POLITECHNIKA WROCŁĄWSKA WROCŁAW 28.04.2008

WYDZIAŁ BUDOWNICTWA LĄDOWEGO I WODNEGO

KATEDRA DRÓG I LOTNISK

Sprawozdanie z laboratorium z przedmiotu

Materiały i Nawierzchnie Drogowe

BADANIA KRUSZYW I ASFALTÓW DROGOWYCH

SPRAWDZIŁ: WYKONAŁA:

mgr Dariusz Dobrucki grupa pon. 7:30

1. WSTĘP TEORETYCZNY

   1. KRUSZYWA DROGOWE

      1. DEFINICJA

Kruszywo – materiał sypki pochodzenia organicznego lub mineralnego, składający się z ziaren o różnej wielkości.

1. PODZIAŁ KRUSZYW

• ze względu na surowiec do ich produkcji:

• kruszywo skalne – materiał ziarnisty uzyskany z surowca skalnego. Wielkość ziaren zawiera się w granicach 0÷250 mm

• kruszywo sztuczne – kruszywo pochodzenia mineralnego, uzyskane w wyniku procesu przemysłowego obejmująca modyfikacje termiczną lub inną

• kruszywo z recyklingu – kruszywo powstałe w wyniku przeróbki nieorganicznego materiału zastosowanego uprzednio w budownictwie

• kruszyw skalnych ze względu na sposób produkcji i w zależności od surowca skalnego:

• kruszywo naturalne – materiał uzyskany ze skał luźnych. Ze względu na sposób i stopień obróbki kruszywa naturalne dzielimy na podgrupy

• niekruszone

- piasek 0/2

- pospółka 0/63

- żwir 2/4; 4/6,3; 4/8; 8/10; 8/16; 12,8/16; 16/20;

20/25; 25/31,5; 31,5/63

- mieszanka kruszywa naturalnego 0/63

- otoczaki 63/250

• kruszone

- piasek kruszony 0/2

- grys z otoczaków 2/4; 4/8; 8/16; 16/31,5; 31,5/63

• kruszywo łamane – materiał uzyskany przez mechaniczne rozdrobnienie skał litych. Ze względu na sposób i stopień obróbki kruszywa naturalne dzielimy na podgrupy

• zwykłe – kruszywo uzyskane w wyniku co najmniej jednokrotnego przekruszenia skał litych, charakteryzujące się ziarnami o ostrych krawędziach i nieforemnych kształtach.

- miał 0/4

- kliniec 4/12,8; 4/20; 4/31,5; 6,3/12,8; 6,3/20; 12,8/20; 20/31,5

- tłuczeń 31,5/63

- niesort 0/31,5; 0/63

- kamień łamany 63/250

• granulowane – kruszywo zwykłe poddane dodatkowemu przekruszeniu, charakteryzujące się większą ilością ziaren o foremnych kształtach ze stępionymi krawędziami i narożami.

- piasek łamany 0,075/2

- mieszanka drobna granulowana 0,075/4

- grys 2/4; 4/6,3; 6,3/10; 6,3/12,8; 10/12,8; 12,8/16; 12,8/20

- mieszanka kruszywa łamanego sortowana 0/63

1. BADANIA KRUSZYW DO MMA

• wymagania geometryczne

• zawartość nadziarna

• zawartość podziarna

• zawartość pyłów

• jakość pyłów (zawartość pęczniejącej gliny – metoda błękitu metylowego)

• zawartość ziaren nieforemnych – płaskich (kruszywo grube)

• zawartość ziaren o powierzchni przekruszonej i łamanej (kruszywo grube ze żwiru)

• kanciastość kruszywa (kruszywo drobne)

• wymagania fizyczne

• odporność na rozdrobnienie – młyn kulowy Los Angeles (kruszywo grube)

• odporność na uderzenia – ubijanie kruszywa w moździerzu, 10 uderzeń młota 830kN

• odporność na polerowanie (kruszywo grube do warstwy ścieralnej)

• odporności na ścieranie powierzchniowe (kruszywo grube do warstwy ścieralnej)

