Andreas Builders Developing & Servicing Ltd.
CEN Workshop Agreement
/CWA/ Vizsgálati módszer a dinamikus tömörség- és teherbírás mérésére kistárcsás könnyő-ejtısúlyos berendezéssel
Test Method for Dynamic Compactness & Bearing Capacity with SP-LFWD (Small –plate Light Falling Weight Deflectometer)
ANDREAS ÉPÍTİIPARI FEJLESZTİ SZOLGÁLTATÓ KFT. 12 22 B U D A P E S T , N A G Y T É T É N Y I Ú T 8 8/ A /11 H-1775 BUDAPEST P F.:130. CNO.:13-09-087335 (06 1) 424 7490 Web: www.andreas.hu E-mail:
[email protected] HVB-HUNGARY HU69 10950009 -00000002 -53710141
1
1.
ALKALMAZÁSI TERÜLET
A könnyő ejtısúlyos dinamikus tömörség és teherbírás-mérı berendezések alkalmazása a mélyépítési munkák minısítı méréseiben egyre népszerőbbek és egyre jobban terjednek. A statikus teherbírás mérésekhez elengedhetetlen ellensúly itt nem szükséges, ezért a mérés végrehajtása egyszerőbb és gyorsabb. Az Európai Unióban megengedett 15 tonnás tengelyterhelés miatt, az újonnan épülı pályaszerkezetek kötıanyag nélküli rétegeinél ajánlott a minısítı mérésekben a 0,3-0,4 MPa terhelési tartomány és jelen szabályozásban ismertetett dinamikus tömörség- és teherbírási mérési mód alkalmazása. A statikus teherbírás vizsgálat inkább a konszolidációt figyelembe vevı szerkezet-tömeg terhelését, míg a dinamikus vizsgálat a forgalom dinamikus igénybevételére bekövetkezı tömörödést modellezi jobban. A dinamikus modulus meghatározására eddig alkalmazott 300mm-es tárcsaátmérıjő és 0,1 MPa tárcsa alatti terheléső mérési módszer helyett szükségessé vált egy magasabb terhelést tartományt biztosító dinamikus módszert alkalmazó kistárcsás mérési mód kidolgozása, mely a statikus teherbírásméréssel (DIN 18.134) egyezıen a 0,3-0,4 MPa terhelési tartományban mér. A jelen szabályozásban alkalmazott kistárcsás könnyő-ejtısúlyos berendezés lehetıvé teszi, hogy a friss építéső és tömörítési víztartalmát megırzı rétegeken egyetlen méréssel a tömörségi fok és a dinamikus modulus is meghatározható legyen. A dinamikus tömörségmérés elınye, hogy a tömörítéshez szükséges ellenfelület kellı teherbírása is mindenkor ismert, ellenırizhetı. A módszer a laboratóriumi módosított Proctor-vizsgálattal megegyezı munkavégzéssel, de a helyszínen, minden mérésnél elvégzi a teljes tömörítést és az így meghatározott süllyedési amplitúdókból, a tömörödési-süllyedési görbébıl határozza meg az adott nedvességtartalmú réteg eredeti, mérés megkezdése elıtti relatív tömörségét. A dinamikus módszerrel és a sőrőségméréssel (izotópos, homokkitöltéses, gumiballonos ..) meghatározott tömörségi fok elméletében igazoltan azonos, így új határérték (tömörségi fok követelmény) elıírása a dinamikus tömörségi fokra nem szükséges, a meglévı elıírások teljesítése elegendı. A dinamikus tömörségi fokot sem a sőrőségi inhomogenitás sem a sőrőségi anomáliák nem befolyásolják, emiatt egyedülállóan alkalmas pernyetöltések, kohósalak és más inhomogén sőrőségő másodlagos anyagok alkalmazásával épült rétegek, töltések megbízható minısítésére. A viszonyítási sőrőség, mint a tömörített réteg sőrőségének mérési hibája e módszert nem terheli, ezért megbízhatóbb és pontosabb mérési eredményt szolgáltat. A dinamikus tömörség- és teherbírás mérés nem alkalmaz izotópforrást, a környezetet és az egészséget megóvó alakváltozás-mérési módot alkalmaz.
2. RENDELKEZİ HIVATKOZÁSOK A következı hivatkozott dokumentumok nélkülözhetetlenek ennek a dokumentumnak az alkalmazásához. Az évszámmal ellátott hivatkozások csak a hivatkozott szabványra vonatkoznak, az évszám nélküliek esetén a hivatkozott legutolsó kiadást kell érteni és alkalmazni. EN 933-1 Kıanyaghalmazok geometriai tulajdonságainak vizsgálata 1. rész: A szemmegoszlás meghatározása. Szitavizsgálat. EN 933-2 Kıanyaghalmazok geometriai tulajdonságainak vizsgálata 2. rész: A szemmegoszlás meghatározása. Vizsgálósziták, a szitanyílások névleges mérete. EN 1097-5 Kıanyaghalmazok mechanikai és fizikai tulajdonságainak vizsgálata. 5. rész: A víztartalom meghatározása szárítószekrényben EN 1097-6 Kıanyaghalmazok mechanikai és fizikai tulajdonságainak vizsgálata. 6. rész: A testsőrőség és a vízfelvétel meghatározása. EN 13286-1 Kötıanyag nélküli és hidraulikus kötıanyagú keverékek 1.rész: A laboratóriumi viszonyítási sőrőség és a víztartalom vizsgálati módszerei. Bevezetés, általános követelmények és mintavétel. EN 13286-2 Kötıanyag nélküli és hidraulikus kötıanyagú keverékek 2.rész: Vizsgálati módszerek a laboratóriumi viszonyítási térfogatsőrőség és a víztartalom meghatározására. Proctor tömörítés.
2
3. SZAKKIFEJEZÉSEK ÉS MEGHATÁROZÁSOK E dokumentumra az EN 13286-1 szerinti szakkifejezések és meghatározások, valamint a következık érvényesek:
3.1. Dinamikus teherbírás
(dynamic bearing capacity)
Jelen elıírás szempontjából legföljebb 40 cm vastagságú szemcsés réteg vagy földmő azon tulajdonságát jelenti, amellyel képes a rövid ideig tartó dinamikus terheléssel szembeni alakváltozási ellenállásra, adott talajfizikai paraméterek (víztartalom, szemeloszlás, belsı súrlódás) mellett.
3.2. Dinamikus (teherbírási) modulus
(dynamic modulus)
Dinamikus terhelés hatására, meghatározott ütésszámnál létrejövı süllyedési amplitúdóból, a Poissontényezı és a terhelıtárcsa-átmérı figyelembevételével, a Boussinesq-képlettel számított, teherbírást jellemzı paraméter. Jele: Ed, illetve Edvég, mértékegysége N/mm2, MN/m2, vagy a MPa, → végmodulust az utolsó, 6. ejtési sorozatból számítjuk.
3.3. Behajlás, süllyedési amplitúdó
(deflection, sinking amplitudo)
Egy adott pontban, meghatározott körülmények között és idıtartam alatt mért elmozdulás, amely a dinamikus mérés során jellemzi a vizsgált anyagréteg függıleges irányú teljes alakváltozását. Jele: s, mértékegysége 0,01 mm.
3.4. Teherbírás mérés
(Bearing capacity test)
A teherbíró képesség mérésének elméleti megfontolások alapján kialakított eljárási módszere, mely a réteg felszínén alkalmazott regisztrált mértékő terhelés hatására bekövetkezı alakváltozás megfelelı pontosságú mérésével történik.
3.5. Statikus teherbírásmérés
(Static Bearing Capacity test)
A földmő, altalaj, vagy pályaszerkezeti rétegek MSZ EN szerinti statikus teherbírási modulus meghatározására szolgáló helyszíni vizsgálati eljárás és lassú felterheléssel, mely alatt a konszolidáció lehetséges.
3.6. Statikus teherbírási modulus
(static loading modulus)
Az MSZ 2509-3 szerinti helyszíni vizsgálattal, c=π/2 merev tárcsa szorzóval, a Boussinesq-képletbıl meghatározott modulus a második felterhelés nyomás-alakváltozási görbéjének adataiból számítva. Jele: E2, MPa, N/mm2
3.7. Dinamikus tömörség- és teherbírásmérés (dynamic compactness and bearing capacity test) A dinamikus teherbírási modulus és a dinamikus tömörségi fok meghatározására elméleti megfontolások alapján kialakított helyszíni vizsgálati eljárása kistárcsás könnyőejtısúlyos, gyors terheléssel, egyazon sorozatból meghatározva.
3.8. Kistárcsás könnyő ejtısúlyosberendezés
(SP-LFWD)
A kistárcsás, könnyőejtısúlyos beredezés (Small-plate Light Falling Weight Deflectometer) olyan kézben hordozható mérıeszköz, melynél adott tömegő ejtısúlyt megfelelı számban adott magasságból egy terhelést közvetítı rugóelemmel kapcsolódó acéltárcsára ejtenek. Jelen elıírást tekintve az ilyen berendezés vezérlı-tároló egysége megfelelı mérıszoftverrel is ellátott kell legyen. A tárcsa kis mérete miatt a dinamikus terhelés p=0,35 MPa lehet, így a dinamikus tömörségi fok Trd,% és/vagy a dinamikus teherbírási modulus (Ed, MPa, N/mm2 vagy MN/m2) meghatározására egyaránt alkalmas berendezés.
3.9. Mérıeszköz alkalmassági vizsgálat (saját ellenırzés)
(Device controll test)
Eljárás annak megállapítására, hogy a mérıeszköz alkalmas-e a jelen vizsgálati elıírásban megadott hibahatáron belüli mérésre.
3
3.10. Mérési adatok
(Measuring Data)
A kistárcsás könnyőejtısúlyos mérıberendezéssel helyszínen meghatározott 18 behajlási értéke, a beállított paraméterek, készülék azonosítója, vizsgálati mód jele és a dátum, melyet a mérıberendezés adattárolójában feldolgozásra, annak törléséig tárol.
3.11. Mérési eredmény
(Test Result)
Azonosított feltételek mellett a mérési adatokból képzett, a tömörségi- és/vagy a teherbírási állapotot jellemzı paraméter megbízhatósági tartománnyal, vagy tőréssel és mértékegységgel megadva.
3.12. Mérıhely
(Test Place)
A vizsgálati követelmények szerint elıkészített, mérésre véletlenszerően kijelölt hely, ahol három mérés egy méteren belül elvégzésre kerülhet.
3.13. Dinamikus tömörségmérés
(dynamic compactness test)
A tömörödés miatti térfogatváltozást jellemzı tömörödési görbe süllyedési amplitúdókkal történı meghatározásán alapuló vizsgálati módszer, melynél a Proctor- tömörítési munkának megfelelı 18 ütéses sorozattal, súly ejtegetésével történik a helyszíni tömörítés.
