ΕΡΓΣΤΗΡΙΟ ΕΛΕΓΧΟΥ ΠΟΙΟΤΗΤΣ ΚΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΣ ΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ρ θ. Ρούτουλας Καθηγητής ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΟΙΟΤΗΤΣ ΚΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙ ΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΕΡΓΣΤΗΡΙΚΕΣ ΣΚΗΣΕΙΣ ΕΝΟΤΗΤ 2 η ΡΝΗ ΥΛΙΚ ΣΚΗΣΗ 6 η : ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΣ ΕΙ ΙΚΩΝ ΒΡΩΝ ΛΕΠΤΟΚΟΚΚΩΝ ΚΙ ΧΟΝ ΡΟΚΟΚΚΩΝ ΡΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2010
ΕΡΓΣΤΗΡΙΟ ΕΛΕΓΧΟΥ ΠΟΙΟΤΗΤΣ ΚΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΣ ΔΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Δρ. Ρούτουλας, Καθηγητής ΣΚΗΣΗ 6 η ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΣ ΕΙ ΙΚΩΝ ΒΡΩΝ ΛΕΠΤΟΚΟΚΚΩΝ ΚΙ ΧΟΝ ΡΟΚΟΚΚΩΝ ΡΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Σκοπός: Σκοπός της άσκησης είναι ο προσδιορισµός του ειδικού βάρους λεπτόκοκκων και χονδρόκοκκων αδρανών, ώστε να βρίσκεται µεταξύ των τιµών 2,4-3,0 σύµφωνα µε τις απαιτήσεις του Κ.Τ.Σ.-97 και ο υπολογισµός του µοναδιαίου όγκου (1 m 3 ) µίας συγκεκριµένης σύνθεσης σκυροδέµατος. Θεωρητικό Μέρος Ο όρος ειδικό βάρος (bulk specific gravity) χρησιµοποιείται ευρύτατα στους υπολογισµούς ανάµιξης κλασµάτων αδρανών υλικών, την πραγµατοποίηση διορθώσεων και για τους υπολογισµούς προσδιορισµού της αναλογίας των πρώτων υλών για την παραγωγή του σκυροδέµατος (µελέτη σύνθεσης). Η χρήση του όρου αφορά στον υπολογισµό του απόλυτου (πραγµατικού όγκου) που θα καταλαµβάνει κάθε υλικό στο µίγµα (σκυρόδεµα). Για την περίπτωση των αδρανών, ο απόλυτος όγκος αναφέρεται στον όγκο των αδρανών (µαζί µε τους πόρους τους), χωρίς όµως να συµπεριλαµβάνεται ο όγκος των κενών µεταξύ των τεµαχίων. Η αντικατάσταση των αδρανών, µε άλλου τύπου αδρανή (διαφορετικού ειδικού βάρους) στο σκυρόδεµα, έχει ως αποτέλεσµα την αύξηση ή µείωση του τελικού όγκου του σκυροδέµατος, εάν οι µάζες όλων των πρώτων υλών παραµείνουν σταθερές. Επειδή όµως το σκυρόδεµα συνήθως πωλείται µε τη µονάδα όγκου (π.χ. m 3 ), αυτό θα έχει ως αποτέλεσµα, κατά περίπτωση, να επωφελείται είτε ο αγοραστής είτε ο πωλητής. Μεταβολή στο ειδικό βάρος των αδρανών προκαλεί επίσης µεταβολή της πυκνότητας του σκυροδέµατος, γεγονός που µπορεί να επηρεάσει σηµαντικά την ποιότητα του έργου για την οποία το σκυρόδεµα προορίζεται, ειδικά στις περιπτώσεις που έχουν τεθεί για το σκυρόδεµα κατώτερα όρια τιµών ειδικού βάρους. Πρέπει να επισηµανθεί ότι το ειδικό βάρος των αδρανών δεν µπορεί να χρησιµοποιηθεί ως µέτρο χαρακτηρισµού της ποιότητάς τους, αλλά µόνο ως δείκτης µεταβολής των χαρακτηριστικών τους. Ορισµοί: Ειδικό βάρος: ο λόγος της µάζας µίας µονάδας όγκου του υλικού προς την µάζα ίσου όγκου απεσταγµένου νερού. Είναι µέγεθος αδιάστατο. Οι τιµές των ειδικών βαρών για αδρανή σκυροδέµατος πρέπει να κυµαίνονται από 2,10 έως 3,00. Ε.Β. = m ΥΛΙΚΟΥ / m ΝΕΡΟΥ Φαινόµενο ειδικό βάρος: ο λόγος του ξηρού βάρους στον αέρα µίας µονάδας όγκου του αδρανούς υλικού προς το βάρος στον αέρα ίσου όγκου απεσταγµένου νερού στην ίδια θερµοκρασία. Φ.Ε.Β. = W ΞΗΡΟΥ / W ΝΕΡΟΥ Μικτό ειδικό βάρος ξηρής επιφανείας (Μ.Ε.Β. ΞΒ ): είναι ο λόγος του βάρους ξηρού υλικού µίας µονάδας όγκου, προς το βάρος απεσταγµένου νερού ίσου όγκου. Μ.Ε.Β. ΞΒ = W ΞΗΡΟΥ / W ΝΕΡΟΥ Μικτό ειδικό βάρος κορεσµένης ξηράς επιφανείας (Μ.Ε.Β. ΚΞΕ ): είναι ο λόγος του βάρους κορεσµένου και επιφανειακά ξηρού υλικού µιας µονάδας όγκου προς το βάρος του απεσταγµένου νερού στην ίδια θερµοκρασία. Μ.Ε.Β. ΚΞΕ = W ΚΞΕ / W ΝΕΡΟΥ - 1 -
