INTERNATIONALER STÄNDIGER VERBAND DER STRASSEN-KONGRESSE

Generalsekretariat : 1, Avenue d’Iena, Paris.

III. KONGRESS - LONDON - 1913

i. Abteilung : Bau und Erhaltung. 2. Mitteilung.

VERSUCHE MIT MATERIALIEN für Schotterstrassen

BERICHT von

T. E. STANTON und R. G. BATSON of the National Physical Laboratory.

PARIS

SOCIETE ANONYME DES IMPRIMERIES OBERTHÜR 3, RUE ROSSINI, 3 1913

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Biblioteka Politechniki Krakowskiej

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Schotterstrassen.

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Bericht über die zur Prüfung von Strassenbaustoffen im Laboratorium des Wegebauamtes zu Teddington aufgestellten Apparate und eine vergleichende Zusammenstellung der mit diesen Apparaten an Gesteinen ganz verschiedener Art erhaltenen Ergebnisse.

Der folgende Bericht enthält eine kurze Beschreibung der verschiedenen Apparate zur Prüfung von Strassenbaustoffen, die in dem Laboratorium des Wegebauamtes zu Teddington aufgestellt sind, und eine Reihe von vergleichenden Zusammenstellungen der mit den verschiedenen Maschinen erzielten Ergebnisse zu dein Zwecke, um so scharf wie möglich die wechselseitige Beziehung der besonderen, in den verschiedenen Prüfungen gefundenen Eigenschaften des Gesteines zu bestimmen.

Zu diesem Zwecke schien es uns ratsam, lediglich die Ergebnisse mitzuteilen, die im Laboratorium des Wegebauamtes erhalten wurden, um die Gefahr zu vermeiden, irrtümliche Schlussfolgerungen zu ziehen, die auf den verschiedenen Prüfungsverfahren der einzelnen Prüfungsinstitute beruhen und denen die amtliche Anerkennung als Normal-Prüfungsapparate fehlt.

A) Beschreibung

H) Vergleichende Zusammenstellung der mit den verschiedenen Prüfungs-Maschinen erzielten Ergebnisse.

A) Beschreibung

der Prüfungen und der Priifungsapparate.

A) Prüfung auf Abnutzung.

Die für diese Prüfung gebrauchte Maschine ist eine 4-Cylin-dermaschine vom Deval-Typ, wie sie im Amte für 'öffentliche Strassen der Vereinigten Staaten gebraucht wird und die seit 1878 in Frankreich zufriedenstellende Ergebnisse geliefert hat. Sie ist dargestellt in Abbildung 1 und besteht im Wesentlichen aus vier Cylindern von 7 Zoll Durchmesser und 14 Zoll-Länge, die derartig auf einem Itahmen befestigt sind, dass ihre Achsen unter einem Winkel von 30° zur Drehaschse geneigt sind.

Elf Pfund Gestein, möglichst 50 Stück an der Zahl, werden in einen der Cylinder getan, der Deckel wird fest aufgeschraubt und dann die Maschine 10000 Mal mit einer Geschwindigkeit

78 — c

von etwa 80 Umdrehungen in der Minute umgedreht. Die Abmessungen der Steine sollen so sein? dass jeder von ihnen durch einen King von 2 */2 Zoll Weite noch, aber nicht mehr durch einen solchen von 2 Zoll Weite hindurch kann. Nur das abgenutzte Material, das durch ein Sieb von 1/16 Zoll Maschenweite hindurch kann, wird bei der Bestimmung der Abnutzungsgrösse in Betracht gezogen. Diese Grösse wird ausgedrückt als ein Prozentsatz der benutzten 11 Pfund. Ausserdem wird der französische, allgemein gebräuchliche Koeffizient berechnet. Dieser wird durch die Gleichung bestimmt :

40

% der Abnutzung

Eine nasse Prüfung wird ebenso vorgenommen und zu diesem Zwecke werden 1,1 Gallonen Wasser mit den elf Pfund Steinen eingefüllt. Bei den weitaus meisten Steinarten wurde gefunden, dass die Abnutzung bei nasser Prüfung grösser ist als bei trockener, aber manchmal ist auch das Gegenteil der Fall.

Französischer Abnutzungs-Koeffizient =

B) Wiederholte Schlag-und Stossprüfungen.

Es wird auf einer grossen

Herrichtung des Probestückes. Das Probestück wird hergestellt in der Form eines Zylinders von 1 Zoll Durchmesser und 1 Zoll Länge. Ein Stück des Steines wird roh behauen nach den Massen 1 M Zoll xli/₄ Zoll x 3 Zoll.