3.14. Relatív tömörség
(Relatív compactness)
Helyszínen meghatározott tömörségi fok, az adott tömörítési munkával elérhetı helyszíni legnagyobb tömörség százalékában kifejezve, a rétegre jellemzı természetes víztartalom hatása mellett. Másképpen, a relatív tömörség mindig a tömörségi fok és a nedvességkorrekciós tényezı hányadosa. Jele: TrE, (%)
3.15. Nedvességkorrekciós tényezı
(Moister content coeffition)
1,00-nél kisebb vagy azzal legföljebb egyenlı dimenzió nélküli szám. Az EN 13286-2 szerinti módosított Proctor-vizsgálattal meghatározott sőrőséggörbén a mérés helyén meghatározott wt (%) természetes víztartalomnál leolvasott ρdi érték és ρdmax legnagyobb száraz testsőrőség hányadosa. Másképpen, a sőrőséggörbe normalizált alakja, mely az optimális víztartalomnál minden anyagnál =1, és csak görbületük különbözı. Anyagtípusra jellemzı görbe, mely az alkalmassági vizsgálat során meghatározható és táblázatosan, vagy grafikusan megadható. Jele: Trw
3.16. Dinamikus tömörségi fok
(dynamic compaction-rate)
A helyszíni relatív tömörség (TrE) és a nedvességkorrekciós tényezı (Trw) szorzata, mely az adott nedvességtartalmú réteg relatív tömörségi fokát az optimális víztartalom mellett létrehozható legnagyobb tömörségre átszámítva adja meg. Más mérési módszerrel meghatározott tömörségi fokkal elméleti úton levezethetıen egyezı, mint a sőrőségarányokból meghatározott (Trρ,) tömörségi fok. Jele (Trd, mértékegysége %)
3.17. Ejtés
(drops)
A dinamikus mérıberendezés ejtısúlyának szabályozott módon történı egyszeri leejtése, felemelése és rögzítése. Az ejtésnél mért süllyedési amplitúdót (sij) és tárcsasebességet (vij) az i=sorozatot jelzı j=1-3 index-szel azonosítjuk. Az elsı ejtés süllyedési amplitúdója s01, mértékegysége: mm.
3.18. Ejtési sorozat
(drop sequence)
A könnyő ejtısúlyos mérıberendezés ejtısúlyának három egymást követı ejtése egy sorozat, melyet a mérımőszer átlagol és kijelez. A hat sorozatban mért süllyedési amplítúdókat (sij) és a tárcsasebességet (vij) i=0-5 sorozatindexszel azonosítjuk. Az átlagot a sorozat indexe melletti (átlag) á betővel jelöljük. A második sorozat süllyedési amplitúdóinak átlaga: s1á, mértékegysége: mm.
4
4. VIZSGÁLATI MÓDSZER
(Test method)
A vizsgálat során adott magasságból, ismert tömegő testet csillapítórugó közvetítésével egy adott átmérıjő merev tárcsára ejtenek. A terhelıtárcsa középpontja alatt mérik a dinamikus terhelés hatására keletkezı függıleges irányú elmozdulást, a süllyedési amplitúdót. Például 10,2 kg-os ejtı tömeg, 73,6 cm ejtésmagasság esetén 7200 N dinamikus terhelı erı adódik át a tárcsára, amely 353 kN/m rugóállandó és 163 mm-es tárcsaátmérı esetén pdin=0,35 MPa tárcsa alatti dinamikus nyomást fejt ki 18 millisecundum alatt. Az ejtési tömeget és magasságot berendezésenként, az adott rugóállandó és ejtısúly tömegének tőréshatárok közötti megválasztásával, a dinamikus terhelési nyomás eléréséhez szükséges terhelıerı értékéhez kell megválasztani. Az alakváltozást jellemzı süllyedési amplitúdók második ejtési sorozatából kerül meghatározásra a dinamikus teherbírási modulus Ed illetve a hatodik ejtési sorozatból a végmodulus Edvég. A számítási módszer feltételezi, hogy a terhelıtárcsa terhelése a rugalmas, homogén, izotróp féltérre adódik át. A kifejezést az anyagra jellemzı 0,3-0,4-0,5 értékekbıl választott Poisson-féle haránt-kontrakciós tényezıvel és a Boussinesq-féle merev-tárcsaszorzó alkalmazásával kell számítani. Az alakváltozást jellemzı süllyedési amplitúdók sorozatából, mint tömörödési görbébıl határozható meg a relatív tömörségi fok TrE%. A számítás feltételezi, hogy a nem összenyomható szilárd anyagból álló szemcsés réteg háromfázisú (levegı + szilárd rész + víz), nem telített és a vizsgálat során végzett helyszíni tömörítés során is az marad. A réteg telítettsége a természetes víztartalom helyszíni, vagy laboratóriumi mérésével ellenırizhetı. Telítettnek kell tekinteni az 5%-nál kisebb levegı tartalmú (S≥0,95 telítettségi jellemzıjő) réteget. A számítás figyelembe veszi, hogy az optimális víztartalomnál a legjobb a tömöríthetıség (tömörségi fok), ettıl eltérı esetben a nedvességkorrekciós tényezıvel arányosan csökken. A Trw≤=1,00 nedvességkorrekciós görbe értékei közül kitüntetett maximuma a Trw=1,0 értéke, ahol optimális a víztartalom és a relatív tömörség emiatt egyenlı a Tömörségi fokkal. A Trd% tömörségi fokot tehát bármelyik relatív tömörségbıl számíthatjuk, víztartalom ismeretében kiolvasott, vagy számított nedvességkorrekciós tényezıvel. A dinamikus tömörség mérés az EN 13286-2 7.4 pontja szerinti módosított Proctor-vizsgálat munkavégzésének megfelelı helyszíni tömörítéssel létrehozott tömörödési görbe meghatározásán alapul, melybıl a relatív tömörség, illetve a tényleges víztartalom ismeretében a dinamikus tömörségi fok számítható. A tömörödési görbe jellege a réteg elızetes gépi tömörítésének hatékonyságától függı, a teljesen tömörítetlen állapot és a teljesen tömörített állapot közötti. A relatív tömörség megmutatja azt, hogy az adott nedvességtartalom mellett további tömörítés még végezhetı-e, emiatt ideális eszköz mind a kivitelezık, mind a mőszaki ellenırök kezében, a minıségtanúsításban és minıség-ellenırzésben.
5.
A VIZSGÁLAT ESZKÖZEI
5.1.
Mérıkészülék
(test device)
Mechanikus kézi terhelıberendezésbıl, terhelı tárcsából, abban elhelyezett mérıegységbıl és ezzel összekapcsolt mérésvezérlı-adattároló egységbıl áll (1. ábra).
5.1.1. Terhelı berendezés
(Loading Device)
A terhelı berendezés az ejtısúlyból és a vezetırúdból áll. A berendezés 7070+/-2% MPa nagyságú dinamikus terhelıerı (Fdin) elıállítására szolgál, ezért úgy kell kialakítani, hogy az ejtısúlyt a kalibrálás során meghatározott magasságból leejtve adott terhelési idıtartam alatt, a megfelelı dinamikus terheléshez szükséges terhelıerıt biztosítson a rugóelem közvetítésével. Az ejtısúly esésének központosságát vezetırúd biztosítja. Az ejtési magasságot az ejtısúly felett kialakított felsı ütközın elhelyezett rögzítı/kioldó szerkezetet, a rögzítı bilincs helyzetével kell biztosítani. Az ejtısúly kézi emelését körfogantyúval, a szállítás során történı rögzítését pedig szállításvédelemmel kell ellátni.
5
Ejtısúly test tömege: m =10,0 kg ± 0,5 kg Ejtési magasság: h = kalibrálás szerint, de 72 ± 5cm Terhelési idıtartam t = 18ms ±2ms legyen Terhelı erı Fdin= 7070 N ± 2% legyen A mérés sorszáma a mérés jelölésére szolgál, mérésenként automatikusan eggyel növekedjen.
1. ábra – kistárcsás, könnyő-ejtısúlyos mérıberendezés elvi kialakítása
5.1.2. Terhelı tárcsa
(Loading Plate)
A terhelı tárcsa középpontjában kell elhelyezni a központosító- és a mérıegységet. A dinamikus terhelés átadása központosító golyón keresztül kell történjen. A terhelı tárcsán kézi szállításra alkalmas fogantyú, legyen kialakítva. A terhelı tárcsa átmérıje 163 ±2mm legyen, vastagsága haladja meg a 20 mm-t.
5.1.3. A süllyedési amplitúdó meghatározása
(determine of sinking amplitudo)
A tárcsa süllyedési amplitúdóját arra alkalmas módszerrel, 0,01 mm-es pontossággal kell mérni a terhelés idıtartama alatt. Ennek meghatározására alkalmas módszer a terhelıtárcsa mérıüregébe telepített gyorsulásérzékelı. A függıleges irányú alakváltozást a 0,005 sec pontossággal mért idı és a 0-50g közötti gyorsulás mérésével kell meghatározni. A jeleket a vezérlı-adattárló egységhez kell továbbítani, mely a mérést elmozdulási adatként számolja és tárolja.
5.1.4. Vezérlı-adattároló egység
(Controlling – storing unit)
A vezérlı-adattároló egységet úgy kell kialakítani, hogy a mérés adatait folyamatosan, automatikusan regisztrálja, rendelkezzen a méréshez szükséges kezelıgombokkal, üzemmód kapcsolóval, kijelzıvel és adattárolóval, valamint nyomtatóhoz és a PC-re való felküldéshez szükséges számítógépes csatlakozással. A mőszer kijelzıjén méréskor jelenjenek meg a mérési utasítások, a mért adatok egy sorozatra, a hibajelek, a tápfeszültség töltési szintje és egyéb, az üzemeltetésre szolgáló tájékoztató adatok. A berendezés rendelkezzen belsı órával és a mőködéshez szükséges saját tápfeszültséghez akkumulátorral, mely 220V váltóáramból és gépjármő 12V-os egyenáramából is tölthetı. A mérı–vezérlı egység mőködését és mőködtetését gépkönyvben, vagy üzemeltetési útmutatóban a gyártónak vagy forgalmazónak kell megadni, mely legalább a következıket kell tartalmazza:
6
• • •
• •
berendezés beüzemelésének módja, lépései vezérlıegység kezelése, funkciók, csatlakozások üzemmódok: - ellenırzı üzemmód - mérı üzemmód - kalibráló üzemmód - nyomtató üzemmód - adatátviteli üzemmód berendezés tárolása, karbantartása a mőszer kalibrációjának módja, pontossága A vezérlı egységnek a mért adatok tárolását és az eredmény számítását is el kell végezni. Biztosítani kell a lehetıséget a tárolt vizsgálati eredmények helyszínen történı kinyomtatására, illetve az adatok PC-re történı felküldésére. Elınyös az adatok grafikus ábrázolásának lehetısége.
