Σημειώσεις για τμήματα Αρχιτεκτόνων Μηχανικών και Πολιτικών Μηχανικών

Μάθημα: Τεχνολογία Δομικών Υλικών και Ποιοτικός Έλεγχος

1.ΑΝΆΜΙΞΗ (ΣΎΝΘΕΣΗ) ΑΔΡΑΝΏΝ ΥΛΙΚΩΝ

Τα αδρανή είναι υλικά τα οποία προέρχονται κυρίως από τη φυσική αποσάθρωση ή την τεχνητή θραύση των πετρωμάτων. Αποτελούνται από συμπαγείς κόκκου του ίδιου ή διαφορετικού μεγέθους.

Τα πετρώματα από τα οποία προέρχονται τα θραυστά αδρανή για την παρασκευή του σκυροδέματος, πρέπει να παρουσιάζουν ανθεκτικότητα και σταθερότητα στο χρόνο και η συμβατική αντοχή τους πρέπει να είναι μεταξύ 45 - 65 ΜPa

Τα αδρανή υλικά, τα οποία προέρχονται από τα πετρώματα, διακρίνονται σε:

• Συλλεκτά: Είναι τα αδρανή που δημιουργούνται από τη φυσική αποσάθρωση των πετρωμάτων. Τα αδρανή αυτά προέρχονται συνήθως από πετρώματα μειωμένης αντοχής και με τη μορφή χαλικιών και άμμου συλλέγονται στις όχθες των λιμνών και των ποταμών, καθώς και στις παραθαλάσσιες περιοχές
• Θραυστά αδρανή: Λαμβάνονται από τη θραύση των πετρωμάτων με τεχνητό τρόπο. Μια ποσότητα λαμβάνεται από τα λιθοσυντρίμματα, όπως ονομάζονται τα μεγάλα κομμάτια που προέρχονται από τη φυσική αποσάθρωση των πετρωμάτων με διάμετρο μεγαλύτερη από 63mm. Tα λιθοσυντρίμματα ρίχνονται σε τριβεία άμμου και αφού κοσκινιστούν με τη σειρά των προτύπων κοσκίνων λαμβάνεται η άμμος δόμησης, η οποί είναι προφανώς μειωμένης αντοχής. Τα θραυστά υλικά, όμως, λαμβάνονται συνήθως από τα πετρώματα που κόβονται στα λατομεία με τη βοήθεια σπαστήρων. Τα κομμάτια ρίχνονται σε τριβεία άμμου και σε θραυστήρες πετρωμάτων και λαμβάνονται οι διάφορες κατηγορίες αδρανών από την πρωτοβάθμια και δευτεροβάθμια θραύση.

Κατά τη χρησιμοποίηση της άµµου ή των σκύρων για την παρασκευή διαφόρων

σύνθετων υλικών (κονιαμάτων ή σκυροδεμάτων), ενδιαφέρον παρουσιάζει όχι το

μέγεθος των κόκκων, αλλά το ποσοστό των διαφορετικού μεγέθους κόκκων, που

συνθέτουν την άµµο και τα σκύρα, δηλαδή η κοκκοµετρική σύνθεση κατά την

ανάμιξη αδρανών υλικών

Η ανάμιξη άµµου – χαλικιών δίδει ένα µίγµα που παρουσιάζει κενά. Τα µίγµα

αδρανών θα πρέπει να είναι κατά το δυνατό χονδρόκοκκο και να παρουσιάζει το

μικρότερο δυνατό ποσοστό κενών. Το τσιμέντο εκτός της κάλυψης µε κονίαμα

των αδρανών θα πρέπει να καλύψει και τα κενά των κόκκων τα οποία έχουν

αρνητική επίδραση στην αντοχή του σκυροδέματος. Θα πρέπει επομένως η

επιλογή των αδρανών να είναι τέτοια που το ποσοστό των κενών να µην

υπερβαίνει σε ποσοστό το 20 – 30%, διότι τα η κάλυψη των κενών µε τσιμέντο

είναι δαπανηρότερη και η αντοχή των αδρανών είναι µεγαλύτερη από την

αντοχή του τσιµεντοκονιάµατος (Αντοχή αδρανών > 1000Kg/cm2

και αντοχή τσιµεντοκονιάµατος περίπου 400 – 500 Kg/cm2).

