Materiale rutiere - agregate naturale pentru drumuri

MATERIALE [DR1] RUTIERE

AGREGATE NATURALE PENTRU DRUMURI

In categoria agregatelor naturale pentru drumuri se incadreaza materialele de origine minerala obtinute prin extragerea si prelucrarea manuala sau mecanica a rocilor din zacaminte masive, sub forme si dimensiuni necesare pentru lucrarile de drumuri.

Mineralele sunt substante, bine individualizate din punct de vedere chimic si fizic care, izolate sau grupate in diferite moduri, formeaza o varietate larga de roci, care difera intre ele prin:

-modul de formare;

-compozitia lor mineralogica;

-structura si textura lor.

Pe baza acestor caracteristici rocile se impart in trei mari categorii:

1.       Rocile eruptive sau magmatice, care au luat nastere prin racirea si consolidarea unei materii topite ( denumire generica de magma), iesita din interiorul Pamantului.Caracterul rocilor formate depinde de modul in care s-a produs racirea si consolidarea magmei.Daca racirea s-a produs incet, la o adancime mare in scoarta Pamantului, toate mineralele din compozitia magmei au putut cristaliza complet, formandu-se o structura grauntoasa, uniforma, la care toate elementele sunt bine cristalizate. Aceste roci sunt cunoscute sub denumirea de intrusive sau de adancime si se gasesc sub forma de zacaminte masive, numite batolite. Daca racirea s-a facut ceva mai repede, in straturile de la suprafata scoartei, atunci numai o parte din minerale au putut sa cristalizeze complet in timpul consolidarii magmei, iar restul au ramas fie sub formsa unei mase de cristale foarte fine, fie sub forma unei mase amorfe. Rocile astfel formate au o structura semicristalina. Depozitele cu astfel de roci sunt foarte aproape de suprafata scoartei (semiabisice). Daca racirea s-a produs in mod brusc, prin iesirea magmei la suprafata scartei, sub forma unor scurgeri sau gaze ce s-au adunat in depresiuni, nici un element mineralogic nu a putut cristaliza si roca formata se prezinta cu o structura complet sticloasa sau vitroasa(figura 1).

Sectiune schematica prin diferite tipuri de zacaminte: 1- batolit; 2,3- lacolite; 4 - scurgeri; 5 - tufuri; 6 - lava; 7,8 - roci sedimentare; sisturi cristaline.

Principalele roci eruptive care se gasesc la noi in tara sunt:granite, granodiorite, riolite, dacite, trahite, diorite, andezite, gabbrouri, bazalte, diabaze etc.

2.       Rocile sedimentare provin din depunerea fragmentelor rezultate din dezagregarea si faramitarea rocilor care alcatuiesc scoarta terestra sub actiunea directa a agentilor atmosferici (ploi, vant,inghet-dezghet repetat,variatii permanente de umiditate-uscaciune), a raurilor si ghetarilor.Natura mineralogica a rocilor sedimentare depinde de natura rocilor din bazinul din care au fost dislocate si transportate.

Dupa originea si modul lor de formare, rocile sedimentare se impart in trei grupe:

-Rocile de origine mecanica sau detritice sunt alcatuite din materialele rezultate din dezagregarea rocilor preexistente, transportate si depuse de ape in depresiunile scoartei terestre.Aceste roci se impart in urmatoarele grupe:

a.Roci mobile sau necimentate:

pietrisurile si bolovanisurile;

nisipurile;

prafurile.

b.Roci consolidate sau cimentate:

conglomeratele,formate din cimentarea materialelor rotunjite din prunduri;

breciile,formate din cimentarea materialelor colturoase din grohotisuri;

gresiile, formate prin cimentarea nisipurilor.

Liantul (cimentul) poate fi argilos, calcaros, feruginos sau silicios si imprima gradul rezistenta al rocii; conglomeratele sau gresiile cu liant silicios sunt mai rezistente fata de cele arrgiloase sau calcaroase.

-Roci de origine chimica sau de precipitatie, sunt formate prin precipitarea substantelor dizolvate in apa. In felul acesta au luat nastere urmatoarele roci:

- ghipsul, anhidrirul, clorura de sodiu etc depuse in apele marilor si oceanelor;

- calcarul de apa dulce depuse in apele din lacuri si travertinul depus in apele de la gura izvoarelor.

-Roci de origine organica, formate prin acumularea de schelete si resturi de plante si animale, depuse si mineralizate in ape. In felul acesta a luat nastere calcarele in care predomina carbonatul de calciu.

Rocile sedimentare se caraterizeaza printr-o porozitate ridicata si o stratificatie pronuntata, cu textura neuniforma, cu pori sau fisuri si cu un continut de minerale instabile, ceea ce face ca rezistentele mecanice sa fie reduse si sa difere dupa directia solicitarii.

3.       Rocile metamorfice provin din roci eruptive sau sedimentarecare, in anumite conditii temoeratura si presiune, au suferit transformari in ceea ce priveste textura, structura si compozitia mineralogica.Rocile metamorfice se caracterizeaza prin o structura cristalina accentuata si prin o sistuozitate pronuntata, avand mineralele grupate in straturi separate ( sunt numite si sisturi cristaline). Cele mai raspandite roci metamorfice la noi in tara sunt:gnaise, calcare cristaline, cuartit.

