dinamikus tömörség- és teherbírásmérő berendezés előnyei TÖMÖRSÉG ÉS TEHERBÍRÁS EGY MÉRÉSSEL MEGHATÁROZHATÓ!

Átírás

1 dinamikus tömörség- és teherbírásmérő berendezés előnyei TÖMÖRSÉG ÉS TEHERBÍRÁS EGY MÉRÉSSEL MEGHATÁROZHATÓ!

2 A B&C dinamikus berendezés mérési elve jelentősen különbözik az erre a célra használatos berendezésektől, melyek a tömörséget közvetett módon sűrűségméréssel határozzák meg. Ilyen az izotópforrással működő nukleáris mérőberendezés, a kiszúróhengeres homokkitöltéses mérés, illetve a gumimembrános, vízzel mért térfogatot alkalmazó mérőeszköz. A TÖMÖRSÉG-MÉRÉSI MÓDSZER PONTOSSÁGA A tömörségi fokot a tömörödés mértékéből, az ejtések hatására létrejövő alakváltozásból méri, mely nem A száraz sűrűség mérésének pontossága ±3% körüli, mely a nedves sűrűség és a víztartalom mérés függ a szemcsés réteg sűrűségi inhomogenitásától. A hibáiból kummulálódik. Mivel a tömörség mérési eredmény nem függ az anyagsűrűség maghatározásakor a mért száraz sürűséget a nagyságától. A nedvességkorrekciós görbét veszi figyelembe, mely az anyag nedvességétől való legnagyobb száraz Proctor-sűrűséghez, a ρ dmax hoz viszonyítjuk, ezért a mért réteg sűrűségi inhomogenitása függőségét csak görbületének megváltozásával is megterheli a tömörségi fok Trρ% jellemzi és ez független a mért anyag sűrűségétől. A dinamikus tömörségi fok mérési pontossága inhomogén anyagsűrűség esetén is legföljebb ±2Trd% pontosságát. A Proctor-sűrűség ingadozását 0,015 g/cm 3 nek véve (de ennek tízszerese is előfordulhat), a tömörségi fok pontossága: ±5Trρ%!!! 2 B&C dinamikus tömörség- és teherbírásmérő berendezés előnyei

3 A MÉRT PARAMÉTEREK GYAKORLATI HASZNÁLHATÓSÁGA A dinamikus tömörségi fok a helyszíni relatív tömörség és a nedvességkorrekciós tényező szorzata: T rd %=T re % *T rw. Mind a T re %, mind a T rw, a dinamikus tömörségmérés mért és kijelzett részeredménye. A T re % az adott víztartalom mellett elérhető relatív tömörségi fok, míg a T rw az anyag víztartalmi változásait jellemző görbe (maximuma a w opt -nál=1,00). E két számszerű mérési eredményből rögtön látható mit kell a helyszínen tenni. Ha a T re %<<98-97% akkor még tömöríteni kell, ráküldjük a hengert egy-két járatra!! De számítható is az elérendő T re %, ha ismerjük a természetes víztartalomhoz tartozó nedvességkorrekciós tényezőt. Például, ha a T rw =0,97 és az elérendő Trρ%=95% akkor az adott víztartalmú anyagon elérendő relatív tömörség T re >=95/0,97=98%, amíg a hengerelést folytatni kell!!! Ha T rw <<1,00 akkor nem szabad tömöríteni. Ha az anyag túl száraz, akkor a tömörítés káros, mert nedvességet kell a rétegbe vinni; ha túl nedves, akkor szellőztetni kell a réteget. A T rw megmutatja a szükséges beépítési víztartalom határait is. Ha az előírás Trd%=Trρ%=95% akkor T rw >0,95 kell legyen, hiszen 100%-os relatív tömörség elérésekor is Trd%=100*0,95= 95% tömörségi fokot tudunk csak elérni!! A módszer a mért száraz sűrűség és a kezelő által beütött ρ dmax alapján számítja a Trρ% tömörségi fokot, így nincs információ a helyszíni döntéshez, mit is kellene csinálni, ha az nem jó. Többnyire ezért annyi történik, hogy a hengerlést folytatják és újra mérnek, ami vagy jó, vagy nem. Ha a mért eredmény nem jó, akkor új mintát veszünk új Proctorhoz, holott az addig jónak tekintett eremények is ugyanúgy tartalmazzák a sűrűségingadozás hibáját. Erről jelenleg nem veszünk tudomást. A helyszínen mért tömörségi fok megbízhatósága gyenge. Ha a tömörségi fok túl alacsony, nem tudható, hogy mitől az, ezért folytatják a hengerlést. Ha az újabb mérés sem jó, akkor új anyagmintát vesznek, újabb Proctor-vizsgálathoz. A helyszínen mért eredmény ezért addig nem véglegesíthető, amíg az új Proctorvizsgálat el nem készül, eredménye nem ismeretes. Ezzel a Kivitelező bizonytalan helyzetbe és időzavarba kerül. Ha megkérdezi jó-e a tömörség, csak kitérő és bizonytalan választ kaphat. 3 B&C dinamikus tömörség- és teherbírásmérő berendezés előnyei

