105

Feri BOHAR univ.dipl.inž.geol., IGMAT, Inštitut za gradbene materiale d.d., Polje 351c, 1260 Ljubljana - Polje

DOLOČITVE METILEN MODRO NA ZNAČILNIH KAMENIH AGREGATIH – KAJ PA ZEMLJINE?

POVZETEK: V letih 2006 in 2007 je bila na IGMAT d.d. v sodelovanju s Fakulteto za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani in Zavodom za gradbeništvo Slovenije za naročnika DARS d.d. izvedena sistematična raziskava aktualnih kamenih agregatov ter v laboratoriju pripravljenih mešanic. Določene so bile značilne vrednosti metilen modro v povezavi z drugimi kazalniki, ki opisujejo lastnosti in značaj finih delcev. V prispevku so opisane nekatere ugotovitve raziskave, ki omogoča kakovostno postavitev kriterijev vrednosti metilen modro za agregate naših domačih nahajališč. Hiter, enostaven in poceni postopek metilen modro je bil pri nas predstavljen že leta 2002 in se je sprva uporabljal za raziskovalne namene na področju zemljin. S prevzemom evropske zakonodaje je postopek intenzivno zaživel predvsem na področju kamenih agregatov, katerih sistematične raziskave je potrebno nadaljevati. Predvsem pa bo več pozornosti ponovno potrebno nameniti tudi zemljinam, ki so glede preiskave metilen modro neupravičeno zapostavljene.

DETERMINATION OF METHYLENE BLUE ON SIGNIFICANT AGGREGATES – WHAT ABOUT SOILS?

ABSTRACT: The systematic research of present aggregates and in laboratory prepared mixtures for DARS d.d. have been done during 2006 and 2007 by IGMAT d.d. with cooperations with Faculty of Civil and Geodetic Engineering UL and Slovenian National Building and Civil Engineering Institute (ZAG). The significant values of methylene blue and other properties of fines have been determinated. In the article are describe some of this results. The present study enables the assesment of limit values for methylene blue for aggregates from Slovenian deposits. Quick, simple and cheap procedure of methylene blue was introduced in Slovenia in year 2002. This procedure was primarly used for researches on the field of soils only. With European legislation this procedure has been intensely used in the field of aggregates. This systematic research for aggregates has to be continued. Above all, we will have to focus attention on methylene blue research of soils, which are unjustified disregard.

106

UVOD Drobna zrna oziroma fini delci (polnilo, "filer") velikosti pod 0,063 mm lahko škodljivo vplivajo na zmrzlinsko obstojnost tamponskega agregata v nevezani nosilni plasti, prav tako se njihov neugoden značaj lahko kaže v neustrezni kakovosti iz njih proizvedenih betonskih ali asfaltnih zmesi. V odvisnosti od mineraloške sestave imajo fini delci večjo ali manjšo afiniteto do vode, ki je glavni vzrok za volumske deformacije, pogojene z zmrzovanjem in tajanjem ter posledično vplivajo na kakovost in trajnost vozišča, prav tako pa vplivajo na kemizem in trajnost betonov ter asfaltov. Ker je občutljivost na vlago v direktni zvezi z vsebnostjo in lastnostmi finih delcev v zmesi, je možno občutljivost materiala izraziti tudi preko posrednih, hitrih indeksnih kazalnikov. Med najpomembnejše posredne kazalnike lastnosti ali obnašanja drobnega materiala v stiku z vodo sodijo: - mineraloško petrografska zgradba; - vsebnost finih delcev (f); - ekvivalent peska (SE); - Atterbergove meje plastičnosti (wP, wL, IP in posredno aktivnost) ; - adsorpcija vode po Enslinu (wA); - adsorpcija za organsko barvilo Metilen modro (MB); - kationska izmenjalna kapaciteta (CEC); - sukcija; - specifična površina zrn. Drobna zrna v agregatih so škodljiva v primeru, če jih je preveč, predvsem pa takrat, kadar njihov značaj ni kamnit, temveč "glinen". Pri vrednotenju kakovosti kamenih agregatov se pojem "glinenega" značaja finih delcev obravnava za opisovanje tistih drobnih delcev, ki lahko škodljivo vplivajo na obnašanje nevezanih ali vezanih plasti vozišč. Potrebno je torej razlikovati med dvema načinoma razvrščanja ali opisovanja: - drobni ali fini delci, ki jih opišemo z deležem zrn manjših od 0,063 mm (kar določimo s pranjem

vzorca po postopku SIST EN 933-1) in na osnovi katerih kategoriziramo kameni agregat (na primer kategorija f3, f5, f7 ...) po standardu SIST EN 13242;

