Mieszanka mineralna (MM)
jest to mieszanka kruszywa i wypełniacza
mineralnego o określonym (w normie) składzie i
uziarnieniu.
Projektowanie mieszanki mineralnej
Jest ona dobrana tak aby po zagęszczeniu osiągnąć optymalną
(MM) SMA
(wymaganą) zawartość wolnych przestrzeni, którą wypełnia się
odpowiednią ilością lepiszcza o dobrych właściwościach
wiążących i dobrej adhezji do kruszywa.
POLITECHNIKA
2
WARSZAWSKA
Mieszanka mineralno-asfaltowa (MMA) Skład mieszaki SMA
Beton asfaltowy - BA Skład mieszanki:
60  80 %
charakteryzuje się równomiernie stopniowanym uziarnieniem duża ilość grysów
MM dobranej wg ciągłej krzywej uziarnienia, z kruszyw o różnej
mała ilość ziaren frakcji
wielkości ziaren.
piaskowych 10 %
duża ilość wypełniacza 8  12 %
6  7 %
duża ilość lepiszcza
Mastyks grysowy - SMA (Stone Mastic Asphalt)
0,2  1,0 % w stosunku do MMA
stabilizator włóknisty
charakteryzuje się uziarnieniem MM dobranej wg nieciągłej
dodatek adhezyjny w ilości 0,2  0,9 % w stosunku do
krzywej uziarnienia, o zwiększonej zawartości grysów i
lepiszcza asfaltowego
wypełniacza mineralnego oraz małej ilości piasku.
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
3 4
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
Zastosowanie mieszanek mineralno-asfaltowych Zastosowanie MMA do warstwy ścieralnej w zależności od
wg PN-S 96025 kategorii ruchu wg PN-S 96025
Zastosowanie MMA w zależności od kategorii
Mieszanki
ruchu drogowego
Warstwa nawierzchni Warstwa
ścieralna z
BA SMA AL AP PoA
Od KR1 do KR2 od KR3 do KR6
Ścieralna + + + +
Wiążąca + +1) +1)
BA + +
Wyrównawcza +
SMA + +
Wzmacniająca +
AL + + 1)
Podbudowa asfaltowa + +
+ + +
Warstwa ochronna izolacji AP +
1)
Głównie na obiektach mostowych
1)
Wbudowany mechanicznie
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
5 6
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
1
Zastosowanie MMA do warstw konstrukcyjnych nawierzchni Zastosowanie MMA do warstw konstrukcyjnych nawierzchni
drogowych wg WT-2 2008 (PN-EN 13108-5) drogowych wg WT-2 2008 (PN-EN 13108-5)
KR 1  KR 2 KR 3  KR 4
Beton Beton Beton Beton
asfaltowy o asfaltowy do asfaltowy o asfaltowy do
Beton Mastyks Asfalt Beton Mastyks Asfalt
Warstwa Warstwa
wysokim bardzo Asfalt lany wysokim bardzo Asfalt lany
asfaltowy grysowy porowaty asfaltowy grysowy porowaty
nawierzchni nawierzchni
module cienkich module cienkich
drogowej drogowej
sztywności warstw sztywności warstw
AC AC WMS BBTM SMA MA PA AC AC WMS BBTM SMA MA PA
AC 16 AC 16 AC WMS 11
Podbudowa - - - - - Podbudowa - - - -
AC 22 AC 22 AC WMS 16
AC 11 AC 16 AC WMS 11
Wiążąca - - - - PA 16 Wiążąca - - - PA 16
AC 16 AC 22 AC WMS 16
AC 5 SMA 5
BBTM 8 SMA 5 PA 8 AC 8 BBTM 8 PA 8
Ścieralna AC 8 - - Ścieralna - SMA 8 -
BBTM 11 SMA 8 PA 11 AC 11 BBTM 11 PA 11
AC 11 SMA 11
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
Zastosowanie MMA do warstw konstrukcyjnych nawierzchni Zastosowanie MMA do warstw konstrukcyjnych nawierzchni
drogowych wg WT-2 2008 (PN-EN 13108-5) mostowych wg WT-2 2008 (PN-EN 13108-5)
KR 5  KR 6
Beton Beton Beton Beton
asfaltowy o asfaltowy do asfaltowy o asfaltowy do
Beton Mastyks Asfalt Beton Mastyks Asfalt
Warstwa Warstwa
wysokim bardzo Asfalt lany wysokim bardzo Asfalt lany
asfaltowy grysowy porowaty asfaltowy grysowy porowaty
nawierzchni nawierzchni
module cienkich module cienkich
drogowej drogowej
sztywności warstw sztywności warstw
AC AC WMS BBTM SMA MA PA AC AC WMS BBTM SMA MA PA
AC 16 AC WMS 11 MA 8
Podbudowa - - - - Ochronna (wiążąca) - - - - -
