ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ (Π. Μ. Σ.) «ΓΕΩΕΠΙΣΤΗΜΕΣ & ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ» ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ: «ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ» ΘΕΜΑ: ΠΟΙΟΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΤΗΤΑΣ ΓΕΩΥΛΙΚΩΝ ΓΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ α) ΕΠΙΧΩΜΑΤΩΝ ΚΑΙ β) ΕΡΜΑΤΟΣ Σ. Γ. ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΧΥΤΗΤΩΝ. ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΣΥΝΤΑΞΗ ΠΑΝΟΥΤΣΟΥ ΝΙΚΟΛΙΤΣΑ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΣΑΜΠΑΤΑΚΑΚΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΠΑΤΡΑ ΙΟΥΝΙΟΣ 2013

2 ΜΕΛΗ ΤΗΣ ΤΡΙΜΕΛΟΥΣ ΣΥΜΒΟΥΛΕΥΤΙΚΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗΣ Επιβλέπων καθηγητής : Σαμπατακάκης Νικόλαος Τσικούρας Βασίλειος Χατζηπαναγιώτου Κωνσταντίνος 2

3 Στον μικρό μου αδερφό 3

4 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η συγκεκριμένη Διατριβή Διπλώματος Ειδίκευσης πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών «Γεωεπιστήμες και Περιβάλλον» στην κατεύθυνση << Εφαρμοσμένη και Περιβαλλοντική Γεωλογία>> ( ) στο εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας του Τμήματος Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών. Στην εργασία μελετάται η τεχνικογεωλογική συμπεριφορά συγκεκριμένων βραχωδών σχηματισμών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αδρανή υλικά για διάφορες χρήσεις. Συγκεκριμένα, μελετώνται αδρανή υλικά που προέρχονται από μαγματικά πετρώματα και εξετάζεται η καταλληλότητα τους για έρμα σιδηροδρομικών γραμμών ταχείας κυκλοφορίας. Όλες οι εργαστηριακές δοκιμές ποιοτικού ελέγχου που χρειάστηκαν να πραγματοποιηθούν για την υλοποίηση της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας του τμήματος Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών. 4

5 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Με την εκπόνηση της παρούσας Διατριβής Ειδίκευσης, θα ήθελα να εκφράσω την ειλικρινή εκτίμηση και ευχαριστίες μου σε όσους συντέλεσαν στην υλοποίηση της και ιδιαίτερα: Στον επιβλέποντα καθηγητή της διατριβής μου κ. Σαμπατακάκη Νικόλαο, για την ανάθεση του θέματος, τις ατέλειωτες ώρες που διέθεσε σε συζητήσεις και διορθώσεις του κειμένου, καθώς και για την συμμετοχή του στην τριμελή εξεταστική επιτροπή. Στους καθηγητές κ. Τσικούρα Βασίλειο και κ. Χατζηπαναγιώτου Κωνσταντίνο, για την παραχώρηση του εξοπλισμού του εργαστηρίου της Πετρογραφίας, καθώς και για την συμμετοχή τους στην τριμελή εξεταστική επιτροπή. Στους υποψήφιους διδάκτορες Τσελίκα Ιωάννα και Μπούμπουκα Σπυρίδων για την βοήθεια τους. Στην μεταπτυχιακή φοιτήτρια Ρογκάλα Αικατερίνη για την πολύτιμη και ουσιαστική βοήθεια της. 5

6 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η συγκεκριμένη εργασία επικεντρώνεται στην εκτίμηση της καταλληλότητας κάποιων βασικών υπερβασικών πετρωμάτων ως αδρανή υλικά για τις συγκεκριμένες χρήσεις και κυρίως για έρμα σιδηροδρομικών γραμμών υψηλών ταχυτήτων. Η έρευνα αφορούσε διαβασικά πετρώματα από υλικά λατομείου της περιοχής Πολύκαστρου του Νομού Κιλκίς καθώς και υλικά από επιλεγμένες θέσεις του Νομού Κορινθίας και συγκεκριμένα από την περιοχή Αγίων Θεοδώρων (δακιτικά πετρώματα) και την περιοχή Σχίνος (περιδοτίτες). Στα δείγματα αυτά αξιολογήθηκε η καταλληλότητα τους με βάση τα αποτελέσματα ποιοτικού ελέγχου που περιλάμβανε όλες τις σχετικές διαδικασίες και απαιτήσεις που ορίζονται στα αντίστοιχα Ευρωπαϊκά Πρότυπα ΕΝ, συγκεκριμένα: Γεωμετρικές ιδιότητες (δείκτες πλακοειδούς, επιμήκυνσης, μορφής και ισοδύναμο άμμου) Φυσικές ιδιότητες (φαινόμενη πυκνότητα και υγρασία απορρόφησης) Μηχανικές ιδιότητες (δείκτης Micro-Deval, δείκτης LAΑV, δείκτης AIV, δείκτης PSV) Παράμετροι αντοχής βραχώδους υλικού (σκληρότητα SHV, σημειακή φόρτιση) Από τα αποτελέσματα της εργαστηριακής έρευνας διαπιστώνεται ότι η καταλληλότητα των διαβασικών πετρωμάτων από την περιοχή Πολύκαστρου του Νομού Κιλκίς είναι «οριακή» για έρμα Σιδηροδρομικών Γραμμών Υψηλών Ταχυτήτων (Σ.Γ.Υ.Τ.), σύμφωνα με τις Ελληνικές απαιτήσεις ποιότητας σιδηροδρομικών αδρανών για υψηλές ταχύτητες, λόγω κυρίως των αυξημένων τιμών του δείκτη LAAV, ενώ οι συγκεκριμένοι δακίτες και οι περιδοτίτες κρίνονται «ακατάλληλοι» για τη συγκεκριμένη χρήση. Επιπρόσθετα, από τις συσχετίσεις που δοκιμάστηκαν μεταξύ των επιμέρους ιδιοτήτων των γεωϋλικών διαφαίνονται γραμμικά αυξανόμενες σχέσεις μεταξύ των μηχανικών ιδιοτήτων (κυρίως AIV και LAΑV) με τις γεωμετρικές (κυρίως δείκτης πλακοειδούς) καθώς και με το δείκτη αντίστασης σε στίλβωση (PSV). 6

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 4 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ... 5 ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΔΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ Ορισμός αδρανών υλικών Διάκριση αδρανών υλικών Χρήση αδρανών υλικών ως έρμα σιδηροδρομικών γραμμών Χρήσεις αδρανών υλικών σε βάσεις και υποβάσεις Χρήσεις των αδρανών υλικών σε ασφαλτόμιγμα ΠΟΙΟΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Γενικά Γενικές ιδιότητες αδρανών υλικών Γεωμετρικές ιδιότητες αδρανών υλικών Κοκκομετρική διαβάθμιση μέθοδος με τα κόσκινα Προσδιορισμός της μορφής των κόκκων - Δείκτης μορφής Προσδιορισμός του δείκτη επιμήκυνσης Ισοδύναμο άμμου Φυσικές ιδιότητες Προσδιορισμός φαινόμενης πυκνότητας και υδαταπορροφητικότητας Μηχανικές ιδιότητες Δοκιμή Micro Deval Δοκιμή Los Angeles Δοκιμή αντίστασης σε επιταχυνόμενη στίλβωση (PSV) Δοκιμή αντίστασης σε κρούση (AIV) Παράμετροι αντοχής βραχώδους υλικού Προσδιορισμός της σκληρότητας με την χρήση του σφυριού Schmidt (τύπου L ) Προσδιορισμός δείκτη σημειακής φόρτισης ΘΕΣΕΙΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑΣ Γενικά Περιοχή Πολύκαστρου Νομού Κιλκίς Περιοχή Αγίων Θεοδώρων Κορινθίας Περιοχή Σχίνος Κορινθίας ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΕΡΕΥΝΑ Διαμόρφωση δειγμάτων Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών Πετρογραφική μελέτη Γεωμετρικές ιδιότητες Φυσικές ιδιότητες Μηχανικές ιδιότητες Παράμετροι αντοχής βραχώδους υλικού ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Διατύπωση συσχετίσεων Καταλληλότητα γεωυλικών για διάφορες χρήσεις Καταλληλότητα γεωυλικών για έρμα (σκύρα) σιδηροδρομικών γραμμών υψηλών ταχυτήτων

8 Καταλληλότητα γεωυλικών για βάσεις υποβάσεις οδοστρωμάτων, για ασφαλτομίγματα και για σκυρόδεμα ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ I ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ

9 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΔΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ 1.1. Ορισμός αδρανών υλικών Αδρανή υλικά (aggregates) είναι τα διαβαθμισμένα υλικά, κυρίως ορυκτής αλλά και βιομηχανικής προέλευσης, που χρησιμοποιούνται αυτούσια (π.χ. έρμα σιδηροδρομικών γραμμών, στραγγιστήρια, επιχώματα κ.λπ.) είτε με κάποιο συγκολλητικό μέσο ( κονιάματα, σκυροδέματα, κ.λπ.) στα τεχνικά έργα. Ο νόμος 1428/1984 περί εκμετάλλευσης λατομείων ορίζει σαν αδρανή τα υλικά διαφόρων διαστάσεων που προέρχονται από την εξόρυξη κατάλληλων πετρωμάτων ή απόληψη φυσικών αποθέσεων θραυσμάτων τους και χρησιμοποιούνται όπως έχουν ή μετά από θραύση ή λειοτρίβηση ή ταξινόμηση για την κατασκευής σκυροδεμάτων ή κονιαμάτων ή με την μορφή σκύρων ή μεγαλύτερων κομματιών, στην οδοποιία ή σε λοιπά τεχνικά έργα ή οικοδομές, καθώς και τα ασβεστολιθικά πετρώματα που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ασβέστη ή υδραυλικών κονιών ή συλλιπασμάτων μεταλλουργίας. Τα αδρανή όμως δεν αντιδρούν χημικά με το συγκολλητικό μέσο παρά μόνο συγκρατούνται από αυτό. Στην πραγματικότητα όμως πρόκειται για υλικά χημικά ενεργά που ελέγχουν τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά της μάζας στην οποία συμμετέχουν, ( Κούκης Γ., Σαμπατακάκης Ν., 2007) Διάκριση αδρανών υλικών Τα αδρανή υλικά διακρίνονται με βάση την προέλευση τους, την πηγή λήψης, το μέγεθος των κόκκων και το ειδικό βάρος (Κούκης Γ., Σαμπατακάκης Ν., 2007). Με βάση την προέλευση Τα αδρανή υλικά φυσικής προέλευσης είναι τα υλικά που έχουν ληφθεί από το φυσικό περιβάλλον και δεν έχουν υποστεί τίποτε περισσότερο από μηχανική επεξεργασία θραύσης, πλυσίματος και διαλογής. Αποτελούν τον κύριο όγκο των αδρανών και ταξινομούνται σε: Αμμοχαλικώδεις χαλαρές αποθέσεις τα οποία βρίσκονται σε περιοχές με ήπιο ανάγλυφο και εύκολη πρόσβαση. Παρόλο που η απόληψη τους είναι εύκολη συνήθως δεν είναι υψηλής ποιότητας και λόγο του υψηλού κόστους για την μεταφορά και την επεξεργασία τους χρησιμοποιούνται μόνο για χρήση κοντά στην περιοχή δειγματοληψίας. Θραυστά υλικά τα οποία για να χρησιμοποιηθούν θα πρέπει να έχουμε την διάνοιξη εκτεταμένων λατομείων. Τεχνητά ή βιομηχανικά τα οποία προκύπτουν ως προϊόντα ή παραπροϊόντα βιομηχανικής δραστηριότητας, από χημική ή θερμική επεξεργασία πρώτων υλών ορυκτής ή άλλης προέλευσης. 9

10 Ανακυκλωμένα τα οποία προκύπτουν από την επεξεργασία και επαναχρησιμοποίηση δομικών υλικών από υφιστάμενες κατασκευές. Με βάση την πηγή λήψης Τα φυσικά ή συλλεκτά αδρανή τα οποία λαμβάνονται από φυσικές αποθέσεις Τα αδρανή λατομείων τα οποία εξορύσσονται από ανοικτά ή υπόγεια λατομεία, όπου το πέτρωμα αποσπάται από την βραχομάζα και υπόκεινται σε περαιτέρω επεξεργασία. Με βάση το μέγεθος των κόκκων Χονδρόκοκκα τα οποία έχουν μέγιστο μέγεθος κόκκου >4 mm και ελάχιστο >2 mm. Λεπτόκοκκα τα οποία έχουν μέγιστο μέγεθος κόκκου μέχρι 4 mm. Παιπάλη που είναι διαβαθμισμένο λεπτομερές αδρανές υλικό με μέγιστο κόκκο 2 mm και το οποίο διέρχεται σε ποσοστό % από κόσκινο με μέγεθος οπής 0,063 mm. Με βάση το ειδικό βάρος Κανονικού ειδικού βάρους που είναι αδρανή με ειδικό βάρος μεταξύ 2 έως 3 (Mg/m 3 ). Τα αδρανή αυτής της κατηγορίας χρησιμοποιούνται στα τεχνικά έργα. Ελαφροβαρή που έχουν ειδικό βάρος μικρότερο από 2 (Mg/m 3 ). Τα αδρανή αυτής της κατηγορίας χρησιμοποιούνται για ελαφροβαρή θερμομονωτικά σκυροδέματα ή κονιάματα. Βαρέα που έχουν ειδικό βάρος >3 (Mg/m 3 ). Εδώ τα αδρανή είναι δυσεύρετα και ακριβά ενώ χρησιμοποιούνται μόνο σε περιπτώσεις που είναι αναγκαίο το μεγάλο βάρος σκυροδέματος Χρήση αδρανών υλικών ως έρμα σιδηροδρομικών γραμμών Τα σκύρα σιδηροδρομικής γραμμής που προορίζονται για τραίνα υψηλών ταχυτήτων, προέρχονται από την θραύση ηφαιστειακών και πλουτωνίων πετρωμάτων (με εξαίρεση τα πετρώματα τύπου ελαφρόπετρας και ποζολάνης) καθώς και ορισμένων μεταμορφωσιγενών που να έχουν την απαιτούμενη σκληρότητα, ενώ δεν χρησιμοποιούνται τα ιζηματογενή πετρώματα. Αντιθέτως, για σιδηροδρομικές γραμμές, όπου κυκλοφορούν τραίνα συνήθων ταχυτήτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σκληροί ασβεστόλιθοι ή δολομίτες. Η κύρια κατηγορία είναι το φυσικό έρμα γραμμής (natural railway ballast) που είναι αδρανή έρματος και προέρχονται από ορυκτές πηγές, τα οποία έχουν υποστεί μόνο μηχανική κατεργασία, ( ΕΝ 13450/2008). 10

11 Σύμφωνα με το ευρωπαϊκό πρότυπο EN έχουμε επίσης και τις ακόλουθες κατηγορίες: Τεχνητό έρμα γραμμής (manufactured railway ballast) : αδρανή ορυκτής αρχικής προέλευσης, τα οποία έχουν προκύψει από βιομηχανική επεξεργασία, συμπεριλαμβανομένης της θερμικής ή άλλης μετατροπής. Ανακυκλωμένο έρμα γραμμής (recycled railway ballast): αδρανή που έχουν προκύψει από επεξεργασία του έρματος το οποίο είχε προηγουμένως χρησιμοποιηθεί. Τα αδρανή υλικά θα πρέπει να ικανοποιούν τις παρακάτω απαιτήσεις ώστε να μπορέσουν να χρησιμοποιηθούν στο έρμα: Θα πρέπει να παρασκευάζονται, χωρίς ανάμιξη υλικών από διαφορετικές γεωλογικές πηγές, ώστε να εξασφαλίζεται η ομοιογένεια. Θα πρέπει να αποτελούνται από κόκκους υγιείς, σκληρούς ανθεκτικούς απαλλαγμένους από βλαπτικές προσμίξεις, τόσο κατά την παραγωγή όσο και κατά την αποθήκευση, μεταφορά και παράδοση του υλικού μέχρι την τελική χρήση Χρήσεις αδρανών υλικών σε βάσεις και υποβάσεις Τα αδρανή υλικά που χρησιμοποιούνται στις στρώσεις βάσεων ή υποβάσεων θα πρέπει να ικανοποιούν ορισμένες απαιτήσεις για να μπορέσουν να εξασφαλίσουν ικανοποιητική ευστάθεια κάτω από επαναλαμβανόμενα φορτία Ανάλογα με το είδος του οδοστρώματος (εύκαμπτα ή άκαμπτα) ο ρόλος των αδρανών στις βάσεις και υποβάσεις διαφοροποιείται, (ΕΝ 13043/2002 ). Αναλυτικότερα: Για τα εύκαμπτα οδοστρώματα: α) Επειδή η βάση υπόκειται σε υψηλές καταπονήσεις, τα αδρανή που την αποτελούν, θα πρέπει να παρουσιάζουν ιδιότητες που να εξασφαλίζουν την αντοχή της σε υψηλές επαναλαμβανόμενες πιέσεις που επιβάλλει η κυκλοφορία, επιπλέον την δυνατότητα αποστράγγισης, την αντοχή στις καταπονήσεις χωρίς να υποστούν μόνιμες παραμορφώσεις, καθώς και αυξημένη ανθεκτικότητα έναντι του παγετού. β) Επειδή αντιθέτως η υπόβαση υπόκειται σε μικρότερες καταπονήσεις, για το λόγο αυτό τα αδρανή μπορεί να είναι χαμηλότερης ποιότητας, ωστόσο τα αδρανή υλικά θα πρέπει πάντα να εξασφαλίζουν στις στρώσεις την δυνατότητα αποστράγγισης, την ανθεκτικότητα έναντι παγετού (παγοπληξία), την προστασία των υλικών βάσης από την «μόλυνση» αυτών με εδαφικό υλικό (άργιλος, ιλύς, οργανικά υλικά). 11