Schmirgelscheibe annähernd zylindrisch geschliffen, und dann in den Schleifklotz einer Schleifmaschine eingespannt, wo es auf einer kleinen Schmirgelscheibe auf genau 1 Zoll Durchmesser abgeschliffen wird. Der Klotz mit dem Stein wird dann zur Diamantsäge (Abbildung I) gebracht, wo das Probestück auf genau 1 Zoll Länge abgeschnitten wird.

zu

Die Prüfung besteht aus einem Fall 0,4 Zoll bei dem ersten Schlage und einem, um 0,4 Zoll vergrösserten Fall für jeden folgenden Schlag, bis Zerfall des Probestückes.

Die Prüfungs-Maschine. Die zu dieser Prüfung benutzte Maschine ist bekannt als die Stossmascliine von Page (Abbildung I). Der Schlag’ wird durch einen 4,4 Pfund schweren Hammer geführt, und wirkt durch einen Kolben, dessen Berührungsfläche- mit dem Probestück kugelförmig ist und einen Halbmesser von 0,4 Zoll hat. Der so verabfolgte Schlag kommt den Stössen des \ erkehrs sehr nahe, und das kugelförmige Ende hat den weiteren 4 orteil, dass man nicht so peinlich darauf sehen braucht, dass die beiden Lagerflächen des Probestückes parallel sind ; die ganze Belastung wirkt auf einen Punkt der oberen Grundfläche ein. des Hammers von

zum

Die Zahl der zur Zerstörung des

Probestückes benötigten Scliläge wird gebraucht, um die Festigkeit auszudrucken.

Eine mit Stiften versehene, von der Welle angetriebene Kette Avird von lindern getragen, die reihenförmig angeordnete Stifte besitzen und am oberen und unteren Ende des Maschinenrahmens befestigt sind. Die Ivette ist mit kleinen Wülsten versehen, die eine vom Hammerende nach innen hervorragende Federriegel-Klemmvorrichtung betätigen. Diese hebt den Hammer, bis er durch eine von einem Kreuzkopfe nach unten vorspringende Stange, gelöst wird. Der Kreuzkopf gleitet, an zwei Stangen, die den unteren mit dem oberen Kähmen verbinden. Der Kreuzkopf wird automatisch um 0,4 Zoll nach jedem Schlage durch eine Leitspindel gehoben, die durch ein Schraubengewinde und ein Schneckenrad betätigt wird, die an derselben Welle sitzen w ie das oben genannte Rad mit reihen -förmig angeordneten Stiften. Wenn die Leitspindel mit dem Kreuzkopfe ausser Verbindung gesetzt ist, kann letzterer um eine gevüinschte Höhe gehoben oder gesenkt werden oder die Prüfung kann mit einer konstanten Fallhöhe ausgeführt werden.

G) Prüfung auf Albsclileifung.

Das Probestück wird in gleicher Weise hergerichtet wie das zur Schlag- und Stoss-Prüfung dienende (b) ; werden beide Prüfungen gefordert, so können gewöhnlich beide Probestücke aus demselben Muster geschnitten wrerden.

Die gebrauchte Maschine (bisweilen Zähigkeits-Maschine genannt) gehört dem Dorry-Typ (Abbildg. II) an und besteht aus einer runden Gussstahlscheibe, die sich in einer Horizontalebene um eine Vertikalachse dreht. Das Probestück wird mit seiner Achse vertikal gehalten und sein unteres Ende mit einer Kraft von 3,5 Pfund auf den Quadratzoll gegen die Scheibe gepresst. Normal Sand von 30 bis 40 Maschen wird unablässig durch Trichter auf die Scheibe zugeführt, und es ist wichtig, dass ein gleichmässiger und konstanter Ueberschuss des Schleifmaterials zu jedem Probestück zugeführt wird. Nach 1000 Umdrehungen der Schleifscheibe, bei etwra 28 Umdrehungen in der Minute, wird der Gewichtsverlust des Probestückes ermittelt. Die Prüfung wird mit dem umgedrehten Probestück wiederholt, und der aus den beiden Versuchen berechnete mittlere Gewichtsverlust ward zur Bestimmung der Härte verwendet.

TT = 20

— W, wobei H = Härtezahl und W = Gewichtsverlust in Grammen für 1000 Umdrehungen ist.

78 — c

D) Prüfung der Bindefähigkeit.

Die bei Prüfung- auf den Verkittungs-Wert vorzunelimenden Prozesse sind folgende.

1.

Malilen von grobzerkleinerten Steinen mit Wasser in einer Kugelmühle zu einem steifen Brei.

2.

Formen von Briketts aus diesem Brei in einer Form unter Druck, die nach 24 Stunden getrocknet sind.

3. Prüfung eines jeden Briketts durch wiederholte Schläge mit einem kleinen Hammer, und automatisches Messen des Zurückprallens des Hammers nach jedem Schlage.