AC 22 AC WMS 16 MA 11
AC 16, AC AC WMS 11 SMA 5 MA 5
Wiążąca - - - PA 16 BBTM 8
22 AC WMS 16 Ścieralna BA 11 - SMA 8 MA 8 -
BBTM 11
SMA 11 MA 11
BBTM 8 SMA 8 PA 8
Ścieralna - - -
BBTM 11 SMA 11 PA 11
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
Uziarnienie mieszanek SMA wg PN-S-96025:2000 Uziarnienie mieszanek SMA wg PN-S-96025:2000
Rzędne krzywych granicznych uziarnienia MM, % Rzędne krzywych granicznych uziarnienia MM oraz orientacyjne zawartości asfaltu, %
Rzędne krzywych granicznych uziarnienia MM w zależności od kategorii ruchu
Rzędne krzywych granicznych uziarnienia MM w zależności od kategorii ruchu
KR 1 lub KR 2 od KR 3 do KR 6
Wymiar oczek sit # w mm,
KR 1 lub KR 2 od KR 3 do KR 6
od 0 mm do od 0 mm do od 0 mm od 0 mm od 0 mm od 0 mm od 0 mm
zawartość asfaltu
9.6 mm 8.0 mm do 6,3 mm do 4.0 mm do12,8 mm do 9.6 mm do 8,0 mm
Wymiar oczek sit # w mm,
zawartość asfaltu
od 0 mm do od 0 mm do od 0 mm od 0 mm od 0 mm od 0 mm od 0 mm
od do Od do od do od do od do od do od do
9.6 mm 8.0 mm do 6,3 mm do 4.0 mm do12,8 mm do 9.6 mm do 8,0 mm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
od do Od do od do od do od do od do od do
Przechodzi przez: 16,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
100 100
0,85 15 24 15 25 17 27 19 29 12 21 15 22 15 23
12,8 100 100 90 100 100 100
0.42 11 21 12 22 13 24 15 26 10 20 11 19 12 21
9,6 90 100 100 100 45 60 90 100 100 100 0,30 9 19 11 21 12 23 13 24 10 19 9 18 11 20
0.18 8 17 10 19 10 20 11 21 9 18 8 16 10 17
8,0 45 80 90 100 100 100 35 48 45 75 90 100
0.15 8 16 10 18 10 19 11 20 9 17 8 15 10 16
6,3 35 55 45 70 90 100 100 100 30 40 35 47 45 70
4,0 26 40 28 40 35 50 90 100 24 32 26 32 28 35
0.075 8 13 10 15 10 15 10 15 8 13 8 13 10 13
2,0 20 30 20 30 25 35 30 40 17 25 20 25 20 25
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
Orientacyjna zawartość
6,0 7.0 6.0 7,0 6,5 7,5 7,0 8,0 5.5 6.8 6.0 7,0 6.0 7,0
11
zawartość ziarn > 2,0 mm 70 80 70 80 65 75 60 70 75 83 75 80 75 80 asfaltu w MMA 12
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
2
Uziarnienie mieszanki mineralnej, zawartość lepiszcza oraz środka
Kruszywo i lepiszcze do mieszanki SMA do warstwy ścieralnej
stabilizującego mieszanki SMA do warstwy ścieralnej
wg WT-2 2008 (PN-EN 13108-5)
wg WT-2 2008 (PN-EN 13108-5)
SMA 5 SMA 8 SMA 11
Kategoria ruchu
Właściwość
Materiał KR1-4 KR1-6 KR3-6
KR1-2 KR3-4 KR5-6
Mieszanka mineralno- Przesiew, % m/m
51 81 51 81 11 81 11 od do od do od do
asfaltowa o wymiarze D, mm Wymiar sita #, mm:
50/702, 70/100 50/702 PMB 45/80-55, 16 - - - - 100 -
PMB 45/80-55, PMB 45/80-55, PMB 45/80-65,
11,2 - - 100 - 90 100
PMB 45/80-65, PMB 45/80-65, PMB 65/105-603
8 100 - 90 100 50 65
Lepiszcza asfaltowe4
PMB 65/105-603 PMB 65/105-603
5,6 90 100 35 60 35 45
2 30 40 20 30 20 30
0,063 7,0 12,0 7,0 12,0 8,0 12,0
Kruszywa mineralne Tablice od 4.1, 4.2, 4.3 według WT-1 Kruszywa , Część 2
Orientacyjna zawartość środka
0,3 1,5 0,3 1,5 0,3 1,5
stabilizującego, % m/m
Zawartość lepiszcza, wzór 2 (w WT-2) Bmin6,8 Bmin6,6 Bmin6,0
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
13 14
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
Dobór składu MM
wg krzywych najlepszego uziarnienia
znamy skład ziarnowy materiałów kamiennych,
przyjmujemy punkty graniczne do projektowania:
warstwa nawierzchni: ścieralna
kategoria ruchu np.: KR1-KR2, KR3-KR4, KR5-KR6
uziarnienie mieszanki np.: 5, 8, 11
projektujemy skład mieszanki mineralnej tak, by krzywa
uziarnienia MM mieściła się pomiędzy punktami
granicznymi.
