2. Własności techniczne materiałów zastosowanych do wytwarzania, betonów bitumicznych

Transkrypt

1 ZESZYTY HAUKWE PLITECHNIKI ŚlĄSKIEJ Seri: Budownictwo z Nr kol. 479 Mrin RBAKWSKI, Jn KMIEĆ ' 'TNY BITUMICZNE Z KRUSZYWA ŁUPKWEG Streszczenie. Przeplone łupki przywęglowe o włsnościch podobny cfi- ^^ certñrei spieczonej stosowne dotychczs z dużym powodzeniem do wytwrzni betonów zwykłych i żroodpornych mogą być również używne do produkcji betonów bitumicznych. Przeprowdzone bdni sfltobetonu grubozirnistego z dodtkiem mikrowypełniczy z mączki wpiennej i popiołów lotnych wykzują, że uzyskne włsności techniczne ksztłtują się brdzo korzystnie.szcunkow, nliz, ekonomiczn wskzuje n opłclność stosowni, kruszyw łupkowego, mimo konieczności dozowni zwiększonych ilości le~piszcz. 1. Wstęp Użyteczne odpdy przemysłowe,, wśród nich popioły lotne ze splni, węgl, kmiennego orz smoczynnie przeplone łupki przywęglowe, stnowią wrtościowy mterił budowlny do przerobu n kruszywo. W wyniku przeobrr żeń termicznych polegjących n dehydrtcji, rekcji i witryfikcji powstje z łupków surowych wywożonych n hłdy mterił o włsnościch technicznych podobnych do spieczonej cermiki. Struktur przeplonego łupk chrkteryzuje się znczną niejednorodnością, od zwrtej i spieczonej do wrstwowej i mikroporowtej. Dotychczs z dużym powodzeniem podejmowne były próby stosowni łupków i popiołów lotnych do wytwrzni betonów zwykłych i żroodpornych[2], becnie prowdzone są bdni, zużytkowni tych odpdów jko kruszyw i mikrowypełnicz do betonów bitumicznych. 2. Włsności techniczne mteriłów zstosownych do wytwrzni, betonów bitumicznych 2.1.Kruszywo ł u p k o w e Zstosowne łupki pochoftzą z hłdy przy KWK Rydułtowy II. Cechy techniczne zestwiono w tblicy M i k r o w y p e ł n i, c z e Zstosowno dw rodzje mikrowypełniczy: mączkę wpienną i z elektrociepłowni KWK Mrcel.

2 112 M. Robkowski. J. Kmieć Tblic 1 Cechy techniczne kruszyw łupkowego Lp. Rodzje oznczeń Jedr.. Wyniki bdń 1. Gęstość o 2,56-2,70 2. Gęstość pozorn g/c nr Szczelność « Porowtość % Gęstość nsypow zgęszczon "--g/m Nsiąkliwość % 4,2-7,2 7. Mrozoodporność t Ścierlność w bębnie Devl % Wytrzymłość n miżdżenie - obc. sttyczne - 1,516 - obc. dynmiczne Wskźnik emulgcji 0, becność znieczyszczeń orgnicznych _ brk 12. Przyczepność do bitumu _ b. dobr 13. Strty prżeni w temp, 1000 C * 3,7 Tblic 2 Włsności techniczne mikrowypełniczy Wyniki bdń Lp. Rodzje oznczeń Jedn. mączk popiół wp. 1 Gęstość g/c m^ 2,49 2,21 2 Gęstość nsypow w stnie luźnym kg/dcm 1,14 0,68 zgęszczonym 1,28 0,81 3 Zwrtość zirn poniżej 0,075 mm % 85,5 94,1 4 Strty prżeni w t C % - 6, L e p i s z c z b i t u m i c z n e Zstosowno sflt drogowy D-100 pochodzący z rfinerii Czechowice.Jego włsności techniczne zestwiono w tblicy 3.

