12. incerc pe mat gran

1

1

12. Încercări mecanice pe materiale granulare

Rezistenţele la sfărâmare statică şi dinamică; rezistenţa la uzură

Agregatele naturale (pietriş, piatră spartă) şi cele artificiale (granulit, perlit, zgură

expandată), se prezintă sub formă de bucăţi de dimensiuni ce nu permit realizarea de corpuri de

încercat la forma şi dimensiunile cerute de tehnicile de determinare a rezistenţelor mecanice la

materiale de construcţii.

Pentru aprecierea rezistenţelor mecanice corespunzătoare fiecăruia dintre aceste materiale s-

au conceput metode de determinare specifice, care au la bază sfărâmarea în anumite condiţii a

materialelor granulare, în vase de oţel.

Rezistenţa la strivire a agregatelor naturale (de râu)

Agregatele naturale ce suportă un proces de sfărâmare, îşi vor modifica compoziţia

dimensională a granulelor, faţă de compoziţia iniţială. Gradul de sfărâmare va depinde de rezistenţa

rocii de provenienţă a agregatului respectiv, fiind cu atât mai mare cu cât aceasta este mai mică şi

constituie parametru de apreciere al rezistenţei agregatului.

Rezistenţa la strivire pentru amestecuri de sorturi elementare

Rezistenţa la strivire în acest caz se determină pe amestecuri formate din părţi egale de masă

din sorturile 31-40 şi 40-71mm.

Aparatură şi materiale

Balanţa cu clasa de precizie III; setul de ciururi: R10, R31, R40, R71; cilindru din oţel cu

piston; presă hidraulică; vase pentru saturare cu apă a materialului; scafă; materialul de încercat.

2

2

Efectuarea determinării

Din materialul de încercat se îndepărtează granulele plate şi aciculare, după care se usucă la

masă constantă într-o etuvă la temperatura de 1050C.

(Pentru determinarea rezistenţei în stare umedă, materialul de încercat se va satura cu apă,

la presiune normală, până la masă constantă.)

Fig.1 – cilindru din oţel cu piston

Se determină densitatea în grămadă în stare afânată a amestecului de încercat şi se calculează masa

corespunzătoare unui volum de 2,1dm3, cantitate ce constituie materialul pentru o determinare, dar

în acelaşi timp reprezintă şi volumul vasului de încercare.

Materialul pregătit pentru încercare se introduce în vasul de oţel prin turnare cu scafa de la

5cm înălţime. Se scutură cilindrul cu material se aşează pistonul peste materialul din cilindru, iar

proba astfel pregătită se introduce la presă.

Proba se supune la o forţă de compresiune de 400KN, forţă care va fi atinsă într-un interval

de 5 minute.

Agregatul sfărâmat se trece prin ciurul R10 şi se cântăreşte fracţiunea rămasă pe ciur.

Rezultatul va fi valoarea medie a trei încercări , relaţia de calcul fiind următoarea:

[ ]%100xmmR

1

2s =

în care:

Rs – rezistenţa la strivire care poate fi:

3

3

Rsa – rezistenţa la strivire determinată pe material saturat;

Rsu – rezistenţa la strivire determinată pe material uscat.

m1 – masa iniţială a agregatului(în stare saturată sau uscată) în g;

m2 – masa agregatului rămasă pe ciurul R10.

Înregistrarea şi interpretarea rezultatelor

Rezultatele încercărilor se înregistrează în tabelul1, calculând rezultatele în cele două

ipoteze.

Se calculează în funcţie de cele două valori obţinute, coeficientul de înmuiere(I):

su

sa

RRI =

în care termenii au semnificaţiile enunţate anterior.

Tabelul 1

Nr. crt.

Masa

iniţială m1

(g)

Rest pe

ciurul R10

m2 (g)

Rezistenţe

individuale

%

Rezistenţe medii

%

Coeficient de

înmuiere

Prob

e us

cate

1

2

3

Prob

e sa

tura

te

1

2

3

Rezistenţa la strivire pe sorturi elementare

Rezistenţa la strivire în acest caz se determină pe sorturile elementare 7-16 şi 16-31mm.


Balanţa cu clasa de precizie III; setul de ciururi: R3,1, R7, R16, R31; cilindru din oţel cu

piston(fig.2); presă hidraulică; vase pentru saturare cu apă a materialului; scafă; materialul de

încercat.


Din materialul de încercat se îndepărtează granulele plate şi aciculare, după care se usucă la

masă constantă într-o etuvă la temperatura de 1050C.

Pentru determinarea rezistenţei în stare umedă, materialul de încercat se va satura cu apă, la

presiune normală, până la masă constantă.