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
15 16
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
Dobór składu mieszanki mineralnej
100%
na podstawie wymagań dotyczących uziarnienia dla
MMA oraz krzywych granicznych ustalamy udział
procentowy frakcji:
grysy
frakcji grysowej > 2 mm,
frakcji piaskowej od 0,063 mm do 2 mm,
frakcji wypełniaczowej < 0,063 mm.
piasek
piasek 2 mm
wypełniacz
wypełniacz
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
0,063 mm
17 18
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
3
100%
grysy
Policzmy przykłady
piasek
2 mm
piasek
BA ?SMA
wypełniacz
wypełniacz
POLITECHNIKA
0,063 mm 19
WARSZAWSKA
Powierzchnia właściwa Metoda obliczeniowa Durieza
powierzchnia właściwa F:
obliczenie gęstości MM:
zawartość asfaltu Am [%] m/m:
C1, C2, C3,... - % masy poszczególnych składników MM,
K=3,4 dla warstwy ścieralnej
�1, �2, �3,... - gęstość poszczególnych składników MM,g/cm3.
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
21 22
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
Metoda obliczeniowa Durieza Metoda obliczeniowa Durieza
% masy poszczególnych składników MM:
gęstość poszczególnych składników MM:
bazalt 3,00 g/cm3,
gabro 2,90 g/cm3,
melafir 2,85 g/cm3,
dolomit 2,75 g/cm3,
wapień 2,70 g/cm3,
C1 C2 C3 C4 C5
kwarcyt, granit, piasek, żwir 2,65 g/cm3.
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
23 24
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
4
Metoda obliczeniowa Durieza Metoda obliczeniowa Durieza
zawartość poszczególnych frakcji MM:
określenie zawartości poszczególnych frakcji MM,
[%] m/m:
g- zawartość frakcji powyżej 4mm,
z- zawartość frakcji 0,30 do 4mm,
s- zawartość frakcji 0,075 do 0,30 mm,
g
Suma wartości
f- zawartość frakcji < 0,075 mm.
w kolumnie
 odsiew
z
s
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
25 f 26
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
BA 0/12,8 KR3-KR6 BA 0/12,8 KR3-KR6
mała ilość wypełniacza i piasku mała ilość wypełniacza i piasku
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
27 28
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
BA 0/12,8 KR3-KR6 BA 0/12,8 KR3-KR6
duża ilość wypełniacza i piasku duża ilość wypełniacza i piasku
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
29 30
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
5
SMA 0/8 KR3-KR6 SMA 0/8 KR3-KR6
mała ilość wypełniacza i piasku mała ilość wypełniacza i piasku
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
31 32
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
SMA 0/8 KR3-KR6 SMA 0/8 KR3-KR6
duża ilość wypełniacza i piasku duża ilość wypełniacza i piasku
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
33 34
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
BA 0/12,8 KR3-KR6 BA 0/12,8 KR3-KR6
mała ilość wypełniacza i piasku duża ilość wypełniacza i piasku
powierzchnia właściwa F: powierzchnia właściwa F:
F = 15,64 F = 17,26
zawartość asfaltu Am [%] m/m: zawartość asfaltu Am [%] m/m:
Am= 5,9 % Am= 6,0 %
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
35 36
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
6
SMA 0/8 KR3-KR6 SMA 0/8 KR3-KR6
mała ilość wypełniacza i piasku duża ilość wypełniacza i piasku
powierzchnia właściwa F: powierzchnia właściwa F:
F = 18,06 F = 21,92
zawartość asfaltu Am [%] m/m: zawartość asfaltu Am [%] m/m:
Am= 6,1 % Am= 6,3 %
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
37 38
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
BA 0/12,8 KR3-KR6
Porównanie
przykład
Jeżeli zwiększymy ilość frakcji grysowej
BA 0/12,8 KR3-KR6 SMA 0/8 KR3-KR6
nastąpi zmniejszenie powierzchni
właściwej mieszanki mineralnej i
mało wyp. i dużo wyp. i mało wyp. i dużo wyp. i zmniejszenie ilości asfaltu w betonie
piasku piasku piasku piasku asfaltowym
Pow.
właściwa 15,64 17,26 18,06 21,92
Il. asfaltu 5,9 6,0 6,1 6,3
Logiczne
Logiczne
ale !!!
czy tak należy
postąpić w rzeczywistości
A co z wolną przestrzenią w mieszance mineralno-asfaltowej ???
