WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH UWM
Kierunek			Rodzaj studiów
BUDOWNICTWO			STUDIA NIESTACJONARNE
Data	Rok studiów	Grupa		Prowadzący ćwiczenia
07.04.2013	I	I
TEMAT ĆWICZEŃ: BADANIE CECH TECHNICZNYCH KRUSZYW KAMIENNYCH I OZNACZANIE GĘSTOŚCI NASYPOWEJ KRUSZYWA
Imię i nazwisko studenta: Damian Drężek
OCENA:

Temat: Badanie cech technicznych kruszyw kamiennych.

Kruszywa są to ziarniste materiały budowlane wchodzące w skład zapraw i betonów, mieszanek do budowy dróg, warstw nawierzchni drogowych, warstw filtracyjnych, urządzeń drenażowych itp.

Ze względu na wielkość ziaren, kruszywo można podzielić na:

• Drobne - 0-4 mm grubości

• Grube - 4-31.5 mm grubości

• Bardzo grube - > 31.5 mm grubości

Kruszywo skalne - materiał ziarnisty uzyskany z surowca skalnego

Kruszywo naturalne - materiał ziarnisty uzyskany ze skał luźnych

Kruszywo łamane - materiał uzyskany przez mechaniczne rozdrobnienie skał litych

Gęstość (masa właściwa) - to masa jednostki objętości materiału, dla substancji jednorodnych określana jako stosunek masy (m) do objętości (V):

Gęstość pozorna - jest to masa jednostki objętości materiału, wraz z porami w stanie naturalnym:

gęstość nasypowa - masa jednostki objętości luźno usypanego materiału uziarnionego

Szczelność - jest to stosunek gęstości pozornej do gęstości:

Porowatość - jest to cześć objętości zajęta przez pory:

P = 1 - S

Badanie gęstości pozornej kruszywa

Przebieg badań:

Do cylindra o pojemności 1000 cm³ [1l] wlewamy dokładnie 500 cm³ wody a następnie wsypujemy wcześniej odmierzoną próbkę o masie równej 500g. Odczytujemy z miarki cylindra objętość wody z kruszywem, a następnie obliczamy gęstość pozorną badanego przez nas kruszywa.

Dane: Obliczenia:

V _wody= 500 cm³ V _k= V_{( w + k)} -V _wody

m=500,8 g V _k=696 cm^3-500 cm³ = 196 cm³

V_{( w + k)} = 696 cm³

Obliczamy gęstość pozorną ze wzoru:

Badanie gęstości nasypowej

• Badanie gęstości nasypowej w stanie luźnym zaczynamy od zważenia cylindra o pojemności 5000ml, następnie wsypujemy do niego kruszywo z nadmiarem, ważymy m_(c+k). Następnie od otrzymanego wyniku odejmujemy masę cylindra, otrzymujemy dokładną masę kruszywa, dzielimy przez objętość cylindra, znana jest gęstość nasypowa przed zagęszczeniem.

• Badanie gęstości nasypowej w stanie zagęszczonym-zakładamy pierścień na cylinder, dosypujemy kruszywa, następnie zagęszczamy przez minutę. Po upływie tego czasu zdejmujemy pierścień, wyrównujemy powierzchnie i ważymy. Obliczamy gęstość nasypową po zagęszczeniu. Otrzymujemy następujące wyniki:

m(cylindra)=5171,7g

V(cylindra)=5000 cm³

przed zagęszczaniem  m_(c+k) =13228,1g

po zagęszczaniu  m_(c+k) =13992,4 g

obliczamy ze wzoru:

gn- gęstość nasypowa w stanie luźnym

gn₂-gęstość nasypowa w stanie zagęszczonym

m₂- masa cylindra z kruszywem w stanie luźno usypanym[g]

m₁- masa cylindra bez kruszywa[g]

v-objętość cylindra pomiarowego [cm³]

Oznaczanie szczelności kruszywa:

• Po wyznaczeniu gęstości nasypowej (w stanie zagęszczonym i luźnym) oraz gęstości pozornej ustala się parametry stosu. Są to szczelność kruszywa i jamistość kruszywa

• Szczelność kruszywa w stanie luźnym oblicza się ze wzoru:

S_k = ρ_nl / ρ_p * 100%

W stanie luźnym:

W stanie zagęszczonym:

Oznaczanie jamistości kruszywa:

• Jamistość kruszywa w stanie luźnym oblicza się ze wzoru:

J_k = 100 - S_k

W stanie luźnym: Jk=100-63,13=36,87[%]

W stanie zagęszczonym: Jk=100-69,01=30,99[%]

Ustalenie procentowej zawartości poszczególnych frakcji kruszywa.

Pobieramy do badania próbkę o masie ok 3 kg( dla kruszywa grubego) dokładnie ważymy pobraną próbkę, następnie dobieramy zestaw sit normowych w naszym przypadku sita o wymiarach grubości oczka: 31,5 , 16 , 8 , 4, 2 , 1, 0,5 , 0,25, 0,125 (mm).Ustawiamy przygotowane sita od największego (31,5mm) na samej górze do najmniejszego (0,125mm) na samym dole. Przesiewamy wcześniej przygotowany materiał do próbek. Ustalamy pozostałości na poszczególnych sitach, co wyraża się za pomocą wzoru:

gdzie:

ai -procentowa zawartość frakcji

mi- masa frakcji wydzielonej podczas przesiewu (g)

ms- masa próbki pobranej do badania przed przesiewem (g)

Tabelaryczny zapis przesiewów i pozostałości badanego kruszywa, krzywa przesiewu:

Rozmiar sita	Pozostałości na sicie		Przesiew
mm	g	%	%
31,5	0	0	100
16	20,8	0,66	99,34
8	392,7	12,26	87,08
4	2239,4	69,95	17,13
2	446,8	13,95	3,18
1	95,9	3	0,18
0,5	5,9	0,18	0
0,25	0	0	0
0,125	0	0	0
0	0	0	0
Suma	3201,5	100,0	100,0

KRZYWA PRZESIEWU

Badanie zawartości frakcji pylastych

Badanie zaczynamy od pobrania 1000g próbki dla kruszywa grubego dla 1000g, następnie suszymy próbkę do stałej masy
w suszarce w temperaturze 105 + 2o C i ważymy
z dokładnością do 1g.

