ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΤΗΤΑΣ ΓΕΩΥΛΙΚΩΝ ΓΙΑ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥΣ ΣΑΝ ΑΔΡΑΝΗ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΜΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Β. ΣΥΝΤΑΞΗ: ΓΚΟΚΑ ΒΑΣΙΛΙΚΗ EΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΣΑΜΠΑΤΑΚΑΚΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΠΑΤΡΑ

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2. ΑΔΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ 2.1 ΓΕΝΙΚΑ 2.2 ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΜΑΓΜΑΤΙΚΑ ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΑ 2.3 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΗΝ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟΝ ΤΡΟΠΟ ΛΗΨΗΣ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΟ ΜΕΓΕΘΟΣ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΕΙΔΙΚΟ ΒΑΡΟΣ 2.4 ΛΑΤΟΜΕΙΑ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΚΑΙ ΟΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ. 3.ΠΟΙΟΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 3.1 ΓΕΝΙΚΑ 3.2 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΙΚΤΗΣ ΠΛΑΚΟΕΙΔΟΥΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΕΠΙΜΥΚΙΝΣΗΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΜΟΡΦΗΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΔΕΙΚΤΗ ΜΛΠΕ ΤΟΥ ΜΕΘΥΛΕΝΙΟΥ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΔΕΙΚΤΗ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟΥ ΑΜΜΟΥ 3.3 ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΕΙΔΙΚΟ ΒΑΡΟΣ ΥΓΡΑΣΙΑ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ 3.4 ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΤΩΝ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ(MICRO-DEVAL) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΤΡΙΒΗ ΚΑΙ ΚΡΟΥΣΗ(LOS ANGELES) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΔΕΙΚΤΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΣΕ ΣΤΙΛΒΩΣΗ(PSV) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΔΕΙΚΤΗ ΦΘΟΡΑΣ ΣΕ ΑΠΟΤΡΙΨΗ (ΑAV) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΔΕΙΚΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΕ ΚΡΟΥΣΗ(AIV) 3.5 METAΒΟΛΕΣ ΛΟΓΩ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΑΙΡΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ 2

3 3.6 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ 4. ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑ ΚΑΙ ΕΡΕΥΝΑ ΓΕΩΥΛΙΚΩΝ 4.1 ΓΕΝΙΚΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΑΓΙΩΝ ΘΕΟΔΩΡΩΝ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΜΕΘΑΝΩΝ 4.2 ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 4.3 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΠΟΙΟΤΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ 4.4 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ 5.ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 2 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 3

4 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ : Θα ήθελα να ευχαριστήσω, αρχικά, κ. Σαμπατακάκη Νικόλαο για την ανάθεση του θέματος, την εμπιστοσύνη που έδειξε στο πρόσωπό μου, την αμέριστη βοήθεια, καθοδήγηση αλλά και εμπιστοσύνη που μου προσέφερε στην διεξαγωγή της πτυχιακής μου εργασίας. Επιπλέον, ήθελα να ευχαριστήσω θερμά την υποψήφια διδάκτορα Τσέλικα Ιωάννα, για τον χρόνο και την επιπλέον καθοδήγηση που μου προσέφερε κατά την διάρκεια της πτυχιακής μου εργασίας. 4

5 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η εργασία αυτή έχει ως αντικείμενο τη διερεύνηση των τεχνικογεωλογικών συνθηκών με σκοπό την αναζήτηση βραχωδών υλικών,έπειτα από εργαστηριακές δοκιμές,για ταξινόμησή τους και καταλληλόλητας τους ή μη, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αδρανή υλικά για διάφορες χρήσεις. Από τους αρχαίους λιθόστρωτους δρόμους μέχρι τα σύγχρονα αντιολισθηρά οδοστρώματα η συμμετοχή των υλικών αυτών θεωρείται καθοριστική. Οι συνήθεις χρήσεις τους είναι :αδρανή υποβάσεις δρόμων και ασφαλτοτάπητα, υλικά πλήρωσης, θραυστά αδρανή για σκυρόδεμα. Η συγκεκριμένη εργασία αναφέρεται για χρήσεις αδρανών σε έρμα σιδηροδρομικών γραμμών. Η διάρθρωση της παρακάτω διπλωματικής εργασίας χωρίζεται σε έξι κεφάλαια και συνοπτικά αναφέρεται σε αναφορά των κατηγοριών των αδρανών υλικών, στην περιγραφή των εργαστηριακών δοκιμών όπως προβλέπεται από τους Ευρωπαϊκούς κανονισμούς (ΕΝ),στον προσδιορισμό των κυριότερων γενικών (πετρογραφική εξέταση), φυσικών, μηχανικών(δείκτης LAAV), χημικών, γεωμετρικών(κοκκομετρική ανάλυση,δείκτης πλακοειδόυς) και άλλων ιδιοτήτων που είναι απαραίτητες για τον προσδιορισμό της καταλληλότητας των υλικών αυτών ως αδρανή. Επίσης περιγράφονται οι εφαρμογές των αδρανών, καθώς και οι λατομικές ζώνες (λατομεία), χώροι που γίνεται η μαζική λήψη του υλικού από το υγιές τμήμα της βραχομάζας που προκύπτει για χρήση αδρανών και τέλος εξετάζονται οι περιορισμοί που προκύπτουν βάσει της Ελληνικής νομοθεσίας που αφορούν κατοικημένες και αστικές τριγύρω περιοχές. Όσον αφορά το εργαστηριακό μέρος της εργασίας,βασίζεται σε λήψη βραχώδους υλικού το οποίο εξετάστηκε πετρογραφικά και εργαστηριακά με βάση τους Ευρωπαικούς κανονισμούς και στη συνέχεια έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων με βάση βιβλιογραφικά δεδομένα και προβλεπόμενα όρια των εργαστηριακών δοκιμών τα οποία είναι γνωστά ως εργαστηριακά όρια χρήσης αδρανών σε έρμα σιδηροδρομικών γραμμών. Η παραπάνω διαδικασία έχει σκοπό την πιστοποίηση-καταλληλότητα του συγκεκριμένου υλικού για την παραπάνω χρήση. Τα υλικά ταξινομήθηκαν με βάση την προέλευσή τους, καθώς και τη γεωλογία της εκάστοτε περιοχής. Όλες οι εργαστηριακές δοκιμές πραγματοποιήθηκαν στο χώρο του 5

6 Πανεπιστημίου Πατρών, στο τμήμα Γεωλογίας και συγκεκριμένα στο εξοπλισμένο εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας. Συγκεκριμένα,έλαβαν χώρα οι παρακάτω: Δείκτης πλακοειδούς Δείκτης micro-deval Επίσης γίνεται αξιολόγηση των πιο πάνω αποτελεσμάτων των δοκιμών και η σύγκριση τους με τα αντίστοιχα προβλεπόμενα όρια και έτσι δικαιολογείται και η διαφορετικότητα των υλικών. Τέλος, περιγράφονται οι γεωμορφολογικές συνθήκες, η γεωτεκτονική εξέλιξη, η γεωλογική δομή και η νεοτεκτονική του ευρύτερου Νομού από όπου πάρθηκαν τα δείγματος μας. 6

7 2.ΑΔΡΑΝΗ ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΧΡΗΣΕΙΣ 2.1 ΓΕΝΙΚΑ Αδρανή υλικά είναι τα διαβαθμισμένα ορυκτής ή βιομηχανικής προέλευσης υλικά που χρησιμοποιούνται είτε με κάποιο συγκολλητικό μέσο(για Παρασκευή κονιαμάτων σκυροδεμάτων, ασφαλτομιγμάτων, κτλ ) είτε αυτούσια (έρμα σιδηροδρομικών γραμμών, στραγγιστήρια, επιχώματα, βράχοι θωράκισης, κτλ) σε διάφορα τεχνικά έργα. Επίσης υπάρχει αυξημένη εφαρμογή των αδρανών υλικών σε περιβαλλοντικά θέματα όπως φίλτρα καθαρισμού νερών, προστασία εδαφών από διαβρώσεις,καθώς και για αντιπλημμυρικά μέτρα,ευστάθειας πρανών και αποφυγή τυχόν κατολισθήσεων. Ο νόμος Ν.1428/1984 περί εκμετάλλευσης λατομείων δίνει ένα τεχνοκρατικό ορισμό για τα αδρανή υλικά. Έτσι ως αδρανή ορίζει τα υλικά εκείνα τα οποία είναι διαφόρων διαστάσεων που προέρχονται από την εξόρυξη κατάλληλων πετρωμάτων ή την απόληψη φυσικών αποθέσεων θραυσμάτων τους και χρησιμοποιούνται ως έχουν ή μετά από θραύση ή λειοτρίβηση ή ταξινόμηση για την κατασκευή σκυροδεμάτων ή κονιαμάτων ή με τη μορφή σκύρων ή μεγαλύτερων κομματιών στην οδοποιία ή και σε λοιπά έργα όπως οικοδομές, καθώς και τα ασβεστολιθικά πετρώματα που χρησιμοποιιούνται για την παραγωγή ασβέστη ή υδραυλικών κονιών ή σιλλιπασμάτων μεταλλουργίας. Θεωρητικά δεν αντιδρούν χημικά με το συγκολλητικό μέσο παρά μόνο συγκρατούνται από αυτό. Στην πραγματικότητα όμως πρόκειται για χημικά ενεργά υλικά που ελέγχουν τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά της μάζας στην οποία συμμετέχουν. 7

8 2.2 ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Τα πετρώματα κατατάσσονται σε 3 κύριες κατηγορίες σύμφωνα με τον τρόπο σχηματισμού τους: Α) τα ΜΑΓΜΑΤΙΚΑ τα οποία προέρχονται από τη στερεοποίηση (πήξη) φυσικού πυριτικού τήγματος, Β) τα ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ που προκύπτουν από καθίζηση του υλικού,που βρίσκεται διαλυμένο ή αιωρείται στο νερό ή σε άλλο ρευστό ή στον αέρα και αναπτύσσονται σε στρώματα με σημαντικές διαστάσεις, ενώ το υλικό από το οποίο προέρχονται είναι υλικό αποσάθρωσης από πετρώματα που προυπήρχαν, Γ)τα ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΑ,που προέρχονται από τη μεταμόρφωση μαγματικών, ιζηματογενών πετρωμάτων κάτω από την επίδραση φυσικοχημικών παραγόντων ΜΑΓΜΑΤΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Τα μαγματικά υποδιαιρούνται σε πλουτώνια που σχηματίζονται με κρυστάλλωση του μάγματος σε μεγάλο βάθος,κάτω από την επιφάνεια της γης, σε ηφαιστειακά, τα οποία στερεοποιούνται στην επιφάνεια της γης από διάφορες μαγματικές διεργασίες,εκδηλώσεις ηφαιστειότητας, καθώς και σε φλεβικά μία μικρή κατηγορία της οποίας τα πετρώματα δημιουργούνται μέσα σε ρήγματα προυπαρχόντων πετρωμάτων. Όταν αναφερόμαστε σε πλουτώνια πετρώματα εννοούμε κυρίως τους γρανίτες και διορίτες, πετρώματα σκληρά με συμπαγή δομή ανθεκτικά στην αποσάθρωση,χωρίς ιδιαίτερες εξαλλοιώσεις και ικανά να χρησιμοποιηθούν σε όλες τις χρήσεις των αδρανών όπως σκυρόδεμα,υλικά οδοστρωσίας και έρμα σιδηροδρομικών γραμμών. Οι γάββροι είναι βασικά πλουτώνια πετρώματα λιγότερο ανθεκτικά και σκληρά σε σύγκριση με τα παραπάνω, παρουσιάζουν περισσότερες εξαλλοιώσεις λόγω υψηλής περιεκτικότητας σε σιδηρομαγνησιούχα πυριτικά ορυκτά και είναι πιο επιρρεπείς στην αποσάθρωση, μπορούν μόνο κατόπιν ελέγχων να χρησιμοποιηθούν συχνά στις πιο πάνω εφαρμογές. Ηφαιστειακά πετρώματα ιδανικά για χρήσεις σιδηροδρομικών γραμμών είναι οι ρυόλιθοι κυρίως οι ανδεσίτες και οι δακίτες και κατόπιν 8

