BADANIA MMA

1. Badania MMA (miejsca pobierania próbek, rodzaje oznaczeń - badane cechy, oznaczanie wskaźnika zagęszczenia warstwy asfaltowej, oznaczenie wolnej przestrzeni, oznaczenie stabilności i odkształcalności - metodyka

Miejsca pobierania próbek

1. pobrane z produkcji lub miejsca wbudowania (w stanie luźnym lub uformowane);

2. wykonane laboratoryjnie;

3. wycięte z nawierzchni.

Rodzaje oznaczeń - badane cechy:

Gęstość objętościowa

Gęstość kruszywa

Gęstość objętościowa MMA

Wskaźnik zagęszczenia

Zawartość wolnych przestrzeni w zagęszczonej MMA

Zawartość wolnych przestrzeni w zagęszczonej MMA

Stabilność i odkształcenia wg Marshalla

Penetracja asfaltu

Wytrzymałość na ściskanie asfaltu

Skład MMA

Odkształcenie i moduł sztywności

Minimalne masy próbek analitycznej

Badanie	Masa próbki, kg
		Kwalifikacyjnej	Archiwalnej	Rozjemczej
Gęstość objętościowa	4	4	4
Gęstość kruszywa	2	2	2
Gęstość objętościowa MMA	4	4	4
Wskaźnik zagęszczenia	3	3	3
Zawartość wolnych przestrzeni w zagęszczonej MMA	3	3	3
Zawartość wolnych przestrzeni w zagęszczonej MMA	3	3	3
Stabilność i odkształcenia wg Penetracja asfaltu Marshalla	6	6	6
Penetracja asfaltu	15	15	15
Wytrzymałość na ściskanie asfaltu	15	15	15
Skład MMA	3	3	3
Odkształcenie i moduł sztywności	10	10	10

MMA przeznaczona do badań wytrzymałościowych zagęszcza się w formach bezpośrednio po pobraniu

Próbki z kotła przewoźnego:

• Po wyładowaniu około 1/3 MMA;

• Po wyładowaniu 1/MMA;

• Po wyładowaniu ¾ MMA.

Po wymieszaniu próbka ogólna

Próbki sprzed układarki:

• Z 3 miejsc wzdłuż osi podajnika ślimakowego (początek, środek, koniec);

Próbki z hałdy:

• połączony materiał z min. 4 pobrań z głębokości około 10 cm z miejsc oddalonych od siebie

Próbki z zagęszczonej warstwy:

• Oznaczenia gęstości, cech wytrzymałościowych, grubości warstw wyciąć 3 próbki o średnicy 100 mm;

• Kontrolowanie składu 3 próbki o średnicy 150 mm;

• Pomiar grubości warstw (wyłącznie) próbki o średnicy nie mniejszej niż 80 mm

1. OZNACZANIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ MM

• Oznaczanie przeprowadza się równolegle na 2 (lub więcej) próbkach badawczych (po wydzieleniu z próbki analitycznej);

• Masa próbki uzależniona od wymiaru ziaren kruszywa:

Uziarnienie do [mm]	Masa próbki badawczej [g]
8	≥ 500
16	≥ 800
32	≥ 1000

1. OZNACZANIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ MM

Przygotowanie wyciętej próbki;

• Oddzielenie badanej warstwy;

• Podzielenie próbki na próbki badawcze (min 2 próbki badawcze;

• Podgrzanie do temperatury o około 30oC wyższej od temperatury mięknienia asfaltu;

• Rozdrobnienie próbki (przechodzi przez sito 6,3 mm);

• Usunięcie ziaren przeciętych podczas pobierania;

• Wysuszenie do stałej masy;

• Termostatowanie do temperatury otoczenia;

1. OZNACZANIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ MM

Przygotowanie próbki z wyprodukowanej mieszanki:

• Rozdrobnienie próbki (przechodzi przez sito 6,3 mm);

• Wysuszenie do stałej masy;

• Termostatowanie do temperatury otoczenia;

1. OZNACZANIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ MM

Przygotowanie próbki z mieszanki wytworzonej w laboratorium:

• Przygotowanie mieszanki zgodnie z projektem składu;

• Wysuszenie do stałej masy;

• Termostatowanie do temperatury otoczenia;

1. OZNACZANIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ MM

Wykonanie badania:

• Wyskalować piknometr według określonej procedury;

• Umieścić próbkę w piknometrze i nałożyć nasadkę;

• Zważyć piknometr z próbą (m1);

• Napełnienie piknometru rozpuszczalnikiem, termostatować przez 0,5 h;

1. OZNACZANIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ MM

Wykonanie badania:

• Intensywnie wymieszać (usunąć powietrze), uzupełnienie rozpuszczalnika;

• Mieszanie w aparacie obrotowym (20 min - 23 do 27 obr/min i 10 min - 63 do 67 obr/min) +uzupełnienie rozpuszczalnika;

• Łaźnia wodna na 2 h;

• Zważenie piknometru (m2) z próbą, rozpuszczalnikiem i nasadką.

1. OZNACZANIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ MM




m - masa piknometru, g;

m1 - masa piknometru z próbką, g;

m2 - masa piknometru z próbką i rozpuszczalnikiem, g;

V - objętość piknometru do kreski pomiarowej, cm3;

ρr - gęstość rozpuszczalnika, g/cm3.

2. OZNACZANIE GĘSTOŚCI STRUKTURALNEJ MMA

• Oznaczanie przeprowadza się równolegle na 2 (lub więcej) próbkach badawczych (po wydzieleniu z próbki analitycznej);

• Masa próbki uzależniona od wymiaru ziaren kruszywa:

Uziarnienie do [mm]	Masa próbki badawczej [g]
8	≥ 500
16	≥ 800
32	≥ 1000

• Grubość próbki wyciętej z nawierzchni nie powinna być mniejsza niż 1,5-krotność wymiaru największego ziarna.

2. OZNACZANIE GĘSTOŚCI STRUKTURALNEJ MMA

Przygotowanie wyciętej próbki;

• Oddzielenie badanej warstwy;

• Podzielenie próbki na próbki badawcze (min 2 próbki badawcze;

• Oczyszczenie stalową szczotką próbki z zanieczyszczeń oraz usunięcie słabo związanych ziaren.

2. OZNACZANIE GĘSTOŚCI STRUKTURALNEJ MMA

Przygotowanie próbki zagęszczonej laboratoryjnie:

• Wydzielenie próbki badawczej z próbki analitycznej;

• Zagęszczenie próbki zgodnie z wybraną metodą i jej ostudzenie do temperatury pokojowej;

• Oczyszczenie próbki.

2. OZNACZANIE GĘSTOŚCI STRUKTURALNEJ MMA

Procedura dla próbek o zawartości do 5,5% wolnej przestrzeni

• Wysuszenie do stałej masy (temp. nie wyższa niż 50oC);

• Termostatowanie w temperaturze pokojowej ≥ 4 h;

• Oznaczenie masy m;

• Zanurzenie na 20 - 30 s w denaturacie (wilgotna powierzchnia);

• Zanurzenie w wodzie (temp. 20±1oC), ustalenie masy m1;

• Wyjęcie z wody;

• Osuszenie próbki (powierzchniowe);

• Ustalenie masy próbki w powietrzu m2.

Procedura dla próbek o zawartości do 5,5% wolnej przestrzeni




m - masa suchej próbki, g;

m2 - masa próbki w powietrzu po wyjęciu z wody, g;

m1 - masa próbki w wodzie, g;

ρw - gęstość wody w temperaturze 20oC (0,998 g/cm3).




m - masa suchej próbki, g;

m3 - masa próbki z powłoką z parafiny, g;

m4 - masa próbki suchej z powłoką parafinową w wodzie, g;

ρpar - gęstość parafiny w temperaturze 20oC (?).

ρw - gęstość wody w temperaturze 20oC (0,998 g/cm3).

3. OZNACZANIE GĘSTOŚCI KRUSZYWA I MIESZANKI MINERALNEJ

• Oznaczanie przeprowadza się równolegle na 2 (lub więcej) próbkach badawczych (po wydzieleniu z próbki analitycznej);

• Masa próbki - około 500 g.

3. OZNACZANIE GĘSTOŚCI KRUSZYWA I MIESZANKI MINERALNEJ

Przygotowanie próbki badawczej:

• Umycie kruszywa i wysuszenie do stałej masy;

• Pobranie próbki o masie 500 g;

• Rozdrobnienie < 0,5 mm;

• Odważenie próbki o masie około 160 g;

• Usunięcie okruchów stali;

• Ponowne rozdrobnienie < 0,075 mm;

• Odważenie 150 g próbki i umieszczenie w parowniczce;

• Wysuszenie do stałej masy;

• Określenie masy parowniczki z próbką;

• Umieszczenie w eksykatorze.

Wykonanie oznaczenia:

• Wysuszenie kolby Le Chateliera do stałej masy;

• Przepłukanie kolby spirytusem;

• Umieszczenie kolby w łaźni wodnej;

• Ustalenie poziomu spirytusu (poziom 0);

• Wsypanie rozdrobnionego materiału do kolby (około 24 cm3);

• Usunięcie powietrza z kolby (delikatne mieszanie);

• Zważenie parownicy z pozostałą częścią próbki.