Συνήθως τα κενά µεταξύ των αδρανών καλύπτονται µε προσθήκη αλευρώδους

άµµου. Η ανάμιξη αδρανών είναι καθοριστική για την απαιτούµενη ποσότητα νερού

κατά την παραγωγή του σκυροδέματος, και επομένως καθοριστική για την

αντοχή του σκυροδέματος. Όταν τα αδρανή είναι χονδρόκοκκα απαιτείται

λιγότερο νερό, ενώ όταν είναι λεπτόκοκκα, η ειδική επιφάνεια και η απαίτηση σε

νερό αυξάνουν. Η περίσσεια νερού µετά την πήξη του σκυροδέματος εξατμίζεται

και το σκυρόδεμα γίνεται πορώδες και άρα μικρότερης αντοχής.

Οι συνηθέστερες εφαρμογές των αδρανών υλικών απαιτούν την ανάµειξη

υλικών διαφορετικής κοκκοµετρικής σύστασης. Για παράδειγμα ο Κ.Τ.Σ.

προβλέπει την ανάµειξη 3 τουλάχιστον κλασμάτων αδρανών για παρασκευή

σκυροδέματος κατηγορίας C20/25 ή µμεγαλύτερης.

Γνωρίζοντας την κοκκοµετρική διαβάθμιση των επί µέρους κλασμάτων

µπορούµε να υπολογίσουμε αυτήν του µείγµατος, που θα προκύψει αν τα

αναµείξουµε σε µία γνωστή αναλογία.

Έτσι για να υπολογίσουμε το ποσοστό διερχομένου του µείγµατος σε κάποιο

κόσκινο αθροίζουμε τα γινόμενα του ποσοστού διερχομένου κάθε κλάσµατος στο

συγκεκριμένο κόσκινο επί το ποσοστό συµµετοχής του στο δείγµα.

απαιτήσεις του συγκεκριμένου κανονισμού, παρουσιάζουν µεταξύ τους

διαφορετικές ιδιότητες.

Οι διαφορετικές ιδιότητες που παρουσιάζει το σκυρόδεμα, ανάλογα µε τον τύπο

της κοκκοµετρικής καμπύλης του έχουν ως εξής:

α. Μεγάλη πλαστικότητα και συνοχή. Μεγάλη συστολή ξηράνσεως.

Οι ιδιότητες αυτές απορρέουν από τη µεγαλύτερη επιτρεπτή χρήση λεπτότερων

υλικών.

β. Μεγάλη ρευστότητα και αντοχή. Απαιτείται προσοχή στη σκυροδέτηση γιατί

παρουσιάζει τάση για απόµιξη.

γ. Ομοιογένεια και ύπαρξη λίγων κενών. Μικρή ρευστότητα.

δ. Μικρή πλαστικότητα και ρευστότητα. Απαιτείται µεγαλύτερη ποσότητα

τσιμέντου επειδή υπάρχει η μικρότερη δυνατή αναλογία λεπτόκοκκου υλικού.

ε. Μικρή πλαστικότητα µε έντονη τάση για απόµιξη. 

** Για οποιεσδήποτε απορίες ή ανάγκη για περισσότερο υλικό, θα χαρούμε να σας βοηθήσουμε. Απλά στείλτε μας email στο nohomeworkproject@hotmail.gr **

2.ΔΟΚΙΜΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΣΕ ΘΡΥΜΜΑΤΙΣΜΟ (LOS ANGELES)

Γενικά:

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.

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. 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 σύμφωνα με το ΕΝ 1097.02. Οι σφαίρες είναι διαμέτρου 45 - 49 mm και βάρους 400 - 445 g η κάθε μία.

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 (508 ± 5) mm
• 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 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. 

** Για οποιεσδήποτε απορίες ή ανάγκη για περισσότερο υλικό, θα χαρούμε να σας βοηθήσουμε. Απλά στείλτε μας email στο nohomeworkproject@hotmail.gr **