3 Betony bitumiczne z kruszyw łupkowego 113 Tblic 3 Włsności techniczne sfltu drogowego Lp. Rodzje oznczeń Jedn. Wyniki b,dń sfltu D Penetrcj w 25 bez ugnitni Spdek penetrcji fo 26,2 3 Zwrtość wody % Gęstość w 20 C Jy^Ł Tempertur mięknieni c Tempertur zpłonu c Tempertur łmliwości c -9 po odpr Ciągliwość w 25 C cm 100 po odpr Zwrtość skłdników nieroz- % puszcz. w CgHg, 0,15 10 Zwrtość prfiny % dprowlno ść % 0, Skłdniki betonu sfltowego W projektownych sfltobetonch z.stosowno kruszywo łupkowe o uzirnieniu 2-25 mm. Frkcje drobne 0-2 tm zstąpiono piskiem nturlnym. 3.1.Miesznki k r u s z y w o w e W dążeniu do minimlnego zużyci lepiszcz dobrno miesznki kruszywowe, spełnijące wrunek szczelności stosu okruchowego ( rys. 1). Przygotowno dw rodzje miesznek: z trdycyjnie stosownym mikrowypełniczem w postci mączki wpiennej orz z popiołem lotnym. bydw rodzje wypełniczy posidją zbliżone uzirnienie, ntomist różnice wyniją z chrkteru morfologicznego. Popioły lotne chrkteryzują się znczną porowtością, zwłszcz, frkcje grubsze. W obydwu miesznkch frkcję łupk 0-2 mm zstąpiono piskiem, co też znjduje zstosownie w prktyce. Skłdy ilościowe miesznek: - mączk wpienn lub 1055, - pisek koplny frkcji 0-2 mm 30/5, - grys łupkowy frkcji 2-25 mm 6055.

4 114 M. Robkowski, J. Kmieć sit kwdrtowe Wymir sit w mm sit okrągłe Rys. 1. Wykres krzywej uziemieni, miesznki minerlnej kruszywowej miesznk minerln kruszywow, krzywe grniczne dl sfltobetonu grubozirnistego o strukturze zmkniętej 3.2. M i e s z n k i m i n e r l n o - b i t u m i c z n e Dl dobrnych 2 rodzjów miesznek kruszywowych różniących się mikrowypełniczem, dozowno lepiszcze w ilości 7,5 do 12,555, zmienijąc jego ilość co 195. gółem wykonno 12 miesznek. Skłdy ilościowe podno w tblicy 4. Lp. Skłdy ilościowe ms bitumicznych _ ---- Skłdniki sfltobetonu Tblic 4 Skłd ilościowy msy w «wg. oznczenie miesznki Mączk wpienn lub 9,3 9,2 9,1 9,0 8,9 8,8 2 Pisek nturlny do 2 mm 27,1 27,0 26,9 26,8 26,7 26,6 3 Grys łupkowy 2-25 mm Asflt D-100 Am = 8, R z e m 100«100«100«100«100«100«

5 Betony bitumiczne z kruszyw łupkowego Bdni 4.1. P r z y g o t o w n i e p r ó b Do roztopionego sfltu o temperturze 140*160 C dozowno kruszywo podgrzne do tempertury 150*180oC w kolejności: mikrowypełnicz, pisek i grys łupkowy. Miesznkę tę gotowno przez 0,5 * 1 godz. utrzymując temperturę msy w grnicch C. Z tk przygotownej msy formowno próbki o wymirch 4x14x16 cm zgęszczjąc je w jednkowy sposób ubijkiem. Po wygłdzeniu powierzchnię próbek zcierno piskiem. Z kżdej miesznki wykonno po 3 próbki R o d z j e bdń N przygotownych próbkch wykonno bdni gęstości pozornej metodą hydrosttycznego wżeni, penetrcji, nsiąkliwości i gęstości metodą pikłnometru. Dl uzysknych wrtości gęstości i gęstości pozornej oznczono szczelność i porowtość poszczególnych miesznek. Wyniki bdń zestwiono w tblicy 5 porównując je z dnymi literturowymi (jj dl kruszyw trdycyjnych. Dl lepszej interpretcji wyników bdń orz możliwości, uchwyceni optymlnych ilości lepiszcz w msie sporządzono wykresy zleżności gęstości i gęstości pozornej od ilości lepiszcz (rys. 2) orz nsiąkliwości i zwrtości próżni w msie od ilości lepiszcz (rys. 3). 5. mówienie wyników bdń Wyniki przeprowdzonych bdń potwierdzją dobrą jkość betonu bitumicznego. Gęstość pozorn rośnie w mirę zwiększni procentowej zwrtości lepiszcz, le tylko do pewnych grnic (rys. 2). Jest to spowodowne wypełnieniem przestrzeni międzyzirnowych sfltem. Przy dlszym zwiększniu ilości lepiszcz gęstość pozorn mleje. Znczny wpływ n gęstość pozorną sfltobetonów m domieszk mikrowypełnicz - z popiołem lotnym jest on mniejsz (tblic 5). Pondto zstosownie kruszyw łupkowego zmist kruszyw trdycyjnych również wpływ n zmniejszenie gęstości pozornej w grnicch 6,5-9,03. Gęstość sfltobetonów zleży w dużym stopniu od rodzju mikrowypełniczy i ilości lepiszcz. Z dodtkiem mączki wpiennej jest zwsze nieco większ (rys. 2). Zwrtość próżni w sfltobetonch jest funkcją ich gęstości i gęstości pozornej i mleje w mirę wzrostu ilości lepiszcz (rys. 3). W przypdku stosowni popiołu lotnego porowtość jest 0,5-4,53 większ.ptymln ilość lepiszcz ksztłtuje się n poziomie ok. 9,53 przy stosowniu mączki wpiennej, około 10,53 przy popiołch lotnych. Przy tych ilościch