ΕΡΓΣΤΗΡΙΟ ΕΛΕΓΧΟΥ ΠΟΙΟΤΗΤΣ ΚΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΣ ΔΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Δρ. Ρούτουλας, Καθηγητής Υδαταπορροφητικότητα (ή υδροαπορροφητικότητα): ορίζεται η ιδιότητα των αδρανών (και άλλων δοµικών υλικών) να απορροφούν χωρίς εξωτερική επιβολή πίεσης νερό. ντιστοιχεί στην αύξηση του βάρους του αδρανούς υλικού χωρίς να συµπεριλαµβάνεται το νερό που υπάρχει στην εξωτερική επιφάνεια των κόκκων του. Πειραµατικό Μέρος Προδιαγραφές: Η δειγµατοληψία και ο προσδιορισµός του ειδικού βάρους πραγµατοποιείται σύµφωνα µε τις αµερικάνικες προδιαγραφές ASTM: Για τα χονδρόκοκκα : ASTM C127, AASHTO T85. Για τα λεπτόκοκκα : ASTM C128, AASHTO T84. Συσκευές και όργανα: Μηχανικός ζυγός OHAUS, ηλεκτρονικός ζυγός, συρµάτινο καλάθι µε άνοιγµα οπής Νο8, υδραργυρικό θερµόµετρο ακρίβειας 0,1 C, εργαστηριακός κλίβανος, κώνος τύπανσης, ράβδος τύπανσης, πυκνόµετρο. Πειραµατική ιαδικασία: Χονδρόκοκκα δρανή: Το υλικό που θα χρησιµοποιηθεί για την εύρεση των ειδικών βαρών είναι µεγίστου κόκκου Νο4, δηλαδή το συγκρατούµενο στο κόσκινο Νο4. Μηδενίζεται ο µηχανικός ζυγός µε το ειδικό πτύο (scoop σκουπ) και το συρµάτινο καλάθι ανοίγµατος οπής Νο8 κρεµάµενο από το ζυγό και βυθισµένο σε δεξαµενή νερού. Έπειτα το υλικό φέρεται εντός σκεύους ζύγισης (καλάθι) και ζυγίζεται. Στην συνέχεια εµβαπτίζεται το υλικό για 24±4 ώρες και σε θερµοκρασία νερού (23,0±1,7) C. Μετά το πέρας των 24 ωρών το υλικό αδειάζεται πάνω σε πετσέτες και σκουπίζεται επιφανειακά µέχρις ότου επιφανειακά να µην γυαλίζει. Με αυτόν τον τρόπο λαµβάνεται υλικό κορεσµένο και επιφανειακά ξηρό. Λεπτόκοκκα δρανή: Λαµβάνεται δείγµα φυσικής άµµου. Η θερµοκρασία του νερού στο οποίο θα εµβαπτιστεί η φυσική άµµος για 24±4 ώρες πρέπει να είναι (23,0±1,7) C. Τα χαρακτηριστικά της φιάλης µετά από ζυγίσεις που απαιτούνται είναι, βάρος ξηρού δείγµατος και βάρος φιάλης και βάρος νερού ως την χαραγή. Έπειτα αναδεύεται η φιάλη για να φύγουν τα κενά αέρος που δηµιουργήθηκαν καθώς γεµιζόταν µε νερό. Η φιάλη γεµίζεται µέχρι την χαραγή όπου δηµιουργείται κοίλωµα όπου το κάτω µέρος του είναι στην χαραγή. Καταγράφεται το βάρος της φιάλης και το βάρος του δείγµατος και το βάρος του νερού ως την χαραγή. Μετά το πέρας των 24 ωρών το δείγµα φέρεται εντός ταψιού, το οποίο στεγνώνεται µε θερµό αέρα µε την χρήση σεσουάρ. Ο έλεγχος της άµµου σχετικά µε την υγρασία γίνεται γεµίζοντας µε άµµο τον κώνο τύπανσης και µε 25 χτυπήµατα αφήνοντας την ράβδο από ύψος 5mm να συµπυκνωθεί, και ακολούθως αφαιρείται ο κώνος. ν η άµµος καταρρεύσει είναι ξηρή, αν η άµµος διατηρήσει πλήρως το σχήµα της τότε είναι υγρή ενώ αν σκορπίσει µερικώς ή διαλύεται µε ένα ελαφρό χτύπηµα τότε είναι κορεσµένη και επιφανειακά ξηρή. - 2 -
