niksfakian's blog

Σκοπός:

Σκοπός της άσκησης είναι η εύρεση της κατανοµής µεγέθους κόκκων ενός αδρανούς υλικού και η κατασκευή της σχετικής κοκκοµετρικής καµπύλης.

Τα προσδιορισθέντα,  µε την κατά ASTM  σειρά κοσκίνων, θα χρησιµοποιηθούν για την χάραξη της κοκκοµετρικής καµπύλης µίγµατος αδρανών υλικών.

Απαιτούμενα όργανα – υλικά:
1) Αδρανή υλικά (άμμος, χαλίκι, γαρμπίλι)
2) Φτυάρι ή σπάτουλα
3) Δοχεία (πλαστικά ή μεταλλικά).
4) Ζυγός ακριβείας 1/1000 (0,1%) του βάρους του προς εξέταση δείγματος.
5) Εργαστηριακά κόσκινα.

Στη χώρα μας τα συνηθέστερα χρησιμοποιούμενα κόσκινα, αυτά που υιοθετούν και οι σχετικοί κανονισμοί είναι η σειρά των αμερικανικών κοσκίνων ή αμερικάνικα κόσκινα, όπως αυτά περιγράφονται στο πρότυπο ASTM E11. Τα κόσκινα αυτά φέρουν οπές τετραγωνικής μορφής από πλέγμα και συμβολίζονται είτε με τον αριθμό των οπών που φέρουν ανά γραμμική ίντσα για τα πιο λεπτά (μέχρι το Νο 4), είτε με βάση το άνοιγμα της οπής σε ίντσες για τα μεγαλυτέρου ανοίγματος. Ετσι το κόσκινο 3/4 in ή 3/4″ δηλώνει αμερικάνικο κόσκινο οπής 3/4 της ίντσας ( 19 mm περίπου). Αντίστοιχα η ονομασία Νο 12 δηλώνει αμερικάνικο κόσκινο που φέρει 12 οπές ανά γραμμική ίντσα. ( 1 in=2,54 cm).      

Πίνακας 1:

Σειρά των αµερικάνικων κόσκινων κατά ASTM –Ε11µε τις διαστάσεις του αντίστοιχου ανοίγµατος οπής.

 

ΒΗΜΑ 1 – Επιλογή Δείγματος / Τετραμερισμός

Στο εργαστήριο είναι πρακτικά δύσκολο να εξετάσουμε μία μεγάλη ποσότητα δείγματος οπότε για την δειγματοληψία επιλέγουμε μία μικρότερη. Ωστόσο αυτή πρέπει να είναι αντιπροσωπευτική όλου του δείγματος και αυτό επιτυγχάνεται με δύο τρόπους:

α) Τον τετραμερισμό

β) Με συσκευές διαχωρισμού δειγμάτων

Εμείς στην εργασία μας θα χρησιμοποιήσουμε την διαδικασία του τετραμερισμού.

Σε αυτό το βήμα εκτελούμε τα εξής στάδια:

1) Αδειάζουμε σε μία επίπεδη επιφάνεια το προς εξέταση δείγμα μας έτσι ώστε να σχηματιστεί ένας κώνος.

2) Ανακατεύουμε με φτυάρι ή με σπάτουλα παίρνοντας υλικό από την βάση του δείγματος και αδειάζοντας στην κορυφή του κώνου.

3) Με το φτυάρι ή την σπάτουλα επιπεδώνουμε τον κώνο και τον χωρίζουμε σε 4 τεταρτημόρια.

4) Απομακρύνουμε τα δύο κατά κορυφή τεταρτημόρια και κρατάμε τα άλλα δύο.

5) Επαναλαμβάνουμε την παραπάνω διαδικασία άλλη μία φορά μέχρι να μείνει περίπου το 1/4 του αρχικού δείγματος.

 

ΒΗΜΑ 2 – ΞΗΡΑΝΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ

Αφού έχουμε ολοκληρώσει με ακρίβεια το πρώτο βήμα προχωράμε στην ξήρανση του δείγματος. Η διαδικασία αυτή μπορεί να γίνει είτε σε φούρνο είτε σε ρεύμα θερμού αέρα. Στην εργαστηριακή μας άσκηση θα χρησιμοποιήσουμε την έκθεση στον ήλιο που είναι πρακτική και αρκετή.