4

4

Se determină densitatea în grămadă în stare afânată a amestecului de încercat şi se

calculează masa corespunzătoare unui volum de 1,8dm3, cantitate ce constituie materialul pentru o

determinare, dar în acelaşi timp reprezintă şi volumul vasului de încercare.

Fig.2. Cilindru de oţel pentru încercarea pe sorturi elementare

Materialul pregătit pentru încercare se introduce în vasul de oţel prin turnare cu scafa de la 5cm

înălţime. Se scutură cilindrul cu material se aşează pistonul peste materialul din cilindru, iar proba

astfel pregătită se introduce la presă.

Proba se supune la o forţă de compresiune de 200KN, forţă care va fi atinsă într-un interval

de 3 minute.

Agregatul sfărâmat se trece prin ciurul R10 şi se cântăreşte fracţiunea rămasă pe ciur.

Rezultatul va fi valoarea medie a trei încercări , relaţia de calcul fiind următoarea:

[ ]%100xmmR

1

2s =

în care:

Rs – rezistenţa la strivire care poate fi:

Rsa – rezistenţa la strivire determinată pe material saturat;

Rsu – rezistenţa la strivire determinată pe material uscat.

5

5

m1 – masa iniţială a agregatului(în stare saturată sau uscată) în g;

m2 – masa agregatului trecută pe ciurul R3,15.


Rezultatele încercărilor se înregistrează în tabelul 2, calculând rezultatele în cele două ipoteze.

Se calculează în funcţie de cele două valori obţinute, coeficientul de înmuiere(I) .

Tabelul 2

Nr. crt.

Masa

iniţială,

m1 (g)

Treceri

prin

ciurul

R3,15, m2

(g)

Rezistenţe

individuale

%

Rezistenţe

medii

%

Coeficient de

înmuiere

Prob

e us

cate

1

2

3

Prob

e sa

tura

te

1

2

3

Rezistenţa la strivire a agregatelor uşoare

Pentru acest tip de agregate, criteriul de apreciere a rezistenţelor mecanice îl reprezintă forţa

necesară pentru obţinerea unei tasări standard, pentru un volum cunoscut de agregat.


Vas metalic pentru încercare ce are marcate pe suprafaţa exterioară două repere la distanţa

de 20mm(fig.3); presa hidraulică; riglă metalică; agregat uşor sort 7-16 sau 16-31mm uscat la masă

constantă.

6

6

Foto.3. – Vas încercare la strivire a agregatelor uşoare


Se aşează cilindrul pe placa de bază a aparatului.

Agregatele sortate şi uscate, se toarnă de la o înălţime de 10 cm raportat la marginea

superioară a vasului, până la umplerea în exces. Materialul în exces se îndepărtează cu rigla

metalică, se montează gulerul prelungitor şi se introduce pistonul astfel încât reperul inferior de pe

piston să se găsească la partea superioară a gulerului.

Ansamblul astfel pregătit se introduce între platanele presei, se reglează viteza de înaintare a

pistonului presei la 0,5…1mm/s şi se citeşte pe cadranul presei forţa(F) corespunzătoare tasării

materialului granular cu 20mm.

Se efectuează trei determinări şi se calculează rezistenţa la strivire cu relaţia:

[ ]2cm/daNAFR =


Rezultatele încercărilor se înregistrează în tabelul 14.3 şi se compară cu valorile normate

pentru aprecierea rezistenţelor.

Tabel 3

Nr. crt. A

(cm2)

F

(daN)

Rstr

daN/cm2

Rezistenţa

medie Obs.

1

2

3

7

7

Rezistenţa la compresiune prin şoc

Determinarea este specifică pentru produse din piatra spartă ce sunt introduse în lucrări

supuse la şocuri(drumuri, fundaţii de maşini etc.). Rezultatul determinării constă în aprecierea

gradului de sfărâmare al unei probe din piatră spartă, de dimensiuni prestabilite, supusă la un număr

de şocuri.


Ciocan Föppl(fig. 14.4) - alcătuit din: berbec(1) cu masa de 50 ± 0,5kg ce poate fi acţionat

de un mecanism de ridicare şi declanşare a căderii; nicovală(2) cu masa de circa 500kg şi fixată pe o

fundaţie de beton sau zidărie; rigla gradată(3) din 10 în 10mm cu lungimea de 1500mm; ghidaje(4)

pe care culisează berbecul; - cilindru şi piston din oţel în care se introduce proba de încercat(5);

etuvă pentru 105± 50C; ciururi cu ochiuri rotunde de 10,40 şi 50mm; balanţă tehnică de 3kg, cu

precizia de cântărire de 1g; materialul de încercat pentru car se cunoaşte densitatea aparentă.

