28. Wła
ś
ciwo
ś
ci i metody bada
ń
kruszyw stosowanych do budowy dróg.
• G
ę
sto
ść
, g
ę
sto
ść
pozorna, g
ę
sto
ść
nasypowa
• Szczelno
ść
, porowato
ść
, jamisto
ść
• Uziarnienie
• Zag
ę
szczalno
ść
Kształt ziarn
• Zawarto
ść
ziarn słabych
• Wytrzymało
ść
na mia
ż
d
ż
enie
•
Ś
cieralno
ść
• Polerowalno
ść
• Kształt i tekstura
• Krucho
ś
ci piasku
• Zawarto
ść
pyłów mineralnych
• Zawarto
ść
zanieczyszcze
ń
obcych
• Zawarto
ść
zanieczyszcze
ń
organicznych
• Nasi
ą
kliwo
ść
• Mrozoodporno
ść
• Zawarto
ść
siarki
• Wska
ź
nika rozkruszenia
• Rozpadu krzemianowego, wapniowego,
ż
elazawego
• Przyczepno
ść
do bitumów
• Emulgacja
• Powierzchnia wła
ś
ciwa
UZIARNIENIE
• PN-91/B-06714/15
• Rozdzielenie kruszywa na poszczególne frakcje za pomoc
ą
zestawu sit:
• 31,5; 25, 20, 16, 12,8; 10; 8; 6,3; 4; 2; 0,84; 0,42; 0,3; 0,18; 0,15; 0,075 mm
• 63; 31,5; 16; 8; 4; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,125; 0,063
• Badanie uziarnienia: na sucho, na mokro
• Frakcja podstawowa – kruszywo ograniczone 2 s
ą
siednimi sitami
• Grupa frakcji – zbiór kilku s
ą
siednich frakcji podstawowych
• Nadziarno – kruszywo o wymiarach wi
ę
kszych ni
ż
górne sito ograniczaj
ą
ce
• Podziarno – kruszywo o wymiarach mniejszych ni
ż
dolne sito ograniczaj
ą
ce
• Kruszywa jednofrakcyjne (frakcjonowane) – wymaga si
ę
aby jak najwi
ę
ksza cz
ęść
kruszywa była we frakcji podstawowej
• Kruszywa wielofrakcyjne – o uziarnieniu ci
ą
głym lub nieci
ą
głym
• Miar
ą
uziarnienia jest wska
ź
nik ró
ż
noziarnisto
ś
ci
U =
݀
݀
ଵ
Wymaga si
ę
aby dla piasku U>5, dla
ż
wirów i pospółek U>4
ZAG
Ę
SZCZALNO
ŚĆ
• PN-88/B-04481
• Miar
ą
zag
ę
szczalno
ś
ci s
ą
– maksymalna g
ę
sto
ść
szkieletu
– wilgotno
ść
optymalna
• Zale
ż
y od krzywej uziarnienia i kształtu ziarn
• Stosuje si
ę
dla kruszyw do podbudów
KSZTAŁT ZIARN
• PN-78/B-06714/16
• Optymalne s
ą
ziarna kubiczne (sze
ś
cian, o
ś
mio
ś
cian). Ziarna niekształtne
(wydłu
ż
one i płaskie) łatwo p
ę
kaj
ą
przy nacisku. Ich ilo
ść
ogranicza si
ę
do ~30%.
• Za ziarna niekształtne uwa
ż
a si
ę
ziarna, których jeden wymiar jest co najmniej 3
razy wi
ę
kszy do innego.
• Badanie wykonuje si
ę
dla ziarn powy
ż
ej 4 mm.
ZAWARTO
ŚĆ
CZ
ĘŚ
CI PYLASTYCH I ILASTYCH
• S
ą
one naturalna domieszk
ą
kruszyw naturalnych. W kruszywach łamanych
wyst
ę
puj
ą
zwłaszcza wtedy gdy produkowane je ze skał zwietrzałych.
• Zwi
ę
kszaj
ą
zapotrzebowanie na spoiwa. Obni
ż
aj
ą
wytrzymało
ść
betonów.
• Obni
ż
aj
ą
przyczepno
ść
bitumów do kruszyw. Zwi
ę
kszaj
ą
zapotrzebowanie na
bitum.
• Mog
ą
powodowa
ć
emulgacj
ę
bitumu.
• Istotn
ą
rol
ę
odgrywa tak
ż
e jako
ść
cz
ą
stek drobnych:
– plastyczno
ść
,
– p
ę
cznienie.
• 5% wagowo cz
ą
stek bentonitowych daje takie obni
ż
enie
wytrzymało
ś
ci jak 21% cz
ą
stek kaolinitowych
PYŁY W PODBUDOWIE
Cz
ą
stki drobne w podbudowach z kruszyw stabilizowanych mechanicznie nadaj
ą
jej
zwi
ę
zło
ść
, spoisto
ść
, szczelno
ść
(jak lepiszcze).