5.1.5. Nyomtató
(printer)
Az adatok nyomtatására szolgáló egység, mellyel a vezérlı-adattároló egységrıl lehet a helyszínen is a mérési eredményt kinyomtatni. A nyomtatás tartalmi követelményei: • azonosító adatok - mérımőszer száma, mérés száma, dátuma • dinamikus teherbírásmérés adatai és eredménye: - terhelési szint (p=0,35 MPa) - tárcsaszorzó (c=π/2 merev tárcsa a Boussinesq modell szerint) - út-idı grafikon s11, s12 és s13 méréseknél (együtt) - Poisson-féle tényezı MSZ2509-3 szerint µ=0,3-0,4-0,5 közül választva - az alakváltozások mért értékei s11, s12, s13 (mm) - terhelıtárcsa sebességek v11, v12, v13 (mm/s) - átlagértékek: s1á és v1á két tizedesre kerekítve (0,01 mm) - s1á/v1á hányados értéke két tizedesre kerekítve dimenzió nélkül - Ed dinamikus modulus értéke N/mm2 vagy MN/m2, illetve MPa, • Dinamikus tömörség mérésnél fentieken túl: - elsı ejtés süllyedése: s01 - ejtési sorozatok süllyedési átlagai s0á, s1á, s2á, s3á, s4á, s5á - eredmény: relatív tömörségi fok (TrE,%) - nedvességkorrekciós tényezı beütött értéke (Trw) - eredmény: dinamikus tömörségi fok(Trd,%) A nyomtatványon helyet kell biztosítani a helyszíni kézi feljegyzések számára is, mint a projekt neve, a mérési hely azonosítása (km-szelvény, oldal, méter), a vizsgált réteg neve, jellemzıje, a mérıszemélyzet kódja, idıjárási körülmények, egyéb megjegyzés részére. Elınyös a tömörödési görbe és a teherbírási görbék grafikus ábrázolása.
5.2. Tartozékok
(accessories)
A mérıüzem biztosításához, nagyobb tömegő mérések elvégzéséhez, az adatok átviteléhez célszerő a következı tartozékok biztosítása: - tartalék akkumulátor - hálózati töltıberendezés és csatlakozó - tápfeszültség csatlakozó, 12 V-os - adatátviteli csatlakozókábel - nyomtatókábel - nyomtató és papír - törlıkendı, szilikonspray
7
5.3. Mintavételi eszközök
(Sampling implement)
A mérési hely elıkészítéséhez, kialakításához, és a vizsgált réteg anyagtípusának, vastagságának meghatározásához szükséges helyszíni mintavétel eszközei a következık: - kézi ásólapát, vagy lapát - mőanyag zsák (talajminta vételhez) - légmentesen zárható edény (víztartalom meghatározáshoz) - lehúzóléc az egyenletes felület biztosításához
5.4. Anyagok
(materials)
A vizsgálathoz szükséges anyagok lehetnek továbbá a következık: - felületkiegyenlítı homok kb.10 kg - tartalék papírtekercs a nyomtatóhoz
5.5. A mérıkészülék üzemmódjai
(operation mode)
A mérıkészülék üzemmódjait és leírását a gyártó (forgalmazó) által készített üzemeltetési útmutatónak kell tartalmaznia. Minimálisan az alábbi üzemmódok üzemelésének biztosítása szükséges. A mérés sorszáma a mérés jelölésére szolgál, mérésenként automatikusan eggyel növekedjen.
5.5.1. Mérıüzemmód 5.5.1.1. Teherbírás mérési üzemmód
(Measuring operation mode) (Bearing Capacity test mode)
A teherbírásmérések rutinszerő végrehajtására szolgál a mérési helyen. A mérés során három ejtés elıterhelés után, három ejtés dinamikus terhelésbıl, átlagképzéssel kell meghatározni a dinamikus modulus értékét, legalább az alábbi mért értékek kijelzésével a vezérlı-adattároló egységen: - egyedi értékek: s11, s12, s13 alakváltozások 0,01mm pontossággal - süllyedési amplitúdók átlagértéke: s1á 0,01mm pontossággal - dinamikus modulus: Ed N/mm2,MN/ m2, vagy MPa 0,1 pontossággal Elınyös, ha a vizsgálathoz elıírt három dinamikus terhelésnél a mérıkészülék terhelıtárcsa út-idı süllyedésgörbéjét is kijelzi.
5.5.1.2. Tömörség- és teherbírás-mérési üzemmód
(Compactness & loading test mode)
A tömörségmérés lehet egyszerősített (BCP), vagy teljes sorozatú (BC) mérés. A teljes sorozatnál mind a 18 ejtésnél meg kell meghatározni a süllyedési amplitúdókat. Mivel az elsı hat ejtés a teherbírásméréshez is szükséges, ezért a 5.5.1.1. pontban leírt ejtéseket folytatva, további 4x3=12 ejtés szükséges a dinamikus tömörségi fok teljes sorozatú meghatározásához. Az egyszerősített tömörségmérési üzemmód választása esetén a 9. ejtés után a program figyeli a tömörödési görbe meredekségét. Ha az két pont között már kisebb lesz α=0,05-nél, akkor a hátralévı pontokat lineárist feltételezve, számítja. Az ilyen mérés valamivel kisebb tömörségi fokot ad, azaz a biztonság javára hanyagol el. Az egyszerősített vagy teljes sorozatú mérést az adatrögzítésnél jelölni kell. A mért értékekbıl matematikai átlagképzéssel kerüljön meghatározásra sorozatonként az átlagos süllyedési amplitúdó, ebbıl a dinamikus modulus és dinamikus végmodulus értéke, a relatív tömörségi fok és a dinamikus tömörségi fok az 5.5.1.1. ponttal egyezıen, továbbá legalább: - egyedi süllyedési érték: s01, elsı ejtés alakváltozása 0,01mm pontossággal - süllyedési amplitúdók átlagértékei: s0á, s1á, s2á, s3á, s4á, s5á (mm) 0,01mm pontossággal - relatív tömörségi fok: TrE% 0,1mm pontossággal - nedvességkorrekciós tényezı: Trw 0,01pontossággal (választott érték) - dinamikus végmodulus: Edvég N/mm2, MN/ m2, vagy MPa 0,1 pontossággal - dinamikus tömörségi fok: Trd% 0,1 pontossággal Elınyös, ha a vizsgálat alatt az s11, s12, s13 három dinamikus terhelésénél a terhelıtárcsa út-idı diagrammját és a tömörségmérés süllyedési görbéjét a vezérlı-tároló egység grafikusan is kijelzi.
8
5.5.2. Kalibrációs üzemmód
(Calibration operation mode)
Saját ellenırzésre és kalibrálásnál alkalmazott üzemmód. Ebben az üzemmódban csak egy ejtés süllyedési amplitúdójának mérése és kijelzése történik. A kalibrációs üzemmódban a kijelzın kiegészítésként jelenjen meg a terhelıtárcsa maximális süllyedési sebessége (v, mm/s), valamint a gyártó által elıírt ellenırizendı adatok, mint például a kalibrációs faktor, továbbá mindazon értékek, melyek a kalibrációhoz kiolvasni szükséges.
5.5.3. Nyomtató üzemmód
(Printing operation mode)
A nyomtató üzemmódban kell biztosítani a mérési adatok, eredmények helyszíni, közvetlen kinyomtatását.
5.5.4. Adatátviteli üzemmód
(Data-port operation mode)
Biztosítani kell, hogy a vezérlı-tároló egységbıl a tárolt adatok felvitele PC-re lehetséges legyen. Az adatátviteli üzemmód választásával a berendezéshez kapcsolható adatkábelen vagy vezeték nélküli porton keresztül a mérés adatai további tárolásra, illetve feldolgozásra, PC-re átvihetık legyenek. Megjegyzés: A fenti általános elvek szerint kialakított vezérlı-tároló egység részletes kezelését és ismertetését a gyártónak (forgalmazónak) a mérıberendezéshez mellékelt használati utasításban, vagy üzemeltetési útmutatóban kell részletezni, legalább az itt megadott szempontok szerint.
6. VIZSGÁLATOK Törekedni kell a vizsgálati hely anyagának elızetes megismerésére, alkalmassági vizsgálatának elvégzésére, tömöríthetıség (EN 13286-2), szemeloszlás (EN933-2), víztartalom (EN1097-5), vízfelvétel, telítési vonalak és beépítési víztartalom határok (EN1097-6) tekintetében. A mérés kézi technikáját elızetesen a mérıszemélyzetnek el kell sajátítani, különös tekintettel a visszapattanó ejtısúly körfogantyújának biztonságos megfogására és megfelelı rögzítésére. Alacsony dinamikus modulusoknál és laza, tömörítetlen rétegeknél számítani kell arra, hogy az ejtısúly az elsı ejtésnél alig pattan vissza. Fagyott rétegen a dinamikus mérés végrehajtása tilos. A helyszíni víztartalom mérésbıl megállapíthatóan S>0,95% telítettség felett, <5% levegıtartalom esetén minden dinamikus mérés megbízhatósága a víz összenyomhatatlansága miatt korlátozódik, ezért feltételesen kell kezelni és a megjegyzésben ezt a tényt fel kell tüntetni.
6.1. A mérés helyének elıkészítése
(preparation of measuring place)
A méréshez a vizsgálat helyét elı kell készíteni. Az elıkészített felületnek síknak, és az anyagrétegre jellemzınek és egyenletes textúrájúnak kell lennie. A felületre a terhelı tárcsának billenésmentesen kell felfeküdnie. Az elıkészített felület átmérıje a terhelı tárcsa átmérıjénél kb. 10 centiméterrel nagyobb, közel vízszintes legyen. Egyenetlen felületet lehúzóléccel, vagy lemetszéssel síkra kell alakítani. Ha a földmő, illetve a vizsgálandó anyagréteg felülete laza, kiszáradt, repedezett vagy egyenetlen, akkor szükséges mértékig ezt a réteget el kell távolítani és a mérés helyét az elıírt nagyságú területen így kell kialakítani. Amennyiben a jó felfekvés más módon nem biztosítható, a felületen lévı egyenetlenségeket légszáraz finom H0/1 homokkal kell kitölteni. Az elıkészítés során törekedni kell arra, hogy a kiegyenlítı homok vastagsága ne haladja meg a hézagok kitöltéséhez feltétlenül szükséges mértéket. Csak a felület hézagait, egyenetlenségét töltse ki és biztosítsa a teljes felülető felfekvést. A felület elıkészítésének módját – amennyiben annak anyaga jelentısen eltér a vizsgált szerkezet anyagától – a mérési jegyzıkönyvben is fel kell tüntetni megjegyzéseknél. Fagyott rétegen, vagy minden olyan helyzetben amikor a szabad alakváltozás létrejötte az ejtések hatására korlátozott, a mérés elvégzése tilos.
