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 właściwości kruszyw Część 1: Temat: Oznaczanie odporności na ścieranie (mikro-deval) Norma: PN-EN :2011 Badania mechanicznych i fizycznych Temat: właściwości kruszyw Część 2: Metody oznaczania odporności na rozdrabnianie Norma: PN-EN :2010 Opracował: dr inż. Paweł Strzałkowski Nr ćwiczenia: 6 Wprowadzenie Kruszywa stosowane w budownictwie powinny cechować się odpowiednimi właściwościami mechanicznymi i fizycznymi. Kruszywa naturalne powinny mieć odpowiednią wytrzymałością, którą można określić przez oznaczenie odporności kruszywa na rozdrabnianie (współczynnik Los Angeles LA) oraz odporności kruszywa na ścieranie (współczynnik mikro- Deval a M DE ). Odporność na rozdrabnianie określa odporność mechaniczną kruszywa na uderzenia, która zależy od kształtu ziaren, zawartości skał słabych i zwietrzałych oraz składu petrograficznego. Wysoka odporność na rozdrabnianie jest istotnym parametrem kruszywa pozwalającym na zastosowanie go do betonu o wysokiej wytrzymałości oraz na podbudowy drogowe. Natomiast odporność na ścieranie określa odporność mechaniczną kruszywa na niszczenie jej wierzchniej warstwy, która wpływa na wytrzymałość kruszywa. Stosowanie kruszyw charakteryzujących się wysoką odpornością na rozdrabnianie i ścieranie, konieczne jest w betonach, które narażone są na duże przeciążenia mechaniczne i agresywne oddziaływanie środowiska (betony drogowe, mostowe i nawierzchnie lotniskowe) (Górażdże HeidelbergCementGroup, dostęp 2017). Wytrzymałość dla wybranych rodzajów kruszyw wg odporności na rozdrabnianie i odporności na ścieranie przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1. Wytrzymałość kruszywa wg odporności na rozdrabnianie i odporności na ścieranie (Górażdże HeidelbergCementGroup, dostęp 2017) Rodzaj kruszywa LA Odporność na rozdrabnianie (współczynnik Los Angeles) M DE Odporność na ścieranie (współczynnik mikro-deval a) Bazalt Granit Żwir kwarcowy Żwir magmowy Wapień Dolomit Oznaczanie odporności na ścieranie wykonuje się wg normy PN-EN :2011 Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw Część 1: Oznaczanie odporności na ścieranie (mikro-deval) i polega na pomiarze zużycia kruszywa wywołanego tarciem między kruszywem i kulami stalowymi w obracającym się w bębnie mikro-deval. Podstawą do obliczenia współczynnika mikro-deval a (M DE ) jest pozostałość na sicie 1,6 mm, wyrażona w procentach. Natomiast oznaczanie odporności na rozdrabnianie wykonuje się zgodnie z normą 1

2 Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw Część 2: Metody oznaczania odporności na rozdrabnianie i polega na obtoczeniu w obracającym się bębnie Los Angeles próbki kruszywa wraz ze stalowymi kulami. Po zakończeniu pełnego cyklu obrotów określa się ilość materiału pozostającego na sicie 1,6 mm. Współczynnik Los Angeles (LA) określa się jako ilość masy próbki analitycznej, wyrażonej w procentach, która po zakończeniu badania przeszła przez sito 1,6 mm. Cel zajęć laboratoryjnych Oznaczanie odporności na ścieranie (mikrodeval) oraz oznaczanie odporności na rozdrabnianie (Los Angeles) dla wybranego kruszywa. Oznaczanie odporności na ścieranie (mikro-deval) Aparatura Aparat mikro-deval powinien składać się z jednego do czterech bębnów, zamkniętych z jednego końca. Bębny umieszcza się na dwóch wałkach obracających się w poziomie (rys. 1.). Rys. 1. Schemat aparatu mikro-deval a Materiał ścierny składa się ze stalowych kul o średnicy 10±0,5 mm. Stalowe kule powinny mieć masę 5000±5 g dla frakcji kruszywa 10-14mm. Alternatywne masy kul do badania na innych frakcjach kruszywa przedstawiono w tabeli 2. Tabela 2. Alternatywne masy kul do badania na innych frakcjach kruszywa Zakres uziarnienia, mm Masa kul, g 4-6, , , , Materiały do badań Próbka do badań Badanie należy przeprowadzić na kruszywie przechodzącym przez sito 14 mm i pozostającym na sicie 10 mm. Próbka analityczna do badania powinna mieć masę 500 ± 2 g. Zestaw sit: 1,6 mm, 8 mm, 10 mm, 11,2 mm (lub 12,5 mm) i 14 mm. Wyposażenie do zmniejszania próbki laboratoryjnej do próbki analitycznej Waga, do ważenia próbki z dokładnością 0,1 g. 2

