The relationship between the mechanical properties of aggregates and their geometric parameters on the example of Polish Carpathian sandstones

• Autorzy: Hydzik-Wiśniewska J.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2020.134393

Warianty tytułu

PL

Opracowanie związku pomiędzy właściwościami mechanicznymi kruszyw a ich parametrami geometrycznymi na przykładzie polskich piaskowców karpackich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The basic tests that allow the mechanical properties of grained material to be evaluated are tests of an aggregate’s resistance to crushing - the Los Angeles coefficient, and resistance to abrasion - the micro-Deval coefficient. These parameters primarily depend on the physical and mechanical properties of the raw material from which they are produced. The available literature widely describes the relationship between these parameters and bulk density, porosity, ultrasonic wave velocity, compression strength, tensile strength and point strength. This paper presents the relationship between the mechanical properties of aggregates and their geometrical properties. The analysis was carried out for the relationship between the Los Angeles and micro-Deval coefficients and the flatness and shape indices. As a result of the conducted considerations, the influence of the aggregate assortment on the analysed coefficients was also noted. All of the tests were carried out for aggregates (arch stones and mixtures) produced from sandstones from the Magura, Cergo and Krosno layers.

PL

Najważniejszymi parametrami opisującymi właściwości mechaniczne kruszyw są współczynniki Los Angeles oraz micro-Deval. Wyrażają one odporność na fragmentację i ścieralnie. Bardzo duży wpływ na rozdrabianie i ścieralność kruszyw ma ich litologia oraz właściwości strukturalne i tekstualne. Istnieje również ścisła korelacja pomiędzy tymi parametrami a właściwościami fizycznymi i mechanicznymi skały, z której wykonano dane kruszywo. Wiele pozycji literatury zawiera zestawienia ubytków masy kruszywa po badaniu w bębnie Los Angeles i Mikro-Devala z właściwościami uzyskiwanymi z badań gęstości objętościowej, porowatości, badań z użyciem młotka Schmidta i ultradźwięków oraz wytrzymałości na ściskanie, wytrzymałości na rozciąganie, czy też wytrzymałości punktowej. Natomiast brakuje publikacji dotyczących zależności właściwości mechanicznych kruszyw od ich właściwości geometrycznych. W związku z tym, celem niniejszej pracy było ustalenie relacji empirycznych między właściwościami mechanicznymi kruszyw, reprezentowanymi przez współczynnik Los Angeles LA oraz współczynnik mikro-Devala MDE a właściwościami geometrycznymi, tj wskaźnikiem kształtu i wskaźnikiem płaskości. W celu przeprowadzenia eksperymentów przygotowano próbki kruszyw wykonane z trzech rodzajów piaskowców karpackich występujących w południowo-wschodniej części Polski, tj. piaskowiec magurski, piaskowiec cergowski i piaskowiec krośnieński. Próbki do badań odporności na rozdrabnianie i ścieralnie oraz do badania wskaźnika kształtu i płaskości, przygotowano z kruszyw asortymentu: kliniec o uziarnieniu 5-20 mm i 5-31,5 mm oraz mieszanka o uziarnieniu ciągłym 0-31,5 mm i 0-63 mm. Próbki analityczne uzyskano metodą przesiewania.

Słowa kluczowe

EN

aggregate; Los Angeles coefficient; LA; micro-Deval coefficient; MDE; geometric properties

PL

kruszywo; współczynnik Los Angeles; LA; współczynnik mikro-Deval; MDE; właściwości geometryczne

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 66, nr 3
• Strony: 209--223
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., il.