- drobni ali fini delci, ki jih kategoriziramo po njihovi aktivnosti oziroma značaju. Tako je tamponski agregat, ki vsebuje zgolj 4 % finih delcev, v kolikor so le ti glinenega značaja bistveno slabši od agregata, ki vsebuje tudi do 10 % finih delcev, če so le ti kamnitega značaja.

Medtem, ko je prvi način razvrščanja v praksi splošno sprejet, redno uporabljan in žal velikokrat tudi precenjen, pa se po drugi strani velikokrat neupravičeno zanemarja pomen značaja finih delcev. Uporabo dveh enostavnih in hitrih indirektnih postopkov za določevanje značaja finih delcev, ekvivalent peska po SIST EN 933-8 in metilen modro po SIST EN 933-9, podaja produktni standard za kamene agregate SIST EN 13242, kamor sodijo tudi v raziskavi obravnavani tamponski agregati za nevezane nosilne plasti ter agregati za asfalte in betone. POSTOPEK METILEN MODRO Metilen modro (MB) po SIST EN 933-9 je enostavna in hitra titracijska metoda za približno določanje kationske izmenjalne kapacitete delcev, ki vsebujejo minerale glin ali druge površine z izmenljivimi kationi. Z metodo metilen modro sicer ne moremo določati vrste glinenih mineralov v zmesi finih zrn, temveč le njihovo celokupno aktivnost, izraženo preko kationske izmenjalne kapacitete za barvilo MB. Postopek izmenjave lahko poenostavljeno zapišemo tudi kot:

(Ca – Na) glina + MB klorid (C16H18N3S Cl) → MB – glina + (Ca – Na) klorid (1) Vendar pa je pomembno naslednje: v kamenem agregatu z enakim deležem drobnih delcev pomeni višja vrednost MB tudi višjo aktivnost in slabše lastnosti finih delcv v kamenem agregatu. Teoretično lahko določena MB vrednost pomeni vsebnost velike količine površinsko malo aktivnih površin v zmesi ali majhne količine površinsko visoko aktivnih površin.

107

Vzorec za preiskavo pripravimo tako, da zmes zrn agregata posušimo ter odsejemo skozi sito 2 mm. Presejek tako predstavlja frakcijo 0/2 mm, ki je osnova za izvedbo preiskave. Približno 200 g frakcije 0/2 mm pretresemo v čašo z vodo, kar povzroči dispergiranje finih delcev, posebno še tistih, ki so glinenega značaja. Ob intenzivnem mešanju vzorec ob določenih intervalih titriramo z raztopino metilen modro (slika 1a). Po vsaki titraciji in mešanju, s stekleno palčko odvzamemo titrirano raztopino, jo kanemo na filtrirni papir ter opazujemo razvoj barvnega kroga (slika 1b). Ostra temna črta med kapljico in filtrirnim papirjem je znak, da je zemljina adsorbirala vse barvilo in da proces adsorpcije še ni končan (slika 1c). Ko pa se ob zunanjem robu temnejšega kroga pojavi svetlejša, modrikasto obarvana lisa je to znak, da je adsorpcijska sposobnost zemljine izčrpana in da je preiskava končana (slika 1d).

Sliki 1a in 1b. titriranje vzorca z barvilom metilen modro in opazovanje reakcije na filtrirnem papirju

Slika 1c (levo). Ostra temna črta med kapljico in filtrirnim papirjem Slika 1d (desno). Ob robu temnejšega kroga se pojavi obroba intenzivno svetlomodre barve

