Αικατερίνη ΜΗΛΙΟΠΟΥΛΟΥ 1

Transcript

1 Σύγκριση μεθόδων εργαστηριακών δοκιμών σε αδρανή υλικά με αμερικανικά (ASTM) και ευρωπαϊκά (ΕΝ) πρότυπα δοκιμών Comparison of laboratory test methods on aggregates conducted according to American (ASTM) and European (EN) standard test methods Αικατερίνη ΜΗΛΙΟΠΟΥΛΟΥ 1 Λέξεις κλειδιά:μέθοδος, αδρανή, παιπάλη, πυκνότητα, απορροφητικότητα, αντοχή σε τριβή και κρούση, Los Angeles, αντοχή σε αποσάθρωση, υγεία, ισοδύναμο άμμου ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Για τη σύγκριση των μεθοδολογιών των δοκιμών σε αδρανή υλικά με αμερικανικά (ASTM) και ευρωπαϊκά (ΕΝ) πρότυπα δοκιμών, οι δοκιμές που περιλαμβάνονται είναι: η μείωση εργαστηριακών δειγμάτων, η κοκκομετρική ανάλυση και η παιπάλη, η πυκνότητα και η απορροφητικότητα, η αντοχή σε τριβή και κρούση (Los Angeles), η αντοχή σε αποσάθρωση (υγεία) και το ισοδύναμο άμμου. Σκοπός της εργασίας είναι να εντοπιστούν οι διαφοροποιήσεις των διαδικασιών που συνεπάγονται τροποποίηση των αποτελεσμάτων. ABSTRACT: For the comparison of the testing procedures on aggregates, with American (ASTM) and European (EN) standard test methods, the tests included are: reducing of laboratory samples, sieve analysis and content of fines, density and water absorption, resistance to degradation (Los Angeles test), soundness using sulphate solutions and sand equivalent. The aim of the project is to detect procedural differences that may lead to the alteration of the results. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Μία φυσική, χημική ή μηχανική ιδιότητα προσδιορίζεται με πολλούς τρόπους που οδηγούν σε διαφορετικά αποτελέσματα, όχι πάντα συγκρίσιμα. Γι αυτό δημιουργήθηκαν τα πρότυπα δοκιμών. Καθιέρωσαν συνθήκες υπό τις οποίες τα αποτελέσματα είναι συγκρίσιμα, ανεξαρτήτως του χρόνου και του χώρου τέλεσης των δοκιμών. Καίτοι μπορούσε να διαμορφωθεί μία κοινή «γλώσσα» μετρήσεων, αντί για ένα πρότυπο ανά υλικό και ιδιότητα, αναπτύχθηκαν περισσότερα: τα αμερικανικά ASTM, τα βρετανικά BS, τα γαλλικά NF, τα γερμανικά DIN, τα ελληνικά ΕΛΟΤ κ.ά. Έτσι λίγο τροποποιημένες διαδικασίες με λίγο μεταβαλλόμενες συνθήκες οδηγούν σε πολύ διαφορετικά αποτελέσματα. Αποτέλεσμα λοιπόν της ύπαρξης πολλών προτύπων είναι η ακύρωση του λόγου για τον οποίο ευθύς εξαρχής αυτά δημιουργήθηκαν. Αυτή την απόκλιση στοχεύουν να καλύψουν τα ευρωπαϊκά πρότυπα ΕΝ. Αυτά τα πρότυπα οφείλει να 1 Χημικός Μηχανικός Α.Π.Θ., MSc Διαχείριση Τεχνικών Έργων, Αθήνα, mataner@gmail.com 1

2 ακολουθήσει και η Ελλάδα, μολονότι μέχρι πρότινος ακολουθούσε κυρίως τα αντίστοιχα αμερικανικά (ASTM). Γι αυτό επιχειρείται η σύγκριση των μεθόδων ASTM και ΕΝ σε αδρανή σκυροδέματος στις εξής δοκιμές: κοκκομετρική ανάλυση και παιπάλη, πυκνότητα και απορροφητικότητα, Los Angeles, υγεία και ισοδύναμο άμμου. Επιλέχθηκε και η μείωση εργαστηριακού δείγματος καθώς συνοδεύει κάθε δοκιμή και επηρεάζει τα αποτελέσματά της. Τα αντίστοιχα πρότυπα δίνονται στη βιβλιογραφία. ΜΕΙΩΣΗ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΥ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ Η ASTM προβλέπει διαχωρισμούς στο 1/2, ενώ η ΕΝ προβλέπει και στα 3/4 και στα 5/8. Οι επιπλέον διαχωρισμοί και οι αυστηρά τυποποιημένες διαδικασίες στο ΕΝ περιορίζουν στο ελάχιστο παρεμβάσεις του εργαστηριακού τεχνικού και οδηγούν σε κάθε ποσότητα τμήματος δοκιμής, ανεξάρτητα από το αρχικό δείγμα. Στα ASTM ορίζεται ελάχιστη αλλά όχι μέγιστη ποσότητα τμήματος δοκιμής. Η ΕΝ όμως προβλέπει μέγιστο όριο 50% επιπλέον της ελάχιστης. Αρχικά η ASTM φαίνεται πιο σωστή, αφού μεγαλύτερη ποσότητα εξασφαλίζει καλύτερη αντιπροσώπευση του υλικού και ορθότερο αποτέλεσμα. Τα μεγάλα