28. Wła

ś

ciwo

ś

ci i metody bada

ń

kruszyw stosowanych do budowy dróg.

• G

ę

sto

ść

, g

ę

sto

ść

pozorna, g

ę

sto

ść

nasypowa

• Szczelno

ść

, porowato

ść

, jamisto

ść

• Uziarnienie

• Zag

ę

szczalno

ść

Kształt ziarn

• Zawarto

ść

ziarn słabych

• Wytrzymało

ść

na mia

ż

d

ż

enie

•

Ś

cieralno

ść

• Polerowalno

ść

• Kształt i tekstura

• Krucho

ś

ci piasku

• Zawarto

ść

pyłów mineralnych

• Zawarto

ść

zanieczyszcze

ń

obcych

• Zawarto

ść

zanieczyszcze

ń

organicznych

• Nasi

ą

kliwo

ść

• Mrozoodporno

ść

• Zawarto

ść

siarki

• Wska

ź

nika rozkruszenia

• Rozpadu krzemianowego, wapniowego,

ż

elazawego

• Przyczepno

ść

do bitumów

• Emulgacja

• Powierzchnia wła

ś

ciwa

UZIARNIENIE

• PN-91/B-06714/15

• Rozdzielenie kruszywa na poszczególne frakcje za pomoc

ą

zestawu sit:

• 31,5; 25, 20, 16, 12,8; 10; 8; 6,3; 4; 2; 0,84; 0,42; 0,3; 0,18; 0,15; 0,075 mm

• 63; 31,5; 16; 8; 4; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,125; 0,063

• Badanie uziarnienia: na sucho, na mokro

• Frakcja podstawowa – kruszywo ograniczone 2 s

ą

siednimi sitami

• Grupa frakcji – zbiór kilku s

ą

siednich frakcji podstawowych

• Nadziarno – kruszywo o wymiarach wi

ę

kszych ni

ż

górne sito ograniczaj

ą

ce

• Podziarno – kruszywo o wymiarach mniejszych ni

ż

dolne sito ograniczaj

ą

ce

• Kruszywa jednofrakcyjne (frakcjonowane) – wymaga si

ę

aby jak najwi

ę

ksza cz

ęść

kruszywa była we frakcji podstawowej

• Kruszywa wielofrakcyjne – o uziarnieniu ci

ą

głym lub nieci

ą

głym

• Miar

ą

uziarnienia jest wska

ź

nik ró

ż

noziarnisto

ś

ci

U =

݀

଺଴

݀

ଵ଴

Wymaga si

ę

aby dla piasku U>5, dla

ż

wirów i pospółek U>4

ZAG

Ę

SZCZALNO

ŚĆ

• PN-88/B-04481

• Miar

ą

zag

ę

szczalno

ś

ci s

ą

– maksymalna g

ę

sto

ść

szkieletu

– wilgotno

ść

optymalna

• Zale

ż

y od krzywej uziarnienia i kształtu ziarn

• Stosuje si

ę

dla kruszyw do podbudów

KSZTAŁT ZIARN

• PN-78/B-06714/16

• Optymalne s

ą

ziarna kubiczne (sze

ś

cian, o

ś

mio

ś

cian). Ziarna niekształtne

(wydłu

ż

one i płaskie) łatwo p

ę

kaj

ą

przy nacisku. Ich ilo

ść

ogranicza si

ę

do ~30%.

• Za ziarna niekształtne uwa

ż

a si

ę

ziarna, których jeden wymiar jest co najmniej 3

razy wi

ę

kszy do innego.

• Badanie wykonuje si

ę

dla ziarn powy

ż

ej 4 mm.

ZAWARTO

ŚĆ

CZ

ĘŚ

CI PYLASTYCH I ILASTYCH

• S

ą

one naturalna domieszk

ą

kruszyw naturalnych. W kruszywach łamanych

wyst

ę

puj

ą

zwłaszcza wtedy gdy produkowane je ze skał zwietrzałych.

• Zwi

ę

kszaj

ą

zapotrzebowanie na spoiwa. Obni

ż

aj

ą

wytrzymało

ść

betonów.

• Obni

ż

aj

ą

przyczepno

ść

bitumów do kruszyw. Zwi

ę

kszaj

ą

zapotrzebowanie na

bitum.

• Mog

ą

powodowa

ć

emulgacj

ę

bitumu.

• Istotn

ą

rol

ę

odgrywa tak

ż

e jako

ść

cz

ą

stek drobnych:

– plastyczno

ść

,

– p

ę

cznienie.

• 5% wagowo cz

ą

stek bentonitowych daje takie obni

ż

enie

wytrzymało

ś

ci jak 21% cz

ą

stek kaolinitowych

PYŁY W PODBUDOWIE

Cz

ą

stki drobne w podbudowach z kruszyw stabilizowanych mechanicznie nadaj

ą

jej

zwi

ę

zło

ść

, spoisto

ść

, szczelno

ść

(jak lepiszcze).

