Δοκιμή Αντίστασης σε Θρυμματισμό (Los Angeles) 1. Εισαγωγή Γενική Περιγραφή Δοκιμής Η δοκιμή της αντοχής των αδρανών σε τριβή και κρούση ή αλλιώς «δοκιμή Los Angeles (LA)» υπάγεται στους ελέγχους σκληρότητας και ανθεκτικότητας των αδρανών. Προσδιορίζει την έκταση της φθοράς των αδρανών, τα οποία υπόκεινται σε δράσεις τριβής, λείανσης, θρυμματισμού και κρούσης. Τα αποτελέσματά της αξιολογούνται αναφορικά με τον καθορισμό της συμπεριφοράς των αδρανών σε συνθήκες μηχανικής καταπόνησης. Ο προσδιορισμός της αντοχής των αδρανών υλικών σε τριβή και κρούση με τη μηχανή Los Angeles. Η δοκιμή αυτή, που επινοήθηκε και σχεδιάστηκε στο Εργαστήριο Δομικών της πόλης Los Angeles, θεωρείται η πιο κατάλληλη για τον προσδιορισμό της σκληρότητας, δυσθραυστότητας και ποσοστού μαλακών τεμαχίων των αδρανών υλικών από οποιαδήποτε άλλη δοκιμή για τους παρακάτω λόγους: Η δράση επί των αδρανών είναι πολύ ισχυρή, ώστε να αποκαλύπτεται οποιαδήποτε αδυναμία του υλικού. Είναι κατάλληλη τόσο για τα θραυστά όσο και για τα φυσικά αδρανή. Η δοκιμή είναι αρκετά σύντομη. Δεν επηρεάζεται από τη μεταβολή του ειδικού βάρους των αδρανών, εξ αιτίας της μεγάλης χωρητικότητας του κυλίνδρου της μηχανής. Περιορίζεται σημαντικά η επίδραση αυτού που εκτελεί τη δοκιμή. Η δοκιμή που περιγράφεται παρακάτω είναι σύμφωνη με το πρότυπο A.S.T.M C 131, πρότυπο στο οποίο παραπέμπουν οι ισχύοντες ελληνικοί κανονισμοί. Κατά τη δοκιμή, αδρανές υλικό συγκεκριμένης μάζας και διαβάθμισης εισάγεται σε κυλινδρικό περιστρεφόμενο κάδο. Μαζί με το δείγμα εισάγεται στον κάδο φορτίο σφαιρών ορισμένης διαμέτρου και μάζας συνολικής αλλά και μεμονωμένης για κάθε σφαίρα ανάλογα με τη διαβάθμιση του υλικού. Με την περιστροφή του κάδου, τα αδρανή υποβάλλονται σε δράσεις τριβής που αναπτύσσεται είτε μεταξύ των ίδιων των κόκκων, είτε μεταξύ των κόκκων και των σφαιρών είτε μεταξύ των κόκκων και των τοιχωμάτων του κάδου. Καθώς η στροφή προχωρεί, το εσωτερικό πτερύγιο του κάδου ανασηκώνει προς στιγμή το μίγμα αδρανούς και φορτίου για να το απορρίψει μετά από λίγο, υποβάλλοντας το αδρανές σε δράσεις κρούσεις. Αυτές αναπτύσσονται είτε με την πρόσκρουση των κόκκων στο τοίχωμα του κάδου είτε με την πρόσκρουση των σφαιρών στους κόκκους του αδρανούς. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται διαδοχικά μέχρι την ολοκλήρωση 500 στροφών. Το δείγμα απομακρύνεται από τον κάδο, κοσκινίζεται, πλένεται σε ορισμένο κόσκινο και ξηραίνεται μέχρι σταθερής μάζας. Στη συνέχεια κοσκινίζεται με κατάλληλο κόσκινο και ζυγίζεται το διερχόμενο του κοσκίνου. 2. Περιγραφή χρησιμοποιούμενου εξοπλισμού Η συσκευή Los Angeles (Σχήμα 1) αποτελείται από ένα χαλύβδινο κύλινδρο, κλειστό στις βάσεις του, εσωτερικής διαμέτρου (711 ± 5) mm και εσωτερικού μήκους (508 ± 5) mm. Η συσκευή αποτελείται από ατσάλινο πλαίσιο που υποστηρίζει τον περιστρεφόμενο κύλινδρο και στηρίζεται κατάλληλα ώστε να μπορεί να περιστρέφεται οριζόντια. Στην πλευρική επιφάνεια του κυλίνδρου υπάρχει θυρίδα από την οποία εισάγεται το δείγμα και η οποία κλείνει αεροστεγώς. Η θυρίδα είναι σχεδιασμένη έτσι που να διατηρεί την ίδια καμπυλότητα του κυλίνδρου. Στη εσωτερική επιφάνεια του κυλίνδρου υπάρχει χαλύβδινη προεξοχή μήκους όσο και αυτό του κυλίνδρου, πλάτους (90 ± 2) mm και πάχους (25 ± 1) mm η οποία έχει την διεύθυνση της ακτίνας του κυλίνδρου.