Umieszczamy w naczyniu metalowym, zalewamy wodą i gotujemy 30 minut, ciągle mieszając. Wymieszać zawartość naczynia z wygotowanym kruszywem i pozostawić do ostygnięcia (temperatura pokojowa)

Przelać wodę z zawartością pyłów i drobnych frakcji do aparatu Stokesa i uzupełnić całość czystą wodą do górnej kreski (a);

Intensywnie wymieszać zawartość aparatu łopatką i pozostawić przez 10 s po zakończeniu skłócenia

Wylać wodę zawartą między kreskami a i b przez podniesienie górnego ramienia podstawki aparatu

Uzupełnić pozostałe kruszywo czystą wodą i ponownie wymieszać całość łopatką

Powtarzać czynności aż do momentu, gdy zlewana woda będzie przezroczysta;

Przełożyć do zlewki pozostałe po badaniu kruszywo, wysuszyć je w suszarce do stałej masy (w temp. 105 - 107 º C) oraz zważyć
z dokładnością do 1g

Po oddzieleniu zanieczyszczeń łączymy obie próby i ważymy.

z- masa próbki przed badaniem ( 1kg)

z1-masa próbki po badaniu

Rys. Aparat Stokesa

Oznaczanie zawartości związków organicznych

Do cylindra o objętości równej 1000cm³ umieszczamy 500g kruszywa, następnie zalewamy 3% roztworem NaOH tak, aby poziom NaOH był 2 razy większy niż poziom kruszywa. Po 24h porównujemy barwę roztworu z roztworem wzorcowym (NaOH, alkohol i tanina).

• jaśniejsza barwa od wzorca - dopuszczalna ilość związków organicznych,

• ciemniejsza - ponad dopuszczalną ilość związków organicznych (takiego kruszywa nie wolno stosować).

Oznaczanie wytrzymałości na miażdżenie

Badanie polega na ustaleniu procentowego ubytku masy ziaren kruszywa w wyniku miażdżenia z określoną siłą próbki analitycznej umieszczonej w cylindrze stalowym. Badanie wykonywane na frakcjach kruszywa w zakresie 4÷31,5 mm (kruszywo o uziarnieniu powyżej 31,5 mm bada się po rozdrobnieniu na frakcji 16÷31,5 mm).

-wykonuje się tylko dla frakcji grubych dla każdej oddzielnie działa się siłą 200kN

• przesiewamy zmiażdżone kruszywo przez sito o dwa oczka niższe niż dolne sito badanej frakcji

• dla każdej frakcji określamy współczynnik rozkruszenia:

X_i = (m₁/m₀)·100%

m_{1- masa próbki po badaniu}

m_{0- masa próbki przed badaniem}

- na podstawie tych współczynników określamy wskaźnik rozkruszenia (średnia ważona współczynników:

x_r =

x- współczynnik rozkruszenia[%]

f- udział badanej frakcji w masie próbki laboratoryjnej[%]

Oznaczanie zawartości ziaren nieforemnych

Badanie to polega na określeniu procentowego udziału w kruszywie masy ziaren nieforemnych, wydzielonych z próbki w wyniku pomiarów suwmiarką Shultza, przeprowadzane dla poszczególnych frakcji grubych kruszywa wchodzących w skład średniej próbki laboratoryjnej

Badanie powinno być poprzedzone oznaczeniem składu ziarnowego kruszywa.

Rodzaje ziaren nieforemnych:

1. Ziarna nieforemne: ziarna wydłużone
   i płaskie

2. Ziarna wydłużone - ziarna, których długość jest co najmniej 3 razy większa od szerokości i grubości

3. Ziarna płaskie - ziarna, których długość jest co najmniej 3 razy większa od szerokości
   i grubości oraz szerokość jest co najmniej
   3 razy większa od grubości

Skład petrograficzny

Badanie składu petrograficznego kruszywa polega na zbadaniu procentowego udziału w kruszywie ziaren węglanowych. Dla kruszywa grubego, dla każdej frakcji oddzielnie. Badanie wygląda następująco: próbę kruszywa danej frakcji o oznaczonej masie przemyć i wysuszyć, a po  wysuszeniu rozsypać na stole laboratoryjnym. Następnie oddzielić ziarna węglanowe od nie węglanowych wykorzystując 10 % kwas solny ziarna węglanowe pienią się. Ustalić udział ziaren węglanowych w każdej z badanych frakcji ze wzoru:

Z= Mz /M * 100%

Mz- masa ziaren węglanowych, M- masa próbki kruszywa

DANE : OBLICZENIA:

M- 150g

Mz- 59,5g Odp. Kruszywo zawierało 39,66% ziaren węglanowych

WNIOSKI KOŃCOWE:

Szczelność kruszywa w dużym stopniu zależy od wielkości ziaren im bardziej ziarna są zróżnicowane pod względem wielkości tym mniejsza jest jamistość materiału.

Badane przez nas kruszywo odznacza się wysoką szczelnością 63,13% w stanie luźnym

---