9 ελέγχων-εργαστηριακών δοκιμών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για παραγωγή σκυροδέματος και αντιολισθηρές στρώσεις ΙΖΗΜΑΤΟΓΕΝΗ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Τα ιζηματογενή υποδιαιρούνται σε κλαστικά τα οποία είναι προϊόντα μηχανικής αποσάθρωσης,άλλων πετρωμάτων,χωρίς να μεσολαβεί χημική αλλαγή των συστατικών τους, σε χημικά που προέρχονται από την καθίζηση αποσαθρωμένου υλικού που βρίσκεται διαλυμένο στο διαλυτικό μέσο(συνήθως γλυκό νερό ή θαλασσινό), σε συνδυασμό με την εξάτμιση του διαλυτικού μέσου και σε βιογενή τα οποία σχηματίζονται ύστερα από την παρέμβαση του έμβυου κόσμου. Τα ιζηματογενή λόγω του τρόπου σχηματισμού τους, της μικρότερης αντοχής σε σχέση με τις προηγούμενες δύο,και του υψηλού ενεργού πορώδους λόγω των χαρακτηριστικών τους αποκλείονται για χρήσεις σε έρμα σιδηροδρομικών γραμμών υψηλών ταχυτήτων λόγω της χαμηλής τους αντοχής. Ως θραυστό υλικό σε σκυρόδεμα, για υλικό οδοστρωσίας καθώς και για ολισθηρές στρώσεις από τα ιζηματογενή θεωρείται σήμερα ο ασβεστόλιθος,διότι εμφανίζει μεγάλο εύρος εφαρμογών,λόγω της ευκολίας εξόρυξής του συγκριτικά με τα άλλα,στη αφθονία του στη φύση ένω μέχρι πρότεινως χρησιμοποιείτο ως έρμα σιδηροδρομικών γραμμών. Επίσης, υψηλής αντοχής ψαμμίτες με χαμηλό πορώδες μπορούν έπειτα από απαραίτητουε ελέγχους να χρησιμοποιηθούν σε σκυροδέματα,σε έργα οδοποιίας ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Είναι τα πετρώματα για τα οποία έχουμε ενδείξεις ότι δημιουργήθηκαν από ήδη υπάρχοντα και άλλαξαν ιστολογικά, ορυκτολογικά ή και χημικά από διάφορες διεργασίες που συνολικά τις χαρακτηρίζουμε με τον όρο μεταμόρφωση. Κριτήρια για την πιστοποίηση των μεταμορφωμένων πετρωμάτων για την καταλληλότητα τους ως αδρανή είναι η μηχανική τους αντοχή,η παρουσία σχιστότητας και της ορυκτολογικής σύστασης. Εκπρόσωπος της κατηγορίας γνεύσιοι,όρθογνεύσιοι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν κατόπιν δοκιμών σε έρμα σιδηροδρομικής γραμμής. Επίσης ο χαλαζίτης πέτρωμα με θεμελιώδες ορυκτό τον χαλαζία,με υψηλή αντοχή και σκληρό αποτελεί καλό υλικό για εφαρμογές σε έργα οδοστρωσίας και σε έρμα σιδηροδρομικών γραμμών. Τέλος, μεταμορφωμένα πετρώματα όπως μαρμαρυγιακοί σχιστόλιθοι και σχιστόλιθοι λόγω έντονης σχιστότητας και επειδή δεν είναι ανθεκτικοί στην αποσάθρωση αποφεύγονται ως αδρανή με εξαίρεση τη χρήση τους σε διακοσμητικά πετρώματα αλλά κάποιες φορές και σε βασεις και 9

10 υποβάσεις δρόμων(κατόπιν ελέγχων). Ανάλογα με τις συνθήκες κυρίως της θερμοκρασίας (Τ) και λιγότερο της πίεσης (Ρ), που προκάλεσαν τη μεταμόρφωση, διακρίνουμε τα ακόλουθα είδη μεταμορφώσεων: Μεταμόρφωση πολύ χαμηλού βαθμού ( οC). Μεταμόρφωση χαμηλού βαθμού πρασινοσχιστολιθική ( οC). Μεταμόρφωση ενδιάμεσου βαθμού ( οC). 2.3 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Τα αδρανή υλικά ταξινομούνται και κατατάσσονται σε κατηγορίες με βάση την προέλευσή τους, την πηγή λήψης τους, το μέγεθος των κόκκων καθώς και το ειδικό τους βάρος ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ Τα αδρανή υλικά με βάση την προέλευσή τους σε: 1.Φυσικής προέλευσης 2.τεχνητής ή βιομηχανικής προέλευσης 3.ανακυκλωμένα αδρανή υλικά Φυσικής προέλευσης Είναι τα υλικά εκείνα τα οποία έχουν ληφθεί από το φυσικό περιβάλλον και εμφανίζονται ως φυσικές αποθέσεις και δεν έχουν υποστεί παρά μόνο μηχανική επεξεργασία θραύσης, πλυσίματος, διαλογής. Οι φυσικές αυτές αποθέσεις μπορεί να είναι άμμοι, χαλίκια, θραυστά πετρώματα,αλλουβιακόι σχηματισμοί ή και λιμναίες,ποτάμιες αποθέσεις. Συγκεκριμένα η λήψη αμμοχαλικώδων υλικών λόγω της χαλαρότητας που εμφανίζει η δομή τους παρουσιάζουν εύκολη αποληψιμότητα και χρησιμοποιούνται συνήθως σε ήπια ανάγλυφα. Επειδή δε μπορούν να δώσουν υψηλής ποιότητας αδρανή υλικά και σε συνδυασμό με το υψηλό κόστος μεταφοράς τους χρησιμοποιούνται κυρίως σε κατασκευές κοντά στην πηγή λήψης τους. Τέλος, αποτελούν τον κύριο όγκο των αδρανών υλικών στον Ελλαδικό χώρο αλλά και παγκοσμίως. 10

11 Θραυστά υλικά είναι εκείνα τα οποία χρησιμοποιούνται για την παρασκευή σκυροδέματος σαν υλικό οδοστρωσίας, επιχωμάτων, ως έρμα σιδηροδρομικών γραμμών και άλλες εφαρμογές σύμφωνα με τη φύση του μητρικού πετρώματος. Χρησιμοποιούνται ως αδρανή όταν και εφόσον έχουμε διάνοιξη κάποιου λατομείου. Βέβαια,η διάνοιξη ενός λατομείου σε σχέση με τη ραγδαία αστική ανάπτυξη και σε συνδυασμό με τους περιβαλλοντικούς περιορισμούς καθιστούν τη διάνοιξη δύσκολη και έτσι δημιουργούνται νέες μέθοδοι διάνοιξης και λειτουργίας ενός λατομείου. Τεχνητής ή Βιομηχανικής προέλευσης. Είναι τα αδρανή υλικά που έχουν προκύψει ως προϊόντα ή παραπροϊόντα βιομηχανικής εκμετάλλευσης, από χημική επεξεργασία πρώτων υλών ορυκτής ή άλλης προέλευσης. Τα κυριότερα προϊόντα είναι οι εξής: 1.σκωρία υψικαμίνων. Τα παραπροϊόντα της ύστερα από αργή καύση και τεμαχισμό μπορούν να δώσουν αδρανή διαφόρων ειδών. 2.Ιπτάμενη τέφρα λιγνίτη. Παραπροϊόν καύσης λιγνίτη με κόκκους αργιλοπυριτικής σύστασης. 3. Μπετονίτης. Κολλοειδής άργιλος εξαιρετικά πλαστική. Μια από τις κυριότερες ιδιότητές του είναι να απορροφά ποσότητες νερού και να διογκώνεται. Η ιδιότητα αυτή εμφανίζεται σε όλες τις αργίλους αλλά σε μεγαλύτερο βαθμό στο μπετονίτη. 4.Κίσσηρης. Το φθηνότερο και πιο ελαφρύ αδρανές υλικό στην χώρα μας. 5.Περλίτης. Όξινο ηφαιστειακό γυαλί πλούσιο σε οξείδια πυριτίου και αργίλου κ.α Ανακυκλωμένα αδρανή υλικά. Πρόκειται για τα υλικά τα οποία προκύπτουν από επαναχρησιμοποιήση και επεξεργασία δομικών υλικών από υφιστάμενες κατασκευές. Δηλαδή για υλικά κατεδάφισης,σκυροδέματος, τοιχοποιίας, ασφαλτικών έργων. Τα ανακλυκλωμένα υλικά χρησιμοποιούνται 80% ως έργα οδοποιίας και κατά 20% για τη δημιουργία ασφαλτικού σκυροδέματος. Η ποιότητα τους προφανώς δεν αγγίζει αυτή των φυσικών υλικών και έτσι επιστημονικός στόχος είναι η εύρεση διαδικασιών που τα τελικά προϊόντα με τη χρήση των ανακυκλωμένων υλικών να είναι εφάμιλλη 11

12 των φυσικών υλικών ΠΗΓΗ ΛΗΨΗΣ. Με βάση την πηγή απόληψης των υλικών τα αδρανή ταξινομούνται σε : Φυσικά ή συλλεκτά αδρανή, Αδρανή λατομείων. Φυσικά ή συλλλεκτά αδρανή Ονομάζονται τα υλικά εκείνα που η πηγή λήψης του γίνεται από φυσικές αποθέσεις. Δηλαδή, ποτάμιες-αλλουβιακές αποθέσεις, κορρήματα. Χρησιμοποιούνται ως έχουν ή κατόπιν μηχανικής επεξεργασίας,ανάλογα με τις απαιτήσεις, όπως πλύσιμο, θραύση. Λόγω αυξημένου κινδύνου της αργιλικής παιπάλης στα υλικά αυτά, υπάρχουν κατά κανόνα αυξημένες απαιτήσεις ως προς αυτή. Αδρανή λατομείων. Τα αδρανή των λατομείων προκύπτουν από εξόρυξη ή θραύση όγκων πετρωμάτων. Η διαδικασία και η μέθοδος απόσπασης τους εξαρτάται από την ποσότητα και την ποιότητα της βραχομάζας, ενώ η μέθοδος και ο τρόπος εκμετάλλευσης εξαρτάται τόσο από τα βασικά χαρακτηριστικά του πετρώματος όσο και από τα τελικά προϊόντα που θέλουμε να πάρουμε. Τα αδρανή λατομείων είναι η κύρια κατηγορία αδρανών υλικών στην Ελλάδα βασικά για παραγωγές σκυροδέματος αλλά και άλλες χρήσεις στα τεχνικά έργα ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΟ ΜΕΓΕΘΟΣ Με βάση το μέγεθος των κόκκων τους και σύμφωνα με τον Ευρωπαϊκό κανονισμό περί αδρανών (ΕΝ 12620) τα αδρανή υλικά χωρίζονται σε : χονδρόκοκκα,λεπτόκοκκα και στην παιπάλη(αναφέρεται κυρίως σε αργιλικό ή ιλυώδες υλικό. Έτσι τα χονδρόκοκκα αδρανή είναι αυτά με μέγεθος κόκκων κάτω των 4 mm και πάνω των 2 mm αντίστοιχα. Πετρογραφικά τέτοια υλικά ανήκουν στην κατηγορία των ψηφίδων(ογκόλιθοι,κροκάλες,έρμα). Έπειτα λεπτόκοκκα αυτά με μέγιστο μέγεθος κόκκων 4mm (διάφορα είδη άμμου) και Τέλος, στην παιπάλη που είναι διαβαθμισμένο λεπτομερές αδρανές 12

13 υλικό με μέγιστο κόκκο 2mm. Μιλάμε για ιλύες και αργίλους,ενώ μπορεί να συμμετέχει και ασβεστιτικό υλικό ΕΙΔΙΚΟ ΒΑΡΟΣ Επίσης με βάση το ειδικό τους βάρος τα αδρανή μπορούν να χωριστούν στις επιμέρους κατηγορίες : i)αδρανή υλικά κανονικού ειδικού βάρους, ii) ελαφροβαρή,καθώς και iii)τα βαρέα. Τα κανονικού ειδικού βάρους αδρανή έχουν βάρος που κυμαίνεται από 2 έως 3Mg/m 3 και βρίσκουν εφαρμογή σε τεχνικά έργα που έχουν σχέση με την παραγωγή σκυροδέματος,κονιαμάτων,οδοστρώσεων. Τα ελαφροβαρή αδρανή είναι ορυκτά υλικά που εμφανίζουν μεγάλο πορώδες και κατά συνέπεια μικρό ειδικό βάρος που δεν ξεπερνά τα 2 Mg/m 3. Χρησιμοποιούνται κυρίως για παρασκευή θερμομονωτικών σκυροδεμάτων και κονιαμάτων και χωρίζονται σε 4 επιμέρους κατηγορίες: 1.φυσικά ελαφρά αδρανή υλικά(παρασκευάζονται με θραύση φυσικών πετρωμάτων) 2.επεξεργασμένα δομικά ελαφρά αδρανή(παρασκευάζονται με επεξεργασία αργιλικών πετρωμάτων) 3.επεξεργασμένα μονωτικά υπερελαφρά αδρανή,καθώς και 4.παραπροϊόντα ως ελαφρά αδρανή(παρασκευάζονται με θραύση κοκκώδων σχηματισμών). Τέλος, τα βαρέα αδρανή είναι τα υλικά που προκύπτουν από μεταλλικά ορυκτά και έτσι εμφανίζουν μεγάλο ειδικό βάρος της τάξεως των 3 Mg/m 3 και πάνω. Προέρχονται κυρίως από τα παρακάτω μεταλλικά ορυκτά: μαγνητίτης,βαρύτης(baso4),αιματίτης.λειμωνίτης, ιλμενίτης και πιο σπάνια υλικά όπως ο φωσφορικός σίδηρος. Χρησιμοποιούνται μόνο σε περιπτώσεις ανάγκης μεγάλου βάρους σκυροδέματος. Τέλος, εμφανίζονται ακριβά και δυσάρεστα στις χρήσεις τους λόγω του μεγάλου βάρους του πετρώματος του οποίου προέρχονται(μητρικό πέτρωμα). 13

