Zkoušení kameniva Projekt 1716/2011

Prezentace na téma: "Zkoušení kameniva Projekt 1716/2011"— Transkript prezentace:

1 Zkoušení kameniva Projekt 1716/2011
Aktualizace a rozšíření výuky předmětu experimentální analýza konstrukcí F1 / a

2 POŽADAVKY NA KAMENIVO geometrické vlastnosti fyzikální vlastnosti
chemické vlastnosti Jsou dány v normách pro použití kameniva

3 POŽADAVKY NA GEOMETRICKÉ VLASTNOSTI
zrnitost obsah jemných částic jakost jemných částic tvarový index index plochosti podíl drcených zrn v hrubém kamenivu geometrický tvar drobného kameniva Ukázka pro kamenivo do asfaltových směsí

4 POŽADAVKY NA FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI
Odolnost proti drcení Ohladitelnost kameniva do obrusných vrstev Obrusnost kameniva Stanovení odolnosti proti otěru Odolnost kameniva proti obrusu pneumatikami s hroty Objemová hmotnost zrn Nasákavost Sypná hmotnost Odolnost proti zmrazování a rozmrazování

5 POŽADAVKY NA FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI
Odolnost proti teplotním šokům Afinita mezi hrubým kamenivem a asfaltovým pojivem Sonnenbrand – rozpadavost čediče

6 POŽADAVKY NA CHEMICKÉ VLASTNOSTI
Chemické složení obsah hrubých organických látek mLPC Rozpadavost křemičitanu vápenatého ve vysokopecní strusce Rozpad železa ve vysokopecní strusce Objemová stálost kameniva z ocelářské strusky

7 MĚRNÁ HMOTNOST KAMENIVA
je hmotnost objemové jednotky zrn kameniva (bez dutin a pórů, a bez mezer mezi jednotlivými zrny)

8 MĚRNÁ HMOTNOST KAMENIVA
1) Pro zkoušku použijeme vzorku na zrna menší 0125 2) vzorek se vysuší do ustálené hmotnosti při teplotě (110±5)°C, 3) pyknometr o známém objemu V a hmotnosti m se naplní do 1/3 vzorkem kameniva zjistí hmotnost mw (hmotnost pyknometru + vzorku kameniva) zvážením 4) do pyknometru se vzorkem se po rysku dolije destilovaná voda, kroužením se smočí všechna zrna 5) odstranění všech vzduchových bublin v exsikátoru

9

10 MĚRNÁ HMOTNOST KAMENIVA
6) při 20°C se zváží (pyknometr + vzorek + kapalina) V... objem pyknometru v cm3 m1 ... hmotnost prázdného pyknometru v g m2 ... hmotnost pyknometru se vzorkem v g m3 ... hmotnost pyknometru se vzorkem naplněného pomocnou kapalinou v g ρk ... měrná hmotnost pomocné kapaliny při 20°C v kg.m-3 7) výsledná hodnota je průměr ze dvou souběžných měření nelišící se vzájemně více než 20 kg.m-3

11 OBJEMOVÁ HMOTNOST KAMENIVA
je hmotnost objemové jednotky kameniva i s dutinami a póry, ale bez mezer mezi zrny, objem zrn kameniva se stanovuje podle množství vzorkem vytěsněné vody, máme tři metody: v odměrném válci (přibližná metoda, velikost zrna max. 50 mm), vážení vzorku ve vodě a na vzduchu, v pyknometru

12 OBJEMOVÁ HMOTNOST KAMENIVA
1) vzorek: cca 1 kg – max. velikost zrna 30, cca 2 kg – max. velikost zrna 50 2) vzorek se vysuší do ustálené hmotnosti při teplotě (110±5)°C, 3) zváží se navážka kameniva 4) ponoří se v nasákovací nádobě do kapaliny (alespoň 2 cm pod hladinu) 5) po dvou hodinách nasákávání se povrchově osuší a a vsypou do odměrného válce, který je naplněn do půlky vodou

13 OBJEMOVÁ HMOTNOST KAMENIVA
6) obsah válce se promíchá, aby se vzorek zbavil vzduchových bublin 7) na dělení válce odečteme společný objem kameniva a vody 8) stanovení objemové hmotnosti V ... společný objem vody a kameniva v cm3 Vw ... objem vody v odměrném válci před vsypáním kameniva v cm3 ms ... hmotnost vysušené navážky v g