Rocile se mai pot clasifica dupa continutul in bioxid de siliciu (SiO ), dupa cum urmeaza:

-roci acide, cu un continut de 65...75% SiO

- roci neutre, cu un continut de50...65% SiO

-raci bazice, cu un continut de 40...50% SiO

Rocile acide nu se recomanda sa fie folosite la prepararea mixturilor asfaltice de oarece liantul (bitumul) nu prezinta o buna adezivitate la suprafata rocilor acide.In cazul folosirii acestor agregate la prepararea mixturilor asfaltice, pentru imbunatatirea adezivitati, se impune ca bitumul sa fie aditivat cu substante tensioactive. Adezivitatea bitumului fata de roca scade in urmatoarea ordine: calcar, bazalt, porfir, granit si cuart.

Rocile bazice dau o buna adezivitate cu bitumul, motiv pentru care sunt folosite cu precadere prepararea mixturilor asfaltice.

Pentru a realiza lucrari de calitate buna, rocile din care provin agregatele naturale, trebuie sa aiba urmatoarele caracteristici:

-sa aiba o structura omogena, uniforma si compacta;

-sa fie omogena in ceea ce priveste culoarea, si compozitia petrografica-mineralogica;

-sa absoarba cat mai putina apa si sa nu-si modifice caracteristicile sub actiunea ei;

-sa nu fie casanta, sa reziste bine la socurile produse de circulatie si in special sa-si pastreze intacte muchiile si colturile fara sa se rotunjeasca;

-sa nu contina minerale care se descompun sub actiunea agentilor naturali si sa nu prezinte urme vizibile de dezagregare fizica, alterare chimica sau mecanica;

-sa fie lipsite de pirita, limonita sau saruri solubile;

-sa nu contina silice microcristalina sau amorfa care sa reactioneze cu alcaliile din cimenturi ( in cazul in care sunt folosite in prezenta cimentului);

-de asemenea se recomanda sa nu fie folosite agregate naturale cu granule provenite din roci alterate, moi, friabile, poroase si vacuolare in proportie mai mare de 10% pentru piatra sparta si 5% pentru cribluri.

Conditiile de calitate ale agregatelor naturale se pot grupa astfel:

*conditii de calitate esentiale legate de urmatoarele caracteristici:

-carateristici intrinseci ale rocii de provenienta ce nu pot fi ameliorate (imbunatatite): caracteristicile mineralogice, fizice (porozitate), mecanice (rezistenta la compresiune, rezistenta la uzura),

-carateristici de fabricatie care pot fi imbunatatite: granulozitatea, forma granulelor si continutul in impuritati.

*complementare, specifice unor domenii limitate de utilizare cum ar fi :

angularitatea, adezivitatea, reactii la alcalii, etc.

In functie de caracteristicile intrinseci, rocile au fost clasificate in 5clase (tabelul 1).

Fiecare roca trebuie sa indeplineasca anumite conditii legate de caracteristicile fizico-mecanice, functie de tipul produsului care se urmareste a se obtine, domeniul de aplicare si clasa tehnica adrumului sau categoria strazii pe care urmeaza sa fie utilizata. De exemplu, criblurile si nisipul de concasaj din roci de clasa B sau C(functie de clasa tehnica adrumului), piatra sparta, in functie de natura lucrarii si importanta drumului, din roci de categoria B...E, piatra bruta pentru pereuti si fundatii, cel putin din roci de categoria E, piatra prelucrata pentru pavaje, din roci de categoria A sau B (tabelul 2).

Observatii:

1 - Criblurile provenite din calcare cristaline pot fi utilizate la executia imbracamintilor din beton de ciment pentru drumuri locale sau de exploatare si straturi de rezistenta la celelalte categorii de drumuri conform reglementarilor tehnice in vigoare.

2 - Criblurile provenite din calcare cristaline nu se folosesc la tratamente bituminoase si imbracaminti bituminoase pentru drumuri de clasa tehnica I- III si strazi categoria I- II.

PIATRA PRELUCRATA PENTRU DRUMURI

Piatra naturala folosita la lucrarile de drumuri cuprinde doua categorii de materiale si anume:

-sub forma de piatra fasonata sau cioplita, care provin din blocuri de piatra bruta cioplita total sau partial cu ciocanul. Carierele livreaza diferite tipuri si dimensiuni, cioplite pe toate fetele sau numai pe fata vazuta si fetele laterale cioplite din gros pe o adancime de circa 5-10 cm pentru ca pietrele sa se poata aseza bine unele peste altele.Fata pavelelor si calupurilor trebuie sa fie plana, cu muchii cu muchii regulate si denivelari cuprinse intre 0,4-0,8 cm; baza sa fie plana,paralele cu fata vazuta si egala cu 2/3.3/4 din suprafata fetei. Fetele laterale trebuie sa plane si simetrice fata de verticala.Pavelele sunt de urmatoarele tipuri:

-pavele normale, care respecta cu strictete dimensiunile prescrise. Acestea sunt de doua tipuri: tip dobrogean (cu fata dreptunghiulara) si tip transilvanean (cu fata patrata)(figurile2, 3);

Fig.2 Pavaj din pavele normale      Fig.3 Pavaj din pavele normale

tip dobrogean tip transilvanean

-pavele abnorme, la care se admit tolerante mai mari la dimensiunile prescrise. Pavelele abnorme avand dimesiunile fetei cuprinse in limite mai largi, ele se aseaza in arce ortogonale (figura 4), unde este nevoie de pietre mai mici la nastere si pietre cu dimensiuni mai mari la cheie.

