Dark Limestone of Eleusis

“ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΔΟΚΙΜΙΟΥ ΕΛΕΥΣΙΝΙΑΚΟΥ ΛΙΘΟΥ ΣΕ ΤΡΙΒΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΣΚΕΥΗΣ BOHME”

ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΔΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΩΝ 5ΟΥ ΕΞΑΜΗΝΟΥ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΑΣΤΗΣ: ΠΑΠΑΠΕΤΡΟΥ ΙΩΑΝΝΗΣ-ΠΕΡΙΚΛΗΣ ΑΚΑΔ.ΕΤΟΣ:2018-2019 ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: ΜΠΟΥΓΙΑΤΙΩΤΗ ΦΛΩΡΑ-ΜΑΡΙΑ, ΤΣΑΚΑΝΙΚΑ ΕΛΕΥΘΕΡΙΑ

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ: •

Στον Κύριο Ιωάννη Σόλο για την βοήθεια του με το κόψιμο του δοκιμίου με λιθοπρίονο.

•

Στον Κύριο Ιωάννη Γκούφα για την εξυπηρέτηση στο μαρμαρογλυφείο του.

•

Και στο κύριο Πέτρο Κομπιλάκο για τη βοήθεια του στη διεξαγωγή της πειραματικής διαδικασίας.

2

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η πειραματική διερεύνηση η οποία διεξήχθη στο εργαστήριο Τεχνικών Υλικών του τομέα IV της σχολής αφορούσε στον έλεγχο αντοχής σε τριβή δοκιμίου Ελευσινιακού λίθου με τη χρήση της συσκευής Bohme.

ΕΛΕΥΣΙΝΑΚΟΣ ΛΙΘΟΣ Κρητιδικός ασβεστόλιθος με ρουδιστές. Η εξόρυξη του γινόταν σε λατομεία 200m βόρεια του αρχαιολογικού χώρου Ελευσίνας. Χρησιμοποιήθηκε κυρίως: •

•

•

Αξονομετρικό

ως δομικό υλικό για βάσεις

σχέδιο,

αγαλμάτων, κατασκευή κλιμάκων,

κάτοψη και

πατωμάτων & τοίχων στην Αττική

τομή του

και αλλού.

Καλλίχωρου

Ως διακοσμητικό υλικό συναντάται

φρέατος στον

στην Ακρόπολη σε χρωματική

αρχαιολογικό

αντίθεση με το λευκό μάρμαρο

χώρο της

Πεντέλης στα Προπύλαια και

Ελευσίνας

Πάρου στη ζωοφόρο του

από τον

Ερεχθείου.

αρχιτέκτονα

σε Τμήμα πολυγωνικού τείχους

Δημοσθένη

στο Αρχαιολογικό χώρο Ελευσίνας.

Μιρώ.

•

Στο Τελεστήριο της Ελευσίνας

•

Στο Καλλίχωρον Φρέαρ

•

Σε Βάσεις αγαλμάτων

The experimental investigation that was conducted in the Technical Materials Laboratory of Department IV of the faculty concerned the test of friction resistance of Eleusinian stone using the Bohme apparatus.

Η ΣΥΣΚΕΥΗ BOHME: Με τη συσκευή Bοhme προσδιορίζεται η απώλεια υλικού από τριβή δοκιμίων σε δίσκο από χυτοσίδηρο, πάνω στον οποίο διαστρώνεται σμύριδα δοκιμής. Η σμύριδα δοκιμής, η οποία χρησιμοποιείται για την πειραματική διαδικασία προσδιορίζεται ως προς τη σύνθεση και την κοκκοµετρική διαβάθµισή της από τον αντίστοιχο κανονισµό. Αποτελείται από µίγµα κορουνδίου (Al2O3, κρυσταλλωµένη άργιλος) µε μαγνητικό σίδηρο και λίγη ποσότητα αλάτων, τα οποία περιέχουν άργιλο και κυρίως μαρμαρυγία. Η περιεκτικότητά της σε κορούνδιο πρέπει να κυμαίνεται από 60χ70, ενώ η περιεκτικότητα σε SiO2 πρέπει να είναι μικρότερη από 7%. Το ειδικό βάρος της/cm3. πρέπει να κυμαίνεται από 3,9 χ 4,1 g.

