UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNO – PRZYRODNICZY IM. J. J. ŚNIADECKICH W BYDGOSZCZY
Sprawozdanie z
przedmiotu Nawierzchnie
drogowe
Oznaczenie jamistości kruszywa
Oznaczenie zawartości pyłów w kuruszywie
Zespół II
Eckert Olga
Kowalczyk Maciej
Sumionka Mariusz
Wasilewski Mikołaj
gr. H DUL
Bydgoszcz 2009
1.
Oznaczenie jamistości metodą pośrednia i bezpośrednią
a)
Wprowadzenie
Oznaczenie polega na określeniu zawartości wolnych przestrzeni zawartych między ziarnami
kruszywa (nie uwzględniając porów w ziarnach).
Oznaczenie jamistości wykonano dwoma metodami:
metodą bezpośrednią – polega ona na sprawdzeniu objętości wody wypełniającej wolne przestrzenie
w próbce,
Jamistość przy zastosowaniu metody bezpośredniej oblicza się ze wzoru:
[%]
100
1
⋅
=
V
V
J
gdzie:
V
1
– ilość wody nalanej do próbki (V
2
-V
3
) [cm
3
]
V
2
– objętość wody nalanej do cylindra pomiarowego [ cm
3
],
V
3
– objętość wody pozostałej w cylindrze pomiarowym o pojemności 1000 cm
3
po na laniu wody do
cylindra z kruszywem [ cm
3
],
V – objętość kruszywa w cylindrze [cm
3
]
Za wynik końcowy przyjmuje się średnią arytmetyczną z dwóch oznaczeń, nie różniących się między
sobą więcej niż o 2%.
metodą pośrednią – polega na obliczeniu jamistości na podstawie przeprowadzonych badań gęstości
pozornej i gęstości nasypowej ziaren kruszywa,
Jamistość przy zastosowaniu metody pośredniej oblicza się ze wzoru:
[%]
100
[%]
100
⋅
−
=
⋅
−
=
p
nu
p
u
p
nl
p
l
J
J
ρ
ρ
ρ
ρ
ρ
ρ
gdzie:
J
l
– jamistość w stanie luźnym [%]
J
u
– jamistość w stanie utrzęsionym [%]
ρ
p
– gęstość pozorna kruszywa [g/cm
3
]
ρ
nl
– gęstość nasypowa kruszywa w stanie luźnym [g/cm
3
]
ρ
nu
– gęstość nasypowa kruszywa w stanie utrzęsionym [g/cm
3
]
b)
Przebieg oznaczenia i wyniki badań.
Do badania użyto kruszywo gabro.
Metoda bezpośrednia
Oznaczenie przeprowadzono na dwóch próbkach. Do cylindra wsypano kruszywo. Następnie z
przygotowanego wcześniej cylindra z wodą o objętości 1000cm
3
wlano wodę do cylindra z
kruszywem w takiej ilości aż poziom wody osiągnął górną krawędź cylindra z kruszywem. Odczytano
ubytek wody w cylindrze pomiarowym. Odczyty objętości zestawiono w tabeli:
Lp Dana wartość
Próbka 1 Próbka 2
1.
objętość próbki V [cm
3
]
500
500
2.
Ilość wody w cylindrze przed wlaniem do cylindra z próbką (V
2
) [cm
3
] 1000
800*
3.
Ilość wody w cylindrze po wlaniu do cylindra z próbką (V
3
) [cm
3
]
790
580
*- ze względu na nie wystarczającą ilość kruszywa w próbce laboratoryjnej
Na podstawie danych z powyższej tabeli obliczono jamistość próbki 1 i próbki 2:
Jamistość próbki pierwszej:
Jamistość próbki drugiej:
2
800 580
100
44%
500
J
−
=
⋅
=
Wyniki oznaczeń nie różnią się o więcej niż 2% dlatego za wynik końcowy przyjęto średnią
arytmetyczną dwóch oznaczeń:
1
2
42 44
43%
2
2
J
J
J
+
+
=
=
=
Jamistość badanego kruszywa metodą bezpośrednią wynosi 43%.