6 116 M. Robkowski, J. Kmieć ir\ 0 o H 1 ł & 3 Eh Dene literturowe dl betonów n kruszywch trdycyjnych T3 0 C 01 1*H' l rh c 1 T C do 4 Cechy fizyczne i wytrzymłościowe betonu sfltowego W y n i k i b d ń >5 Rodzj mikrowypełnicz mączk wp. 12,5 10,5 LP» 8,5 7,5 "3- t 2,16 2,15 2,10 2,09 c» * 1 0 M N 2,09 2,09 2,06 T 1,96 1,91 2,17 2,19 2,26 2,31 2,35 T 2,17 2,23 2,27 2,32 98, LT\ * IA C ,5 86,5 00» r C- > C IA \ c 0* MD C- 4,0 3,4 H" 0 > ^ł* * r- r r 0 N b 0sb mączk wp. mączk wp. mączk wp, C mączk wp. i 0 M N0* --- r Ilość lepiszcz i rodzje bdń Lp. Ilość lepiszcz Gęstość pozorn H8-0 -P 001 VC MJ CP b c b c Zwrtość próżni w msie r K) 'W & H rh X 0 0* H h 0 0 ^ * MD Penetrcj C^

7 Betony bitumiczne z kruszyw, łupkowego 117 lepiszcz porowtość wynosi odpowiednio 7,0 i 9,5?5, więc mieści się w grnicch dopuszczlnych 0-155ó (tbl. 5) dl sfltobetonów wykonnych z kruszyw trdycyjnych, ro 60 ' 'C o+> CD b bd CD fi o N P. ' 'D i +» 10 w> o Zwrtość lepiszcz % Rys. 2. Krzywe zleżności gęstości i gęstości pozornej od procentowej zwrtości sfltu w miesznce minerlnej sfltobeton z mączką wpienną, sfltobeton z popiołem lotnym Nsiąkliwość mleje wrz ze wzrostem ilości lepiszcz (rys. 3) i przy stosowniu popiołu lotnego jest o 0,1-1,2% większ, niż z mączką wpienną. Przy optymlnych ilościch lepiszcz w grnicch 9,5-11,5^ nsiąkliwość wynosi 0,5-0,1%. Jest więc mniejsz od dopuszczlnej wrtości 1,55ó dl sfltobetonów z kruszyw trdycyjnych (tbl. 5). Penetrcj zwiększ się w mirę wzrostu ilości lepiszcz, i przy stosowniu mączki wpiennej jeś!t nieco większ niż z popiołem lotnym. Jest to wynikiem większej chłonności lepiszcz przez popioły lotne. W obydwu przypdkch przy optymlnych ilościch lepiszcz i dobrej u- rbilności ms, penetrcj, jest niezncznie większ w porównniu z dopuszczlną wrtości 4 mm (tbl. 5) dl sfltobetonów z kruszyw trdycyjnych.

