Wskaźnik koncentracji-

Koncentracja objętościowa wypełniacza-K miara max. zagęszczenia 15 g wypełniacza doprowadzonego do kulistej formy skupienia siłami napięcia powierzchniowego nafty, wyrażona w %. W eksykatorze suszy się i ochładza się wypełniacz. Następnie umieszcza się go w parownicy o średnicy ok. 12 cm. Biuretą dodaje się 1-2 kropli nafty kosmet. na s lekko uderzając w krawędź parownicy, aż wszystkie cząsteczki zostaną zwilżone naftą i cała ilość wypełniacza zlepi się w jedną bryłę.K=15/(15+ρ*V_n0*100; ρ-gęst. mączki mineralnej [g/cm³]; V_n-obj. nafty zużytej do zwilżania 15 g wypełniacza {cm³].

Wskaźnik aktywności-A_w liczba charakteryzująca wielkość i fizyko- chem. stan międzyfazowej powierzchni wypełniacza zwilżonego naftą i płukanego w wodzie. Wypełniacz zwilża się naftą, wprowadza się go do cylindra miarowego o poj. 50 ml i zawierającego 25 ml wody destylowanej. Następnie cylinder wstrząsa się 25x2 (ręcznie lub mech.) w poziomie. Spłukuje się ściany cylindra wodą destylowaną i odstawia na 24 h w temp. pokojowej. Następnie odczytuje się obj. osadu wypełniacza oraz obj. warstwy emulsji nad pow. wody.

A_w=
ρ-gęst. wypeł

niacza {g/cm³]; V_n-obj. nafty zużytej do zwilżania 15 g wypełniacza [ml]

V_e-obj. warstwy emulsji w cylindrze nad pow. wody [ml];V_w-obj. osadu wypełniacza w cylindrze [ml].

Hydrofilność kruszywa- określenie w jakim środowisku badany materiał kamienny zachowuje się hydrofobowo (zasadowo-jest źle zwilżany przez wodę) a w jakim hydrofilowo (kwaśnie-jest dobrze zwilżany przez wodę). Do bad. pobiera się 2 porcje suchego wypełniacza po 10g przesianego przez sito ASTM Nr 200 (0,074 mm).Próbki umieszcza się w dwóch cylindrach szklanych

(miarowych).Do jednego dodaje się wodę, a do drugiego naftę. Poziom kruszywa powinien odpowiadać podwójnej wysokości słupa kruszywa. Po 72 godz. odczytuje się górny poziom powierzchni poszczególnych kruszyw w cylindrach.H=V_{w w wodzie}/V_{w w nafcie}.

V_w w wodzie-wys. słupa kruszywa w cylindrze z wodą; V_w w nafcie-wys. słupa kruszywa w cylindrze z naftą. Materiał kamienny, który jest źle zwilżany przez wodę (hydrofobowy), czyli posiada współ. hydrofilności mniejszy niż 1,1 nadaje się do robót bitumicznych.

Ścieralność w bębnie kulowym Los Angeles-podatność materiału do zużywania się na skutek tarcia; ma

ona wpływ na ukształtowanie się powierzchniowej struktury nawierzchni. W bębnie badane kruszywo uderza wzajemnie o siebie i o ściany bębna, ale również metalowe kule uderzają w ziarna kruszywa. Bęben cylinder z blachy o min. grub. 12 mm. Kule ścierające (stalowe lub żeliwne) o średnicy 48 mm i wadze 390-445 g dobiera się wg tablicy. Kruszywo płucze się wodą i suszy. Po odpowiedniej liczbie obrotów bębna próbkę znów przemywa się wodą i przesiewa przez sito kontrolne i suszy. Miarą ścieralności jest % strata na wadze:

s=(m₁-m₂)/m₁*100. m₁ -masa próbki przed badaniem; m₂-masa pozostałości na sicie kontrolnym po badaniu i odsianiu. Do warstw ścieralnych nawierzchni ulepszonych typu ciężkiego i średniego kruszywo powinno mieć ścieralność poniżej 25%. Do warstw typu lekkiego i lekkiego wzmocnionego, nawierzchni typu nieulepszonego oraz do warstw wiążących i górnych warstw nośnych nawierzchni ulepszonych typu ciężkiego i średniego kruszywo powinno mieć ścieralność poniżej 30%.

