🏗️ Gęstość ziaren i nasiąkliwość kruszywa (metoda koszowa i piknometryczna)

Budownictwo PN-EN 1097-6

Przegląd

Norma PN-EN 1097-6 określa metody odniesienia, stosowane w badaniu typu i w sprawach spornych, do oznaczania gęstości ziaren i nasiąkliwości kruszyw zwykłych i lekkich; inne metody można stosować do innych celów (np. zakładowej kontroli produkcji) po ustaleniu zależności z metodą odniesienia. Dla kruszyw zwykłych metodami odniesienia są: metoda kosza drucianego dla ziaren pozostających na sicie 31,5 mm (rozdz. 7; podsypka kolejowa wg załącznika B), metoda piknometryczna dla ziaren 31,5/4 mm (rozdz. 8) i metoda piknometryczna dla ziaren 4/0,063 mm (rozdz. 9). W rozdziałach 7–9 oznacza się trzy gęstości — ziaren wysuszonych (ρrd), nasyconych i powierzchniowo osuszonych (ρssd) oraz pozorną (ρa) — i nasiąkliwość po 24 h nasączania.

Nasiąkliwość to masa wchłoniętej wody wyrażona w procentach masy próbki wysuszonej. Wydanie 2022 zastąpiło PN-EN 1097-6:2013: m.in. zwiększono minimalną objętość piknometru w A.4 z 250 ml do 500 ml, dodano ilustrację oceny stanu powierzchniowo suchego metodą stożka w rozdz. 9, możliwość usuwania powietrza z piknometru próżnią, nowy załącznik D dla drobnych kruszyw lekkich (lejek Büchnera, próżnia 50–100 mbar przez ≥ 5 min) oraz załącznik F dla ziaren poniżej 4 mm. Załączniki A i H opisują szybkie metody gęstości ziaren wstępnie wysuszonych (ρp), a załącznik E szybką metodę dla lekkich kruszyw grubych.

Nasiąkliwość jest pośrednią miarą mrozoodporności kruszywa: WWiORB GDDKiA dla nawierzchni betonowych wymaga nasiąkliwości wg rozdz. 7, 8 lub 9 kategorii WA24 1 i przyjmuje, że kruszywo o nasiąkliwości nie większej od tej kategorii jest mrozoodporne. Gęstość ziaren jest z kolei niezbędna do obliczeń objętościowych mieszanek betonowych i mineralno-asfaltowych.

Zasada metody

Gęstość ziaren oblicza się z ilorazu masy i objętości. Masę oznacza się przez ważenie próbki w stanie nasyconym i powierzchniowo osuszonym oraz w stanie wysuszonym; objętość — z masy wypartej wody: przez ubytek masy w metodzie kosza drucianego albo z ważeń w metodzie piknometrycznej. Przed badaniem nie należy sztucznie ogrzewać próbki (wpływ na nasiąkliwość); jeżeli to zrobiono, trzeba to podać w sprawozdaniu. Kruszywo złożone z kilku frakcji może wymagać rozdzielenia przed przygotowaniem próbki, a udział frakcji podaje się w sprawozdaniu. Stała masa: kolejne ważenia w odstępie ≥ 1 h różniące się o ≤ 0,1 %.

Zastosowania

• Badanie typu kruszyw do betonu i mieszanek mineralno-asfaltowych (gęstość ziaren do projektowania składu)
• Ocena nasiąkliwości jako pośredniej miary mrozoodporności kruszywa (WWiORB GDDKiA: kategoria WA24 1)
• Kruszywa lekkie: gęstość i nasiąkliwość grubych (załącznik C) i drobnych (załącznik D)
• Podsypka kolejowa — gęstość ziaren nasyconych do stałej masy (załącznik B)
• Szybkie oznaczenia gęstości ziaren wstępnie wysuszonych w zakładowej kontroli produkcji (załączniki A, E, H)

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN 1097-6:2022-07

Tytuł (PL)

Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw — Część 6: Oznaczanie gęstości ziarn i nasiąkliwości

Title (EN)

Tests for mechanical and physical properties of aggregates — Part 6: Determination of particle density and water absorption

Procedura krok po kroku

1. Wybór metody

   Przesiać próbkę na sitach 63; 31,5; 4 i 0,063 mm i przypisać frakcje do metod: kosz druciany (> 31,5 mm; dopuszczalny też dla 31,5/4 mm), piknometr 31,5/4 mm (dopuszczalny też dla 4/2 mm), piknometr 4/0,063 mm. Podać udział frakcji w sprawozdaniu.

2. Przygotowanie próbki

   Nie ogrzewać próbki sztucznie przed badaniem; przemyć i pomniejszyć zgodnie z PN-EN 932-2 i PN-EN 932-5 do masy wymaganej dla danej metody.

3. Nasączanie

   Nasączać próbkę w wodzie w łaźni (22 ± 3) °C przez 24 h (rozdz. 7–9).

   ⏱ Czas: 24 h • 🌡 Temperatura: 22 ± 3 °C

4. Ważenie w wodzie (kosz) lub w piknometrze

   Metoda kosza: zważyć kosz z próbką całkowicie zanurzony w zbiorniku wodnym. Metoda piknometryczna: zważyć piknometr z próbką i wodą po usunięciu powietrza (w załączniku A.4 dopuszczalna próżnia), przy kontrolowanej temperaturze wody.

5. Stan nasycony powierzchniowo suchy

   Osuszyć powierzchnię ziaren chłonnymi ściereczkami (ziarna grube) albo ciepłym powietrzem z kontrolą stożkiem (ziarna 4/0,063 mm: stożek opada po zdjęciu formy) i zważyć próbkę.

6. Suszenie

   Wysuszyć próbkę w (110 ± 5) °C do stałej masy (kolejne ważenia w odstępie ≥ 1 h różnią się o ≤ 0,1 %), ostudzić i zważyć.

   🌡 Temperatura: 110 ± 5 °C

7. Obliczenia

   Z mas w stanie wysuszonym, nasyconym powierzchniowo suchym i w wodzie obliczyć ρrd, ρssd i ρa oraz nasiąkliwość jako procent masy wchłoniętej wody względem masy suchej; gęstość wody w temperaturze badania z załącznika G.

8. Sprawozdanie

   Podać metodę (rozdział lub załącznik), udział frakcji, ewentualne sztuczne ogrzewanie próbki, wyniki gęstości i nasiąkliwości oraz dane opcjonalne wg 10.2.

Wymagany sprzęt i aparatura

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Szklane piknometry 1–5 l z wodą i kruszywem są ciężkie i kruche — przenosić oburącz, nie stawiać gorących na zimnym blacie
• Suszarka 110 °C — rękawice termiczne; próbki studzić przed ważeniem
• Praca z próżnią przy odpowietrzaniu — używać naczyń przeznaczonych do próżni

Najczęstsze pytania