• odporność na ścieranie kruszywa grubego (współczynnik mikro-Devala)

• odporność na ścieranie abrazyjne przez opony z kolcami (kruszywo grube do warstwy ścieralnej)

• gęstość ziarn – kolba LeChatelier’a (gęstość objętościowa)

• gęstość nasypowa

• nasiąkliwość

• mrozoodporność

• odporność na szok termiczny

• przyczepność do lepiszcza bitumicznego (kruszywa grube)

• zgorzel słoneczna (bazalt)

• wymagania chemiczne

• skład chemiczny

• grube zanieczyszczenia lekkie, większe niż 2 mm

• składniki, które mają wpływ na stałość objętości (żużle wielkopiecowe i stalownicze)

• substancje niebezpieczne

- promieniowanie radioaktywne

- uwalnianie metali ciężkich

- węglowodory poliarometryczne

1. WYPEŁNIACZE DO MMA

   1. DEFINICJA

Wypełniacz – produkt rozdrobnienia materiału mineralnego, którego większość przechodzi przez sito 0,063mm. Może być dodane do materiałów budowlanych w celu uzyskania pewnych właściwości.

1. PODZIAŁ WYPEŁNIACZY

Rozróżniamy dwa rodzaje wypełniacza:

• mieszany– kruszywo wypełniające pochodzenia mineralnego, wymieszane z wodorotlenkiem wapnia.

• dodany – kruszywo wypełniające pochodzenia mineralnego, wytworzone oddzielnie.

  1. BADANIA WYPEŁNIACZY DO MMA

• uziarnienie: analiza sitowa i areometryczna

• szkodliwe pyły – np. pęczniejąca glina

• zawartość wody

• gęstość ziarn – kolba LeChatelier’a

• gęstość nasypowa w stanie luźnym

• puste przestrzenie suchego, zagęszczonego wypełniacza – badanie Rigdena

• badanie kruszywa wypełniającego do MMA metodą „pierścienia i kuli”

• powierzchnia właściwa – badanie Baine’a

• rozpuszczalność w wodzie

• zawartość węglanu wapnia w kruszywie wypełniającym z wapienia

• zawartość wodorotlenku wapnia w wypełniaczu mieszanym

• liczba bitumiczna wypełniacza dodanego

• straty przy prażeniu popiołu lotnego z węgla

  1. ASFALTY DROGOWE

     1. DEFINICJE

Lepiszcza bitumiczne dzielimy na:

• zawierające asfalt – stosowane obecnie

• zawierające smołę – stosowanie ich do budowy dróg zaprzestano w latach 80-tych XX wieku

Smoła – powstaje jako produkt po destylacji węgla kamiennego

Asfalt – jest to materiał występujący w naturze lub jako końcowy produkt destylacji ropy naftowej odpowiednio przygotowanej.

Asfalty charakteryzuje się:

• barwą od brązowej do czarnej

• konsystencji stałej lub półstałej

• właściwościami wiążącymi

Asfalt stanowi skomplikowaną mieszaninę węglowodorów i hetero-związków. Właściwości asfaltu zależą od procentowego udziału poszczególnych związków.

Asfalt jest materiałem wiążącym pochodzenia organicznego, którego wiązanie i twardnienie jest zjawiskiem fizycznym odwracalnym przy zmianie temperatury. Asfalt należy do tworzyw termoplastycznych i nie ma wyraźnie zaznaczonej temperatury topnienia i wrzenia. Ogrzewanie asfaltu powoduje stopniowe przejście ze stanu stałego w stan ciekły co wyraża się zmniejszeniem lepkości. Odwrotne zjawisko zachodzi przy chłodzeniu.

1. PODZIAŁ ASFALTÓW

• ze względu na pochodzenie

• naturalne – występują w postaci jezior asfaltowych, asfaltytów oraz skał nasyconych asfaltem i piasków bitumicznych. Asfalty naturalne są przeważnie twarde i kruche. Obecnie mają małe zastosowanie w budownictwie drogowym

• ponaftowe – są jednym z produktów przeróbki rafineryjnej ropy naftowej. Wybór metody produkcji dokonuje się w zależności od typu chemicznego surowca i wymaganych właściwości asfaltu.