Twórcy

autor

Hydzik-Wiśniewska J.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining and Geoengineering, Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. R. Ajalloeian, M. Kamani, “An investigation of the relationship between Los Angeles abrasion loss and rock texture for carbonate aggregates”, Bulletin of Engineering Geology and the Environment 78, 3: 1555–1563, 2019 https://doi.org/10.1007/s10064-017-1209-y
• 2. M. L. Allam, A. Ebrahimpour, “Comparative Analysis of Idaho and micro-Deval Aggregate Degradation Test Methods”, Journal Of Materials In Civil Engineering 26, 1: 198-202, 2014 DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000771
• 3. AS 1141.23 Australian Standard Methods for sampling and testing aggregates Method 23: Los Angeles value
• 4. ASTM C131–06, American Society for Testing and Materials Standard Test Method for Resistance to Degradation of Small-Size Coarse Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Test Machine, 2006
• 5. ASTM C535–09 American Society for Testing and Materials Standard Method for Resistance to Degradation of Large-Size Coarse Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine, 2009
• 6. ASTM D7428-08 “Standard test method for resistance of fine aggregate to degradation by abrasion in the micro-Deval apparatus”, West Conshohocken, PA 2008
• 7. ASTM D6928-10 “Standard test method for resistance of coarse aggregate to degradation by abrasion in the Micro-Deval apparatus”, West Conshohocken, PA 2010
• 8. C. Backman, P. Hobeda, “The performance of aggregates in a single surface dressing, subjected to wear by studded tyres”, Biulletin of the International Association of Engineering Geology 30: 11-16, Paris 1984
• 9. M. Capik, A. Osman Yilmaz, “Modeling of Micro Deval abrasion loss based on some rock properties”, Journal of African Earth Sciences 134: 549-556 2017
• 10. E. Cuelho, R. Mokwa, K. Obert, “Comparative Analysis Of Coarse Surfacing Aggregate Using Microdeval, L.A. Abrasion And Sodium Sulfate Soundness Tests” Final Report Western Transportation Institute College of Engineering Montana State University – Bozeman, January 2007
• 11. V. Emre Uz, I. Gӧkalp, “The effect of aggregate type, size and polishing levels to skid resistance of chip seals” Materials and Structures 50-126, 2017 DOI 10.1617/s11527-017-0998-6
• 12. E. Erichsen, A. Ulvik, K. Sævik, “Mechanical Degradation of Aggregate by the Los Angeles-,the micro-Devaland the Nordic Test Methods, Rock Mech Rock Eng 44:333–337, 2011 DOI 10.1007/s00603-011-0140-y
• 13. W. Gardziejczyk, M. Wasilewska, ”Evaluation of microtexture changes of coarse aggregate during simulated polishing”, Archives Of Civil Engineering LXII, 2, 2016 DOI: J0.1515/ace-2015-0062
• 14. J. Hydzik-Wiśniewska, A. Pękala, “The Evaluation Of The Physico-Mechanical Properties of Selected Carpathian Sandstones in Terms of Their Use as a Armourstone” Arch. Min. Sci. 64, 1: 65-77, 2019 DOI 10.24425/ams.2019.126272
• 15. S. Kahraman, O. Gunaydin, ”Empirical methods to predict the abrasion resistance of rock aggregates”, Bull Eng Geol Environ 66:449–455, 2007 DOI 10.1007/s10064-007-0093-2
• 16. D. Kukielska, „Zakres i częstotliwość badań – możliwości ograniczeń”, Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej 134, Studia i Materiały 41: 163 – 173, 2012
• 17. J. Liu, S. Zhao, A. Mullin, “Laboratory assessment of Alaska aggregates using Micro-Deval test Front,” Struct. Civ. Eng. 11, 1: 27–34, 2017 DOI 10.1007/s11709-016-0359-5
• 18. PN-B-06714-42:1979 Kruszywa mineralne - Badania - Oznaczanie ścieralności w bębnie Los Angeles
• 19. PN-EN 13450:2004 “Aggregates for railway ballast” 2004
• 20. PN-EN 13242+A1:2010 “Aggregates for unbound and hydraulically bound materials for use in civil engineering work and road construction” 2010
• 21. PN-EN 12620+A1:2010 “Aggregates for concrete” 2010
• 22. PN-EN 13043:2004 “Aggregates for bituminous mixtures and surface treatments for road, airfields and other trafficked areas” 2004
• 23. PN-EN 13383-1,2:2003 “Armourstone”, Part 1,2, 2003
• 24. PN-EN 1097-1:2011 “Tests for mechanical and physical properties of aggregates. Part 1: Determination of the resistance to wear (micro-Deval)” 2011
• 25. PN-EN 1097-2:2010 “Tests for mechanical and physical properties of aggregates. Part 2: methods for the determination of resistance to fragmentation” 2010
• 26. PN-EN 933-4:2008 „Tests for geometrical properties of aggregates – Part 4: Determination of particle shape – Shape index” 2008
• 27. PN-EN 933-3:2012 „Tests for geometrical properties of aggregates – Part 3: Determination of particle shape – Flakiness index” 2012
• 28. P. R. Rangaraju; J. Edlinski, “Comparative Evaluation of Micro-Deval Abrasion Test with Other Toughness/Abrasion Resistance and Soundness Tests”, Journal Of Materials In Civil Engineering 343-351, 2008 DOI: 10.1061/_ASCE_0899-1561_2008_20:5_343
• 29. M. Rębiś, „Zmienność litologiczna dolomitów triasowych ze złoża Ujków Stary jako czynnik warunkujący ich przydatność do produkcji kruszyw stosowanych w obiektach budowlanych i budownictwie drogowym”, Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk 101: 279– 292, 2017
• 30. A. Shakoor, C. L. Brown, “Development of a quantitative relationship between unconfined compressive strength and los angeles abrasion loss for carbonate rocks”, Bulletin of the International Association of Engineering Geology 53: 97-103,1996
• 31. B. F. Tanyu, A. B. Yavuz, S. Ullah, “A parametric study to improve suitability of micro-deval test to assess unbound base course aggregates”, Construction and Building Materials 147, 328–338, 2017 http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.173
• 32. A. Teymen, “Estimation of Los Angeles abrasion resistance of igneous rocks from mechanical aggregate properties”, Bulletin of Engineering Geology and the Environment 2, 2019 DOI 10.1007/s10064-017-1134-0
• 33. A. Tӧrӧk, B. Czinder, “Relationship between density, compressive strength, tensile strength and aggregate properties of andesites from Hungary” Environ Earth Sci 76, 639, 2017 DOI 10.1007/s12665-017-6977-y
• 34. I. Ugur, S. Demirdag, H. Yavuz, “Effect of rock properties on the Los Angeles abrasion and impact test characteristics of the aggregates”, Materials Characterization 61: 90 – 96, 2010
• 35. D. Wang, H. Wang, Y. Bu, C. Schulze, M. Oeser, “Evaluation of aggregate resistance to wear with Micro- Deval test in combination with aggregate imaging techniques”, Wear 338-339: 288–296, 2015 http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2015.07.002

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).