14 2.4 ΛΑΤΟΜΕΙΑ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΚΑΙ ΟΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ. Τα λατομεία είναι σήμερα οι πλέον αδειοδοτημένοι και πιστοποιημένοι χώροι από όπου συλλέγονται τα υλικά που προορίζονται για χρήση αδρανών.πιο συγκεκριμένα η εκμετάλλευση λατομείων αδρανών υλικών επιτρέπεται μόνο σε συγκεκριμένες θεσμοθετημένες λατομικές περιοχές (λατομικές ζώνες) όπου πρέπει ναι είναι συμβατές με τη νομοθεσία της κάθε πολιτείας και η οριοθέτηση των οποίων είναι αποτέλεσμα λεπτομερούς τεχνικογεωλογικής έρευνας. Στην Ελλάδα η νομοθεσία που ορίζει την κάθε λατομική δραστηριότητα ορίζεται από το νόμο Ν.1428/84 καθώς και από τον Ν.1860/86 περί βιομηχανικής δραστηριότητας. Οι λατομικές ζώνες κατά τον ορισμό τους σε διάφορες περιοχές εξαρτώνται σημαντικά από τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που θα προκαλέσουν οι διανοίξεις λατομείων όπως επίσης και οι τυχόν επιπτώσεις σε παραπλήσιες αστικές περιοχές.παρουσία περιβαλλοντικά προστατευόμενων περιοχών (π.χ NATURA)όπως αρχαιολογικούς χώρους η διάνοιξη δρα απαγορευτικά. Γενικότερα σε απόσταση 1km από αστικά κέντρα και 2km από αρχαιολογικούς χώρους απαγορεύεται η τυχόν διάνοιξη λατομείου. Οι περιορισμοί αυτοί εναπόκεινται στις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των στείρων υλικών κατά την εξόρυξη πετρωμάτων κοντά στους παραπάνω χώρους. Επιπλέον, μετά το πέρας του έργου, δηλαδή μετά την εξορυκτική δραστηριότητας του λατομείου, η αποκατάσταση της περιοχής (περιβαλλοντική) είναι υψίστης σημασίας και επιβάλει την εκ νέου δημιουργία βιολογικού, οικολογικού και αισθητικά πλήρες βιώσιμο φυσικό περιβάλλον για χλωρίδα και πανίδα.επιλέον περιβαλλόντικα προβήματα πό τη διάνοιξη ενός λατομείου είναι η παραγόμενη σκόνη κατά την εξόρυξη,ο θόρυβος των μηχανημάτων καθώς και τα παράπονα της προσωρινής ταλαιπωρίας των κατοίκων. Με βάση όλα τα παραπάνω είναι φανεροί,λοιπόν, οι λόγοι για τους οποίους η αδειοδότηση και η έγκριση ενός τέτοιου έργου είναι διασικάσίες χρονοβόρες,με αποτέλεσμα σε ορισμένες και συχνές περιπτώσεις να μην υλοποιείται.τέλος,κάποια πρόσθετα στοιχεία που λαμβάνονατι υπόψη για την επιλογή των λατομικών ζωνών είναι: Οι ανάγκες του εκάστοτε Νομού σε αδρανή υλικά, καθώς και οι δυνατότητες ικανοποίησης τους σε τοπικό επίπεδο,για αρκετό χρονικό διάστημα δίχως δέσμευση μεγάλων εκτάσεων, 14

15 Τα έργα υποδομής που θα απαιτηθούν, Τον ελάχιστο κυκλοφοριακό φόρτο εξαιτίας της διακίνησης λατομικών προϊόντων, Το κόστος μεταφοράς των υλικών από τα λατομεία σε τυχόν προμηθευτές κοντινών τεχνικών έργων ή βιομηχανιών(τελικός προορισμός). ΕΙΚΟΝΑ:ΛΑΤΟΜΕΙΟ 3.ΠΟΙΟΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 3.1 ΓΕΝΙΚΑ Σε αυτό το κεφάλαιο περιγράφονται οι εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια αυτής της εργασίας προκειμένου να προσδιοριστούν τα γεωμετρικά, μηχανικά χαρακτηριστικά των συλλεχθέντων δειγμάτων προκειμένου να ελεγχθεί η καταλληλότητά τους ως αδρανή υλικά στις διάφορες εφαρμογές (έρμα σιδηροτροχιών, έργα οδοποιίας). Όπως προαναφέρθηκε τα αδρανή υλικά ελέγχονται και κατόπιν εργαστηριακών δοκιμών πιστοποιούνται ως κατάλληλα ή μη για χρήση και οι εργαστηριακές δοκιμές που χρειάζονται για τον πλήρη έλεγχο των υλικών, και την εκτίμηση της καταλληλόλητας προσδιορίζονται μέσω Ελληνικών και Διεθνών προδιαγραφών και επίσης αφορούν όλα τα κράτη μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Συγκεκριμένα στη χώρα μας πριν από το 2004 ακολουθούνταν Αμερικάνικες,Βρετανικές προδιαγραφές, ενώ από τότε και έπειτα όλες οι Ευρωπαϊκές χώρες υποχρεούνταν να ακολουθούν τους νέους Ευρωπαϊκούς κανονισμούς(εν) που αφορούν τα αδρανή υλικά. Στον 15

16 παρακάτω πίνακα παρουσιάζεται το σύνολο των εργαστηριακών δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν στα δειγματά μας,καθώς και ο επιμέρους διαχωρισμός τους σε κατηγορίες(γεωμετρικές,μηχανικές). Οι ιδιότητες των πετρωμάτων που μελετώνται για την καταλληλότητας τους ή μη για χρήση αδρανών διαχωρίζονται ως εξής: ΓΕΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΟΤΗΤΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΣΕ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΚΑΙ ΚΑΙΡΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ 16

17 Στις γενικές ιδιότητες συμπεριλαμβάνεται το στάδιο : α)της δειγματοληψίας όπου γίνεται η απαραίτητα συλλογή του υλικού για την εκτέλεση συγκεκριμένων εργαστηριακών δοκιμών,καθώς να λαμβάνονται υπόψιν και ο προσδιορισμός των γεωμετρικών, φυσικών, μηχανικών,χημικών ιδιοτήτων των πετρωμάτων, ώστε να έχουμε αξιόπιστα αποτελέσματα χρήσης και καταλληλόλητας των υλικών μας, Β) και της πετρογραφικής εξέτασης που αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα στάδια μελέτης των αδρανών υλικών και καθιστά απαραίτητο τον έλεγχο των φυσικών και χημικών χαρακτηριστικών του πετρώματος όσον αφορά τη χρήση του και γενικά το μακροσκοπικό και μικροσκοπικό έλεγχο των δομικών του στοιχείων(υφή,ιστός,μέγεθος) για την πετρογραφική ταξινόμησή του σε ομάδα και τον τελικό τύπο πετρώματος. 3.2 ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Περιλαμβάνει όλα εκείνα τα στοιχεία τα οποία είναι ικανά να περιγράψουν με λεπτομέρεια τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του υλικού του δείγματος. Ο υπολογισμός των στοιχείων αυτών πραγματοποιείται εργαστηριακά και με τη μέθοδο της κοκκομετρικής διαβάθμισης του υλικού. Πιο συγκεκριμένα οι δοκιμές είναι οι εξής : Κοκκομετρική ανάλυση(κοκκομετρική διαβάθμιση). Μέθοδος που χρησιμοποιείται για την καθαρότητα του δείγματος και γίνεται σύμφωνα με το ΕΝ Βασική προϋπόθεση για επίτευξη της δοκιμής η συλλογή του υλικού από μια γεωλογική θέση-πηγή και όχι από διάφορες, έτσι υπολογίζεται το κυρίαρχο μέγεθος των κόκκων, οι διάφορες κλάσεις. Για τη μέθοδο χρησιμοποιούμε κόσκινα, κατασκευασμένα από INOX, που σύμφωνα με τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές ακολουθούν το ΕΝ 933-2, έχουν ανοίγματα σε mm με συγκεκριμένο διαμέτρημα οπής (63mm,50mm.40mm,31,5mm,22,4mm).Για τη χρήση αδρανών σε έρμα σιδηροδρομικών γραμμών το προβέπόμενο όριο σύμφωνα νομοθεσιώνπροδιαγραφών είναι για διάμετρο (D) τα 50mm και για διάμετρο (d) τα 31,5mm. Έπειτα εξάγουμε τα αποτελέσματα και προκύπτει η κοκκομετρική καμπύλη βάσει των κανονισμών EN933-1 και έτσι έχουμε την κοκομετρική διαβάθμιση του υλικού μας σε διάγραμμα συχνοτήτων. Τέλος, για αξιοπιστία και εγκυρότητα της δοκιμής θα πρέπει να 17

18 ελέγξουμε τα αποτελέσματα να ανταποκρίνονται στους παρακάτω κανονισμούς (ΕΝ 932-2, ΕΝ932-5,ΕΝ933-2,ΕΝ1097-6),καθώς και τις προδιαγραφές που απαιτούνται για τα κόσκινα ISO ,ISO Δείκτης Πλακοειδούς (flakiness index ) ΕΝ933-3 Ο προσδιορισμός του δείκτη πλακοειδούς γίνεται με βάση τα Ευρωπαϊκά πρότυπα ΕΝ933-03:1997 και γίνεται ουσιαστικά η εκτίμηση του ποσοστού των επιμηκυμένων και πεπλατυσμένων κόκκων του δείγματός μας. Η δοκιμή πραγματοποιείται με ειδικά πλακοειδή κόσκινα, τα οποία έχουν διαμετρήματα αντίστοιχα με τις διάφορες κλάσεις που προκύπτουν από την κοκκομετρική ανάλυση του υλικού. Όσο πιο χαμηλό δείκτη πλακοειδούς εμφανίζει το υλικό τόσο πιο κατάλληλο και αξιόπιστο για χρήση ως αδρανές. Πιο αναλυτικά,ζυγίζοντας το συνολικό βάρος του δείγματος( M0 ) απορρίπτουμε όλους τους κόκκους του που συγκρατούνται στο κόσκινο no.80, καθώς και αυτούς που διέρχονται από το κόσκινο με no.20. Έπειτα ξανάζυγίζεται το δείγμα χωρίς τους παραπάνω απορρίπτοντεςσυγκρατούντες κόκκους. Σκοπός της δοκιμής είναι να υπολογιστεί ο συνολικός δείκτης πλακοειδούς, ο οποίος ορίζεται ως το σύνολο των κόκκων που διέρχεται από τα κόσκινα επιμήκυνσης, εκφράζεται σε ποσοστό επί τοις εκατό της συνολικής ξηρής μάζας του δείγματος που εξετάζεται. Ο συνολικός δείκτης υπολογίζεται από τη σχέση FL=(M2/M1)*100 M1=άθροισμα επιμέρους βαρών των κοσκίνων (di/di) Μ2=άθροισμα βαρών που πέρασαν από τα επιμέρους πλακοειδή κόσκινα.,ενώ ο κάθε επιμέρους δείκτης πλακοειδούς υπολογίζεται από την Fli=(mi/Ri)*100. mi =μάζα επιμέρους ποσοστού που διήλθε από το πλακοειδές κόσκινο, Ri= βάρος υλικού που συγκρατήθηκε στο αντίστοιχο κανονικό κόσκινο(di/di). Τέλος, αν το άθροισμα του υλικού Ri και του υλικού που απορρίφθηκε είναι μεγαλύτερο από το 1% της αρχικής μάζας του υλικού, η δοκιμή επαναλαμβάνεται για αξιοπιστία με νέο δείγμα. 18