Pomiar lepkości smoły - badanie w lepkościomierzu Englera lub BTA. Pomiar czasu wypływu (w sek.) określonej ilości smoły przez otwór Ø10 mm w określonej temp. jest oceną lepkości. Ogrzaną smołę do temp.60^oC wlewamy do naczynia pomiarowego i ochładzamy do temp. pomiaru (30^o lub 40^oC). Po wstawieniu naczynia do łaźni wodnej koryguje się wysokość słupa lepiszcza do poziomu oznaczonego na zatyczce. Do cylindra pomiarowego wlewa się 20 ml oleju mineralnego. Podnosi się zatyczkę w pojemniku z lepiszczem i po wypływie 5 ml smoły (odczyt 25 ml) włącza się stoper do czasu wypływu 50 ml smoły (odczyt 75 ml). Czas wypływu 50 ml smoły oznaczony w sekundach określa lepkość Jednostki EVT (ęqui Viscose Temperature)-temp. jednakowych lepkości (wiskoz) służy do określania odpowiednich temperatur dla poszczególnych lepiszcz, w których ich lepkości będą identyczne. Do określania EVT służy nomogram.

Pomiar lepkości lepiszcza (w wiskozymetrze obrotowym): pomiar jest realizowany, w zależności od zakresu lepkości badanego lepiszcza, za pomocą urządzeń: współosiowych cylindrów obrotowych (1-1,8*10⁷ cP); stożka i płyty (4-8*10⁷ cP). Mierzy się opór ścinania cienkiej warstwy lepiszcza, umieszczonej pomiędzy dwoma obracającymi się elementami. Zastosowanie termostatu gwarantuje zachowanie stałej temp. pomiaru. W urządzeniu pomiarowym (zewn. cylinder ma średnicę R, wewn. r, długość l) obrót cylindra wewn. odbywa się ze stałą pręd. kątową ω. Pomiar oporu ścinania w czasie obrotu cylindra wewn. odbywa się za pomocą rejestracji momentu skręcającego M. Obliczenie lepkości przeprowadza się z zależności: - naprężenia ścinające

-początkowy opór ścinania (gradient prędkości)

-lepkość

z -stała pierścieni (tabela)

α - odczyt ze wskaźnika aparatu

ν - odczyt ze wskaźnika aparatu

D_r - stała aparatu - przełożenie.

Pomiar duktylności asfaltu (ciągliwość) - jest to długość na jaką daje się rozciągnąć próbka badanego asfaltu w chwili jej przerwania. Mosiężne foremki powleka się płynnym mydłem i zalewa się stopionym asfaltem. Po godzinie ścina się nadmiar asfaltu rozgrzanym nożem. Próbki umieszcza się na okres 1 godz. w termostacie z wodą o temp. 25^oC. Skrzynię duktylometru napełnia się wodą tak, aby jej poziom znajdował się 25 mm powyżej próbek. Umieszcza się foremki w duktylometrze i odrzuca się boczne części formy oraz wyzerowuje wskaźnik. Następnie uruchamia się mechanizm rozciągania (V rozciągania=5 cm/min). Długość w cm, przy której nastąpi przerwanie próbki określa ciągliwość asfaltu. Średnia z 3 oznaczeń jest miarą ciągliwości przy czym dopuszczalna różnica między oznaczeniami nie powinna przekraczać 10% wyniku mniejszego. Temp. pomiaru +15^o lub +25⁰C.

Temp. mięknienia (metodą Pierścienia i Kuli-PiK): jest to temp., przy której asfalt, umieszczony w znormalizowanym pierścieniu, pod ciężarem znormalizowanej kulki stalowej lub kulka po przebiciu asfaltu dotknie podstawy aparatu. Pierścienie mosiężne powleka się płynnym mydłem w celu przeciwdzialaniu przylepiania się lepiszcza. Wlewa się do pierścieni asfalt, pierścienie wstawia się do zlewki z wodą o temp. 35^oC poniżej przewidywanej temp. mięknienia. Po 30 min. układa się na asfalcie kulki stalowe i rozpoczyna podgrzewanie z przyrostem temp. Δt=5^oC/1 min. Odległość pierścieni od podstawy aparatu wynosi 25 mm, wysokość wody nad asfaltem wynosi 50 mm.