• podział asfaltów ponaftowych stosowanych w budownictwie

• drogowe

• modyfikowane polimerami

• asfalty upłynnione

• emulsje asfaltowe

• asfalty nie używane przy budowie dróg: specjalne, przemysłowe, fluksowane

  1. KLASYFIKACJA ASFALTÓW DROGOWYCH

Podstawą klasyfikacji asfaltów drogowych w Polsce i innych krajach europejskich jest penetracja, będąca miarą konsystencji asfaltu.

Według obowiązującej obecnie normy, asfalty dzieli się na 12 gatunków:

20/30; 30/45; 35/50; 40/60; 50/70; 70/100; 100/150; 160/220; 250/330; 500/650; 650/900 (liczby określają zakres penetracji dla danego gatunku).

Zawartość parafiny w wyniku opracowanej nowelizacji normy ograniczono do 2,2% m/m. Dawniej rozróżniano dwa typy asfaltu: bezparafinowy (D) - ≤2,2% m/m; parafinowy – 2,0÷3,0% m/m.

1. BADANIA ASFALTÓW

Badania zgodnie z obowiązującą normą:

• penetracja (25°C lub 15°C, 5s, 100g)

• temperatura mięknienia – metoda PiK

• temperatura łamliwości Fraassa

• odporność na starzenie w temperaturze 163°C: zmiana masy, pozostała penetracja, temperatura pięknienia po starzeniu

• temperatura zapłonu

• rozpuszczalność (w rozpuszczalnikach np. benzen – cel ilość zanieczyszczeń)

• lepkość dynamiczna (60°C, metoda próżniowej kapilary lub ścinanie między płytkami)

• lepkość kinematyczna (135°C, wiskozymetr obrotowy)

• zawartość parafiny

1. WYNIKI BADAŃ

   1. KRUSZYWA DROGOWE

      1. SKŁAD GRANULOMETRYCZNY GRUNTU

      2. ŚCIERALNOŚĆ

Badanie ścieralności wykonano w młynie kulowym Los Angeles:

m = - masa początkowa próbki

m₁₀₀ = – masa próbki po 100 obrotach

m₅₀₀ = – masa próbki po 500 obrotach

2. OKREŚLENIE GĘSTOŚCI

Do określenia gęstości użyto mączki M1.

• skład granulometryczny

Rodzaj sita [mm]	0,42	0,30	0,18	0,15	0,075	<0,075
Zawartość [%]	0,1	0,1	0,3	1,1	4,7	93,7

• Badanie gęstości przy pomocy kolby LeChatelier’a.

m₁ – masa początkowa próbki

m₂ – masa próbki pozostałej po wykonaniu badania

V₁ – odczyt początkowy na kolbie

V₂ – odczyt na kolbie po wykonaniu badania

• Badanie gęstości objętościowej

• metoda hydrostatyczna:

masa w powietrzu m₁ =

masa w wodzie m₂ =

• metoda bezpośrednia:

- wymiary próbki: s = , l = , h =

- masa próbki: m =

• metoda hydrostatyczna, próbka uszczelniona:

- masa próbki m₁ =

- masa próbki uszczelnionej m₂ =

- masa próbki uszczelnionej w wodzie m₃ =

- gęstość wody ρ_wody = 1,0 g/cm³

- gęstość parafiny ρ_parafiny = 0,83 g/cm³

1. ASFALTY DROGOWE

2.2.1. BADANIE PENETRACJI

Przeprowadzono standardowe badania penetracji asfaltu :

• temperatura 25^oC

• obciążenie 100g

• czas 5 sek.

Wynik badań :

pomiar 1 - 3,54 mm / 35^o pen /

pomiar 2 - 3,56 mm / 36^o pen /

pomiar 3 - 3,51 mm / 35^o pen /

Wnioski :

Różnica wyników nie przekracza 5 %.