Fig.4 Pavaj lucrat in arc

Dimensiunile pavelelor sunt prezentate in tabelul 3

Pentru a realiza o legatura mai buna a pavajului, cu rosturi tesute, sunt necesare pavele speciale, mai mari, numite butise, a caror lungime est de 1,5 ori lungimea unei pavele (figura 5).

Fig. 5 Butise

La pavajul tip transilvanean, care se executa in siruri la 45° fata de axa caii, sunt necesare butise de forma pentagonala (figura5).

-calupurile sunt pavele mai mici, avand forma aproape cubica, cu latura de 9cm. Pentru ca pavajul de calupuri sa se poata executa in arce este necesar ca dimensiunile lor sa fie diferite si anume 2/3 din numarul calupurilor sa aiba dimensiunile 9x9x9 cm, iar 1/3 dimensiunile fetei de 7.7/8.8 cm ( figurile 6, 7, 8).

Fig. 6 Asezarea pavelelor   Fig.7 Model de sablon

in arc

Fig.8 Schema masinii de taiat calupuri

La executarea zidariilor uscate sau cu mortar la zidurile de sprijin, pile si culee de podete se utilizeaza piatra mozaic cu fata poligonala cu dimensiunile cuprinse intre 30..50 cm (serveste la realizarea zidariilor cunoscute sub denumirea de opus incertum) si piatra moloane care are fata vazuta dreptunghiulara cu dimensiunile 12.30/20..70 cm (figura 9).

Fig.9 Piatra de zidarie

a)     mozaic;

b)     moloane.

Bordurile de trotuar sau aparente trebuie sa aiba fetele vazute plane, cu muchii drepte si colturi vii; se admit denivelari de maximum 1cm.Fata de sus precum si fata laterala, dinspre partea carosabila, pe 2/3 din inaltime,trebuie sa fie cioplite.Celelalte suprafete pot fi cioplite brut (figura 10).

b)

Fig. 10 Borduri

a)     aparente

b)     ingropate

c)     chenare

a) c)

AGREGATE NATURALE SFARAMATE ARTIFICIAL

Agregatele naturale sfaramate artificial sunt produse in cariera, unde piatra extrasa sub forma de blocuri este supusa unei prelucrari de maruntire prin concasare, granulare si sortare a bucatilor dupa dimensiuni, pentru a forma sorturi corespunzatoare cerintelor urmarite.

Prelucrarea consta din doua operatii dinstincte:

-concasarea sau maruntirea pietrelor mari in bucati pana la dimensiunea maxima admisibila;

-ciuruirea sau sortarea pe fractii(sorturi) cu dimensiunile cuprinse intre anumite limite prescrise.

Aceste operatii sunt complectate, uneori cu operatia de curatire a agregatelor prin spalare.

Maruntirea pietrelor se face succesiv, in mai multe trepte de concasare:

-in prima treapta de concasare se reduc blocurile extrase din cariera cu dimensiuni de 300-500mm, la fragmente cu dimensiunea maxima de100-120 mm. Aceasta operatie se numeste concasare primara sau degrosisare si se realizeaza cu concasoare cu falci ( fig. 11) sau cu concasoare conice de mare capacitate (fig. 12), care au un grad mare de reducere ( intre 4 si 6 ). Din materialul rezultat in prima treapta de concasare se separa piatra bruta, care serveste la executarea fundatiilor de drumuri, pereurilor, pavajelor si acostamentelor (figura 13).

Fig. 11 Concasor cu falci:

a)     sectiune vericala;

b)     sectiune orizontala.

b)

Fig. 12 a) Concasor conic

b) Concasor giratoriu cu arbore rezemat.

a)

Fig. 13 Schema tehnologica complexa

-in treapta a doua de concasare, denumita si concasare secundara, se reduc dimensiunile maxime ale pietrelor pana la 40-60 mm. Treapta a doua de concasare se poate realiza cu concasoare cu falci, concasoare conice sau concasoare cu ciocane (fig. 14). Materialele sparte cu concasoare cu ciocane sunt de calitate superioara, deoarece au forma poliedrica, lipsita de elemente lamelare si aciculare si pietrele fiind lovite si sparte in aer sunt lipsite de zone de zdrobire. Din materialul obtinut in treapta a doua se poate separa piatra sparta pentru executarea macadamurilor splitul si savura.

Fig. 14 Concasor cu ciocane

-in treapta a treia se obtin materiale cu dimensiuni pana la 25 mm, din care se selectioneaza grupa criblurilor. In aceasta treapta de concasare se folosesc concasoare conice sau cu ciocane.