12 Για τα άκαμπτα οδοστρώματα: α) Τα αδρανή της βάσης πρέπει να προστατεύσουν την κατασκευή της άκαμπτης πλάκας από σκυρόδεμα από άντληση δηλ να έχουν υψηλή αντίσταση στην διαβρωτική δράση του νερού (κλειστή κοκκομετρική καμπύλη ή πρέπει να σταθεροποιηθούν με συνδετικά υλικά), να προσφέρουν αποστράγγιση, να είναι ανθεκτικά στην φθορά έναντι παγετού, να μην προκαλούν μεταβολή όγκου (διόγκωση συρρίκνωση)και γενικότερα να βελτιώνουν την δομική (φέρουσα) ικανότητα της κατασκευής. β) Τα αδρανή της υπόβασης δεν συνεισφέρουν τόσο στην αύξηση της δομικής αντοχής του οδοστρώματος όσο κυρίως παρέχουν την ομοιομορφία της φέρουσας ικανότητας για αποφυγή τοπικών αστοχιών. Επιπλέον πρέπει να προσφέρουν μία καλή επιφάνεια για την κυκλοφορία των βαρέων οχημάτων που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δίνεται στο φαινόμενο της άντλησης υλικών από την υποκείμενη στρώση (υπόβαση), οπότε πρέπει να λαμβάνονται οπωσδήποτε μέτρα σταθεροποίησης με τσιμέντο Χρήσεις των αδρανών υλικών σε ασφαλτόμιγμα Τα ασφαλτικά μίγματα, (ΕΝ 13043/2002) έχουν ευρεία χρήση στην κατασκευή έργων οδοποιίας, αεροδρομίων και γενικότερα όπου πρόκειται να κυκλοφορήσουν ή να σταθμεύσουν τροχοφόρα. Τα αδρανή υλικά φέρουν ουσιαστικά το φορτίο ενός ασφαλτικού έργου ενώ αποτελούν το 90-95% κατά βάρος του συμπυκνωμένου ασφαλτομίγματος. Ως εκ τούτου οι ιδιότητές τους είναι κρίσιμης σημασίας ώστε το τελικό προϊόν να μπορέσει να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις και συνθήκες του έργου για τις οποίες σχεδιάστηκε. Ο ρόλος τους στο ασφαλτόμιγμα είναι καταλυτικός: να μεταφέρουν τα φορτία κάθετα στα υποκείμενα στρώματα με την ελάχιστη δυνατή συνδρομή του ασφαλτικού συνδετικού, διατηρώντας το έργο στο οποίο συμμετέχουν στην αρχική του μορφή και προσδίδοντάς του ειδικές ιδιότητες ανάλογα με τη χρήση και τις απαιτήσεις σχεδιασμού. Η πιο κοινή περίπτωση ασφαλτικών μιγμάτων είναι αυτά που παρασκευάζονται με εν θερμώ ανάμιξη αδρανών υλικών και ασφαλτικού συνδετικού σε συγκροτήματα ανάμιξης.τα αδρανή υλικά, αφού αναμιχθούν, περνάνε από ξηραντήρα με φλόγιστρο. Στη συνέχεια κοσκινίζονται για να διαχωριστούν σε κλάσματα μεγέθους και αποθηκεύονται σε ενδιάμεσα σιλό. Οι ποσότητες των αδρανών που απαιτούνται για κάθε ανάμιγμα ζυγίζονται και τροφοδοτούνται στον αναμικτήρα του συγκροτήματος, όπου αναδεύονται βίαια με ταυτόχρονο ψεκασμό του θερμού ασφαλτικού συνδετικού. 12

13 Υπάρχει η δυνατότητα κατά την κατασκευή στρώσεων κυκλοφορίας να κυλινδρωθεί, αμέσως μετά τη διάστρωση και συμπύκνωση, προεπαλειμμένη ψηφίδα ή κάποιο άλλο υλικό που θα δώσει ειδικές αντιολισθηρές ιδιότητες στον τάπητα. Τα αδρανή που χρησιμοποιούνται για ασφαλτικά μίγματα πρέπει να προέρχονται πάντα από θραύση και να μη χρησιμοποιούνται στην πρωτογενή τους μορφή, ώστε να προκύπτουν υγιείς γωνιώδεις και τραχείς επιφάνειες και το σχήμα τον κόκκων να μην έχει ανομοιομορφίες διαστάσεων. Ανάλογα με την χρήση για την οποία προορίζονται (ασφαλτικά σκυρωτά, ασφαλτικές βάσεις ή ασφαλτικά σκυροδέματα) προδιαγράφονται επιτρεπτά όρια για τις ιδιότητές τους. Οι κρίσιμες παράμετροι που χαρακτηρίζουν ένα αδρανές υλικό για χρήση σε ασφαλτικό μίγμα είναι η κοκκομετρική διαβάθμιση, το σχήμα των κόκκων, η επιφανειακή υφή, οι προσμίξεις, η σαθρότητα του πετρώματος, η απορροφητικότητα και η χημική συγγένεια με το ασφαλτικό συνδετικό. Αναλυτικότερα: Ανάλογα με τη χρήση, το μίγμα των αδρανών στο ασφαλτικό ανάμιγμα θα πρέπει να ακολουθεί κάποια κοκκομετρική διαβάθμιση που θα του προσδώσει συγκεκριμένες ιδιότητες, σύμφωνα με τη μελέτη σύνθεσης. Τα αδρανή θα πρέπει να προσκομίζονται σε όσο σε όσο το δυνατόν περισσότερες διαφορετικές διαβαθμίσεις μεγέθους. Κατ ελάχιστο (σύμφωνα με τις Α250-Α260-Α265), τα αδρανή για ασφαλτικά σκυροδέματα θα πρέπει να προσκομίζονται σε δύο κλάσματα τουλάχιστο, για τις ασφαλτικές βάσεις σε δύο κλάσματα εφόσον δεν υπάρχει καλή ομοιομορφία και υποχρεωτικά σε πάνω από δύο κλάσματα για την διαβάθμιση Ε και για τα ασφαλτικά σκυρωτά σε ένα κλάσμα. Οι κόκκοι πρέπει να έχουν κυβικό γωνιώδες σχήμα, με αμελητέο ποσοστό πεπλατυσμένων και επιμηκών κόκκων. Το κυβικό σχήμα επιτυγχάνει τη βέλτιστη γεωμετρική τακτοποίηση των κόκκων ώστε να επιτευχθεί η μέγιστη δυνατή συμπύκνωση. Το γωνιώδες εξασφαλίζει αυξημένη ικανότητα φυσικής στήριξης των κόκκων μεταξύ τους και μειώνει την καταπόνηση του ασφαλτικού συνδετικού. Αντιθέτως οι επιμήκεις και πεπλατυσμένοι κόκκοι πρέπει να αποφεύγονται επειδή λόγο σχήματος οι τάσεις κατανέμονται ανομοιόμορφα με κίνδυνο θραύσης τους. Οι κόκκοι των χονδρόκοκκων κλασμάτων πρέπει να έχουν επιφάνεια τραχεία και όχι λειασμένη, όπως μπορεί να συμβαίνει στα πρωτογενή φυσικά αδρανή. Πρέπει να έχει αντοχή στην στίλβωση, ώστε να μπορεί να διατηρήσει την τραχύτητα της επιφάνειάς τους στο χρόνο. Επίσης πρέπει να είναι απαλλαγμένα από επιβλαβής αργιλικές και οργανικές προσμίξεις, επικαλύψεις των κόκκων και σβώλους και εύθρυπτα τεμάχια. Ειδικά οι αργιλικές προσμίξεις είναι ισχυρά υδρόφιλες, με τάση διόγκωσης και αποδιοργάνωσης του έργου. 13

14 Τα χονδρόκοκκα κλάσματα θα πρέπει να είναι απαλλαγμένα από αποσαθρωμένα τεμάχια και περιβλήματα. Με αυτό τον τρόπο εξασφαλίζεται η αντοχή του ασφαλτοτάπητα στην απότριψη της επιφάνειάς του από τους τροχούς των οχημάτων και αποφεύγεται η αυλάκωση και αποδιοργάνωση του οδοστρώματος. Το πορώδες των υλικών πρέπει να είναι μικρό ώστε να μην απορροφούν εσωτερικά άσφαλτο. Σε αντίθετη περίπτωση η άσφαλτος που θα απορροφήσουν θα την αποβάλουν αργότερα κατά τη λειτουργία του έργου προκαλώντας γυάλισμα του δρόμου. Πρέπει να παρουσιάζουν αυξημένη αντίσταση στην αφαίρεση της ασφαλτικής μεμβράνης, όπως ο ασβεστόλιθος, οι δολομίτες και οι πυριτικοί σχιστόλιθοι. Προβληματικά αδρανή θεωρούνται ο χαλαζίας και μερικοί γρανίτες. 14

15 2. ΠΟΙΟΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 2.1. Γενικά Οι εργαστηριακές δοκιμές που είναι απαραίτητες για την εκτίμηση της καταλληλότητας των γεωυλικών ως προς την χρήση τους για έρμα σιδηροδρομικών γραμμών υψηλών ταχυτήτων καθορίζονται σύμφωνα με τα Ευρωπαϊκά Πρότυπα ΕΝ 13450, για βάσεις και υποβάσεις οδοστρώματος καθορίζονται σύμφωνα με τα Ευρωπαϊκά πρότυπα ΕΛΟΤ ΕΝ 13242: 2003 και για ασφαλτόμιγμα καθορίζονται σύμφωνα με τα Ευρωπαϊκά Πρότυπα ΕΛΟΤ EN : Στον παρακάτω πίνακα 1 εμφανίζονται επακριβώς οι προδιαγραφές των Ευρωπαϊκών και Διεθνών Προτύπων σχετικά με την καταλληλότητα των αδρανών υλικών για έρμα οι οποίες ακολουθήθηκαν κατά την εκτέλεση της παρούσας διπλωματικής εργασίας. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΓΕΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΕΝ ΜΕΘΟΔΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ : 1996 ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ : 1996 ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΜΕΘΟΔΟΣ ΚΟΣΚΙΝΩΝ : 1997 ΠΡΟΤΥΠΑ ΚΟΣΚΙΝΑ : 1995 ΔΕΙΚΤΗΣ ΠΛΑΚΟΕΙΔΟΥΣ : 1997 ΔΕΙΚΤΗΣ ΕΠΙΜΗΚΥΝΣΗΣ BS 812 : ΔΕΙΚΤΗΣ ΜΟΡΦΗΣ :1999 ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΑΜΜΟΥ : 1997 ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΦΑΝΟΜΕΝΗΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΥΔΑΤΑΠΟΡΡΟΦΗΤΙΚΟΤΗΤΑ :2000 ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΦΘΟΡΑ ΜΕ ΤΗΝ ΣΥΣΚΕΥΗ MICRO DEVAL ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΤΡΙΒΗ ΚΑΙ ΚΡΟΥΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΣΥΣΚΕΥΗ LOS ANGELES : :

16 ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΣΕ ΕΠΙΤΑΧΥΝΟΜΕΝΗ ΣΤΙΛΒΩΣΗ (PSV) ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΣΕ ΚΡΟΥΣΗ (AIV) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΣΗΜΕΙΑΚΗΣ ΦΟΡΤΙΣΗΣ BS 812 ISRM (1985) ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΑΝΤΟΧΗΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΣΦΥΡΙΟΥ SCHMIDT (ΤΥΠΟΥ L ) ISRM (1981) Πίνακας 1: Παρουσίαση προδιαγραφές των Ευρωπαϊκών και Διεθνών Προτύπων σχετικά με την καταλληλότητα των αδρανών υλικών για έρμα, βάσεις / υποβάσεις και ασφαλτόμιγμα Γενικές ιδιότητες αδρανών υλικών Σύμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές (ΕΝ) που αφορούν τη χρήση των αδρανών υλικών για έρμα σιδηροδρομικών γραμμών, για τον προσδιορισμό των γενικών ιδιοτήτων τους, περιλαμβάνονται η δειγματοληψία και η πετρογραφική περιγραφή των δειγμάτων (Κούκης Γ., Σαμπατακάκης Ν., 2007). Δειγματοληψία είναι η διαδικασία συλλογής αντιπροσωπευτικών δειγμάτων με σκοπό την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών. Δεν προσδιορίζει φυσικά κάποια ιδιότητα αλλά μπορεί κάλλιστα να επηρεάσει τα αποτελέσματα των δοκιμών του δείγματος. Για αυτό τον λόγο πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κάθε οδηγία κατά την δειγματοληψία ώστε τα δείγματα που λαμβάνονται να είναι όσο το δυνατό πιο αντιπροσωπευτικά της φυσικής κατάστασης των υλικών του κοιτάσματος. Πετρογραφική εξέταση είναι μια απαραίτητη διαδικασία για τους εξής λόγους: Ο προσδιορισμός των φυσικών και χημικών χαρακτηριστικών του υλικού σε σχέση με την χρήση του. Η περιγραφή και ταξινόμηση των συστατικών του δείγματος. Οι ποσοτικές σχέσεις των συστατικών του δείγματος που είναι σημαντικές για την αξιολόγηση του. Η σύγκριση δειγμάτων αδρανών υλικών από νέες πηγές με δείγματα από πηγές που είναι γνωστά τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών. 16

17 2.3. Γεωμετρικές ιδιότητες αδρανών υλικών Οι γεωμετρικές ιδιότητες των αδρανών υλικών προσδιορίζονται με την κοκκομετρική διαβάθμιση σύμφωνα με τα ΕΝ : 1997, το δείκτη πλακοειδούς σύμφωνα με τα ΕΝ : 1997, τον προσδιορισμό της μορφής των κόκκων - δείκτη μορφής σύμφωνα με τα ΕΝ :1997, δείκτη επιμήκυνσης σύμφωνα με τις Βρετανικές προδιαγραφές BS και το ισοδύναμο άμμου σύμφωνα με τα ΕΝ : Κοκκομετρική διαβάθμιση μέθοδος με τα κόσκινα Για τον προσδιορισμό της κοκκομετρικής διαβάθμισης των αδρανών υλικών, (Κούκης Γ., Σαμπατακάκης Ν., 2002) και της καθαρότητας του δείγματος η δοκιμή γίνεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις που ορίζονται από το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ : Βασική προϋπόθεση για την πραγματοποίηση της συγκεκριμένης δοκιμής είναι το υλικό προς εξέταση να είναι από μια γεωλογική πηγή και όχι ανακατεμένο από διάφορες θέσεις απόθεσης. Για όλα τα δείγματα η κοκκομετρική διαβάθμιση θα πρέπει να είναι σύμφωνη με τον τύπο Α (πίνακας 2) του Ευρωπαϊκού προτύπου ΕΝ Δηλαδή το υλικό που θα χρησιμοποιηθεί για έρμα σιδηροδρομικών γραμμών θα έχει μέγεθος από 31,5mm μέχρι 50mm. Στον Πίνακα 3 παρουσιάζονται οι κατηγορίες που αντιπροσωπεύουν το λεπτόκοκκο υλικό δηλαδή το υλικό που διέρχεται από το κόσκινο με διάμετρο οπών 0,063mm. ΜΕΓΕΘΟΣ ΚΟΚΚΩΝ ΓΙΑ ΕΡΜΑ ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ 31,5mm 50mm 31,5 63mm Βάρος διερχόμενου υλικού (%) ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΗΣ ΔΙΑΒΑΘΜΙΣΗΣ Α B C D E F ΜΕΓΕΘΟΣ ΚΟΣΚΙΝΩΝ mm 31, , ,5 50 >=50 >=50 >= , >=50 >=50 >=85 Πίνακας 2: Κατηγορίες κοκκομετρικής διαβάθμισης. 17