14 STANOVENÍ OBJEMOVÉ HMOTNOSTI HRUBÉHO KAMENIVA VÁŽENÍM NA VZDUCHU A VE VODĚ
1) vzorek se vysuší do ustálené hmotnosti při teplotě (110±5)°C, 2) velikost zrna mm (hrubé kamenivo) 3) z povrchu zrn se odstraní jemné částice štětcem, kartáčem 4) cca 1 kg vzorku se zváží a poté ponoří do vody, alespoň 2 cm pod hladinu 5) po 2 hodinách nasakování se kamenivo vyjme z vody osuší se a zváží na technických a hydrostatických vahách

15 STANOVENÍ OBJEMOVÉ HMOTNOSTI HRUBÉHO KAMENIVA VÁŽENÍM NA VZDUCHU A VE VODĚ
ms ... hmotnost vysušeného vzorku v g m1 ... hmotnost vzorku nasáklého vodou a povrchově osušeného, stanovená vážením na suchu v g m2 ... hmotnost vzorku nasáklého vodou,stanovená vážením na hydrostatických vahách v g

16 STANOVENÍ OBJEMOVÉ HMOTNOSTI V PYKNOMETRU
1) pyknometr o známé hmotnosti m1 se naplní zkušebním vzorkem a zváží se m2, velikost navážky je závislá na max. velikosti použitého zrna (čím větší zrno, tím větší navážka) 2) přilije se kapalina 3) mícháním se odstraní vzduchové bubliny 4) pyknometr se vytemperuje na teplotu, při které známe hustotu kapaliny a dolije po rysku a zváží

17 STANOVENÍ OBJEMOVÉ HMOTNOSTI V PYKNOMETRU
m1 ... hmotnost prázdného pyknometru s nástavcem v g m2 ... hmotnost pyknometru s nástavcem a zkušebním vzorkem v g m3 ... hmotnost pyknometru s nástavcem a zkušebním vzorkem a kapalinou v g V ... objem pyknometru v cm3 hr ... hustota kapaliny při určité teplotě (bývá 20°C)

18 SYPNÁ HMOTNOST - je hmotnost objemové jednotky kameniva s dutinami a póry s mezerami mezi zrny - rozlišujeme sypnou hmotnost volně sypaného kameniva a setřeseného kameniva

19 SYPNÁ HMOTNOST - STANOVENÍ HMOTNOSTI VOLNĚ SYPANÉHO KAMENIVA
1) vzorek se vysuší do ustálené hmotnosti při teplotě (110±5)°C, 2) vzorek se sype do odměrné nádoby o známé hmotnosti z výšky 10 cm, tak aby se nahromadil v nádobě komolý kužel, který bude o cca 5 cm převyšovat okraj nádoby 3) převršený materiál se opatrně odstraní 4) odměrná nádoba se vzorkem se zváží

20 SYPNÁ HMOTNOST - STANOVENÍ HMOTNOSTI VOLNĚ SYPANÉHO KAMENIVA
m1 ... hmotnost prázdné odměrné nádoby v g m2s ... hmotnost odměrné nádoby naplněné volně sypaným kamenivem v g V ... objem odměrné nádoby v litrech

21 SYPNÁ HMOTNOST - STANOVENÍ HMOTNOSTI SETŘESENÉHO KAMENIVA
1) vzorek se vysuší do ustálené hmotnosti při teplotě (110±5)°C, 2) vzorek se sype do odměrné nádoby, která stojí na vibračním stole, kamenivo se při vibraci postupně dosypává, po ukončení vibrace se opět zarovná s okrajem nádoby 3) odměrná nádoba se vzorkem se zváží

22 SYPNÁ HMOTNOST - STANOVENÍ HMOTNOSTI SETŘESENÉHO KAMENIVA
4) stanovení hmotnosti volně sypaného kameniva m1 ... hmotnost prázdné odměrné nádoby v g m2t ... hmotnost odměrné nádoby naplněné volně sypaným kamenivem v g V ... objem odměrné nádoby v litrech