3 Metoda badania 1. Przygotować próbkę do badań i ją zważyć 2. Umieścić każdą badaną próbkę w oddzielnym bębnie. Dodać stalowe kule do każdego bębna w ilości 5000±5 g dla frakcji 10-14mm. 3. Założyć pokrywę na każdy bęben i umieścić każdy bęben na dwóch wałkach. 4. Obracać bębny z prędkością 100±5 obr/min do osiągnięcia ±10 obrotów. 5. Oddzielić ziarna kruszywa, mogą być wybierane ręcznie, a kule wybrać za pomocą magnesu. 6. Przesiać próbkę na sicie 1,6 mm. Zapisać masę (m 2 ). Przedstawianie wyników Dla każdej badanej próbki obliczyć współczynnik mikro-deval a M DS z dokładnością do 0,1 jednostki według następującego wzoru: m 1 m M 2 DS 5 gdzie: m 1 - masa kruszywa o frakcji przygotowanej do badania w gramach m 2 - masa kruszywa o frakcji pozostających na sicie 1,6 mm w gramach Wartość podać z dokładnością, do liczby całkowitej i podać odpowiednia kategorię zgodnie z tabelą 2. Współczynnik mikro-deval Tabela 2. Kategoria współczynnika mikro-deval a < 10 <15 <20 <25 <35 >35 Kategoria M DS M DS 10 M DS 15 M DS 20 M DS 25 M DS 35 M DS Deklarowana Brak wymagania M DS NR Oznaczanie odporności na rozdrabnianie (Los Angeles) Aparatura Bęben Los Angeles (rys. 2) na wewnętrznej cylindrycznej powierzchni powinien posiadać wystającą półkę, która powinna mieć grubość (25 ± 1) mm i powinna być umieszczona w osi bębna i sztywno zamocowana. Prędkość obrotowa bębna wynosi od obr/min. Rys. 2. Schemat urządzenia do badania odporności na rozdrabnianie (Los Angeles) Materiał rozdrabniający to 11 stalowych kul każda o średnicy od 45 mm do 59 mm. Alternatywna liczba kul i masa załadowanych kul do badania na innych frakcjach przedstawiono w tabeli 3. 3

4 Tabela 3.Alternatywne badanie kruszyw o wąskich przedziałąch uziarnienia Przedział uziarnienia, Masa załadowanych kul, Liczba kul mm g od 4 do 8 8 od 341 do 3540 od 6,3 do 10 9 od 3840 do 3980 od 8 do 11, 2 10 od 4260 do 4420 od 11, 2 do 16,00 12 od do 5300 Materiały do badań Próbka do badań Badanie należy wykonywać na kruszywie przechodzącym przez sito 14 mm i pozostającym na sicie 10 mm lub na próbce alternatywnej podanej w tabeli 3. Waga ładunku powinna wynosić od 4690 g do 4860 g dla frakcji Masa próbki analitycznej powinna wynosić 5000±5 g. Sita badawcze o wymiarach otworów w milimetrach 1,6; 4; 6,3; 8; 10; 11,2; 12,5;14; 16 Waga, do ważenia próbki z dokładnością 0,1 g Metoda badania 1. Przygotować próbkę do badań i ją zważyć 2. Przed załadowaniem próbki sprawdzić, czy bęben jest czysty. 3. Ostrożnie umieścić w młynie kule, a następnie próbkę analityczną. 4. Zamknąć pokrywę, wykonać 500 obrotów. 5. Wysypać kruszywo na tacę umieszczoną pod urządzeniem. 6. Przesiać materiał przesiewając na sicie 1,6 mm. 7. Zapisać masę materiału pozostającego na sicie 1,6 mm. Przedstawianie wyników Dla każdej badanej próbki obliczyć współczynnik Los Angeles LA z dokładnością do 0,1 jednostki według następującego wzoru: m 1 m M 2 LA 50 gdzie: m 1 masa kruszywa o frakcji przygotowanej do badania w gramach m 2 - masa kruszywa o frakcji pozostających na sicie 1,6 mm w gramach Wartość podać z dokładnością, do liczby całkowitej i podać odpowiednia kategorię zgodnie z tabelą 4. Współczynnik Los Angeles Tabela 4. Kategoria współczynnika Los Angeles <15 <20 <25 <30 <40 <50 >50 Kategoria LA LA 15 LA 20 LA 25 LA 30 LA 40 LA 50 LA deklarowana Brak wymagania LA NR Literatura Górażdże HeidelbergCementGroup, Kruszywa w składzie betonu, dostęp: 2017 PN-EN :2011, Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw Część 1: Oznaczanie odporności na ścieranie (mikro-deval) PN-EN :2010, Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw Część 2: Metody oznaczania odporności na rozdrabnianie 4

5 Sprawozdanie z badań Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw Część 1: Oznaczanie odporności na ścieranie (mikro-deval) PN-EN :2011 Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw Część 2: Metody oznaczania odporności na rozdrabnianie PN-EN :2010 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