108

Za uporabnika je zelo pomembno, da je v nujnih primerih rezultat preiskave možno pridobiti že v roku enega dneva od vzorčevanja agragta, pri čemer se največ časa porabi za pripravo vzorca. Titracijski del traja pri tamponskih agregatih praviloma dobrih 30 minut (velja za izvajanje preiskave v paralelki), pri agregatih za asfalte in betone je čas tiracije še krajši. V primeru večjega deleža finih delcev s pretežno glinenim značajem v agregatih, pa lahko titracijski del izvajamo tudi 2 uri in več. Standard SIST EN 933-9 pa predvideva tudi izvajanje preiskave metilen modro na zrnih velikosti 0/0,125 mm (predvsem za preiskave vzorcev kamene moke), kjer se rezultat označi z indeksom MBF. Preiskava se prav tako izvaja v paralelki, pri čemer je masa vzorca paralelke 50 g. Posotpek je identičen, pri čemer se pri izračunu vrednosti MBF upoštevajo faktorji manjše mase preiskanih finih delcev. V naši raziskavi smo po navedenem postopku preiskali vse značilne fine delce, velikosti pod 0,063 mm. Omenjeni način določitve MBF pa bi zaradi standardiziranosti in preprostosti lahko bil uporaben ne zgolj za preiskave finih kamenih agregatov, marveč tudi za določitve vrednosti metieln modro MBF zemljin. PROBLEMATIKA PREISKAVE EKVIVALENTA PESKA V preteklosti se je značaj drobnih delcev ugotavljal s preprosto in hitro preiskavo ekvivalenta peska (SE). Posotopek, ki je pri nas že dolgo v uporabi, je bil na začetku namenjen preiskavam agregatov za asfalte in betone. Zanje je značilno, da so proizvedeni iz dejansko najkakovostnejših kamnin ali mokro separiranih peskov in prodov. Posledično je tudi večina finih zrn v celoti kamnitega značaja. Delež finih delcev je v tako proizvedenih "nulerjih" (frakcije 0/2 in 0/4 mm) dosegal približno 10 do 12 % (pri kamnolomskih produktih) oziroma do največ 5 % (pri mokro seperiranih peskih). Prvič se je relativno stroga zahteva za izvajanje preiskave ekvivalenta peska v tamponskih agregatih pojavila leta 1986 v »zagrebških tenderjih«, ter kasneje v PTP SCS, knjiga 4 leta 1989. Zahteve za ekvivalent peska zgoraj navedenih tehničnih specifikacij so podane v spodnji preglednici: Preglednica 1. Starejši kriteriji za ekvivalent peska STP, SCS Ljubljana, Zagreb 1986

Kriterij ekvivalenta peska (SE) je predviden le v primeru izdelave bituminiziranih plasti in je SE > 50 %. Določa se po postopku JUS U.B1.040 na izsejanih frakcijah 0/5 mm (0/0,475 mm) le v primeru, ko je vsebnost finih zrn < 0,02 mm večja od 5 %.

PTP, knjiga 4, SCS Ljubljana 1989

SE za lažje in srednje prometne obremenitve : > 50 SE za težje prometne obremenitve: > 60

Določa se po postopku JUS U.B1.040, na izsejanih frakcijah 0/4 mm, kar je že delna modifikacija postopka!

Z uveljavitvijo tehnične specifikacije TSC 06.200, ki opredeljuje kakovostne zahteve za tamponske agregate, je bila skladno z uveljavitvijo slovenskih (evropskih) standardov SIST EN podana tudi zahteva za izvajanje preiskave značaja finih delcev SE popostopku SIST EN 933-8 s kriteriji SE > 60 % oz. > 50 %. Sprva se zdi zahteva identična zahtevam, podanim v starih PTP. Vendar že hiter pregled postopka pokaže, da nov standard predvideva izvajanje preiskave na zrnih velikosti 0/2 mm. Značilna zrnavostna sestava frakcije 0/2 mm v tamponskih agregatih kaže, da je delež finih delcev v povprečju 2 do 3 krat, lahko pa tudi do 5 krat višji od npr. deleža finih delcev v asfaltnih ali betonskih frakcijah. Deleži finih delcev v odsejani frakciji 0/2 mm dosegajo glede na nahajališče tamponskih agregatov od 17 do 26 %! In ker prav delež finih delcev (poleg značaja) bistveno vpliva tudi na rezultat preiskave SE, se zdijo v TSC podani kriteriji za SE previsoki. Navedeno pomeni, da je kriterij v resnici še dodatno zaostril že tako visoko zahtevo za SE. Pregled zahtev v Evropi pokaže, da kriterij ekvivalenta peska uporablja le 7 od 15 v raziskavi COST 337 iz leta 2002 zajetih držav, pri čemer imata Slovenija in Hrvaška najvišje zahteve za SE. Nobena od nordijskih držav (Finska, Švedska, Norveška, Islandija), v katerih vladajo izjemno agresivne klimatske razmere, nima v tehničnih specifikacijah podanih zahtev glede ekvivalenta peska.