τμήματα δοκιμής όμως πιθανώς να δίνουν στενότερα όρια επαναληψιμότητας. Όρια που δεν θα μπορούν να ικανοποιούν τα μικρότερα τμήματα δοκιμής, τηρουμένης της ελάχιστης απαιτούμενης ποσότητας. Εκτιμάται ότι τα ΕΝ περιορίζουν το τμήμα δοκιμής με στόχο όχι τη βέλτιστη ακρίβεια αλλά το σταθερό σφάλμα. Ειδικά σε συγκριτικές μετρήσεις αυτό είναι και το σημαντικότερο. Οι διαδικασίες μείωσης με μηχανικό διαχωριστή ταυτίζονται. Οι απαιτήσεις του, δίνονται στον πίνακα 1 και οι ακολουθούμενες διαδικασίες στον 2. Στο ΕΝ, όταν απαιτείται ελάχιστη ποσότητα τμήματος δοκιμής, εφαρμόζονται οι διαδικασίες Α, B, C και D. Η D δεν εφαρμόζεται σε μίγματα λεπτόκοκκων και χονδρόκοκκων αδρανών. Όταν απαιτείται ποσότητα τμήματος δοκιμής με απόκλιση ± 15%, εφαρμόζονται οι Α, B, και C. Όταν απαιτείται τμήμα δοκιμής με πολύ μικρή απόκλιση εφαρμόζεται η Ε. Επιπλέον, η ΕΝ περιγράφει μείωση δείγματος με ταυτόχρονη μείωση του μεγέθους των κόκκων για χημικές δοκιμές σε πολύ λεπτά κλάσματα. Περιγράφει επίσης μεθόδους λήψης περισσοτέρων τμημάτων δοκιμής, που απαιτούνται για παράδειγμα σε ελέγχους επαναληψιμότητας. Πίνακας 1: Διαφορές απαιτήσεων μηχανικού διαχωριστή με ASTM και ΕΝ. ASTM C702 ΕΝ Πλήθος ανοιγμάτων: πάντα άρτιο τουλάχιστον 8 για χονδρόκοκκα και 12 για λεπτόκοκκα Μέγεθος ανοιγμάτων: Τουλάχιστον 1,5 φορά το μέγιστο κόκκο για χονδρά και μίγματα χονδρών και λεπτών και 12,5 20,0mm για μικρότερα από 3/4 in. Πλήθος ανοιγμάτων: πάντα άρτιο τουλάχιστον 8 Μέγεθος ανοιγμάτων: Τουλάχιστον 2 φορές το μέγιστο κόκκο. 2 Οι απαιτήσεις του μηχανικού διαχωριστή έχουν ληφθεί από το πρότυπο ΕΝ

3 Πίνακας 2: Διαφορές μείωσης εργαστηριακού δείγματος με ASTM και ΕΝ. ASTM C702 ΕΝ Προτεινόμενες διαδικασίες μείωσης δείγματος Α: Μηχανικός διαχωριστής A: Περιστροφικός διαχωριστής δείγματος Β: Τετραμερισμός B: Μηχανικός διαχωριστής C: Μικροσκοπικός σωρός για πολύ C: Κλασματικός διαχωρισμός με φτυάρι υγρά και μικρά δείγματα όταν δε διατίθεται μηχανικός διαχωριστής λεπτόκοκκων. D: Τετραμερισμός E: Λήψη τμήματος δοκιμής από σειράδι 3. Κατηγοριοποίηση ανάλογα με τη φύση και την υγρασία του δείγματος Λεπτόκοκκα: Μέθοδος Α, αν η υγρασία είναι μικρότερη του κορεσμού Μέθοδος Β ή C, αν η υγρασία είναι μεγαλύτερη του κορεσμού Χονδρόκοκκα ή μίγματα λεπτών και χονδρών: Α ή Β. Απαγόρευση χρήσης του τετραμερισμού σε μίγματα χονδρόκοκκου και λεπτόκοκκου Για προσδιορισμό υγρασίας δεν χρησιμοποιούνται μηχανικοί διαχωριστές. Αύξηση ή μείωση υγρασίας ώστε το δείγμα να ρέει ελεύθερα. ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΠΑΙΠΑΛΗ Στο ASTM, χρησιμοποιούνται κόσκινα από συρμάτινο πλέγμα και για χονδρόκοκκα και για λεπτόκοκκα αδρανή. Στο ΕΝ, μόνο για τα χονδρόκοκκα χρησιμοποιούνται κόσκινα από διάτρητη πλάκα. Επιπλέον αλλάζει το μέγεθος οπών των κοσκίνων. Η παιπάλη στο ΕΝ είναι το διερχόμενο του 0,063 mm ενώ στο ASTM του Νο.200 0,075 mm. Το ASTM για αδρανή μεγέθους μεγαλύτερου των 50mm (2 in) επιτρέπει κοκκομετρία κατά τμήματα. Για μίγματα χονδρόκοκκων και λεπτόκοκκων περιγράφει τη λήψη δοκιμίου σύμφωνα με το μέγιστο κόκκο αλλά επιτρέπει τη μείωση του διερχόμενου του Νο.4 ως λεπτόκοκκο, με κατάλληλες αναγωγές. Το ΕΝ αναφέρει πως κάποια υλικά τείνουν με ξήρανση να δημιουργούν ισχυρά συσσωματώματα. Γι αυτά, επιτρέπει να κοσκινιστούν όντας υγρά. Σε δίδυμο δείγμα όμως, προσδιορίζει την υγρασία για διόρθωση των υπολογισμών. Ακόμα, προβλέπει τροποποίηση του τμήματος δοκιμής για ελαφρά ή βαριά αδρανή. Το ΕΝ απαιτεί πάντα ξήρανση. Το ASTM δεν την απαιτεί σε χονδρόκοκκα αδρανή, εκτός εάν έχουν: μέγεθος κάτω από 12,5 mm (1/2 in), υψηλή παιπάλη ή υψηλή απορροφητικότητα. Επίσης το ASTM απαιτεί μεγαλύτερο τμήμα δοκιμής. Η ASTM C136 δεν κάνει ακριβή προσδιορισμό της παιπάλης. Παραπέμπει γι αυτό στη C117, χωρίς να υποχρεώνει την εφαρμογή της. Η C117 αναφέρει ότι το νερό είναι επαρκές και μόνο σε ιδιαίτερες περιπτώσεις π.χ. αδρανή με ισχυρή παρουσία επικαλύψεων αργίλου προτείνεται η χρήση παράγοντα διασποράς. 3 Στο πρότυπο δεν αναφέρεται ως Ε - περιγράφεται ξεχωριστά στην παράγραφο 11. 3