19 ΔΕΙΚΤΗΣ ΠΛΑΚΟΕΙΔΟΥΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ FL 15 Fl15 20 Fl20 35 Fl35 >35 Fl DECLARED ΔΕΝ ΑΠΑΙΤΕΙΤΑΙ Fl NR Κατηγορίες δείκτη πλακοειδούς Δείκτης επιμήκυνσης (elongation index) Δοκιμή η οποία δεν εμπεριέχεται στις ΕΝ αλλά στις δοκιμές Β2 812:Section 105,1.Mε τη δοκιμή αυτή υπολογίζεται το επί τοις εκατό ποσοστό των κόκκων που έχουν μήκος>1,8 ως προς τη συνολική μάζα του δείγματος Δείκτης Μορφής (shape index)εν Με τη δοκιμή αυτή επιτυγχάνεται ο υπολογισμός του ποσοστού των κυβικών κόκκων του δείγματος και αυτό γίνεται με την μέτρηση των 2 μεγαλύτερων διαστάσεων δηλαδή του μήκους (L) και πάχος(ε),. κάθε κόκκου. Όταν το πηλίκο L/E του είναι μεγαλύτερο του 3,τότε οι κόκκοι κρίνονται ακατάλληλοι και απορρίπτονται. Όσο πιο μικρός είναι ο δείκτης μορφής του δείγματος τόσο πιο κατάλληλο είναι. Πιο αναλυτικά,παίρνουμε το ποσοστό di/di που είναι και το κυρίαρχο κοκκομετρικό ποσοστό του δείγματος υπερτερεί σε βάρος και ισχύει η συνθήκη Di/2di, μετράμε με τη βοήθεια παχυμέτρου 2 διαστάσεων με απόλυτη ακρίβεια τις διαστάσεις (L,E) και έπειτα γίνεται η διαίρεσή τους. 19

20 Τέλος, το αποτέλεσμα της δοκιμής προκύπτει από τη σχέση SI=(M2/M1)*100 με Μ1=βάρος ολικού δείγματος Μ2 =βάρος ακατάλληλου υλικού (L/E>3) ΔΕΙΚΤΗΣ ΜΟΡΦΗΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ (SI) 10 SI10 20 SI20 30 SI SI5/30 >30 SI DECLARED ΔΕΝ ΑΠΑΙΤΕΙΤΑΙ SI NR Ενδεικτικά οι διάφορες κατηγορίες του δείκτη μορφής Προσδιορισμός του Δείκτη Μπλε Μεθυλενίου (Methylene blue value) ΕΝ Η δοκιμή βασίζεται στη μέτρηση της ολικής ικανότητας απορρόφησης του αργιλικού κλάσματος και εξαρτάται από το ποσοστό αλλά και τον τύπο των αργιλικών ορυκτών που εμπεριέχεται στο διάλυμα. Όσο περισσότερο μπλε απορροφάται τόσο πιο δραστικό είναι το αργιλικό συστατικό,ενώ η μη αργιλκής σύστασης παιπάλη (filler) δεν απορροφά το μπλε μεθυλενίου Προσδιορισμός του Δείκτη Ισοδύναμου Άμμου(sand equivalent value- SE)ΕΝ Ο προσδιορισμός του ισοδυνάμου άμμου αποτελεί μία γρήγορη επί τόπου δοκιμή για τον προσδιορισμό της σχετικής αναλογίας αργίλου ή σωματιδίων στο μέγεθος αυτών της αργίλου σε λεπτόκοκκα αδρανή. Συγκεκριμένη ποσότητα υλικού ορισμένου κλάσματος εισάγεται σε ογκομετρικό κύλινδρο, ο οποίος περιέχει διάλυμα για την αιώρηση των σωματιδίων μέχρι του ύψους της πρώτης χαραγής. Ο κύλινδρος ανακινείται με χτυπήματα στη βάση του για την απομάκρυνση τυχόν φυσαλίδων αέρα και αφήνεται σε ηρεμία για χρονικό διάστημα 10 ± 1 min, ώστε με τη διαβροχή να αποκολληθούν τα λεπτά σωματίδια από 20

21 την επιφάνεια των μεγαλύτερων κόκκων. Εν συνεχεία υφίσταται ισχυρή ανάδευση για ορισμένο χρόνο και με ορισμένη συχνότητα. Με το πέρας της ανάδευσης προστίθεται από τον πυθμένα και προς την επιφάνεια επιπλέον ποσότητα διαλύματος για τον πλήρη διαχωρισμό των κόκκων μέχρις ότου η στάθμη εντός του κυλίνδρου να φτάσει το ύψος της δεύτερης χαραγής. Για διάστημα 20 min ± 15 sec αφήνεται σε ηρεμία ώστε οι μεγαλύτεροι κόκκοι να συσσωρευτούν στον πυθμένα, ενώ οι λεπτοί να μείνουν αιωρούμενοι. Με το πέρας του χρόνου αυτού μετράται το ύψος αργίλου, το οποίο αντιστοιχεί στο ύψος του αιωρήματος εντός του υγρού και το ύψος της άμμου, που αντιστοιχεί στο ύψος του ιζήματος που έχουν δημιουργήσει οι μεγαλύτεροι κόκκοι του υλικού. Το ισοδύναμο άμμου προκύπτει από το λόγο του ύψους της άμμου προς το ύψος της αργίλου. Τέλος, η δοκιμή αυτή γίνεται με σκοπό να διαπιστωθεί η παρουσία και η ποσότητα της παιπάλης στο δείγμα, εκτελείται σε αδρανή που προορίζονται για κατασκευή σκυροδέματος,έργων οδοποιίας, βάσεις υποβάσεις οδών. 3.3 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ. Οι φυσικές ιδιότητες των αδρανών υλικών προσδιορίζονται έπειτα από μία σειρά εργαστηριακών δοκιμών για εύρεση και υπολογισμό (α) του ειδικού βάρους και (β) της υγρασίας απορρόφησης Ειδικό βάρος Είναι μέγεθος αδιάστατο και αριθμητικά ισούται με την πυκνότητα. Πιο συγκεκριμένα υπολογίζονται τα εξής : α. μεικτό φαινόμενο ειδικό βάρος (bulk specific gravity), β. το μεικτό ειδικό βάρος κορεσμένου και επιφανειακά ξηρού υλικού (bulk specific gravity SSD) και γ.το φαινόμενο ειδικό βάρος(apparent specific gravity) Υγρασία απορρόφησης (water absorption ) Είναι μία φυσική ιδιότητα που επηρεάζει,ανάλογα με τις καιρικές μεταβολές που επιδρούν, τη συμπεριφορά του πετρώματος. Είναι δηλαδή όλο εκείνο το ποσοστό του νερού που λόγω της απορρόφησης διαπερνά και εισέρχεται στο πέτρωμα με αποτέλεσμα να αυξάνει και το βάρος του, δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να συγχεέται με το επιφανειακό νερό (αρχικό νερό) το οποίο υπολογίζεται σε ποσοστό επί 21

22 τοις % του ολικού ξηρού βάρους του υλικού. 3.4 ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Οι μηχανικές ιδιότητες των αδρανών υλικών προσδιορίζονται με βάση τις Ευρωπαϊκές προδιαγραφές και μέσω εργαστηριακών δοκιμών, που περιγράφονται παρακάτω,για περιγραφή και εξέταση αντοχής και συμπεριφοράς του υλικού σε τυχόν καταπονήσεις, καθώς επίσης και η αντίδραση των τοιχωμάτων των κόκκων του υλικού σε στίλβωση και απότριψη. Οι δοκιμές είναι οι εξής: 1.προσδιορισμός της αντοχής των αδρανών υλικών (δοκιμή micro- Deval) 2.προσδιορισμός της αντοχής σε τριβή και κρούση των αδρανών υλικών -Los Angeles Abrasion Value,LAAV- 3.Προσδιορισμός του δείκτη αντίστασης σε στίλβωση (Polished Stone Value-PSV) 4.προσδιορισμός του δείκτη φθοράς σε απότριψη(aggregates Abrasion Value-AAV) 5.προσδιορισμός του δείκτη αντοχής σε κρούση(aggregates Impact Value-AIV)(ΔΕΝ ΥΠΑΓΕΤΑΙ ΣΕ ΕΝ). Πιο αναλυτικά : Δοκιμή micro-deval (EN ) Με τη δοκιμή αυτή υπολογίζεται η αντοχή και η τυχόν φθορά του εξεταζόμενου δείγματος σε αμοιβαίες τριβές και μέτριες κρούσεις των κόκκων του. Πρόκειται για δοκίμιο βάσει των κανονισμών (ΕΛΟΤ ΕΝ 13450) το οποίο περιστρέφεται με συγκεκριμένη ταχύτητα και προκαθορισμένο αριθμό στροφών. Η ταχύτητα μετριέται σε r/min (στροφές /λεπτό).το αποτέλεσμα μετά από τη διάρκεια περιστροφής του δοκιμίου,είναι οι κόκκοι μετά την τριβή και την μεταξύ τους κρούση να έχουν υποστεί φθορά(δηλαδή ελάττωση του διαμετρήματός τους. Η φθορά αυτή υπολογίζεται με την ποσότητα των κόκκων του δείγματος που προέκυψαν μετά τη δοκιμή με διάμετρο 1,6mm. Έτσι με βάση το συγκρατούμενο ποσοστό του υλικού σε κόσκινο διαμετρήματος 1,6mm,προκύπτει ο δείκτης micro-deval.η συγκεκριμένη δοκιμή γίνεται σε ξηρές και υγρές συνθήκες και απευθύνεται κυρίως σε υλικά-δείγματα 22

23 που προορίζονται για αδρανή και χρήση σε έρμα σιδηροδρομικών γραμμών. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ MICRO ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ DEVAL M DE RB 5 M DE RB 5 7 M DE RB 7 11 M DE RB M DE RB 15 > 15 M DE RB Declared Δεν απαιτείται M DE RB NR Πίνακας κατηγοριοποίησης αποτελεσμάτων δοκιμής micro-deval. i)περιγραφη ΤΗΣ ΣΥΣΚΕΥΗΣ Η συσκευή της δοκιμής αποτελείται από 4 μέρη: Από έναν κοίλο κύλινδρο δοχείο από ανοξείδωτο χάλυβα μήκους 400mm, με εσωτερικές διαστάσεις διαμετρήματος 200mm και πάχος 3mm.Διαθέτει 2 έδρες η μία ερμητικά κλειστή, ενώ η άλλη ανοιχτή, ώστε να προσθέτουμε και να αφαιρούμε το δείγμα και κλείνει και βιδώνεται με πώμα από ανοξείδωτο χάλυβα επίσης. Από κινητήρα κατάλληλο για κίνηση του κυλινδρικού δοχείου με σταθερή ταχύτητα (100±5) r/min. Το κυρίως μηχάνημα δηλαδή το κυρίως σώμα της micro-deval με πόρτα εισόδου και εξόδου, αποτελείται από 2 παράλληλους άξονες, οι οποίοι υποδέχονται το δοκίμιο σε οριζόντια και σταθερή διάταξη. Με τη βοήθεια του κινητήρα το δοκίμιο περιστρέφεται και ταυτόχρονα διατηρείται σταθερό για τυχόν ατυχήματα. Εάν η πόρτα εισόδου-εξόδου ανοίξει τότε η συσκευή απενεργοποιείται αυτόματα για λόγους ασφαλείας. Τέλος, Ένα εξάρτημα το οποίο μπορεί να απενεργοποιήσει και να 23

24 εκκινήσει άμεσα τον κινητήρα, όπως επίσης και να προγραμματίσει τον αριθμό που θα εκτελέσει το δοκίμιο με το εξεταζόμενο δείγμα. ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΔΟΚΙΜΙΟΥ ΓΙΑ ΔΟΚΙΜΗ MICRO-DEVAL ΓΙΑ ΣΚΥΡΑ ΣΙΔΗΡΟΤΡΟΧΙΩΝ. Για την προετοιμασία του δοκιμίου λαμβάνουμε υπόψη ειδικές προδιαγραφές ΕΝ οι οποίες απαιτούν το υλικό να κοσκινιστεί στα κόσκινα με οπές διαμετρήματος 50mm, 40mm, 31,5mm.Πιο συγκεκριμένα το δείγμα που θα υποβληθεί σε δοκιμή micro-deval και τα αδρανή που μας ενδιαφέρουν θα πρέπει να διέρχοντται από το κόσκινο με διάμετρο οπών 50mm και να συγκρατούνται στο 31,5 mm αντίστοιχα. Έτσι προκύπτουν 2 κοκκομετρικά μεγέθη διαφορετικά μεταξύ τους αυτό που διέρχεται από 50mm μέχρι 40mm, καθώς και αυτό που διέρχεται από 40mm εώς 31,5mm. Έπειτα το δείγμα πλένεται,ξηραίνεται μέσα σε κλίβανο και παραμένει στο εργαστήριο να αποκτήσει θερμοκρασία περιβάλλοντος. Στη συνέχεια δημιουργούμε 2 δοκίμια δοκιμής για το κάθε κλάσμα τα οποία πρέπει το καθένα να ζυγίζει 5000±50g. Τέλος, αναμιγνύουμε ένα δοκίμιο του κλάσματος 31,5mm-40mm με ένα δοκίμιο του κλάσματος 40mm-50mm, ώστε να έχουμε μια συνολική μάζα ±100g και το ίδιο κάνουμε και με τα άλλα δύο που έχουμε δημιουργήσει. Κατά την τοποθέτηση του υλικού στον κύλινδρο προσθέτουμε επίσης ποσότητα νερού ίση με 2,0±0,05L. Αφού γίνουν επιτυχώς όλα τα παραπάνω τοποθετείται και βιδώνεται το μεταλλικό κάλυμμα και ολοκληρώνεται η προετοιμασία της δοκιμής. iii) ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΔΟΚΙΜΗΣ Προσεκτικά τοποθετείται οριζόντια το δοκίμιο πάνω στους παράλληλους άξονες και η πόρτα του κυρίου σώματος της μηχανής κλείνει. Ο μετρητής προγραμματίζεται σε συγκεκριμένο αριθμό στροφών ±14000 και ο κινητήρας ρυθμίζεται με σταθερή ταχύτητα 10 r/min. Μετά το πέρας της δοκιμασίας ανοίγουμε τον κύλινδρο και αδειάζουμε το υλικό πάνω στο κόσκινο των 1,6mm, το οποίο έχουμε προστατέψει με το κόσκινο των 8mm και πλένουμε τα υλικά σε καθαρό νερό. Έπειτα το υλικό που συγκρατήθηκε και στα 2 κόσκινα τοποθετείται σε κλίβανο μέχρι να στεγνώσει (110 ο C)και τελειώνοντας την ξήρανση, ζυγίζουμε το συγκρατούμενο υλικό στο κόσκινο με διαμέτρημα οπών 1,6mm. 24