-o maruntire mai fina a materialelor se poate obtine in morile cu valturi, care produc nisip de concasaj cu dimensiunea maxima de 3 sau 5mm.

Prin macinarea materialelor pietroase in mori cu bile se obtine un material foarte fin din care se poate selectiona filerul.

In procesul de concasare, alegerea tipului de concasor si stabilirea numarului de trepte de reducere, trebuie sa tina seama de urmatoarele elemente:

-caracteristicile fizico-mecanice ale pietrei naturale;

-domeniile de folosire a pietrei concasate, deoarece alegerea unor concasoare cu un grad mare de spargere conduce la cresterea procentului de granule lamelare si aciculare, iar pe de alta parte, adoptarea mai multor trepte de concasare, produce o cantitate mare de material marunt care nu-si gaseste intrebuintare imediata.

Materialul brut rezultat din concasare trebuie separat pe sorturi. Operatia de separare pe sorturi elementare se face prin ciuruire (figurile 14, 15, 16), iar ulterior, sorturile elementare pot fi amestecate in anumite proportii spre a se obtine agregatele necesare. Pentru sortarea curenta se folosesc site si ciururi care pot fi din tabla de otel perforata, cu ochiuri patrate, sau dintr-o tesatura metalica cu ochiuri patrate. La noi s-a stabilit ca sitele, in mod conventional,ca uneltele de cernut cu dimensiunea laturei ochiului patrat mai mica de 4mm este sita si este realizata din tesatura metalica, iar cle cu dimensiunea laturei ochiului patrat mai mari de 4mm sunt ciururi si sunt realizate din tabla perforata cu ochiuri patrate.

Fig.14 Ciururi orizontale

Fig. 15 Metode de ciuruire:

a)- prin refuz; b)- prin trecere; c)- mixt

Fig. 16 Ciur rotativ

Setul de site si ciururi cu ochiuri patrate obligatorie pentru determinarea granulozitati cuprinde urmatoareas serie: 0.063 mm, o,125 mm, o,250 mm, 0,500 mm, 1 mm, 2 mm, 4 mm, 8 mm, 16 mm, 31,5 mm, 63 mm, 125 mm. Aceasta serie se bazeaza pe seria numerilor normale dedusa pe baza unei progresie geometrica cu ratia: r=1,995².

Pentru incercarile ce necesita alt set de site si ciururi se foloseste o serie cu ratia: r=1,25; ca de exemplu: 0,063 mm, 0,080 mm, 0,1 mm, 0,125mm, 0,160mm,0,200mm, 0,250mm, 0,315mm, 0,400mm, 0,500mm, 0,630mm, 0,800mm,1,00mm, 1,25mm,1,60mm, 2,00mm, ....125mm.

In cazul utilizarii ciururilor cu ochiuri rotunde, trecerea de la ciururi cu ochiuri patrate se face cu relatia: d =d.1,25 sau d=d .0,80.

In categoria agregatelor naturale sfaramate artificial sunt cuprinse urmatoarele: piatra bruta, piatra sparta, criblurile si nisipul de concasaj.

Piatra bruta, are forma neregulata, se utilizeaza pentru executarea fundatiilor la drumuri,pereuri, anrocamente, pavaje si acostamente. Piatra bruta pentru incadrarea imbracamintilor, pereuri,si straturi de fundatii din blocaje are forma apropiata de un trunchi de piramida sau de o pana, cu inaltimea de 140.180mm, lungimea egala sau mai mare ca inaltimea, iar latimea de 80..150mm.

Piatra bruta pentru pavaje pentru drumuri si strazi, are forma neregulata cu fata poligonala, este de doua tipuri ( tip mare, tip mic) cu dimensiunile fetei 100..200mm si respectiv 80..160mm, cu inaltimea de 160..200mm, pentru tipul mare si de 120.160mm, pentru tipul mic. Piatra bruta pentru anrocamente trebuie sa aiba masa unui bloc de minimum 50 kg.

Fig. 17 Piatra bruta:

a) pentru fundatii; b) pentru pavaje

Piatra sparta se obtine din concasarea pietrei brute urmata de sortare. Din aceasta grupa fac parte:

-savura, provenita din concasarea simpla a rocilor, se livreaza in sortul 0-8mm (o-16mm, daca roca este mai slaba) si se utilizeaza de regula ca material de agregare la executarea macadamului.Continutul in impuritati sa nu depaseasca 1% corpuri straine.

-piatra sparta, rezultata din concasarea simpla a rocilor si sortarea in sorturile 8-16,16-25(31), 25-40 mm. Forma granulelor, apreciata prin coieficientul de forma sa fie de max 35%, uzura Los Angeles max 30%, iar continutul in fractiuni < 0,1 mm max 3%. Continutul de granule alterate, moi, friabile, poroase si vacuolare de max. 10%.Rezistenta la actiunea repetata a sulfatului de sodiu (Na₂SO₄), dupa 5 cicluri, de max.6%. Aceste sorturi de piatra sparta mai sunt cunoscute sub denumirea de split, caracterizata prin raportul dimensiunilor granulelor( lungime, latime, grosime) de 1: 0,5 : 0,25.                       -piatra sparta, sort 25-40 mm, pentru prepararea betoanelor de ciment rutiere, au un coeficient de forma de max 25%, un continut in fractiuni <0,1mm de max 0,o3%, uzura Los Angeles de max 20% si rezistenta la inghet-desghet apreciata prin actiunea repetata a sulfatului de sodiu( Na₂ SO₄ ) in 5 cicluri de max 3%. Acest sort de piatra sparta se utilizeaza la prepararea betoanelor de ciment pentru imbracamintilor rutiere, precum si la executia straturilor de fundatie, a straturilor de baza, macadamurilor si macadamurilor bituminoase.