9
6.2. A mérıeszköz elıkészítése méréshez 6.2.1. Mőszer felkészítése a helyszíni mérésekhez
(device preparation for measuring)
A mérıberendezés alkalmasságának ellenırzését és a mérésre való felkészítését a napi mérési feladatok elıtt az alábbi szempontok betartásával kell elvégezni: • a terhelıberendezés mechanikus mőködésének ellenırzése (kioldószerkezet, vezetı csı, szállításvédelem kioldása, tisztítás és szilikonos kenés elvégzése) • az ejtısúly szabad esésének leellenırzése • az elektronikus csatlakozók sértetlenségének vizsgálata • a csatlakozó kábelek épségének ellenırzése • akkumulátorának töltöttségének ellenırzése (vezérlıegység és printer) A mérıkészülék saját ellenırzését és a 6.2.2. pont szerinti tesztmérést még a telephelyen el kell elvégezni, a mérıhelyre való elindulás elıtt. Abban az esetben, ha az ellenırzés során mechanikai sérülés, szorulás, vezetékszakadás, szennyezettség, korrózió jelei tapasztalhatók, akkor a hibát el kell hárítani. Amennyiben az akkumulátor töltöttségi állapot kijelzése kisebb 50 százaléknál, az akkumulátort fel kell tölteni, vagy ki kell cserélni. Nagyobb feladatok elıtt teljesen töltsük fel az akkumulátorokat.
6.2.2. Ellenırzı mérés
(Controll test)
A vizsgálati területre érve, a jellemzı mérési helyen a berendezést mérıüzembe kell helyezni. Végezzük el egy ellenırzı tesztmérést. Ha a kijelzın mérési hiba üzenet jelenik meg, ellenırizzük a készülék összeállítását és kábeleit és indítsuk újra az ellenırzést. Amennyiben továbbra is készülékhiba kijelzése történik, futtassuk le a gyorsulásmérıre vagy mérıegység ellenırzésére teszteket. Hibás berendezéssel a mérést nem lehet megkezdeni. A mérıberendezés megfelelı mőködése esetén meg kell vizsgálni továbbá az egyedi dinamikus modulus értékek eltérését is az elsı méréskor. Abban az esetben, ha ezek különbsége nem haladja meg az elıírt értéket, illetve a három ejtés grafikus rajzolata egymáshoz közeli, a mérıberendezés mőködése megfelelınek tekinthetı és a mérések megkezdhetık, illetve az elsı mérés is elfogadható.
6.2.3. Dátum beállítása
(Date setup)
A helyszíni nyomtatásokon a vizsgálat dátuma és ideje is kinyomtatásra kerül, ezért a mérés elıtt meg kell gyızıdni a dátum és idı-adatok helyességérıl. Errıl a 6.2.1. pont szerinti elıkészítés során célszerő megbizonyosodni. Amennyiben a dátum és idı adatok nem lennének pontosak, azok beállítását is el kell végezni, a berendezés kezelési, vagy üzemeltetési útmutató szerint.
6.3. A dinamikus teherbírás mérés végrehajtása (measing the dynamic bearing capacity) 6.3.1. Dinamikus teherbírás-mérés lépései
(steps of the dynamic bearing capacity tets)
A mérıhely elıkészítése után a mérıberendezést el kell a felületen helyezni: • a terhelıtárcsa elhelyezése az elıkészített felületre határozott mozdulattal, de nem leejtve, majd jobbra-balra 45o-os elforgatással megigazítva, billenésmentes felfekvés biztosítása • a terhelıtárcsa jeladójának összekapcsolása a vezérlı-tároló egységgel, a mérıkábellel • a terhelıtárcsa központosító golyóra állítsuk rá a még alul rögzített ejtısúlyt • az ejtısúly szállításvédelmet biztosító csapját oldjuk ki • következik a terhelısúly felhúzása és rögzítése • a mérı-vezérlı egységet kapcsoljuk be, mérı állásba
6.3.2. A dinamikus teherbírásmérés mőveletei a.) A mérési ponton három ejtéssel elıterhelést kell végezni (b-d). b.) Az ejtısúlyt ütközésig fel kell emelni a rúdon és a rögzítıkarral felsı állásban rögzíteni. Ügyelni kell arra, hogy emelés közben a tárcsáról a központosító golyó fészkét ne emeljük fel és a tárcsát se mozdítsuk el. Az ejtısúly kioldószerkezethez való hozzákapcsoláskor mindkét kezünket használjuk egyszerre úgy, hogy a rögzítıelem bilincsére felülrıl feltámasztjuk két hüvelykujjunkat. Az ejtısúlyt közvetlenül az
10
ütközıig kell felemelni két kezünk ujjaival segítve addig, hogy az a rögzítıt érintse, majd feljebb húzva, a rögzítı/kioldószerkezet a súlyt megfogja. A túl gyors, hirtelen megemelés hibás méréshez vezethet. c.) A vezetıcsı terhelıtárcsára merıleges beállítása mellett az ejtısúlyt ki kell oldani, leejteni, majd visszapattanása után a körfogantyút elkapva és a sújt megemelve ismételten a rögzítı szerkezetbe kell befogni. d.) A harmadik ejtéssel az elsı sorozatot, az elıterhelést befejeztük, második sorozatként a három mérıejtés következik (f-j). e.) Az elıterhelések adatait csak teherbírás méréskor nem szükséges tárolni. Ezért, ha a vezérlı-egység még nem lett volna bekapcsolva, ilyenkor be kell kapcsolni. f.) A vezetıcsövet a tárcsára merıleges helyzetben a terhelıtárcsára finoman rá kell nyomni a tartó kezünkkel és az ejtısúlyt ki kell oldani, majd visszapattanás után a súlyt felemelve ismét befogni. Elınyös, ha a vezérlıegység hangjelzéssel is jelezi, hogy felkészült a következı ejtésre. Ejtés után meg kell gyızıdni arról, hogy a vezérlı egység a mérést elfogadta-e. Ha nem, akkor ismételt ejtés helyett új felállásból célszerő a mérést megismételni, folytatni, majd a berendezést a szervizben megfelelıen beállítani. A kijelzın a mért süllyedési amplitúdó jelenjen meg, például: s11 g.) Újabb ejtés után az ejtısúlyt elkapva és felemelve rögzítjük. A kijelzın ismét jelenjen meg a mért süllyedési amplitúdó: s12, h.) Harmadik ejtés után az ejtısúlyt elkapva, finoman helyezzük alsó állásba és rögzítsük. A kijelzın most mindhárom süllyedési amplitúdó és ezek átlaga is leolvasható kell legyen: s11 - s12 - s13 és s1á értékei. Amennyiben az egyes süllyedési amplitúdó értékek jelentısen eltérnek az átlagtól, akkor javasolt a mérést megismételni. Ha elfogadjuk, akkor a dinamikus teherbírásmérés befejezıdött. i.) A kijelzın a süllyedési amplitúdók átlagértéke mellett ekkor a dinamikus modulus értéke is kerüljön kijelzésre, a mérés számával. j.) A mérési adatok legyenek kinyomtathatók. A mérés befejezése után a mérı-adattároló egységet ki kell kapcsolni, az ejtısúlyt a szállításhoz bebiztosítani. Ilyekor kell még a kiegészítı és azonosító adatokat is feljegyezni, célszerően a kinyomtatott eredmények mellé. További mérésekhez új felállás szükséges. k.) Ha a mérıberendezést a következı mérıhelyre kell vinni, a súlypontban elhelyezett fogantyúnál megfogva, külön-külön kézben megfogva szállítsuk. Ügyeljünk arra, hogy a központosító rúd szára ne ütıdjön semmihez, ne sérüljön. Mindig használja a csıvédıt. l.) Amennyiben az ejtés végrehajtása után a vezérlıegység kijelzın hibaüzenet jelenik meg, annak okát ki kell deríteni, a hibát elhárítani és az ejtést újra el kell végezni. A hibát okozhatja a terhelıtárcsa, vagy az ejtısúly központosítás bemozdulása is, ezért hibaüzenet után maradjuk még ugyanabban a felállásban, kapcsoljuk ki, majd újra be a vezérlıt és végezzünk el egy teszt-ejtést.
6.3.3. Helyszíni mérés különleges körülmények között
(test in case of special surroundings)
Különleges körülményt jelent a munkaárokban, részleges visszatöltések felületén, lejtıs felületen, vagy rézsőn végzett mérés. Ezekben az esetekben a mérés során kiemelt figyelmet kell fordítani a balesetvédelmi óvó rendszabályokra (omlásveszély, és személyzet közlekedése). Mérni csak ott lehet, ahol biztonságos mérési feltételek biztosítottak. Lejtıs területen a vizsgálat végzésénél gondolni kell a terhelıtárcsa elcsúszására, elmozdulására, ezért mérni csak a mérıhely vízszintes körüli kialakítása után lehet.
6.4. A dinamikus tömörség- és teherbírás mérés végrehajtása 6.4.1. A dinamikus tömörség- és teherbírás mérés általában (compactness & loading test) A berendezés elıkészítése az 6.2.1-6.2.2-6.3.1. pontokkal azonos. A dinamikus tömörségmérés a teherbírás-méréssel egy idıben történik, és az elıterhelésként leadott ejtések süllyedési amplitúdóját is mérni kell. A dinamikus teherbírásméréséhez szükséges második sorozat után, további négy sorozat szükséges 3-3 ejtéssel. Ily módon a teljes dinamikus tömörségméréshez összesen 18 ejtést kell végezni. Egyszerősített tömörségmérés a 7.3.1.1. pont szerint végezhetı, mely a kilencedik ejtéstıl szabályozza a szükséges ejtések számát a süllyedési amplitúdó görbe meredekségétıl függıen, legföljebb a 18.-dik ejtésig.
11
6.4.2. A mérés mőveletei Az elsı két sorozat (hat ejtés) mérési adat a dinamikus teherbírásméréshez és a dinamikus tömörségvizsgálathoz is szükséges. A mérés végrehajtása az 6.3.2. pontban leírtakkal egyezı, a második sorozatig. Ez után további négy sorozatban újabb három-három ejtést kell végezni a terhelıtárcsa elmozdítása nélkül. Az ily módon összesen 18 ejtéssel tömörített rétegre jutó munkavégzés ekkor a módosított Proctor–vizsgálatnál alkalmazott tömörítı munka mennyiségével egyezı. A mérések közötti kijelzés és hibajelzés az 6.3.2. fejezetben leírtaknak megfelelı. Ejtési hiba, a súly elejtése esetén nem ismételhetı meg az ejtés, új mérıhelyen új felállás szükséges. Méréskor az ejtéseket lefolytatva, a vezérlı-mérı egység sorozatonként jelezze ki a süllyedési amplitúdókat. Végül az összesen rendelkezésre álló süllyedési amplitúdók: sij ahol i=0-5 a mérési sorozatot, j=1-3 ejtések számát jelöli. Ezzel a 18 ütés során az egyenként bekövetkezett süllyedési amplitúdók ismertté váltak.