18 ΜΕΓΕΘΟΣ ΚΟΣΚΙΝΟΥ mm ΜΕΓΙΣΤΟ ΠΟΣΟΣΤΟ ΔΙΕΡΧΟΜΕΝΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΛΕΠΤΟΚΟΚΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ A B C ΑΠΟΡΡΙΠ. D 0,063 0,5 1,00 1,5 >1,5 ΔΕΝ ΑΠΑΙΤΕΙΤΑΙ Πίνακας 3: Κατηγορίες λεπτόκοκκου υλικού Η διαδικασία της δοκιμής Κατά την διάρκεια της δοκιμής χρησιμοποιήθηκαν μια σειρά από κόσκινα με διάμετρο οπών 22,4 mm, 31.5 mm, 40 mm, 50 mm, 63 mm και 300 mm τα οποία έχουν κατασκευαστεί από INOX υλικό σύμφωνα με τις προδιαγραφές των ΕΝ , έναν κλίβανο που έχει σταθερή θερμοκρασία στους 110 βαθμούς κελσίου περίπου και μια ζυγαριά ευαισθησίας 0,01gr του βάρους του δείγματος που εξετάζεται. Ξηρή μέθοδος Κατά την ξηρή μέθοδο ξηραίνουμε το δείγμα σε έναν κλίβανο, ώσπου να αποκτήσουν μια σταθερή μάζα και κατόπιν το αφήνουμε να ψυχθεί σε θερμοκρασία δωματίου. Ζυγίζουμε και καταγράφουμε την μάζα ως Μ 1. Στην περίπτωση που τα δείγματα των αδρανών δεν είναι κατάλληλα για να τοποθετηθούν σε φούρνο τότε ακολουθείται η εξής διαδικασία. Τοποθετούμε την μάζα Μ 1 σε ένα ταψί και προσθέτουμε νερό μέχρι να καλυφθεί όλο το δείγμα και το αφήνουμε για ένα χρονικό διάστημα 24 ωρών ώστε να διαχωριστούν οι κόκκοι ( εικόνα 1 ). Εικόνα 1: Διαδικασία διαχωρισμού κόκκων των υπό μελέτη λιθοτύπων. Στην συνέχεια βρέχουμε από τις 2 πλευρές το κόσκινο 63 μm και τοποθετούμε από πάνω του ένα άλλο κόσκινο με διάμετρο 1 με 2 mm ως προστατευτικό. Ρίχνουμε το υλικό και το ξεπλένουμε μέχρι το νερό που το νερό που φεύγει από το τελευταίο κόσκινο να είναι καθαρό (εικόνα 2). 18

19 Εικόνα 2: Διαδικασία πλυσίματος κόκκων των υπό μελέτη λιθοτύπων. Το υλικό που φεύγει μπορούμε να το συλλέξουμε σε ένα κατάλληλο δοχείο και στην συνέχεια ξηραίνεται σε κλίβανο ώστε να έχει τελικά σταθερή μάζα (εικόνα 3). Εικόνα 3: Το υλικό που έχει συλλεχτεί μετά το πλύσιμο και τοποθετείται στον φούρνο. Τέλος το αφήνουμε να ψυχθεί σε θερμοκρασία δωματίου και στην συνέχεια το ζυγίζουμε και το καταγράφουμε ως μάζα Μ 2. Έπειτα περνάμε το υλικό από όλα τα κόσκινα (εικόνα 4 ) αφού πρώτα έχουμε πλύνει και ξηράνει φυσικά ή σε κλίβανο όλο το υλικό και μετά ζυγίζουμε το υλικό που συγκρατείται από το κάθε κόσκινο. Τέλος ζυγίζουμε το υλικό που παραμένει στο ταψί ( παιπάλη ) και αυτή την τιμή την καταγράφουμε ως P. 19

20 Εικόνα 4: Στήλη κοσκίνων που χρησιμοποιούνται για την κοκκομετρία. Αποτελέσματα Όλοι οι υπολογισμοί που έχουν γίνει κατά την διάρκεια της διαδικασίας καταγράφονται σε ένα έντυπο. Στην συνέχεια υπολογίζουμε το συγκρατούμενο υλικό από κάθε κόσκινο σε ποσοστό επί τοις εκατό (%) της αρχικής ξηρής μάζας καθώς και τη μάζα του συγκρατούμενου υλικού από το κόσκινο με διάμετρο 63 μm. Τέλος υπολογίζουμε το ποσοστό επί τοις εκατό (%) του διερχόμενου υλικού από το κόσκινο 63μm σύμφωνα με τον τύπο: f= [(M 1 M 2 )+P/ M 1 ] * 100 Όπου: Μ 1 είναι η μάζα του ολικού δείγματος σε ξηρή κατάσταση σε χιλιόγραμμα. Μ 2 είναι η μάζα του συγκρατούμενου υλικού από το κόσκινο 63μm σε χιλιόγραμμα αφού πρώτα πλύνουμε το υλικό. P είναι η μάζα του υλικού που παραμένει στο ταψί σε χιλιόγραμμα. Αν το άθροισμα των μαζών R και P διαφέρουν περισσότερο από 1% από την μάζα Μ 2 τότε η δοκιμή θα πρέπει να επαναληφθεί Προσδιορισμός Δείκτης πλακοειδούς Η δοκιμή για τον προσδιορισμό του δείκτη πλακοειδούς των αδρανών υλικών γίνεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις που ορίζονται από το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ : Σε αυτή την δοκιμή το δείγμα εξετάζεται ολόκληρο και όχι τμηματικά. Επίσης εδώ έχουμε δυο κοσκινίσματα. Αρχικά χρησιμοποιώντας κόσκινα χωρίζουμε το δείγμα σε δύο τμήματα σύμφωνα με τον λόγο di/di. Μετά κάθε ένα από τα τμήματα περνούν ξανά από κόσκινα που έχουν μπάρες στο εσωτερικό τους και λέγονται κόσκινα επιμήκυνσης (εικόνα 5). 20

21 Εικόνα 5: Κόσκινο επιμήκυνσης. Σκοπός της δοκιμής είναι να υπολογιστεί ο συνολικός δείκτης πλακοειδούς που είναι ο συνολικός αριθμός των κόκκων που διέρχονται από τα κόσκινα επιμήκυνσης εκφρασμένα σε ποσοστό επί τοις εκατό (%) της συνολικής ξηρής μάζας του δείγματος που εξετάζεται. Εργαστηριακός εξοπλισμός Ο εργαστηριακός εξοπλισμός αποτελείται από: κόσκινα με τετραγωνικές οπές με διάμετρο 80 mm, 63 mm, 50 mm, 40 mm, 31.5 mm, 25 mm και 20 mm. Κόσκινα επιμήκυνσης με μέγεθος 12.5 mm, 16 mm, 20 mm, 25 mm και 31.5 mm. Ζυγός ισορροπίας με ακρίβεια 0,1% της συνολικής μάζας του δείγματος. Κλίβανος ο οποίος να διατηρεί σταθερή θερμοκρασία στους C. Η διαδικασία της δοκιμής Αρχικά το δείγμα θα πρέπει να ξεραθεί σε κλίβανο στους C ώστε να αποκτήσει σταθερή μάζα και στην συνέχεια να ψυχθεί σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Τέλος, ζυγίζεται και καταγράφεται η μάζα αυτή ως Μ 0. Το δείγμα ζυγίζεται και απορρίπτω όλους τους κόκκους που διέρχονται από το κόσκινο με διάμετρο 20 mm και συγκρατούνται από το κόσκινο με διάμετρο 80 mm. Στην συνέχεια ζυγίζω και διατηρώ χωριστά όλους τους κόκκους με μέγεθος di/di μεταξύ των κόσκινων 20 mm και 80 mm δημιουργώντας επιμέρους δείγματα. Αποτελέσματα Τα αποτελέσματα καταγράφονται σε ειδικό έντυπο το οποίο παρουσιάζεται στο παράρτημα. Υπολογίζω το άθροισμα των μαζών των επιμέρους di/di το οποίο καταγράφεται ως Μ 1 και υπολογίζω την μάζα από κάθε δείγμα di/di το οποίο διέρχεται από το αντίστοιχο κόσκινο επιμήκυνσης και καταγράφεται ως Μ 2. Έτσι ο συνολικός δείκτης πλακοειδούς υπολογίζεται από την σχέση: 21

22 FL = (Μ 2 /Μ 1 ) * 100 Με προσέγγιση στον πλησιέστερο ακέραιο αριθμό όπου Μ 1 και Μ 2 οι μάζες που αναφέρονται παραπάνω σε γραμμάρια. Ο δείκτης πλακοειδούς για κάθε επιμέρους δείγμα υπολογίζεται από την σχέση: FL i = (m i /R i ) * 100 Όπου: R i η μάζα του κάθε επιμέρους δείγματος σε γραμμάρια. m i η μάζα του διερχόμενου υλικού από κάθε επιμέρους δείγμα στο αντίστοιχο κόσκινο επιμήκυνσης σε γραμμάρια. Στην περίπτωση που το άθροισμα των Ri μαζί με την του υλικού που έχει απορριφθεί διαφέρει περισσότερο από 1% από την μάζα Μ 0 η δοκιμή θα πρέπει να επαναληφθεί χρησιμοποιώντας κάποιο άλλο δείγμα. Ανάλογα με τα αποτελέσματα έχουμε τις κατηγορίες που φαίνονται στον Πίνακα 4. ΔΕΙΚΤΗΣ ΠΛΑΚΟΕΙΔΟΥΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ FΙ < ή = 15 FI 15 < ή = 20 FI 20 < ή = 35 FI 35 > 35 FI declared Δεν απαιτείται FI NR Πίνακας 4: Κατηγορίες δειγμάτων ανάλογα με το δείκτη πλακοειδούς Προσδιορισμός της μορφής των κόκκων - Δείκτης μορφής Η δοκιμή για τον προσδιορισμό του δείκτη μορφής των αδρανών υλικών γίνεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις που ορίζονται από το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ : Σε αυτή την δοκιμή το δείγμα εξετάζεται ολόκληρο σε μια δοκιμή. Σκοπός του προσδιορισμού του δείκτη μορφής είναι να υπολογιστεί ο δείκτης σχήματος. Για αυτήν την δοκιμή χρειαζόμαστε: Μέγεθος κόκκων που είναι εκφρασμένο ως d/d όπου d το μικρότερο και D το μεγαλύτερο μέγεθος κόσκινων Επιμέρους μεγέθη δείγματος di/di όπου σε ένα επιμέρους δείγμα Di είναι το υλικό που διέρχεται από το μεγαλύτερο κόσκινο από δύο και di το υλικό που συγκρατείται από το μικρότερο από τα δυο αυτά κόσκινα. Μήκος κόκκου L όπου είναι η μεγαλύτερη διάσταση όπως αυτή προσδιορίζεται από την μεγαλύτερη απόσταση ανάμεσα σε δυο επίπεδα στην επιφάνεια ενός κόκκου. Πάχος κόκκου Ε όπου είναι η μικρότερη διάσταση όπως αυτή προσδιορίζεται από την μικρότερη απόσταση ανάμεσα σε δυο εφαπτόμενα επίπεδα στην επιφάνεια του κόκκου. 22

23 Ο εργαστηριακός εξοπλισμός που απαιτείται για την δοκιμή αυτή είναι ένα παχύμετρο δυο διαστάσεων το οποίο παρουσιάζεται στην παρακάτω (εικόνα 6). Η διαδικασία της δοκιμής Εικόνα 6: Παχύμετρο. Αρχικά διαχωρίζουμε το κυρίαρχο υλικό του δείγματος d i /D i, στο οποίο ισχύει η συνθήκη D i /2d i και στην συνέχεια καταγράφουμε d i και D i. Απορρίπτουμε το υλικό που είναι μικρότερο από d i καθώς και το υλικό που είναι μεγαλύτερο από D i και μετά καταγράφουμε το βάρος του κυρίαρχου δείγματος d i /D i ως M i. Τέλος αξιολογούμε το μήκος L και το πάχος Ε για κάθε κλάσμα ξεχωριστά χρησιμοποιώντας το παχύμετρο και απορρίπτουμε τα κλάσματα που έχουν τιμή του λόγου L/E >3 (το υλικό αυτό θεωρείται ακατάλληλο) αφού πρώτα καταγράψουμε το βάρος τους ως Μ 2. Αποτελέσματα Υπολογίζουμε τον δείκτη μορφής σύμφωνα με τον παρακάτω τύπο: SI = (M 2 /M 1 ) * 100 Όπου : Μ 1 είναι το βάρος του δείγματος δοκιμής σε γραμμάρια. Μ 2 είναι το βάρος των ακατάλληλων κόκκων σε γραμμάρια. Ανάλογα με τα αποτελέσματα από τον δείκτη μορφής υπάρχουν οι αντίστοιχες κατηγορίες οι οποίες παρουσιάζονται στον πίνακα 5. ΔΕΙΚΤΗΣ ΜΟΡΦΗΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ SI < ή = 10 SI 10 <ή= 20 SI 20 <ή= 30 SI SI 5/30 > 30 SI declared Δεν απαιτείται SI NR Πίνακας 5: Κατηγορίες δειγμάτων ανάλογα με τον δείκτη μορφής. 23

24 Προσδιορισμός του δείκτη επιμήκυνσης Παρόλο που ο δείκτης επιμήκυνσης δεν συμπεριλαμβάνεται στις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές σε αυτή την εργασία προσδιορίστηκε. Η δοκιμή για τον προσδιορισμό του δείκτη επιμήκυνσης των αδρανών υλικών γίνεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις που ορίζονται από τις Βρετανικές προδιαγραφές BS Ο δείκτης αυτός εκφράζει την εκατοστιαία αναλογία της μάζας των κόκκων του αδρανούς υλικού, των οποίων η μέγιστη διάσταση είναι μεγαλύτερη από 1,8 φορές του ονομαστικού τους μεγέθους. Η δοκιμή αυτή δεν εφαρμόζεται σε κόκκους που διέρχονται από το Βρετανικό κόσκινο των 6,3 mm και συγκρατούνται στο Βρετανικό κόσκινο των 50 mm. Η ποσότητα του δείγματος καθορίζεται ανάλογα με το ονομαστικό μέγεθος των κόκκων και αυτή η αντιστοίχηση παρουσιάζεται στον Πίνακα 6. Κλάσματα αδρανούς υλικού Ονομαστικό μέγεθος κοσκίνων (mm) 100% διερχόμενο 100% συγκρατούμενο Άνοιγμα μεταξύ των μεταλλικών ράβδων του μετρητή μήκους* Ελάχιστο βάρος δείγματος (kg) 50 37,5 78,7+-0, , ,0+-0, ,2+-0, ,6+-0, ,6+-0, ,3 14,7+-0,2 0,5 *Η διάσταση αυτή είναι ίση με 1,8 φορές του μέσου ανοίγματος των κοσκίνων Πίνακας 6: Ποσότητα δείγματος ανάλογα με το ονομαστικό μέγεθος των κόκκων. Χρησιμοποιώντας τον μετρητή μήκους (εικόνα 7) καθορίζεται το κατάλληλο άνοιγμα ανάλογα με το κλάσμα που εξετάζεται και υπολογίζεται το βάρος των κόκκων που συγκρατούνται. Επιμήκεις κόκκοι θεωρούνται εκείνοι που δεν διέρχονται από το άνοιγμα όταν τοποθετούνται με τη μεγαλύτερη τους διάσταση. Εικόνα 7: Μετρητής δείκτη επιμήκυνσης (διαστάσεις σε mm) - (BS 812: 105.2). 24