25 iii) ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Σκοπός της παραπάνω δοκιμής είναι ο προσδιορισμός του δείκτη microdeval με τη βοήθεια του παρακάτω τύπου: M DE RB=(Μ 1 -Μ 2 /Μ 1 )Χ100 Όπου Μ 1 =αρχικό βάρος δείγματος, Μ 2 =μάζα του υλικού που συγκρατήθηκε στο κόσκινο 1,6 mm μετρημένη σε gr. ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΔΟΚΙΜΙΟΥ ΓΙΑ ΔΟΚΙΜΗ MICRO-DEVAL ΓΙΑ ΕΡΓΑ ΟΔΟΠΟΙΙΑΣ. Στην περίπτωση που το υλικό προορίζεται για έργα οδοποιίας διέρχεται από το κόσκινο των 14mm και συγκρατείται στο κόσκινο των 10mm.Τα τύμπανα διαμέτρου 200±1mm και μήκους 145mm περιστρέφονται με σταθερό ρυθμό και εισάγονται επίσης σε αυτά ατσάλινες σφαίρες διαμέτρου 10±mm.Ο αριθμός αυτός των σφαιρών εξαρτάται κάθε φορά από τη διαβάθμιση του εκάστοτε υλικού.στο κάθε τύμπανο προστίθεται ποσότητα νερού ίση με 2,5 lt,ώστε έτσι να προκύπτει ο συντελεστής μας σε υγρές συνθήκες.παρόλα αυτά και χωρίς την προσθήκη νερού υπολογίζεται ο συντελεστής M DE σε ξηρές συνθήκες. Πιο αναλυτικά,το κοσκινισμένο υλικό πλένεται και ξηραίνεται στους 110±5 ο C μέχρι σταθερού βάρους και στη συνέχεια λαμβάνεται δείγμα βάρους 500±2 gr.το συνολικό δείγμα μάζι με τις σφαίρες πρέπει είναι βάρους περίπου 5000 gr. Τέλος, αν η ποσότητα του υλικού δεν είναι η απαραίτητη με την παραπάνω διαβάθμιση ο παρακάτω πίνακας δείχνει τις εναλλακτικές διαβαθμίσεις σύμφωνα πάντα με το αντίστοιχο βάρος φορτίου. ΔΙΑΒΑΘΜΙΣΗ(mm) ΣΥΝΟΛΙΚO ΒΑΡΟΣ ΦΟΡΤΙΟΥ (σφαίρες+αδρανες σε gr) 4-6,3 2000±5 6, ±5 8-11,2 4400±5 11, ±5 25

26 **Το βάρος του αδρανούς υλικού σε κάθε περίπτωση παραμένει 500±2 gr. Μηχάνημα δοκιμής micro-deval ΔΟΚΙΜΗ Los Angeles( Los Angeles Abrasion Value,LAAV)EN Το όνομα της δοκιμής προέρχεται από την γνωστή πόλη του Λος Άντζελες,όπου δημιουργήθηκε και δοκιμάστηκε η συσκευή. Η δοκιμή αυτή έχει ως σκοπό τον προσδιορισμό της αντοχής του υλικού σε μηχανική φθορά και κρούση και απευθύνεται στα χονδρόκοκκα κλάσματα του υλικού. Πιο συγκεκριμένα το υλικό, σε συνδυασμό με χαλίβδινα σφαιρίδια, τοποθετείται σε ένα μεγάλο κύλινδρο γνωστό και ως τύμπανο. Το τύμπανο κλείνει,περιστρέφεται με συγκεκριμένη ταχύτητα και για συγκεκριμένο αριθμό στροφών με αποτέλεσμα το υλικό να συγκρούεται με τα σφαιρίδια και να θρυμματίζεται. Έτσι, προκύπτει ένας συντελεστής αντοχής του υλικού σε τριβή και κρούση αντίστοιχα. Με το τέλος της δοκιμής και αφού το υλικό κοσκινιστεί σε κόσκινο 1,6 mm και μετρηθεί αυτό που συγκρατήθηκε υπολογίζεται ο εν λόγω συντελεστής.αναφορικά ο συντελεστής LAAV, είναι αντιστρόφως ανάλογος της αντοχής του υλικού,αφού όσο μικρότερος είναι συνεπάγεται και λιγότερες απώλειες από την τριβή και κρούση, άρα και μεγαλύτερη φυσική-μηχανική αντοχή. Τέλος, η παραπάνω δοκιμή πραγματοποιείται βάσει ΕΝ και η διαδικασία της θα πρέπει να υπάγεται σε ξεχωριστούς κανονισμούς κάθε φορά ανάλογα τη μέθοδο(π.χ η διαδικασία της δειγματοληψία απαιτείται να υπάγεται στους κανονισμούς ΕΝ :1996). 26

27 ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ LOS ANGELES ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ LA RB 12 LA RB LA RB LA RB LA RB LA RB 24 > 24 LA RB Declared Δεν απαιτείται LA RB NR Πίνακας Κατηγοριοποίησης συντελεστή Los Angeles i) ΣΥΣΚΕΥΗ Los Angeles LAAV Η συσκευή αποτελείται από 4 μέρη: Κοίλο τύμπανο-κύλινδρο κατασκευασμένο από έλασμα δομικού χάλυβα, με διάμετρο 711 ± 5mm και εσωτερικό μήκος 508 ± 5mm. Διαθέτει είσοδο,κατά μήκος του άξονά του για να εισέρχεται και να εξέρχεται το υλικό, καλα στεγανοποιημένη και περιστρέφεται γύρω από έναν οριζόντιο άξονα. Εντός του κύριου κυλίνδρου και κατά μήκος του υπάρχει επίπεδη,ορθογώνια,οριζόντια προεξοχή κατασκευασμένη επίσης από χάλυβα και συνήθως με μεγαλύτερη σκληρότητα του κύριου κυλίνδρου και με διαστάσεις, μήκος 508 ± 5mm(όσο και το μήκος του τυμπάνου ), πλάτος 90 ± 2mm και πάχος 25 ± 1mm. Βάση και στήριγμα κοίλου κυλίνδρου. Εκατέρωθεν του κυλίνδρου στις δύο έδρες του υπάρχουν 2 άτρακτοι που κρατούν το τύμπανο σταθερό στο δάπεδο σε σκυρόδεμα ή σε λίθινη βάση. Χαλύβδινα σωματίδια τα οποία όπως προαναφέρθηκε συγκρούονται και προκαλούν φθορά και τριβή στο υλικό που βρίσκεται μέσα στο τύμπανο. Το καθένα έχει διάμετρο μεταξύ 45mm - 49mm, ενώ το συνολικό φορτίο των σφαιριδίων εξαρτάται κάθε φορά από τη διαβάθμιση του υλικού όπως αναγράφεται στον παρακάτω πίνακα. 27

28 Μοτέρ η περιστροφή του κυλίνδρου γίνεται μέσω ενός μοτέρ που εκτελεί στροφές/λεπτό και συνδέεται με ένα στροφόμετρο το οποίο σταματά αυτόματα το μοτέρ μετά τον απαιτούμενο αριθμό στροφών. Μετά το τέλος της δοκιμής, συλλέγουμε το υλικό σε ένα δίσκο κατασκευασμένο επίσης από χάλυβα με ταυτόχρονη περιστροφή της πόρτας του κοίλου τυμπάνου προς τα κάτω. i) ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΔΟΚΙΜΗΣ Το προς εξέταση δείγμα ξηραίνεται σε κλίβανο στους (110±5)ºC μέχρι σταθερού βάρους.η ποσότητα του συνολικού δείγματος είναι 5000±10g και η κατάλληλη διαβάθμιση επιλέγεται ανάλογα με την εκάστοτε χρήση του υλικού. Έπειτα,συνδυάζεται και λαμβάνεται ποσότητα που αντιστοιχεί σε καθεμία από τις διαβαθμίσεις που φαίνονται στον πίνακα για τα πιο χονδρόκοκκα αδρανή.η συσκευή ρυθμίζεται σε αριθμό στροφών ανάλογα με την διαβάθμιση που ανήκει το υλικό. 28

29 ii) ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΔΟΚΙΜΗΣ Το δείγμα μας μαζί με τα σφαιρίδια εισέρχεται στο τύμπανο και σφραγίζεται από μεταλλικό πλακίδιο. Ρυθμίζουμε το στροφόμετρο για περίπου 1000 στροφές με σταθερή ταχύτητα στροφές/λεπτό.με το τέλος της δοκιμής αφαιρούμε προσεκτικά τα σφαιρίδια από το δίσκο, φροντίζοντας ώστε να μην χαθούν σωματίδια υλικού,πλένουμε το υλικό και ταυτόχρονα κοσκινίζουμε το υλικό σε κόσκινο διαμετρήματος 1,6mm. Τέλος, βάζουμε το συγκρατούμενο στο κόσκινο υλικό σε κλίβανο να ξηρανθεί να αποκτήσει σταθερό βάρος και έπειτα παίρνουμε τη μέτρηση. iii) AΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΔΟΚΙΜΗΣ Ο δείκτης LAAV προκύπτει μέσω του βάρος του υλικού που συγκρατήθηκε στο κόσκινο 1,6mm και ζυγίσαμε μετά από τον κλίβανο και υπολογίζεται από τη σχέση: LA=(Μ 1 Μ 2 )/Μ 1 *100 Μ 2 = μάζα του υλικού(gr) μετά το τέλος της δοκιμής συγκρατήθηκε στο κόσκινο 1,6mm. Μ 1 = συνολικό βάρος υλικού που χρησιμοποιήθηκε κατά την εκτέλεση της δοκιμής. Ο δείκτης Los Angeles(LAAV) για τα δείγματα της εργασίας προσδιορίστηκε στην Α διαβάθμιση σύμφωνα με τις Αμερικάνικες 29

30 προδιαγραφές (ASTM-C131), η οποία αντιστοιχεί στις εφαρμογές σε έργα οδοποιίας,καθώς και στη διαβάθμιση των σκύρων σύμφωνα με τις Ευρωπαϊκές Προδιαγραφές. ΣΥΣΚΕΥΗ LOS ANGELES YΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΔΕΙΚΤΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΣΤΗΝ ΣΤΙΛΒΩΣΗ(Polished Stone Value-PSV) Με τη συγκεκριμένη δοκιμή εξετάζουμε την αντοχή και τη συμπεριφορά του υλικού στη λειαντική δράση που ασκείται μέσω των ελαστικών των οχημάτων. η εξέταση αυτή περιλαμβάνει 2 στάδια. αρχικά το υλικό εξετάζεται, υφίσταται δράση επιταχυνόμενης στίλβωσης. Τέλος, μετριέται η στίλβωση. που έδρασε το υλικό μέσω του Βρετανικού εκκρεμούς. 30