7. Mérési eredmények számítása
(calculation of results)
7.1. Behajlás, süllyedési amplitúdó
(deflection, sinking amplitudos)
A süllyedési amplitúdó a tárcsa mérés 18ms ideje alatt mért mozgási görbe terjedelme; a süllyedésének mértéke. Jele: sij, mértékegysége: mm, ahol i=0-5 hat sorozat, és sorozatonként j=1-3 ejtést jelöl. Ejtésenként az egyedi értékeket is rögzítetni kell, vagy a vezérlıegységben tárolni. Az egyedi értékekbıl sorozatonként matematikai átlagot kell képezni. Az átlagok jele: siá, valamennyi három ejtés átlaga. A süllyedési amplitúdókat és azok átlagos értékeit legalább 0,1 mm pontosan kell megadni.
7.2 Dinamikus teherbírási modulus
(dynamic loading modulus)
A dinamikus modulus Ed, mértékegysége N/mm2 vagy MN/m2 illetve MPa, melynek értékét az alábbi Boussinesq-féle képletbıl kell számítani, az s11,s12 és s13 süllyedési amplitúdók számított s1á átlagértékébıl:
E d , C ,µ ahol:
ahol:
c s1á µ r pdin A
Fdin= ahol:
m g h K
(
)
c ⋅ 1 − µ 2 ⋅ p din ⋅ r = s1á
= Cµ / s1á
- Boussinesq-féle tárcsaszorzó (π/2 merev tárcsára figyelembe véve) - tárcsa közepének átlagos függıleges elmozdulása, 0,01 mm - Poisson-tényezı (MSZ 2509-3 szerinti értelmezésben) - a terhelı tárcsa sugara, mm - Fdin /A tárcsa alatti dinamikus terhelés nagysága, 0,35 MPa, N/mm2 vagy MN/m2 - terhelıtárcsa felülete, mm2 2 .m . g .h . K
- az ejtıtest tömege, - nehézségi gyorsulás m/s2(szélességünkön 9,81) - az ejtési magasság, m - rugóállandó, N/m
Dinamikus teherbírási modulus a végmodulus is, mely a dinamikus tömörségvizsgálat végzése végén, a teljesen betömörített réteg teherbírását jellemzi és értéke az Ed számítási képlettel, de az s51, s52, s53, süllyedési amplitúdókból képzett s5á átlagértékébıl számítható. Megjegyzés: A dinamikus teherbírási modulus értékét egy tizedesre kerekítve kell megadni. A dinamikus modulus teljes értelmezhetısége érdekében az eredmény mellett meg kell adni, vagy fel kell tüntetni a képletben alkalmazott, választott c szorzót, illetve fel kell tüntetni az alkalmazott Poisson-tényezıt is. Egy mérési helyen egy mérésen belül két mérést kell végezni a mértékadó méréshez (lásd 7.2.2)
12
7.2.1. Egyenértékő dinamikus modulus A különbözı mérıkészülékekkel mért mérési eredményekbıl a földmő/réteg anyagára jellemzı tényezıvel számított egyenértékő dinamikus modulust kell képezni, ha a berendezésnél a C=2 tárcsaszorzó, vagy a µ=0,4 tényezı rögzített lenne, vagy a c=π/2 és a valós Poisson-tényezı nem állítható be. Ez gyakori a beégetett programú korábbi mérıkészülékek esetén. Ezek eredményei tehát átszámítandók. Egyenértékő dinamikus modulus csak egyforma tárcsaátmérıjő és egyforma dinamikus terheléső mérési eredményekbıl számítható át a valós Poisson-modulusú rétegre, vagy a merev tárcsa-szorzóra, ezért ezt jelölni kell. Átszámítása:
EdE, D, p =Ed*kµ*kc ahol: kµ - Poisson tényezı miatti átszámítási szorzó, ha az a méréskor nem volt beállítható kc - tárcsamodell szorzó átszámítási szorzója, ha az a méréskor nem volt állítható Ha a c=2 és µ=0,4 tényezı rögzített, akkor: µ = 0,3 szemcsés anyag esetén kµ = 0,923 és µ = 0,5 kötött anyag esetén kµ= 1,120, kc =- 0,785 c = 2 helyett c = π/2 – t kell figyelembe venni. Ha a mérés c=2 merev tárcsaszorzóval és valós µ Poisson-tényezı rögzítése mellett történt, akkor EdM,D,p=Ed azaz semmilyen átszámítás nem szükséges. Az egyenértékő dinamikus modulus értékét egy tizedesre kerekítve kell megadni. Teljes értelmezhetıség érdekében az eredmény mellett meg kell adni, vagy fel kell tüntetni a tárcsaátmérıt (pl. 163) és az alkalmazott dinamikus terhelést: pl.: EdE /163 /0,35 = 16,3 MPa
7.2.2. Mértékadó dinamikus modulus Joghatással járó minısítı és ellenırzı mérések esetében egy méteren belül, egy idıben elvégzett legalább két mérésbıl matematikai átlagot kell képezni.. Ha ezek eltérése az átlagtól nagyobb, mint annak 20 százaléka, akkor egy újabb, harmadik mérés bevonása szükséges az átlagba. A mértékadó dinamikus modulus értékét egész számra kerekítve kell megadni. A teljes értelmezhetıség érdekében az eredmény mellett meg kell adni, vagy fel kell tüntetni a tárcsaátmérıt és az alkalmazott ρdin dinamikus terhelést is. Például: EdM,/ D,/ p = 24 MPa Megjegyzés: Ha a dinamikus tömörség mérésekor a mért víztartalomból számított telítettség értéke S>0,95 akkor a réteg vízzel telített. Mivel a víz dinamikus ütéssel nem nyomható össze, kisebb süllyedési amplitúdót mér, azaz a mérés nem lehet mértékadó (ez valamennyi dinamikus mérésre érvényes). Ekkor a mért dinamikus modulus mérési eredményét tájékoztató értéknek kell tekinteni, mert a mérés feltételei korlátozottan állnak fenn. A vizsgált réteg ilyenkor tömörítı hengerrel sem tömöríthetı megfelelıen, a réteget szárítani, vagy szellıztetni kell!
7.3 A dinamikus tömörségi fok A Trd,% dinamikus tömörségi fok a relatív tömörség és a nedvességkorrekciós tényezı szorzata: Trd% = TrE * Trw = Trρ% ahol TrE helyszíni relatív tömörség az adott víztartalom mellett a tömörítı munkával elért tömörségi fok (lásd 7.3.1.1. pont), a Trw pedig az optimális víztartalomra való átszámításhoz szükséges nedvességkorrekciós tényezı. Az így kapott tömörségi fok az izotópos méréssel meghatározott tömörségi fokkal (Trρ,%) egyezı. A dinamikus tömörségi fok más tömörségmérési módszerekhez képest (izotópos, vagy kiöntéses térfogatsőrőség és viszonyítási sőrőséghez való viszonyításosnál) jóval kedvezıbb pontosságú. A TrE helyszíni relatív tömörség számítása elıtt a 18 ejtés során mért süllyedési amplitúdókat korrigáljuk az sij ≥ si,j+1 feltétel szerint, mellyel a tömörödési görbe véletlen ingadozásait csökkentjük, a biztonság javára. A természetes víztartalomnál elért tömörségi fokot jelentı TrE relatív tömörség értékét ebbıl a korrigált görbébıl kell meghatározni, a következı kifejezésbıl: TrE% = 100 – Ф0 *Dm
13
ahol: Ф0 = a Proctor-vizsgálat Gsz=constans modellbıl számított ∆Vmm – Trρ% egyenes lineáris együtthatója. A módosított Proctor-vizsgálatból lineáris összefüggése miatt egyszerően számítható, vagy általánosan 0,365 ± 0,025-nek vehetı (mely nagyszámú mérésessel behatárolt jellemzı érték). Megjegyzés: A másodfokú görbével való közelítés egy-két százalékos pontosságnövekedést nem okoz, TrE% = 100 + Ф2 *Dm2 - Ф1 *Dm ahol Ф2 = 0,0015 és Ф1 = 0,395.
Dm = deformációs mutató, számítása az ejtés számával súlyozott, az egymást követı süllyedési amplitúdók különbségébıl képzett adatsor elemeinek ejtésig számított összegébıl történik: Dm = ΣDk*(3*i+j)/18 mértékegysége: mm ahol i=0–5 és j=1–3, és ahol Dk az egymást követı korrigált süllyedési amplitúdók különbsége. Megjegyzés: A Gsz=constans modell alatt a természetes, helyszíni állapottal egyezı elméleti modellt kell érteni, ahol a minták száraz tömege azonos és csak a víztartalma változó. Emiatt a próbahengerek egyforma munkával történt tömörítése utáni (számított, vagy valóságos) magassága a wopt-nál a legkisebb és a száraz-, illetve nedves ágon kifelé mozogva a hengerek ∆Vmm magassága növekvı. Az azonos száraz tömegő hengerek különbsége a henger azonos átmérıje miatt értelmezhetı a hengermagasságok különbségével is, mint a szomszédos hengerhez hasonlított értékkel, mely ahhoz képesti süllyedésként is felfogható. Mivel hagyományosan a hengerek száraz sőrőségét az alkalmassági vizsgálatból ismerjük, e térfogatok különbségével a száraz sőrőségbıl számított Trρ% tömörségi fok összefüggése meghatározható. Ezt az összefüggést lineárisnak tekintve Trg%= 100 - Ф * ∆Vmm ahonnan a Ф értéke R=>0,9 korrelációs együttható mellett meghatározható.
A nedvességkorrekciós tényezı számítása: A nedvességkorrekciós tényezıt a méréssel egy idıben, vagy a laboratóriumban mért víztartalom értékébıl kell számítani: Trw = ρdi / ρdmax A nedvességkorrekciós tényezı tehát a laboratóriumi Proctor-féle alkalmassági vizsgálatból meghatározott sőrőségarány, egy normalizált Proctor-görbe. A ρdmax értékét az anyagminta legalább négypontos EN 13286-2 szabályozás 7.4 pontja szerinti, módosított Proctor alkalmassági vizsgálatából kell meghatározni; illetve a ρdi értékét a Proctor-vizsgálati görbérıl kell leolvasni, a mérési hely víztartalmának wt% ismeretében. Nagyobb munkánál, vagy nagy felületen alkalmazott anyagtípus (pl. védıréteg) esetén a Trw szorzó elıre, a víztartalomtól függıen táblázatosan elıre elkészíthetı és a helyszínen azonnal alkalmazható. (lásd F3. függelék) Megjegyzés: Pontosabb igény esetén a korrigált nedvességkorrekciós tényezıvel lehet számolni:
Trd = TrE * Trwk, ahol Trwk=(Trw – ∆) / (1 – ∆), és ∆=(s01-s53) / Σsij Megjegyzés: A Proctor-görbét a Proctor-pontokbók másodfokú görbével, regressziós analízissel határozzuk meg. A mért Proctor –pontok két fiktív ponttal kiegészíthetık. Ezzel a módszerrel a módosított Proctor vizsgálatból számított nedvességkorrekciós görbe egész víztartalmakra számítható és elıre megadható. Pédát az F3 függelékben mutatunk be.