25 Στην συνέχεια αθροίζονται τα βάρη όλων των συγκρατούμενων από το μετρητή κόκκων των κλασμάτων που εξετάζονται και υπολογίζεται ο δείκτης επιμήκυνσης (I E ) από την σχέση I E = (M 3 / M 2 )*100 Όπου : M 2 είναι το συνολικό των κλασμάτων. M 3 είναι το βάρος των συγκρατούμενων κόκκων όλων των κλασμάτων από τα αντίστοιχα ανοίγματα του μετρητή μήκους Ισοδύναμο άμμου Η δοκιμή ισοδύναμου άμμου των αδρανών υλικών γίνεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις που ορίζονται από το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ : Σκοπός της δοκιμής είναι να εξακριβωθεί η παρουσία επιβλαβών ποσοτήτων λεπτόκοκκου υλικού (μεγέθους αργίλου) στα αδρανή υλικά. Η παρουσία αργίλου στα αδρανή είναι ανεπιθύμητη γιατί περιβάλλει τα μεγαλύτερα κλάσματα του υλικού λιπαίνοντας τις μεταξύ τους επιφάνειες. Με αυτή την δοκιμή όμως δεν προσδιορίζονται τα αργιλικά ορυκτά που ανήκουν στην ομάδα του σμηκτίτη, τα οποία διογκώνονται και προκαλούν ζημίες στα τεχνικά έργα. Ο εργαστηριακός εξοπλισμός που απαιτείται είναι: Διαφανής πλαστικός σωλήνας με εσωτερική διάμετρο 1 ¼ in. και βαθμονομημένος μέχρι τις 15 in.. Ορειχάλκινος λεπτός σωλήνας που καταλήγει σε κωνική απόληξη που φέρει 2 οπές. Πλαστική φιάλη με χωρητικότητα 3,785 lt. Πλαστικός λεπτός σωλήνας που συνδέει την φιάλη με τον ορειχάλκινο σωλήνα. Πιεστικό στέλεχος που αποτελείται από μεταλλική ράβδο η οποία στην μια άκρη καταλήγει σε βάση κωνικού σχήματος και στην άλλη σε κυλινδρικό βαρίδι συνολικού βάρους 1 kg. Μεταλλικό κυλινδρικό δοχείο χωρητικότητας m 3. Πλαστικό χωνί. Υδατικό διάλυμα που περιέχει άνυδρο CaCl 2, γλυκερίνη και φορμαλδεΰδη έτσι επιτυγχάνεται η γρήγορη καθίζηση των κόκκων. 25

26 Η διαδικασία της δοκιμής Για την εκτέλεση της δοκιμής θα πρέπει το υλικό που θα εξεταστεί να διέρχεται από το κόσκινο Νο 4 (4,75 mm) και να ξεραθεί στους C. Στην συνέχεια, η πλαστική φιάλη γεμίζει με το διάλυμα και τοποθετείται σε ύψος 90 cm από το τραπέζι εργασίας. Ακολούθως, μεταφέρεται στον ογκομετρικό σωλήνα διάλυμα μέχρι τις 4 in. Βάζουμε το δείγμα μας στο μεταλλικό δοχείο και μεταφέρεται στο σωλήνα με την βοήθεια του πλαστικού σωλήνα. Στην συνέχεια ανακαινίζεται ελαφρώς ο σωλήνας μέχρι να απομακρυνθούν φυσαλίδες που μπορεί να έχουν δημιουργηθεί. Ο σωλήνας με το δείγμα αφήνεται για 10 λεπτά σε ηρεμία. Τοποθετούμε το ελαστικό πώμα στον πλαστικό σωλήνα και τον βάζουμε στην ειδική συσκευή ανάδευσης η οποία εκτελεί παλινδρομικές κινήσεις σε δευτερόλεπτα. Ακολούθως ο ορειχάλκινος λεπτός σωλήνας εισάγεται στον πλαστικό σωλήνα χωρίς όμως να φτάσει στον πυθμένα του. Ανοίγεται η στρόφιγγα για να ξεπλυθεί η άμμος από το υλικό αργιλικού μεγέθους το οποίο ανέρχεται στο ανώτερο τμήμα του πλαστικού σωλήνα. Κατά την διαδικασία αυτή χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή ώστε με την ανακαίνιση του ορειχάλκινου σωλήνα να ξεπλυθεί όλη η ποσότητα του λεπτόκοκκου υλικού μέχρι η στάθμη του διαλύματος να φτάσει στις 15 in. Στην συνέχεια ο πλαστικός σωλήνας αφήνεται σε ηρεμία για 20 λεπτά. Μετά το πέρας αυτού του χρόνου σημειώνεται το ύψος της αργίλου (H) και εισάγεται με προσοχή το πιεστικό στέλεχος για να σημειωθεί το ύψος της άμμου (h) (εικόνα 8). Εικόνα 8: Απλοποιημένο σχήμα όπου φαίνεται ο βαθμονομημένος πλαστικός σωλήνας που μετρώνται τα ύψη της αργίλου (H) και της άμμου (h) για τον υπολογισμό του ισοδύναμου άμμου. Αποτελέσματα Το ισοδύναμο άμμου (SE) υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση: SE = (h+h) * 100 Όταν το αποτέλεσμα είναι δεκαδικός αριθμός τότε η στρογγυλοποίηση γίνεται στον προς τα επάνω ακέραιο αριθμό. Η υψηλή τιμή ισοδύναμου άμμου υποδεικνύει καλής ποιότητας υλικό. 26

27 2.4. Φυσικές ιδιότητες Οι φυσικές ιδιότητες των αδρανών υλικών προσδιορίζονται με την δοκιμή προσδιορισμού φαινόμενης πυκνότητας και υδαταπορροφητικότητας σύμφωνα με τα ΕΝ : Προσδιορισμός φαινόμενης πυκνότητας και υδαταπορροφητικότητας Η δοκιμή για τον προσδιορισμό της φαινόμενης πυκνότητας και της υδαταπορροφητικότητας γίνεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις που ορίζονται από το Ευρωπαϊκό πρότυπο EN :2000 σε συγκεκριμένη ποσότητα αδρανούς υλικού ανάλογα με το μέγεθος του κλάσματος που πρόκειται να χρησιμοποιηθεί όπως φαίνεται στον Πίνακα 7. Μέγιστο μέγεθος κόκκων (mm) Ελάχιστο βάρος δειγμάτων (kg) , <4 1 Πίνακας 7: Ποσότητα αδρανούς ανάλογα με το μέγεθος του κλάσματος. Αρχικά ξεπλένεται το υλικό ώστε να απομακρυνθεί το λεπτόκοκκο υλικό, τοποθετείται σε συρμάτινο καλάθι και βυθίζεται σε δεξαμενή νερού μέχρι βάθος τουλάχιστον 50 mm. Το καλάθι ανασηκώνεται περίπου 25 mm από τον πάτο της δεξαμενής και αφήνεται να πέσει απότομα 25 φορές με ρυθμό 1 πτώση / sec ώστε να απεγκλωβιστεί ο αέρας που υπάρχει μεταξύ των κόκκων του αδρανούς. Το δείγμα αφήνεται εξολοκλήρου βυθισμένο στο νερό για 24 ώρες και στην συνέχεια το καλάθι με το δείγμα αναρτώνται στον ζυγό και αφού ανακινηθεί το υλικό ζυγίζονται μέσα στο νερό και καταγράφεται το βάρος με ακρίβεια 0,1 g. Το δείγμα αφήνεται να στραγγίσει μέσα στο καλάθι για λίγα λεπτά και τοποθετείται σε στεγνό ύφασμα ώστε να στεγνώσει επιφανειακά και καταγράφεται το βάρος του με ακρίβεια 0,1 g. Μετά το δείγμα μεταφέρεται σε κλίβανο στους C, ξηραίνεται και ζυγίζεται με ακρίβεια 0,1 g. Επιπλέον, το καλάθι τοποθετείται πάλι στην δεξαμενή αναταράσσεται και ζυγίζεται μέσα στο νερό με ακρίβεια 0,1 g. Ο υπολογισμός της φαινόμενης πυκνότητας και της υδαταπορροφητικότητας γίνεται βάση με τις εξής σχέσεις: Φαινόμενη πυκνότητα: ρ α = ρ w *(m 4 /m 4 (m 2 m 3 )) Υδαταπορροφητικότητα : w α = (m 1 m 4 )/m 4 *100 27

28 2.5. Μηχανικές ιδιότητες Οι μηχανικές ιδιότητες των αδρανών υλικών προσδιορίζονται με τον δείκτη αντοχής σε φθορά με την συσκευή Micro - Deval σύμφωνα με τα ΕΝ : 1996, τον δείκτη αντοχής σε τριβή και κρούση με την συσκευή Los Angeles σύμφωνα με τα ΕΝ : 1998 και τον δείκτη αντίστασης σε επιταχυνόμενη στίλβωση σύμφωνα με τα ΕΝ Δοκιμή Micro Deval Η δοκιμή για τον προσδιορισμό του συντελεστή Micro Deval γίνεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις που ορίζονται από το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ : Σκοπός της δοκιμής είναι να προσδιοριστεί η φθορά που θα υποστεί ένα κατάλληλα προσαρμοσμένο δοκίμιο και αυτό γίνεται με τον προσδιορισμό του συντελεστή micro deval. Για αυτή την δοκιμή χρειαζόμαστε μια συσκευή που αποτελείται από : 1 κοίλο κυλινδρικό δοχείο εσωτερικού μήκους 400 mm και εσωτερικής διαμέτρου 200 mm από ανοξείδωτο χάλυβα πάχους 3 mm που είναι κλεισμένο από το ένα του άκρο ενώ το άλλο έχει πώμα υδατοστεγές και αεροστεγές πάχους 8 mm. Ένα κατάλληλο κινητήρα για την κίνηση του κυλινδρικού δοχείου με σταθερή ταχύτητα περιστροφής ( ) r/min. Ένα μετρητή ο οποίος να μπορεί να διακόπτει την δοκιμή άμεσα και με τον οποίο να μπορούμε να ορίσουμε τον αριθμό των στροφών που επιθυμούμε. Το κύριο σώμα της συσκευής αποτελείται από δυο άξονες που περιστρέφονται στον οριζόντιο άξονα με την βοήθεια του κινητήρα. Οι άξονες αυτοί φέρουν κατάλληλες υποδοχές ώστε να διατηρούν το κυλινδρικό δοχείο σε συγκεκριμένη σταθερή θέση. Η πόρτα της συσκευής είναι κατασκευασμένη έτσι ώστε όταν είναι ανοιχτή η δοκιμή να διακόπτεται αυτόματα. Η διαδικασία της δοκιμής Η δοκιμή πραγματοποιείται σε υλικό που διέρχεται από το κόσκινο των 10 mm και συγκρατείται στο κόσκινο των 6,3 mm. Επιπρόσθετα, η διαβάθμιση του δείγματος θα πρέπει να ικανοποιεί μία από τις ακόλουθες προϋποθέσεις: (α) 60-70% του υλικού να διέρχεται από το κόσκινο των 12,5 mm ή (β) 30-40% να διέρχεται από το κόσκινο των 11,2 mm. Το κοσκινισμένο υλικό αρχικά πλένεται και ξηραίνεται στους 110±5 C μέχρι σταθερού βάρους και στη συνέχεια λαμβάνεται αντιπροσωπευτικό δείγμα βάρους 500±2 g. Το συνολικό βάρος του δείγματος που τοποθετείται στο τύμπανο μαζί με τις σφαίρες, θα πρέπει να είναι 5000±2 g. Όταν δεν είναι δυνατό να συγκεντρωθεί η απαραίτητη ποσότητα δείγματος με την παραπάνω διαβάθμιση, τότε μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι εναλλακτικές διαβαθμίσεις με το αντίστοιχο βάρος φορτίου που φαίνονται στον Πίνακα 8. 28

29 Διαβάθμιση (mm) Συνολικό βάρος φορτίου (σφαίρες+αδρανές σε g) 4-6,3 2000±5 6, ±5 8-11,2 4400±5 11, ±5 Το βάρος του δείγματος του αδρανούς υλικού που τοποθετείται στο τύμπανο σε καθεμία από τις παραπάνω περιπτώσεις παραμένει 500±2 g. Πίνακας 8: Οι εναλλακτικές διαβαθμίσεις. Στην περίπτωση που το υλικό προορίζεται για σκύρα σιδηροτροχιών, τα κόσκινα των 10 mm, 11,2 mm (ή 12,5 mm) και 14 mm, αντικαθίστανται από τα κόσκινα των 31,5 mm, 40 mm και 50 mm αντίστοιχα. Το συνολικό βάρος του δείγματος θα είναι 10000±100 g, αποτελούμενο από 5000±50 g υλικό διαβάθμισης 31,5 mm 40 mm και 5000±50 g υλικό διαβάθμισης mm. Ακόμη, δεν τοποθετούνται σφαίρες μέσα στα τύμπανα και η ποσότητα του νερού που προστίθεται σε αυτά είναι 2±0,05 lt. Στη συνέχεια τίθεται σε λειτουργία η συσκευή και προγραμματίζεται έτσι ώστε τα τύμπανα να πραγματοποιήσουν 12000±10 περιστροφές με ρυθμό 100±5 στροφές/λεπτό (στην περίπτωση των σκύρων πραγματοποιούνται 14000±10 περιστροφές). Αφού τελειώσει η δοκιμή αδειάζουμε όλο το περιεχόμενο σε μια λεκάνη και πλένουμε το δοχείο για να πάρουμε και το πιο λεπτόκοκκο υλικό (εικόνα 9). Στην συνέχεια αδειάζουμε όλο το υλικό σε κόσκινο των 1,6 mm το οποίο το προστατεύουμε με κόσκινο των 8 mm και πλένουμε το υλικό με καθαρό νερό. Εικόνα 9: Εμφάνιση δείγματος μετά το τέλος της δοκιμής. Τέλος μαζεύουμε όλους τους κόκκους από τα δυο κόσκινα και τα τοποθετούμε σε κλίβανο για να ξηρανθούν και μετά ζυγίζουμε τους κόκκους αυτούς σε γραμμάρια. Λόγο ότι χάλασε η συσκευή Micro Deval η δοκιμή δεν ολοκληρώθηκε σε όλα τα δείγματα. 29

30 Αποτελέσματα Ο προσδιορισμός του συντελεστή micro deval με προσέγγιση 0,1 μονάδες γίνεται από την παρακάτω σχέση: M DE RB = (10000 m) / 100 Όπου: M DE RB είναι ο συντελεστής micro deval (στην υγρή κατάσταση). M είναι η μάζα του κλάσματος των κόκκων που κρατήθηκαν από το κόσκινο των 1,6 mm σε γραμμάρια. Από την μέση τιμή των συντελεστών των δυο δοκιμίων προκύπτει το τελικό αποτέλεσμα του δείγματος. Ανάλογα με τις τιμές έχουμε τις εξής κατηγορίες (πίνακας 9). ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ MICRO DEVAL ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ M DE RB < ή = 5 M DE RB 5 < ή = 7 M DE RB 7 < ή = 11 M DE RB 11 < ή = 15 M DE RB 15 >15 M DE RB declared Δεν απαιτείται M DE RB NR Πίνακας 9: Kατηγορίες δειγμάτων ανάλογα με τον συντελεστή Micro Deval Δοκιμή Los Angeles Η δοκιμή για τον προσδιορισμό του συντελεστή Los Angeles γίνεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις που ορίζονται από το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ : Σκοπός της δοκιμής αυτής είναι να προσδιοριστεί η αντοχή των χονδρομερών αδρανών υλικών στο θρυμματισμό. Για την δοκιμή αυτή χρειαζόμαστε την συσκευή Los Αngeles (εικόνα 10) η οποία αποτελείται από ένα κοίλο τύμπανο κατασκευασμένο από ελάσματα χάλυβα. Το τύμπανο αυτό είναι κλειστό στα δυο άκρα του ενώ έχει εσωτερική διάμετρο 711mm και εσωτερικό μήκος 508 mm. Η βάση του μηχανήματος πρέπει να στηρίζεται απευθείας πάνω σε επίπεδο δάπεδο από σκυρόδεμα ή λίθους. Εικόνα 10: Συσκευή Los Angeles. 30