Εικόνα 1

Εικόνα 2 Η συσκευή Bohme

ΔΟΚΙΜΗ ΣΕ ΤΡΙΒΗ ΕΛΕΥΣΙΝΙΑΚΟΥ ΛΙΘΟΥ

ΕΙΔ.ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΔΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΩΝ 5ου

Η συσκευή Bohme είναι ιδιοσυσκευή λείανσης, η οποία αποτελείται βασικά από οριζόντιο δίσκο µε διάμετρο 750 mm περίπου από χυτοσίδηρο, ο οποίος περιστρέφεται κατά την πειραματική διαδικασία. Η τροχιά λείανσης είναι δακτυλιοειδής επιφάνεια πάνω στο δίσκο µε πλάτος 200 mm και σε απόσταση 120 χ 320 mm από το κέντρο του περιστρεφόμενου δίσκου. Η τροχιά λείανσης φθείρεται από τη χρήση και σχηματίζονται πάνω της ραβδώσεις. Το βάθος των κοιλοτήτων επιτρέπεται να είναι το πολύ 0,5 mm και το βάθος των ραβδώσεων το πολύ 0,2 mm. Αν ξεπεραστούν αυτά τα όρια ο δίσκος λείανσης πρέπει να επισκευαστεί ή να αντικατασταθεί η τροχιά λείανσης. Η ιδιοσυσκευή φόρτισης αποτελείται από ένα χαλύβδινο µοχλό. Ο µικρός µοχλοβραχίονας φέρει αντίβαρο για την εξισορρόπηση του επιπλέον βάρους του μεγάλου µοχλοβραχίονα και του βάρους της χοάνης του ζυγού, δια µέσω της οποίας γίνεται ομοιόμορφα η διάστρωση της σμυρίδας στην τροχιά λείανσης. Ο µοχλός πρέπει να κινείται κατά το δυνατόν χωρίς τριβές και κατά τη διάρκεια της δοκιµής να παραµένει παράλληλος προς την πάνω πλευρά του δίσκου. Η διάταξη για τη στερέωση των δοκιµίων αποτελείται από ένα τετραγωνικό πλαίσιο από χυτοσίδηρο ή χάλυβα, το οποίο είναι ανοικτό από τη µία πλάγια πλευρά ύψους 40 mm περίπου, για να τοποθετείται το δοκίµιο του υλικού, ώστε η επιφάνεια του δοκιµίου που θα καταπονηθεί να είναι πάνω στο δίσκο λείανσης. Η διάταξη αυτή πρέπει να οδηγεί χαλαρά το δοκίµιο σε αναγκαστική τροχιά. Η φόρτιση εξασκείται µέσω βάρους που βρίσκεται στο άκρο του µεγάλου µοχλοβραχίονα. Το βάρος φόρτισης πρέπει να εκλέγεται κατάλληλα, ώστε το δοκίµιο να καταπονείται µε συνολικό φορτίο 30 Kg, µε απόκλιση ± 1%. Υπάρχει δείκτης που δείχνει τον αριθμό των στροφών που συμπληρώνονται και o µμηχανισμός που ρυθμίζει την αυτόματη διακοπή της περιστροφής του δίσκου, ο οποίος έχει ρυθμιστεί να σταματά µετά από 22 στροφές.

ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΣΕ ΤΡΙΒΗ

Η αντοχή σε φθορά από τριβή είναι μέτρο της ικανότητας των υλικών για αντίσταση, την οποία προβάλλουν όταν καταπονούνται σε τριβή. Ο έλεγχος της αντοχής σε φθορά από τριβή γίνεται σε υλικά, τα οποία χρησιμοποιούνται κυρίως για επιστρώσεις δαπέδων και δρόμων, όπως μάρμαρα, ξύλα δαπέδου, μωσαϊκά, ασφαλτικά υλικά κ.τ.λ., καθώς και σε σκυρόδεμα, φυσικούς λίθους και άλλα ανόργανα υλικά. Στο συγκεκριμένο πείραμα χρησιμοποιείται Ελευσινιακός λίθος (που εντάσσεται στη κατηγορία των φυσικών λίθων). Η καταπόνηση των υλικών σε φθορά από τριβή γίνεται µε δύο μεθόδους. Στη συγκεκριμένη περίπτωση χρησιμοποιείται η συσκευή Bοhme για τη οποία αναφερθήκαμε προηγουμένως.