31 3.4.4 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΔΕΙΚΤΗ ΦΘΟΡΑΣ ΣΕ ΑΠΟΤΡΙΨΗ (Aggregate Abrasion Value-AAV) O συγκεκριμένος δείκτης απεικονίζει το μέτρο της φθοράς των υλικών που υφίστανται απότριψη και είναι χρήσιμος για υλικά, κυρίως ψηφίδες,που προορίζονται για αδρανή αντιολισθηρών επιφανειών. Τα ο συμπέρασμα,λοιπόν, που προσφέρει είναι καθοριστικής σημασίας για τη συγκεκριμένη χρήση ΔΟΚΙΜΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΣΕ ΚΡΟΥΣΗ(AIV) H δοκιμή αυτή όπως αναφέρθηκε πιο πάνω δεν ανήκει σε Ελληνική Νομοθεσία αλλά εκτελέστηκε σύμφωνα με τις Βρετανικές προδιαγραφές (BS 812: Part 112).Με τον υπολογισμό του δείκτη αντίστασης σε κρούση(aiv) προσδιορίζεται η αντοχή των αδρανών υλικών σε απότομη κρούση. Πιο συγκεκριμένα,χρησιμοποιείται μία συσκευή με τοποθετημένο στο κάτω μέρος της κυλινδρικό χαλύβδινου υλικού δοχείο συγκεκριμένης διαμέτρου,πάχους,βάθους.περιλαμβάνει επίσης σφύρα βάρους 13,5-14 kg και συγκεκριμένων διαστάσεων,η οποία πέφτει από ύψος 380mm,καθώς και μία μεταλλική ράβδο μήκους περίπου 600mm.Η δοκιμή αυτή αφορά υλικό διαμέτρου 10-14mm.Αρχικά οι κόκκοι του υλικού μας πλενονται,ξηραίνονται και έπειτα τοποθετούνται στο χαλύβδινο δοχείο.με τη βοήθεια της ράβδου κάνοντας 25φορές ελεύθερη πτώση οι κόκκοι συμπυκνώνονται ελαφρώς και συνέχεια προσπαθούμε να επιπεδώσουμε,ώστε να μην προεξέχει κάποιος μεμονωμένος κόκκος.έπειτα το δείγμα τοποθετείται στη συσκευή και αφήνεται η σφύρα να πέσει 15 φορές,με σταθερό ρυθμό 1χτύπημα/sec.Έπειτα ζυγίζουμε το υλικό προσεκτικά και κοσκινίζουμε από κόσκινο No 8 και καταγράφουε το βάρος του διερχόμενου υλικού.έτσι με βάση τα παραπάνω ο δείκτης αντίστασης σε κρούση(aiv )υπολογίζεται σύμφωνα με τον εξής τύπο: AIV= M 2 /M 1 X 100 Όπου M 1 :το συνολικό βάρος(g) του δείγματος που υπέστησε κρούση M 2 :το βάρος(g) του διερχόμενου υλικού από το κόσκινο Νο 8. 31

32 3.5 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΣΕ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΚΑΙ ΚΑΙΡΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ Οι ιδιότητες αυτές περιλαμβάνουν τις δοκιμές αυτές που απαιτούνται για να προσδιοριστεί η ανθεκτικότητα των αδρανών υλικών (ικανότητα αντίστασης) σε συνεχείς μεταβολές επιδράσεις του φυσικού περιβάλλοντος. Τα πετρώματα που παρουσιάζουν υψηλό δείκτη πορώδους είναι τα πλέον ευπαθή και τείνουν στη μείωση των φυσικών μηχανικών τους ιδιοτήτων λόγω της κυκλοφορίας του νερού που επιτρέπουν μέσα στη μάζα τους με αποτέλεσμα τη διάβρωση τους. Επίσης, τα πετρώματα με αυξημένη περιεκτικότητα αργιλικών ορυκτών στη μάζα τους είναι επιρρεπής αφού, ο κορεσμός τους σε νερό προκαλεί διογκώσεις. Για τον προσδιορισμό της ανθεκτικότητας των αδρανών υλικών στην αποσάθρωση εφαρμόζεται η δοκιμή υγείας η οποία επιτυγχάνεται με τη χρήση αλάτων καθώς και η μέθοδος ψύξης και απόψυξης η οποία είναι χρονοβόρα σε σχέση με την πρώτη και έτσι δεν χρησιμοποιείται συχνά. 4. ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑ ΚΑΙ ΕΡΕΥΝΑ ΓΕΩΥΛΙΚΩΝ. 4.1 ΓΕΝΙΚΑ Η δειγματοληψία στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι από την περιοχή των Μεθάνων και από την περιοχή των Αγίων Θεοδώρων(νομός Κορινθίας) ΑΓΙΟΙ ΘΕΟΔΩΡΟΙ (ΚΟΡΙΝΘΙΑΣ) Οι Άγιοι Θεόδωροι είναι μία κωμόπολη του νομού Κορινθίας,γεωγραφικά βρίσκεται στο ανατολικό τμήμα του νομού,κοντά στα σύνορα με την Αττική.Τα πετρώματα της περιοχής είναι δακίτες κατώτερου πλειόκαινου από την Κρομμυωνία,δηλαδή από το δυτικότερο άκρο του ηφαιστειακού τόξου του νοτίου Αιγαίου. Σχηματίζουν μικρούς θόλους λάβας και σχετίζονται με ρήγματα. Ηφαιστειακά πετρώματα της ίδιας ηλικίας εντοπίστηκαν στην Αίγινα,στον Πόρο,καθώς και στη Μήλο στο δυτικότερο σημείο του τόξου του νοτίου Αιγαίου, ενώ στο ανατόλικοτερο σημείο του τόξου τα 32

33 ηφαιστειακά πετρώματα ανήκουν στο Τεταρτογενές. Στην περιοχή της Κρομμυωνίας στο βορειοδυτικότερο άκρο του Σαρωνικού κόλπου, τα ηφαιστειακά πετρώματα είναι εμφανίσεις περιορισμένης έκτασης, καθώς και εμφανίσεις από γεωτρήσεις που το πάχος τους τοπικά δε ξεπερνά τα 70m. Τέλος τα πετρώματα της ευρύτερης περιοχής λόγω του ότι είναι σχετικά νέες αποθέσεις δεν έχουν μελετηθεί εκτενώς και οι πληροφορίες που διαθέτουμε είναι περιορισμένες ΜΕΘΑΝΑ Η γεωλογική κατασκευή της χερσονήσου των Μεθάνων οφείλεται κυρίως στην δράση των ηφαίστειων της.τα προϊόντα των εκρήξεων αυτών των ηφαιστείων που σημειώθηκαν την προϊστορική, κυρίως, περίοδο ένωσαν το δυτικό τμήμα της χερσονήσου (Κρασοπαναγιά), το οποίο άλλοτε ήταν νησί, με το νότιο κομμάτι από ασβεστόλιθο, το οποίο άλλοτε ήταν μικρή χερσόνησος της Αργολίδας και αποτέλεσαν τη χερσόνησο των Μεθάνων, όπως έχει σήμερα. Στο μεγαλύτερο τμήμα της χερσονήσου,λοιπόν, επικρατούν ηφαιστειογενή πετρώματα, εξαιρώντας το νότιο και βορειοδυτικό τμήμα όπου καλύπτεται με ασβεστόλιθο,πολλές φορές πτυχωμένο,ηλικίας νεοκρητιδικού με εμφάνιση κάποιων απολιθωμάτων γνωστά με το όνομα ιππουρίτες. Στο ΒΔ τμήμα του ασβεστόλιθου της νότιας περιοχής της χερσονήσου, βρίσκεται πέτρωμα χαλαζία. Κοντά στην παραλία, διακρίνονται εμφανίσεις σχιστόλιθου, κερατολίθου και σερπεντίνη, ενώ από εκεί μέχρι και τον Άγιο Ανδρέα, σχεδόν, συναντάμε τόφφο και κίσσιρη.τα κυριότερα ηφαιστειακά πετρώματα της περιοχής είναι τα εξής : κεροστιλβικός υπερσθενικός δακίτης, που καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος, υπερσθενικός ανδεσίτης, σε πολλές περιοχές της χερσονήσου,καθώς και κεροστιλβικός υπερσθενικός ανδεσίτης (λαβραδορίτης) με την μορφή ρυακιού (Καμένη Χώρα). 33

34 4.2 ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Με βάση το διάγραμμα Streckeisen, το πλέον αξιόπιστο σύστημα ταξινόμησης μαγματικών πετρωμάτων, καθώς και την πετρογραφική εξέταση προσδιορίστηκαν λιθολογικά τα δείγματα που συλλέχθησαν. Πιο συγκεκριμένα το διάγραμμα περιελαμβάνει όλους τους μαγματικούς λιθότυπους και τις αντίστοιχες κατηγορίες. Το κυρίως διάγραμμα με τις πιο κοινές ομάδες των μαγματικών πετρωμάτων διαθέτει δύο τριγωνικά διαγράμματα που ενώνονται στις βάσεις τους και σχηματίζουν ένα ρομβικό σχήμα.το πάνω τρίγωνο στην υψηλότερη ακμή εμφανίζεται το 100% του ορυκτού του χαλαζία-qz ή γενικότερα κάποιου ορυκτού με το συγκεκριμένο χημισμό Si02. H κάτω δεξιά ακμή αντιπροσωπεύει την ομάδα των Αστρίων Πλαγιοκλάστων και η αριστερή ακμή αποτελείται από αλκαλικούς αστρίους (αλβίτης, σανίδινο, ορθόκλαστο..) αντίστοιχα. Να σημειωθεί πως οι ακμές στη βάση του κάτω τριγώνου που ενώνονατι με τις αντίστοιχες του πάνω αντιπροσωπεύουν το ίδιο πράγμα δηλαδή ποσοστιαίες αναλογίεςπεριεκτικότητες Αστρίων Πλαγιοκλάστων αντίστοιχα. Τέλος,η ανάποδη κορυφή του κάτω τριγώνου αποτελεί την ποσοστιαία συμμετοχή των Αστριοειδών (νεφελίνης,λευκίτης,νοσεάνης κ.τ.λ) Βλέπουμε πως ο χαλαζίας με τα αστριοειδή δεν υφίστανται σε κοινό τρίγωνο και αυτό διότι γνωρίζουμε ότι η συνυπαρξή τους θα τα αντικαθιστούσε με αντίστοιχο σχηματισμό αστρίων π.χ NaAlSiO4+2SiO2=> NaAlSi3O8. 34

35 Το ίδιο διάγραμμα υπάρχει σαφώς και για ηφαιστειακά-μαγματικά πετρώματα Για ξεχωριστές ομάδες πετρωμάτων που δε περιλαμβάνονται στα παραπάνω δύο διαγράμματα υπάρχουν αντίστοιχα εξειδικευμένα για κάθε περίπτωση, όπως για παράδειγμα διάγραμμα ταξινόμησης: βασικών πετρωμάτων(plg-hbl-px) ),(Plg-Px-Ol). υπερβασικών πετρωμάτων (Οl-Opx-Cpx). ΗΦΑΙΣΤΕΙΑΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Είναι πετρώματα μαγματικής προέλευσης, εμφανίζονται με τη μορφή ρεύματος, καλύμματος ή και δόμου-θόλου. Ορυκτολογικά συμμετέχουν από τα μαφικά ορυκτά (σκούρα-μαύρα) πυρόξενος,αμφίβολος μπορεί και ο ολιβίνης. Από τα λευκοκρατικά το πλαγιόκλαστο. Ο ιστός των ηφαιστειακών συνήθως είναι πορφυριτικός, δηλαδή μεγάλοι κρύσταλλοι καλά ανεπτυγμένοι (από μαφικά ορυκτά),μέσα σε μια μίκρο έως κρυπτοκρυσταλλική κύρια μάζα που αποτελείται από πλαγιόκλαστα και άμορφο υλικό. Μακροσκοπικά τα ηφαιστειακά δεν παρουσιάζουν ολοκρυσταλλικότητα αλλά κυρίως άμορφη μάζα. Οι παραπάνω αυτές(ιστός-υφή) είναι οι κύριες διαφορές μεταξύ πλουτώνιων και ηφαιστειακών, δηλαδή τα πρώτα παρουσιάζουν 35

36 ολοκρυσταλλική και συνήθως ισοκοκκώδη ιστό, σε αντίθεση με τα ηφαιστειακά που παρουσιάζονται με πορφυριτικό ιστό και ποσοστό άμορφης μάζας. (Α) Τομή Α 1 Για την πετρογραφική μελέτη του δείγματος της περιοχής των Αγίων Θεοδώρων του νομού Κορινθίας χρησιμοποιήθηκε το διάγραμμα Streckeisen σύμφωνα με το οποίο το εξεταζόμενο πέτρωμα ανήκει στο πεδίο 5 των πετρωμάτων και πιο συγκεκριμένα για το δακίτη.παρουσιάζει πορφυριτικό ιστό. Ορυκτολογική παραγένεση Πλαγιόκλαστο Χαλαζίας Βιοτίτης Ζιρκόνιο ΟΡΥΚΤΑ ΠΟΣΟΣΤΟ % ΠΛΑΓΙΟΚΛΑΣΤΟ 50 ΧΑΛΑΖΙΑ 25 ΒΙΟΤΙΤΗΣ 15 ΖΙΡΚΟΝΙΟ 10 (Β) Τομή ΜΕΘ 2 Για την πετρογραφική μελέτη του δείγματος της περιοχής των Μεθάνων χρησιμοποιήθηκε το διάγραμμα Streckeisen σύμφωνα με το οποίο το εξεταζόμενο πέτρωμα ανήκει στο πεδίο 10 των πετρωμάτων και πιο συγκεκριμένα για το ανδεσίτη.παρουσιάζει πορφυριτικό ιστό. Ορυκτολογική παραγένεση Πλαγιόκλαστο Χαλαζίας Πυρόξενος 36