31 Πάνω στο τύμπανο αυτό υπάρχει ένα άνοιγμα πλάτους 150 mm έτσι ώστε να διευκολύνεται η εισαγωγή και η εξαγωγή του δείγματος το οποίο όμως είναι κατασκευασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να εξασφαλίζεται η στεγανοποίηση του τυμπάνου πάντα από χάλυβα. Η κυλινδρική εσωτερική επιφάνεια διακόπτεται από μια προεξοχή που βρίσκεται σε απόσταση mm από το πλησιέστερο άκρο του ανοίγματος μετρούμενο πάντα κατά την φορά περιστροφής. Απαραίτητο είναι ένα μοτέρ που μεταδίδει περιστροφική ταχύτητα στο τύμπανο μεταξύ 31 και 33 στροφές ανά λεπτό, ένα στροφόμετρο, που σταματά αυτόματα το μοτέρ μετά τον απαιτούμενο αριθμό στροφών και τέλος ένα δίσκο για την ανάκτηση υλικού και του φορτίου των σωματιδίων μετά το τέλος της δοκιμής. Εντός της μηχανής εισάγονται χαλύβδινες σφαίρες διαμέτρου περίπου 47,5 mm και βάρους g η καθεμία. Ο αριθμός καθώς και το συνολικό βάρος των σφαιρών που χρησιμοποιούνται, εξαρτάται από τη διαβάθμιση του υλικού που μελετάται και παρουσιάζονται στον Πίνακα 10. Διαβάθμιση Αριθμός σφαιρών Βάρος σφαιρών (g) A ±25 Β ±25 C ±20 D ±15 Ε ±25 F ±25 G ±25 Πίνακας 10: Ο αριθμός των σφαιρών ανάλογα με την διαβάθμιση του υλικού. Διαδικασία της δοκιμής Το προς εξέταση δείγμα ξηραίνεται στους 110±5 C μέχρι σταθερού βάρους. Η ποσότητα του συνολικού δείγματος είναι 5000±10 g και η κατάλληλη διαβάθμιση επιλέγεται ανάλογα με την εκάστοτε χρήση του υλικού. Στη συνέχεια, συνδυάζεται και λαμβάνεται ποσότητα που αντιστοιχεί σε μία από τις διαβαθμίσεις A, B, C, D ή E, F, G για τα πιο χονδρόκοκκα αδρανή στον Πίνακα 11. Η συσκευή ρυθμίζεται έτσι ώστε να πραγματοποιήσει 500 ή 1000 στροφές, ανάλογα με το αν το υλικό ανήκει σε μία από τις A, B, C, D ή E, F, G διαβαθμίσεις αντίστοιχα. 31

32 Μέγεθος ΔΙΑΒΑΘΜΙΣΕΙΣ κοσκίνων (in.) Διερχ. Συγκρ. A B C D E F G 3 2,5 2500±10 2, ±10 2 1,5 5000± ± ±25 1, ± ± ±25 1 ¾ 1250±25 ¾ ½ 1250± ±10 ½ 3/8 1250± ±10 3/8 ¼ 2500±10 ¼ Νο4 2500±10 Νο4 Νο8 5000±10 Σύνολο 5000± ± ± ± ± ± ±50 Πίνακας 11: Οι διαβαθμίσεις για τα πιο χονδρόκοκκα υλικά. Το δείγμα μαζί με τον αντίστοιχο αριθμό σφαιρών εισάγονται στη μηχανή Los Angeles, η οποία περιστρέφεται με ταχύτητα στροφές/λεπτό. Όταν συμπληρωθεί ο απαιτούμενος αριθμός στροφών, λαμβάνεται το υλικό, το οποίο στη συνέχεια κοσκινίζεται στο κόσκινο Νο 12 (1,70 mm). Το υλικό που συγκρατείται πλένεται, ξηραίνεται στους 110±5 C και ζυγίζεται με ακρίβεια 1 g. Η διαφορά μεταξύ του αρχικού και του τελικού βάρους του δείγματος, εκφρασμένη επί τοις εκατό του αρχικού βάρους, δίνει το ποσοστό φθοράς του υπό εξέταση υλικού. O δείκτης Los Angeles για τα υπό μελέτη δείγματα προσδιορίστηκε στη διαβάθμιση Β σύμφωνα με τις Αμερικάνικες προδιαγραφές (ASTM C-131). Αποτελέσματα Ο υπολογισμός του συντελεστή Los Angeles (στον πλησιέστερο ακέραιο αριθμό) γίνεται βάση της παρακάτω σχέσης: LA = (10000 m) / 100 Όπου m είναι το βάρος που συγκρατείται στο κόσκινο Νο 12 σε γραμμάρια. Ανάλογα με τις τιμές του συντελεστή έχουμε τις παρακάτω κατηγορίες (πίνακας 12). ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ LOS ANGELES ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ LA RB < ή = 12 LA RB 12 < ή = 14 LA RB 14 < ή = 16 LA RB 16 < ή = 20 LA RB 20 < ή = 24 LA RB 24 >24 LA RB declared Δεν απαιτείται LA RB NR Πίνακας 12: Κατηγορίες δειγμάτων ανάλογα με τον συντελεστή Los Angeles 32

33 Δοκιμή αντίστασης σε επιταχυνόμενη στίλβωση (PSV) Η δοκιμή για τον προσδιορισμό του δείκτη αντίστασης σε στίλβωση γίνεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις που ορίζονται από το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ Σκοπός της δοκιμής αυτής είναι να προσδιοριστεί το μέτρο επιδεκτικότητας των αδρανών υλικών στην λειαντική δράση των ελαστικών οχημάτων. Η συσκευή που χρησιμοποιείται εξομοιώνει την δράση των ελαστικών σε δείγματα αδρανούς υλικού τα οποία έχουν τοποθετηθεί σε καλούπια συγκεκριμένων διαστάσεων. Η τελική τιμή που προκύπτει αποτελεί ποσοτική έκφραση της μικροτραχύτητας της επιφάνειας των κόκκων μετά την στίλβωση. Η δοκιμή αυτή εκτελείται σε δύο μέρη: στο πρώτο μέρος οι κόκκοι του αδρανούς υλικού υφίστανται επιταχυνόμενη λείανση και στο δεύτερο μέρος μετράται ο βαθμός στίλβωσης με το Βρετανικό εκκρεμές. Διαδικασία δοκιμής Επιλέγονται κόκκοι οι οποίοι διέρχονται από το κόσκινο των 10 mm και συγκρατούνται στο ειδικό κόσκινο με άνοιγμα ράβδων 7,2 mm. Στην συνέχεια κόκκοι τοποθετούνται σε μια στρώση πάνω σε ειδική κυρτή μεταλλική μήτρα. Τα διάκενα μεταξύ των κόκκων πληρώνονται με λεπτόκοκκη άμμο σε τέτοια ποσότητα ώστε να προεξέχει περίπου το ¼ της διαμέτρου των κόκκων του αδρανούς υλικού. Το υπόλοιπο τα μήτρας σκεπάζεται πλήρως με εποξική ρητίνη και το πλεόνασμα της απομακρύνεται με σπάτουλα. Μετά την σκλήρυνση της ρητίνης το δοκίμιο εξάγεται από την μήτρα καθαρίζεται επιμελώς από την άμμο και τοποθετείται στην συσκευή λείανσης (εικόνα 11). Εικόνα 11: Συσκευή λείανσης. 33

34 Η συσκευή λείανσης έχει μεταλλικό τροχό 406 mm (εικόνα 12) στην περιφέρεια του οποίου προσαρμόζονται τα δοκίμια με τα προς εξέταση αδρανή. Εικόνα 12: Μεταλλικός τροχός συσκευής λείανσης. Ο τροχός περιστρέφεται κατά την εκτέλεση της δοκιμής με ταχύτητα στροφές/λεπτό. Πριν την έναρξη της δοκιμής ειδικός ελαστικός τροχός έρχεται σε επαφή και πιέζει τις μήτρες με δύναμη 725 N. Ανάμεσα στον ελαστικό τροχό και τις μήτρες υπάρχει κατά την διάρκεια της δοκιμής συνεχής τροφοδοσία με σμύριδα (εικόνα 13) για τις τρεις πρώτες ώρες ( ρυθμό τροφοδοσίας g/λεπτό) και νερό ( ρυθμό τροφοδοσίας g/λεπτό). Εικόνα 13: Ελαστικός τροχός και χονδρόκοκκη σμύριδα. Μετά το πέρας των τριών ωρών τοποθετείται ο δεύτερος τροχός και η δοκιμή επαναλαμβάνεται για τρεις ώρες τροφοδοτώντας αυτή την φορά με πολύ λεπτότερη σμύριδα (εικόνα 14). Στο στάδιο αυτό ο ρυθμός της σμύριδας και του νερού είναι 31+- g/λεπτό. 34

35 Εικόνα 14: Ελαστικός τροχός και λεπτόκοκκη σμύριδα. Στην συνέχεια οι μήτρες με τα λειασμένα αδρανή καθαρίζονται και τοποθετούνται στην ειδική βάση του Βρετανικού εκκρεμούς (εικόνα 15) και με την συσκευή αυτή προσδιορίζεται η τιμή αντίστασης σε ολίσθηση των λειασμένων αδρανών. Εικόνα 15: Βρετανικό εκκρεμούς. Αποτελέσματα Ο δείκτης αντίστασης των αδρανών σε λείανση (PSV) υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση: PSV = S C 35

36 Όπου: S είναι ο μέσος όρος των τιμών αντίστασης σε ολίσθηση λειασμένων αδρανών από τέσσερα δοκίμια. C είναι ο μέσος όρος των τιμών αντίστασης σε ολίσθηση λειασμένων προτύπων αδρανών από τέσσερα δοκίμια ( η τιμή θα πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 49,5 55,5 διαφορετικά η παραπάνω σχέση δεν ισχύει). Οι τιμές S και C καταγράφονται με ακρίβεια 0, Δοκιμή αντίστασης σε κρούση (AIV) Η δοκιμή για τον προσδιορισμό του δείκτη αντίστασης σε κρούση γίνεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις που ορίζονται από τις Βρετανικές προδιαγραφές (BS 812: Part 112). Σκοπός της δοκιμής αυτής είναι να προσδιοριστεί η αντοχή των αδρανών υλικών σε απότομη κρούση. Η συσκευή που χρησιμοποιείται (Εικόνα 16), αποτελείται από κυλινδρική βάση βάρους 22 έως 30 kg, στη βάση της οποίας τοποθετείται κυλινδρικό χαλύβδινο δοχείο εσωτερικής διαμέτρου 102±0,5 mm και βάθους 50±0,25 mm, τα τοιχώματα του οποίου έχουν πάχος τουλάχιστον 6 mm. Ακόμη, περιλαμβάνει σφύρα κυλινδρικού σχήματος, βάρους 13,5 έως 14 kg, διαμέτρου 100±0,5 mm και μήκους 50±0,15 mm, η οποία πέφτει ελεύθερα από ύψος 380±5 mm, καθώς και μεταλλική ράβδο με ημισφαιρικές άκρες διαμέτρου 16±1 mm και μήκους 600±5 mm. Εικόνα 16: Συσκευή προσδιορισμού αντοχής αδρανών υλικών σε κρούση. 36

37 Διαδικασία δοκιμής Η δοκιμή πραγματοποιείται σε υλικό διαμέτρου mm, ενώ σε περίπτωση που χρησιμοποιούνται τα Αμερικάνικα κόσκινα το υλικό είναι διαμέτρου 1\2 in.(12,7 mm) 3\8 in. (9,52 mm). Οι κόκκοι του αδρανούς αρχικά πλένονται, ξηραίνονται στους 110±5 C μέχρι σταθερού βάρους και στη συνέχεια τοποθετούνται στο χαλύβδινο δοχείο. Ακολούθως συμπυκνώνονται ελαφρώς, αφήνοντας τη μεταλλική ράβδο να πέσει ελεύθερα 25 φορές από ύψος περίπου 50 mm. Η επιφάνεια του υλικού θα πρέπει να είναι ομοιόμορφη, έτσι ώστε να μην προεξέχουν μεμονωμένοι κόκκοι. Κατόπιν το δείγμα τοποθετείται στη συσκευή και αφήνεται η σφύρα να πέσει ελεύθερα 15 φορές, με ρυθμό περίπου 1 χτύπημα/sec.. Απομακρύνεται προσεκτικά ολόκληρη η ποσότητα του υλικού από το δοχείο και ζυγίζεται. Στη συνέχεια, κοσκινίζεται στο κόσκινο Νο 8 (2,36 mm) και καταγράφεται το βάρος του διερχόμενου. Αποτελέσματα Ο δείκτης αντίστασης σε κρούση (Aggregate Impact Value) υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση: Όπου: AIV = Μ2 /M1*100 M1 είναι το συνολικό βάρος του δείγματος που έχει υποστεί κρούση (g) και M2: το βάρος του διερχόμενου από το κόσκινο Νο 8 (g) Παράμετροι αντοχής βραχώδους υλικού Οι παράμετροι αντοχής προσδιορίζονται με την χρήση του σφυριού Schmidt (τύπου L ) σύμφωνα με το ISRM (1981) και τον δείκτη σημειακής φόρτισης σύμφωνα με το ISRM (1985) Προσδιορισμός της σκληρότητας με την χρήση του σφυριού Schmidt (τύπου L ) Σκοπός της δοκιμής αυτής είναι να καθοριστεί η σκληρότητα των δειγμάτων του πετρώματος με την χρήση του σφυριού αναπήδησης Schmidt (τύπου L ) σύμφωνα με το ISRM (1981) και επίσης έχουμε την δυνατότητα να εκτιμήσουμε την αντοχή των δειγμάτων σε ανεμπόδιστη θλίψη με την χρήση του νομογράμματος, (Κούκης Γ., Σαμπατακάκης Ν., 2002) (εικόνα 17). 37

38 Εικόνα 17: Νομόγραμμα συσχέτισης της σκληρότητας Schmidt με την αντοχή σε μοναξονική θλίψη (Deere & Miller 1966). Διαδικασία δοκιμής Η σφύρα Schmidt αποτελείται από ένα ελατήριο και ένα πιστόνι το οποίο τοποθετείται κάθετα πάνω στην επιφάνεια του υπό μελέτη δοκιμίου. Το ελατήριο απελευθερώνεται και το πιστόνι αναπηδά πάνω στην επιφάνεια του πετρώματος. Η δοκιμή αυτή δεν συνίσταται για πετρώματα που είναι μαλακά, κλαστικά και αποτελούνται από ένα πυκνό σύστημα μικροασυνεχειών. Για την εξάλειψη σφαλμάτων η δοκιμή επαναλαμβάνεται τουλάχιστον 20 (είκοσι ) φορές από τις οποίες οι 10 με την χαμηλότερη τιμή απορρίπτονται και από τις υπόλοιπες 10 υπολογίζεται ο μέσος αριθμός των κρούσεων. 38

39 Προσδιορισμός δείκτη σημειακής φόρτισης Σκοπός της δοκιμής σημειακής φόρτισης, (Κούκης Γ., Σαμπατακάκης Ν., 2007) είναι ο έμμεσος προσδιορισμός της αντοχής του πετρώματος σύμφωνα με το ISRM (1985). Η συσκευή σημειακής φόρτισης αποτελείται από ένα μεταλλικό πλαίσιο, δυο μεταλλικές πλάκες που φέρουν μεταλλικά κωνικά άκρα ακτίνας καμπυλότητας 5 mm, μια χειροκίνητη υδραυλική αντλία για την επιβολή της πίεσης, ένα έμβολο για την μετακίνηση της μιας μεταλλικής πλάκας και ένα μανόμετρο για την μέτρηση του επιβαλλόμενου φορτίου. Η δοκιμή σημειακής φόρτισης μπορεί να πραγματοποιηθεί σε κυλινδρικά, ορθογώνια και ακανόνιστου σχήματος δοκίμια και οι αντίστοιχες μορφές της δοκιμής είναι: Διαμετρική. Αξονική. Δοκιμή ορθογώνιου δοκιμίου. Δοκιμή ακανόνιστου δοκιμίου. Διαδικασία δοκιμής Στην παρούσα εργασία για την συγκεκριμένη δοκιμή χρησιμοποιήθηκαν κυλινδρικά δοκίμια. Η διαμετρική δοκιμή πραγματοποιείται με φόρτιση του δοκιμίου παράλληλα προς τον άξονα του. Τα δοκίμια πρέπει να έχουν λόγο ύψους προς διάμετρο 0,3 1,0. Η απόσταση D μεταξύ των ακμών φόρτισης, η οποία στην περίπτωση αυτή είναι ίση με το μήκος του δοκιμίου καταγράφεται με ακρίβεια 2%. Το πλάτος του δοκιμίου W κάθετα προς την διεύθυνση φόρτισης καταγράφεται με ακρίβεια 5%. Το φορτίο αυξάνεται σταδιακά ώστε το δοκίμιο να αστοχήσει σε sec. Η δύναμη P στην οποία θραύεται ο πυρήνας δίνεται από τον δείκτη καταγραφείς του φορτίου. Η δοκιμή δεν είναι αποδεκτή αν η επιφάνεια αστοχίας του δοκιμίου διέρχεται μόνο από ένα σημείο φόρτισης. Αποτελέσματα Ο μη διορθωμένος δείκτης σημειακής φόρτισης (I s ) υπολογίζεται από την σχέση: I s = P/De 2 Όπου: I s είναι ο μη διορθωμένος δείκτης σημειακής φόρτισης. P είναι η δύναμη που θραύεται ο πυρήνας. De είναι η ισοδύναμη διάμετρος του δοκιμίου η οποία για την διαμετρική δοκιμή είναι ίση με D όπου D είναι η απόσταση μεταξύ των ακμών φόρτισης. 39