5

ΔΟΚΙΜΗ ΣΕ ΤΡΙΒΗ ΕΛΕΥΣΙΝΙΑΚΟΥ ΛΙΘΟΥ

ΕΙΔ.ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΔΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΩΝ 5ου

ΤΟ ΔΟΚΙΜΙΟ:

Το δοκίμιο προέρχεται από λιθόκτιστο κτίριο ορθογωνικής κάτοψης περίπου 4,5m επί 13m οι εσωτερικοί τοίχοι έγιναν από πλίνθο («πλίθρες») αναγερμένο τη δεκαετία του 1920-30 στη διασταύρωση οδών Πλούτωνος και Πετράκη στην Ελευσίνα της Δυτικής Αττικής.

6

ΔΟΚΙΜΗ ΣΕ ΤΡΙΒΗ ΕΛΕΥΣΙΝΙΑΚΟΥ ΛΙΘΟΥ

ΕΙΔ.ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΔΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΩΝ 5ου

Για την ανάγκη του πειράματος αφαιρέθηκε τμήμα της λιθοδομής του εξωτερικού περιγράμματος του κτιρίου και εν συνέχεια από κοµµάτι του υλικού, κατά το δυνατόν ακατέργαστο, κόβονται µε λιθοπρίονο δοκίμια µε μορφή κυρίως πλάκας ή και κύβου, µε µήκος ακµής 7,1 cm και µε απόκλιση ± 2%. Δηλαδή, το εµβαδόν της επιφάνειας κάθε δοκιµίου του υλικού cm2. πρέπει να είναι 50,0. Επίσης, η επιφάνεια του δοκιµίου, η οποία καταπονείται σε τριβή, πρέπει να είναι λεία και επίπεδη.

Εικόνα 3 Το δοκίμιο του Ελευσινιακού λίθου με το οποίο διεξήχθη το πείραμα.

Η ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ: Το δοκίμιο τοποθετείται στην ιδιοσυσκευή συγκράτησης µε την επιφάνεια που θα καταπονηθεί πάνω στο δίσκο λείανσης. Αφού διαστρωθεί ομοιόμορφα, µε τη βοήθεια ειδικής χοάνης, στην τροχιά λείανσης σµύριδα δοκιµής 20 g, ο δίσκος τίθεται σε περιστροφή, η οποία διακόπτεται αυτοµάτως , όταν συµπληρωθούν 22 στροφές, όπως έχει ρυθµιστεί. Έτσι συµπληρώνεται η πρώτη φάση της δοκιµασίας. Το δοκίµιο καθαρίζεται και ζυγίζεται µε ακρίβεια ± 0,1 g, για να εξακριβωθεί η απώλεια βάρους του. Από το δίσκο λείανσης αποµακρύνεται η σµύριδα µαζί µε τα κατάλοιπα της δοκιµής. Ακολούθως, το δοκίµιο τοποθετείται πάλι στην ιδιοσυσκευή συγκράτησης, διαστρώνεται νέα ποσότητα σµυρίδας 20 g στην τροχιά λείανσης και ο δίσκος τίθεται σε περιστροφή, οπότε αρχίζει η επόµενη φάση της δοκιµασίας. Για κάθε κατεύθυνση του δοκιµίου γίνονται 5 τέτοιες µετρήσεις. Δηλαδή, ένα σύνολο 5 * 22 = 110 στροφών. Στο συγκεκριμένο πείραμα πραγματοποιήθηκε 1 μέτρηση για κάθε κατεύθυνση . Η δοκιµασία γίνεται και για τις 4 κατευθύνσεις του δοκιµίου , δηλαδή συνολικά 4 * 110 = 440 στροφές, που ισοδυναµούν µε µια διαδροµή λείανσης 608 µέτρων (στο συγκεκριμένο πείραμα πραγματοποιήθηκαν 88 στροφές). Όταν τα δοκίµια δεν είναι επίπεδα και παρουσιάζουν µικρές ανωµαλίες στην επιφάνειά τους, τότε πρέπει να λειαίνονται προκαταβολικά για 110 στροφές του δίσκου και ακολούθως να γίνεται η πραγµατική δοκιµασία. Η δοκιµασία γίνεται κανονικά σε 3 τουλάχιστον δοκίµια του υλικού, ξεχωριστά για το καθένα, και η µία δοκιµή πραγµατοποιείται µετά την άλλη. Ωστόσο, για πρακτικούς λόγους η δοκιμασία πραγματοποιήθηκε σε ένα δοκίμιο του υλικού (Ελευσινιακός λίθος). Για να αποφεύγεται ισχυρή θέρµανση του δοκιµίου πρέπει µετά από τη δοκιµασία της µίας κατεύθυνσης του δοκιµίου, δηλαδή µετά από τη δοκιµασία των 110 στροφών, να δοκιµάζεται άλλο δοκίµιο. Μετά τη συµπλήρωση των 4 * 110 = 440 περιστροφών δοκιµασίας (εδώ 88) προσδιορίζεται η τελική µάζα του υλικού, mτελ. και µε τη βοήθεια της φαινόµενης πυκνότητας του υλικού η µείωση του όγκου του δοκιµίου, ΔV, σε cm3 . Για τον προσδιορισµό της φθοράς από τριβή µε τη συσκευή Bοhme υπολογίζεται η απώλεια του όγκου του δοκιµίου, ΔV, ανά 50 cm3 δηλαδή ΔV/50 cm3 ή cm3/ cm2. ή προσδιορίζεται η φθορά από τριβή σε cm3/ cm2 .