4 RUTINSZERŰ PROBLÉMA-MEGOLDÁS LEHETŐSÉGE Alkalmazása új gondolkodásmódra szoktat. Láthatjuk, hogy a tömörségi fok a hengerléstől is, és a víztartalomtól is függ! Világosan látható a mért eredményekből, mit kell tegyünk. Ez az új gondolkodásmód rutinszerű megoldásokat tesz lehetővé. Alkalmazása a tömörségmérés jelentős pontatlansága miatt csak nagy mérésszám lenne elfogadható. A mért eredményből nem tudni, mi a tömörítetlenség oka. Az izotópos mérés eredményei rossz megbízhatóságot mutatnak, ezért A B&C mérőeszköz elmélete az izotópos mérésnél is lehetővé egy izotópos mérés eredményét nem szabad elfogadni, többet kell teszi, hogy számítsuk számítsuk a T rw nedvességkorrekciós mérni és ezeket átlagolni tényezőt és ebből a T re % relatív tömörséget. Ezzel ellenőrizhetjük sokkal nagyobb figyelmet kellene szentelni a ρ dmax az izotópos mérésünk elfogadhatóságát, ugyanis a relatív tömörség 100%-nál nagyobb nem lehet: T re %=Trρ% / T rw % Ilyen módon a problémás, mérési hibával terhelt eredmények megállapításának (pontosságának és megbízhatóságának), mert jelentősen befolyásolja a sűrűségmérésen alapuló tömörség-mérési eljárások pontosságát. bármilyen más mérési módszernél is kiszűrhetők!!! ALKALMAZOTT ELMÉLET A dinamikus tömörségi fok elmélete a Proctor-féle vizsgálatból A tömörséget közvetett módon, az anyag sürűségének egzakt módon levezethető és a tömörségi fokok azonossága igazolható Trρ%=Trd% A relatív tömörséget a Proctormunkavégzéssel egyező munkával, a tömörödési görbe fajlagos alakváltozásából méri, mely nem függ a szemcsés réteg sürűségi inhomogenitásától. A tömörségi fokot a relatív tömörség és a meghatározásával méri. Nukleáris műszerrel meghatározzák a nedves sűrűséget és a réteg víztartalmát. Az ebből meghatározott száraz sürűséget a laboratóriumban előzetesen meghatározott legnagyobb száraz Proctor-sűrűséghez (ρ dmax ) viszonyítják. Az anyag sűrűségi inhomogenitása ezért terheli a tömörségi fok Trρ% pontosságát. nedvességkorrekciós tényező szorzatából számítjuk, így a sűrűségi inhomogenitás nem terheli a pontosságot. Trd%= T re* T rw ρ d =ρ dn /(1+w) és Trρ%=ρ d /ρ dmax 4 B&C dinamikus tömörség- és teherbírásmérő berendezés előnyei