40 Για να είναι συγκρίσιμα τα αποτελέσματα των δοκιμών σε διάφορες διαμέτρους χρειάζεται διόρθωση του δείκτη I s ο οποίος είναι συνάρτηση της ισοδύναμης διαμέτρου De του δοκιμίου. Ο νέος αυτός δείκτης ονομάζεται ανηγμένος δείκτης της σημειακής φόρτισης Is(50) και ορίζεται ως η τιμή του Is όταν πραγματοποιείται διαμετρική δοκιμή με D=50mm. Η διόρθωση μπορεί να γίνει με την σχέση: Is(50) = F * Is Όπου F είναι ο συντελεστής διόρθωσης μεγέθους ο οποίος μπορεί να προκύψει από την εξίσωση: F = (De/50)

41 3. ΘΕΣΕΙΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑΣ 3.1. Γενικά Τα δείγματα που εξετάστηκαν προέρχονται από τις παρακάτω θέσεις: από λατομείο της περιοχής Πολύκαστρου του νομού Κιλκίς από επιφανειακή εμφάνιση πετρωμάτων στην περιοχή Αγίων Θεοδώρων Κορινθίας και από επιφανειακή εμφάνιση πετρωμάτων στην περιοχή Σχίνος Κορινθίας Περιοχή Πολύκαστρου Νομού Κιλκίς Η ευρύτερη περιοχή ανήκει γεωτεκτονικά στη ζώνη Αξιού. Βασικό χαρακτηριστικό της ζώνης Αξιού, (Μουντράκης, 2010), είναι οι μεγάλες οφιολιθικές μάζες που έχουν εξαπλωθεί σε όλο το χώρο της και συνιστούν στο σύνολο τους την εσωτερική οφιολιθική λωρίδα της Ελλάδας γνωστή με το όνομα IRO. Η παρουσία των οφιολίθων έχει μεγάλη σημασία για τη γεωτεκτονική εξέλιξη των Ελληνίδων και καθορίζει τη γεωτεκτονική θέση της ζώνης Αξιού σαν τον παλιό ωκεάνιο χώρο με ωκεάνιο φλοιό και ιζήματα βαθιάς θάλασσας στη διάρκεια του Μεσοζωικού. Στην ζώνη Αξιού υπάρχουν αρκετές εμφανίσεις μεταμορφωμένων πετρωμάτων, συχνά συμπτυχωμένων με αλπικά ιζήματα, η τεκτονική θέση των οποίων δείχνει ότι αντιπροσωπεύουν Παλαιοζωικά πετρώματα Μια οριστική μορφή διαίρεσης της ζώνης Αξιού είναι σε τρεις επιμέρους ζώνες τις οποίες ανάλογα με τους παλαιογεωγραφικούς χαρακτήρες ονόμασε αντίστοιχα Αύλακα Παιονίας, Ύβωμα Πάικου και Αύλακα Αλμωπίας. Το βασικό κριτήριο με το οποίο έγινε η διαίρεση είναι το γεγονός ότι στο Πάικο παρατηρείται μια νηριτική ασβεστολιθική σειρά ηλικίας Ιουρασικού η οποία δείχνει ότι η περιοχή του Πάικου ήταν υποθαλάσσια ράχη (ύβωμα) με σχετικά ρηχή θάλασσα ενώ στην Παιονία και Αλμωπιία τα αντίστοιχα ιζήματα του Ιουρασικού είναι βαθιάς θάλασσας αργιλικά και κερατολιθικά. Παρόλα αυτά η ζώνη Αξιού εξακολουθεί σήμερα να θεωρείται σαν μια ενιαία ζώνη με χαρακτήρες παλιάς ωκεάνιας περιοχής από όπου προήλθαν οι οφειόλιθοι. Η περιοχή δειγματοληψίας των βραχωδών σχηματισμών ανήκει στην υποζώνη Πάικου. Η υποζώνη Πάικου, (Μουντράκης, 2010), χαρακτηρίζεται από μια στρωματογραφική στήλη (εικόνα 18) από μάρμαρα νηριτικής φάσης, κλαστικά πετρώματα και ηφαιστειότητα όξινη βασική στο άνω Ιουρασικό. Περιλαμβάνει ρυολίθους, ρυολιθικούς τόφφους και σπιλίτες κερατοφύρες που μάλλον συνδέονται με το τότε ηφαιστειακό τόξο που ήταν μέρος του ορογενετικού τόξου που έδωσε την παλαιοαλπική ορογένεση. Ο άνω Ιουρασικής ηλικίας γρανίτης του Φανού φαίνεται ότι αποτελεί έναν πλουτωνίτη, αντίστοιχο των ηφαιστειακών, ίδιας γεωδυναμικής προέλευσης. Στο Κιμμερίδιο Κάτω Κρητιδικό και πάνω από τα ηφαιστειακά πετρώματα που προαναφέρθηκαν, παρατηρούνται φλυσχοειδείς σχηματισμοί, οι οποίοι έχουν την ονομασία Κάτω Κρητιδικός Φλύσχης. 41

42 Από τους σχηματισμούς του άνω Ιουρασικού έως τους σχηματισμούς του ανώτερου Αλβίου Κενομανίου η μεταμόρφωση αυτή εξαφανίζεται. Εικόνα 18: Τροποποιημένη στρωματογραφική στήλη υποζώνης Πάικου απο Μουντράκης Δ., (2010). Οι βραχώδεις σχηματισμοί που εξετάσθηκαν στο εργαστήριο είναι ηφαιστειακά πετρώματα ηλικίας άνω Ιουρασικής, πρόκειται για μαφικά - υπερμαφικά πετρώματα πράσινου γκρίζου χρώματος εξαιτίας των θερμικών εξαλλοιώσεων που υπέστησαν με αποτέλεσμα τον σχηματισμό χλωρίτη, ουραλίτη και σωσσυρίτη (Χατζηπαναγιώτου, 2002). Τα δείγματα (εικόνα 20) προέρχονται από λατομείο στο Πολύκαστρο του νομού Κιλκίς και συλλέχθηκαν από ιδιωτικό χώρο φύλαξης αδρανών υλικών (εικόνα 19) που ανήκει στην ΕΡΓΟΣΕ και βρίσκεται στην περιοχή Διακοπτό δήμου Αιγιαλείας. 42

43 Εικόνα 19: Χώρος φύλαξης αδρανών υλικών στην περιοχή του Διακοπτού. 43

44 Εικόνα 20: Τα δείγματα που συλλέχτηκαν Περιοχή Αγίων Θεοδώρων Κορινθίας Η περιοχή των Αγίων Θεοδώρων του Νομού Κορινθίας ανήκει στην υποπελαγονική ζώνη, (Μουντράκης, 2010). Γενικά, η υποπελαγονική ζώνη βρίσκεται στην δυτική πλευρά της πελαγονικής ζώνης και κύριο χαρακτηριστικό γνώρισμα της είναι οι μεγάλες οφιολιθικές μάζες και η συνοδεύουσα αυτές σχιστοκερατολιθική διάπλαση που έχει μεγάλη εξάπλωση. Η σημασία που απέκτησαν οι οφιόλιθοι με την νέα παγκόσμια τεκτονική δημιούργησε την ανάγκη επανεξέτασης του γεωτεκτονικού ρόλου της Υποπελαγονικής για το λόγο αυτό η ζώνη ονομάζεται και ζώνη των οφιολίθων ή ακόμα και ζώνη της Όθρυς επειδή η σπουδαιότερη οφιολιθική ακολουθία βρίσκεται στο ομώνυμο βουνό. Σύμφωνα λοιπόν με τις σημερινές γεωτεκτονικές αντιλήψεις οι οφιόλιθοι της Υποπελαγονικής ζώνης χαρακτηρίζονται σαν την εξωτερική (δυτική) οφιολιθική λωρίδα της Ελλάδας γνωστή με τον χαρακτηρισμό ERO. Στην θέση δειγματοληψίας στους Αγίους Θεοδώρους σύμφωνα με την στρωματογραφική στήλη (εικόνα 21), από το γεωλογικό χάρτη του ΙΓΜΕ κλίμακας 1: (Φύλλο Σωφικόν, έκδοσης ), έχουμε από πάνω προς τα κάτω ποταμοχερσαίες αποθέσεις, μάργες Τράπεζας Ισθμού, σχηματισμούς (Θειόχωμα), οφιόλιθους και ηφαιστίτες στην μορφή φλεβών μέσα στους σχηματισμούς Θειόχωμα και στους οφιολίθους ηλικίας Άνω Κρητιδικού. Τα δείγματα που συλλέχθηκαν από αυτή την περιοχή είναι ηφαιστίτες και συγκεκριμένα δακίτες. 44

45 Εικόνα 21 :Τροποποιημένη στρωματογραφική στήλη θέσης δειγματοληψίας στην περιοχή Σχίνου από Γεωλογικό χάρτη Ελλάδος Φύλλο Σωφικόν 1: Από την θέση δειγματοληψίας (εικόνα 22) συλλέχτηκαν δείγματα διαφόρων διαστάσεων ώστε να καλύπτουν το βάρος των υλικών που όριζαν οι προδιαγραφές για την πραγματοποίηση των δοκιμών. Εικόνα 22: Θέση δειγματοληψίας στους Άγιους Θεοδώρους. 45

46 3.4. Περιοχή Σχίνος Κορινθίας Γεωτεκτονικά, η περιοχή δειγματοληψίας που βρίσκεται στην περιοχή Σχίνο ανήκει στην Βοιωτική Ενότητα, θα πρέπει να σημειωθεί ότι η Βοιωτία είναι μια ενότητα της Υποπελαγονικής και όχι ανεξάρτητη ζώνη, καθώς η Υποπελαγονική αντιπροσωπεύει το χώρο μιας ωκεάνιας λεκάνης από όπου προήλθαν οι οφιόλιθοι ή το ηπειρωτικό περιθώριο πάνω στο οποίο τοποθετήθηκαν με επώθηση οι οφιόλιθοι και τα ωκεάνια ιζήματα, (Μουντράκης, 1983). Στις θέσεις δειγματοληψίας στον Σχίνο σύμφωνα με την στρωματογραφική στήλη, απο το γεωλογικό χάρτη του ΙΓΜΕ κλίμακας 1: (Φύλλο Καπαρέλλιον, έκδοσης , (εικόνα 23) από πάνω προς τα κάτω έχουμε: τεταρογενή ιζήματα που ανήκουν στο Ολόκαινο και στο Πλειστόκαινο μάργες και άργιλοι ηλικίας είναι νεογενή και ανήκουν στο Ανώτερο Πλειόκαινο μάργες με ψαμμίτες και κροκαλοπαγή που είναι νεογενή και ανήκουν στο Πλειόκαινο οφιολιθικά πετρώματα ηλικίας Αν. Δογγέριου Μ. Μάλμιο σχιστοκερατολιθική διάπλαση ηλικίας Αν. Μάλμιου Κ. Κρητιδικού με υπερβασικά πετρώματα έντονα σερπεντινιωμένα κατά θέσεις βοιωτιτικό φλύσχη ηλικίας Μάλμιου ασβεστολίθους ηλικίας Λάσιου - Δογγέριου ασβεστόλιθους με δολομίτες ηλικίας Τριαδικού Κατ. Ιουρασικού και σύμπλεγμα από κερατολίθους, ψαμμίτες και σχιστόλιθους ηλικίας ΚΑΤ. Μέσο Τριαδικό. Εικόνα 23: Στρωματογραφική στήλη στις θέσεις δειγματοληψίας στην περιοχή Σχίνος (Γεωλογικός χάρτης Φύλλο Καπαρέλλιον 1:50000). 46

47 Τα δείγματα που συλλέχθηκαν από αυτή την περιοχή ανήκουν στα οφιολιθικά πετρώματα και συγκεκριμένα είναι περιδοτίτες με διαφορετικό βαθμό σερπεντινίωσης. Από τις θέσεις δειγματοληψίας (εικόνα 24) συλλέχθηκε ένας ικανοποιητικός αριθμός δειγμάτων ώστε να καλύπτουν το βάρος που όριζαν οι προδιαγραφές σε κάθε δοκιμή που θα έπρεπε να πραγματοποιηθεί. Εικόνα 24:Θέσεις δειγματοληψίας στην περιοχή Σχίνου. 47

48 4. ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΕΡΕΥΝΑ 4.1. Διαμόρφωση δειγμάτων Τα δείγματα που πάρθηκαν από τον χώρο φύλαξης της ΕΡΓΟΣΕ Α.Ε. ήταν σε θραυστή μορφή διαμέτρου μέχρι 22,4mm όπως φαίνεται στο έντυπο της κοκκομετρικής ανάλυσης (εικόνα 25) που προέκυψε μετά από κοκκομετρία που πραγματοποιήθηκε στα δείγματα (τα υπόλοιπα έντυπα παρουσιάζονται στο Παράρτημα I ). Εικόνα 25: Έντυπο κοκκομετρικής ανάλυσης αδρανών υλικών με κόσκινα ΕΝ

49 Στην συνέχεια τα δείγματα (εικόνα 26) εξετάστηκαν για τον προσδιορισμό του δείκτη πλακοειδούς, επιμήκυνσης, μορφής, Micro Deval και τέλος του δείκτη Los Angeles. Εικόνα 26: Αρχικό μέγεθος δειγμάτων. Μετά οδηγήθηκαν στον σπαστήρα του εργαστηρίου Πετρογραφίας (εικόνα 27) ώστε να μειωθεί το κοκκομετρικό τους μέγεθος (εικόνα 28) για να προσδιοριστούν το ισοδύναμο άμμου, οι φυσικές ιδιότητες, ο δείκτης αντίστασης σε κρούση και ο δείκτης αντίσταση σε στίλβωση PSV. Εικόνα 27: Σπαστήρας εργαστηρίου Πετρογραφίας. Εικόνα 28: Διαβαθμίσεις του υλικού. 49

50 Τα δείγματα από τις δυο άλλες θέσεις (Άγιοι Θεώδωροι και Σχίνος) αρχικά ήταν μεγάλων διαστάσεων 30cm x 330cm (block samples). Στα δείγματα αυτά αρχικά έγινε λήψη πυρήνων στο Εργαστήριο με την χρήση της εργαστηριακής καροταρίας (εικόνα 29), με διάμετρο 54mm. Εικόνα 29: Καροταρία. Οι πυρήνες που προέκυψαν (εικόνα 30) οδηγήθηκαν στην συσκευή κοπής και λείανσης για την τελική διαμόρφωση τους, για τις δοκιμές αντοχής του βραχώδους υλικού (εικόνα 31). Εικόνα 30: Οι πυρήνες που προέκυψαν. 50

51 Εικόνα 31: Συσκευή κοπής και λείανσης πυρήνων. Στην συνέχεια τα «εναπομείναντα» δείγματα σπάστηκαν με την χρήση βαριοπούλα (εικόνα 32) σε μικρότερα τεμάχη ώστε να είναι δυνατή στη συνέχεια η περαιτέρω επεξεργασία τους στον σπαστήρα. Εικόνα 32: Αρχικό σπάσιμο δείγματος. 51

