HIENORAKEISEN MATERIAALIN PARTIKKELIKOON MÄÄRITYS Menetelmän siirto ja validointi TTY, Rakennustekniikan laitos, maa- ja pohjarakenteiden laboratorio (GEOLA) Opinnäytetyö Joulukuu 2016 Tero Porkka
Sisältö Tavoite ja tarkoitus Rakeisuusmääritys Mittausmenetelmät Validointi Materiaalit Työn suoritus Tulokset Pohdinta 1.2.2018 2
Tavoite ja tarkoitus Tavoitteena: - röntgensedimentaatiomenetelmän validointi hienorakeisille materiaaleille Tarkoitus: -toistettava validoitu menetelmä -määritysajan lyhentäminen -pienemmät näytteet -tutkia vaikuttavatko tulokset geoteknisiin määrityksiin 1.2.2018 3
Rakeisuusmääritys Rakeisuusmääritys on yksi tärkeimmistä menetelmistä maanäytteiden ominaisuuksia tutkittaessa -maalajiluokitus -routivuus -osittain miten maalaji on muodostunut -maalajin käyttäytyminen -maalajien mekaaniset ominaisuudet 1.2.2018 4
Mittausmenetelmät Hydrometrimenetelmä -mitataan nesteen tiheyden muutosta Röntgensedimentaatio -mitataan röntgenabsorptiota 1.2.2018 5
Mittausmenetelmät Stokesin laki -voimassa väliaineessa pyörteettömässä liikkeessä olevalle, vakionopeudella laskeutuvalle partikkelille Reynoldsin luku -luvun kasvaessa, virtaus partikkelin ympärillä ei ole enää laminaarista vaan muuttuu turbulentiksi ja Stokesin lakia ei enää päde. Lambert- Beerin laki -Röntgensäteen intensiteetti pienenee, kun se kulkee näytteen läpi 1.2.2018 6
Validointi Kolme erilaista hienoainesta, kaikista kuusi mittausta -lihava savi -savi -siltti Vertailu hydrometrimenetelmään (SFS EN ISO/TS17892-4:2004) Tarkkuus Toistettavuus 1.2.2018 7
Materiaalit Savilta on levymäinen partikkelimuoto ja pieni partikkelikoko Suuri ominaispinta-ala 25 m 2 /g Savimineraalien erikoispiirteisiin kuuluuvoimakas pintavaraus, löyhä hilarakenne sekä vaikea eristettävyys toisistaan Siltti sisältää jonkin verran raemuodoltaan levymäisiä sekä enemmän vakioläpimittaisia pyöristyneitä partikkeleita 1.2.2018 8
Työn suoritus, näytteiden valmistus Savet hienonnettiin Materiaaleista seulottiin alle 0,063 mm osa testattavaksi Näytteet jaettiin pullojakolaitteella -tasalaatuiset näytteet Jaetut näytteet kuivattiin 110 C -> eksikaattoriin jäähtymään Punnittiin koenäytteet 1.2.2018 9
Työn suoritus, hydrometrimenetelmä Punnitut 50 g näytteet 1000 ml mittalasiin 350 ml 0,05 m-% natriumpyrofosfaattia Sekoitus pystysekoittajilla Näytteet liettyivät yön yli UHP-vettä ylimpään merkkiin 1.2.2018 10
Työn suoritus, hydrometrimenetelmä Uusi sekoitus pystysekoittajilla Lopullinen sekoitus käsin Mittausaika alkaa siitä kun sekoitettu lasi lasketaan tasaiselle alustalla Mittausajat: 1 min, 6 min, 1 h, 5 h, 24 h ja 4 vrk 1.2.2018 11
Työn suoritus, röntgensedimentaatio Punnitu 5 g näyte kaadetaan laitteen näytekammioon magneettisekoittajan kanssa, lisätään 50 ml 0,05 m-% natriumpyrofosfaattia Valitaan ajo-ohjelma Näytteen ajo käynnistetään Tulokset saadaan 5-15 minuutin kuluttua 1.2.2018 12
LÄPÄISY % Tulokset, lihava savi LIHAVA SAVI 0,002 100 0,01 0,02 0,05 90 80 70 60 50 40 30 20 10 RS Lisa H LiSa 0 0,002 0,01 RAEKOKO (mm) 0,02 0,05 1.2.2018 13
LÄPÄISY % Tulokset, savi SAVI 0,002 100 0,01 0,02 0,05 90 80 70 60 50 40 30 20 10 RS sasi H lasa 0 0,002 0,01 RAEKOKO (mm) 0,02 0,05 1.2.2018 14
LÄPÄISY % Tulokset, siltti 0,002 100 SILTTI 0,01 0,02 0,05 90 80 70 60 50 40 30 20 10 RS Si H Si 0 0,002 0,01 RAEKOKO (mm) 0,02 0,05 1.2.2018 15
tulokset Maalajien nimet eroavat savinäyteillä Routivuus on sama kummallakin menetelmällä Röntgensedimentaatiomenetelmän tarkkuus ja toistettavuus heikkenevät hienorakeisempaa materiaalia mitattaessa, mikä näkyi saven ja lihavan saven mittaustuloksissa heikompana toistettavuutena ja tarkkuutena Menetelmän tarkkuus on hyvä, yhtä mittapistettä lukuun ottamatta RSD oli alle 5 % Toistettavuus oli hyvä ainoastaan siltillä 1.2.2018 16
pohdinta Tutkitut näytteet heterogeenisiä Näytteiden käsittely vaikutti tuloksiin Näytteen jakamisessa kehitettävää Näytteiden käsittelyssä huomattiin ero joka saattaa huonontaa röntgensedimentaatiolla mitattuja tuloksia savien kohdalla Savien käyttäminen vaatii lisätestausta 1.2.2018 17
Lähteet Jääskeläinen, R. 2009. Geotekniikan perusteet. 1. painos. Tampere: Tammertekniikka / Amk- Kustannus Oy. Kauranne, L.K., Gardemeister, R., Korpela, K. & Mälkki, E. 1984. Rakennus geologia II. 3. muuttumaton painos. Espoo: Otakustantamo. Lärka, J. 2012. Pro Argilla Savirakentamisen mahdollisuuksista nykypäivän suomessa. Aalto yliopisto. Arkkitehtuurin laitos. Kandidaatintyö. Micromeritics Instrument Corporation. 2013. Sedigraph III Plus, Operators manual, V1.00. Tampereen teknillinen yliopisto. 2016. Laboratorio- ja mittauspalvelut: joustavaa palvelua infrarakentamisen tarpeisiin. Päivitetty 24.8.2016. Luettu 28.11.2016. http://www.tut.fi/fi/tietoayliopistosta/laitokset/rakennustekniikka/tutkimus/maa-ja-pohjarakenteet/laboratorio--jamittauspalvelut/index.htm Webb, P.A. & Orr, C. 1997. Analytical methods in fine particle technology. 1 painos. USA. 1.2.2018 18
www.theseus.fi http://urn.fi/urn:nbn:fi:amk-2016120819634