UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNO – PRZYRODNICZY IM. J. J. ŚNIADECKICH W BYDGOSZCZY
Sprawozdanie
z przedmiotu Nawierzchnie drogowe
Oznaczenie jamistości kruszywa
Oznaczenie zawartości pyłów w kruszywie
Zespół II w składzie:
Jakub Kubalwski
Adrian Mikulski
Szymon Niewiadomski
Bartosz Krzemiński
Arkadiusz Mateńko
Bydgoszcz 2009
Tematy ćwiczeń:
1e – oznaczenie jamistości metodą bezpośrednią i pośrednią
1f – oznaczenie zawartości pyłów mineralnych
Oznaczenie jamistości metodą bezpośrednią i pośrednią
Jamistość (inaczej objętość wolnych przestrzeni) jest to objętość wolnych przestrzeni między ziarnami kruszywa bez uwzględnienia porów w ziarnach kruszywa.
Oznaczenia jamistości można dokonać dwiema metodami:
· bezpośrednią - polegającą na sprawdzeniu objętości wody wypełniającej wolne przestrzenie w gruncie,
· metodą pośrednią – obliczeniową polegającą na obliczeniu jamistości na podstawie przeprowadzonych badań gęstości pozornej i gęstości nasypowej ziaren kruszywa.
Przy zastosowania metody pośredniej jamistość oblicza się z zaokrągleniem do 0,5 [%] w [%] w stosunku do całej masy próbki ze wzoru:
J = * 100 [%], gdzie:
ρp – gęstość pozorna ziaren kruszywa ,
ρn – gęstość nasypowa ziaren kruszywa ,
przy czym jamistość kruszywa można określić w stanie luźnym lub utrzęsionym (zagęszczonym) podstawiając za ρn odpowiednie wartości gęstości nasypowej.
Przy zastosowaniu metody bezpośredniej oznaczania jamistości kruszywa wykorzystuje się zjawisko wypełniania wolnych przestrzeni w gruncie przez wodę. Znając objętość próbki kruszywa V oraz objętość wody V1 potrzebnej do nasycenia danej objętości kruszywa wodą beż zmiany objętości kruszywa, objętość wolnych przestrzeni co do wartości jest równa wprost objętości wody wlanej do próbki kruszywa J = V1 [cm3]. W ujęciu procentowym jamistość obliczamy ze wzoru:
VL – objętość kruszywa w cylindrze [cm3 ],
V1 – objętość wody wlanej do próbki kruszywa obliczana ze wzoru:
V1 = V2 – V3 [ cm3 ], gdzie:
V2 – początkowa objętość wody przygotowanej do nasycenia próbki kruszywa [cm3 ],
V3 – objętość wody pozostała po nasyceniu próbki kruszywa wodą [cm3 ].
W podany powyżej sposób oznaczamy jamistość w stanie luźnym, stąd indeks L przy symbolu objętości VL.
Objętość wolnych przestrzeni można również ustalić w stanie utrzęsionym (zagęszczonym).
Różnica polega na tym, że początkowa objętość kruszywa w cylindrze V jest zmienna – zmniejsza się na skutek zagęszczenia do wartości Vu. Objętość wody znajdująca się w cylindrze pomiarowym nie uległa zmianie – V1, uległa natomiast zmianie objętość wody wypełniająca wolne przestrzenie w kruszywie; zmniejszy ona się na skutek zagęszczenia kruszywa od wartości VL do wartości Vu o objętość równą różnicy objętości kruszywa w stanie zagęszczonym i przed zagęszczeniem i wynosi:
V1* = Vu – VL [cm3 ], gdzie:
V1* - objętość wody wypełniająca wolne przestrzenie w kruszywie [cm3 ],
Vu – objętość kruszywa w stanie utrzęsionym [cm3 ],
VL – objętość kruszywa w stanie luźnym [cm3 ].
Jamistość oblicza się wówczas ze wzoru:
J = * 100 [%],
oznaczenia jak wyżej.
Za wynik końcowy przyjmujemy średnią arytmetyczną z dwóch oznaczeń, nie różniących się między sobą więcej niż o 2 %. W naszym przypadku oznaczenie jamistości przeprowadzone zostało na jednej próbce, stąd za wynik ostateczny przyjęty zostanie wynik tego oznaczenia.