4 Στο ΕΝ όμως, όπου η πλύση μπορεί να παραληφθεί μόνον εφόσον στο αδρανές δεν υπάρχουν συσσωματώματα, προτείνεται 24ωρη παραμονή στο νερό και απλά επιτρέπεται η χρήση παράγοντα διασποράς. Μόνον η ASTM εφαρμόζει έλεγχο της πλύσης, όπου απαιτεί η παιπάλη να είναι πολύ μεγαλύτερη αυτής με ξηρή κοσκίνιση. Προκύπτει λοιπόν ότι οι διαφορές είναι ασήμαντες και ότι το ποσοστό παιπάλης διαφοροποιείται μόνο λόγω της μικρότερης οπής κοσκίνου του ΕΝ. Το ASTM ορίζει πιο μεγάλη ποσότητα επιτρεπτού συγκρατούμενου στα κόσκινα. Σε περίπτωση υπερφόρτωσης προτείνει είτε παρεμβολή επιπλέον κοσκίνου πάνω από αυτό που θα υπερφορτωθεί ή κοκκομέτρηση κατά τμήματα και άθροιση των συγκρατούμενων. Το ΕΝ προτείνει επίσης κοκκομέτρηση του συγκρατούμενου κατά τμήματα ή τετραμερισμό διερχόμενου του προηγούμενου κόσκίνου. Το τελευταίο το προτείνει και η ASTM για μίγματα χονδρών και λεπτών, για τα οποία το ΕΝ δεν κάνει μνεία. Στον έλεγχο της διαδικασίας κοσκίνισης, όπου συγκρίνονται το άθροισμα των συγκρατούμενων και του υλικού του υποδοχέα με το αρχικό δείγμα, το ASTM θέτει όριο διαφοράς 0,3% ενώ το ΕΝ 1%. Από τα ανωτέρω συνάγεται ότι τα διαφορετικά ανοίγματα οπών θα δώσουν διαφορετικά διερχόμενα, ωστόσο η κοκκομετρική καμπύλη δεν αναμένεται να μεταβληθεί. Η επαναληψιμότητα του ASTM δίνεται στον πίνακα 3 ενώ του ΕΝ στη σχέση 1. Πίνακας 3: Επαναληψιμότητα ASTM για λεπτόκοκκα αδρανή % Διερχόμενο (Δ) Επαναληψιμότητα % Διερχόμενο (Δ) Επαναληψιμότητα 95 Δ < 100 0,7 10 Δ < 15 1,0 60 Δ < 95 1,6 2 Δ < 10 1,1 20 Δ < 60 2,4 0 Δ < 2 0,4 15 Δ < 20 1,5 ( Χ) r 1 = 0,042 Χ 100 όπου Χ το διερχόμενο (1) Ίσως η ΕΝ να έδινε μικρότερη ακρίβεια λόγω του μικρότερου τμήματος δοκιμής, ωστόσο αυτό αντισταθμίζεται με τη μείωση του επιτρεπτού συγκρατούμενου. Τιμές διερχομένων από 1 έως 99 % εισάγονται στη σχέση 1 και οι τιμές επαναληψιμότητας συγκρίνονται με αυτές της ASTM σχήμα 1. Πράγματι ο στατιστικός έλεγχος δεν έδειξε σημαντική διαφορά στην επαναληψιμότητα. ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΠΟΡΡΟΦΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Χονδρόκοκκα αδρανή 4 Η ΕΝ για ιδιαιτέρως χονδρόκοκκα αδρανή περιγράφει βύθιση μέχρι σταθερής μάζας για την επίτευξη του κορεσμού. Επιπλέον αναφέρει διαδικασία για ελαφροβαρή αδρανή ενώ το ASTM δηλώνει ότι δεν είναι κατάλληλο για αυτά. 4 Το ΕΝ για υλικά 4-31,5 mm περιγράφει μέθοδο με φιάλη αλλά επιτρέπει τη χρήση διάτρητου καλαθιού. Εδώ, λόγω μεγαλύτερης εξοικείωσης, υιοθετήθηκε η μέθοδος του καλαθιού. 4

5 Η ΕΝ χωρίζει το υλικό στο κόσκινο 31,5 mm και αποδίδει δύο αποτελέσματα. Η ASTM χωρίζει στο 1 ½ in (37,5 mm) αν το συγκρατούμενο σε αυτό είναι πάνω από 15% αλλά, με δεδομένα τα ποσοστά των κλασμάτων, αποδίδει τελικώς ένα αποτέλεσμα. Ελάχιστα μικρότερη είναι η ποσότητα υλικού που απαιτείται στο ΕΝ. Στον πίνακα 4 δίνονται οι διαφοροποιήσεις των διαδικασιών. Πίνακας 4: Διαφορές διαδικασίας πυκνότητας χονδρόκοκκων με ASTM και ΕΝ ASTM C127 ΕΝ Αρχική προετοιμασία - Χρόνος βύθισης στο νερό για την επίτευξη κορεσμού Ξήρανση μετά την πλύση και πριν τη Μετά την πλύση κατευθείαν βύθιση στο βύθιση στο νερό Διάρκεια: 24 ± 4 ώρες νερό Διάρκεια: 24 ± 0,5 ώρες. Διαδικασία ζυγίσεων 1.Απομάκρυνση από το νερό και 1.Ζύγισης στο νερό (Μ 2 ) και καταγραφή σκούπισμα με απορροφητικό ύφασμα θερμοκρασίας Τ 2 μέχρι να απομακρυνθούν όλα τα λεπτά 2.