Fig.4.- Cocanul Foppl


Din proba de înceract, se separă prin cernere între ciururile de 40 şi 50mm o cantitate de

aproximativ 5000g material. Proba se usucă în etuvă până la masă constantă şi se calculează

cantitatea de material ce se va introduce în cilindrul de încercare, cu relaţia:

Cilindru de oţel cu piston

8

8

m = 1,05 aρ 10-3 [kg] (5)

în care:

m – masa probei de piatră , din sortul 40/50mm necesare pentru o determinare, în kg;

aρ - densitatea aparentă a materialului, în kg/m3.

Materialul astfel pregătit se introduce în cilindrul de oţel, se scutură de câteva ori pentru ca

granulele de agregat să se aşeze cât mai bine şi se aranjează granulele (cu mâna) astfel încât să se

obţină o suprafaţă fără dedivelări.Se introduce pistonul în cilindru prin aşezarea acestuia pe

granulele de încercat. Proba astfel pregătită se aşează pe nicovala ciocanului Föppl.

Proba este supusă la 20 de lovituri ale berbecului, ridicat prin intermediul mecanismului de

ridicare la înălţimea de 50cm, marcată pe scala aparatului.

După ce proba a fost supusă la 20 de lovituri, se scoate din cilindru şi se cerne prin ciurul de

10mm, cântărind restul pe ciur(m1).

Rezistenţa la compresiune prin şoc se calculează (cu o precizie de 1%) cu relaţia:

[ ]%mmR 1

s =

în care termenii relaţiei au semnificaţiile menţionate anterior.


Rezultatele măsurătorilor şi înregistrarea lor se va face în tabelul 14.4, iar rezistenţa obţinută

prin calcul ca medie a două determinări, se compară cu valorile impuse de normativele tehnice.

Tabelul 4

Nr.

crt.

Masa iniţială m

Kg

Masa rămasă pe

ciurul R10

kg

[ ]%mmR 1

s =

1

2

Media

9

9

Rezistenţa la uzură

Rezistenţa la uzură se determină pe piatra spartă şi reprezintă o caracteristică importantă în

cazul folosirii acesteia în straturi rutiere. Se apreciază prin pierderile de masă a unei probe supuse

la uzură în condiţii normate.


Maşina Deval (fig. 5) – alcătuită din doi cilindri din oţel înclinaţi la 300, prevăzuţi cu capace

de închidere şi care se rotesc cu 30…33 rotaţii /minut; sistem de înregistrare a numărului de rotaţii –

etuvă; balanţă tehnică de 10kg cu precizie de 1g; ciururi cu ochiuri de 30 şi 60mm şi sită de 2mm;

perie de sârmă; material de încercat.

Sistem de înregistrare

rotaţii Cilindri de încercare

Capac închidere

10

10

Fig.5. – Maşina DEVAL


Materialul de încercat se spală şi se usucă la masă constantă, la temperatura de 1050C. Se

separă sortul între ciururile de 30 şi 60mm.

Din proba astfel obţinută se aleg granule de agregat cu greutatea aproximativ 100g, care se

perie cu peria de sârmă pentru îndepărtarea părţilor slabe.

Se alcătuiesc două probe formate din câte 50 granule şi cu masa totală de aproximativ

5000g(m1). Cele două probe se introduc în cilindrii maşinii Deval, se închid cilindrii şi se porneşte

maşina.

După 10000 rotaţii maşina se opreşte, materialul se cerne pe ciurul de 2mm, iar materialul

rămas pe ciur se culege , se spală şi se usucă la masă constantă şi se cântăreşte(m2).

Rezistenţa la uzură a pietrei sparte Ruz, exprimată prin pierderi de masă ca medie a două

determinări, se calculează cu relaţia:

[ ]%100xm

mmR1

21uz

−=


Rezultatul încercărilor se înregistrează în tabelul 5, calculând rezistenţa la uzură, aprecierea

calităţii rocilor din punct de vedere al comportării la uzură făcându-se prin intermediul

coeficientului de calitate Cc, care se calculează cu relaţia:

11

11

uzc R

40C =

Tabelul 5

Nr.

crt.

Masa iniţială m1

g

Masa rămasă

pe ciurul R2

g

[ ]%100xm

mmR1

21uz

−=

uzc R

40C =

1

2

Media

Rezultatele se compară cu valorile din anexa 1, pentru confirmarea calităţii

Anexa 1

Clasificarea pietrelor naturale în funcţie de coeficientul de calitate

Tipul de piatră Coeficientul de calitate

slabă < 7

mediocră 7…9

acceptabilă 9…11

bună 11…13

foarte bună 13…15

excelentă >15

12. incerc pe mat gran

Documents