109

Pomembno je, da je TSC 06.200 postavil tudi zahtevo za izvajanje preiskav zrnavosti in značaja finih delcev tamponskih agregatov na deponijah pred vgrajevanjem. Prav redno izvajanje preiskav slednjega je pokazalo, da dosežene vrednosti ekvivalenta peska večkrat niso dosegale podanih zahtev. Zakaj torej v preteklosti ni bilo težav pri izpolnjevanju zahteve ekvivalenta peska? Odgovor je razmeroma preprost in se skriva v dejstvu, da se je preiskava izvajala samo enkrat na leto, vključno s preiskavami preostalih zahtevanih lastnosti tamponskih agregatov. V kolikor so proizvajalci slutili, da bo izvedeno vzorčevanje za potrebe izdaje letnega potrdila o skladnosti s PTP, so se še posebej potrudili pri pripravi deponije. V postopku kontrole med izvedbo del izvajanje preiskave ni bilo zahtevano, zato tudi podatkov o morebitnih odstopanjih parametra SE ni bilo. Je pa vseeno tolažilno dejstvo, da je tekoče izvajanje kontrole granulacije z areometriranjem ter strog kriterij zanj učinkovito opozarjalo na morebitna kakovostna odstopanja agregatov. SE je zaradi svoje enostavne in poceni izvedbe postal in ostal priljubljen postopek v laboratorijih na ozemlju nekdanje Jugoslavije, čeprav se je v preteklosti v domačih strokovnih krogih večkrat porodil dvom o primernosti pri nas uveljavljenega postopka ekvivalenta peska (SE) za določanje značaja finih delcev ter podanih kriterijev zanj. VZORČENJE IN PRIPRAVA VZORCEV Uveljavljanje meril za merodajno vrednotenje MB ni enostavno, saj so postopke določanja MB na kamenih agregatih v Evropi doslej uporabljale le dve oz. tri države, tako da zgolj privzemanje zahtev iz tujine ni smiselno. To potrjuje tudi produktni standard SIST EN 13242, ki za fine delce v agregatu navaja, da "Splošnih natančnih mej ni mogoče določiti, dokler ni dodatnih dokazov o uporabi preskusnih metod na različnih drobnih agregatih v nekaterih delih Evrope. Meje in/ali kategorije je treba ugotovili na podlagi izkušenj z obstoječimi zahtevami za materiale, ki se v krajevnem okolju zadovoljivo uporabljajo v skladu z določili, ki veljajo v kraju uporabe agregata". Zaradi navedenega smo z raziskavami aktualnih nahajališč tamponskih agregatov ter v laboratoriju pripravljenih teoretičnih mešanic sistematično določili vrednosti parametrov ekvivalenta peska in metilen modro ter njune medsebojne odvisnosti. Izbran način priprave laboratorijskih vzorcev z dodajanjem različnih vrst finih delcev je omogočil ocenitev teoretično najboljših in najneugodnejših vrednosti omenjenih parametrov, značilnih za posamezna nahajališča. V nahajališčih so bili tako vzorčevani aktualni tamponski agregati, katerih fine delce smo označili z indeksom N. Vzorce potencialno najbolj škodljivih finih delcev v nahajališčih (melji, meljne gline, gline, železovi hidroksidi...) smo označili z indeksom G. Vzorce finih delcev, ki v danih nahajališčih predstavljajo najbolj kamnit različek (pretežno frakcije 0/2 mm ali 0/4 mm, kamena moka, ki se z obstoječo tehnologijo proizvajajo iz najčistejše stenske mase), smo označili z indeksom K. Na vseh predhodno skozi sito 0,063 mm opranih in odsejanih vzorcih finih delcev N, G in K so bile opravljene tudi določitve: - adsorpcije za organsko barvilo Metilen modro (MBF); - adsorpcije vode po Enslinu (wA); - Atterbergovih meje plastičnosti (wP, wL, IP in posredno aktivnost); - mineraloške sestave; - specifične površine zrn; - sukcije. Nahajališča smo poimenovali glede na litološko sestavo: apnenci (A1, A2, A3, A4 in A5), dolomiti (D1, D2 in D3) in drobljene krogle murskega proda (M1). Za laboratorijske simulacije odvisnosti meteilen modro in ekvivalenta peska smo pripravili laboratorijske mešanice, katerim smo v različnih razmerjih dodali 5 % finih delcev kamnitega in potencialno škodljivega značaja. Izbrana razmerja mešanja finih delcev "K" in "G" omogočajo določitev verjetnega intervala vrednosti ekvivalenta peska in metilen modro izbranega nahajališča, za predpostavko 5 % deleža finih delcev v sestavi celotnega tamponskega agregata. Povedano drugače: mešanica, katerih fini delci so zgolj "kamniti" bi tako dali oceno najnižje vrednosti metilen modro in

