STUDIA DZIENNE SEM. ……. Dzień i godz. zajęć

KIER. BUDOWNICTWO …………………..

ROK AKAD. 2010/2011

GRUPA …………..

LABORATORIUM

MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH II

Ćwiczenie 1:

Opracowali:

Arkadiusz Błaszczyk

Karol Chlebicz

Mateusz Cieślak

Michał Cukier

Mateusz Czechowski

Piotr Czeczotka

Małgorzata Dębiec

Justyna Dróżdż

Ocena:

________

I. Wstęp teoretyczny:

Kruszywo jest to ziarnisty materiał stosowany w budownictwie. Kruszywo można podzielić na kilka rodzajów, np.: kruszywo naturalne, sztuczne lub z recyklingu.

• Kruszywo naturalne- jest pochodzenia mineralnego, charakteryzuje się tym ze poza obróbką mechaniczną nie zostało poddane żadnej innej obróbce. Termin ten obejmuje wszystkie kruszywa ze złóż naturalnych, tzn. kruszywa żwirowe i łamane.

• Kruszywo sztuczne- to kruszywo również jest pochodzenia mineralnego, uzyskuje się je w wyniku procesu przemysłowego obejmującego termiczną lub inna modyfikację

• Kruszywo z recyklingu- kruszywo powstałe w wyniku przeróbki nieorganicznego materiału zastosowanego uprzednio w budownictwie. Jest to nowa grupa kruszyw dopuszczona do stosowania we wszystkich zastosowaniach kruszyw naturalnych i łamanych: mieszanki betonowe, budownictwo drogowe itp. W budownictwie kolejowym jako kruszywo z recyklingu należy stosować przerobione kruszywo uprzednio tam zastosowane (łamane).

• Kruszywo o ciągłym uziarnieniu- kruszywo będące mieszanką kruszyw grubych i drobnych.

• Kruszywo odpadowe- kruszywo pochodzenia mineralnego z jakiegokolwiek procesu przemysłowego, poddane następnie jedynie przeróbce mechanicznej.

• Kruszywo wypełniające- kruszywo, którego większość przechodzi przez sito 0,063 mm, może być dodawane do materiałów budowlanych w celu uzyskania przez nie pewnych właściwości. Jest to grupa kruszyw drobnych (odpowiednik krajowy mączki) o szerokim ich przeznaczeniu: drobny wypełniacz do betonu, a także tradycyjny wypełniacz do mieszanek bitumicznych.

Podczas wykonywania doświadczeń spotkaliśmy się z takimi pojęciami jak:

• Frakcja kruszywa – frakcja kruszywa przechodzącego przez większe z dwóch sit i zatrzymującego się na mniejszym 9 dolne ograniczenie wynosić może 0)

• Gęstość- jest to masa jednostki objętości materiału bez wolnych przestrzeni (porów), w stanie0020absolutnej szczelności. $\rho = \frac{m}{\text{Va}}\frac{g}{cm^{3}},\frac{\text{kg}}{m^{3}}$

• Gęstość pozorna- jest to masa jednostki objętości materiału ( w stanie naturalnym), wraz z zawartymi w nim porami.$\text{ρp} = \frac{m}{V}\frac{g}{\text{cm}^{3}},\frac{\text{kg}}{dm^{3}},\frac{t}{m^{3}}$

• Porowatość- oznacza jaką część całkowitej objętości stanowią pory, czyli przestrzenie nie wypełnione substancją stałą

• Gęstość nasypowa- jest odpowiednikiem gęstości pozornej; dotyczy tylko materiałów sypkich(np. kruszyw) Jest stosunkiem masy objętości badanego kruszywa w stanie luźnym i zagęszczonym, niezależnie od stopnia jego wilgotności.

• Jamistość- wyrażana w procentach, jest to objętość wolnych przestrzeni pomiędzy ziarnami kruszywa znajdującego sie w pojemniku, obliczona zgodnie z wzorem

• Nasiąkliwość- jest to zdolność do wchłaniania wody przez materiał.

1. Wagowa- określa procentowy stosunek masy wody wchłoniętej przez materiał do jego masy w stanie suchym. Wzór:

, gdzie:

m_w - masa próbki nasyconej wodą [g],

m_s - masa próbki wysuszonej do stałej masy [g].