-piatra sparta mare, sort 40-63, 63-80 mm, se obtine din concasarea primara; sortul 63-90mm se utilizeaza ca strat de fundatie, iar sortul 40-63 mm, cunoscut sub denumirea de piatra sparta normala, se utilizeaza ca strat de baza la executarea macadamului,macadamului asfaltic (penetrat si semipenetrat) folosite ca strat de baza si imbracaminti semipermanente. Conditiile de calitate sunt aceleasi ca la piatra sparta (split), cu deosebirea ca uzura cu masina tip Los Angeles variaza, pentru sortul 40-63mm, de la 18 la 30% in functie de clasa tehnica a drumului si clasa rocii.Rezistenta la inghet-dezghet, apreciata prin actiunea repetata a sulfatului de sodiu sa nu depaseaca 3%.

-cribluri, sunt obtinute din din cocasarea rocilor dure, de regula magmatice, bazice sau neutre, si dubla granulare, au forma poliedrica si sunt livrate in sorturile: 3-8, 8-16 si 16-25 mm.

In general conditiile ce calitate sunt similare cu cele de la piatra sparta sortul 25-40mm, cu deosebirea ca nu se admite un continut de fractiuni < o,o9 peste 1,5%, uzura Los Angeles de max 15..25%, in functie de sortul de criblura si stratul unde este folosita, iar rezistenta la sfaramare prin compresiune in stare saturata de min. 65%. Nu se admite prezenta argilei in nici unul din sorturile de criblura.

Criblurile intrebuintate in straturile de uzura sau la tratamente bituminoase trebuie sa provina dintr-o roca cu rezistenta la compresiune, in stare uscata, de cel putin 140.169 N/mm2.

Criblurile folosite la tratamente de suprafata este obligatorie verificarea rezistentei le inghet-desghet ptin metoda clasica. In general rezistenta la inghet-desghet este apreciata prin actiunea repetata a sulfatului de sodiu(Na SO ) in 5 cicluri.

Nisipul de concasare, provine din sfaramarea rocilor, cu dimensiunile 0...3,15mm, cu granulozitate continua si un coeficient de activitate de 1,5.2,0%, functie de continutul fractiunii 0..0,09mm. Nu se admit impuritati sau corpuri straine.

Criblurile si nisipul de concasare se utilizeaza cu precadere pentru prepararea unei diversitati de mixturi asfaltice la cald sau la rece si pentru prepararea betoanelor pentru imbracamintile rutiere din beton de c

Criblurile provenite din roci sedimentare pot fi utilizate numai la drumurile cu clasa tehnica IV siV si strazi categoria III si IV.

DETERMINAREA CONDITIILE DE CALITATE ALE

AGREGATELOR NATURALE

Calitatea agregatelor naturale si a pietrei prelucrate pentru drumuri se determina prin verificari la deschiderea exploatari cat si periodice de catre un laborator de specialitate si constau din verificarea tuturor caracteriticilor prezentate in tabelul 1. Aceste caracteristici, precum si principiile metodelor de determinare alor, se pot grupa astfel

I.        Caracteristici care depind in special de natura rocilor:

1.Rezistenta la sfaramare prin compresiune a pietrei sparte in stare umeda (R_C)

Se determina procentul de material care ramane pe ciurul cu dimensiunea ochilui de10 mm dupa ce piatra sparta a fost saturata cu apa timp de 48 ore si a fost supusa unei presiuni, care creste treptat, astfel ca in timp de 60.90 s, forta de compresiune sa ajunga la 400kN. Determinarea se efectuiaza pe fractiunea cu dimensiunile de 31,5..50 mm, obtinuta prin cernere, iar cantitatea de material necesar pentru o determinare (m) este stabilita cu relatia empirica: m=1,05r_a (Kg.); unde r_a este densitatea aparenta a pietrei sparte.

Rezistenta la sfaramare prin compresiune (R_C) se calculeaza cu formula:

Rc =m₁/m.100 in care:

m masa initiala a probei, in grame;

m₁ masa materialului ramas pe ciurul 10R, in grame.

2.Indicele de rezistenta la sfaramare prin compresiune al pietrei sparte in stare saturata (I_R);

Se determina raportul dintre o constanta si modulul mediu de sfaramare prin compresiune, care reprezinta media sumei coeficientilor de trecere prin ciururile 31,5R; 25R; 16R; 10R; si 5R, dupa ce, o proba de 3000g, constituita din parti egale de fractiunile de 31,5.40 mm; 40.50 mm si 50.63 mm, obtinute prin cernere din fractiunea 31,5.63 mm, a fost saturata si supusa la compresiune de 400KN.