Απομάκρυνση απ το νερό, σκούπισμα φιλμ υγρασίας. Επιτρέπεται χρήση με απορροφητικό ύφασμα & εξάτμιση ρεύματος θερμού αέρα επιφανειακής υγρασίας με παραμονή 2.Ζύγιση κορεσμένου και επιφανειακά στον αέρα μέχρι να απομακρυνθούν ξηρού (Β) όλα τα λεπτά φιλμ υγρασίας 3.Τοποθέτηση δείγματος στο νερό και 3.Ζύγιση κορεσμένου και επιφανειακά ζύγιση σε αυτό (C) ξηρού (Μ 1 ) 4.Ξήρανση μέχρι σταθερής μάζας και 4.Ξήρανση μέχρι σταθερής μάζας και ζύγιση του ξηρού δείγματος (Α). ζύγιση ξηρού δείγματος (Μ 4 ). Απομάκρυνση αέρα από το νερό βύθισης Δεν γίνεται αναφορά. Το καλάθι ανασηκώνεται και αφήνεται ελεύθερο να πέσει για 25 φορές. Συνθήκες βύθισης / δοκιμής πυκνότητα νερού Κατά τη βύθιση, το νερό πρέπει να έχει θερμοκρασία δωματίου. Κατά τη ζύγιση εντός του (C), 23 ± 2 C. Η πυκνότητα νερού λαμβάνεται 997,5 kg/m 3 που αντιστοιχεί σε 23 C. Καθ όλη τη διάρκεια βύθισης και στη ζύγιση εντός του, ορίζεται θερμοκρασία νερού 22 ± 3 C. Η πυκνότητα ρ w λαμβάνεται ανάλογα με τη θερμοκρασία Τ 2. Για αδρανή με χαμηλή απορροφητικότητα, το ΕΝ επιτρέπει τη ζύγιση του ξηρού στην αρχή. Οι υπολογισμοί των αποτελεσμάτων είναι ίδιοι και οι διαφορές στη διαδικασία δεν δικαιολογούν τροποποίησή τους. Εξαίρεση αποτελεί η αμελητέα μείωση της ακρίβειας της ASTM λόγω της μέσης τιμής πυκνότητας του νερού. Στον πίνακα 6 δίνεται η επαναληψιμότητα των δύο προτύπων. Λεπτόκοκκα αδρανή Στην ASTM συμμετέχουν 500 ± 10 g κορεσμένου και επιφανειακά ξηρού που αντιστοιχούν σε g ξηρού. Στην ΕΝ από 1 kg αδρανούς απομακρύνεται το συγκρατούμενο στα 4 mm και με πλύση το διερχόμενο των 0,063 mm. Η ποσότητα που τελικά συμμετέχει στη δοκιμή είναι από έως g. Στον πίνακα 5 δίνονται οι διαφοροποιήσεις των δύο μεθόδων. 5

6 Πίνακας 5: Διαφορές διαδικασίας πυκνότητας λεπτόκοκκων με ASTM και ΕΝ ASTM C128 5 ΕΝ Χρόνος βύθισης στο νερό για την επίτευξη κορεσμού 24 ± 4 ώρες στο νερό ή διαβροχή με 24 ± 0,5 ώρες σε φιάλη με νερό που έχει υγρασία τουλάχιστον 6%. ήδη υποστεί βρασμό και ψύξη. Διαδικασία ζυγίσεων 1.Επιφανειακή ξήρανση και λήψη 1.Ζύγιση δείγματος εντός της φιάλης, 500 ± 10g (S) αδρανούς αφού έχει απομακρυνθεί ο αέρας (Μ 2 ) 2.Εισαγωγή στη φιάλη και και καταγραφή θερμοκρασίας νερού (Τ 2 ) απομάκρυνση του αέρα. Ζύγιση 2.Ζύγιση φιάλης και νερού (Μ 3 ) και φιάλης νερού και δείγματος (C) καταγραφή θερμοκρασίας νερού (Τ 3 ) 3.Καταγραφή θερμοκρασίας νερού. 3.Ξήρανση του δείγματος επιφανειακά και 4.Ζύγιση φιάλης και νερού (Β) καταγραφή της μάζας (Μ 1 ) 5.Ξήρανση μέχρι σταθερής μάζας και 4.Ξήρανση μέχρι σταθερής μάζας και ζύγιση του ξηρού (Α). ζύγιση του ξηρού (Μ 4 ). Έλεγχος επίτευξης κορεσμένου και επιφανειακά ξηρού 25 χτύποι 6 - Όταν παρατηρηθεί έστω και ελάχιστη κύλιση του υλικού σε μέρος της επιφάνειας του κώνου. Πτώση της ράβδου από ύψος 5mm. 25 χτύποι - Όταν παρατηρηθεί σημαντική κατάρρευση του υλικού, ο κώνος έχει σαφή κορυφή και παράπλευρη επιφάνεια σε οξείες γωνίες με το επίπεδο. Απομάκρυνση αέρα από το νερό βύθισης Χειροκίνητη ή μηχανική ανάδευση. Χειροκίνητη ανάδευση ή εφαρμογή κενού. Συνθήκες βύθισης / δοκιμής πυκνότητα νερού Θερμοκρασία νερού κατά τη ζύγιση Νερό βύθισης, Τ 2 και Τ 3 να είναι: 22±3 C. εντός του, 23 ± 2 C. Οι Τ 2 και Τ 3 να απέχουν μέχρι 2 C. Οι υπολογισμοί είναι ίδιοι και οι διαφορές στη διαδικασία αμελητέες. Η αφαίρεση της παιπάλης στην ΕΝ όμως θα επηρεάσει την απορροφητικότητα, καθώς αφαιρείται το κλάσμα με τη μεγαλύτερη ειδική επιφάνεια. Στον πίνακα 6 δίνεται η επαναληψιμότητα, όπου ψηλές τιμές είναι αναμενόμενες, καθώς η επίτευξη του κορεσμένου και επιφανειακά ξηρού είναι μία αρκετά υποκειμενική διαδικασία. Πίνακας 6: Επαναληψιμότητα πυκνότητας και απορροφητικότητας