23 PÓROVITOST pórovitost PS je podíl objemu dutin a pórů v celém objemu zrn kameniva. K jejímu stanovení je nutné znát měrnou a objemovou hmotnost kameniva. ρv ... objemová hmotnost kameniva v kg.m-3 ρ ... měrná hmotnost kameniva v kg.m-3

24 MEZEROVITOST mezerovitost je podíl objemu mezer mezi zrny v celkovém objemu kameniva. Rozlišujeme mezerovitost: volně sypaného kameniva, mezerovitost setřeseného kameniva

25 MEZEROVITOST - STANOVENÍ MEZEROVITOSTI VOLNĚ SYPANÉHO KAMENIVA
ρs ... je sypná hmotnost kameniva volně sypaného v kg.m-3 ρv ... je objemová hmotnost kameniva v kg.m-3

26 MEZEROVITOST - STANOVENÍ MEZEROVITOSTI SETŘESENÉHO KAMENIVA
ρt ... je sypná hmotnost kameniva setřeseného v kg.m-3 ρv ... je objemová hmotnost kameniva v kg.m-3

27 TVAROVÝ INDEX určuje se u hrubého kameniva, jednotlivá zrna jsou rozdělena podle poměru jejich délky k tloušťce. Tvarový index se vypočte jako hmotnostní podíl zrn. Jejichž poměr rozměrů L/E je větší než 3 a vyjádří jako procento celkové hmotnosti zkoušených zrn. Zrna o větším poměru než 3 nejsou vhodná z hlediska nestejnorodosti materiálu, při hutnění se zrna lámou. ČSN EN Stanovení tvaru zrn – Tvarový index

28 TVAROVÝ INDEX

29 TVAROVÝ INDEX 1) vzorek se vysuší do ustálené hmotnosti při teplotě (110±5)°C, 2) rozčlenit kamenivo na úzké frakce (4, 5.6, 8, 11.2, 16, 22.4, 31.5, 45, 63) 3) zváží se jednotlivé frakce vysušeného kameniva 4) změří se délka a tloušťka každého zrna L/E a vyřadí se ty, u kterých je zjištěn poměr větší než 3 (nekubický tvar) – 100 zrn 5) stanovení tvarového indexu SI M2 ... hmotnost nekubických zrn v g M1 ... hmotnost zkušební navážky v g

30 TVAROVÝ INDEX

31 TVAROVÝ INDEX

32 VLHKOST vlhkost je charakteristika stavu kameniva (nikoli ukazatel jeho jakosti), vyznačuje stav v jakém je kamenivo dodáváno nebo v jakém vstupuje do výroby metoda sušením v sušárně umožňuje zjistit celkovou volnou vodu přítomnou ve zkušební navážce kameniva (povrch, póry) ČSN EN Zkoušení mechanických a fyzikálních vlastností kameniva – stanovení vlhkosti sušením v sušárně

33 VLHKOST

34 VLHKOST Hmotnost misky M2 Hmotnost zkušebního vzorku M1
Vysušení při 1105°C M3

35 NASÁKAVOST je množství vody, které pojme kamenivo při úplném ponoření ve vodě, z hodnoty nasákavosti můžeme v prvním přiblížení usuzovat na jeho odolnost proti mrazu ČSN EN Zkoušení mechanických a fyzikálních vlastností kameniva – stanovení objemové hmotnosti zrna a nasákavosti

36 NASÁKAVOST Metoda s drátěným košem pro zrna kameniva od 31,5 mm do 63 mm Pyknometrická metoda pro zrna kameniva od 4 mm do 31,5 mm Pyknometrická metoda pro zrna kameniva od 0,063 do 4 mm

37 ZRNITOST – SÍTOVÝ ROZBOR
zkouška se skládá z roztřídění a oddělení materiálu pomocí sady sít do několika frakcí se sestupnou velikostí otvorů METODY: praní prosévání za sucha ČSN EN Stanovení zrnitosti – sítový rozbor

38 ZRNITOST – SÍTOVÝ ROZBOR

39 ZRNITOST – SÍTOVÝ ROZBOR

40 ZRNITOST – SÍTOVÝ ROZBOR
velikost zkušebního vzorku závisí na maximální velikosti zrna D Vysušení zkušebního vzorku při teplotě 1105°C, zvážení – M1

