Ehitusmaterjalid Killustiku uurimine (0)

1. Töö eesmärk
Killustiku puistetiheduse , terade tiheduse, veeimavuse , tühiklikkuse, terastikulise koostise, plaatjate ja nõeljate terade hulga ja tugevusmargi määramine.
2. Katsetatud ehitusmaterjalid
Killustik – on sõmer mehaaniline sete
2.1 Kasutatud töövahendid
Erinevad silindrikujulised anumad – puistetiheduse määramiseks, muljumiskindluse määramiseks
Anum mahuga 10 liitrit – puistetiheduse määramiseks
Kaal täpsusega 0.1g
Sõelad avadega 1.0, 2.0, 5.6, 8.0, 11.2, 16, 22.4 ja 31.5 mm – terastikulise koostise määramiseks
Nihik – terade mõõtmiseks, kui silmaga pole võimalik täpselt määrata.
Hüdrauliline press – muljumiskindluse määramiseks
3. Katsemetoodika kirjeldamine
3.1 Puistetiheduse määramine
Killustiku puistetiheduse määramiseks kasutatakse silindrikujulist anumat, mille kõrgus võrdub läbimõõduga. Anuma suuruse valik sõltub killustiku tera ülemine mõõde. Killustik, mille tera ülemine mõõde on kuni 8; 16; 31,5 ja enam mm, kasutatakse anumat mahuga vastavalt 5, 10, 20 ja 50 liitrit.
Kuivatatud killustik puistatakse anumasse 10 cm kõrguselt kuhjaga, tasandatakse ja kaalutakse.
Killustiku puistetihedus arvutatakse valemiga:
Valem 1:
ρ OpK = (m1 – m ) / V
m – anuma mass, kg
m1 – killustiku ja anuma mass, kg
V – anuma ruumala, m3
Puistetihedus määratakse kaks korda, kusjuures iga kord võetakse uus kogus killustikku . Erinevus kahe määramise vahel ei tohi olla suurem kui 20 kg/m3. Suuremate erinevuste korral viiakse läbi veel kolmas määramine ja arvutatakse aritmeetiline keskmine kahest lähimast tulemusest.
3.2 Killustiku terade tiheduse ja veeimavuse määramine
Katsetatava proovi suurus sõltub killustiku tera ülemisest mõõtmest. Täitematerjali katseproovi mass ei tohi olla väiksem kui tabelis 1 toodud minimaalsest massist.
Peenosiste eraldamiseks pestakse katseproovi sõeltel 31,5 mm ja 4 mm ning hoitakse temperatuuril 22+-3 C 24+-5 tundi. Immutatud katseproov kallatakse katsenõus temperatuuril 22+-3C olevasse vette ja eemaldatakse kaasatud õhk pöörates ja raputades katsenõud ettevaatlikult. Katsenõu täidetakse veega kuni kindlaksmääratud nivooni ja määratakse katsenõu mass koos vee ja katseprooviga (m2). Järgnevalt võetakse katseproov veest välja ja lastakse nõrguda. Katsenõu täidetakse veega kindla nivooni ja määratakse katsenõu mass koos veega (m3). Nõrutatud katseproov asetatakse kuivale rätikule ühekordse kihina ja eemaldatakse üleliigne vesi. Veega küllastunud pindkuiv katseproov kaalutakse (m1). Täitematerjal kuivatatakse kuivatuskapis temperatuuril 110+-5C konstantse massini (m4). Kaalumiste tulemused registreeritakse täsusega vähemalt 0.1% katseproovi massist.
Terade tihedus arvutatakse valemiga 2:
Valem 2:
ρ OK = m4 / (m4 – (m2 – m3 ))
kus m2 – küllastunud täitematerjali ja veega täidetud katsenõu mass grammides , g;
m3 – veega täidetud katsenõu mass, g
m4 – kuiva täitematerjali mass õhus, g
Terade tihedus väljakuivatatud oleks arvutatakse valemiga 3:
Valem 3:
ρ OK, kuiv = m4 / (m1 – (m2 – m3 ))
kus m1 – küllastunud pindkuiva täitematerjali mass õhus, g;
m2 – küllastunud täitematerjali ja veega täidetud katsenõu mass grammides, g;
m3 – veega täidetud katsenõu mass, g
m4 – kuiva täitematerjali mass õhus, g
Terade tihedus küllastatud, pindkuivas olekus arvutatakse valemiga 4:
Valem 4:
ρ OK, märg= m1 / (m1 – (m2 – m3 ))
kus m1 – küllastunud pindkuiva täitematerjali mass õhus, g;
m2 – küllastunud täitematerjali ja veega täidetud katsenõu mass grammides, g;
m3 – veega täidetud katsenõu mass, g
Kogu killustiku terade tihedus arvutatakse kahe katse aritmeetilise keskmisena, kui üksiktulemused ei erine 20 kg/m3 võrra. Suuremate erinevust puhul viiakse läbi veel kolmas katsetus ja arvutatakse keskmine kahest lähimast tulemusest.