5 PROCTOR TÖMÖRÍTHETŐSÉGI VIZSGÁLAT Megállapítottuk, hogy a jelenleg alkalmazott Proctor vizsgálati pontok száma kevés és ezek nagy szórása miatt nagyobb mintaszám szükséges. Előnyös két-három mintavételi helyről vett minták Proctor-pontjainak együttes feldolgozása. A kilógó, hibás mérési eredmények eltávolíthatók, majd regresszió-analízissel az összefüggés szorosssága számszerűsíthető, és a görbe egyenlete számítható. Ennek paraméterei jellemzők az anyag típusára. Fontos, hogy az így számított görbe nem összeköti a Proctorpontokat, hanem a közelítő görbe egyenletét számítja és alkalmazza a T rw meghatározására!!! A nedvességkorrekciós görbe (vagy táblázat) ilymódon alkalmas a helyszínen mért w t víztartalomból a T rw helyszíni meghatározására. A mérés nem használja közvetlenül a Proctor sürűségeket, abból előbb az anyagra jellemző nedvességkorrekciós görbét számít. A módosított Proctor vizsgálatból a T rw görbét a víztartalmakhoz tartozó száraz sűrűségek arányiból határozzuk meg (ρ di /ρ dmax ). Minden anyag T rw görbéjének maximuma 1,00 csak a görbülete változik!! A Proctor-vizsgálattal meghatározott legnagyobb száraz sűrűséghez viszonyítunk, ezért a Proctor-vizsgálat megbízhatósága is fontos. Általában 4-5 Proctor-pontot szoktak meghatározni, melyből a ρ dmax megállapítható. A pontokat összekötik és ennek maximuma adja a ρ dmax ot. Emiatt minden mérési pont hibája megjelenhet a ρ dmax ban. A Proctor-sűrűség meghatározásának problémáira a B&C elméletének kidolgozása irányította figyelmünket. Az ott alkalmazott megoldást nem csak a B&C méréseknél javasoljuk, hanem más sűrűségmérésen alapuló tömörség-vizsgálatoknál is. A Proctor-vizsgálat pontjainak számát növelni kellene és a közelítő görbe egyenletét számítani, és ebből meghatározni a ρ dmax és a w opt értékeit. Az így számított Proctor-görbe sem képes azonban teljes mértékben kiküszöbölni az anyag sürűségi inhomogenitásának hatását. 5 B&C dinamikus tömörség- és teherbírásmérő berendezés előnyei

6 HELYSZÍNI VÍZTARTALOM-MÉRÉS a helyszíni víztartalmat Trident T-90 kompex dielektromos Az izotópos műszer egyik izotópforrása a nedves sűrűséget méri, állandót meghatározó víztartalommérővel mérjük ±1m% melyre a műszert hitelesítik; másik izotópforrása a víztartalmat méri, pontossággal, melynek hibája kisebb, mint az izotópos műszeré. mely csak kalibrált egység. Az izotópos műszerrel mért víztartalmak és a laboratóriumi tömegállandóságig szárított minták esetenként igen nagy eltérést (±10m%) mutattak. Az izotópos mérés a víztartalomba a kristályközi (nem eltávolítható) víztartalmat is beméri, amellett, hogy a víztartalom mérésének pontossága sem kielégítő. Ezért a mérési szabvány előírja, hogy egy bizonyos víztartalom felett a mért víztartalmat ellenőrizni kell a laboratóriumi víztartalom mérésével. Ha azonban a műszerrel mért víztartalom a hiba miatt alacsony, nem tudjuk azt sem, hogy azt ellenőrizni kellene. TÖMÖRSÉGI FOK MÉRÉSE, ÖSSZEFOGLALVA: B&C előnyei: Izotópos tömörségmérés hátrányai: Csak az alakváltozás mérés pontosságán múlik a tömörségi fok Izotópforrást alkalmaz, ennek összes egészségügyi, környezeti pontossága, megbízhatósága. A mérőeszköz izotópforrást nem következményeivel, szigorú engedélyeztetési kötelezettségekkel. A alkalmaz, egyszerűen kezelhető, kisméretű berendezés. tömörségi fok megbízhatósága a nedves sűrűség, a víztartalom mérési pontosságán múlik, melyet tovább növel a mért anyag sürűségingadozása. Ezzel három mérés hibáját halmozza fel a tömörségi fok mérésénél. 6 B&C dinamikus tömörség- és teherbírásmérő berendezés előnyei