41 ZRNITOST – SÍTOVÝ ROZBOR
2) Kamenivo se vloží do vody na cca 24 hodin 3) 4) Zbytek na sítě 0,063 se vysuší – M2 M1 Síto 1 mm nebo 2 mm Síto 0,063 mm

42 ZRNITOST – SÍTOVÝ ROZBOR

43 ZRNITOST – SÍTOVÝ ROZBOR

44 Odolnost proti kameniva vůči teplotě a zvětrávání
ČSN EN Zkoušení odolnosti kameniva vůči teplotě a zvětrávání – Stanovení odolnosti proti zmrazování a rozmrazování

45 Odolnost proti kameniva vůči teplotě a zvětrávání
- zkouška, která zjišťuje hrubého kameniva proti zmrazovaní a rozmrazování 10 cyklů -17,5°C +20°C Přesně dán teplotní rytmus cyklu M1 – navážka M2 – zbytek na sítě d/2

46

47 Odolnost proti kameniva vůči teplotě a zvětrávání
- urychlená zkouška síranem hořečnatým - síran hořečnatý krystalizací a rehydratací v pórech zrn kameniva rozrušuje jeho strukturu pět cyklů, kdy kamenivo je ponořeno do roztoku vody se síranem sodným a následně poté vysušeno při 110±5°C Frakce 10/14, kontrolní síto 10 mm

48 OTLUKOVOST KAMENIVA - existují dvě zkoušky: zkouška Los Angeles (referenční metoda), rázová zkouška (alternativní metoda) - principem zkoušky je porovnání zrnitosti před zkouškou a po ní, kdy vzorek kameniva je v bubnu s přepážkou vystaven negativnímu vlivu ocelových koulí, dochází tak k omílání obroušení a otírání kameniva ČSN EN Zkoušení mechanických a fyzikálních vlastností kameniva – Metoda pro stanovení odolnosti proti drcení

49 OTLUKOVOST KAMENIVA Vnitřní průměr 7115 Vnitřní délka 5085
11 ocelových koulí o průměru mm o hmotnosti 400 – 445 g celková hmotnost koulí 4690 – 4860 g

50 OTLUKOVOST KAMENIVA 1) Frakce 10/14
2) Požadavky na zrnitost na sítě 12,5 mm a 11,2 mm 3) při běžném stanovení otlukovosti se její hodnota stanovuje jako poměr hmotnosti celkového zbytku zadrženého na sítě 1,6 navážky po zkoušce k hmotnosti navážky před zkouškou a vyjádří se v procentech

51 OTLUKOVOST KAMENIVA 1) Frakce 10/14
2) Požadavky na zrnitost na sítě 12,5 mm a 11,2 mm navážka 5000  5 g 500 otáček

52 Posouzení kvality jemných částic – zkouška methylenovou modří
Do suspenze zkušební navážky s vodou se přidává roztok methylénové modře (MM). Adsorbce MM zkušební navážkou je kontrolována zkouškou zbarvení filtračního papíru k zjištění přítomnosti nevázaného barviva. Pokud je zjištěna přítomnost nevázaného barviva vypočte se hodnota methylénové modře.

53 Posouzení kvality jemných částic – zkouška methylenovou modří
roztok methylénové modře Destilovaná voda Kaolinit Bireta Filtrační papír Skleněná tyčinka Mixer Váhy Stopky Zkušební síto 2 mm Kádinka Baňka Sušárna Teploměr Stěrka Exsikátor

54 Posouzení kvality jemných částic – zkouška methylenovou modří
Zkušební vzorek 0/ mm ml destilovné vody, Vstříknutí barviva do roztoku 5 ml (opakuje se) Odebrání roztoku tyčinkou a odkápnutí na filtrační papír Vytvoření „úkládky“ o průměru 8 až 12 mm Zkouška je pozitivní, jestliže se ve vlhké části vytvoří kroužek světle modré barvy šířky asi 1 mm okolo středu úkládky

55 Posouzení kvality jemných částic – zkouška methylenovou modří