110

najvišje vrednosti ekvivalenta peska ter nasprotno, zgolj potencialno škodljivi delci bi dali najslabšo kombinacijo oziroma najvišje vrednosti metilen modro in najnižje vrednosti ekvivalenta peska izbranega nahajališča. Za primerjavo smo pripravili tudi mešanice z dodatkom 3 % finih, izključno potencialno škodljivih delcev. Za omenjeno primerjavo smo se odločili zaradi navedb v TSC 06.200, ki fine delce v kolikor jih je manj od 3 % opredeljuje za neškodljive. Delež 5% vsebnosti finih delcev v zrnavostni sestavi tamponskega agregata je bil izbran, ker je podan kot kriterij TSC 06.200 za tamponski agregat na deponiji oz. pred vgrajevanjem v NNP. V odvisnosti od značilne zrnavostne sestave nahajališča/proizvajalca, predstavlja omenjeni delež v odsejani frakciji 0/2 mm med 17 % in 26 % finih delcev. Pri 3 % vsebnosti finih delcev v celotni zmesi pa je delež seveda nižji in predstavlja med 11 in 17 % finih delcev v odsejani frakciji 0/2 mm. Za vsako nahajališče smo kot podlago za izračune upoštevali "statistično povprečno" zrnavostno krivuljo, ki smo jo določili na podlagi obdelave baze podatkov večjega števila vzorcev. REZULTATI ANALIZ MEŠANIC TAMPONSKIH AGREGATOV Metilen modro MB in ekvivalent peska SE Rezultati analiz metilen modro aktualnih tamponskih agregatov in laboratorijsko pripravljenih mešanic so podani v preglednicah 2 in 3, grafično pa na slikah 2 in 3. Preglednica 2. Zbirnik rezultatov preiskav metilen modro MB (g/kg frakcije 0/2 mm) Nahajališče Indeks A1 D1 D2 A2 A3 A4 D3 A5 M1

0 1,7 0,7 0,5 0,5 0,5 1,2 1,0 1,0 0,71 0,5 0,7 0,3 0,3 0,3 0,5 0,3 0,3 0,52 1,0 1,0 0,7 1,0 0,7 1,0 0,5 0,7 0,73 1,2 1,2 1,5 2,0 1,0 1,2 0,5 1,2 1,04 2,2 2,0 3,0 4,7 1,7 2,7 0,7 2,5 2,05 4,4 3,2 5,7 8,6 3,2 4,4 1,0 3,9 3,46 8,1 5,2 8,1 13,8 5,2 6,9 2,0 9,1 6,47 4,9 2,9 3,4 9,8 3,4 3,4 1,2 4,7 3,7

Preglednica 3. Zbirnik rezultatov preiskav ekvivalenta peska SE (%) Nahajališče Indeks A1 D1 D2 A2 A3 A4 D3 A5 M1

