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: V 1
J =
⋅100[%]
V
gdzie:
V1 – ilość wody nalanej do próbki (V2-V3) [cm3]
V2 – objętość wody nalanej do cylindra pomiarowego [ cm3 ], V3 – objętość wody pozostałej w cylindrze pomiarowym o pojemności 1000 cm3 po na laniu wody do cylindra z kruszywem [ cm3 ],
V – objętość kruszywa w cylindrze [cm3]
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: ρ
ρ
p −
Jl =
nl ⋅100[%]
ρ p
ρ
ρ
p −
Ju =
nu ⋅100[%]
ρ p
gdzie:
Jl – jamistość w stanie luźnym [%]
Ju – jamistość w stanie utrzęsionym [%]
ρp– gęstość pozorna kruszywa [g/cm3]
ρnl – gęstość nasypowa kruszywa w stanie luźnym [g/cm3]
ρnu – gęstość nasypowa kruszywa w stanie utrzęsionym [g/cm3]
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 1000cm3 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 [cm3]
500
500
2.
Ilość wody w cylindrze przed wlaniem do cylindra z próbką (V2) [cm3] 1000
800*
3.
Ilość wody w cylindrze po wlaniu do cylindra z próbką (V3) [cm3]
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:
1000 − 790
J =
⋅100 = 42%
1
500
Jamistość próbki drugiej:
800 − 580
J =
⋅100 = 44%
2
500
Wyniki oznaczeń nie różnią się o więcej niż 2% dlatego za wynik końcowy przyjęto średnią arytmetyczną dwóch oznaczeń:
J + J
42 + 44
1
2
J =
=
= 43%
2
2
Jamistość badanego kruszywa metodą bezpośrednią wynosi 43%.
Metoda pośrednia
Oznaczenie przeprowadzono na dwóch próbkach kruszywa. Cylinder zważono, i wsypano 500 cm3
kruszywa. Następnie ten sam cylinder z kruszywem zagęszczano dwukrotnie na stoliku wibracyjnym.
Pierwsze zagęszczanie trwało 3min, drugie 1min. Uzupełniono kruszywo do poziomu 500 cm3 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 [ρp] obliczono w następujący sposób dla obu próbek, cylinder napełniono wodą do poziomu 600 cm3 [V1] następnie do cylindra wsypano 500 g kruszywa[mk] , odczytano poziom wody z kruszywem w cylindrze który wyniósł 760 cm3 [V2]. Gęstość pozorną obliczono wg wzoru: mk
ρ =
p
V − V
2
1
500
3
ρ =
= 3,125 g / cm
p
760 − 600
Jamistość w stanie luźnym:
Próbka 1:
Masa kruszywa: 1066 – 306 =760g
Gęstość nasypowa kruszywa w stanie luźnym wyznaczona z proporcji: 3
760 − 500 cm
3
x − 1 cm
500 x = 760
3
ρ = x =1,52 g / cm
nl 1
Jamistość kruszywa w stanie luźnym:
ρ − ρ
−
p
nl 1
3,125 1, 52
J =
⋅100 =
⋅100 = 51,36%
l 1
ρ
3,125
p
Masa kruszywa: 1069-306=763g
Gęstość nasypowa kruszywa w stanie luźnym wyznaczona z proporcji: 3
763 g − 500 cm
3
x
− 1 cm
500 x = 763
3
ρ = x =1,53 g / cm
nl 2
Jamistość kruszywa w stanie luźnym:
ρ − ρ
−
p
nl 2
3,125 1, 53
J
=
⋅100 =
⋅100 = 51,04%
l 2
ρ
3,125
p
Średnia arytmetyczna jamistości kruszywa w stanie luźnym: J + J
51,36 + 51, 04
l 1
l 2
J =
=
= 51,20%
l
2
2
Jamistość w stanie utrzęsionym:
Próbka 1:
Masa kruszywa: 1172 – 306=866g
Gęstość nasypowa kruszywa w stanie utrzęsionym wyznaczona z proporcji: 3
866 g − 500 cm
3
x − 1 cm
500 x = 866
3
ρ = x =1,732 ≈1,73 g / cm
nu 1
Jamistość kruszywa w stanie utrzęsionym:
ρ − ρ
−
p
nu 1
3,125 1, 73
J
=
⋅100 =
⋅100 = 44,64%
u 1
ρ
3,125
p
Próbka 2:
Masa kruszywa: 1175 – 306 =869g
Gęstość nasypowa kruszywa w stanie utrzęsionym wyznaczona z proporcji: 3
869 g − 500 cm
3
x − 1 cm
500 x = 869
3
ρ = x =1,738 ≈1,74 g / cm
nu 2
Jamistość kruszywa w stanie utrzęsionym:
ρ − ρ
−
p
nu 2
3,125 1, 74
J
=
⋅100 =
⋅100 = 44,32%
u 2
ρ
3,125
p
Średnia arytmetyczna jamistości kruszywa w stanie utrzęsionym: J + J
44, 64 + 44,32
u 1
u 2
J =
=
= 44,48%
u
2
2
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: m − m
p
2
m =
⋅100%
π
mp
gdzie:
mπ – zawartość pyłów mineralnych [%]
mp – masa próbki [g]
m2 – masa pyłów [g]
m2 oblicza się ze wzoru:
m2=mpn-mn
mpn – masa próbki łącznie z naczyniem wagowym [g]
mn – 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 - mp [g]
500,0
masa próbki łącznie z naczyniem wagowym - mpn [g] 914,0
masa naczynia wagowego - mn [g]
423,7
masa pyłów - m2 [g] (m2=mpn-mp) [g]
490,3
m − m
−
p
2
500, 0 490, 3
m =
⋅100 =
⋅100 =1,94%
π
m
500, 0
p
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%).