7.3.1. Mértékadó tömörségi fok Joghatással járó minısítı és ellenırzı mérések esetén egy méteren belül mért két dinamikus tömörségi fokból matematikai átlagot kell képezni és a mértékadó dinamikus tömörségi fok értékét egész számra kerekítve kell megadni. Példa: TrdM = 95% Ha a számításba bevont dinamikus tömörségi fok eltérése (∆Trd, %) az átlagtól nagyobb, mint 3,0%, akkor az átlag számításába egy harmadik, szintén egy méteren belüli mérés bevonása szükséges. Megjegyzés: Ha a dinamikus tömörség mérésekor számított Dm deformációs mutató értéke >3 2,6 és ugyanakkor a mért dinamikus modulus Ed<10 MPa, akkor a dinamikus tömörség mérési eredményt csak tájékoztató értéknek lehet tekinteni, mert a helyi tömöríthetıség feltételei korlátozottan állnak fenn. Ekkor a tömörséghez szükséges terhelhetı ellenfelület hiányzik, a réteg nem tömöríthetı megfelelıen a mérés során. Ekkor a vizsgált réteg tömörítı hengerrel sem tömöríthetı megfelelıen, növelni kell a teherbírást, majd újra tömöríteni! Ha a dinamikus tömörség mérésekor a mért víztartalomból számított telítettség értéke S>0,95 akkor a réteg vízzel telített. Mivel a víz dinamikus ütéssel nem nyomható össze, kisebb süllyedési amplitúdót mér, azaz a mérés nem lehet mértékadó (ez valamennyi dinamikus mérésre érvényes). Ekkor a mért dinamikus modulus mérési eredményét tájékoztató értéknek kell tekinteni, mert a mérés feltételei korlátozottan állnak fenn. A vizsgált réteg ilyenkor tömörítı hengerrel sem tömöríthetı megfelelıen, a réteget szárítani, vagy szellıztetni kell!
7.3.1.1 Egyszerősített tömörségmérés A réteg gépi tömörítésétıl függıen, de jellemzıen az esetek jelentıs részében a 18 ejtés elıtt betömörödik a mért réteg, azaz az ejtések száma csökkenthetı lenne. Ennek oka az, hogy a szükséges ejtések száma a laza, tömörítetlen rétegekre van megállapítva. Ha a tömörödési görbe végének meredekségét a mérés alatt – szoftveresen - ellenırizzük és az már 5%-nál kisebb, akkor a többi, hátralévı süllyedési amplitúdó ezzel a meredekséggel már számítható. Ez a valósan végigmért tömörödési görbénél legföljebb pár tizeddel rosszabb relatív tömörségi fokot ad, azaz a biztonság javára e módszer biztonsággal alkalmazható.
14
Megjegyzés: Próbatömörítésen, vagy összehasonlító, párhuzamos méréseken a teljes mérési sorozatot alkalmazzuk.
8. VIZSGÁLATI JEGYZİKÖNYV 8.1. Tartalmi követelmények A vizsgálati jegyzıkönyvben fel kell tüntetni jelen elıírás számát, a vizsgáló laboratórium azonosító adatait, mérési jogosultságát, továbbá: - a könnyő-ejtısúlyos mérıberendezés típusát, gyári számát - a mérés helyét és azonosító adatait, dátumát, a mérés sorszámát - vizsgált szerkezet, földmő, talaj-réteg nevét - a kapcsolódó dokumentumok hivatkozásait (Proctor-vizsgálat, víztartalom mérések) - a vizsgálati részeredményt (dinamikus modulus, tömörségi fok) - a mértékadó eredményt (mértékadó dinamikus modulus, mértékadó tömörségi fok) - a vizsgálat pontosságát, megbízhatóságát, a mérési bizonytalanságra való utalást - az eredményt esetlegesen befolyásoló idıjárási és egyéb jellemzıket, körülményeket - a vizsgálatot végzı személy nevét, aláírását - a vizsgálati jegyzıkönyv mőszaki tartalmáért felelıs személy nevét, aláírását és dátumát Megjegyzés: Egyéb tájékozató adatként célszerő feltüntetni továbbá a laboratórium munkamenetéhez szükségnek ítélt egyéb adatokat (munkaszám, mérıszemélyek kódja, lapszám, cég-logo, cím, elérhetıség, telefon, fax, e-mail). A vizsgálati jegyzıkönyvben fel kell tüntetni, hogy a vizsgálati eredmények csak a vizsgált mintákra vonatkoznak, a vizsgálati részadatokat a mérési lapok tartalmazzák, melyekbe a Megrendelı bármikor betekinthet. A vizsgálati jegyzıkönyv csak teljes terjedelemben és csak a vizsgálólaboratórium írásbeli jóváhagyásával másolható. A vizsgálati jegyzıkönyv a vizsgálati eredménybıl eredı semmilyen tanácsot, minıségre való utalást vagy ajánlás nem tartalmazhat.
MELLÉKLET M.1. A KÖNNYŐ EJTİSÚLYOS MÉRİBERENDEZÉS KALIBRÁCIÓJA M.1.1. Gyári kalibrálás A gyártó által eladott készülék legalább gyárilag kalibrált állapotú legyen, az ejtési magasság az ejtısúly tömege és a rugóállandó alapján számítottal legyen egyezı. A beállítási paramétereket és a mérıegységet jellemzı kontroll értékeket, valamint ezek megengedett eltérését gyártónak írásban is meg kell adni.
M.1.2. Kalibrációs eljárás A dinamikus tömörséget és dinamikus teherbírást mérı mőszert 10.000 mérés elérése után, de legalább kétévenként egyszer az erre jogosult kalibráló laboratóriumban kalibráltatni kell. Kalibráció elıtt a mérıeszközt a gyártó által kijelölt szakmőhelyben felül kell vizsgáltatni, a szükséges javításokat elvégezni, és/vagy a gyártó által kijelölt alkatrészeket ki kell cserélni (ilyen lehet például a teflon csúszógyőrő, vagy a mőgumi rugóelem). Ha a rugóelem nem cserélhetı, akkor azt is kalibrálni szükséges, a kalibráló laboratórium által rögzített eljárással. Elınyös a hosszú élettartamú fém tárcsarugó elemek alkalmazása. Ha a rugóelem mőanyag, gumi, vagy a gyártó elıírása szerint a kalibráláskor kicserélendı, akkor annak a csere idıszaka alatti 0-40°C közötti, 5% belüli, hımérséklettıl való függetlenségét, valamint a megengedhetı K=N/m rugóellenállás 5%/évnél kisebb öregedését, illetve merevségének változását szaklaboratóriumban mért méréssel, szakvéleménnyel kell igazolni. A hımérséklet változása miatti megengedett eltérést új rugó-elemeken legalább 500 mm/perc terheléssel, és legalább 10 kN-ig mérve kell igazolni 5% tőrésen belül, valamint ugyanezt a rugóelem cserére elıírt idıintervallum végére érve a mért rugóelemen újabb 5% tőrés megengedése lehetséges. A mérımőszer idıközi meghibásodása miatti javítása, vagy alkatrész csere esetén a mérıberendezést újra kell kalibráltatni.
15
Kalibrációs eljárás során a mérıberendezéstıl független mérırendszerrel kell ellenırizni a mérıeszköz által mért és kijelzett értékeket. A kalibrációhoz tartozó adatok legalább a beállított ejtési magasság, és az ejtısúly tömege. A kalibrációs eljárást legalább a rugóelem központosító golyója alatt mért dinamikus terhelı erı, a terhelési idı, valamint a terhelési idı alatti elmozdulás mérésének, ezek pontosságának ellenırzésére kell lefolytatni, arra akkreditált kalibrációs laboratóriumban, mely a megfelelı kalibrációs eljárás kidolgozását és jóváhagyását feltételezi. A kalibrációt a gyártó által megadott adatokból kiindulóan kell elvégezni és szükség esetén az ejtési magasság megváltoztatásával kell korrigálni. A kalibrációt a mérıeszköztıl független erımérıvel és független alakváltozás-mérıvel kell elvégezni. A független kalibráló erımérı egység legyen alkalmas az erı lefutásának 18 ms alatti, illetve a maximumának mérésére. A független kalibráló alakváltozás-mérı egység legyen alkalmas legalább három szegmensben (azaz 120°-onként elhelyezett) mérıponton, a 18 ms alatti terhelés alatti alakváltozás – alábbiakban részletezett, megfelelı tartományban történı - mérésére, melyhez a folyamatos érintkezést a mérıtárcsa és az alakváltozás mérı között a terheléssel ellentétes oldalon (alulról) kell biztosítani, a folyamatos érintkezés biztosítása érdekében. A kalibrációról jegyzıkönyvet kell kiadni. A jegyzıkönyv a berendezés azonosító adatai és a részletes kalibrálási eredmények mellett térjen ki legalább a gyártói adatokra, a mérıberendezés állapotára (kopás, sérülés, ejtés szabadsága) valamint: a mért dinamikus terhelı erı átlagára és szórására (Aσ, σF) a mért terhelési idı átlagára és szórására (AT, σT) alakváltozás egyedi eltéréseinek átlagára és szórására (As, σs) A süllyedési amplitúdók egyezését legalább az alábbi három tartományban kell vizsgálni: 0,02 - 0,60 mm 0,60 - 1,00 mm 1,00 - 1,50 mm Az egyes tartományokat legalább 12 méréssel, átlaggal és szórással kell jellemezni és meg kell határozni a független mérıegységhez képest mért eltérést. A terhelés kalibrálása a mőszerrıl történt leolvasás átlagához történı hasonlítással történjen. A megengedett eltérés a dinamikus terhelı erı 12 sorozatával mért átlaghoz: - a dinamikus terhelési erı átlaga 7070N+/-2% azaz 6928-7212N közötti legyen, egy tizedes pontossággal mérve, a dinamikus modulus méréséhez - a tárcsa alatti dinamikus terhelés ugyanakkor a tömörítési munka miatt 0,345-0,350 MPa közötti kell legyen. Ehhez szükséges terhelési erı 7200N körüli érték, mely az elızı feltételbe is bele kell férjen. A tárcsa alatti terhelést külön kalibrálni nem kell, a terhelı erı gyári beállításának ellenırzése elegendı - a terhelési idı átlaga 16 – 20 msec közötti legyen, egy tizedes pontossággal mérve Az alakváltozás mérés kalibrálása a mőszerrıl történt leolvasás átlagához történı hasonlítással történjen. A megengedett eltérés az alakváltozás 12 sorozatával mért átlaghoz képest legföljebb: A 0,02 - 0,60 mm tartományban maximum 0,08 mm A 0,60 - 1,00 mm tartományban maximum 0,10 mm A 1,00 - 1,50 mm tartományban maximum 0,15 mm lehet. A kalibráció után a mechanikus terhelı berendezés és az elektromos mérıberendezés összehangolt egységet képez. A kalibráció adatait (beállított ejtési magasság, tömeg, kalibráció dátuma) a mérımőszeren feltőnı helyen kell feltüntetni. A mérési bizonytalanság számításához a szórást σ = √(σF2 + σs2) kifejezésbıl kell számítani, ahol σs alatt az 1-1,5mm-es alakváltozási tartomány szórását kell érteni. (Az idı szórását az alakváltozás mérés már tartalmazza, külön figyelembe venni nem kell).