7

ΔΟΚΙΜΗ ΣΕ ΤΡΙΒΗ ΕΛΕΥΣΙΝΙΑΚΟΥ ΛΙΘΟΥ

ΕΙΔ.ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΔΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΩΝ 5ου

Η ΔΙΕΞΑΓΩΓΗ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ

•

Η συσκευή Bohme πριν ξεκινήσει η διαδικασία του πειράματος.

•

Προσδιορισμός της εν ξηρώ μάζας του δοκιμίου mt σε g, με ακρίβεια ±0.1 g.

•

Τοποθέτηση του δοκιμίου στο δίσκο λείανσης (θέση στερέωσης)

•

Προσδιορισμός της μάζας της σμύριδας.

•

Ομοιόμορφη διάστρωση της σμύριδας στην τροχιά λείανσης με βοήθεια ειδικής χοάνης.

8

ΔΟΚΙΜΗ ΣΕ ΤΡΙΒΗ ΕΛΕΥΣΙΝΙΑΚΟΥ ΛΙΘΟΥ

ΕΙΔ.ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΔΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΩΝ 5ου

Η δοκιμασία αφού ο δίσκος τεθεί σε κίνηση και το δοκίμιο έχει τοποθετηθεί στην ιδιοσυσκευή συγκράτησης παρατηρείται στη πρώτη εικόνα η διάστρωση της σμύριδας στο δίσκο περιστροφής της συσκευής Bohme.

Η μέτρηση της εν

Η μέτρηση της εν

Η μέτρηση της εν

Η μέτρηση της εν

ξηρώ μάζας του

ξηρώ μάζας του

ξηρώ μάζας του

ξηρώ μάζας του

δοκιμίου μετά τη Α

δοκιμίου μετά τη Β

δοκιμίου μετά τη Γ

δοκιμίου μετά τη Δ

φάση 22

φάση 22

φάση 22

φάση 22

περιστροφών

περιστροφών

περιστροφών

περιστροφών

mα = 942.5 g

mβ = 942.5 g

mγ = 942.5 g

mδ = mτελ = 942.5 g

9

ΔΟΚΙΜΗ ΣΕ ΤΡΙΒΗ ΕΛΕΥΣΙΝΙΑΚΟΥ ΛΙΘΟΥ

ΕΙΔ.ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΔΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΩΝ 5ου

Εικόνα 2 Το δοκίμιο με σημειωμένες τις κατευθύνσεις των τεσσάρων φάσεων περιστροφής στη συσκευή Bohme.

Εικόνα 4 Πίνακας με τις ιδιότητες της πυκνότητας και του πορώδους ορισμένων χαρακτηριστικών πετρωμάτων .

10

ΔΟΚΙΜΗ ΣΕ ΤΡΙΒΗ ΕΛΕΥΣΙΝΙΑΚΟΥ ΛΙΘΟΥ

ΕΙΔ.ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΔΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΩΝ 5ου

Εικόνα 5 Καταγραφή της πειραματικής διαδικασίας και μετέπειτα υπολογισμός της απώλειας όγκου του δοκιμίου και του λόγου του ανά

50 cm3 .