1 61 45 67 49 42 59 55 55 582 48 36 50 39 42 46 47 49 533 41 33 35 33 39 39 40 41 494 27 25 23 24 34 28 28 27 365 24 22 21 21 28 22 21 21 266 22 20 19 20 24 22 19 20 237 25 23 21 23 32 23 23 22 27

tolmač indeksov 0 aktualni tamponi s 100 % N delci 1 100 % K delci v 5 % finih delcev tampona 2 95 % K delci in 5 % G delci v 5 % finih delcev tampona 3 90 % K delci in 10 % G delci v 5 % finih delcev tampona 4 75 % K delci in 25 % G delci v 5 % finih delcev tampona 5 50 % K delci in 50 % G delci v 5 % finih delcev tampona 6 0 % K delci in 100 % G delci v 5 % finih delcev tampona 7 0 % K delci in 100 % G delci v 3 % finih delcev tampona

111

Metilen modro MB Rezultati preiskav metilen modro aktualnih tamponskih materialov imajo nizke vrednosti MB. Večina dosega vrednosti MB do 1,0 g/kg. Zanimive in signifikantne so vrednosti MB v odvisnosti od deleža nezaželenih finih delcev "G" v laboratorijsko pripravljenih mešanicah (slika 2). Tako se vrednosti MB v primeru 100 % finih delcev s kamnitim značajem nahajajo med 0,3 in 0,7 g/kg, povprečno 0,4 g/kg. S spremembo razmerja v finih delcih 5 % "G" in 95 % "K", se navedene vrednosti MB gibljejo med 0,5 in 1,0 g/kg, povprečno 0,8 g/kg. Tudi z nadaljnjim spreminjanjem razmerja delcev "G" in "K" se vrednosti MB praktično linearno povečujejo z višanjem vsebnosti komponente "G". Teoretično najvišje vrednosti metilen modro, bi ob predpostavljeni 5 % vsebnosti finih delcev v zmesi kamenih zrn tamponskih agregatov glede na nahajališče znašale med 5 in 14 g/kg MB. Nahajališče D3 izkazuje bistveno nižje vrednosti (MB = 2 g/kg), kar pa je posledica pretežno kamnitega značaja potencialno škodljivih finih delcev iz nahajališča D3. Uporabna vrednost postopka se kaže tudi v primeru relativnega znižanja vsebnosti potencialno škodljivih finih delcev v vzorcu iz 5 na 3 %. Medtem ko pri preiskavi ekvivalenta peska ni skoraj nobene razlike v rezultatu, je pri preiskavi metilen modro opazen skoraj linearni učinek znižanja.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

A1 D1 D2 A2 A3 A4 D3 A5 M1

nahajališče

MB

(g/k

g)

100 K 5G+95K 10G+90K 25G+75K 50G+50K 100G (5%) 100G (3%)

Slika 2. Metilen modro v odvisnosti od različnih deležev nezaželenih finih delcev "G" Da so vrednosti metilen modro v vsakem nahajališču linearno odvisne od vsebnosti potencialno škodljivih finih delcev, dokazujejo visoki koeficienti korelacije med spremenljivkama. Ob predpostavki, da določen masni delež finih delcev kamnitega značaja porabi določen sorazmerni delež barvila metilen modro, smo računsko ocenili porabo barvila, h kateremu prispevajo samo potencialno škodljivi delci "G". Korelacijski koeficienti med omenjeno porabo barvila in masnim deležem potencialno škodljivih delcev, so tako še višji (preglednica 4). Preglednica 4. Koeficienti korelacije

Nahajališče A1 D1 D2 A2 A3 A4 D3 A5 M1

corr (delež "G&K "/ MB) 0,997 0,981 0,920 0,992 0,995 0,958 0,987 0,984 0,995

corr (delež "G "/ MB) 0,999 0,994 0,929 0,992 0,997 0,971 0,993 0,986 0,998

112

Ekvivalent peska SE Na podlagi dobljenih rezultatov sklepamo, da imajo že najmanjše količine potencialno škodljivih finih delcev za posledico velik padec vrednosti ekvivalenta peska. Veljavni kriterij TSC 06.200 izpolnjujeta samo dve pripravljeni mešanici, ki vsebujeta izključno delce kamnitega značaja, pri čemer preostale "kamnite" mešanice kriterija ne izpolnijo. Ugotovljene vrednosti v nobenem primeru ne izpolnjujejo trenutno podanih kriterijev TSC 06.200, v kolikor so poleg kamnitih prisotni tudi potencialno škodljivi fini delci. Primerjalni preskus z vzorci, katerim je glede na celotno zrnavostno sestavo bilo dozirano zgolj 3 % finih delcev, ki so bili v celoti potencialno problematičnega značaja "G" dokazuje, da ima skoraj polovično zmanjšanje vsebnosti finih delcev "G" zgolj minimalni vpliv na rezultat preiskave.

