewnętrzną powierzchnie piknometru i zważyć (M3). 8. Różnica temperatur wody w piknometrze w czasie ważenia M2 i M3 nie powinna przekraczać 2 C. Przedstawianie wyników Gęstość objętościową ziarn oblicza się wg następującego wzoru: M 4 p M M M gdzie: ρp gęstość objętościowa ziarn, Mg/m 3 M2 masa piknometru z próbką nasyconego kruszywa, g M3 masa piknometru wypełnionego tylko wodą, g M4 masa wysuszonej próbki analitycznej, g 4 Literatura Kmieński M., Skalmowski W., 1957, Kamienie budowlane i drogowe. Wyd. Geol. PN-EN :2000, Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw Oznaczanie gęstości nasypowej i jamistości. PN-EN : , Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw Część 6: Oznaczanie gęstości ziarn i nasiąkliwości

5 Sprawozdanie z badań Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw Oznaczanie gęstości nasypowej i jamistości PN-EN :2000 Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw Część 6: Oznaczanie gęstości ziarn i nasiąkliwości PN-EN : Grupa Imię i nazwisko studenta Data Numer albumu Ocena 1. Opis ćwiczenia (metoda badania i przebieg badania) 5

6 2. Nazwa petrograficzna kamienia 3. Wyniki badań i obliczenia 4. Wnioski 6