1.    Kugelmühle (Abbildg. 1).    1,1 Pfund grobzerkleinerte

Steine und 0,02 Gallonen Wasser werden nebst zwei Stahlkugeln jede von 5,1 Zoll Durchmesser, in die Mühle getan. Die Probe wird 2 x/h Stunden lang gemahlen bei etwa 2000 Umdrehungen der Mühle in der Stunde. Der erzielte Brei ist fertig, um zu Briketts geformt zu werden.

2.    Brikettierungs-Maschine (Abbildg. 2). Der Brei wird in eine Form gegeben, auf die ein cylindrischer Pfropfen geschraubt ist. Die Form steht mit dem kurzen Arme eines mit einem Gewichte beschwerten Balkens in Verbindung, so dass der Druck auf einen Höchstdruck von 1880 Pfund auf den Quadratzoll eingestellt werden kann. Die Masse der Briketts sind 1 Zoll im Durchmesser und 1 Zoll lang.

3.    Maschinen für wiederholte Stösse. Kacli 20-stündigem Trocknen in der Luft und einem 4-stündigen Trocknen im Heiss-Luftbade von 200° F. lässt man die Briketts in einem Exsikkator 20 Minuten abkühlen und legt sie dann mit ihrer senkrechten Axe auf den Ambos der Maschine. Ein kleinerer Hammer wird durch ein Kammrad betätigt, so dass seine wirksame Eallhöhe immer 0,4 Zoll beträgt, und die Kraft des Schlages auf das Probestück mittels eines in senkrechter Führung wirkenden Kolbens übertragen wird. Dieser Kolben ist auch mit dem Arm einer Feder verbunden, deren anderes Ende einen Schreibstift trägt, der ein auf einer rotierenden Trommel befestigtes Blatt Papier berührt, so dass ein jedes Zurückschnellen des Kolbens nach dem Schlage auf dem Papier angezeigt wird. So erhält man ein Diagramm, das die Anzahl Schläge wiedergibt, nach der kein Zurückschnellen des Kolbens mehr stattfindet, d. h. nach der die Elastizität des Probestückes zerstört ist. Sechs Probestücke werden aus jedem Muster hergestellt, und der Mittelwert daraus wird als Mass für den Verkittungs-Wert des Materials genommen.

E) Spezifisches Gewicht.

Da die spezifischen Gewichte der verschiedenen Steine derselben Sendung oftmals beträchtliche Unterschiede zeigen, werden drei Muster aus jeder Sendung Strassenbaugestein ausgewählt, um ein Durchschnittsergebnis zu erzielen. Die Steine werden in Luft und Wasser gewogen und das spezifische Gewicht berechnet nach der Formel :

A-B

worin G das spezifische Gewicht,

A das Gewicht in Luft, und B das Gewicht in Wasser ist.

F) Aufsaugung von Wasser.

Man hat gefunden, dass hei der für diese Prüfung gebräuchlichen Grösse der Steine die Sättigung in etwa drei Tagen vollkommen ist. Bei dem im folgenden beschriebenen Verfahren wird das in 3 Tagen von dem Kubikfuss Material aufgesaugte Gewicht an Wasser durch einen Versuch mit einer kleinen Probe bestimmt.

Ein Stein im Gewicht von etwa 0,13 Pfund wird in der Luft und darauf im Wasser gewogen; er bleibt 3 Tage lang in Wasser untergetaucht und wird dann wieder im Wasser gewogen.

Wenn A = Gewicht in Luft,

B = Gewicht im Wasser unmittelbar nach dem Ein

tauchen,

C — Gewicht im Wasser nach dreitägigem Eintauchen ist,

dann ist die Zahl der von dem Kubikfuss Material aufgesaugten

C- B

Pfund Wasser =

x 62,5 (annähernd).

G) Petrologisclie Bestimmung.

Sie

nen

wird für das Laboratorium des Wegebauamtes am Geologischen Landesamt und Museum zu London in der Termyn Street voige

Diese bezweckt eine Klassifizierung der Steine in Hinsicht auf ihre geologische Bezeichnung und eine Angabe ihrer allgemei-Zusammensetzung und der Natur ihrer Bestandteile.

nommen.

H) Vergleichende Zusammenstellung der mit den verschiedenen Prüfungs-Maschinen erzielten Ergebnisse.

Zu diesem Zwecke ist eine vollständige Prüfungsreihe an einem jeden von 51 Steinmustern, die in ihren petrographisclien Eigenschaften ganz verschieden von einander sind, ausgeführt worden. Diese wurden von Herrn J. Allen Howe von der Geologischen Landesanstalt u. Museum in Gruppen eingeteilt.

•Jede Prüfungsreihe umfasste :

1.