10

20

30

40

50

60

70

A1 D1 D2 A2 A3 A4 D3 A5 M1

nahajališče

SE (%

)

100K 5G+95K 10G+90K 25G+75K 50G+50K 100G 100G (3%)

Slika 3. Ekvivalent peska v odvisnosti od različnih deležev nezaželenih finih delcev "G"

PRIMERJAVA EKVIVALENTA PESKA IN METILEN MODRO NA VZORCIH MEŠANIC V območju neaktivnih kamnitih zrn (K) je SE metoda nezanesljiva. Pri nespremenjenih vrednostih ostalih kazalnikov (MB, sukcije, plastičnosti), se vrednosti SE gibljejo od 35 – 75, torej v območju od povsem neustrezne kvalitete do odlične kvalitete. Metoda SE - ekvivalent peska prav tako ne zaznava sprememb v plastičnem obnašanju in različni aktivnosti zrn. V območju, ki zaznamuje prehod inertnih kamnitih zrn v aktivna oziroma potencialno škodljiva (G), je vrednost SE ves čas okoli 20. Nasprotno pa metoda Metilen modro zgoraj navedena območja odlično zazna in zemljine identificira na osnovi aktivnosti njihovih mejnih površin. Vrednosti MB se praktično linearno povečujejo z višanjem vsebnosti komponente "G". Grafični prikaz navedenega je razviden na sliki 4. Rezultati preiskav tudi dokazujejo, da ima rezultat preiskave metilen modro skoraj linearni učinek znižanja vrednosti MB v odvisnosti od absolutne vsebnosti nezaželenih delcev "G", medtem ko preiskava ekvivalenta peska navedenega znižanja praktično ne zazna.

113

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

10 20 30 40 50 60 70

SE (%)

MB

(g/k

g)

100K 95K+5G 90K+10G 75K+25G 50K+50G 100G Slika 4. MB in SE laboratorijskih mešanic (za 5 % delež finih delcev v tamponu) Upoštevaje tudi primerjave z drugimi številnimi parametri, ki smo jih v raziskavi določali (mineralna zgradba, vsebnost drobnih delcev (f), Atterbergove meje plastičnosti (wP, wL, IP in posredno aktivnost), adsorpcija vode po Enslinu (wA), adsorpcija za organsko barvilo metilen modro za fine delce (MBF), specifična površina zrn in predvsem sukcija) ocenjujemo, da bi pri zrnavostni sestavi tamponskega agregata, ki vsebuje 5 % finih delcev, bil najprimernejši kriterij determinacije značaja finih delcev SE > 40 % ali MB < 1 g/kg. V primeru nižjega deleža finih delcev v mešanici (med 3 % in 5 %), je kriterij MB lahko blažji, vendar ne višji od 1,5 g/kg, medtem ko naj kriterij SE znaša > 40 %. Zaradi same ponovljivosti določitve zrnavostne sestave ter upoštevaje rezultate medlaboratorijskih preiskav in številnih računskih simulacij smo se odločili, da je kriterij za metilen modro MB < 1,5 g/kg prav tako primeren tudi za tamponske agregate, katerih delež finih delcev znaša med 5 in 8 %. METILEN MODRO FINIH DELCEV MBF Rezultate preiskav metilen modro MBF finih delcev podajamo informativno v preglednici 5. V konkretni raziskavi smo preiskave opravili na finih delcih, manjših od 0,063 mm. Predvsem so zanimive vrednosti, ki jih v raziskavi predstavljajo fini delci z oznako "G" in ki jih lahko smatramo za zemljine ter izredno nizke vrednosti finih delcev kamnitega značaja "K". Preglednica 5. Rezultati preiskav MBF finih delcev N, K in G (g barvila /kg frakcije 0/0,063 mm). Nahajališče

delci A1 D1 D2 A2 A3 A4 D3 A5 M1N 25,3 3,7 1,7 3,3 3,3 8,7 6,3 4,8 6,7K 2,0 3,2 1,7 1,7 1,7 1,7 2,0 1,7 3,3G 38,2 33,6 60,3 45,3 18,3 64,3 9,6 54,3 43,0