1. Objętościowa- określa procentowy stosunek objętości wody wchłoniętej przez materiał do objętości tego materiału w stanie suchym. Wzór:

, gdzie:

m_w - masa próbki nasyconej wodą [g],

m_s - masa próbki wysuszonej do stałej masy [g],

V - objętość próbki w stanie suchym.

2. Doświadczenia :

W celu wykonania doświadczeń posługiwaliśmy się próbką kruszywa oznaczoną jako K3. W celu zbadania jego własności podzieliśmy się na dwie podgrupy: jedna oznaczała jego skład ziarnowy posługując się metodą przesiewania, natomiast druga wyznaczała gęstość ziarn i nasiąkliwość metodą piknometryczną oraz gęstość nasypową i jamistość.

1. Oznaczenie gęstości ziarn i nasiąkliwości (PN-EN 1097-6:2002)

W celu oznaczenia gęstości ziarn i nasiąkliwości przygotowaliśmy 1 kg wysuszonego kruszywa. Następnie napełniliśmy cylinder pomiarowy wodą, zakorkowaliśmy, osuszyliśmy z zewnątrz i zważyliśmy. Do naczynia wypełnionego wodą wsypaliśmy naszą próbkę i także dokonaliśmy ważenia. Na koniec wyjęliśmy kruszywo z wody, osuszyliśmy delikatnie do momentu, kiedy sucha ściereczka nie mogła wchłonąć już więcej wilgoci. Unikaliśmy kontaktu próbki ze słońcem i innym rodzajem ciepła, czekaliśmy na zniknięcie błonki wody, ale by kruszywo miało wilgotny wygląd. Tak przygotowaną próbkę zważyliśmy.

Gęstość ziarn obliczyliśmy zgodnie ze wzorami:

• Gęstość objętościowa ziarn:

ρ_a= 2,65 [Mg/m³]

• Gęstość ziarn wysuszonych w suszarce:

ρ_rd= 2,46 [Mg/m³]

• Gęstość ziarn nasyconych i powierzchniowo osuszonych:

ρ_ssd =2,53[Mg/m³]

• Nasiąkliwość(jako procent suchej masy):

WA₂₄= 2,8%

Objaśnienie symboli użytych we wzorach:

M₁- masa nasyconego i powierzchniowo osuszonego w powietrzu kruszywa [g], M₁= 1028g

M₂- masa cylindra z próbką nasyconego kruszywa , M₂= 3759 g

M₃- masa naczynia z samą wodą [g], M₃= 3137 g

M₄- masa przygotowanego wysuszonego kruszywa, M₄= 1000 g

Wartości gęstości podawaliśmy z przybliżeniem do 0,01 Mg/m3, natomiast nasiąkliwość z zaokrągleniem do 0,1%.

1. Oznaczenie gęstości nasypowej i jamistości (PN-EN 1097-3:2000)

By wyznaczyć gęstość nasypową kruszywa wypełniającą dany pojemnik potrzebne jest ważenie i obliczenie szukanej wielkości. W tym celu przygotowaliśmy 3 próbki badanego przez nas kruszywa. Zważyliśmy pojemnik, którym wypełnialiśmy później próbki (m₁) oraz odczytaliśmy jego objętość (V). Następnie minimalizując segregację kruszywa, wsypaliśmy je do naszego pojemnika do pełności, usunęliśmy nadmiar z wierzchu pojemnika, starając się nie ugnieść powierzchni, ponieważ wyznaczaliśmy gęstość w stanie luźnym. Zważyliśmy pojemnik z kruszywem z dokładnością do 0,001 kg. Oznaczenie wykonaliśmy dla wszystkich 3 próbek.

Gęstość nasypową obliczyliśmy ze wzoru:

ρ_b=$\frac{m2 - m1}{V}$ gdzie:

ρ_b- gęstość nasypowa w stanie luźnym [Mg/m³]

m₂- masa pojemnika wraz z kruszywem [kg]

m₁- masa samego pojemnika kg, m₁=1,512 kg

V- objętość pojemnika [l], V= 1,976 l.