Abnutzung) ;

Eine trockene Abnutzungs-Prüfung (Widerstand gegen

Eine feuchte Abnutzungs-Prüfung;

3.    Eine Absclileif-Prüfung (Härte-Prüfung);

4.    Eine wiederholte Schlag-Prüfung (Festigkeits-Prüfung); Eine Prüfung des Yerkittungswertes ;

Eine Aufsauge-Prüfung.

2.

5.

6.

Die in Klammern beigefügte abweichende Bezeichnung ist die vom öffentlichen Wegebauamte der Vereinigten Staaten angenommene.

angenommen.

fungen die Höhe des Kechtecks einer gegebenen Steinart, und die Art der Prüfung ist proportional der Zahl, welche den Widerstand des einzelnen Materials gegen den zerstörenden Einfluss der angewandten Prüfungsart darstellen soll (1).

Ausgehend von der Vergleichung dieser 51 Prüfungsreihen müssen folgende Punkte als wichtig vermerkt werden.

Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind in Tabelle 2 wiedergegeben, und die hier mitgeteilten Zahlen sind direkt vergleichbar mit denen, welche in den Tabellen des öffentlichen Bauamts für öffentliche Strassen der Vereinigten Staaten über die in den Jahren 1912 und 1911 erhaltenen Ergebnisse veröffentlicht sind (siehe die Abhandlung der Herren Goldbeck und Jackson über die physikalische Prüfung von Steinen zu Strassenzwecken). Jedoch wurde zum Zweck der vergleichenden Zusammenstellung das graphische Verfahren das in der Figur 1 u. 2 gezeigt ist, Hierbei entspricht bei den mechanischen Prii-

1. Die Wichtigkeit einer feuchten Abnutzungs-Prüfung als Zusatz zu der trockenen Abnutzungs-Prüfung. Diese ist beson-

(1) Anmerkung : In Figur 1 entspricht die Grundlinie einem Werte von 10 des Abschleifungskoeffizienten.

ders bemerkenswert bei Sandsteinen und Kalksteinen, bei denen die Resultate der feuchten Abnutzung, obwohl die der trockenen Abnutzung nur massig hoch sind, ganz entschieden niedrig sind.

2.    Der Unterschied im Widerstand gegen eine gegenseitige Abschleifung, wenn die Steine sich miteinander reiben, und im Widerstand gegen Abnutzung unter Verwendung eines Schleifmittels, wie z. 13. Sand. Diese wird dargestellt durch den Unterschied in den Ergebnissen der Abnutzungs- und der Absclileif-Prüfung. So ist z. B. bei Nr. 1 und 5 der Widerstand gegen Abschleifung praktisch der gleiche bei jedem Stein, aber der Widerstand gegen Abschleifung ist bei Nr. 1 doppelt so gross als bei Nr. 5. Wiederum ist bei den Beispielen Nr. 48 u. 49 der Widerstand gegen trockene Abnutzung bei Nr. 48 fast zweimal so gross als der von Nr. 49, aber der Widerstand gegen Abschleifung ist praktisch der gleiche.

3.    Die Bedeutung der wiederholten Schlag-Prüfung. Beispiele hierfür sieht man in dem bemerkenswert geringen Widerstand gegen Schläge und Stösse bei Muster Nr. 1, 10, 39 u. 42, für welche die Ergebnisse für Abnutzung, Schläge und Stösse und Abschleifung ganz zufriedenstellend sind.

4.    Der Wert der Verkittungs-Prüfung tritt grell hervor bei Gruppe E., in der die anderen mechanischen Prüfungen genügend hohe Ergebnisse liefern, während der Verkittungswert gleich Null ist.

Summieren wir, so scheint es nicht, als ob eine der fünf mechanischen Prüfungen entbehrt werden kann, um die Eigenschaft des Materials darzustellen, die für ihr Verhalten als Strassen-material wichtig ist, und die durch die anderen Prüfungen nicht bestimmt werden kann.

T. E. Stanton. R. G. Batson.

Tn Beziehung auf die Vergleichung der in diesen Zeilen wiedergegebenen Ergebnisse mit denen in anderen Prüfungsinstituten erhaltenen, kann noch erwähnt werden, dass die gebrauchten Maschinen die vom Bauamte für öffentliche Strassen in den Vereinigten Staaten anerkannten Normal-Modelle sind. Die Prüfungs-Ergebnisse an gleichem Material sollten daher in zwei Prüfungsanstalten identisch sein und obwohl diese Kon-trollprobe nicht gemacht wurde, ergibt sich aus einer \ erglei-chung der Tabellen in der schon erwähnten Abhandlung der Herren Goldbeck und Jackson mit den hier gegebenen, dass kein Grund zur Annahme des Vorhandenseins bedeutender Unterschiede vorliegt.

(Uebersetzer : M. Hoffmann.)

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Dolerit................

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Spilit.................

Verändertes vulkanisches Gestein.......

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Veränderter Grünstein. Angit.................

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