Coeficientii de trecere (a, b, c) prin ciurul (n) se calculeaza cu formula:

a_n=m₁/m;b_n=m₂/m; c_n=m₃/min care:

a_n, b_n si c_n coeficienti de trecere la prima, adoua si a treia determinare prin ciurul n;

m₁, m₂ si m₃ masa materialului trecut prin ciurul n, la prima, a doua si atreia determinare, in grame;

m masa totala a materialului din fiecare proba in parte, in grame;

n     diametrul ochiului ciurului (31,5; 25; 16; 10 sau 5 mm).

Modulele de sfaramare prin compresiune (Sc) se calculeaza cu formulele:

S_c1=a_31,5 + a₂₅ + a₁₆ + a₁₀ + a₅

..............

S_c3=c_31,5 + c₂₅ + c₁₆ +c₁₀ + c₅

Modulul mediu de sfaramare prin compresiune(Scm) se calculeaza cu relatia:

S_cm=( S_1c + S_c2 + S_c3 )/3

Indicele de rezistenta la sfaramare prin compresiune (I_RC) se calculeaza cu formula empirica:

I_RC = 1o/s_cm

3.Rezistenta la sfaramare prin soc mecanic a pietrei sparte in stare uscata (R_S);

Se determina procentul de material care ramane pe ciurul de 10R dupa ce piatra sparta a fost supusa actiunii de sfaramare cu berbecul ciocanului tip Foppl. Pregatirea probei si cantitatea de material uscat pana la greutate constanta supusa incercarii sunt la fel ca la determinarea rezistentei la sfaramare la compresiune in stare saturata.

Proba se supune la 20 lovituri ale berbecului, lasat sa cada liber de la inaltimea constanta de 500 mm, fara sa fie impidecat reculul.

Rezistenta la sfaramare prin soc mecanic (R_s) se calculeaza cu formula:

R_s=(m₁/m)100; in care

m masa initiala aprobei, in grame;

m₁ masa materialului ramas pe ciurul 10R, in grame.

4.Indicele de rezistenta la sfaramare prin soc mecanic al pietrei sparte in stare uscata (R_RS);

Se determina raportul dintre o constanta si modulul mediu de sfaramare prin soc mecanic, care reprezinta media sumei coficientilor de trecere prin ciururile 31,5R ; 10R; 3,15R; si sitele 1R si o,2 mm, dupa supunerea la lovituri repetate a unei cantitati de 3000 25g, constituita din fractiunea de 40..50 mm.

Coeficienti de trecere (a_n, b_n si c_n) prin ciurul sau sita n se calculeaza cu relatiile urmatoare:

a_n=m₁/m, b_n= m₂/m, c_n=m₃/m, unde parametrii au aceeasi semnificatie ca la indicele rezistentei la sfaramare a pietrei prin compresiune.

Modulele de sfaramare prin soc (S_sm) se calculeaza cu formulele:

S_s1=a_31,5+a₁₀ +a_3,15 +a₁ +a_0,2

.............

S_s3=c_31,5+c₁₀ +c_3,15 +c₁ +c_0,2

Modulul mediu de sfaramare prin soc (Ssm) se calculeaza cu relatia:

S_sm=(S_s1+S_s2+S_s3)/3

Indicele de rezistenta la sfaramare prin soc mecanic (I_RS) se calculeaza cu relatia empirica:I_RS=10/S_sm.

5.Determinarea uzurii

a.Uzura cu masina tip Los Angeles (LA).

Uzura cu masina tip Los Angeles se apreciaza prin procentul de material, ce trece prin ciurul cu ochiul de 1,60 mm, reprezentand uzura agregatelor naturale datorita in principal socurilor produse de caderea unui numar impus de bile metalice,cu masa ce depinde de sortul de agregat analizat si intr-o masura mai mica, frecarii granulelor intre ele si cu suprafetele metalice ale peretilor masinii, la un numar prescris de rotatii. Proba de material uscat are masa de 5000..10000g, corespuzator cu sortul testat.

Masina tip Los Angeles este alcatuita dintr-un cilindru de otel, inchis la ambele capete, care se roteste in jurul unui ax orizontal cu o viteza constanta de 30.33 rot./min (figura18).

Fig. 18 Masina tip Los Angeles

Dupa realizarea numarului de rotatii (500..1000 rot/min.), corespunzator sortului testat, masina se opreste, materialul din cilindru se ciuruie prin ciurul 1,6 mm, prin spalare cu apa din abundenta. Restul de pe ciur se usuca pana la masa constanta si se cantareste (m₂).

Coeficientul Los Angeles (LA) se calculeaza cu relatia:

LA= (m₁-m₂)/m1 .100 in care

m₁ masa initiala aprobei, in grame;

m₂ masa restului pe ciurul 1,6 mm, in grame.

b.Uzura cu masina tip Deval (U_d) si coeficientul de calitate (C_c).