7 A DINAMIKUS TEHERBÍRÁS MÉRÉSE A dinamikus modulus mérésére szolgáló könnyűejtősúlyos berendezés, az LFWD működési elve és elmélete azonos a B&C berendezésnél alkalmazottal, azzal a lényeges különbséggel, hogy a B&C berendezés egyszerre képes mérni a teherbírást is, a tömörséget is. Erre egyetlen más berendezés sem képes. Hat ejtéssel a dinamikus mudulust, míg további ejtésekkel (valamennyi figyelembevételével) a tömörségi fokot méri. A MÉRÉSI MÓDSZEREK PONTOSSÁGA, AZ ALKALMAZOTT KÉPLET A dinamikus modulus mérésénél a B&C berendezés és a hagyományos LFWD dinamikus teherbírás mérő berendezés az alkalmazott elmélet szempontjából egyező, az alkalmazott képlet azonos. Más könnyűejtősúlyos berendezésekkel egyező a mérés pontossága is. A PARAMÉTEREK MEGVÁLASZTÁSA B&C előnyei LFWD hátrányai Beállítható a kezelő választása szerinti µ=0,3-0,4-0,5 Poisson-féle tényező, és a c=2 vagy π/2 Boussinesq-féle szorzó. Rögzített a µ=0,4 átlagos Poisson-féle tényező, és a c=2 Boussinesqféle szorzó. 7 B&C dinamikus tömörség- és teherbírásmérő berendezés előnyei

8 AZ ALKALMAZOTT TÁRCSAMÉRET B&C előnyei LFWD hátrányai D=163mm átmérőjű tárcsával dolgozik a tömörítés kötött munkavégzési igénye miatt, mely ezzel a tárcsamérettel p=0,35 MPa tárcsa alatti dinamikus terhelést jelent. D=300mm átmérőjű tárcsával kiegészitve a készletet, az Evd értéket (p=0,1mpa terheléssel) is képes mérni a B&C adattárolómérésvezérlő egységével. Ekkor az Adatok menüben csak az új átmérőt kell beírni. Ha a D=300mm tárcsaátmérőt választjuk, a műszer akkor is lehetővé teszi a µ Poisson-tényezők és a Boussinesq-szorzók megválasztását. DINAMIKUS ALAKVÁLTOZÁSI MODULUS D=300mm átmérőjű tárcsával dolgozik, mely p=0,1 MPa tárcsa alatti dinamikus terhelést jelent. Ez pedig távol áll a statikus tárcsás mérésnél alkalmazottól, ami p=0,3mpa a talajok, és p=0,5mpa a pályaszerkezeti rétegek esetében. A Boussinesq-féle elmélet szerint a dinamikus modulus mért nagysága a tárcsaátmérőtől is független kellene legyen. Az FWD azonban jelentősen eltérő dinamikus modulusokat ad, mint a statikus mérésből számított E2 alakváltozási modulus. B&C előnyei LFWD hátrányai A kistárcsás B&C-vel mért dinamikus modulus tartománya a statikus E2 modulussal jól egyező. Különbséget akkor mutat, ha a dinamikus hatás érvényesülhet a szemcsés anyagban és annak szemcséi elmozdulhatnak. Nyilvánvaló, hogy az anyag statikus és dinamikus modulusai csak kivételesen egyezhetnek (lásd aszfalt). A mért dinamikus modulus tartománya a statikus E2 modulustól jelentősen eltér. Több képlet létezik, mely az összefüggést (a gyenge korreláció ellenére) feltételezi, átszámítását megengedi. Mivel a forgalom hatása is dinamikus, ezért a statikus modulusra való átszámítás a berendezés eltérő modellhatása miatt eleve kétséges. TESZTMÉRÉS, NYOMTATÁSI FORMA, ADATLESZÍVÁS, KALIBRÁCIÓ A dinamikus modulus mérésekor a B&C berendezés nem különbözik más LFWD könnyűejtősúlyos berendezésektől, tartalmában és formájában azonos jegyzőkönyveket és grafikont ad és kalibrációja is egyező. Akár 100 mérés adatait tárolja és azok PC-re is leszívhatók. Menüje tartalmazza a tesztmérést és a gyorsulásmérő ellenőrzési lehetőségét is. 8 B&C dinamikus tömörség- és teherbírásmérő berendezés előnyei