Killustiku veeimavus arvutatakse valemiga 5
Valem 5:
Wk =100 * (m1 - m4 ) / m4
kus m1 – küllastunud pindkuiva täitematerjali mass õhus, g;
m4 – kuiva täitematerjali mass õhus, g
3.2 Killustiku tühiklikkuse arvutamine
Killustiku tühiklikkus leitakse järgmisest valemist :
Valem 6:
Pk = (1 – (ρ OpK / ρ OK)) * 100%
Kus ρ OpK – killustiku puistetihedus, kg/m3
ρ OK - killustiku terade tihedus, kg/m3
3.3 Killustiku terastiku koostise määramine
Killustiku terastiku koostise määramiseks kasutatakse järgnevate läbimõõteudega sõelakomplekti: 1.0, 2.0, 5.6, 8.0, 11.2, 16, 22.4 ja 31.5 mm.
Katsetatakva proovi kogus peab olema seda suurem, mida jämedam on killustik. Killustik, mille tera ülemine mõõde on 4, 8, 16, 31.5 ja enam mm, peab proovi vähim mass olema vastavalt 0.2, 0.6, 2.6, 10 ja 40 kg. Tera ülemine mõõde D määratakse sõelanalüüsi tulemuste põhjal. Tera ülemiseks mõõduks D loetakse sõela ava, mille kogujääk ei ületa 5% kogu proovist. Tera alumine mõõde d määratakse sõela avaga, mida läbib vähem kui 5% kogu proovist.
Proovi sõelumine toimub osade kaupa nii, et killustikukihi paksus sõelal ei ületaks tera ülemist mõõtu. Jäägid sõeltelt kaalutakse ning arvutatakse osajäägid ja kogujäägid protsentides. Sõelumise võib lugeda lõppenuks, kui õselale jäänud materjali kogus üheminutilise sõelumisega ei muutu enam kui 1,0%.
3.4 Plaatjate ja nõeljate terade hulga määramine
Määramine toimub fraktsioonide kaupa. Killustik fraktsioonidega 4-8, 8-16, 16-31.5 ja 31.5-64mm katsetatakse vastavalt hulkadega mitte alla 0.25, 1.0, 5.0, 15 kg.
Katsetatavast proovist eraldatakse visuaalselt need terad , mille paksus ja laius on tema pikkusest kolm või enam kordi väiksem. Kahtluse korral mõõdetakse terad üle. Plaatjad ja nõeljad terad kaalutakse ja arvutatakse nende sisaldus protsentides kogu proovist.
3.5 Killustiku tugevusmargi määramine killustiku muljumiskindluse järgi.
Killustiku tugevusmark määratakse analoogselt GOST ’i metoodikale. Killustikku katsetatakse fraktsioonidena: 4-8 mm, 8-16 mm ja 16-31,5 mm. Killustikku võib katsetada püsiva massini kuivatatult või vees immutatult.
Killustiku tugevusmargi määramiseks kasutatakse silindrit diameetriga 150 mm. Jooksvaks kontrolliks võib kasutada ka silindrit diameetriga 75 mm. Killustiku fraktsioon puistatakse 5 cm kõrguselt lahtikäiva põhjaga metallist silindrisse nii, et peale pindmise kihi tasandamist jääks see silindri servast 15 mm madalamale.
Killustiku peale asetatakse kolb , mida hüdraulilisel pressil koormatakse. Kasutades silindrit läbimõõduga 150 mm, koormatakse teda ühtlaselt kuni 20 tonnini (200kN). Kasutades silindrit läbimõõduga 75 mm, koormatakse teda ühtlaselt kuni 5 tonnini (50kN). Koormamiskiirus on 100-200kgf/s (1-2kN/s).
Silindris muljutud killustik sõelutakse (immutatud killustik pestakse) vastaval kontrollsõelal, olenevalt killustiku fraktsioonist.
Killustiku fraktsioon
Kontrollsõela ava, mm
4-8
1,0
8-16
2,0
16-31,5
4,0
Killustiku muljumiskindlus arvutatakse valemiga 7:
Valem 7:
Dp = (m1 / M) * 100,
Kus m1 – kontrollsõela läbinud killustiku mass, g;
M – silindrisse puistatud killustiku mass, g.
4. Töö tulemuste vormistamine
4.1 Killustiku lähtematerjalid ja saamine – Graniitkillustikku saadakse graniidi purustamisel ning paekivikillustikku paekivi purustamisel.