ΦΟΥΡΝΟΣ ΞΗΡΑΝΣΗΣ ΑΔΡΑΝΩΝ

 

ΒΗΜΑ 3 – ΚΟΣΚΙΝΙΣΜΑ

οντας αποξηράνει επιτυχώς το δείγμα μας ακολουθεί το σημαντικότερο στάδιο της εργασίας μας που είναι το κοσκίνισμα. Το πρoς εξέταση δείγμα τοποθετείται στο κόσκινο με τη μεγαλύτερη οπή, από το οποίο, ανάλογα με το είδος του δείγματος, να διέρχεται όλη η ποσότητα. Στη συνέχεια με οριζόντιες και κάθετες κινήσεις, που περιοδικά συνοδεύονται με προσεκτικές ανατινάξεις του δείγματος, γίνεται το κοσκίνισμα του υλικού. Το υλικό που διέρχεται από το κόσκινο συλλέγεται σε κατάλληλες πλατύστομες λεκάνες. Το κοσκίνισμα θεωρείται ότι έληξε όταν τοποθετώντας ένα άσπρο χαρτί κάτω από το κόσκινο διαπιστώνουμε ότι δεν διέρχεται άλλο υλικό.
Συνήθως η διαδικασία του κοσκινίσματος γίνεται με ειδικές μηχανές κοσκινίσματος (sieve shaker). Στις συσκευές αυτές τα κόσκινα τοποθετούνται το ένα επάνω στο άλλο με το κόσκινο μεγαλύτερης οπής στην κορυφή και υποδοχέα συλλογής του λεπτότερου υλικού στο τέλος. Ιδιαίτερη προσοχή απαιτεί η χρήση των μηχανών αυτών γιά την διαπίστωση της λήξης του κοσκινίσματος.

 

ΒΗΜΑ 4 – ΖΥΓΙΣΗ

Η ποσότητα του υλικού που παρέμεινε σε κάθε κόσκινο καλείται “συγκρατούμενο” και αυτή που πέρασε “διερχόμενο”. Τα συγκρατούμενα σε κάθε κόσκινο ζυγίζονται με ακρίβεια και το βάρος τους καταγράφεται στο δελτίο κοκκομετρικής ανάλυσης του δείγματος που δίνεται. Στη συνέχεια με υπολογισμούς βρίσκουμε το διερχόμενο βάρος και το % ποσοστό του διερχόμενου. Ο υπολογισμός του % διερχόμενου στο κόσκινο i δίνεται από τη σχέση :

Αριθμητικό παράδειγμα :
Έστω ότι το ολικό βάρος δείγματος από γαρμπίλι ήταν 5.000 gr.

Μετά από κοσκίνισμα στο κόσκινο Φ 30 το δείγμα πέρασε όλο.

Συνεπώς στο κόσκινο Φ 30 το συγκρατούμενο βάρος είναι 0, το διερχόμενο βάρος 5.000 gr και το % διερχόμενο 100.
Συνεχίζουμε το κοσκίνισμα στο κόσκινο Φ 15 και έστω ότι συγκρατήθηκαν στο κόσκινο αυτό 3.000 gr.

Εχουμε λοιπόν στό κόσκινο Φ 15 τα εξής:
συγκρατούμενο βάρος : 3.000 gr
διερχόμενο βάρος : 5.000 – 3000= 2.000 gr
% διερχόμενο : (2.000/5.000) *100 = 40 %

Η διαδικασία αυτή ακολουθείται και στα επόμενα κόσκινα.

 

ΒΗΜΑ 5 – ΚΟΚΚΟΜΕΤΡΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ

Τέλος τα αποτελέσματα της κοκκομετρικής ανάλυσης αποτυπώνονται στο κοκκομετρικό διάγραμμα.  Στο διάγραμμα αυτό στον οριζόντιο άξονα τοποθετούμε την διάμετρο της οπής των κοσκίνων και στον κατακόρυφο το ποσοστό του διερχόμενου υλικού. Ο οριζόντιος άξονας είναι σε  λογαριθμική κλίμακα για τον λόγο ότι είναι επιθυμητή η ανάπτυξη της περιοχής των μικρών διαμέτρων. Η συνένωση των σημείων του διαγράμματος δίνει μια πολυγωνική γραμμή που καλείται κοκκομετρική καμπύλη. Επειδή στην πράξη μας ενδιαφέρει η κατ’ όγκον ποσοστιαία κατανομή των κόκκων ενός υλικού, στην περίπτωση που έχουμε υλικά διαφορετικού φαινόμενου ειδικού βάρους απαιτείται η μετατροπή των κατά βάρους αναλογιών σε κατ’ όγκον. Στην πράξη αυτό συμβαίνει όταν έχουμε μείγμα αδρανών προερχόμενο από διαφορετικά πετρώματα.