8 118 M. Robkowski, J. Kmieć Zwrtość lepiszcz w % Rys. 3. Krzywe zleżności nsiąkliwości i zwrtości prćżni w msie od zerwrtości sfltu w miesznce minerlnej sfltobeton z mączką wpienną, sfltobeton z popiołem lotnym 6. Wnioski 6.1. Przeplone łupki przywęglowe stosowne dotychczs jko kruszywo do betonów zwykłych i żroodpornych mogą być również z powodzeniem stosowne do wytwrzni sfltobetonów Uzyskne wyniki cech fizycznych i wytrzymłościowych ksztłtują się n poziomie wrtości dopuszczlnych dl sfltobetonów z kruszyw trdycyjnych i upowżniją do prowdzeni, dlszych bdń w tym kierunku ptymlne ilości sfltu niezbędne do uzyskni prwidłowego otoczeni kruszyw, lepiszczem i zpewnieni, odpowiedniej urbilności wynoszą około 1095 przy stosowniu mikrowypełnicz z mączki wpiennej i

9 Betony bitumiczne z kruszyw łupkowego 119 około 11$ przy stosowniu popiołów lotnych. Są one o 20-30$ większe, niż przy stosowniu kruszyw trdycyjnych. Zwiększenie ilości lepiszcz bitumicznego spowodowne jest większą porowtością kruszyw łupkowych i popiołów lotnych Ilość sfltu, mimo konieczności jej zwiększeni o 20-30$, ksztłtuje się n poziomie ilości lepiszcz bitumicznych stosownych do sf.ł' tów lnych (T] Przeprowdzon szcunkow nliz ekonomiczn wskzuje n opłclność stosowni kruszyw łupkowego mimo zwiększonych ilości lepiszcz trzymne wyniki bdń upowżniją do stosowni przedmiotowych betonów bitumicznych w nstępującym zkresie: wszelkiego typu posdzki (plce gier, prkingi, perony kole j owe, chod-v niki, leje prków i in.), elementy prefbrykowne wykłdzinowe.wrstwy wiążące drogowych nwierzchni przy większych ntężenich ruchu lub wrstwy ścierlne przy młych ntężenich. LITERATURA [1] Łuszwski S.1 Nwierzchnie bitumiczne. Wydwnictw Komunikcji i Łączności - W-w 1968 r. [2] Robkowski M., Kmieć J.: Prefbrykowne bloki kominowe n kruszywie z przeplonych łupków przywęglowych. Zeszyty Nukowe Politechniki Śląskiej. Gliwice 1972 r. [3] PN-70/S Drogi i lotniskowe nwierzchnie z betonu sfltowego. PN-67/S Metody bdń ms minerlno-bitumicznych i nwierzchni bitumicznych. EHTyMHHE EETHH C CJIAHUEBHM 3AII0JIHKTEJIEM P e 3» m e npokzehhbie yrjihciue cjihuu co CBoftCTBMH, noaóhhmh rjiomepnpobhho8 CTpoHTeJibHo KepMHKe, Hcnoxb3yeMbie o Hciomero BpeMeHH c 6oAbmHM ycnexoti Ans nojiyêhhh o 6h h h h x h 2cpoynopHHx ÓeTHB.Moryi Ticce ncnojib30btbc h nph3bactb ÓHTyMHHX ÓeTHB. npobeflehhbie HCeABHHfl KpynH03epHHCioro ctpjibtoóeth c AoÓBKoft MHicpo- 3noAHHieAe8 H3 KJibUneBoft MyKH n neiyneft 3 o u nok3ubiot, h t o noayîehhbie TexHHHecKne CBoftciB onehb xopomo $opmnpy»tch. IIpHÓAH»eHHbt8 skhmhîeckhfi HJiH3 n o K 3 U B e i B u r o A y n p u M e H e hhh n o A H H T e m, H e c M T p n H A 0 3 H p o B H H e y B e A H H e H H o r o K o m n u e c i B A e m i m. c m H u e B o r o

10 120 M. Robkowski, J. Kmiec BITUMINUS CNCRETE P SHALE AGGREGATES S u m m r y Burnt crbonceous shle with properties which re srilr to those of cerml hs been used so fr successfully in the production of ordinry nd het-resisting concrete, but in cn be used s well for the production of bituminous concrete. Investigtions crried out on corse-grined sphltic concrete with n dmixture of mioro-filler consisting of powdered lime nd fly-sh hve shown tht the obtined technicl properties re very dvntgeous.. An estimtive economicl nlysis proces the remunertiveness of pplying shr le ggregtes, though it is necessry to use incresed mounts of binder gents.