Εσωτερικό μήκος (508 ± 5) mm Εσωτερική διάμετρος (711 ± 5) mm Χαλύβδινη προεξοχή Θυρίδα εισαγωγής δείγματος Περιστροφή Σχήμα 1: Συσκευή Los Angeles [1] Η συσκευή διαθέτει διάταξη ρύθμισης ώστε η ταχύτητα του κάδου να είναι σύμφωνη με τις προδιαγραφές στις 30 33 στροφές το λεπτό. Ο ηλεκτρονικός πίνακας ελέγχου διαθέτει λυχνία λειτουργίας και κεντρικό διακόπτη εκκίνησης / παύσης. Από τον πίνακα ελέγχου μπορεί να προγραμματιστεί ο αριθμός των στροφών, μετά το πέρας των οποίων ο κάδος σταματάει αυτόματα να περιστρέφεται. Η συσκευή συνοδεύεται από σετ 12 σφαιρών (Εικ. 2) σύμφωνα με το ΕΝ 1097.02. Οι σφαίρες είναι διαμέτρου 45-49 mm και βάρους 400-445 g η κάθε μία. Εικ. 1: Συσκευή Los Angeles Εικ. 2: Χαλύβδινες σφαίρες 3. Περιγραφή Δοκιμής Ο προσδιορισμός της ανθεκτικότητας σε φθορά από τριβή και κρούση γίνεται με βάση το πρότυπο ΕΝ 1097-02 3.1 Κύριος & βοηθητικός εξοπλισμός Ο εξοπλισμός που απαιτείται για τη δοκιμή είναι: Συσκευή LOS ANGELES όπως φαίνεται στην Εικ. 1.
Ατσάλινες σφαίρες, διαμέτρου 45-49 mm και βάρους 400-445 g η καθεμία. Ο συνολικός αριθμός που εισάγονται κάθε φορά και το βάρος τους εξαρτάται από την κοκκομετρική διαβάθμιση των αδρανών Κόσκινα μεγέθους ανοίγματος οπής που εξαρτάται από την κοκκομετρική διαβάθμιση των αδρανών. Ζυγός. Πυριαντήριο. 3.2 Μετρούμενα / Ελεγχόμενα Χαρακτηριστικά Με την δοκιμή αυτή καθορίζεται ο συντελεστής Los Angeles ο οποίος εκφράζει την απώλεια του υλικού (δηλαδή υλικό με μέγεθος κόκκου μικρότερο από 1,6mm), και το οποίο προκύπτει από την φθορά των αδρανών που συντελείται από κρούση και τριβή του υλικού με μεταλλικές σφαίρες όταν εισαχθούν μέσα σε τύμπανο που περιστρέφεται κάτω από καθορισμένες συνθήκες. 3.3 Συνθήκες Δοκιμής Δεν απαιτούνται ιδιαίτερες συνθήκες περιβάλλοντος για τη δοκιμή πλην των συνηθισμένων εργαστηριακών συνθηκών. H κοκκομετρία των αδρανών με τον αντίστοιχο αριθμό σφαιρών που θα χρησιμοποιηθούν στην δοκιμή περιγράφονται στην παράγραφο 3.4 Η θερμοκρασία ξήρανσης του υλικού πριν την δοκιμή αλλά και μετά το πέρας της θα είναι 110±5 ο C. O ρυθμός περιστροφής του κυλίνδρου είναι 31-33στρ/λεπτό 3.4 Δοκίμια - Δείγμα Η δοκιμή γίνεται σε δείγμα το οποίο διέρχεται από το κόσκινο των 14mm και παραμένει στο κόσκινο των 10mm. Επιπρόσθετα η διαβάθμιση του δείγματος θα ικανοποιεί και τα ακόλουθα: α) 60-70% θα διέρχεται από κόσκινο των 12,5mm ή β) 30-40% θα διέρχεται από κόσκινο των 11,2mm. Το συνολικό βάρος του δείγματος της δοκιμής θα είναι 5000±5gr. Ο αριθμός των μεταλλικών σφαιρών που θα προστίθενται στο παραπάνω δείγμα θα είναι 11 με συνολικό βάρος από (4690-4860)g. Όταν δεν είναι δυνατόν να συγκεντρωθεί το απαιτούμενο δείγμα με την παραπάνω διαβάθμιση εναλλακτικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι παρακάτω διαβαθμίσεις με τον αντίστοιχο αριθμό σφαιρών και την συνολική μάζα σφαιρών. Το συνολικό βάρος του δείγματος της δοκιμής θα παραμένει σε κάθε μια και από αυτές τις περιπτώσεις στα 5000±5gr. Διαβάθμιση Αδρανών (mm) Αριθμός Σφαιρών Συνολικό Βάρος Σφαιρών 4 8 8 3410 3540 6,3 10 9 3840 3980 8,0 11,2 10 4260 4420 10,0 14,0 11 4690-4860 11,2 16,0 12 5120-5300 3.5 Προετοιμασία Δοκιμής Κοσκινίζεται το συνολικό δείγμα χρησιμοποιώντας τα κόσκινα των 10mm, 11,2 ή 12,5mm, 14mm, έτσι ώστε να πάρουμε διαφορετικά κλάσματα στις διαβαθμίσεις (10-11,2 ή 12,5)mm και (11,2 ή 12,5-14)mm.