4.2 Killustiku kasutusalad – Kasutatakse täitematerjalina üldehitusel ning betooni ja asfaldi valmistamiseks.
5. Killustiku katsetamise tulemused
5.1 Killustiku liik ja päritolu
Katsetustes on tegu paekivikillustikuga #4-16
5.2 Puistetihedus
Kasutasime anumat mahuga 1 l, sest tera ülemine mõõde oli 16 mm
ρ OpK = (m1 – m ) / V
m – anuma mass, kg
m1 – killustiku ja anuma mass, kg
V – anuma ruumala, m3
Katse nr
Anuma maht V
[m3]
Materjali mass anumas m1-m [kg]
Puistetihedus ρ OpK [kg/m3]
ρ OpK keskmine
1
0,01
13,966
1397
1394
2
0,01
13,906
1391
Tabel 1. Puistetiheduse määramine
5.3 Terade tihedus
Katse nr
Katseproovi mass õhus kaalutud [g]
Katseproovi mass vees kaalutud [g]
Näivtihedus [kg/m3]
1
1626
1010
2640
Tabel 2. Näivtiheduse määramine
Katse nr
Katseproovi mass õhus kaalutuna [g]
Katseproovi mass 7 päeva vees immutamise järel kaalutuna õhus [g]
Veeimavus [%]
1
1626
1640
0,85%
Tabel 3. Veeimavuse määramine
5.4 Killustiku tühiklikkus
Pk = (1 – (ρ OpK / ρ OK)) * 100%
Kus ρ OpK – killustiku puistetihedus, kg/m3
ρ OK - killustiku terade tihedus, kg/m3
Pk = (1- 1394 / 2640) * 100% = 47,2%
5.5 Killustiku terastikuline koostis
Katse proov [g]
Sõela ava [mm]
Jääk sõelal [g]
Osajääk [%]
Kogujääk [%]
Peenusmoodul
2600
22,4
0
0
0
4,87
16
57,4
2,2
2,2
11,2
978
37,6
39,8
8
740
28,5
68,3
5,6
514
19,8
88,1
4
200
7,7
95,8
2
5
0,19
96
1
14
0,54
96,5
Põhi
91,6
3,5
100
Tabel 4.Killustiku terastikulise koostise määramine
5.6 Killustiku plaatjate ja nõeljate terade hulk
Katse nr
Katseproov [g]
Plaatjate ja nõeljate terade hulk
[g]
[%]
1
1000
201,9
20,2
Tabel 5. Plaatjate ja nõeljate terade hulga määramine
5.7 Killustiku tugevuse määramine
Katse nr
Silindrisse puistatud killustiku mass [g]
Kontrollsõela läbinud killustiku mass [g]
Muljumiskindlus [%]
1
350
60,8
17,4 %
Tabel 6. Tugevusmargi määramine
Järeldus
Kõigepealt arvutasime killustiku puistetiheduse, see tuli 1394 kg/m3 kohta. Allika 1 andmetel peaks killustiku puistetihedus jääma vahemikku 1250- 1400 kg/m3. Meie saadud puistetihedus kuulub sinna vahemikku. Seejärel arvutasime näivtiheduse, mis tuli 2640 kg/m3. Kirjanduses on antud killustiku näivtiheduseks 2650 kg/m3. Killustiku tühiklikkus oli 47,2%. Kuna tühiklikkuse näol on tegemist arvutusega, mille valemis sisaldub puistetiheduse ja näivtiheduse jagatis, võib eeldada, et ka tühiklikkus on normi piires, sest nii puistetihedus kui ka näivtihedus kuulusid antud vahemikku. Veeimavuseks saime 0,85%. Veeimavus paekivi killustiku puhul peaks tulema vahemikku 1..6%. Meie saadud tulemus kuulub peaaegu sellesse piirkonda. Peenusmooduliks tuli 4,87. Kirjanduse põhjal peaks jämeda täitematerjali peenusmoodul jääma vahemikku 6,5...8,5, meie saadud tulemus antud vahemikku ei kuulu. plaatjate ja nõeljate terade hulk katsetatavas killustikus oli 20,2 %. Nõeljate terade hulk peaks jääma vahemikku 15..35 %, kuhu meie poolt katsetatud killustik ka kuulub. Killustiku muljumiskindlus oli 17,4 %. Muljumiskindluse abil arvutatakse tugevusmark, mis peaks kirjanduse põhjal settekivimist killustikul olema üle 300. Meie poolt katsetatud killustiku tugevusmark on 600
Meie poolt katsetatud killustiku Killustiku terastikulist koostist määrates selgus, et kõige rohkem jäi sõelale 5,6; 8,0 ja 11,2 mm suuruseid killustiku teri .
Väikese peenusmooduli tõttu ei saaks antud killustikku kasutada betoonis jämeda täitematerjalina. Väikesete mööndustega ka väikese veeimavuse tõttu, mis napilt jääb etteantud piiridest välja. Kõik muud näitajad olid aga korras, sest vastasid etteantud vahemikele.
Kasutatud kirjandus

Otsman. R. (1974) Ehitusmaterjalid