52 Για την πραγματοποίηση της δοκιμής αντίστασης σε επιταχυνόμενη στίλβωση (PSV) χρειάστηκε να δημιουργηθούν καλούπια από υλικό του δείγματος μέσα σε μήτρες. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε περιγράφεται στην συνέχεια. Αρχικά κοσκινίζουμε το υπό εξέταση υλικό ώστε να διέρχεται από το κόσκινο των 10mm και να συγκρατείται από το κόσκινο πλακοειδούς ανοίγματος 7,2mm. Σε κάθε μήτρα τοποθετούμε 35 έως 50 κόκκους (εικόνα 33) προσέχοντας οι κόκκοι να μην είναι επιμήκεις ή γωνιώδεις. Τα κενά μεταξύ των κόκκων τα γεμίζουμε με άμμο και στην συνέχεια περνάμε μια λεπτή στρώση με βαζελίνη τις ακμές της μήτρας. Εικόνα 33: Μήτρα με κόκκους υλικού προς εξέταση. Τέλος, αναμιγνύουμε στόκο με σκληρυντικό και γεμίζουμε την μήτρα με την βοήθεια μιας σπάτουλας (εικόνα 34), καλύπτουμε με πλαστικό φύλλο και τοποθετούμε το κάλλυμα πιέζοντας το ώστε να ξεχειλίσει ο στόκος. Μετά, από μισή ώρα αφαιρούμε το δοκίμιο από την μήτρα (εικόνα 35) και απομακρύνουμε την άμμο με μια βούρτσα. Το δοκίμιο είναι αποδεκτό όταν δεν προεξέχει στόκος και έχει το δοκίμιο επίπεδη επιφάνεια. Εικόνα 34: Τελικό στάδιο παρασκευής δοκιμίου. Εικόνα 35: Τελική μορφή δοκιμίου. 52

53 4.2. Αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών Πετρογραφική μελέτη (α) Τομή Α2 Για την πετρογραφική ανάλυση του δείγματος της περιοχής Σχίνου του νομού Κορινθίας χρησιμοποιήθηκε το διάγραμμα STRECKEISEN (Χατζηπαναγιώτου Κ.Γ.,2002), σύμφωνα με το οποίο το εξεταζόμενο πέτρωμα ανήκει στο πεδίο 5 των πετρωμάτων και πιο συγκεκριμένα πρόκειται για δακίτη. Ιστός Στην τομή Α2 παρατηρήθηκε ο πορφυριτικός ιστός σύμφωνα με τον οποίο υπάρχουν φαινοκρύσταλλοι χαλαζία, πλαγιοκλάστου και βιοτίτη μέσα σε υαλώδη μάζα (εικόνα 36). Εικόνα 36: Πορφυριτικός ιστός. Ορυκτολογική Παραγένεση Τα ορυκτά που παρατηρούνται είναι τα εξής: Πλαγιόκλαστα τα οποία κυριαρχούν. Τα πλαγιόκλαστα εμφανίζονται με την χαρακτηριστική διδυμία κατά τον αλβιτικό νόμο όμως υπάρχει και ένα μικρό ποσοστό από πλαγιόκλαστα που παρουσιάζουν ζώνωση (εικόνα 37). Χαλαζία σε μικρό ποσοστό. Βιοτίτη σε πολύ μικρό ποσοστό. Μεταλλικά ορυκτά όπως απατίτης και μαγνιτίτης. Επίσης, παρατηρήθηκε υαλώδη μάζα σε ποσοστό περίπου 30%. 53

54 Στον Πίνακα 13 παρουσιάζονται τα παραπάνω ορυκτά με ποσοστό εμφάνισης (κατά προσέγγιση) στο δείγμα. ΟΡΥΚΤΑ ΠΟΣΟΣΤΟ(%) ΠΛΑΓΙΟΚΛΑΣΤΑ 40 ΧΑΛΑΖΙΑ 20 ΒΙΟΤΙΤΗΣ 10 ΜΕΤΑΛΛΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ <1 Πίνακας 13: Ποσοστό εμφάνισης ορυκτών κατά προσέγγιση. Εικόνα 37: Ζωνωμένο πλααγιόκλαστο. (β) Τομή 41 Γενικά Το εξεταζόμενο πέτρωμα προέρχεται από την περιοχή Αγιίων Θεοδώρων του νομού Κορινθίας και πρόκειται για ένα υπερβασικό πέτρωμα, έντονα σερπεντινιωμένο και συγκεκριμένα είναι περιδοτίτης. Κατά την μικροσκοπική μελέτη παρατηρήθηκε ότι υπάρχει μια ρωγμή που σπάει τον σπινέλιο στην μέση. Αυτό το φαινόμενο δείχνει ότι στο συγκεκριμένο δείγμα παρατηρείται εύθραυστη παραμόρφωση (εικόνα 38). Επίσης, στο δείγμα παρατηρήθηκαν λαμέλλες απόμειξης κλινοπυρόξενου σε ορθοπυρόξενο. 54

55 Εικόνα 38:Σπασμένος σπινέλιος. Ιστός Στην τομή 41 παρατηρήθηκε ο κατακλαστικός ιστός (εικόνα 39) ο οποίος κυριαρχεί ενώ όπου υπάρχει σερπεντίνης έχουμε κυψελώδη και ταινιωτό ιστό (εικόνα 40). Στις θέσεις που υπάρχει βαστίτης έχουμε βαστιτικό ιστό (εικόνα 41). Εικόνα 39: Κατακλαστικός ιστός. Εικόνα 40: Κυψελώδης Ταινιωτός ιστός. Εικόνα 41: Βαστιτικός ιστός. 55

56 Ορυκτολογική Παραγένεση Τα ορυκτά που παρατηρούνται είναι τα εξής: Σερπεντίνης ο οποίος κυριαρχεί. Σπινέλιος. Κλινοπυρόξενος. Ορθοπυρόξενος. Βαστίτης ο οποίος είναι ο σερπεντίνης που αντικαθιστά ορθοπυρόξενο. Ολιβίνη. Μαφικά ορυκτά όπως μαγνιτίτης. Φλέβες χρυσοτίλη (εικόνα 42). Ο χρυσοτίλης είναι πολύμορφο του σερπεντίνη. Στον Πίνακα 14 παρουσιάζονται τα παραπάνω ορυκτά με ποσοστό εμφάνισης (κατά προσέγγιση) στο δείγμα. ΟΡΥΚΤΑ ΠΟΣΟΣΤΟ (%) ΣΕΡΠΕΝΤΙΝΗΣ 50 ΚΛΙΝΟΠΥΡΟΞΕΝΟΣ 20 ΟΡΘΟΠΥΡΟΞΕΝΟΣ 15 ΒΑΣΤΙΤΗΣ 5 ΟΛΙΒΙΝΗΣ 5 ΣΠΙΝΕΛΙΟΣ <5 ΜΑΦΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ <1 Πίνακας 14: Ποσοστό εμφάνισης ορυκτών κατά προσέγγιση. Εικόνα 42: Φλέβες χρυσοτίλη. 56

57 (γ) Τομή Γ Γενικά Για την πετρογραφική ανάλυση του δείγματος της περιοχής Πολυκάστρου του νομού Κιλκίς χρησιμοποιήθηκε το διάγραμμα STRECKEISEN (Χατζηπαναγιώτου Κ.Γ.,2002), σύμφωνα με το οποίο το εξεταζόμενο πέτρωμα ανήκει στο πεδίο 10 των πετρωμάτων και πιο συγκεκριμένα πρόκειται για διαβάση δολερίτη το οποίο είναι μια ενδιάμεση κατηγορία μεταξύ πλουτώνιων κι ηφαιστεικών πετρωμάτων. Ιστός Στην τομή Γ παρατηρείται ενδιάμεσος οφειτικός ιστός σύμφωνα με τον οποίο επιμήκεις κρύσταλλοι πλαγιοκλάστων σχηματίζουν πλέγμα τα διάκενα των οποίων γεμίζουν με άλλα υλικά (εικόνα 43). Ορυκτολογική Παραγένεση Εικόνα 43: Οφειτικός ιστός. Το υπό εξέταση δείγμα παρουσιάζει τα εξής ορυκτά: Κλινοπυρόξενο. Ορθοπυρόξενο. Πλαγιόκλαστα. Χαλαζία με κυματοειδή κατάσβεση και πιθανά να προέρχεται δευτεριγενώς (εικόνα 44). Χλωρίτη. Μαφικά ορυκτά όπως μαγνητίτης. 57

58 Στον Πίνακα 15 παρουσιάζονται τα παραπάνω ορυκτά με ποσοστό εμφάνισης (κατά προσέγγιση) στο δείγμα. ΟΡΥΚΤΑ ΠΟΣΟΣΤΟ (%) ΠΛΑΓΙΟΚΛΑΣΤΑ 50 ΚΛΙΝΟΠΥΡΟΞΕΝΟΣ 30 ΟΡΘΟΠΥΡΟΞΕΝΟΣ 5 ΧΑΛΑΖΙΑ 5 ΧΛΩΡΙΤΗ 5 ΜΑΦΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ 5 Πίνακας 15: Ποσοστό εμφάνισης ορυκτών κατά προσέγγιση. (δ) Τομή Β Γενικά Εικόνα 44: Χαλαζίας με κυματοειδή κατάσβεση. Για την πετρογραφική ανάλυση του δείγματος της περιοχής Πολυκάστρου του νομού Κιλκίς χρησιμοποιήθηκε το διάγραμμα STRECKEISEN (Χατζηπαναγιώτου Κ.Γ.,2002), σύμφωνα με το οποίο το εξεταζόμενο πέτρωμα ανήκει στο πεδίο 10 των πετρωμάτων και πιο συγκεκριμένα πρόκειται για διαβάση δολερίτη το οποίο είναι μια ενδιάμεση κατηγορία μεταξύ πλουτώνιων κι ηφαιστεικών πετρωμάτων. Ιστός Στην τομή Β παρατηρείται λεπτόκοκκος εως μεσόκοκκος ιστός (εικόνα 45) και κατά τόπους πορφυριτικός ιστός (εικόνα 46) σύμφωνα με τον οποίο έχουμε φαινοκρυστάλλους κλινοπυροξένου. 58

59 Εικόνα 45: Λεπτόκοκκος εως μεσόκοκκος ιστός. Εικόνα 46: Πορφυριτικός ιστός. Ορυκτολογική Παραγένεση Το υπό εξέταση δείγμα παρουσιάζει τα εξής ορυκτά: Κλινοπυρόξενο. Ασβεστίτη και φλέβες ασβεστίτη (εικόνα 47). Πλαγιόκλαστα. Χαλαζία ο οποίος πιθανά να προέρχεται δευτεριγενώς, υπάρχουν και φλέβες χαλαζία (εικόνα 48). Χλωρίτη. Μαφικά ορυκτά όπως μαγνητίτης. Στον Πίνακα 16 παρουσιάζονται τα παραπάνω ορυκτά με ποσοστό εμφάνισης (κατά προσέγγιση) στο δείγμα. ΟΡΥΚΤΑ ΠΟΣΟΣΤΟ (%) ΠΛΑΓΙΟΚΛΑΣΤΑ 50 ΚΛΙΝΟΠΥΡΟΞΕΝΟΣ 25 ΧΑΛΑΖΙΑ 10 ΧΛΩΡΙΤΗ 3 ΜΑΦΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ 5 Πίνακας 16: Ποσοστό εμφάνισης ορυκτών κατά προσέγγιση. Εικόνα 47: Φλέβες ασβεστίτη. Εικόνα 48: Φλέβες χαλαζία.. 59

60 Γεωμετρικές ιδιότητες Στον Πίνακα 17 δίνονται τα αποτελέσματα προσδιορισμού των γεωμετρικών ιδιοτήτων των γεωυλικών. Φαίνεται ότι οι περιδοτίτες παρουσιάζουν τον υψηλότερο δείκτη πλακοειδούς (από 17% μέχρι 31%) ενώ οι τιμές του ισοδύναμο άμμου είναι επίσης υψηλές (από 73% μέχρι 90%). Από τις δοκιμές αυτές γίνεται καταρχήν εμφανές ότι ο δακίτης και περιδοτίτες που εξετάστηκαν δεν ικανοποιούν τις βασικές απαιτήσεις ποιότητας σιδηροδρομμικών αδρανών για υψηλή ταχύτητα που ορίζουν ότι πρέπει το I F <15%. Ονομασία δείγματος Κοκκομετρία (Τύπος) Λεπτόκοκκο (Τύπος) Δείκτης πλακοειδούς I F (%) Δείκτης επιμήκυνσης I E (%) Δείκτης μορφής SI(%) Ισοδύναμο άμμου SE(%) ΚΙΛΚΙΣ 1 (διαβάσης) ΚΙΛΚΙΣ 2 (διαβάσης) ΔΑΚ. ΚΑΤΩ ΤΟΜΗ (δακίτης) ΑΛΕ1 (περιδοτίτης) ΑΛΕ4 (περιδοτίτης) Φυσικές ιδιότητες Στον Πίνακα 18 δίνονται τα αποτελέσματα των βασικών φυσικών ιδιοτήτων των γεωυλικών. Φαίνεται ότι οι περιδοτίτες και ο δακίτης έχουν υψηλότερες τιμές υγρασίας απορρόφησης που σημαίνει ότι έχουν χαμηλότερη ανθεκτικότητα στην επίδραση των καιρικών μεταβολών. Ονομασία δείγματος Φαινόμενη πυκνότητα ρ α (Kg/m 3 ) Υδαταπορροφητικότητα w a (%) ΚΙΛΚΙΣ 1 (διαβάσης) ΚΙΛΚΙΣ 2 (διαβάσης) ΔΑΚ. ΚΑΤΩ ΤΟΜΗ (δακίτης) ΑΛΕ1 (περιδοτίτης) ΑΛΕ4 (περιδοτίτης) Πίνακας 18: Αποτελέσματα δοκιμών καθορισμού φυσικών ιδιοτήτων. 60

61 Μηχανικές ιδιότητες Στον Πίνακα 19 δίνονται τα αποτελέσματα των μηχανικών ιδιοτήτων των γεωυλικών. Ο δείκτης Los Angeles (LAAV) είναι μικρότερος στους περιδοτίτες και διαβάσες και μεγαλύτερος στον δακίτη. Ο δακίτης δεν ικανοποιεί τις απαιτήσεις για σκύρα σιδηροδρομικών γραμμών καθώς επίσης και οι διαβάσες και οι περιδοτίτες που οι τιμές τους κρίνονται <<οριακές>> (σύμφωνα με τις απαιτήσεις πρέπει LLAV<14%). Επίσης <<οριακές>> κρίνονται και οι τιμές του δείκτη Micro Deval για τον διαβάση (πρέπει MDE< 11%). Ονομασία δείγματος ΚΙΛΚΙΣ 1 (διαβάσης) ΚΙΛΚΙΣ 2 (διαβάσης) ΔΑΚ. ΚΑΤΩ ΤΟΜΗ (δακίτης) ΑΛΕ1 (περιδοτίτης) ΑΛΕ4 (περιδοτίτης) Δείκτης Micro Deval MDE(%) Δείκτης Los Angeles LA(%) Δείκτης αντίσταση σε κρούση AIV(%) Δείκτης αντίσταση σε στίλβωση PSV Πίνακας 19: Αποτελέσματα δοκιμών καθορισμού μηχανικών ιδιοτήτων Παράμετροι αντοχής βραχώδους υλικού Όπως φαίνεται στον Πίνακα 20 οι περιδοτίτες παρουσιάζουν την πλέον υψηλή αντοχή με τιμή του δείκτη σημειακής φόρτισης I s(50) περίπου 3MPa. Ονομασία δείγματος Σκληρότητα κατά σφύρα Schmidt SHV Ανηγμένος δείκτης σημειακής φόρτισης I s(50) (MPa) ΚΙΛΚΙΣ 1 (διαβάσης) ΚΙΛΚΙΣ 2 (διαβάσης) ΔΑΚ. ΚΑΤΩ ΤΟΜΗ (δακίτης) ΑΛΕ1 (περιδοτίτης) ΑΛΕ4 (περιδοτίτης) Πίνακας 20:Αποτελέσματα δοκιμών καθορισμού παραμέτρων αντοχής. 61

62 Συγκεντρωτικός πίνακας εργαστηριακών αποτελεσμάτων Δείκτης πλακοειδούς IF (%) Σκληρότητα κατά σφύρα Schmidt SHV Ανηγμένος δείκτης σημειακής φόρτισης Is(50) Ονομασία δείγματος Κοκκομετρία Λεπτόκοκκο Δείκτης επιμήκυνσης IE(%) Δείκτης μορφής SI(%) Ισοδύναμο άμμου SE Φαινόμενη πυκνότητα ρα(kg/m 3 ) Υδαταπορροφητικ ότητα wa (%) Δείκτης Micro Deval MDE(%) Δείκτης Los Angeles LA(%) Δείκτης αντίσταση σε κρούση AIV(%) Δείκτης αντίσταση σε στίλβωση PSV (MPa) ΚΙΛΚΙΣ 1 (διαβάσ ης) ΚΙΛΚΙΣ 2 (διαβάσ ης) ΔΑΚ. ΚΑΤΩ ΤΟΜΗ (δακίτη ς) ΑΛΕ1 (περιδο -τίτης) ΑΛΕ4 (περιδο -τίτης) 62