Πλένεται κάθε κλάσμα ξεχωριστά και ξηραίνεται στους (110±5) ο C μέχρι σταθερού βάρους. Αφήνουμε το υλικό να κρυώσει σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Αναμιγνύουμε τα δύο κλάσματα έτσι ώστε να προκύψει ένα ομοιογενές δείγμα το οποίο θα έχει τα χαρακτηριστικά που αναφέρονται στην παράγραφο 3.4 για την (%) ποσότητα του κάθε κλάσματος στο συνολικό δείγμα. Μειώνουμε κατόπιν το δείγμα που προετοιμάσαμε έτσι ώστε να πάρουμε τελικά δείγμα συνολικού βάρους (5000±5)g. To βάρος καταγράφεται με ακρίβεια g. 3.6 Εκτέλεση Δοκιμής Πριν ξεκινήσουμε ελέγχουμε εάν ο κύλινδρος είναι καθαρός από προηγούμενη δοκιμή. Τοποθετούνται οι ατσάλινες σφαίρες και το ξηρό δείγμα των αδρανών στον κύλινδρο της συσκευής Los Angeles. Ρυθμίζουμε το μηχάνημα έτσι ώστε να πραγματοποιηθούν 500 περιστροφές του τύμπανου με ταχύτητα 31 33 στρ/min. Μετά το τέλος των περιστροφών απομακρύνεται όλο το υλικό από τον κύλινδρο και γίνεται ο πρώτος διαχωρισμός του υλικού με κόσκινο μεγέθους οπών 1,60 mm. Απορρίπτεται το υλικό που διέρχεται από το κόσκινο των 1,60 mm και το σύνολο του υλικού που έχει μέγεθος κόκκων μεγαλύτερο των 1,60 mm πλένεται, ξηραίνεται στους (110±5) ο C έως σταθερού βάρους και ζυγίζεται στο πλησιέστερο gr. Το τελικό ξηρό βάρος καταγράφεται. 3.7 Οδηγίες Υπολογισμού Ο συντελεστής Los Angeles (LA) υπολογίζεται από τον παρακάτω τύπο: 5000 m LA 50 όπου m : η μάζα του υλικού που παραμένει στο κόσκινο των 1,6mm μετά την ολοκλήρωση της δοκιμής. 3.8 Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων. Με βάση τα αποτελέσματα της δοκιμής μπορούμε να χαρακτηρίσουμε ένα αδρανές υλικό ως σκληρό, μαλακό ή ενδιάμεσης σκληρότητας. Για παρασκευή σκυροδέματος ανθεκτικού σε επιφανειακή φθορά (βιομηχανικά δάπεδα, σκυρόδεμα οδοποιϊας) ο Κανονισμός Τεχνολογίας Σκυροδέματος ορίζει τιμή Los Angeles όχι μεγαλύτερη από 40%. Εικ. 3: Αδρανή υλικά πριν και μετά τη δοκιμή Los Angeles
Βιβλιογραφία 1. EN 1097-2: Tests for mechanical and physical properties of aggregates - Part 2: Methods for the determination of resistance to fragmentation 2. ΥΑ Δ14/19164, Έγκριση του κανονισμού τεχνολογίας Σκυροδέματος -1997, ΦΕΚ 315Β/17.04.1997