37 ΟΡΥΚΤΑ ΠΟΣΟΣΤΟ % ΠΛΑΓΙΟΚΛΑΣΤΟ 80 ΧΑΛΑΖΙΑΣ 10 ΠΥΡΟΞΕΝΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΠΟΙΟΤΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ - ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ Τα αποτελέσματα των γεωμετρικών ιδιοτήτων των υπό μελέτη δειγμάτων παρατίθενται στον παρακάτω πίνακα. Όπως φαίνεται ο δείκτης πλακοειδούς (I f ) για το δακίτη ηφαιστειακής προέλευσης παρουσιάζει χαμηλές τιμές με μικρές διαφορές μεταξύ δοκιμών Αμερικάνικων και Ευρωπαικών Προδιαγραφών.Όσον αφορά το δείκτη ισοδύναμου άμμου (SE) γνωρίζουμε πως η δοκιμή πραγματοποιείται κυρίως για δείγματα αδρανών που προορίζονται για οδοποιία,βάσεις,υποβάσεις οδοστρώματος σύμφωνα με (ΑSΤΜ D2419) ΕΝ 933/8.Χαμηλές τιμές SE (<50%) σημαίνει υψηλό ποσοστό λεπτομερών (παιπάλη)και συνεπώς η χρήση του αδρανούς απαιτεί επεξεργασία του (π.χ. απόπλυση). Τα δείγματα μας είναι ηφαιστειακής προέλευσης και εμφανίζουν αυξημένους δείκτες SE.Συγκεκριμένα το κλάσμα του δείγματος ΜΕΘ2 που διέρχεται από το κόσκινο Νο4 περιέχει λιγότερο λεπτόκοκκο υλικό συγκριτικά με το δείγμα του ΚΑΤΩ ΔΑΚΙΤΗ. Αρ. Δείγματος Ι f (%) Ι F(%) ΚΑΤΑ ΑSTM SE (%) ΔΑΚΙΤΗΣ 10,17 9,4 61,4 ΜΕΘ 2 67,8 Προσδιορισθείσες τιμές των δεικτών πλακοειδούς( I F ), και ισοδύναμο άμμου των υπό μελέτη δειγμάτων. 37

38 4.3.2 ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Τα αποτελέσματα των μηχανικών ιδιοτήτων των υπό μελέτη δειγμάτων παρατίθενται στον παρακάτω πίνακα. Αρ.δείγματος Δείκτης Microdeval Δείκτης αντοχής σε κρούση (AIV) ΜΕΘ 2 51,06% 35,41% ΔΑΚΙΤΗΣ 61,82% Για τον προσδιορισμό του δείκτη αντοχής σε κρούση και για τη χρήση ενός υλικού για σκύρα σύμφωνα με τα όρια καταλληλότητας ο AIV θα πρέπει να είναι μεγαλύτερος ή ίσος του 22%.Το ηφαιστειακής προέλευσης δείγμα μας έχει τιμή πολύ υψηλότερη, πράγμα που δείχνει πως το υλικό αυτό δεν είναι κατάλληλο για χρήση σε έρμα σιδηροτροχιών. Τέλος,οι τιμές των δεικτών Micro-Deval υποδεικνύουν πως οι λιθότυποι δεν παρουσιάζουν μεγάλη αντοχή σε φθορά αφού οι τιμές τους φαίνονται αυξημένες(μ DE =51,06-61,82%) 4.4 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΤΗΤΑ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ Όπως προαναφέρθηκε και σε προηγούμενα κεφάλαια τα δείγματα μας πέρασαν από μία σειρά εργαστηριακών δοκιμών προκειμένου να δούμε και να προσδιοριστεί κατά πόσο οι τιμές των ιδιοτήτων τους βρίσκονται στα αποδεκτά όρια. Οι οριακές τιμές, λοιπόν, της καταλληλότητας τους ανά χρήση παρουσιάζεται στον παρακάτω πίνακα και αναφέρονται τόσο σε Ελληνικές όσο και σε Διεθνείς προδιαγραφές. Για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων μας εμείς εστιάζουμε περισσότερο στην καταλληλότητα των δειγμάτων για σκύρα σιδηροτροχιών και χρήση σε έργα οδοποιίας. 38

39 Τα αδρανή υλικά ποικίλουν και μαζί με αυτά και οι εφαρμογές τους. Έχουν θεμελιώδη εφαρμογή σε τεχνικά έργα και αποτελούν βασικό συστατικό για την παρασκευή σκυροδέματος, στην οδοποιία (βάσεις, υποβάσεις δρόμων με επιχώματα), σε κονιάματα, ενέματα και σε άλλες εφαρμογές ανάλογα με τους Ευρωπαϊκούς κανονισμoύς. ΧΡΗΣΗ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΓΙΑ ΕΡΜΑ ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ(ΕΝ13450) Τα σκύρα βάσης σιδηροτροχιών είναι κυρίως κοκκώδη θραυστά υλικά, τα οποία χρησιμοποιούνται χωρίς κάποιο συνδετικό υλικό στη βάση των σιδηροδρομικών γραμμών όπως απεικονίζεται στην εικόνα. 39

40 Γενικά τα αδρανή υλικά για χρήση σε έρμα σιδηροδρομικών γραμμών μπορούν να ταξινομηθούν σε υψηλών ταχυτήτων ή συνηθισμένων. Για αδρανή υψηλών ταχυτήτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν πετρώματα μαγματικής φύσεως (πλουτώνια-ηφαιστειακά), εκτός από ελαφρόπετρα και πουζολάνη, όπως επίσης και κάποια μεταμορφωμένα ανθεκτικά δηλαδή κάποιος γνεύσιος,αμφιβολίτης κτλτ. Τα ιζηματογενή πετρώματα δεν ενδείκνυνται για χρήση. Πιο αναλυτικά τα αδρανή υψηλών ταχυτήτων θα πρέπει να διαθέτουν την απαιτούμενη αρχικά σκληρότητα καθώς και μία σειρά από συγκεκριμένα χαρακτηριστικά τα οποία αναγράφονται πιο κάτω: Αντοχή σε τυχόν κρουστικές καταπονήσεις και στην τυχόν φθορά από συγκρούσεις μεταξύ τος κατά τη διέλευση των συρμών Ανθεκτικότητα στη διάβρωση Ανοιχτόχρωμη όψη,ώστε να απορροφούν λιγότερη ηλιακή ακτινοβολία Όσον αφορά τα αδρανή συνηθισμένων ταχυτήτων ενδείκνυται η χρήση όλων των παραπάνω πετρωμάτων, καθώς επίσης και κάποια σκληρά ασβεστοδολομιτικά πετρώματα. Σύμφωνα με την προέλευσή τους για συγκεκριμένη χρήση διακρίνονται στις εξής κατηγορίες που είναι συνυφασμένες και προσαρμοσμένες στον Ευρωπαϊκό κανονισμό (ΕΝ 13450) που αφορά τα αδρανή υλικά για χρήση σιδηροδρομικών γραμμών : (i) Φυσικά έρμα γραμμής (natural railway ballast): αναφερόμαστε σε βραχώδη, φυσικής προέλευσης υλικά που υπόκεινται μόνο σε μηχανική επεξεργασία. Πρόκειται για μαγματικά και μεταμορφωμένα πετρώματα καθώς και κάποια ιζηματογενή 40

41 (ασβεστοδολομιτικά) που η απόληψή τους γίνεται από υγιής βραχόμαζα σε λατομεία. Το υλικό θα πρέπει να έχει σημαντική αντοχή σε τριβές και κρούσεις λόγω των απότομων φορτίσεων τους καθώς και των καταπονήσεων που θα υπέστει αντίστοιχα. Αδρανή κατάλληλα για τη συγκεκριμένη χρήση θα πρέπει να τηρούν τις εξής προϋποθέσεις: Η προέλευση ολόκληρου του υλικού να είναι από την ίδια γεωλογική πηγή δίχως προσμίξεις και αυτό για να επιτευχθεί η ομοιογένεια του υλικού (σύσταση,ιδιότητες,αντοχή,αποσάρθρωση,κ.α) Οι κόκκοι του υλικού που θα χρησιμοποιηθούν θα πρέπει να είναι καθαροί,ανθεκτικοί,σκληροί σε αντοχή και κρούση, ώστε οι εργαστηριακοί δείκτες να είναι σύμφωνοι με τους κανονισμούς περί αδρανών υλικών. Έτσι,υλικά-κόκκοι,χωρίς καθαρότητα και μη υγιή κατά την εξόρυξη, απορρίπτονται, το ίδιο ισχύει και με περιφερειακά τμήματα της βραχομάζας τα οποία είναι σε επαφή με μη υγιή τμήματα άλλης βραχομάζας. Επίσης τα υλικά που βρίσκονται στα επιφανειακά τμήματα της βραχομάζας (μέτωπο βραχομάζας) θα πρέπει να απορρίπτονται λόγω της έκθεσης τους σε παράγοντες που προκαλούν μηχανική φθορά και αποσάρθρωση,εξαλλοιώσεις,διάβρωση. Τέλος, μιλάμε για βραχώδη υλικά, άμμος και λοιπά γεώδη υλικά που προκύπτουν από την εξόρυξη απορρίπτονται αυτομάτως. (i) Τεχνητά έρμα γραμμής (manufactured raiway ballast): Υλικά φυσικής-ορυκτής προέλευσης που επεξεργάζονται μετέπειτα βιομηχανικά(μέσω κάποιας θερμικής επεξεργασίας). (ii) Ανακυκλωμένα έρμα γραμμών(recycled railway ballast):πρόκειται για επαναχρησιμοποιημένα υλικά από άλλες κατασκευές έρμων που εφόσον πληρούν τις απαραίτητες ιδιότητες(μηχανικές,γεωμετρικές)καθίσταται εφικτή η εκ νέου χρήση τους. 41

42 Υλικά που προορίζονται για χρήση αδρανών σε έρμα σιδηροδρομμικών γραμμών(υψηλών ταχυτήτων,συνηθισμένων ταχυτήτων)απαιτούν κάποιες διαφορετικές εργαστηριακές απαιτήσεις ανά χώρες.πιο συγκεκριμένα στον Ελλαδικό χώρο τα εργαστηριακά όρια για έρμα σιδηροδρομικών γραμμών παρουσιάζονται ως εξής: Έρμα σιδηροδρομικών γραμμών συνηθισμένων ταχυτήτων. χρησιμοποιούνται θραυστά υλικά, με απαραίτητες δοκιμές τις LAAV με όριο LAAV 24,micro-Deval, Δείκτης πλακοειδούς. Έρμα σιδηροδρομικών γραμμών υψηλών ταχυτήτων. Απαραίτητες δοκιμές οι Δείκτης πλακοειδούς I f<15, LAAV<14,MDE 11. Τέλος, ο ρόλος των σκύρων είναι πολλαπλός: -διανέμουν και μεταδίδουν τα φορτία κυκλοφορίας στο έδαφος -εξασφαλίζουν την αποστράγγιση υδάτων, προστατεύοντας τις σιδηροτροχιές σε περίπτωση παγετού -συμβάλλουν στην απόσβεση των κρούσεων και στην σταθεροποίηση των σιδηροτροχιών, εμποδίζοντας την οποιαδήποτε μετατόπιση τους. ΧΡΗΣΗ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΓΙΑ ΕΡΓΑ ΟΔΟΠΟΙΙΑΣ Στα έργα οδοποιίας, τα αδρανή υλικά χρησιμοποιούνται σε διάφορα στρώματα ασύνδετα ή συνδεδεμένα με κάποιο συγκολλητικό μέσο. Τα αδρανή υλικά που χρησιμοποιούνται σε έργα οδοποιίας θα πρέπει να είναι υγιή με μεγάλη αντοχή, καθώς να έχουν και μεγάλη αντίσταση σε στίλβωση που προκαλείται από τους τροχούς των διερχόμενων οχημάτων. ΒΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΥΠΟΒΑΣΕΙΣ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΩΝ Τα αδρανή υλικά που χρησιμοποιούνται στις στρώσεις βάσεων ή υποβάσεων θα πρέπει να ικανοποιούν ορισμένες απαιτήσεις,ώστε να κρίνονται κατάλληλα και ικανοποιητικά ευσταθή σε επαναλαμβανόμενα φορτία. Σύμφωνα με την παρακάτω εικόνα ο όρος στρώση υπόβασης αναφέρεται σε στρώση που αν κριθεί αναγκαίο τοποθετείται πάνω στην εδαφική επιφάνεια,ενώ με τον όρο στρώση βάσης εννοείται η 42