W naszych obliczeniach ρ_b podajemy jako średnią arytmetyczną z trzech wartości:

ρ_b¹=m₂¹ - m₁/V

ρ_b²=m₂² - m₁/V

ρ_b³=m₂³ - m₁/V, gdzie:

ρ_b¹, ρ_b², ρ_b³, m2¹,m2², m2³ są odpowiednio wielkościami dla pierwszej, drugiej i trzeciej próbki.

m2¹= 4,345 kg

m21= 4,364 kg

m2³= 4,353 kg

ρ_b¹≈ 1,434 Mg/m³

ρ_b²≈ 1,443 Mg/m³

ρ_b³≈ 1,438 Mg/m³

WYNIK:

Obliczenie gęstości nasypowej:

ρ_b= (ρ_b¹ + ρ_b² + ρ_b³)/3

ρ_b= 1,44 Mg/m³

Jamistość, wyrażoną w procentach obliczyliśmy z gęstości nasypowej stanie luźnym oraz z gęstości cząstek.

Wzór:

, gdzie:

v- jamistość [%]

ρ_rd- gęstość ziarn wysuszonych w suszarce [Mg/m³]

ρ_b- gęstość nasypowa [Mg/m³]

v= 41%

1. Oznaczenie składu ziarnowego. Metoda przesiewania (PN-EN 933-1:2000)
   
   W celu oznaczenia składu ziarnowego metodą przesiewania rozdzieliliśmy 1 kg kruszywa pobranego z pojemnika K3 za pomocą zestawu sit o średnicach oczek od 31,5 mm
   do 1 mm na kilka frakcji ziarnowych, klasyfikowanych według zmniejszających się rozmiarów. Do badania nie użyliśmy sita o średnicy oczka 63 mm oraz o oczkach mniejszych niż 1 mm, ponieważ przez największe sito ziarna kruszywa zostałyby w całości przesiane. Sita o małej średnicy oczek zostały odrzucone, ponieważ otrzymywane wyniki stanowiły mniej niż 0,08% składu badanego kruszywa. Wynik dla najmniejszych sit nie byłby również dokładny, ponieważ przed badaniem na sicie znajdowały się ziarna kruszywa pozostałe z wcześniejszych badań.

Przesiewanie wykonywaliśmy mechanicznie za pomocą pędzelka, następnie zdejmowaliśmy sito, a kruszywo pozostałe na sicie przesypywaliśmy do pojemnika i ważyliśmy. Po otrzymaniu wyniku powtarzaliśmy badanie dla kolejnych sit o coraz mniejszych średnicach oczek.

Całkowita sucha masa M₁ = 1 kg

Wymiar otworów sita [mm]	Masa materiału pozostającego (Ri) [kg]	Procent materiału pozostającego Ri/Mi*100	Suma mas przechodzących w % 100-(Ri/Mi)*100
31,5	0	0	100
16	0,118	11,8	88,2
8	0,789	78,9	9,3
4	0,086	8,6	0,7
2	0,001	0,1	0,6
1	0,00087	0.087	0.5

Procent pyłów przechodzących przez sito 63 µm

f< 1,5%

Wynik mieści się w 1% więc badanie zostało przeprowadzone poprawnie.

2. Wnioski :

Po przeprowadzeniu 3 podstawowych doświadczeń dotyczących właściwości kruszywa możemy sformułować następując wnioski:

1) Gęstość nasypowa naszej próbki kruszywa wyniosła ρ_b= 1,44 Mg/m³ (możemy stwierdzić że doświadczenie zostało wykonane poprawnie ponieważ powtarzaliśmy je trzykrotnie a wyniki były do siebie zbliżone).

2) Jamistość (czyli objętość wolnych przestrzeni pomiędzy ziarnami) wyniosła 41%.

3) Nasiąkliwość (wyrażona jako procent suchej masy) - 2,8%.
4) Zawartość pyłów - mniejsza niż 1,5 % stwierdzamy więc że nasze kruszywa jest kategorii f₁₅, górny wymiar kruszywa (D) wynosi 16 mm a dolny (d) 8 mm. Użyte przez nas kruszywo nadaje się do celów budowlanych i jest kruszywem naturalnym, otoczakowym.

Doświadczenia wykonywaliśmy zgodnie z zaleceniami w normach nr PN-EN 1097-3:2000, PN-EN 1097-6:2002 oraz PN-EN 12260