11

ΔΟΚΙΜΗ ΣΕ ΤΡΙΒΗ ΕΛΕΥΣΙΝΙΑΚΟΥ ΛΙΘΟΥ

ΕΙΔ.ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΔΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΩΝ 5ου

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Η πειραματική διαδικασία (δηλαδή ο έλεγχος σε αντοχή τριβής Ελευσινιακού λίθου) μας έδωσε ως τιμή μεταβολής του όγκου 9.66 cm3 (αρνητική τιμή). Η τιμή αυτή αν συγκριθεί με την απώλεια όγκου άλλων πετρωμάτων σε αντίστοιχη πειραματική δοκιμασία (οι άλλες πειραματικές διαδικασίες έγιναν σε κύκλο 440 στροφών η δεδομένη πραγματοποιήθηκε σε κύκλο 88 στροφών για τεχνικούς λόγους) όπως : •

ΛΕΥΚΗ ΠΑΣΤΑ:

ΔV=2.024 cm3

ΔV/50 cm3 = 0.04048

•

ΚΕΡΑΜΙΚΟ ΠΛΑΚΙΔΙΟ:

ΔV=2.46 cm3

ΔV/50 cm3 = 0.0492

•

ΠΛΑΚΑΚΙ ΓΡΑΝΙΤΗ (NATURAL):

ΔV=1 cm3

ΔV/50 cm3 = 0.02

•

ΠΛΑΚΑΚΙ ΓΡΑΝΙΤΗ (LAPADO):

ΔV=0.823 cm3

ΔV/50 cm3 = 0.01646

Παρατηρείται σημαντικά αυξημένη απώλεια όγκου λαμβάνοντας υπ’ όψη και το γεγονός ότι το πείραμα διεξήχθη σε κύκλο 1 στροφής για κάθε κατεύθυνση και όχι 5 (με μια απλή υπόθεση υπολογίζουμε ότι μια εκτιμώμενη τιμή μεταβολής όγκου θα ήταν ΔV = 9.66 cm3 * 5 φορές = 48.3cm3 με αντίστοιχη διαδικασία επόμενο είναι και ΔV /50 cm3 = 5.15 ) •

ΔΟΚΙΜΙΟ ΕΛΕΥΣΙΝΙΑΚΟΥ ΛΙΘΟΥ:

ΔV=9.66 cm3

ΔV/50 cm3 = 0.1932

Εν τέλει το γενικό συμπέρασμα της όλης πειραματικής διαδικασίας είναι το ότι το πέτρωμα του Ελευσινιακού λίθου του συγκεκριμένου δοκιμίου είναι πολύ εύθραυστο (δηλαδή έχει μεγάλη τιμή απώλειας όγκου και μάζας όταν καταπονείται σε τριβή) και επομένως υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να είναι μεγάλης απόλυτης ή σχετικής ηλικίας ή να έχει παρέλθει μεγάλη χρονική περίοδος από το έτος κοπής του.

12

ΔΟΚΙΜΗ ΣΕ ΤΡΙΒΗ ΕΛΕΥΣΙΝΙΑΚΟΥ ΛΙΘΟΥ

ΕΙΔ.ΘΕΜΑΤΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΔΟΜΗΣΙΜΩΝ ΥΛΩΝ 5ου

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ: •

ΤΕΧΝΙΚΑ ΥΛΙΚΑ ΤΟΜΟΣ 3 Ε.Μ.Π. (Α.ΚΟΡΩΝΑΙΟΣ, Γ.ΠΟΥΛΑΚΟΣ)

•

ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΑΝΑΣΚΑΦΙΚΩΝ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΩΝ Σ.Α.Ε.Τ Σ.Γ.Τ.Κ.Σ. ΤΕΙ ΑΘΗΝΩΝ

•

ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ (ΛΙΘΟΙ ΚΑΙ ΜΑΡΜΑΡΑ) ΣΧΟΛΗ ΧΗΜ.ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Ε.Μ.Π. (Α.ΜΟΡΟΠΟΥΛΟΥ)

•

ΣΠΟΥΔΑΣΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΕΧΝ.ΔΟΜ.ΥΛΩΝ 5ΟΥ ΕΞΑΜΗΝΟΥ (Κ.Γ.ΧΑΤΖΑΚΗ)

13