Obliczenia wyników:

m - masa całej suchej próbki wraz z parownicą, g;

m1 - masa próbki pozostałej w parownicy wraz z parownicą, g;

V - objętość próbki wyspanej do kolby, cm3.

Obliczenie gęstości mieszanki mineralno-asfaltowej (przy znanej gęstości MM i asfaltu):




k - zawartość mieszanki mineralnej w MMA, %;

ρk - gęstość MM, g/cm3;

ρ1 - gęstość asfaltu, g/cm3;

4. OZNACZANIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ KRUSZYWA I MIESZANKI MINERALNEJ

• Oznaczenie przeprowadza się na min dwóch próbkach badawczych wydzielonych z próbek analitycznych;

• Masa próbki zależy od wymiaru największych ziaren:

Uziarnienie do [mm]	Masa próbki badawczej [g]
8	≥ 500
16	≥ 800
32	≥ 1000

4. OZNACZANIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ KRUSZYWA I MIESZANKI MINERALNEJ

Przygotowanie próbki badawczej:

• Pobranie próbki o odpowiedniej masie;;

• Wysuszenie do stałej masy;

• Termostatowanie do temperatury otoczenia;

• Umieszczenie w eksykatorze.

4. OZNACZANIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ KRUSZYWA I MIESZANKI MINERALNEJ

Wykonanie badania:

• Intensywnie wymieszać (usunąć powietrze), uzupełnienie denaturatu;

• Mieszanie w aparacie obrotowym (20 min - 23 do 27 obr/min i 10 min - 63 do 67 obr/min) +uzupełnienie denaturatu;

• Łaźnia wodna na 2 h;

• Zważenie piknometru (m2) z próbą, denaturatem i nasadką.

4. OZNACZANIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ KRUSZYWA I MIESZANKI MINERALNEJ




m - masa piknometru, g;

m1 - masa piknometru z próbką, g;

m2 - masa piknometru z próbką i denaturatem, g;

V - objętość piknometru do kreski pomiarowej, cm3;

ρr - gęstość denaturatu, g/cm3.

5. OZNACZANIE WSKAŹNIKA ZAGĘSZCZENIA WARSTWY ASFALTOWEJ

Obliczenie ilorazu gęstości strukturalnej próbki MMA wbudowanej i gęstości strukturalnej MMA, wykonanej z tych samych składników i zagęszczonych w znormalizowany sposób.

5. OZNACZANIE WSKAŹNIKA ZAGĘSZCZENIA WARSTWY ASFALTOWEJ

Wykonanie oznaczenia:

• Pobranie próbki;

• Oznaczenie gęstości strukturalnej na próbkach z nawierzchni;

• Oznaczenie gęstości strukturalnej na próbkach laboratoryjnych (ta sama receptura).

5. OZNACZANIE WSKAŹNIKA ZAGĘSZCZENIA WARSTWY ASFALTOWEJ




ρs - gęstość strukturalna próbki wyciętej z nawierzchni, g/cm3;

ρsl - gęstość strukturalna próbki laboratoryjnej wykonanej według tej samej recepty, g/cm3;

6. OZNACZANIE WOLNEJ PRZESTRZENI

Obliczenie ilorazu różnicy gęstości objętościowej i gęstości strukturalnej MMA oraz jej gęstości objętościowej




ρs - gęstość strukturalna MMA, g/cm3;

ρsl - gęstość strukturalna MMA, g/cm3;

7. OZNACZANIE PRZESTRZENI WYPEŁNIONEJ ASFALTEM

Obliczenie ilorazu objętości asfaltu w zagęszczonej próbce MMA Va i objętości wolnej przestrzeni plus objętość wypełniona asfaltem w zagęszczonej MMA Vpa.




Obliczenie objętości asfaltu w zagęszczonej próbce MMA Va:




Am - zawartość asfaltu w MMA, %;

ρs - gęstość strukturalna zagęszczonej próbki MMA, g/cm3;

ρa - gęstość asfaltu, g/cm3

Obliczenie objętości wolnej przestrzeni w zagęszczonym szkielecie mineralnym Vpa.