ΕΡΓΣΤΗΡΙΟ ΕΛΕΓΧΟΥ ΠΟΙΟΤΗΤΣ ΚΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΣ ΔΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Δρ. Ρούτουλας, Καθηγητής Υπολογισµοί Επεξεργασία Μετρήσεων: Χονδρόκοκκα αδρανή: Φ.Ε.Β. = A - C M.E.B. ΞΒ = Β - C Μ.Ε.Β. ΚΞΕ = B Β - C Υ/ (%) = B - A 100 A όπου : βάρος ξηρού δείγµατος συγκρατούµενο στο Νο4 σε g, Β: βάρος δείγµατος κορεσµένο και επιφανειακά ξηρό στον αέρα σε g, C: βάρος δείγµατος κορεσµένο µέσα στο νερό, σε g. Λεπτόκοκκα αδρανή: Φ.Ε.Β. = A + Β - C M.E.B. ΞΒ = S + Β - C Μ.Ε.Β. ΚΞΕ = S S + Β - C Υ/ (%) = S - A 100 A όπου : βάρος ξηρού δείγµατος σε g, Β: βάρος πυκνόµετρου και νερού ως την χαραγή σε g, C: βάρος πυκνόµετρου και δείγµατος κορεσµένου και επιφανειακά ξηρού και νερό ως την χαραγή σε g, S: βάρος δείγµατος κορεσµένο και επιφανειακά ξηρό σε g. - 3 -
ΕΡΓΣΤΗΡΙΟ ΕΛΕΓΧΟΥ ΠΟΙΟΤΗΤΣ ΚΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΣ ΔΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Δρ. Ρούτουλας, Καθηγητής ΒΙΒΛΙΟΓΡΦΙ Ελληνική: 1.. Τριανταφύλλου, οµικά Υλικά, 7 η Εκδ., Πάτρα, 2005 2. R. Wendehorst, οµικά Υλικά, 2 η Έκδ., Εκδόσεις Μ. Γκιούρδα, θήνα, 1981 3. P. K. Mehta, P. J. M. Monteiro, Σκυρόδεµα. Μικροδοµή, ιδιότητες και υλικά, (σε µετάφραση Ι. Παπαγιάννη), 3 η Έκδ., Εκδόσεις Κλειδάριθµος, θήνα, 2009 4. Χ. Οικονόµου, Τεχνολογία του Σκυροδέµατος, 3 η Έκδοση, Εκδόσεις ΣΕΛΚ - 4Μ ΕΠΕ - ΤeΚ ΟΤΙΚΗ, θήνα, 2003 Ξενόγλωσση: 5. ASTM Standards, Section 4: Construction, Volume 04.02: Concrete and Aggregates 6. G. D. Taylor, Materials in Construction Principles, Practice and Performance, Pearson Education, U.K., 2002 7. S. Somayaji, Civil Engineering Materials, 2 nd ed., Prentice-Hall, New Jersey, U.S.A., 2001 8. M. S. Mamlouk, J. P. Zaniewski, Materials for Civil and Construction Engineers, 2 nd Ed., Pearson Education, New Jersey, U.S.A., 2006 9. R. A. Flinn, P. K. Trojan, Engineering Materials and their Applications, 4 th ed., Houghton Mifflin Company, Boston, U.S.A., 1990 10. S. Mindess, J. F. Young, D. Darwin, Concrete, 2 nd ed., Pearson Education, New Jersey, U.S.A., 2003 11. A. M. Neville, Properties of Concrete, 4 th ed., Pearson Education, London, U.K., 2004 12. P. C. Hewlett, Lea s Chemistry of Cement and Concrete, 4 th ed., Edward Arnold, London, 1998 13. H. F. W. Taylor, Cement Chemistry, 2 nd ed., Thomas Telford Publishing, London, U.K., 1997 14. M. S. J. Gani, Cement and Concrete, Chapman & Hall, London, U.K., 1997 15. S. N. Gosh, Cement and Concrete Science and Technology, Vol. I Part I, ABI Books Pvt., New Delhi, India, 1991 16. S. N. Gosh, Cement and Concrete Science and Technology, Vol. I Part II, ABI Books Pvt., New Delhi, India, 1992 Κανονισµοί Πρότυπα: 17. ASTM Standards, Section 4: Construction, Volume 04.02: Concrete and Aggregates 18. Κανονισµός Τεχνολογίας Σκυροδέµατος ΚΤΣ-97 (ΦΕΚ 315/Β/17-4-97) 19. ΕΛΟΤ EN 12620: δρανή σκυροδέµατος 20. ΕΛΟΤ ΕΝ 13043: δρανή ασφαλτοµιγµάτων 21. ΕΛΟΤ ΕΝ 13139: δρανή Κονιαµάτων 22. ΕΛΟΤ ΕΝ 13383-1: δρανή για Ογκόλιθους για λιµενικά και υδραυλικά έργα 23. ΕΛΟΤ ΕΝ 13450: δρανή για έρµα σιδηροδροµικής γραµµής 24. ΕΛΟΤ ΕΝ 13242: δρανή για βάσεις και υποβάσεις σταθεροποιηµένες ή µη 25. ΕΛΟΤ ΕΝ 13055: Ελαφροβαρή δρανή - 4 -