Uzura este apreciata prin procentul de material ce trece prin ciurul de 2 mm, datorita in principal, frecarii granulelor intre ele si mai putin frecarii de suprafetele peretilor masinii. Masina tip Deval este compusa din doi cilindri metalici cu capac, inclinati cu un unghi de 30° fata de axul orizontal si care se rotesc cu viteza de 30..34 rot./min. Proba de incercat este constituita din 100 granule (50 de granule in fiecare cilindru ), cu contururi regulate, fara muchii si colturi vii, cu masa de aproximativ 100 g fiecare.Dupa 10000 de rotatii, materialul din fiecare cilindru se cerne separat prin ciurul de 2 mm, iar restul pe ciur se spala si usuca pana la masa constanta (figura19).

Fig. 19 Masina tip Deval

Uzura cu masina tip Deval (U_d) se calculeaza cu relatia :

U_d= (m₁-m₂)/m1 .100in care:

m₁ masa initiala aprobei uscate, in grame;

m₂ masa retului pe ciurul de 2 mm, dupa spalare si uscare,g.

Coeficientul de calitate (C_c) se calculeaza, in functie de uzura determinata cu masina Deval (U_d), cu relatia empirica:

C_c=40/U_d

6.Rezistenta la inghet-desghet, coeficientul de gelivitate (m_g) si sensibilitatea la inghet (h_gLA

Rezistenta la inghet-desghet se apreciaza prin coeficientul de gelivitate (m_g) si sensibilitatea la inghet (m_gLA), care exprima pierderea de masa, respectiv cresterea uzurii cu masina tip Los Angeles, dupa supunerea, fara intrerupere, a sortului de pitra sparta testat, unui numar standardizat de cicluri de inghet-desghet. Agregatele naturale saturate sunt mentinute timp de 4 h la temperatura de -17°C si 4 h in apa, la temperatura de +20°C, care constitue un ciclu.Dupa efectuarea numarului de cicluri prescris, materialul se usuca pana la masa constanta si se cerne prin ciurul avand dimensiunea ochiului egala cu d_min al sortului de agregat natural testat.

Coeficientul de gelevitate (m_g25 sau m_g50) se calculeaza cu formula:

m_g25 sau m_g50 (m₁-m₂)/m1 .100   in care:

m₁ masa initiala a probei uscate, g,

m₂ masa restului pe ciur dupa uscare, g.

Materialul dupa efectuarea ciclurilor de inghet-desghet,( materialul ramas pe ciur cat si trecerile, se cantaresc separat, dupa care se reunesc) se introduce in masina tip Los Angeles pentru a determina uzura. In paralel se determina uzura cu masina Los Angeles pe o proba din acelasi material, dar care nu a fost supusa la inghet-dezghet.

Sensibilitatea la inghet (h _gLA25 sau h_gLA50

h_gLA25 sau h_gLA50 (LA_g-LA)/LA .100                   unde:

LA_g                     coeficientul Los Angeles al materialului, dupa ciclurile de inghet-desghet, in procente;

LA                       coeficientul Los Angeles al materialului, care nu a fost supus la ciclurile de inghet-desghet.

II           Caracteristici care depind in mod special de modul de obtinere a agregatelor naturale- continutul de impuritati si caracteristici geometrice.

a.Continutul de impuritati:

1.continutul de fractiuni sub 0,09mm din criblura (_P0,09);

Continutul de fractiuni sub 0,09 mm din criblura se determina prin diferenta dintre masa initiala a unei probe de criblura, care depinde de sortul testat si cea dupa ce s-au separat, prin spalare pe sita de 0,09 mm, particulele aderente pe suprafata granulelor, cu dimensiuni mai mici de cat aceasta.

Continutul de fractiuni mai sub 0,09 mm (P_0,09) se calculeaza cu relatia:

P_0,09= (m-m₁)/m .100 in care:

m masaprobei uscate inainte de spalare, g;

m₁ masa probei uscate dupa spalare, g.

2.Continutul de fractiuni sub 0,63mm din pietris (P _0,63);

Continutul de fractiuni sub 0,63 mm din pietris se determina prin diferenta dintre masa initiala a unei probe de pietris, care este in functie de sort si cea dupa ce s-au separat, prin spalare pe sita 0,63, particulele cu dimensiuni mai mici de cat aceasta, aderente pe suprafata garanulelor.

Continutul de fractiuni sub 0,63 mm (P_0,63) se determina cu relatia:

P_0,63= (m-m₁)/m .100               in care:

m masa probei uscate inainte de spalare , g

m₁ masa probei uscate dupa spalare, g

3.Echivalentul de nisip (EN);

Aceasta caracteristica a agregatelor naturale pune in evidenta proportia de parti fine din nisip, prin separarea partilor silicioase de fractiunea fina argiloasa, pritr-o spalare energica si sedimentarea materialului cu ajutorul unei solutii foarte activa ( solutie saturata de clorura de calciu cu glicerina si formaldehida in procente prestabilite).Determinarea se efectuiaza pe o proba de nisip, sortul 0..5 mm, cu masa de 3000 g, din care se preleva 120 g material uscat,ce se introduce intr-o epruveta cilindrica, in care a fost introdusa deja, pana la inaltimea de 100 mm, solutia de spalare.Se spala materialul in cilindru dupa o anumita tehnica, pentru a face ca elementele argiloase, mentinand epruveta cilindrica verticala( figura 20).