OZNACZANIE ZAWARTO
Ś
CI
PYŁÓW MINERALNYCH
• METODA PŁUKANIA
• PN-78/B-06714/13
• Kruszywo gotowa
ć
przez 30 minut
• Ostudzi
ć
do temperatury 20
°
C
• Oddzieli
ć
ziarna >4 mm
• Wla
ć
do naczynia sto
ż
kowego 1000 ml i
wymiesza
ć
• Odczeka
ć
10 s i przechyli
ć
naczynie
(zla
ć
wod
ę
)
• Dola
ć
wody, wymiesza
ć
.
• METODA PRZESIEWU
NA MOKRO
WSKA
Ź
NIK PIASKOWY
• BN-64/8931-01
• Wska
ź
nik piaskowy jest to procentowy stosunek obj
ę
to
ś
ci ziarn piasku i
ż
wiru do
całej obj
ę
to
ś
ci mieszaniny kruszywa i cieczy
• Roztwór normowy st
ęż
ony:
– 112 g chlorku wapnia
– 500 cm3 wody
– 510 g gliceryny
– 12 g formaldehydu
– woda do 1000 g
• 125cm3 roztworu st
ęż
onego = 5 dm3 wody
• Do cylindra nala
ć
roztworu roboczego
• Wsypa
ć
120 g kruszywa lub gruntu (w przeliczeniu na suchy) o wilgotno
ś
ci
naturalnej, przesianego przez #4 mm
• Odstawi
ć
cylinder na 10 minut
• Zakorkowa
ć
cylinder i umie
ś
ci
ć
we wstrz
ą
sarce, potrz
ą
sn
ąć
90 razy
• Obmy
ć
korek i
ś
ciany cylindra roztworem roboczym
• Dopełni
ć
cylinder roztworem roboczym do poziomu h1 przemywaj
ą
c całe kruszywo
• Odstawi
ć
cylinder na 20 minut
• Wprowadzi
ć
do cylindra tłoczek sto
ż
kowy a
ż
do obci
ąż
enia kruszywa
• Zmierzy
ć
wysoko
ść
h2
WP=h2/h1
ZAWARTO
ŚĆ
ZANIECZYSZCZE
Ń
OBCYCH
PN-76/B-06714/12
Zanieczyszczenia obc
ą
s
ą
to:
• kawałki drewna,
• cagieł,
• gruzu budowlanego,
• w
ę
gla,
• gruntu.
Ich zawarto
ść
ocenia si
ę
wizualnie w procentach
Wagowych
ZAWARTO
ŚĆ
ZANIECZYSZCZE
Ń
ORGANICZNYCH
• PN-78/B-06714/26
– Kruszywo zalewa si
ę
roztworem 3% NaOH
– Odstawia na 24 godziny
– Ciecz wzorcowa:
• st
ęż
ona = 2 g taniny + 98 ml 1% alkoholu etylowego
• rozcie
ń
czona = 2,5 ml cieczy st
ęż
onej + 97,5 ml 3% NaOH
– Porównuje barw
ę
roztworu z ciecz
ą
wzorcow
ą
– Je
ż
eli barwa roztworu nad kruszywem jest ciemniejsza do barwy wzorcowej
kruszywo zawiera zbyt du
ż
o cz
ęś
ci organicznych
• Stosuje si
ę
tak
ż
e metody wypra
ż
ania i utleninia
• Ich obecno
ść
w kruszywie powoduje zmniejszon
ą
przyczepno
ść
bitumów oraz zaburzenia wi
ą
zania spoiw
NASI
Ą
KLIWO
ŚĆ
• PN-77/B-06714/18
• Badania wykonuje si
ę
dla kruszyw >4 mm
• Próbk
ę
nale
ż
y wysuszy
ć
i zwa
ż
y
ć
. Nast
ę
pnie uło
ż
y
ć
na sicie i zala
ć
wod
ą
do 1/2
wysoko
ś
ci najmniejszych kruszyw, po 3 godzinach do 2/3 wysoko
ś
ci a po
nast
ę
pnych 3 godzinach kruszywo nale
ż
y zala
ć
wod
ą
całkowicie. Po 48 godzinach
próbk
ę
wyjmuje si
ę
, osusza powierzchniowo i wa
ż
y.
N
w
=m
w
/m
s
*100%
MROZOODPORNO
ŚĆ
Badania wykonuje si
ę
dla kruszyw >4 mm
METODA BEZPO
Ś
REDNIA PN-78/B-06714/19
• Wykonuje si
ę
cykle zamra
ż
ania i odmra
ż
ania jak dla materiałów skalnych, z t
ą
tylko
ró
ż
nic
ą
,
ż
e kruszywa umieszcza si
ę
na sitach
METODA KRYSTALIZACJI PN-78/B-06714/20
• j.w.