114

ZAKLJUČEK Raziskave potrjujejo, da zgolj na osnovi podatkov SE in brez upoštevanja podatkov MB ni možno ocenjevati kakovosti kamenih agregatov, posebej še, ko imamo opravka z mejnimi ali spornimi materiali. V letu 2007 je bilo na podlagi predloga raziskave že izdano navodilo, ki v času novelacije specifikacije TSC 06.320 v praksi implementira priporočila kriterijev za vrednotenje kamenega agregata za nevezane nosilne plasti. Priporočila kriterijev so podana v preglednici 6. Preglednica 6. Priporočila kriterijev za vrednotenje značaja finih delcev: Vsebnost finih delcev < 0,063 mm

Ocena lastnosti finih delcev v kamenih agregatih za nevezane nosilne plasti

Kontrolna preiskava v primeru spornih slučajev

< 3 %

Uporabno v vseh primerih. Kakovost finih zrn ni relevantna. Za potrditev uporabe ni potrebnih drugih dokazil. Vrednosti SE, MB ali druge, tudi če obstajajo, niso relevantne za presojo.

Inženirska presoja na podlagi izkušenj

3 – 8 %

SE ≥ 40 % ali MB ≤ 1,5 g/kg

Meritev sukcije Meritev specifične površine Inženirska presoja na podlagi izkušenj

8 – 10 %

Kriterij velja za program izgradnje AC in težko obremenjenih cest z debelim slojem vezanih plasti MB ≤ 0,7 g/kg ali vlaga pri sukciji 1500 kPa < 5 %

Meritev specifične površine

Zakaj je na koncu naslova prispevka nekoliko provokativno zastavljeno vprašanje "... - kaj pa zemljine?"!? Predvsem zaradi dejstva, da žal pri družini novih evropskih standardov za zemljine postopek metilen modro ni nikjer omenjen, kar je upoštevaje dragocenost hitre in poceni determinacije nerazumljivo. Meljne gline ter gline so namreč nepogrešljive surovine pri izgradnji zemeljskih nasipov (štajerska in dolenjska avtocesta...), območjih varovanja podtalnice, vseh odlagališčih komunalnih odpadkov, pa tudi izredno zahtevnih odlagališčih radioaktivnih snovi (Žirovski vrh...). Izkušnje iz preteklosti ter preiskave značaja finih delcev na nahajališčih tamponskih agregatov kažejo na uporabnost preiskave metilen modro MBF po postopku SIST EN 933-9 tudi na zemljinah samih. Zato si želimo, da bi se navedena preiskava kot pomemben indikator lastnosti v večjem obsegu izvajala tudi na zemljinah. Prispevek je z dodatnimi rezultati in informacijami dopolnjen članek, ki ga je avtor zaradi aktualnosti in potrebe, da se z ugotovitvami raziskave seznani čim širši del uporabnikov, objavil v letu 2007. LITERATURA: (1) Bohar, F. (2007). Kako korektno določiti značaj finih delcev v tamponskih agregatih, Tehnični

informator SCT št. 68. Ljublana, str. 21-31. (2) Bohar, F., Petkovšek, A., Pavšič, P. (2007). Določitev kriterija "metilen modro" testa za značilne

zmesi kamnitih zrn v Sloveniji. Zaključno poročilo. Igmat d.d. Ljubljana, str. 1-88 (3) COST 337. (2002). Construction with unbound granular materials in EUROPE. Final report (4) Petkovšek, A. (2006). Stabiliziranje zemljin pri gradnji avtocest v severovzhodni Sloveniji. EU

report, 2002 – COST 337. Zbornik referatov. Megra 2006 - Gornja Radgona. DRC Ljubljana, str. 13-35.

(5) Petkovšek, A. (2002). Metilen modro – hitra metoda za prepoznavanje nabrekljivosti zemljin in drobnih zrn v kamenem agregatu. 6. Slovenski kongres o cestah in prometu. Str. 198-205.

Uporabljeni so bili tudi standardi SIST EN 933-8, SIST EN 933-9, SIST EN 13242 in tehnična specifikacija TSC 06.200 ter dopis DARS št. 402-26/07-AL-158.