Am - zawartość asfaltu w MMA, %;

ρs - gęstość strukturalna zagęszczonej próbki MMA, g/cm3;

ρok - gęstość objętościowa MM, g/cm3

8. OZNACZANIE STABILNOŚCI i ODKSZTAŁCENIA METODĄ MARSHALLA

Określenie wartości siły i odkształceń w chwili zniszczenia próbki ściskanej w aparacie Marshalla





8. OZNACZANIE STABILNOŚCI i ODKSZTAŁCENIA METODĄ MARSHALLA

Próbki z mieszanki wytworzonej w laboratorium (ubijak Marshalla):

8. OZNACZANIE STABILNOŚCI i ODKSZTAŁCENIA METODĄ MARSHALLA

Próbki z mieszanki wytworzonej w laboratorium (ubijak Marshalla):

• Ustalić skład MMA według przyjętych metod projektowania;

• Wysuszyć składniki mineralne do stałej masy;

• Termostatowanie w temperaturze pokojowej;

• Odważenie składników (± 0,1 g) i wstępnie wymieszać;

• Wykonanie próbek o orientacyjnej masie, np. 1250 g;

• Ogrzanie (MM przez 3,5 h i asfalt przez 0,5 h w odpowiedniej temperaturze - tabela);

• Wymieszać w mieszarce (1 ÷ 2 min) do całkowitego pokrycia powierzchni ziaren asfaltem

Temperatury składników i MMA do przygotowania próbek do próby Marshalla

Rodzaj lepiszcza	Temperatura oC
		Mieszanki mineralnej		Asfaltu		Zagęszczanej MMA
		min	max	min	max	min	max
Asfalt drogowy D200	145	155	130	140	132	138
Asfalt drogowy D100	150	160	135	145	137	143
Asfalt drogowy D70	155	165	140	150	142	148
Asfalt drogowy D50	160	170	145	155	147	153
Asfalt modyfikowany	Według zaleceń producenta

Formowanie i zagęszczanie próbki badawczej:

• Termostatowanie formy w temp. 110o ÷ 120oC przez okres 15 min;

• Przygotowanie formy (smarowanie gliceryną);

• Napełnienie formy mieszanką;

• Wstępne zagęszczenie MMA (nóż, łopatka - 25 uderzeń) i wyrównanie;

• Zagęszczenie próbki ubijakiem (50 ÷ 75 uderzeń na każdą stronę próbki, w zależności od kategorii ruchu);

• Termostatowanie próbki (6 h lub 3 h plus nadmuch powietrza);

• Wyciśnięcie próbki z formy;

Pielęgnacja próbki badawczej:

• Przechowywanie próbki zabezpieczonej przed deformacją w temperaturze otoczenia min 24 h i nie dłużej niż 10 dni;

• Pomiar (3 miejsca) wysokości próbki;

• Oznaczenie gęstości strukturalnej próbki;

• Oznaczenie stabilności i odkształcenia po upływie ≥ 48 h od wykonania (przed badaniem na 30 min próbkę umieszcza się w łaźni wodnej w temp. 60±1oC)

Próbki z mieszanki z produkcji przemysłowej:

Próbki wykonuje się tak jak z mieszanki wykonanej w laboratorium.

Uwaga: nie oznacza się stabilności i odkształcenia z mieszanki ostudzonej i powtórnie rozgrzanej lub przetrzymywanej w temp. wyższej od 120oC dłużej niż 4 h.

Próbki z mieszanki z produkcji przemysłowej:

Wykonanie badania:

• Termostatowanie formy w temp. 110o ÷ 120oC przez okres 15 min;

• Przygotowanie formy (smarowanie gliceryną);

• Wyjęcie próbek z łaźni wodnej i umieszczenie w szczękach;

• Wyzerowanie czujnika;

• Wykonanie badań - odczytanie siły niszczącej próbkę i wartości odkształcenia próbki w chwili zniszczenia;

8. OZNACZANIE STABILNOŚCI i ODKSZTAŁCENIA METODĄ MARSHALLA

Jeśli wysokość próbki jest różna od 63,5 mm i jednocześnie mieści się w granicach 58,5 ÷ 68,5 mm wartość odczytaną z czujnika So należy skorygować.

Stabilność skorygowana




α - współczynnik korygujący (tablica w normie);

So - wartość odczytana z czujnika lub wykresu, kN

Jeśli wysokość próbki jest różna od 63,5 mm i jednocześnie mieści się w granicach 58,5 ÷ 68,5 mm wartość odczytaną z czujnika So należy skorygować.

Odkształcenie próbki:




L1 - wartość liczbowa przyjęta jako odczyt „zerowy”, mm;

L2 - wartość liczbowa odczytana w momencie zniszczenia próbki, mm

9. OZNACZANIE NASIĄKLIWOŚCI

Określenie masy lub objętości wody, którą może wchłonąć w znormalizowanych warunkach wysuszona próbka.

Minimalna masa próbki zależna od wymiaru największego ziarna:

Uziarnienie do [mm]	Masa próbki badawczej [g]
8	≥ 500
16	≥ 800
32	≥ 1000

Grubość warstwy nie powinna być mniejsza niż 1,5 maksymalnej średnicy ziarna