43 κάθε στρώση που κείται μεταξύ υπόβασης ή υπεδάφους και επιφανειακής ασφαλτικής στρώσης. Γενικά τα αδρανή που προορίζονται για βάσεις και υποβάσεις η φθορά σε τριβή και κρούση τους δε θα πρέπει να υπερβαίνει το 50%,το ισοδύναμο άμμου να είναι μεγαλύτερο του 50%(και του 40% αντίστοιχα για υποβάσεις)ανάλογα με το είδος του οδοστρώματος (εύκαμπτο,άκαμπτο) ο ρόλος του αδρανούς υλικού διαφοροποιείται: Πιο συγκεκριμένα, σε εύκαμπτα οδοστρώματα,τα αδρανή υλικά θα πρέπει να είναι εξαιρετικά υψηλής αντοχής σε συνεχείς πιέσεις και καταπονήσεις κατά την κυκλοφορία οχημάτων, καθώς και ανθεκτικά σε τυχόν παρουσίες παγετού. Οι παραπάνω απαιτήσεις δικαιολογούνται λόγω του ότι η βάση στα εύκαμπτα οδοστρώματα υπόκεινται σε συνεχείς καταπονήσεις, ενώ αντίθετα η υπόβαση υπόκεινται σε μικρότερου μεγέθους καταπονήσεις, έτσι τα αδρανή μπορεί να είναι μίας χαμηλότερης ποιότητας χωρίς όμως αυτό να αναιρεί και να εξασφαλίζει την ανθεκτικότητα και προστασία από τυχόν παγετό και δυνατότητα αποστράγγισης των στρωμάτων βάσης. Έπειτα σε άκαμπτα οδοστρώματα τα αδρανή θα πρέπει να διαθέτουν υψηλή αντίσταση στη διαβρωτική ικανότητα του 43

44 νερού είτε να σταθεροποιούνται με διάφορα συνδετικά υλικά, να παρουσιάζουν ανθεκτικότητα απέναντι στον παγετό, να διευκολύνουν την αποστράγγιση, να μην προκαλούν μεταβολές του όγκου, καθώς και να βελτιώνουν γενικότερα τη φέρουσα ικανότητα της κατασκευής. ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΤΗΤΑ ΥΛΙΚΩΝ ΓΙΑ ΕΡΜΑ (ΣΚΥΡΑ) ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ. Τα συγκεκριμένα υλικά που μελετήθηκαν είναι προφανώς «φυσικά»,δηλαδή, προέρχονται από πετρώματα που έχουν υποστεί μόνο μηχανική κατεργασία και αποτελούν τη βασική κατηγορία έρματος και σύμφωνα με τις Ελληνικές ποιοτικές απαιτήσεις σκύρων για υψηλές ταχύτητες (ΕΝ 13450) θα πρέπει να ικανοποιούν τις παρακάτω απαιτήσεις: -Ο δείκτης πλακοειδούς να είναι μικρότερος ή ίσος του 15%.. Ο δείκτης πλακοειδούς στα ηφαιστειακά είναι 9,4% κατά τα Αμερικάνικα πρότυπα και 10,17% κατά τα Ευρωπαικά. -Ο δείκτης Micro Deval να είναι μικρότερος ή ίσος του 11%.Ο δείκτης micro-deval στα ηφαιστειακά παρουσιάζει μεγάλες τιμές (δακίτης=61,82%,μεθ2=51,06%). ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΤΗΤΑ ΥΛΙΚΩΝ ΓΙΑ ΒΑΣΕΙΣ-ΥΠΟΒΑΣΕΙΣ ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΩΝ. 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.,ΣαμπατακάκηςΝ.,2007). Σύμφωνα με τις Ελληνικές προδιαγραφές θα πρέπει: -Το ισοδύναμο άμμου (SE) για βάσεις να έχει κατώτερο όριο 40% και για υποβάσεις 50%.Τα υπό μελέτη ηφαιστειακής σύστασης πετρώματα έχουν ισοδύναμο άμμου από 61,4-67,8%.Η καταλληλότητα των λιθότυπων που μελετώνται με τα στοιχεία που διαθέτουμε ναι μεν είναι ικανοποιητική αλλά δεν μπορούμε να κρίνουμε επακριβώς διότι δε γνωρίζουμε αν πληρούν όλες τις υπόλοιπες προδιαγραφές,καθώς δεν έχει προσδιοριστεί ο δείκτης Los Angeles για τα δείγμα ΜΕΘ2. 44

45 5.ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Για το ΔΑΚΙΤΗ προσδιορίστηκαν η τιμή του δείκτη πλακοειδούς(γεωμετρική παράμετρος) με βάση τις ΕΝ και ASTM προδιαγραφές,καθώς και ο προσδιορισμό του δείκτη microdeval(μηχανική παράμετρος).η δοκιμή micro-deval σε ξηρές ή υγρές συνθήκες,προσδιορίζει την αντοχή και φθορά που θα υποστεί το εξεταζόμενο δείγμα,σε αμοιβαία τριβή και μέτριες κρούσεις των κόκκων του και κρίνεται η καταλληλότητα του.γνωρίζουμε πως η συγκεκριμένη δοκιμή απευθύνεται κυρίως σε δείγματα που προορίζονται για αδρανή σε έρμα σιδηροτροχιών.όσο πιο υψηλό δείκτη micro-deval έμφανίζει το δείγμα τόσο πιο μικρή αντοχή σε φθορά διαθέτει το δείγμα,έτσι συνεπάγεται και μη καταλληλότητα για τη συγκεκριμένη χρήση.ο συντελεστής micro-deval στο δείγμα μας Μ DE =61,28% και ανήκει στην κατηγορία Μ DE RB NR,ενώ ο δείκτης πλακοειδούς (I f =10,17% βάσει ΕΝ και Ι f = 9,4% βάσει ASTM) και ανήκουν σύμφωνα με την κατηγοριοποίηση του δείκτη στην FL 15. Τέλος, προσδιορίστηκε το ποσοστό του λεπτόκοκκου υλικού,δηλαδή της παιπάλης που είναι κυρίως αργιλικής σύστασης,δηλαδή το ποσοστό ισoδύναμου άμμου (SE).Γνωρίζουμε πως όσο μεγάλος είναι ο δείκτης SE τόσο πιο λίγη παιπάλη υπάρχει στο υλικό (αργιλικής κυρίως σύστασης),αφού ο δείκτης είναι αντιστρόφως ανάλογος του αργιλικού κλάσματος,άρα τόσο πιο ανθεκτικό είναι και τόσο πιο αξιόπιστο για χρήση κυρίως σε κάποιο έργο οδοποιίας. Για το δείγμα ΜΕΘ2 προσδιορίστηκε το ισοδύναμο άμμου( SE)όπου υπολογίζεται το ποσοστό της παιπάλης του δείγματος που αποτελείται κυρίως από αργιλικό κλάσμα,που δρα αρνητικά,αφού στον κορεσμό της σε νερό προκαλεί διόγκωση του υλικού.όσο μικρότερος,λοιπόν,είναι ο SE τόσο μεγαλύτερο ποσοστό παιπάλης(αργιλικό κυρίως κλάσμα)περικλείεται στο δείγμα τόσο πιο επιρρεπές είναι το υλικό,δεν ανθίσταται σε μεγάλες τριβές και τόσο πιο ακατάλληλο κρίνεται για χρήση σε έργα κυρίως οδοποιίας,βάσεις,υποβάσεις,κτλ.ο δείκτης SE 45

46 στο εν λόγω δείγμα εμφανίζει μία τιμή της τάξεως των 67,8%.Επίσης προσδιορίστηκε και η μηχανική παράμετρος της αντοχής της φθοράς του υλικού,δηλαδή του δείκτη micro-deval.όπως προαναφέρθηκε όσο μικρότερη τιμή εμφανίζει ο δείκτης τόσο πιο ανθεκτικό είναι το υλικό με μεγαλύτερη αντοχή και μικρότερη φθορά,άρα τόσο πιο κατάλληλο για αδρανές σε έρμα σιδηροτροχιών.το αποτέλεσμα του εν λόγω δείγματος εμφανίζει δείκτη micro-deval M DE = 51,06% και ανήκει στην κατηγορία Μ DE RB NR.Τέλος μετά από εργαστηριακή δοκιμή προσδιορίστηκε ο δείκτης αντοχής του υλικού σε κρούση (AIV) με τιμή 35,41%.Γνωρίζουμε πως ο προσδιορισμός του δείκτη αυτού χαρακτηρίζει την ικανότητα του υλικού να ανθίσταται στο θρυμματισμό από την επιβολή φορτίων κατά την κατασκευή και λειτουργία του έργου κυρίως σε έργα οδοποίας,βάσεις,υποβάσεις,και όσο πιο μικρή τιμή παρουσιάζει σύμφωνα με τα όρια καταλληλότητας τόσο πιο ανθεκτικό και αξιόπιστο κρίνεται το υλικό για την παραπάνω χρήση. Έτσι σύμφωνα με όλα τα παραπάνω καταλήγουμε στο εξής: - Ο συγκεκριμένος δακίτης έχει μικρή αντοχή σε φθορά και κρίνεται ακατάλληλος για την χρήση του σαν έρμα σιδηροδρομικών γραμμών. Για άλλες χρήσεις (βάσεις υποβάσεις οδοστρωμάτων) η καταλληλότητα του είναι ικανοποιητική,αφού παρουσιάζει σχετικά μικρές τιμές δείκτη πλακοειδούς, αλλά χρειάζεται και άλλη διερεύνηση σε άλλους δείκτες. - Το δείγμα από την περιοχή των Μεθάνων έχει αυξημένα μηχανικά χαρακτηριστικά (αντοχή σε μηχανική φθορά) και η καταλληλότητα του είναι << ακατάλληλο >> για την χρήση του σαν έρμα σιδηροδρομικών γραμμών. Για άλλες χρήσεις (βάσεις υποβάσεις οδοστρωμάτων) η καταλληλότητα του είναι ικανοποιητική αλλά δεν μπορούμε να κρίνουμε επακριβώς διότι δε γνωρίζουμε αν πληρούν όλες τις υπόλοιπες προδιαγραφές,καθώς δεν έχει προσδιοριστεί ο δείκτης Los Angeles. 46

47 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΠΟΙΟΤΙΚΟ ΕΛΕΓΧΟ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ (ΕΥΡΩΠΑΙΚΗ ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΙ-EN) EN932.MEΘΟΔΟΙ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΓΕΝΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 932/1 ΜΕΘΟΔΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑΣ 932/2 ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕΙΩΣΕΙΣ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΥ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ 932/3 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΚΑΙ ΟΡΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΑΠΛΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΠΕΤΡΟΓΡΑΦΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ 932/4 ΚΟΙΝΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΙΑΚΡΙΒΩΣΗ ΕΝ933.ΔΟΚΙΜΕΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 933/1 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΑΣ-ΜΕΘΟΔΟΣ ΜΕ ΚΟΣΚΙΝΑ 933/2 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΩΝ ΚΛΑΣΜΑΤΩΝ-ΚΟΣΚΙΝΑ ΔΟΚΙΜΩΝ ΚΑΙ ΟΝΟΜΑΣΤΙΚΟ ΜΕΓΕΘΟΣ ΔΙΑΤΟΜΩΝ ΚΟΣΚΙΝΩΝ 933/3 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΜΟΡΦΗΣ ΤΩΝ ΚΟΚΚΩΝ-ΔΕΙΚΤΗΣ ΠΛΑΚΟΕΙΔΟΥΣ 933/4 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΜΟΡΦΗΣ ΤΩΝ ΚΟΚΚΩΝ-ΔΕΙΚΤΗΣ ΜΟΡΦΗΣ 933/8 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΛΕΠΤΟΚΟΚΚΟΥ ΚΛΑΣΜΑΤΟΣ (ΠΑΙΠΑΛΗ)-ΔΟΚΙΜΗ ΙΣΟΔΥΝΑΜΟΥ ΑΜΜΟΥ )ΕΝ1097.ΔΟΚΙΜΕΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΤΩΝ ΑΔΡΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 1097/1 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΣΤΗ ΦΘΟΡΑ(micro deval) 1097/2 ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΤΗΣ ΑΝΤOXHΣ ΣΕ ΚΡΟΥΣΗ (AIV) 1097/2 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ της αντοχής του υλικού σε μηχανική φθορά και κρούση.(laav) 47

48 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 2 48

49 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΔΟΚΙΜΩΝ ΔΕΙΓΜΑ ΔΑΚΙΤΗΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΠΛΑΚΟΕΙΔΟΥΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΔΕΙΚΤΗ MICRO-DEVAL 49

50 50

51 51