Κλάσμα Χονδρόκοκκα Λεπτόκοκκα Επαναληψιμότητα ASTM C127 ΕΝ ASTM C128 ΕΝ Φαινόμενη πυκνότητα 20 kg/m 3 23 kg/m 3 27 kg/m 3 38 kg/m 3 Πυκνότητα επί ξηρής βάσης 25 kg/m 3 25 kg/m 3 32 kg/m 3 43 kg/m 3 Πυκνότητα επί κορεσμένης 20 kg/m & επιφανειακά ξηρής βάσης 22 kg/m 3 27 kg/m 3 35 kg/m 3 Απορροφητικότητα 0,25 % 0,2 % 0,31% 0,5% 5 Βαρυμετρική μέθοδος - το πρότυπο επιτρέπει και την ογκομετρική με χρήση φιάλης Le Chatelier 6 Εναλλακτικοί έλεγχοι για υλικά γωνιώδη που δε ρέουν εύκολα ή με υψηλή παιπάλη: 1) 4 στρώσεις με 10, 10, 3 και 2 χτύπους αντίστοιχα ή 2) Σε επίπεδη, μη απορροφητική, μαύρη επιφάνεια τοποθετείται υλικό για 1 3 sec. Αν παραμείνουν ίχνη υγρασίας σε αυτή για πάνω από 2 sec, υπάρχει ακόμα επιφανειακή υγρασία 6

7 ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΤΡΙΒΗ & ΚΡΟΥΣΗ ΔΟΚΙΜΗ LOS ANGELES Ο εξοπλισμός είναι ίδιος και αλλάζει μόνο το κόσκινο για τον προσδιορισμό της απώλειας: στο ASTM είναι το Νο.12 (1,70 mm) ενώ στο ΕΝ το 1,6 mm. Οι διαστάσεις του κάδου και του φορτίου δίνονται στον πίνακα 7. Πίνακας 7: Ανοχές διαστάσεων κάδου και σφαιρών για τη δοκιμή Los Angeles Εξάρτημα ASTM C131 ΕΝ Πάχος κάδου (mm) 12,4 11,5 13,0 Εσωτερική διάμετρος κάδου (mm) Εσωτερικό μήκος κάδου (mm) Κλίση περιστροφής κάδου (mm) 1 / Ύψος ανοίγματος κάδου (mm) Πλάτος / πάχος καλύμματος (mm) 190,5 / 6,35 - / - Μήκος πτερυγίου (mm) = μήκος κάδου = μήκος κάδου Πλάτος / πάχος πτερυγίου (mm) / 25, / Απόσταση πτερυγίου από άνοιγμα μεγάλη (mm) Απόσταση πτερυγίου από άνοιγμα μικρή (mm) Συχνότητα περιστροφής κάδου (rpm) Μάζα (g) / διάμετρος (mm) σφαίρας / 46, / Οι δύο μέθοδοι αφορούν σε χονδρόκοκκα αδρανή. Η ΕΝ απαιτεί το εργαστηριακό δείγμα να περιέχει τουλάχιστον 15kg από το κλάσμα που συμμετέχει στη δοκιμή. Η ASTM προδιαγράφει 4 διαβαθμίσεις και επιλέγεται εκείνη που αντιπροσωπεύει καλύτερα το υλικό κατά κανόνα, η Β: 9,5 mm (3/8 ) 19,0 mm (3/4 ) με φορτίο 11 σφαιρών συνολικής μάζας 4584 ± 25 g. Η ΕΝ περιγράφει μόνο μία διαβάθμιση: mm με φορτίο 11 σφαιρών συνολικής μάζας g. Μόνο σε πληροφοριακό παράρτημα αναφέρονται εναλλακτικές. Οι διαδικασίες προετοιμασίας του δείγματος παρατίθενται στον πίνακα 8. Πίνακας 8: Προετοιμασία τμήματος δοκιμής για Los Angeles με ASTM και ΕΝ. ASTM C131 ΕΝ Μείωση εργαστηριακού δείγματος 1.Διαχωρισμός στα δύο κλάσματα 2. Πλύση/ξήρανση μέχρι σταθερής μάζας 2.Πλύση στο μικρότερο κόσκινο και 3.Διαχωρισμός των κλασμάτων που ξήρανση μέχρι σταθερής μάζας. συμμετέχουν στη δοκιμή 3.Ανάμιξη των κλασμάτων στις 4.Ανάμιξη των κλασμάτων στις απαιτούμενες αναλογίες. απαιτούμενες ποσότητες. 4.Μείωση ώστε να προκύψουν 5000 ± 5 g. Αν το υλικό που εξέρχεται από τον κάδο δεν περιέχει σημαντικά ποσά σκόνης, το ASTM επιτρέπει την παράλειψη της πλύσης. Λόγω της αύξησης του φορτίου και της μείωσης του κλάσματος αναμένεται η ΕΝ να δώσει μεγαλύτερες απώλειες. Η αλλαγή του κοσκίνου θεωρείται αμελητέα. Για την ASTM η επαναληψιμότητα είναι 5,7% ενώ για την ΕΝ είναι 6% του μέσου όρου δύο αποτελεσμάτων. 7

8 ΑΝΤΟΧΗ ΣΕ ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ ΔΟΚΙΜΗ ΥΓΕΙΑΣ Η ASTM ορίζει είτε διάλυμα Na 2 SO 4 είτε MgSO 4 στην Ελλάδα χρησιμοποιείται αποκλειστικά το Na 2 SO 4. Η ΕΝ ορίζει μόνο MgSO 4. Οι διαφορές των διαλυμάτων δίνονται στον πίνακα 9. Πίνακας 9: Διαφορές διαλυμάτων υγείας των μεθόδων ASTM και ΕΝ Πρότυπο ASTM C88 ΕΝ Διάλυμα Na 2 SO 4 MgSO 4 MgSO 4 Ποσότητα άλατος ανά λίτρο 350 g άνυδρο ή 350 g άνυδρο ή νερού για υπέρκορο διάλύμα 750 g ένυδρο 1400 g ένυδρο 1500 g ένυδρο Ελάχιστος όγκος διαλύματος Τουλάχιστον 5 φορές τον όγκο των αδρανών Τουλάχιστον 3 λίτρα ανά δείγμα Διαδικασία διάλυσης Ανάδευση σε νερό C για διάλυση του άλατος και ψύξη στη