M.1.3. Saját ellenırzés A felhasználó által végzett ellenırzés saját minıségbiztosítási rendszere szerint történjen, hogy készüléke megfelelı mőködıképességérıl meggyızıdhessen.
16
M.1.3.1. Ellenırzés A mérıberendezést az 6.3.1. pontban leírtak szerint összeállítva, kalibrációs üzemmódba helyezzük. Kapcsoljunk kalibrációs üzemmódba, saját ellenırzés állásba, és ellenırizzük az alapbeállítási értékeket. A gyorsulásmérı kijelzését egyeztessük a gyártó által megadott egyedi értékkel és tőréssel. Kontroll érték (alapállás): K1= gyártó által megadott érték, megadott +/- ∆ tőréssel. A terhelı tárcsa vízszintes tengelye körüli 180°-os átfordítása (fejreállítása) után a mérımőszer kijelzése a kontroll érték fordított állásban: K2 legyen +/- ∆ tőréssel. Amennyiben ez nem teljesül, a berendezés nem mőködıképes. Kalibrációs faktor: A kalibráció során beállított szám, melyet a gyártó a használati és üzemeltetési útmutatóban, kalibráló pedig a kalibrációs jegyzıkönyvben kell megadjon. Amennyiben ennek az érték más, vagy változása meghaladja a megadott tőrési értéket, a készüléket ismét kalibrálni kell. M.1.3.2. Egyedi mérés kalibráláshoz A mérıberendezés egyedi mérést is végre kell tudjon hajtani, a kalibrálás vagy a hitelesítés elvégezhetısége miatt. Ez a menü a mérési állapotból nem szabad, hogy elérhetı legyen. Az ejtısúly leejtése után az egyedi mérési értékek adatai jelenjenek meg. M.1.3.3. A mérési módszer megbízhatósága, pontossága A megbízhatóság és pontosság megállapításához az EN 5725-2 szabványban definiált ismételhetıségi szórás sr, és a reprodukálhatósági szórás sR értékeinek megadása, vagy nagy mintaszám mellett statisztikai módszerekkel meghatározott vizsgálati megbízhatóság számítása szükséges. A mérés pontosságát minden kalibráció után újra kell ellenırizni és megadni a mérési jegyzıkönyvek megfelelı hivatkozás pontjához. M.1.3.4. Ismételhetıség és reprodukálhatóság, mérési eredmény tőrése A könnyő ejtısúlyos mérı berendezés az elıírás szerinti mérésre alkalmas, ha az amplitúdók n ≥ 30 mintaszám mellett: - ismételhetıségi szórása sr ≤ 0.8 - reprodukálhatósági szórása sR ≤ 1.2 Mérési eredmény tőrése, a számított mérési hiba A mérési eredmény hibáját és tőrését a mért eredmények szórásából kell meghatározni laboratóriumonként és berendezésenként. Ennek mértékét a vizsgálati jegyzıkönyvben fel kell tüntetni. A süllyedési amplitúdók mérésének 0,01 mm-es pontossága, a dinamikus terhelıerı mérésének 5%-os pontossága esetén a mérési hiba a mért Ed dinamikus modulus 5,2%-ka, illetve a mért Trd% dinamikus tömörségi fok ± 2,0 Trd%. A dinamikus tömörségi fok hibája a Proctor-vizsgálat során meghatározott jellemzık tekintetében jelen tőrésben legföljebb ± 0,15g/cm3 mérési hibáival terhelten van figyelembe véve, ezért az ennél nagyobb sőrőségingadozás esetén a pontosság nagymintából újra számítandó.
FÜGGELÉK F.1. A számításokban alkalmazott képletek, kifejezések A dinamikus teherbírási modulust a 7.2. pontban megadott képletbıl kell számítani. Süllyedési amplitúdó mérése gyorsulásmérı alkalmazása esetén s=a/2*t2 ahol: a= a mért gyorsulás t = a mért idı a processzorba épített idımérıvel 0,005 sec pontossággal A TrE% relatív tömörséget, a Trw nedvességkorrekciós tényezıt, a Trd% dinamikus tömörségi fokot a 7.3. pontban megadott kifejezéssel kell számítani.
F.2. MŐSZAKI KÖVETELMÉNYEK A mechanikus terhelıberendezés kialakításának tájékoztató követelményei: az ejtısúly tömege (fogantyúval együtt) 10,5 kg ± 0,5 kg
17
a vezetırúd teljes tömege (rugóelemekbıl álló rugóelemmel) az ejtısúly szállításvédelmével, kioldószerkezettel és billenésvédelemmel, max. 5 ± 0,5 kg dinamikus terhelés 0,35Mpa terhelési idıtartam 18 ± 2ms A terhelı tárcsa kialakítási követelményei: - a terhelıtárcsa átmérıje 163 ± 2 mm - a terhelıtárcsa vastagsága min.20 mm - a terhelıtárcsa teljes tömege (mérıalagúttal az érzékelı beépítéséhez, 15 ± 1,0 kg hordozófogantyúkkal) Alakváltozás mérése alkalmazott gyorsulásmérı kötött mőszaki adatai: a beépített gyorsulásfelvevı mérési tartománya 0-50 g Egyéb alakváltozás-mérı és a gyorsulásmérı alkalmazása esetén: - mérési idıtartam 18 ± 2ms - feldolgozott mérési jel minimum 25 jel/18 ms - alakváltozás leolvasási pontossága legalább 0,01 mm legyen - kvarcóra pontossága legfeljebb ± 1,5 s naponként - alakváltozás leolvasási pontossága legalább 0,01 mm legyen
F.3.
A NEDVESSÉGKORREKCIÓS TÉNYEZİ SZÁMÍTÁSA ÉS ALKALMAZÁSA
A helyszíni dinamikus tömörségmérés elsı eredménye a TrE% relatív tömörség, mely azt mutatja, hogy a réteg milyen tömörítettségő, a tényleges víztartalom mellett elérhetı legnagyobb tömörséghez képest (a relatív tömörség méréséhez nem szükséges a nedvességkorrekciós tényezı). A TrE% olyan jellemzı, mely a tömörítı eszközök hatékonyságának, munkájának megítélésében jelentıs. Ennek ismeretében eldönthetı, hogy az adott, természetes nedvességtartalom mellett további tömörítés még végezhetı-e a rétegen egyáltalán, vagy sem. A TrE% relatív tömörség tehát kizárólag a hengerlési munkát minısíti. A Trd% dinamikus tömörségi fok számításához a mért TrE% relatív tömörséget korrigálni kell attól függıen, hogy a helyszíni víztartalom az optimálistól milyen mértékben tért el. Azt az arányt, mely a Proctor-vizsgálattal különbözı víztartalmú mintákhoz meghatározott száraz sőrőség és a legnagyobb száraz testsőrőség hányadosa, nedvességkorrekciós tényezınek nevezzük: ρdi Trwi = ekkor Trw < 1,00 kivéve wopt-nál, ahol Trw = 1,00 ρ dmax A Proctor-vizsgálat ismerete tehát a dinamikus tömörségvizsgálathoz is szükséges, a Trwi − w i nedvességkorrekciós görbe, vagy táblázat elızetes számításához (célszerően az alkalmassági vizsgálat részeként). Adott anyagra elıre meghatározandó a Trwi, legalább a wopt ±5 százalékos környékére egy százalékonként, az optimális víztartalomtól felfelé és lefelé is. Az anyagtípusonként így, elıre kiszámított Trwi értékek elegendık ahhoz, hogy a helyszínen, a tényleges víztartalom mérésével a dinamikus tömörségméréshez alkalmazzuk. A Trw nedvességkorrekciós tényezı tehát az anyag víztartalmi megfelelıségét, tömöríthetıségét jellemzi. Például a Trwi számítása az alkalmassági vizsgálat adataiból, egy választott homok minta ρ dmax = 1,85g / cm 3 és w opt = 6,9% esetén, a következı: Száraz ág –5%
–4%
–3%
–2%
–1%
0,956
0,973
0,989
0,995
0,999
wopt 1,000
Nedves ág +1%
+2%
+3%
+4%
+5%
0,997
0,989
0,962
0,940
0,892
A Trw nedvességkorrekciós táblázat meghatározása az EN 13286-2 szabvány 7.4. pontja szerinti módosított Proctor tömöríthetıségi vizsgálattal, öt különbözı víztartalommal és legalább 5, de lehetıleg inkább 6-8 Proctor-ponttal történjen, az S = 0,9 telítési vonalig terjedıen egyenletesen elosztott ∆w víztartalom-lépcsıkkel. A Proctor-görbe meghatározása másodfokú közelítı görbével történjen a regresszió szorosságának ellenırzésével, nem pedig a pontok egyszerő összekötésével. Az így
18
meghatározott görbe egyenletébıl ∆w = 1% lépcsınként kell a ρdi értékeket meghatározni és a ρdmax-hoz viszonyítva a nedvességkorrekciós tényezı értékét táblázatosan megadni. Megjegyzés: Proctor-görbe másodfokú paramétereinek matematikai meghatározása az S = 0,9 telítési vonalon felvett, a mért sőrőségeknél kisebb sőrőségértékő egy-két segédponttal javítható. A dinamikus tömörségmérés számos elméleti következtetése alkalmas más módszerrel nem lehetséges elırebecslésre, a tömörítendı réteg várható viselkedésére a gépi tömörítés folyamán. Ilyen, az adott víztartalom mellett elérhetı legmagasabb tömörségi fok, illetve a tömörítési munka hatékonyságának mérése, vagy a tömörítési mód megválasztása, elızetes becslése. - A Trw értékei a TrE%=100%-nak mért relatív tömörségnél pontosan a dinamikus tömörségi fok/100 értéket jelentik, azaz maximális TrE=100% tömörítéssel wopt+5% helyszíni víztartalomnál jelen példa szerint legfeljebb 100*0,892=89,2% tömörségi fok % (Trd) érhetı el. - Ha a mért relatív tömörség például wopt − 5% helyszíni víztartalomnál nem TrE = 100% , hanem például TrE = 96,2% volt, akkor a dinamikus tömörségi fok Trd=0,956*96,2=92,0% lesz. - A gépi tömörítés az optimális víztartalom felett a nedves ágban lényegesen nehezebb, melyet a Trw értékek jól jeleznek és ezek elıre számíthatók. - A nedves ágban további probléma lehet a tömörítéshez szükséges levegıtartalom, mely a levegıtartalom/optimális levegıtartalom arányból jelezhetı és a <1% telítettség, mely az alkalmassági vizsgálatból ρs ismeretében számítható. - Minden dinamikus mérés elıtt ellenırizni kell, hogy a mért helyszíni víztartalom az alkalmassági vizsgálat alapján milyen telítettséget is jelent. S>0,95 felett semmilyen dinamikus mérés nem ad reális eredményt, mert a víz (terhelési idı alatti) összenyomhatatlansága miatt irreális, azaz a valóságosnál kisebb összenyomódást mér. Emiatt az S>0,95 telítettség felett semmilyen dinamikus mérés eredménye nem fogadható el. - A tömörségi fokra elıírt határértékbıl számítható a kivitelezés során feltétlenül elérendı relatív tömörségi fok. Ilyenkor a gépi tömörítéssel ennek elérésére elegendı törekedni. Ha például a w opt − 3% helyszíni víztartalmat mértünk és Trp = Trd ≥ 95,0% tömörségi fok a minısítési követelmény, akkor ennek kielégítésére (fenti példánkból számítva)