Metoda pośrednia
Oznaczenie przeprowadzono na dwóch próbkach kruszywa. Cylinder zważono, i wsypano 500 cm
3
kruszywa. Następnie ten sam cylinder z kruszywem zagęszczano dwukrotnie na stoliku wibracyjnym.
Pierwsze zagęszczanie trwało 3min, drugie 1min. Uzupełniono kruszywo do poziomu 500 cm
3
i
zważono masę cylindra z zagęszczonym kruszywem. Wyniki badania zestawiono w tabelach.
Próbka 1
Próbka 2
Masa w stanie luźnym [g]
1066
1069
Masa w stanie utrzęsionym [g]
1172
1175
Masa cylindra: 306g
Gęstość pozorną [ρ
p
] obliczono w następujący sposób dla obu próbek, cylinder napełniono wodą do
poziomu 600 cm
3
[V
1
] następnie do cylindra wsypano 500 g kruszywa[m
k
] , odczytano poziom wody z
kruszywem w cylindrze który wyniósł 760 cm
3
[V
2
]. Gęstość pozorną obliczono wg wzoru:
p
2
1
3
p
500
3,125 /
760 600
k
m
V
V
g cm
ρ
ρ
=
−
=
=
−
Jamistość w stanie luźnym:
Próbka 1:
Masa kruszywa: 1066 – 306 =760g
Gęstość nasypowa kruszywa w stanie luźnym wyznaczona z proporcji:
3
3
3
1
760 500
1
500
760
1, 52
/
nl
cm
x
cm
x
x
g cm
ρ
−
−
=
= =
Jamistość kruszywa w stanie luźnym:
1
1
3,125 1, 52
100
100
51, 36%
3,125
p
nl
l
p
J
ρ
ρ
ρ
−
−
=
⋅
=
⋅
=
1
1000 790
100
42%
500
J
−
=
⋅
=
Próbka 2:
Masa kruszywa: 1069-306=763g
Gęstość nasypowa kruszywa w stanie luźnym wyznaczona z proporcji:
3
3
3
2
763
500
1
500
763
1, 53 /
nl
g
cm
x
cm
x
x
g cm
ρ
−
−
=
= =
Jamistość kruszywa w stanie luźnym:
2
2
3,125 1, 53
100
100
51, 04 %
3,125
p
nl
l
p
J
ρ
ρ
ρ
−
−
=
⋅
=
⋅
=
Średnia arytmetyczna jamistości kruszywa w stanie luźnym:
1
2
51,36 51, 04
51, 20 %
2
2
l
l
l
J
J
J
+
+
=
=
=
Jamistość w stanie utrzęsionym:
Próbka 1:
Masa kruszywa: 1172 – 306=866g
Gęstość nasypowa kruszywa w stanie utrzęsionym wyznaczona z proporcji:
3
3
3
1
866
500
1
500
866
1, 732 1, 73 /
nu
g
cm
x
cm
x
x
g cm
ρ
−
−
=
= =
≈
Jamistość kruszywa w stanie utrzęsionym:
1
1
3,125 1, 73
100
100
44, 64%
3,125
p
nu
u
p
J
ρ
ρ
ρ
−
−
=
⋅
=
⋅
=
Próbka 2:
Masa kruszywa: 1175 – 306 =869g
Gęstość nasypowa kruszywa w stanie utrzęsionym wyznaczona z proporcji:
3
3
3
2
869
500
1
500
869
1, 738 1, 74
/
nu
g
cm
x
cm
x
x
g cm
ρ
−
−
=
= =
≈
Jamistość kruszywa w stanie utrzęsionym:
2
2
3,125 1, 74
100
100
44, 32%
3,125
p
nu
u
p
J
ρ
ρ
ρ
−
−
=
⋅
=
⋅
=
Średnia arytmetyczna jamistości kruszywa w stanie utrzęsionym:
1
2
44, 64 44,32
44, 48%
2
2
u
u
u
J
J
J
+
+
=
=
=
c)
Wnioski:
metoda bezpośrednia
Z uwagi na fakt że różnica dwóch oznaczeń nie jest większa niż 2% za wynik końcowy przyjęto średnią
arytmetyczną wynoszącą 43%.
metoda pośrednia
Tak jak w przypadku metody bezpośredniej różnice między oznaczeniami nie były większe niż 2%
dlatego za wynik końcowy również przyjęto średnią arytmetyczna z dwóch oznaczeń (dla jamistości w
stanie luźnym i utrzęsionym). Jamistość w stanie luźnym wynosi 51,2%, a w utrzęsionym 44,48%.