OZNACZANIE ZAWARTO

Ś

CI

PYŁÓW MINERALNYCH

• METODA PŁUKANIA

• PN-78/B-06714/13

• Kruszywo gotowa

ć

przez 30 minut

• Ostudzi

ć

do temperatury 20

°

C

• Oddzieli

ć

ziarna >4 mm

• Wla

ć

do naczynia sto

ż

kowego 1000 ml i

wymiesza

ć

• Odczeka

ć

10 s i przechyli

ć

naczynie

(zla

ć

wod

ę

)

• Dola

ć

wody, wymiesza

ć

.

• METODA PRZESIEWU

NA MOKRO

WSKA

Ź

NIK PIASKOWY

• BN-64/8931-01

• Wska

ź

nik piaskowy jest to procentowy stosunek obj

ę

to

ś

ci ziarn piasku i

ż

wiru do

całej obj

ę

to

ś

ci mieszaniny kruszywa i cieczy

• Roztwór normowy st

ęż

ony:

– 112 g chlorku wapnia

– 500 cm3 wody

– 510 g gliceryny

– 12 g formaldehydu

– woda do 1000 g

• 125cm3 roztworu st

ęż

onego = 5 dm3 wody

• Do cylindra nala

ć

roztworu roboczego

• Wsypa

ć

120 g kruszywa lub gruntu (w przeliczeniu na suchy) o wilgotno

ś

ci

naturalnej, przesianego przez #4 mm

• Odstawi

ć

cylinder na 10 minut

• Zakorkowa

ć

cylinder i umie

ś

ci

ć

we wstrz

ą

sarce, potrz

ą

sn

ąć

90 razy

• Obmy

ć

korek i

ś

ciany cylindra roztworem roboczym

• Dopełni

ć

cylinder roztworem roboczym do poziomu h1 przemywaj

ą

c całe kruszywo

• Odstawi

ć

cylinder na 20 minut

• Wprowadzi

ć

do cylindra tłoczek sto

ż

kowy a

ż

do obci

ąż

enia kruszywa

• Zmierzy

ć

wysoko

ść

h2

WP=h2/h1

ZAWARTO

ŚĆ

ZANIECZYSZCZE

Ń

OBCYCH

PN-76/B-06714/12

Zanieczyszczenia obc

ą

s

ą

to:

• kawałki drewna,

• cagieł,

• gruzu budowlanego,

• w

ę

gla,

• gruntu.

Ich zawarto

ść

ocenia si

ę

wizualnie w procentach

Wagowych

ZAWARTO

ŚĆ

ZANIECZYSZCZE

Ń

ORGANICZNYCH

• PN-78/B-06714/26

– Kruszywo zalewa si

ę

roztworem 3% NaOH

– Odstawia na 24 godziny

– Ciecz wzorcowa:

• st

ęż

ona = 2 g taniny + 98 ml 1% alkoholu etylowego

• rozcie

ń

czona = 2,5 ml cieczy st

ęż

onej + 97,5 ml 3% NaOH

– Porównuje barw

ę

roztworu z ciecz

ą

wzorcow

ą

– Je

ż

eli barwa roztworu nad kruszywem jest ciemniejsza do barwy wzorcowej

kruszywo zawiera zbyt du

ż

o cz

ęś

ci organicznych

• Stosuje si

ę

tak

ż

e metody wypra

ż

ania i utleninia

• Ich obecno

ść

w kruszywie powoduje zmniejszon

ą

przyczepno

ść

bitumów oraz zaburzenia wi

ą

zania spoiw

NASI

Ą

KLIWO

ŚĆ

• PN-77/B-06714/18

• Badania wykonuje si

ę

dla kruszyw >4 mm

• Próbk

ę

nale

ż

y wysuszy

ć

i zwa

ż

y

ć

. Nast

ę

pnie uło

ż

y

ć

na sicie i zala

ć

wod

ą

do 1/2

wysoko

ś

ci najmniejszych kruszyw, po 3 godzinach do 2/3 wysoko

ś

ci a po

nast

ę

pnych 3 godzinach kruszywo nale

ż

y zala

ć

wod

ą

całkowicie. Po 48 godzinach

próbk

ę

wyjmuje si

ę

, osusza powierzchniowo i wa

ż

y.

N

w

=m

w

/m

s

*100%

MROZOODPORNO

ŚĆ

Badania wykonuje si

ę

dla kruszyw >4 mm

METODA BEZPO

Ś

REDNIA PN-78/B-06714/19

• Wykonuje si

ę

cykle zamra

ż

ania i odmra

ż

ania jak dla materiałów skalnych, z t

ą

tylko

ró

ż

nic

ą

,

ż

e kruszywa umieszcza si

ę

na sitach

METODA KRYSTALIZACJI PN-78/B-06714/20

• j.w.