Trd 95,0 = ≥ TrE = 96,1% teljesülése szükséges. Ha ezt a Trw 0,989
kivitelezés során a hengerléssel biztosítjuk, a minısítı tömörségmérések is megfelelık lesznek! - A tömörítési munka várható hatékonyságát elıre becsülhetjük a Trw nedvesség-korrekciós tényezı ismeretében. Ha a helyszíni víztartalom (w t ) a fenti példát alkalmazva w opt + 4% , akkor TrE = 100 % (azaz maximális relatív tömörségre történt gépi tömörítés) mellett is legfeljebb 100 ⋅ 0,940 = 94,0% = Trd tömörségi fokot tudunk csak elérni, azaz 95 százalékot semmiképpen! Ilyenkor az elıírt 95%-os tömörség elérésére vagy új anyagtípust kell választani, vagy a víztartalmat csökkenteni. A beépítési technológiát tehát már az alkalmassági vizsgálatból el lehet, el kell dönteni. A dinamikus tömörségmérési módszer és a nedvességkorrekciós tényezı fentiekben bemutatott alkalmazása nagyban segíti a tömörítési mód helyes megválasztását a kivitelezéskor, az anyag alkalmazhatóságát már az elızetes laboratóriumi alkalmassági vizsgálatkor, ezért a minıségbiztosítás hatékony eszköze. Ehhez az amúgy is szükséges laboratóriumi Proctor-vizsgálaton túlmenıen, csak a helyi anyag beszállítási víztartalmának ismerete szükséges, ebbıl már a nedvességkorrekciós tényezı görbéje egyszerően és elıre számítható. A dinamikus tömörségi fok (Trd ,%) egyenértékő az izotópos méréssel meghatározott tömörségi fokkal, így az erre vonatkozó hagyományos minısítési követelményeket kell határértéknek tekinteni. Megjegyzés: A mérési módszer és elmélete segít egy új kivitelezıi szemlélet kialakításában és elterjesztésében, mert rávilágít az alkalmazott szemcsés anyagok nedvességtartalmának rendkívül nagy fontosságára, valamint a hengerlési munkával legföljebb elérhetı, könnyen ellenırizhetı tömöríthetıségre. A dinamikus tömörségmérı berendezés alkalmazhatóságát nagyban segíti kis mérete, könnyő kezelhetısége. Környezetvédelmi és egészségügyi vonatkozásai miatt kiemelendı, hogy a módszer izotópforrás nélkül, környezetbarát módon használható.
19
F.4.
SZÁMÍTÁSOK
Az ajánlott számítógépes feldolgozás mellett egy példán bemutatjuk egy számítás menetét a dinamikus tömörség- és teherbírás mérés eredményeinek meghatározására. A mérésbıl származó, letöltött adatok (lásd 2. ábra) a következık: • készülék gyártási száma (Device Nr) • mérés száma (Measure Nr) • mérés idıpontja (Date) • mérı személyzet azonosítója (ID) • mérés típusa (B / BC / BCP) • Boussinesq-féle tárcsaszorzó (Model) • alkalmazott Poisson-tényezı (µ ) • a helyszínen alkalmazott Trw nedvesség korrekciós tényezı beütött értéke • dinamikus terhelı erı, N • tárcsa sugara, cm • s01–s53 a mérésbıl származó süllyedési amplitúdók (100-szoros, mm dimenzióban) • v01–v536 a mérésbıl származó tárcsasüllyedések sebessége (100-szoros, mm dimenzióban)
F.4.1.Dinamikus modulusok számítása A 2. ábra adatai szerint: µ = 0,3 (Poisson) és c = π / 2 (Model), r = 81,5 mm (Radius) Ebbıl: Ed =
C⋅µ , ahol C ⋅ µ = 40,2 s1á
Ugyanígy: Edvég =
és s1á =
(0,54 + 0,47 + 0,40 ) , azaz 3
Ed =
40,2 = 85,5 MPa 0,47
C ⋅ µ 40,2 0,34 + 0,31 + 0,29 = = 129,7 MPa , ahol s5á = = 0,31 mm s5 á 0,31 3
A wt = 4,0%-hoz tartozó telítettség értéke s=0,87 <0,95 tehát a mért dinamikus modulus reprezentativitását a telítettség nem korlátozza.
2. ábra – A mérésvezérlıben tárolt, PC-re letöltött adatok STX Device Measure 2005. 01. 19 User Type Model Poisson Trw Fdin Radius s01= s02= s03= s11= s12= s13= s21= s22= s23= s31= s32= s33= s41= s42= s43= s51= s52= s53= ETX
Nr = Nr = 13:56:24 ID = = = = = = = 257 75 68 54 47 40 38 38 35 33 31 38 32 32 35 34 31 29
4080408 140 1 BC 1,571 0,3 0,998 7200 81,5 V01= V02= V03= V11= V12= V13= V21= V22= V23= V31= V32= V33= V41= V42= V43= V51= V52= V53=
409 181 157 152 135 124 129 124 118 116 124 126 124 106 113 115 123 119
20
F.4.2. Nedvességkorrekciós tényezı (Trw) számítása A helyszínen mért víztartalom elızetesen kalibrált Trident T-90 mőszerrel: wt = 4,0% A Proctor-görbébıl számított
ρd
ρ d max
=
1,862 = 0,980 , 1,90
ahol, a
ρd a w = 4,0% -hoz
tartozó
térfogatsőrőség. Ha a Trw-görbét (táblázatot) elızetesen már elkészítettük, akkor a w = 4,0% -hoz tartozó Trw = 0,980 értékét egyszerően kiolvashatjuk.
F.4.3. Relatív tömörségi fok számítása A tárolt adatok a süllyedési amplitúdók százszorosai. A süllyedési amplitúdókat a dinamikus modulus kiszámítása után, a dinamikus tömörségi fok számításához korrigáljuk, azaz sij ≥ sij −1 formába rendezzük. Esetünkben S32-ig változatlan, majd s 33 −s52 -ig 31 értékő lesz. Képezzük ezután sorban a süllyedési különbségeket a sij − sij +1 kifejezéssel: A 2. ábrából láthatóan 182, 7, 14, 7, 7, 2, 0, 3, 2, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2 lesz a rendezett adatsor. Mivel a Proctor-vizsgálat Gd=constans modelljébıl számított ∆Vmm-Trg% összefüggés lineáris regresszió-analízisének Φ lineáris együttható értéke megfelel a 0,365 ±0,25 általános feltételnek, ezért ezzel számolunk. A TrE=100-0,365.Dm értéket a számítás egyszerősítésére és a százszoros mm-adatok visszaszámítása miatt praktikusan a: 10 ⋅ 0,365 ⋅ Dm 3,65 ⋅ Dm TrE ,% = 100 − = 100 − képletet alkalmazzuk, ahol Dm=Dm*/10 és 10 ⋅ 100 1000 Dm=(deformációs mutató). Értéke az ejtésekkel súlyozott és ejtésnek megfelelı számú adatok összege: Dm=[1⋅(182)+2⋅(182+7)+3⋅(182+7+14)+4⋅(182+7+14+7)+5⋅(182+7+14+7+7)+6⋅(182+7+14+7+7 +2)+ …+18⋅(182+7+14+7+7+2+0+3+2+2+0+0+0+0+0+0+2)]/18000 =1,90 mm A relatív tömörség ebbıl TrE = 100 − Φ ⋅ Dm = 100 − 3,65 ⋅ 1,90 = 93,1% A számított dinamikus tömörségi fok: Trd , % = Trw ⋅ TrE = 0,980 ⋅ 93,1% = 91,2% A mértékadó eredményhez legalább két, ilyen módon számított mérés eredményét átlagoljuk.
Szabványok, Útügyi Mőszaki Elıírások jegyzéke EN 933-1:1998 Kötıanyaghalmazok geometriai tulajdonságainak vizsgálata. 1. rész: A szemmegoszlás meghatározása, Szitavizsgálat EN 1097-5:2000 Kıanyaghalmazok mechanikai és fizikai tulajdonságainak vizsgálata. 5. rész: A víztartalom meghatározása szárítószekrényben EN 1097-6: 2001 Kıanyaghalmazok mechanikai és fizikai tulajdonságainak vizsgálata. 6. rész: A testsőrőség és vízfelvétel meghatározása EN 13 286-1: 2003 Kötıanyag nélküli és hidraulikus kötıanyagú keverékek. 1. rész: A laboratóriumi viszonyítási térfogatsőrőség és a víztartalom vizsgálati módszerei. Bevezetés, általános követelmények és mintavétel
21
EN 13 286-2:2005 Kötıanyag nélküli és hidraulikus kötıanyagú keverékek. 2. rész: Vizsgálati módszerek a laboratóriumi viszonyítási térfogatsőrőség és víztartalom meghatározására. Proctortömörítés MSZ 2509-3: 1989 Útpályaszerkezetek teherbíró képességének vizsgálata. Tárcsás vizsgálat DIN 18.134 Baugrund; versuche und Versuchsgerate - Plattendruckversuch MSZ 15320:2004 Földmővek tömörségének meghatározása radioizotópos módszerrel ÚT 2-2.119:1998
Teherbírásmérés könnyő ejtısúlyos berendezéssel
ÚT 2-2.124:2005 Dinamikus tömörség- és teherbírásmérés kistárcsás könnyő-ejtısúlyos berendezéssel ÚT 2-3.103:1998 Radiometriás tömörségmérés. Földmővek, kötıanyag nélküli alaprétegek, hidraulikus kötıanyagú útalapok térfogatsőrőségének és víztartalmának meghatározása.
22