Przeprowadzono jedno oznaczenie.
Do szklanego cylindra pomiarowego o pojemności 500 ml wsypano próbkę kruszywa o masie m = 500 [g], (jak dla kruszywa drobnego, lekkiego), zajmując objętość VL = 270 [cm3]. W innym cylindrze pomiarowym przygotowano wodę w objętości V2 = 250 [cm3]. Następnie wlano do cylindra pomiarowego z kruszywem taką objętość wody, aby wypełniła pory w kruszywie, a jej poziom zrównał się z górnym poziomem kruszywa w cylindrze pamiętając o tym, aby przy wlewaniu wody nie naruszyć struktury kruszywa. W cylindrze, z którego wlewano wody do próbki kruszywa pozostała woda w objętości V3 = 178 [cm3].
Następnie na tej samej próbce kruszywa nasyconego wodą zastosowano zagęszczanie poprzez uderzanie cylindra dłonią oraz przez wibrowanie na maszynie wibracyjnej. Objętość kruszywa zmniejszyła się i wyniosła Vu = 255 [cm3]. Poziom wody w naczyniu sięgał natomiast 270 [cm3] i był równy początkowej objętości kruszywa VL = 270 [cm3] przed zagęszczeniem.
· Jamistość w stanie luźnym
m = 500,0 [g]
VL = 270 [cm3]
V2 = 250 [cm3]
V3 = 178 [cm3]
V1 = V2 – V3
V1 = 250 – 178 = 72 [cm3]
J = * 100 = *100 = 26,67 [%]
· Jamistość w stanie utrzęsionym
Vu = 255 [cm3]
V1* = VL – Vu
V1* = 270 – 255 = 57 [cm3]
J = * 100 = *100 = 22,35 [%]
· w stanie luźnym J = 26,67 [%]; objętość wolnych przestrzeni równą V = 72 [cm3]
· w stanie utrzęsionym J = 22,35 [%]; objętość wolnych przestrzeni równą V = 57 [cm3].
Widać z powyższego, że jamistość (objętość wolnych przestrzeni) kruszywa zmniejsza się wraz ze stopniem zagęszczenia kruszywa. Oznacza to również, że im kruszywo bardziej zagęszczone tym mniejsza jest jego pojemność wodna, co dla kruszywa drogowego ma duże znaczenie, gdyż grunt o mniejszej jamistości jest odporniejszy na działanie czynników atmosferycznych.
Nie oznaczono jamistości metodą pośrednią ponieważ po oznaczeniu zawartości pyłów przeprowadzonym na grysie bazaltowym 2/5 do oznaczenia jamistości użyto kruszywa – piasku średniego. Do obliczenia jamistości metodą pośrednią potrzeba wartość gęstości pozornej, której nie oznaczyliśmy na ćwiczeniach laboratoryjnych. W związku z tym nie przeprowadzono oznaczenia jamistości metodą pośrednią – obliczeniową.
Cząstki pylasto – ilaste są to ziarna o średnicy poniżej 0,05 [mm];
frakcja pyłowa 0,05 – 0,002 [mm],
Obecność cząstek pylastych i ilastych w kruszywie przeznaczonym do betonu lub do robót bitumicznych jest szkodliwa. Obecność tych cząstek utrudnia połączenie zaprawy z ziarnami kruszywa.
Oznaczenie zawartości cząstek pylastych można przeprowadzić metodą płukania lub metodą przesiewania przez sito o boku oczka 0,074 lub 0,06 [mm]. Metoda przesiewania daje wyniki zaniżone w porównaniu z metodą płukania gdyż część cząstek skleja się z frakcjami grubszymi nie dając przesiewu. Wady tej jest pozbawiona metoda płukania, ponieważ prawie wszystkie części pylaste są odseparowane od frakcji grubszych.
Oznaczenie przeprowadzono metodą płukania. Metoda ta wykorzystuje zjawisko utrzymywania się części pylastych w zawiesinie po zmieszaniu kruszywa z wodą.
Zawartość części pylastych oblicza się w procentach masy w stosunku do masy całej próbki ze wzoru:
, gdzie:
mπ – zawartość pyłów mineralnych [%],
mp – masa próbki [g],
m2 – masa pyłów [g];...
sawinn