Badane kruszywo charakteryzuje się bardzo dużą jamistością. Wynosi ona prawie połowę objętości
całego kruszywa. Może to oznaczać że w kruszywie brakuje pewnej frakcji wypełniającej wolne
przestrzenie między dużymi ziarnami kruszywa.
2.
Oznaczenie zawartości pyłów mineralnych.
a)
Wprowadzenie
Oznaczenie polega na określeniu procentowej zawartości w kruszywie masy ziarn mniejszych niż
0,063 mm, w wyniku rozdzielenia ziarn kruszywa ma podstawie zróżnicowanej szybkości opadania
grawitacyjnego w wodzie. Procentową zawartość pyłów w kruszywie oblicza się ze wzoru:
2
100 %
p
p
m
m
m
m
π
−
=
⋅
gdzie:
m
π
– zawartość pyłów mineralnych [%]
m
p
– masa próbki [g]
m
2
– masa pyłów [g]
m
2
oblicza się ze wzoru:
m
2
=m
pn
-m
n
m
pn
– masa próbki łącznie z naczyniem wagowym [g]
m
n
– masa naczynia wagowego [g]
b)
Przebieg oznaczenia i wyniki badań.
Oznaczenie przeprowadzono na jednej próbce kruszywa (grysu bazaltowego) metodą płukania.
Próbka o masie 500 g została pobrana z wcześniej przygotowanego kruszywa o frakcji do 4 mm
wysuszonego do stałej masy przed rozpoczęciem oznaczenia. Następnie próbkę wsypano do
metalowego naczynia, zalano wodą i gotowano mieszając. Te zabiegi miały na celu lepsze
odseparowanie części pylastych od ziaren kruszywa. Następnie próbkę wystudzono do temperatury
pokojowej i przelano do naczynia pomiarowego. Po około 20 sekundach przechylono naczynie
pomiarowe zlewając wodę z zawiesiną pylastą w takiej ilości, aby po ustabilizowaniu poziom wody w
naczyniu sięgał zadanej objętości. Następnie uzupełniono ilość wody w naczyniu do poziomu
pierwotnego przez dolanie czystej wody. Czynności te powtarzano do momentu kiedy woda z
naczynia pomiarowego była klarowna. Po wykonaniu płukania kruszywo wysuszono do stałej masy i
zważono z dokładnością do 0,1 g. Wyniki badań zestawiono w tabeli:
Zawartość pyłów mineralnych
masa próbki - m
p
[g]
500,0
masa próbki łącznie z naczyniem wagowym - m
pn
[g] 914,0
masa naczynia wagowego - m
n
[g]
423,7
masa pyłów - m
2
[g] (m
2
=m
pn
-m
p
) [g]
490,3
2
500, 0 490, 3
100
100 1, 94 %
500, 0
p
p
m
m
m
m
π
−
−
=
⋅
=
⋅
=
c)
Wnioski
Badany grys bazaltowy charakteryzuje się zawartością pyłów na poziomie 1,94%. Na tej podstawie
można wyznaczyć orientacyjny gatunek kruszywa (ponieważ literatura zawiera klasyfikację dla
metody przesiewania na mokro). Kruszywo można zaliczyć do gatunku 1 (na podstawie Tab.2.6
Wymagania dla klińca, tłucznia, niesortu i grysu w zależności od gatunków – „Nawierzchnie
asfaltowe” – Piłat, Radziszewski), ponieważ zawartość ziaren mniejszych niż 0,075mm jest nie
większa niż 4,0% (dla grysu 2,0-6,3mm). Badany grys zakwalifikowany do gatunku 2 spełnia też
wymagania Tab.2.8 – Wymagania dla grysów z naturalnie rozdrobnionego surowca skalnego w
zależności od gatunku – „Nawierzchnie asfaltowe” – Piłat, Radziszewski. (ilość ziarn mniejszych niż
0,075mm odsianych na mokro dla grupy frakcji 2-6,3 mm jest mniejsza niż 2,5%).