Pomiar penetracji asfaltów: penetrację mierzy się głębokością zanurzenia igły penetracyjnej w badanym asfalcie w warunkach normowych. Jednostka penetracji =0,1 mm. Dla badania w temp. 25^oC naczynie penetracyjne ma wysokość 35 mm, a w temp. 50^oC-65 mm. Przetopiony asfalt w suszarce (80-180^oC) należy: przesączyć przez sito 0,71-0,80 mm; wlać do naczynia penetracyjnego; umieścić w suszarce na 30min. w temp. 20^oC; przykryć szkiełkiem zegarkowym na 1 godz.; włożyć do termostatu na 1 godz. 25^OC; włożyć do naczynia szklanego- warstwa wody-10 mm; nakłuwać igłą penetracyjną w odległości 10mm od siebie, od krawędzi lub od środka. Igłę po użyciu przemywać rozpuszczalnikiem, do asfaltów o penetracji powyżej 225 - nie wyciągać igieł z lepiszcza. Rodzaje badania: -standardowe (temp. 25^o, obc.100g, czas 5 sek.); -w obniżonej temp. (0^o 200g, 60sek.);- w podwyższonej temp. (50^o, 50g, 5 sek.). Wynik podaje się z dokładnością do 1 jedn. penetracyjnej. Dopuszczalna różnica wynikó

w 5%.

Konstrukcja nawierzchni drogowych - zespół warstw ułożonych w obrębie jezdni służących do przejmowania i rozkładania obciążenia od pojazdów i przekazywania go na podłoże gruntowe zapewniając komfort i bezpieczeństwo jazdy. Warstwy układu konstrukcyjnego: -ukł. podatny (przenosi obc. przez tarcie wewn. poszczególnych warstw; podbudowa z tłucznia):

1-warstwa ścieralna

2-warstwa wiążąca (pośrednia)

(1+2=warstwa nawierzchniowa)

3-warstwa nośna (podbudowa)

4-warstwa wyrównawcza (podłoże sztuczne)

5-naturalne podłoże gruntowe;

-ukł. półsztywny (podbudowa chudy beton + warstwy bitum. w miastach lub podbudowa z gruntów stabilizowanych. cementem); -ukł. sztywny (jedna lub dwie warstwy płyt betonowych).

Warstwy konstrukcji jezdni:

-ścieralna: stanowić ją może: przepuszczalna warstwa typu makadamowego w postaci powierzchniowego utrwalenia-sypanie na starą nawierzchnię materiałow łamanych (grys) naprzemian z asfaltowaniem lub warstwa typu betonowego (masa bitumiczna zamknięta szczelna w postaci: betonu asfaltowego, smołowego, asfaltu lanego, piaskowego, betonu cementowego , masy SMA, cienkich dywaników asfaltoweych).

-wiążąca (pośrednia): kliniec, kruszywo łamane otoczone bitumem stosowane pod ruch ciężki i b. ciężki na podłożu stabilizowanym cementem. Masy asfaltowe: beton asfaltowy o strukturze częściowo zamkniętej lub otwartej; kruszywo otoczone bitumem.

-nośna (podbudowa): redukuje obc. i przekazuje je na podłoże; do wykonania podbudów stos. się: beton asfaltowy o strukturze otwartej, kruszywo łamane stabilizowane mech. lub warstwa tłuczniowa, kruszywo naturalne stabilizowane mech., piasek otoczony bitumem (drogi lokalne), grunt lub kryszywo stabilizowane cementem (drogi lokalne).

-wyrównawcza: leży na podłożu gruntowym pod podbudową: materiały sypkie (żwir, piasek gruboziarnisty- w celu polepszenia warunków nośności), może spełniać rolę warstwy filtracyjnej.

Kruszywa: - naturalne (piasek , pospółka, żwir); - sztuczne; łamane zwykłe (miał, kliniec, tłuczeń, mieszanka) i granulowane (piasek łamany, kruszywa drobne granulowane, grys). Cechy techniczne kruszyw: a ).gęstość, gęstość pozorna, porowatość, nasiąkliwość, mrozoodporność; b).mech.: wytrzymałość na ściskanie, ścieralność kruszywa (Boehmego, tarcza Darcyego, bęben Devala i Los Angeles); wytrzymałość na miażdżenie (statyczne i dynamiczne).

Badania kruszyw: gęst., gęst. pozorna, zawartość wolnych przestrzeni, zawart. zanieczyszczeń, uziarnienie, zawart. wilgoci, nasiąkliwość ziarn, mrozoodporność, ścieralność, hydrofilność (określa w jakim środowisku badany materiał kamienny zachowuje się: hydrofobowo(zasadowo), czyli jest źle zwilżany przez wodę i dobrze otaczany bitumem; hydrofilowo(kwaśnie), czyli jest dobrze zwilżany przez wodę i źle otaczany bitumem).

Klasy kruszyw: w zależności od zawartości pyłów mineralnych, zanieczyszczeń, ziaren słabych, nadziaren, wskaźnika emulgacji, mrozoodporności, nasiąkliwości, WP rozróżnia się trzy klasy (I,II,III) kruszyw naturalnych. W zależności od ścieralności, mrozoodporności, nasiąkliwości, WP, wskaźnika emulgacji, zawartości siarczanów rozróżnia się trzy klasy (I,II,III) kruszywa drogowego.