METODA ZMODYFIKOWANA
• Badania przeprowadza si
ę
jak w metodzie bezpo
ś
redniej ale kruszywo przechowuje
si
ę
w 2% NaCl
• Ilo
ść
cykli zamra
ż
ania i odmra
ż
ania zale
ż
y od zastosowania:
– 25 dla mas bitumicznych
– 150 dla betonowych nawierzchni lotniskowych
Ś
CIERALNO
ŚĆ
Badanie maj
ą
ce okre
ś
li
ć
odporno
ść
kruszywa na
ś
cieranie przez ruch drogowy oraz
wzajemne
ś
cieralnie pod wpływem tego ruchu.
Metody bada
ń
:
• B
ę
ben Los Angeles
• B
ę
ben Devala
• B
ę
ben Micro-Devala
• Aparat Proctora
Ś
CIERALNO
ŚĆ
W B
Ę
BNIE LOS ANGELES
• PN-79/B-06714/42
• Bada si
ę
kruszywo >4 mm
• Pojedyncze frakcje lub grupy frakcji
• W zale
ż
no
ś
ci od frakcji kruszywa do b
ę
bna dozuje si
ę
5 lub 10 kg materiały i
odpowiedni
ą
liczb
ę
kul stalowych 6
÷
12
• B
ę
ben wykonuje 100 obrotów (dla grubych frakcji 200) – przesiewamy
kruszywo przez sito # 2 mm
• Kruszywo wraca do b
ę
bna, b
ę
ben wykonuje dalsze 400 obrotów (lub 800)
• Przesiewamy kruszywo przez sito 2 mm
• Obliczamy ubytek masy
ܵ =
݉
− ݉
ଵ
݉
POLEROWALNO
ŚĆ
Aparat do przyspieszonego polerowania:
– koło pneumatyczne
p = 0,316 Pa
– obci
ąż
enie koła 400 kN
– grysy 10/12 osadza si
ę
do lekko wypukłych płyt stalowych
– 14 form mocuje si
ę
do koła obrotowego
– badanie: 6 h pomi
ę
dzy próbki a koło sypie si
ę
proszek korundowy i leje si
ę
woda
OCENA POLEROWALNO
Ś
CI
• Ocen
ę
polerowalno
ś
ci dokonuje si
ę
za pomoc
ą
wahadła
• Według przepisów brytyjskich
– Od 45 do 75
°
EMULGACJA
• Emulgacja jest to tworzenie emulsji z bitumu i wody pod wpływem emulgatora.
• Emulgatorem mog
ą
by
ć
drobne cz
ą
stki gliniaste lub pyły ze
ś
cieralnia kruszywa.
• Je
ż
eli kruszywo ma wła
ś
ciwo
ś
ci emulgacyjne nie mo
ż
e by
ć
stosowane do mas
bitumicznych.
• Zgodnie z polskimi wymaganiami wymagane jest badanie wska
ź
nika emulgacji dla
wypełniaczy, dla kruszyw nie. Przez wielu in
ż
ynierów badanie to jest krytykowane.
ZAWARTO
ŚĆ
SIARKI
• Siarka w postaci siarczków lub siarczanów zawarta w kruszywie w poł
ą
czeniu z
glinianem wapniowym z cementu tworzy sole wielokrotne, które maj
ą
wła
ś
ciwo
ś
ci
p
ę
czniej
ą
ce
• Osłabia to wi
ą
zanie cementów oraz wytrzymało
ść
betonów i stabilizacji
• Sól Candlota – bakcyl cementowy
• Niekiedy ogranicza si
ę
tak
ż
e zawarto
ść
siarki w warstwach le
żą
cych w s
ą
siedztwie
warstw z cementem
ROZPAD KRZEMIANOWY I
Ż
ELAZAWY
• ROZPAD KRZEMIANOWY
– krzemian dwuwapniowy 2CaO
•
SiO2 wyst
ę
puje w 3 odmianach
α
,
β
i
γ
.
Trwała w normalnej temperaturze jest odmiana
γ
. Pozostałe odmiany gdy zmieniaj
ą
form
ę
zwi
ę
kszaj
ą
obj
ę
to
ść
o ~10% - powoduje to rozpad
ż
u
ż
la na m
ą
czk
ę
ż
u
ż
low
ą
.
– Kruszywo umieszcza si
ę
w perforowanej puszce nad gotuj
ą
c
ą
wod
ą
24h, oblicza
si
ę
ubytek masy
• ROZPAD
Ż
ELAZAWY
– przyczyn
ą
jest du
ż
a zawarto
ść
FeS siarczku
ż
alazawego, który pod wpływem
wilgoci przechodzi w Fe(OH)2 i dalej Fe(OH)3 zwi
ę
kszaj
ą
c obj
ę
to
ść
o ~38%.
Powoduje to rozsadzenie ziarn
ż
u
ż
la.
– Bada si
ę
poprzez zanurzenie na 30 dni w wodzie – oblicza si
ę
ubytek masy