θερμοκρασία δοκιμής Παραμονή πριν τη χρήση 48 h 48 ± 1 h Θερμοκρασία δοκιμής C C Το ASTM ζητεί διάτρητα δοχεία, βυθισμένα 12,5 mm κάτω από την επιφάνεια του διαλύματος. Το ΕΝ απαιτεί δοχεία αιωρούμενα στο διάλυμα, διάτρητα στη βάση και στην παράπλευρη επιφάνεια, με ορισμένο άνοιγμα οπών. Η ελάχιστη απόσταση μεταξύ τους, από το άλας στον πυθμένα, από την επιφάνεια του διαλύματος και από τα τοιχώματα του δοχείου πρέπει να είναι 20 mm. Η ASTM αφορά σε χονδρόκοκκα και λεπτόκοκκα, σε μίγματα αυτών και σε ελαφροβαρή αδρανή. Η ΕΝ αφορά μόνο στο κλάσμα mm ενώ σε πληροφοριακό παράρτημα αναφέρει εναλλακτικές διαβαθμίσεις. Και οι δύο μέθοδοι αναφέρουν πιθανή ακαταλληλότητα της δοκιμής σε αδρανή που περιέχουν CaCO 3 ή MgCO 3. Τα κλάσματα διαφέρουν λόγω των διαφορετικών κοσκίνων. Το ASTM έχει 10 κλάσματα χονδρόκοκκων και 5 λεπτόκοκκων. Στα χονδρόκοκκα ο έλεγχος της απώλειας γίνεται με κόσκινο μικρότερο από αυτό που ορίζει το κάτω όριο του κλάσματος ενώ στα λεπτόκοκκα γίνεται με αυτό το κόσκινο. Το ΕΝ περιγράφει 5 διαβαθμίσεις για χονδρόκοκκα και 5 για λεπτόκοκκα. Η απώλεια ελέγχεται στο κόσκινο που καθορίζει το κάτω όριο του κλάσματος. Στα λεπτόκοκκα, οι 4 τελευταίες διαβαθμίσεις είναι κοινές στα δύο πρότυπα και οι 3 τελευταίες έχουν και την ίδια ποσότητα τμήματος δοκιμής. Οι ανοχές τιμημάτων δοκιμής στο ASTM είναι μεγαλύτερες. Οι διαφορές των κύκλων και η προετοιμασία τμήματος δοκιμής δίνονται στους πίνακες 10 και 11 αντίστοιχα. Πίνακας 10: Διαφορές στους κύκλους για τη δοκιμή υγείας με ASTM και ΕΝ. Πρότυπο ASTM C88 ΕΝ Στο διάλυμα / Στράγγιση h / 15 ± 5 min 17 ± 0,5 h / 2 ± 0,25 h Ξήρανση Μέχρι σταθερής μάζας 24 ± 1 h Ψύξη Σε θερμοκρασία δωματίου 5 ± 0,25 h σε ξηραντήρα Πλύση Κυκλοφορία νερού 43 ± 6 C Νερό βρύσης 8

9 Πίνακας 11: Προετοιμασία τμήματος δοκιμής υγείας με ASTM και ΕΝ ASTM C88 ΕΝ Μείωση δείγματος Λαμβάνεται υπόδειγμα ικανό να αποδώσει Λαμβάνονται δύο υποδείγματα, με 500g την ελάχιστη ποσότητα τμήματος δοκιμής. τουλάχιστον από το κλάσμα δοκιμής. Πλύση / Κοσκίνιση Λεπτόκοκκα αδρανή: 1. Ξήρανση για 24 ± 1 h και ψύξη σε 1. Πλύση στο Νο.50 και ξήρανση μέχρι ξηραντήρα σε θερμοκρασία δωματίου σταθερής μάζας 2. Κοσκίνιση για την απομάκρυνση του 2. Διαχωρισμός στα επιμέρους κλάσματα διερχόμενου από τα 10 mm και του με κοσκίνιση μέχρι άρνησης συγκρατούμενου στα 14 mm όμοια 3. Ζύγιση απαιτούμενου τμήματος δοκιμής για άλλες διαβαθμίσεις Χονδρόκοκκα αδρανή: 1. Πλύση & ξήρανση μέχρι σταθερής μάζας 2. Διαχωρισμός στα επιμέρους κλάσματα με κοσκίνιση μέχρι άρνησης 3. Ζύγιση απαιτούμενου τμήματος δοκιμής 4. Ανάμιξη κλασμάτων τελικού δοκιμίου 5. Μέτρηση κόκκων άνω των 19,0 mm. 3. Πλύση με απεσταγμένο νερό και ξήρανση για 24 ± 1 h 4. Επανάληψη κοσκίνισης για να διασφαλιστεί πλήρης διαχωρισμός 5. Ζύγιση από κάθε υπόδειγμα της απαιτούμενης ποσότητας προς σχηματισμό δύο δοκιμίων. Οι δύο μέθοδοι απαιτούν 5 κύκλους 7 = και ελέγχουν στο τέλος την παρουσία SO 4 με BaCl 2. Η ASTM περιγράφει και ποιοτική εξέταση χονδρόκοκκων, μετρώντας τους κόκκους που έχουν υποστεί διαχωρισμό, ρηγμάτωση, κατακερματισμό ή αποφλοίωση. Επιπλέον πολλαπλασιάζει την απώλεια κλάσματος με το ποσοστό συμμετοχής του και προσθέτει τα γινόμενα αποδίδοντας τη συνολική απώλεια. Το ΕΝ δίνει αποτέλεσμα για κάθε κλάσμα το μέσο όρο απώλειας των δύο δοκιμίων. Η επαναληψιμότητα της ASTM είναι για Na 2 SO 4 68% και για MgSO 4 31% του μέσου όρου δύο αποτελεσμάτων. Για την ΕΝ η επαναληψιμότητα δίνεται στη σχέση 2. Η σύγκριση της επαναληψιμότητας φαίνεται στο σχήμα 1. ( 100 x) 0,18x όπου x ο μέσος όρος της απώλειας (2) Επαναληψιμότητα 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 ASTM C136 EN Διερχόμενο % Σχήμα 1: Διαγράμματα επαναληψιμότητας κοκκομετρίας και υγείας Επαναληψιμότητα ASTM Na 2 SO 4 ASTM MgSO 4 EN MgSO Απώλεια δοκιμής υγείας (%) 7 Οι κύκλοι της ASTM ορίζονται στην προδιαγραφή ASTM C33 και σε ελληνικές προδιαγραφές. 9