63 5. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 5.1. Διατύπωση συσχετίσεων Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζονται κάποιες συσχετίσεις μεταξύ των δεικτών που προσδιορίστηκαν ώστε να κατανοηθεί ο τρόπος μεταβολής των παραμέτρων μεταξύ τους. Λόγω του μικρού αριθμού των εργαστηριακών αποτελεσμάτων οι συσχετίσεις είναι περισσότερο ποιοτικές από ενδεικτικές. Εφαρμόζονται απλά στατιστικά μοντέλα συσχετισμού και μάλιστα γραμμικής μορφής με την μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων. Το μέτρο που δείχνει τον βαθμό προσαρμογής πάνω στην ευθεία λέγεται συντελεστής συσχέτισης R 2 και κυμαίνεται μεταξύ 0 και 1. Όσο η τιμή R 2 πλησιάζει την μονάδα τόσο πιο αξιόπιστη είναι και η γραμμική προσαρμογή μεταξύ των δυο μεταβλητών. Συγκεκριμένα, αν το R 2 είναι μικρότερο από 0,4 η συσχέτιση είναι χαμηλή, αν το R 2 είναι μεταξύ 0,4 0,6 η συσχέτιση είναι μέτρια και αν το R 2 είναι μεταξύ 0,6 1 η συσχέτιση είναι υψηλή. Στα διαγράμματα που ακολουθούν ο αριθμός των δειγμάτων (n) που εξετάζεται αντιστοιχεί στις θέσεις δειγματοληψίας. Έτσι για τους λιθότυπους που μελετούνται ο αριθμός των δειγμάτων n είναι μέχρι 5. (α) Σχέση I F - I E Στο Διάγραμμα 1 φαίνεται ότι υπάρχει αρνητική συσχέτιση μεταξύ του δείκτη πλακοειδούς (I F ) και του δείκτη επιμήκυνσης (I E ). Δηλαδή, όσο αυξάνεται το ποσοστό των πεπλατυσμένων κόκκων τόσο μειώνεται το ποσοστό των επιμηκυσμένων κόκκων. Διάγραμμα 1: Συσχέτιση μεταξύ δείκτη πλακοειδούς ( I F ) και του δείκτη επιμήκυνσης ( I E ) των υπό μελέτη λιθοτύπων. Η εξίσωση που εκφράζει την σχέση μεταξύ των δυο ιδιοτήτων είναι : I E = 42,51-1,0092(I F ) και R 2 =

64 (β) Σχέση ρ α Wa Όπως φαίνεται στο Διάγραμμα 2 υπάρχει χαμηλή αρνητική συσχέτιση μεταξύ φαινόμενης πυκνότητας ρ α και υδαταπορροφητικότητα w a. Δηλαδή όσο αυξάνεται η φαινόμενη πυκνότητα, μειώνεται η υδαταπορροφητικότητα. Οι Σαχπάζης (1988) και Σπυρόπουλος (2005) έχουν κάνει παρόμοιες συσχετίσεις. Διάγραμμα 2: Συσχέτιση μεταξύ φαινόμενης πυκνότητας ρα και υδαταπορροφητικότητα w a των υπό μελέτη λιθοτύπων. Η εξίσωση που εκφράζει την σχέση μεταξύ ρ α και w, είναι η εξής: Wa = -9,5476(ρ α ) + 29,382 και R 2 = 0,40 (γ) Σχέση AIV - LAAV Όπως φαίνεται στο Διάγραμμα 3 ο δείκτης αντίστασης σε κρούση AIV σχετίζεται με τον δείκτη Los Angeles με υψηλό βαθμό συσχέτισης. Η αύξηση του δείκτη αντίστασης σε κρούση οδηγεί σε γραμμική αύξηση του δείκτη Los Angeles. Παρόμοιες συσχετίσεις έχουν γίνει από τους Chang (1973), Kazi and Al Molki (1982) για δακίτες, Irfan (1994), Al Harthi και Abo Saada (1997) και Al Harthi (2001). Επιπρόσθετα, παρόμοια σχέση έχουν προτείνει οι Koukis et al (2007) για φυσικά αδρανή. Η σχέση τους περιγράφεται από την παρακάτω γραμμική εξίσωση: LA =0,4701(AIV) + 14,027 και R 2 = 0,91 64

65 Διάγραμμα 3: Συσχέτιση μεταξύ δείκτη αντίσταση σε κρούση AIV και δείκτη Los Angeles μεταξύ των υπό μελέτη λιθοτύπων. (δ) Σχέση LAAV - PSV Στο Διάγραμμα 4 φαίνεται η συσχέτιση μεταξύ του δείκτη αντίσταση σε στίλβωση PSV και του δείκτη Los Angeles. Η αύξηση του δείκτη Los Angeles οδηγεί σε αύξηση του δείκτη σε στίλβωση PSV και η σχέση τους έχει υψηλό βαθμό συσχέτισης και περιγράφεται από την παρακάτω γραμμική εξίσωση: PSV =1,7366(LA) + 35,416 και R 2 = 0,99 Διάγραμμα 4:Συσχέτιση μεταξύ δείκτη αντίσταση σε στίλβωση PSV και δείκτη Los Angeles των υπό μελέτη λιθοτύπων. (ε) Σχέση AIV PSV Στο Διάγραμμα 5 που ακολουθεί φαίνεται η συσχέτιση του δείκτη αντίσταση σε στίλβωση PSV και του δείκτη αντίσταση σε κρούση AIV. 65

66 Η αύξηση του δείκτη αντίστασης σε κρούση AIV οδηγεί σε αύξηση του δείκτη αντίστασης σε στίλβωση PSV. Η σχέση τους έχει υψηλό βαθμό συσχέτισης και περιγράφεται από την παρακάτω γραμμική εξίσωση: PSV =0,7939(AIV) και R 2 = 0,96 Διάγραμμα 5: Συσχέτιση μεταξύ του δείκτη αντίσταση σε στίλβωση PSV και του δείκτη αντίσταση σε κρούση AIV(%) των υπό μελέτη λιθοτύπων. (ζ) Σχέση I F - LAAV Στo Διάγραμμα 6 δίνεται η σχέση του δείκτη πλακοειδούς (I F ) με τον δείκτη Los Angeles (LAAV). Παρατηρείται μια καλή γραμμική σχέση που περιγράφεται από την εξίσωση: LA = 0,4187(I F )+ 12,367 και R 2 =0.89 Παρόμοια σχέση προτείνουν οι Koukis et al (2007) για φυσικά αδρανή και ασβεστολίθους του Ν. Αχαίας. Διάγραμμα 6: Συσχέτιση μεταξύ του δείκτη πλακοειδούς (I F ) και του δείκτη Los Angeles των υπό μελέτη λιθοτύπων. 66

67 (η) Σχέση I F - AIV Σημαντικές είναι οι σχέσεις που προσδιορίστηκαν μεταξύ του δείκτη πλακοειδούς (I F ) με τον δείκτη αντίσταση σε κρούση (AIV) (Διάγραμμα 7). Aπό το διάγραμμα 7 διαπιστώνεται ότι όσο αυξάνεται το ποσοστό των πεπλατυσμένων κόκκων τόσο αυξάνεται η αντοχή σε κρούση (AIV). Ο βαθμός συσχέτισης τους είναι πολύ υψηλός και η συσχέτιση τους εκφράζεται από την εξής εξίσωση: AIV = (I F ) και R 2 = Διάγραμμα 7: Συσχέτιση μεταξύ του δείκτη πλακοειδούς (I F ) και του δείκτη αντίσταση σε κρούση AIV των υπό μελέτη λιθοτύπων. (θ) Σχέση I F - PSV Aπό το Διάγραμμα 8 διαπιστώνεται ότι όσο αυξάνεται το ποσοστό των πεπλατυσμένων κόκκων τόσο αυξάνεται η αντοχή σε στίλβωση (PSV). Ο βαθμός συσχέτισης τους είναι υψηλός και η εκφράζεται από την εξής γραμμική εξίσωση: PSV = 0,7769(I F ) + 57,246 και R 2 =

68 Διάγραμμα 8: Συσχέτιση μεταξύ του δείκτη πλακοειδούς (I F ) και του δείκτη αντίσταση σε στίλβωση PSV των υπό μελέτη λιθοτύπων. (Ι) Σχέση Wa LAAV και Wa - PSV Στο Διάγραμμα 9 φαίνεται μια τάση αύξησης του δείκτη Los Angeles με την υγρασία απορρόφησης. Τα δεδομένα είναι ελάχιστα και δεν περιγράφεται κάποια εξίσωση. Διάγραμμα 9: Συσχέτιση μεταξύ του δείκτη Los Angeles και της υδαταπορροφητικότητας Wa των υπό μελέτη λιθοτύπων. 68

69 5.2. Καταλληλότητα γεωυλικών για διάφορες χρήσεις Καταλληλότητα γεωυλικών για έρμα (σκύρα) σιδηροδρομικών γραμμών υψηλών ταχυτήτων Σύμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές (ΕΛΟΤ EN 13450), υπάρχουν τρεις κατηγορίες σκύρων: (α) τα φυσικά (natural railway ballast), που προέρχονται από πετρώματα που έχουν υποστεί μόνο μηχανική κατεργασία και αποτελούν τη βασική κατηγορία έρματος, (β) τα τεχνητά (manufactured railway ballast), τα οποία έχουν προκύψει από βιομηχανική επεξεργασία, συμπεριλαμβανομένης της θερμικής ή άλλης μετατροπής και (γ) τα ανακυκλωμένα (recycled railway ballast), τα οποία έχουν προκύψει από επεξεργασία σκύρων που είχαν προηγουμένως χρησιμοποιηθεί. Η ομοιογένεια της σύστασης του υλικού αποτελεί σημαντικό παράγοντα για την εξασφάλιση της σταθερότητας του στρώματος των σκύρων. Για το λόγο αυτό, το υλικό που χρησιμοποιείται δε θα πρέπει να προέρχεται από ανάμιξη υλικών από διαφορετικές γεωλογικές πηγές. Ακόμη, δε θα πρέπει να συμμετέχουν λεπτόκοκκα υλικά σε σημαντικό ποσοστό, λόγω του ότι μειώνουν την πρόσφυση μεταξύ των μεμονωμένων κόκκων των σκύρων. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, οι κόκκοι του αδρανούς υλικού θα πρέπει να είναι κατά το δυνατό κυβικής μορφής και γωνιώδεις, (Κούκης Γ., Σαμπατακάκης Ν., 2007). Τα συγκεκριμένα γεωϋλικά που μελετήθηκαν είναι προφανώς «φυσικά» και σύμφωνα με τις Ελληνικές ποιοτικές απαιτήσεις σκύρων για υψηλές ταχύτητες (ΕΝ 13450) θα πρέπει να ικανοποιούν τις παρακάτω απαιτήσεις: Η κοκκομετρική διαβάθμιση να είναι σύμφωνη με τον τύπο Α του Ευρωπαϊκού προτύπου ΕΝ (Πίνακας 2, κεφάλαιο Κοκκομετρική διαβάθμιση μέθοδος με τα κόσκινα). Οι διαβάσες στους οποίους έγινε κοκκομετρία είναι τύπου Α. Η καθαρότητα να είναι σύμφωνη με τον τύπο Β του Ευρωπαϊκού προτύπου ΕΝ (Πίνακας 3, κεφάλαιο Κοκκομετρική διαβάθμιση μέθοδος με τα κόσκινα). Η καθαρότητα στους διαβάσες είναι τύπου Α. Ο δείκτης πλακοειδούς να είναι μικρότερος ή ίσος του 15%. Ο δείκτης πλακοειδούς στους διαβάσες κυμαίνεται από 4,58% μέχρι 13,18%, στον δακίτη είναι 25,33% και στους περιδοτίτες είναι από 17,16% μέχρι 31%. Ο δείκτης Los Angeles να είναι μικρότερος ή ίσος του 14%. Ο δείκτης Los Angeles για τους διαβάσες είναι από 15,16% έως 17,23%, για τον δακίτη 23,90% και για τον περιδοτίτη 17,75%. Ο δείκτης Micro Deval να είναι μικρότερος ή ίσος του 11%. Ο δείκτης Micro Deval προσδιορίστηκε μόνο για τους διαβάσες και κυμαίνεται από 11,02% - 11,41%. Σύμφωνα με όσα αναφέρθηκαν παραπάνω για έρμα σιδηροδρομικών γραμμών υψηλών ταχυτήτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο οι διαβάσες. Η καταλληλότητα των συγκεκριμένων γεωυλικών κρίνεται <<οριακή>> διότι παρουσιάζουν υψηλές τιμές στον δείκτη Los Angeles από αυτές που απαιτούνται. 69

70 Ο δακίτης και οι περιδοτίτες κρίνονται ως <<ακατάλληλοι>> καθόσον δεν ικανοποιούν καμία από τις προϋποθέσεις Καταλληλότητα γεωυλικών για βάσεις υποβάσεις οδοστρωμάτων, για ασφαλτομίγματα και για σκυρόδεμα Τα αδρανή υλικά αποτελούν βασικό συστατικό στην παρασκευή σκυροδέματος, στην οδοποιία (αντιολισθηρές στρώσεις, βάσεις και υποβάσεις δρόμων, επιχώματα), σε κονιάματα, για έρμα σιδηροδρομικών σταθμών καθώς και για άλλες εφαρμογές, (Κούκης Γ., Σαμπατακάκης Ν., 2007). Στον Πίνακα 21 παρουσιάζονται οι προδιαγραφές που πρέπει να πληρούν τα αδρανή υλικά για να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες εφαρμογές σύμφωνα με τα Ελληνικά και Διεθνή πρότυπα. (α) Βάσεις και υποβάσεις οδοστρωμάτων Τα αδρανή που προορίζονται για βάσεις και υποβάσεις οδοστρωμάτων θα πρέπει να έχουν χαμηλούς δείκτες πλακοειδούς και επιμήκυνσης. Γενικά, οι κόκκοι αδρανούς με υψηλούς δείκτες πλακοειδούς (I F ) και επιμήκυνσης (Ι Ε ), έχουν ως αποτέλεσμα την άνιση κατανομή των τάσεων που αναπτύσσονται μεταξύ τους και συνεπώς την ευκολότερη θραύση τους και αποσταθεροποίηση των στρωμάτων που αποτελούν, (Κούκης Γ., Σαμπατακάκης Ν., 2007). Σύμφωνα με τις Ελληνικές προδιαγραφές θα πρέπει: Το ισοδύναμο άμμου (SE) για βάσεις να έχει κατώτερο όριο 40% και για υποβάσεις 50%. Όλα τα υπό μελέτη πετρώματα έχουν ισοδύναμο άμμου από 73% - 90%. Η τιμή του δείκτη Los Angeles βάσεων να είναι μέχρι 40 % και για υποβάσεις μέχρι 50%. Για τα υπό μελέτη πετρώματα ο δείκτης Los Angeles είναι από 15,16% - 23,90%. Το όριο υδαρότητας να είναι μικρότερο του 25%. Ο δείκτης πλαστικότητας μικρότερος του 3% για βάσεις και μικρότερος του 4% για υποβάσεις. Το ανώτερο επιτρεπόμενο όριο του δείκτη αποσάθρωσης S είναι μέχρι 18%. Η καταλληλότητα των λιθοτύπων που μελετώνται κρίνεται ικανοποιητική για την χρήση τους σε βάσεις και υποβάσεις όμως ο περιδοτίτης του δείγματος ΑΛΕ 1 δεν γνωρίζουμε αν πληροί όλες τις προδιαγραφές καθώς δεν έχει προσδιοριστεί ο δείκτης Los Angeles. 70

71 Πίνακας 21: Όρια καταλληλότητας αδρανών υλικών ανά εφαρμογή, σύμφωνα με τις Ελληνικές και Διεθνή προδιαγραφές. Για ορισμένες εφαρμογές παρατίθενται οι οριακές τιμές καταλληλότητες άλλων χωρών ( *: Βρετανικές προδιαγραφές, **: Γαλλικές προδιαγραφές). 71