Gatunki: w zależności od cech jak wyżej rozróżnia się trzy gatunki (1,2,3) tłucznia, klińca i niesortu.

Wypełniacze: drobnozmielona mączka mineralna wypełniająca wolne przestrzenie w kruszywie i tworzy z lepiszczem tzw. zaprawy; podwyższa wytrzymałość i usztywnia lepiszcza. Jego ziarna mają zdolność tworzenia błonki lepiszcza (zdolność absorpcyjna). 1% wypełniacza podnosi wytrzymałość mieszanki o 1000 N. Podział: podstawowy (materiał skalny, twarde wapienie, dolomity); zastępczy (skały magmowe, metamorficzne, bazalt), specjalny (uodparnia masę na podwyższoną temp., zabezpiecza przed iskrzeniem, kwasem, zasadami,solami; wełna żużlowa, wapno hydratyzowane). Badania: koncentracji objętościowej K (miara max. zagęszczenia 15 g wypełniacza doprowadzonego do kulistej formy skupienia siłami napięcia pow. nafty wyrażona w %

); wskaźnika aktywności (charakteryzuje wielkość i fizyko-chem. stan międzyfazowej powierzchni wypełniacza zwilżonej naftą i płukanego w wodzie

); hydrofilności, nasiąkliwości , zawartości części rozpuszczalnych w wodzie, gęstości pozornej, powierzchni właściwej.

Lepiszcza bitumiczne:

Smoła:

Spaja kruszywo. Dwa rodzaje: smoła drogowa zwykła (pak+oleje smołowe) (4 rodzaje); smoła stabilizowana (pak+oleje+dodatek asfaltu)(5 rodzajów). Cechy smoły: lepkość (wiskoza) i siła wiążąca.

Asfalt (końcowy produkt destylacji ropy naftowej). Podstawą ich klasyfikacji jest twardość określana penetracją. Właściwości: temp. mięknienia i ciągliwość (określa właściwości plastyczne asfaltu), temp. łamliwości (określa mrozoodporność) gęst.

Rodzaje mas mineralno-bitumicznych i ich zastosowanie:

1.żwirowo piaskowa otaczana na gorąco; stos. ruch lekki i b. lekki; jako warstwa ścieralna i wyrównawcza;

2.mieszanka typu HRA: jako alternatywa dla betonu asfaltowego; stos. przy zapotrzebowaniu na dużą szorstkość nawierzchni; 3.masa SMA: stos. na warstwy ścieralne, wiążące, wyrównawcze; drogi, ulice, lotniska, na mostach, na skrzyżowaniach (zwiększona odporność na odkształcenia);

4.zalewowa: do zalewania szczelin;

5.beton asfaltowy: stos. na drogi, lotniska, jako warstwa ścieralna, wiążąca, wyrównawcza.

Metody doboru składu mieszanki mineralnej do masy bitumicznej:

-metoda max. gęst. (minimalnej próżni; krzywa uziarnienia w polu dobrego uziarnienia); -metoda oparta o najlepsze uziarnienie frakcji piaskowej (trójkąt fereta).

Dobór ilości asfaltu do masy bitumicznej: -metody teoretyczne: wstępny dobór ilości asfaltu: wg zasady wypełnienia wolnej przestrzeni w mieszance mineralnej; na podstawie pow. właściwej kruszywa i założonego współczynnika zawartości lepiszcza; na podst. pow. właściwej kruszywa i założonej grubości otoczki lepiszcza; -metody doświadczalne: metoda Marshalla: trzy próbki walcowe; oznacza się gęst. pozorną, zawart. wolnych przestrzeni, stopień ich wypełnienia asfaltem, stabilność (siła przyłożona do próbki w trakcie zniszczenia lub max. dopuszcalnego odkształcenia). Porównanie z normą.

Badanie cech mech. mas bitumicznych usiłują naśladować działanie kół pojazdów na masy. Na podstawie odporności masy przeciw odkształceniom ocenia się jej stateczność. Cztery grupy metod badań: 1).metody stałego odkształcenia: Marshalla, prostego ściskania, Hubbarda-Fielda, Hveema; 2).metody stałego obc.: metody ruchomego koła, nacisku kołem, nacisku tłokiem; 3).metody trójosiowego ściskania; 4).metody dynamiczne: uderzenia w elementy bitumiczne, łamanie beleczek pod pulsującymi obc. (badania zmęczeniowe).

Kryteria oceny poprawności zaprojektowania i wykonania masy bitumicznej:

.

---