10 Η υγεία παρουσιάζει τις πιο πολλές διαφοροποιήσεις. Αφού η επαναληψιμότητα είναι υψηλή, αναμένονται και σημαντικές διαφορές στα αποτελέσματα. Ήδη στο ASTM αναφέρεται ότι το MgSO 4 δίνει μεγαλύτερη απώλεια από το Na 2 SO 4. ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΑΜΜΟΥ Οι διαφορές στο διάλυμα δίνονται στον πίνακα 12. Καθώς η HCHO είναι λίγη και το CaCl 2 ως στερεό δεν επηρεάζει τον όγκο, προκύπτει διάλυμα γλυκερίνης. Λιγότερη γλυκερίνη στο ΕΝ οδηγεί σε μικρότερη η πυκνότητα και σε λιγότερους αιωρούμενους κόκκους. Συνεπώς μειώνεται το ύψος αργίλου και αυξάνεται το ισοδύναμο άμμου. Οι διαφορές του εξοπλισμού δίνονται στον πίνακα 13. Πίνακας 12: Διαφορές διαλυμάτων ισοδυνάμου άμμου με ASTM και ΕΝ Πρότυπο ASTM D2419 ΕΝ Αναλογίες: Χλωριούχο ασβέστιο CaCl 2 : 2,70 g/l 2,78 g/l Φορμαλδεΰδη HCHO: 0,28 g/l 0,31 g/l Γλυκερίνη: 12,20 g/l 8,00 g/l Θερμοκρασία διαλύματος 22 ± 3 C 23 ± 3 C Χρήση εναλλακτικών συντηρητικών Γλουταραλδεΰδη Δεν προβλέπονται Διάρκεια ζωής χρησιμοποιούμενου διαλύματος 14 μέρες 28 μέρες Πίνακας 13: Ανοχές διαστάσεων εξοπλισμού ισοδυνάμου άμμου Πρότυπο ASTM D2419 ΕΝ Ογκομετρικός κύλινδρος Ολικό ύψος (mm) 431,80 429,75 430,25 Ύψος πρώτης χαραγής (mm) 99,00 105,00 99,75 100,25 Ύψος διαβάθμισης - δεύτερης χαραγής (mm) 380,24 381,76 379,75 380,25 Εσωτερική διάμετρος (mm) 31,75 31,95 32,05 Εξωτερική διάμετρος (mm) 38,10 34,95 35,05 Μεταλλικό σιφόνι Μήκος / εξωτερική διάμετρος (mm) 508 / 6, / 5,95-6,05 Στέλεχος με βάρος Μήκος (mm) ,75 420,25 Διάμετρος (mm) 6,35 6,00 Βάρος (g) Μηχανικός αναδευτήρας Βήμα κίνησης (mm) 202,2 204, Συχνότητα (cpm) Κυλινδρική κάψα Εσωτερική διάμετρος (mm) / Όγκος (ml) 57 / Δεν προβλέπεται Η ASTM γίνεται στο διερχόμενο του 4,75 mm (Νο.4) σε ένα δοκίμιο. Η ΕΝ γίνεται σε δύο δοκίμια στο 0/2 ενώ σε κανονιστικό παράρτημα περιγράφεται 10

11 διαδικασία για το 0/4 8. Στην ASTM περιγράφεται μείωση και κοσκίνιση του δείγματος στο 4,75 mm (Νο.4) προς περίπου 1500 g. Εξ αυτών λαμβάνεται τμήμα δοκιμής, όγκου όσο η κάψα. Στην ΕΝ το τμήμα δοκιμής λαμβάνεται με διαδικασίες μείωσης και έχει υγρασία μικρότερη του 2% για το 0/2 και του 8% για το 0/4, αλλά όχι μηδενική. Το τμήμα δοκιμής m δίνεται από τη σχέση 3. [ 120 ( 100 w) ]/ 100 m = όπου w: το ποσοστό της υγρασίας (3) Η ανάγνωση των σταθμών γίνεται στην ASTM από τη διαβάθμιση του κυλίνδρου και στην ΕΝ με χάρακα 9. Η μηχανική ανάδευση της ASTM διαρκεί 45 ± 1sec και της ΕΝ 30 ± 1sec. Στην ΕΝ, η αύξηση της συχνότητας οδηγεί σε μεγαλύτερη αποκόλληση των λεπτών, που όμως εξισορροπείται από το μειωμένο χρόνο. Η αφαίρεση του κλάσματος 2/4 στην ΕΝ επιφέρει μείωση των κόκκων άμμου, αύξηση της αναλογίας λεπτών και άρα μείωση του ισοδυνάμου άμμου. Για το 0/4 όμως αναμένεται μικρή μεταβολή μόνο λόγω της πυκνότητας του διαλύματος. Στην ASTM το αποτέλεσμα στρογγυλοποιείται στον αμέσως επόμενο ακέραιο. για το μέσο όρο 3 δοκιμίων, στρογγυλοποιούνται ομοίως κάθε αποτέλεσμα και ο μέσος όρος των. Στην ΕΝ τα δύο αποτελέσματα αποδίδονται με ένα δεκαδικό και ο μέσος όρος τους στρογγυλοποιείται στον πλησιέστερο ακέραιο. Στην ASTM, η επαναληψιμότητα είναι 4,2 για τιμές άνω του 80 και 8,2 για κάτω του 80. Στην ΕΝ αναφέρεται μόνο ότι η δοκιμή επαναλαμβάνεται αν δύο αποτελέσματα διαφέρουν περισσότερο από 4. Εμμέσως, η επαναληψιμότητα της ΕΝ είναι ίση σχεδόν με της ASTM για τιμές πάνω από 80 και περίπου η μισή για κάτω από 80. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΣΧΟΛΙΑ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ Ως επί το πλείστον, οι διαδικασίες των ASTM και των ΕΝ είναι κοινές. Υπάρχουν όμως διαφοροποιήσεις που επηρεάζουν τα αποτελέσματα. Στην παρούσα εργασία φάνηκε ότι καίτοι η ποιοτική αξιολόγηση των διαφορών μπορεί να οδηγήσει σε εκτιμήσεις για πιθανή αύξηση ή μείωση του αποτελέσματος, ωστόσο δεν αρκεί για την ποσοτική εκτίμηση της διαφοράς των αποτελεσμάτων. Για το σκοπό αυτό απαιτούνται εργαστηριακά αποτελέσματα, τα οποία η ποιοτική αξιολόγηση θα τεκμηριώσει αιτιολογικά. Οι περιγραφές και οι οδηγίες των ASTM είναι λεπτομερέστερες και εκτενέστερες. Καλύπτουν πλήρως την πρακτική διαδικασία και σχεδόν όλες τις πιθανές περιπτώσεις. Γι αυτό, λοιπόν, όταν μία διαδικασία σε ΕΝ δεν περιγράφεται επαρκώς, συμπληρώνεται στην πράξη με βάση το αντίστοιχο ASTM. Δεν εκτιμάται ότι η πρακτική αυτή θα επηρεάσει τις συγκριτικές δοκιμές στη χώρα μας, όπου όλοι οι φορείς έχουν αντίστοιχη εμπειρία. Δεν είναι όμως γνωστό πώς αντιμετωπίζουν τα εργαστήρια σε άλλες χώρες τα ασαφή σημεία των ΕΝ. Επομένως, σε διεθνή διεργαστηριακά σχήματα μπορεί να υπάρξουν αποκλίσεις. 8 Είναι κοινή πρακτική η ASTM να εκτελείται εις τριπλούν και να αποδίδεται ο μέσος όρος τους. 9 Η ASTM έχει ειδική διαδικασία όταν μετά τα 20min ± 15sec το ύψος αργίλου δεν είναι σαφές. 11

12 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η γράφουσα ευχαριστεί τον αναπληρωτή καθηγητή του Πανεπιστημίου Πατρών Ε. Μπούσια, τον προϊστάμενο εργαστηρίου Π.Υ.Θ της εταιρείας «ΕΓΝΑΤΙΑ ΟΔΟΣ Α.Ε.» Σ. Λυκούδη, καθώς και το Γ. Γκρίντζο, γενικό διευθυντή της εταιρείας «ERGOTEST Α.Ε.», για την πολύτιμη βοήθειά τους. ΑΝΑΦΟΡΕΣ ΕΛΟΤ ΕΝ :1996 «Δοκιμές για τον προσδιορισμό των γενικών ιδιοτήτων των αδρανών Μέρος 1: Μέθοδος δειγματοληψίας». ΕΛΟΤ ΕΝ :2000 «Δοκιμές γενικών ιδιοτήτων των αδρανών Μέρος 2: Μέθοδοι μείωσης εργαστηριακών δειγμάτων». ΕΛΟΤ ΕΝ :1998 και /Α1:2006 «Δοκιμές γεωμετρικών ιδιοτήτων των αδρανών Μέρος 1: Προσδιορισμό διαγράμματος κοκκομετρίας μέθοδος με κόσκινα». ΕΛΟΤ ΕΝ :1996 «Δοκιμές γεωμετρικών ιδιοτήτων των αδρανών Μέρος 2: Προσδιορισμό κοκκομετρικών κλασμάτων Κόσκινα δοκιμών, ονομαστικό μέγεθος διατομών κοσκίνων». ΕΛΟΤ ΕΝ :2000 «Δοκιμές γεωμετρικών ιδιοτήτων των αδρανών Μέρος 8: Αξιολόγηση λεπτόκοκκου κλάσματος (παιπάλης) Δοκιμή ισοδυνάμου άμμου». ΕΛΟΤ ΕΝ :1998 και /Α1:2007 «Δοκιμές για τον προσδιορισμό των μηχανικών και φυσικών ιδιοτήτων των αδρανών Μέρος 2: Μέθοδοι προσδιορισμού της αντίστασης σε θρυμματισμό». ΕΛΟΤ ΕΝ :2000 και /Α1:2006 «Δοκιμές για τον προσδιορισμό των μηχανικών και φυσικών ιδιοτήτων των αδρανών Μέρος 6: Προσδιορισμός της πυκνότητας του φίλλερ και απορρόφησης νερού». ΕΛΟΤ ΕΝ :1999 «Δοκιμές για τον προσδιορισμό ιδιοτήτων των αδρανών σε θερμικές & καιρικές μεταβολές Μέρος 2: Δοκιμή θειικού μαγνησίου» ASTM C88-05 «Standard test method for soundness of aggregates by use of sodium sulfate or magnesium sulfate». ASTM C «Standard test method for materials finer than 75-μm (No.200) sieve in mineral aggregates by washing». ASTM C «Standard test method for density, relative density (specific gravity), and absorption of coarse aggregates». ASTM C και C «Standard test method for density, relative density (specific gravity), and absorption of fine aggregates». ASTM C «Standard test method for resistance to degradation of small-size coarse aggregate by abrasion and impact in the Los Angeles machine». ASTM C «Standard test method for sieve analysis of fine and coarse aggregates». ASTM C (reapproved 2003) «Standard practice for reducing samples of aggregate to testing size». ASTM D «Standard test method for sand equivalent value of soils and fine aggregate». 12