METODA ZMODYFIKOWANA

• Badania przeprowadza si

ę

jak w metodzie bezpo

ś

redniej ale kruszywo przechowuje

si

ę

w 2% NaCl

• Ilo

ść

cykli zamra

ż

ania i odmra

ż

ania zale

ż

y od zastosowania:

– 25 dla mas bitumicznych

– 150 dla betonowych nawierzchni lotniskowych

Ś

CIERALNO

ŚĆ

Badanie maj

ą

ce okre

ś

li

ć

odporno

ść

kruszywa na

ś

cieranie przez ruch drogowy oraz

wzajemne

ś

cieralnie pod wpływem tego ruchu.

Metody bada

ń

:

• B

ę

ben Los Angeles

• B

ę

ben Devala

• B

ę

ben Micro-Devala

• Aparat Proctora

Ś

CIERALNO

ŚĆ

W B

Ę

BNIE LOS ANGELES

• PN-79/B-06714/42

• Bada si

ę

kruszywo >4 mm

• Pojedyncze frakcje lub grupy frakcji

• W zale

ż

no

ś

ci od frakcji kruszywa do b

ę

bna dozuje si

ę

5 lub 10 kg materiały i

odpowiedni

ą

liczb

ę

kul stalowych 6

÷

12

• B

ę

ben wykonuje 100 obrotów (dla grubych frakcji 200) – przesiewamy

kruszywo przez sito # 2 mm

• Kruszywo wraca do b

ę

bna, b

ę

ben wykonuje dalsze 400 obrotów (lub 800)

• Przesiewamy kruszywo przez sito 2 mm

• Obliczamy ubytek masy

ܵ =

݉

଴

− ݉

ଵ

݉

଴

POLEROWALNO

ŚĆ

Aparat do przyspieszonego polerowania:

– koło pneumatyczne

p = 0,316 Pa

– obci

ąż

enie koła 400 kN

– grysy 10/12 osadza si

ę

do lekko wypukłych płyt stalowych

– 14 form mocuje si

ę

do koła obrotowego

– badanie: 6 h pomi

ę

dzy próbki a koło sypie si

ę

proszek korundowy i leje si

ę

woda

OCENA POLEROWALNO

Ś

CI

• Ocen

ę

polerowalno

ś

ci dokonuje si

ę

za pomoc

ą

wahadła

• Według przepisów brytyjskich

– Od 45 do 75

°

EMULGACJA

• Emulgacja jest to tworzenie emulsji z bitumu i wody pod wpływem emulgatora.

• Emulgatorem mog

ą

by

ć

drobne cz

ą

stki gliniaste lub pyły ze

ś

cieralnia kruszywa.

• Je

ż

eli kruszywo ma wła

ś

ciwo

ś

ci emulgacyjne nie mo

ż

e by

ć

stosowane do mas

bitumicznych.

• Zgodnie z polskimi wymaganiami wymagane jest badanie wska

ź

nika emulgacji dla

wypełniaczy, dla kruszyw nie. Przez wielu in

ż

ynierów badanie to jest krytykowane.

ZAWARTO

ŚĆ

SIARKI

• Siarka w postaci siarczków lub siarczanów zawarta w kruszywie w poł

ą

czeniu z

glinianem wapniowym z cementu tworzy sole wielokrotne, które maj

ą

wła

ś

ciwo

ś

ci

p

ę

czniej

ą

ce

• Osłabia to wi

ą

zanie cementów oraz wytrzymało

ść

betonów i stabilizacji

• Sól Candlota – bakcyl cementowy

• Niekiedy ogranicza si

ę

tak

ż

e zawarto

ść

siarki w warstwach le

żą

cych w s

ą

siedztwie

warstw z cementem

ROZPAD KRZEMIANOWY I

Ż

ELAZAWY

• ROZPAD KRZEMIANOWY

– krzemian dwuwapniowy 2CaO

•

SiO2 wyst

ę

puje w 3 odmianach

α

,

β

i

γ

.

Trwała w normalnej temperaturze jest odmiana

γ

. Pozostałe odmiany gdy zmieniaj

ą

form

ę

zwi

ę

kszaj

ą

obj

ę

to

ść

o ~10% - powoduje to rozpad

ż

u

ż

la na m

ą

czk

ę

ż

u

ż

low

ą

.

– Kruszywo umieszcza si

ę

w perforowanej puszce nad gotuj

ą

c

ą

wod

ą

24h, oblicza

si

ę

ubytek masy

• ROZPAD

Ż

ELAZAWY

– przyczyn

ą

jest du

ż

a zawarto

ść

FeS siarczku

ż

alazawego, który pod wpływem

wilgoci przechodzi w Fe(OH)2 i dalej Fe(OH)3 zwi

ę

kszaj

ą

c obj

ę

to

ść

o ~38%.

Powoduje to rozsadzenie ziarn

ż

u

ż

la.

– Bada si

ę

poprzez zanurzenie na 30 dni w wodzie – oblicza si

ę

ubytek masy