Fig. 20 Determinarea echivalentului de nisip

Echivalentul de nisip (EN) se calculeaza astfel:

EN=(h₂/h₁)100 in care:

h₁ nivelul superior al suspensiei de argila, mm;

h₂ nivelul superior al nisipului, mm.

4.Coeficientul de activitate al nisipului de concasare (C_A);

Prin aceasta determinare se pune in evidenta proportia de parti fine nealtrate, praful de piatra, din nisipul de concasare, prin aducerea partilor fine argiloase alterate in suspensie intr-o solutie de silicat de sodiu si apoi se realizeaza determinarea echivalentul de nisip al materialului lipsit de fractiuni argiloase, numit echivalent de nisip modificat (ENM):

Coeficientul de activitate (CA) secalculeaza cu relatia:

CA=ENM/EN in care:

EN echivalentul de nisip;

ENM echivalentul de nisip modificat care se determina cu relatia:

ENM=(h ₂/h ₁)100 in care:

h ₁ nivelul superior al suspensiei de parti fine, nealterate, mm;

h ₂ nivelul superior al nisipului, mm.

b. Caracteristici geometrice:

-granulozitatea;

- coeficientul de neuniformitate (U_n) ;

2.     conditia de filtru invers;

3.     indicele de concasaj (I_C);

4.     coeficientul de forma al granulelor (C_F);

5.     coeficientul de aplatizare (A_P);

6.     gradul de spargere al granulelor (G_S);

7.coeficientul volumic mediu (C_v);

Coeficientul de neuniformitate (Un)

Compozitia granulometrica a agregatelor naturale poate fi analizata si sub aspectul uniformitatii granulelor in timpul punerii in opera pentru a obtine o compactitate corespunzatoare, prin calcularea coficientului de neunifomitate:

U_n=d₆₀/d₁₀ in care:

d₆₀ este diametrul granulelor care intra in compozitia agregatelor in proportie de 60%;

d₁₀ este diametrul granulelor care intra in compozitia agregatelor in proportie de 10%.

Dupa valoarea coeficientului de neuniformitate, materialele pot fi:

uniforme pentru U_n<5;

cu uniformitate mijlociepentru 5<U_n<10;

neuniforme pentru U_n>10.

Conditia de filtru invers se verifica cu relatiile:

5d_15p<d_15f; d_15f<5d_85p, unde

d_15p, d_15f, d_85p reprezinta diametrele granulelor corespunzatoare unor treceri de 15%, respectiv 85% de pe curba granulometrica a pamatului, respectiv a filtrului(f).

Indicele de concasaj (Ic) se determina cu relatia:

Ic=100m₁/m₂, unde:

m₁ reprezinta continutul de granule din proba cu dimensiuni mai mari de d_max, din materialul ce urmeaza a fi supus concasarii,

m₂ reprezinta continutul de granule din proba cu dimensiuni egale sau mai mici de cat d_max, al sortului 0-d_max, obtinut din concasare.

Coeficientul de forma (C_F) al granulelor, se calculeaza cu formula:

C_F=GP+GA in care:

GP este continutul procentual de granule cu forma plata calculat cu relatia:

GP=100m_p/m

GA continutul procentual de granule cu forma aciculara calculat cu relatia:

GA=100m_a/m in care:

m_p masa granulelor plate din proba, in grame,

m_a masa granulelor aciculare din proba, in grame,

m masa probei, in grame.

Din materialul de analizat se cerne si se cantareste, dupa uscare pana la masa constanta, cate o proba cu masa (m) in grame, functie de sortul elementar:

Granulele sunt separate prin trecerea lor prin deschiderea ciocurilor dispozitivului (figura 2) astfel:

-fiecare granula este trecuta prin desciderea A a ciocurilor, pe directia lungimii si se blocheaza cursorul dispozitivului,

-functie de modul de trecere a granulelor printre ciocurilor dispozitivului granulele se grupeaza astfel:

-granule plate care nu trec decat, cu grosimea, prin deschiderea ciocurilor C;

-granule aciculare, care trec atat prin deschiderea ciocurilor B cat si prin deschiderea ciocurilor C.

Fig.21Dispozitiv pentru stabilirea formei granulei

Se determina prin cantarire masa tuturor granulelor plate (m_p) si aciculare (m_a) din proba.

Coeficientul de aplatizare reprezinta procentul de granule plate la care raportul grosime/latime este mai mic sau egal cu 0,64. Determinarea se face prin cernere pe ciururi din tesatura de sarma cu ochiuri patrate, pentru determinarea latimii granulelor si prin ciururi din bare ,pentru determinarea grosimii granulelor.O proba medie de 5kg, pregatita din materialul uscat pana la greutate constanta, se ciuruie prin setul de ciururi cu ochiuri patrate si se catatresc resturile pe fiecare ciur (m1). Resturile pe fiecare ciur cu ochiuri patrate se ciuruie pe ciurul din bare cu distanta dintre acestea corespunzatoare fiecarui sort conform tabelului: