Politechnika Wrocławska Wrocław, dn. 21.05.2013r

Wydział Budownictwa

Lądowego i Wodnego

Sprawozdanie z ćw. nr 10 i 11

Temat: Gruboziarniste Materiały Budowlane Badania Geometrycznych i Fizycznych Właściwości Kruszyw Do Betonów

SPRAWOZDANIE Z ĆW 10

Cel ćwiczenia: Oznaczenie składu ziarnowego metodą przesiewania i wykreślenie krzywej przesiewu, wyznaczenie wskaźnika płaskości i kształtu, oznaczenie zawartości ziaren zaokrąglonych.

Zakres ćwiczenia: Badanie kruszywa.

1. Oznaczenie geometrycznych właściwości kruszyw: oznaczenie składu ziarnowego metodą przesiewania, krzywa przesiewu.

Sito kontrolne [mm]	Zawartość frakcji [g]	Przesiew [%]
0	2,02	0,15
0,125	29,65	1,30
0,25	158,70	7,17
0,5	509,42	12,12
1	301,77	6,88
2	299,88	6,73
4	319,11	14,90
8	515,79	26,05
16	865,52	24,70
33,5	0	100

WNIOSEK: Krzywa uziarnienia badanego kruszywa nie znajduje się w obszarze dobrego uziarnienia kruszywa. Oznacza to, że kruszywo nie zostało właściwie dobrane. Przy doborze uziarnienia kruszywa należy kierować się zasadą, aby kruszywo było możliwie grube. Zbyt duży udział frakcji drobnych (piasek) w mieszaninie kruszyw prowadzi do nieuzasadnionego wzrostu zapotrzebowania na cement (pogorszenie ekonomicznych warunków produkcji betonu) oraz wodę. Powoduje to także pogorszenie wielu cech stwardniałego betonu.

1. Oznaczenie kształtu ziaren za pomocą wskaźnika płaskości:

Zasada oznaczenia: Badanie składa się z dwóch etapów przesiewania. Najpierw za pomocą sit badawczych próbkę rozdziela się na frakcje ziaren d_i/D_i. Następnie każdą frakcję o wymiarach ziaren d_i/D_i przesiewa się na sitach prętowych, które mają równoległe szczeliny o szerokości D_i/2. Wskaźnik płaskości oblicza się jako całkowitą masę ziaren przechodzących przez sita prętowe, wyrażoną w procentach całkowitej masy suchych ziaren.

Wzór: FI = (M₂/M₁)×100

gdzie: M₁ – suma mas frakcji o wymiarach ziaren d_i/D_i w g,

M₂ – suma mas frakcji o wymiarach ziaren przechodzących przez odpowiednie sita prętowe o szerokości szczeliny D_i/2 w g.

Frakcja	Masa frakcji [g]	Masa frakcji przechodzących przez sita prętowe [g]
4/8	227,44	219,10
8/16	528,25	250,04
16/32	554,60	186,66
Suma	1310,29	655,80

FI = $\frac{655,80}{1310,29} \times 100\ \approx 50,05\ \lbrack\%\rbrack\ $

WNIOSEK: Badane kruszywo jest kategorii FI_50, ponieważ wskaźnik płaskości FI < 50%.

1. Oznaczenie kształtu ziaren – wskaźnik kształtu.

Zasada oznaczenia: W próbce kruszywa grubego pojedyncze ziarna klasyfikowane są na podstawie stosunku ich wymiaru długości L do grubości E, zmierzonym suwmiarką Schultza. Wskaźnik kształtu ziarna jest obliczany jako masa ziaren o stosunku wymiarów L/E większym niż 3, wyrażona w procentach całkowitej suchej masy badanych ziaren. Badanie powinno być przeprowadzone na każdej frakcji o wymiarze ziaren d_i/D_i, gdzie D_i<2d_i. Ocenić każde ziarno, używając suwmiarki Schultza. Ziarna, których L/E>3 odłożyć jako nieforemne a następnie zważyć.

Wzór: SI = (M₂/M₁)×100

gdzie: M₁ – masa próbki analitycznej [g],

M₂ – masa ziaren nieforemnych [g].

SI = $\frac{111,37}{1000,37} \times 100 = 11,13\ \lbrack\%\rbrack$

WNIOSEK: Badane kruszywo jest kategorii SI₁₅, ponieważ wskaźnik kształtu SI < 15%.

1. Oznaczenie zawartości ziaren o powierzchniach powstałych w wyniku przekruszenia lub łamania kruszyw grubych.

Zasada oznaczenia: Badanie polega na ręcznym sortowaniu próbki analitycznej kruszywa grubego na:

- ziarna zaokrąglone, łącznie z ziarnami całkowicie zaokrąglonymi.

Masę każdej z tych grup oznaczyć i wyrazić jako procent masy próbki analitycznej.

Wzór: C_z = (M_z/M₁)×100

gdzie: M₁ – masa próbki analitycznej [g],

M_z – masy ziaren zaokrąglonych w próbce analitycznej [g].

Masa próbki analitycznej: M₁ = 1000,13 g

Masa ziaren zaokrąglonych: M_r = 40,51g

C_z = $\frac{40,51}{1000,13} \times 100 = 4,05\ \lbrack\%\rbrack$

WNIOSEK: W badanej próbce kruszywa znajdowało się 4,05 % ziaren zaokrąglonych.

SPRAWOZDANIE Z ĆW 11

Cel ćwiczenia: Oznaczenie: zawartości pyłów, nasiąkliwości kruszywa, gęstości nasypowej, zawartości substancji organicznych, obliczenie jamistości.

Zakres ćwiczenia: Badanie kruszywa.

1. Oznaczenie zawartości pyłów.

Przebieg oznaczenia: Odważono 0,5 kg kruszywa, które przesiano przez sito o boku oczka 4mm. Kruszywo, które pozostało na sicie przepłukano wodą, pozostałą część próbki umieszczono w aparacie Stokesa, służącego do wypłukiwania ziaren mniejszych niż 0,063mm. Do tego naczynia nalano wodę do poziomu górnej kreski zaznaczonej wewnątrz, zawartość wymieszano łopatką po czym wylano warstwę wody. Czynność tę powtarzano do momentu, kiedy woda przestała mieć mętne zabarwienie.

Aparat Stokesa

Wzór: $P = \frac{M_{1} - M_{2}}{M_{1}} \times 100\ \lbrack\%\rbrack$

gdzie: M₁ – masa próbki analitycznej [g],

M₂ – masa próbki po wypłukaniu i wysuszeniu [g].

M₁ = 500,00 g

M₂ = 489,90 g

$$P = \frac{500,00 - 489,90}{500,00} \times 100 = 2,02\ \lbrack\%\rbrack$$

WNIOSEK: 2,02 % zawartości pyłów w badanym kruszywie może obniżyć przyczepność między kruszywem a zaczynem cementowym, co prowadzi do obniżenia wytrzymałości. Uzyskanie dobrej przyczepności uwarunkowane jest stosowaniem czystego kruszywa, pozbawionego pyłów, części organicznych oraz cząstek minerałów ilastych. Duża zawartość pyłów podwyższa wodożądność kruszywa i nie prowadzi do wiązania chemicznego wody oraz obniża trwałość betonu.

1. Oznaczenie nasiąkliwości kruszywa.

Przebieg oznaczenia: Odpowiednio przygotowane kruszywo odsączono na sicie i osuszono, następnie zważono.

Wzór: $n_{m} = \frac{m_{n} - m_{s}}{m_{s}} \times 100\ \lbrack\%\rbrack$

gdzie: m_n – masa próbki materiału nasyconego wodą [g],

m_s – masa próbki materiału suchego [g].

m_n = 1011,25 g

m_s = 1000 g

$$n_{m} = \frac{1011,25 - 1000}{1000} \times 100 = 1,125\ \lbrack\%\rbrack$$

WNIOSEK: Według naszych obliczeń przeprowadzonych w laboratorium nasiąkliwość kruszywa wynosi 1,125 %. Jest to wynik zgadzający się z literaturą która mówi, że nasiąkliwość kruszywa nie powinna wynosić więcej niż 3%. Można zatem wnioskować iż ćwiczenie zostało przeprowadzone poprawnie. Porównując wynik z nasiąkliwością konkretnych gatunków kruszywo to można klasyfikować jako żwir.

1. Oznaczenie gęstości nasypowej.

Metoda badania polega na obliczeniu stosunku masy do objętości badanego kruszywa

w stanie luźnym lub zagęszczonym.

Gęstość nasypowa w stanie luźnym

Cylinder o objętości (V) wypełnia się kruszywem sypanym czerpakiem opartym o górną krawędź aż do przesypania, przy czym krawędź czerpaka nie powinna w żadnym przypadku znaleźć się wyżej niż 50mm od brzegu pojemnika. Po ostrożnym usunięciu nadmiaru kruszywa za pomocą stalowego zgarniaka należy zważyć wypełniony kruszywem cylinder (m₁).

Wzór: $\rho_{n} = \frac{m_{1}}{V}\ \left\lbrack \frac{g}{\text{cm}^{3}} \right\rbrack$

m₁ = 6840 g

V = 4100 cm³

$\rho_{n} = \frac{6840}{4100}\ $= 1,668292683 ≈ 1,67$\left\lbrack \frac{g}{\text{cm}^{3}} \right\rbrack$

Gęstość nasypowa w stanie zagęszczonym

Wypełniony kruszywem cylinder należy postawić na stoliku wibracyjnym i wibrować przez 1minuty. Po zakończeniu wibrowania usuwa się nadmiar kruszywa, wyrównując powierzchnię i waży cylinder wypełniony kruszywem (m₂).

Wzór: $\rho_{n} = \frac{m_{2}}{V}\ \left\lbrack \frac{g}{\text{cm}^{3}} \right\rbrack$

m₂ = 6673 g

V = 4000 cm³

$\rho_{n} = \frac{6673}{4000}\ $= 1,66825 ≈ 1,67$\left\lbrack \frac{g}{\text{cm}^{3}} \right\rbrack$

WNIOSEK: Pomiar objętości kruszywa w stanie luźnym jak i w stanie zagęszczonym wyszedł bardzo zbliżony. Zatem gęstość nasypowa w obydwu stanach jest identyczna. Wnioskujmy, iż w badanej próbce znalazło się zbyt dużo ziaren o podobnej wielkości.

1. Obliczenie jamistości.

Jamistość materiału ziarnistego j określa względny, objętościowy udział jam międzyziarnowych w jednostce objętości tego materiału.

Wzór: $j = 1 - \frac{\rho_{n}}{\rho_{o}}$

gdzie: ρ_n – gęstość nasypowa materiału ziarnistego [g/cm³],

ρ_o – gęstość objętościowa ziaren materiału sypkiego [g/cm³].

Gęstość objętościowa:

ρ_o=$\ \frac{m}{V_{1} - V_{2}}\ \left\lbrack \frac{g}{\text{cm}^{3}} \right\rbrack$ m = 500,01g V₁ = 500ml V₂ = 700ml

m – masa kruszywa,

V₁ – objętość wody w kolbie miarowej,

V₂ – objętość wody wraz z kruszywem.

ρ_o = $\frac{500,01}{700 - 500}\ $= $\frac{500,01}{200}\ $= 2,50$\left\lbrack \frac{g}{\text{cm}^{3}} \right\rbrack$

Jamistość:

$j = 1 - \frac{1,67\ }{2,50}\ $= 0,33

WNIOSEK: Gdy jamistość jest 25 – 30% to zawartość kruszywa jest najbardziej korzystna i wtedy jest odpowiednia ilość wolnych przestrzeni do wypełnienia zaczynem. W naszym kruszywie jamistość wynosi 33%.

1. Oznaczenie zawartości substancji organicznych.

Jest to badanie o charakterze jakościowym, pozwalające stwierdzić obecność związków organicznych bez określania jakie to związki i ile ich jest. Polega ono na porównaniu barwy roztworu wodorotlenku sodowego, którym zalano próbkę kruszywa z barwą roztworu wzorcowego (słomkowożółta).

Przebieg oznaczenia: Umieszczoną w szklanym cylindrze próbkę kruszywa zalewa się 3% roztworem NaOH i po 24 godzinach porównuje się barwę roztworu nad kruszywem z barwą cieczy wzorcowej. Barwa ciemniejsza świadczy o nadmiernym zanieczyszczeniu kruszywa substancjami organicznymi.