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
39 40
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
SMA 0/8 KR3-KR6
Przykład punktów kontrolnych
przykład
Jeżeli zwiększymy ilość grysów nastąpi
zmniejszenie powierzchni właściwej
mieszanki mineralnej i zmniejszenie ilości
asfaltu potrzebnej do otoczenia ziaren MM.
Paradoksalnie (!) konsekwencją
zwiększenia ilości grysów w SMA jest
zwiększenie zawartości wolnych
przestrzeni w mieszance mineralnej i
konieczność zwiększenie ilości asfaltu
w SMA!!!
Wymiar oczek sit #, mm
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
41 42
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
7
Przechodzi przez sito, % (m/m)
Przechodzi przez sito, % (m/m)
Przykładowy skład ziarnowy materiałów kamiennych Obliczanie składu mieszanki mineralnej (tablica kontrolna)
Wymiar Skład
Rzędne krzywej
boku ziarnowy
Materiał uziarnienia, ziarna
Sito
MM
kwadratowe wypełniacz piasek grys 2/5 grys 5/8 grys 8/11 przechodzące przez sito
wypełniacz piasek grys 2/5 grys 5/8 grys 8/11
go oczka (suma
sita, mm kolumn)
Sito mm %
45,0
31,5
31,5
22,4
22,4
16,0
16,0
11,2 0,9
11,2
8,0 1,1 4,3
8,0
5,6 6,2 67,4
5,6
4,0 0,2 21,0 13,4
4,0
2,0 4,7 55,3 6,6
2,0
1,0 26,7 9,4 2,2
1,0
0,5 27,0 2,1 1,4
0,5
0,25 20,0 0,9 1,5
0,25
0,125 4,9 14,9 0,5 0,9
0,125
0,063 19,7 4,3 0,4 0,4
0,063
< 0,063 75,4 2,2 2,0 1,8
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
< 0,063
Suma 100,0 100,0 100,0 100,0 0,043 44
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
Ł 11 10 20 59 0 100 - -
Obliczanie składu mieszanki mineralnej (tablica kontrolna) Obliczanie składu mieszanki mineralnej (tablica kontrolna)
Wymiar Skład Wymiar Skład
Rzędne krzywej Rzędne krzywej
boku ziarnowy boku ziarnowy
uziarnienia, ziarna uziarnienia, ziarna
MM MM
kwadratowe wypełniacz piasek grys 2/5 grys 5/8 grys 8/11 przechodzące przez sito kwadratowe wypełniacz piasek grys 2/5 grys 5/8 grys 8/11 przechodzące przez sito
go oczka (suma go oczka (suma
sita, mm kolumn) sita, mm kolumn)
0,0
Sito mm % Sito mm %
1,0
0,0
0,0
31,5 0,5 31,5
0,0
22,4 0,25 0,0 22,4
0,0
16,0 0,125 4,9 16,0
0,2
11,2 0,063 19,7 11,2 0,2
2,8
8,0 < 0,063 75,4 8,0 0,2 2,6
Ł 100 41,0
5,6 5,6 1,2 39,8
12,1
4,0 4,0 4,2 7,9
15,5
2,0 2,0 0,5 11,1 3,9
itd..
5,8
1,0 1,0 2,7 1,9 1,3
3,9
0,5 0,5 2,7 0,4 0,8
0,0 4,9 * 11% = 0,54 3,1
0,25 0,25 2,0 0,2 0,9
2,7
0,125 0,5 0,125 0,5 1,5 0,1 0,5
75,4 * 11% = 8,29
2,9
0,063 2,2 0,063 2,2 0,4 0,1 0,2
10,0
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
< 0,063 8,3 < 0,063 8,3 0,2 0,4 1,0
45 46
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
Ł 11 10 20 59 0 100 - - Ł 11 10 20 59 0 100 - -
Obliczanie składu mieszanki mineralnej (tablica kontrolna) Obliczanie składu mieszanki mineralnej (tablica kontrolna)
Wymiar Skład Wymiar Skład
Rzędne krzywej Rzędne krzywej
boku ziarnowy boku ziarnowy
uziarnienia, ziarna uziarnienia, ziarna
MM MM
kwadratowe wypełniacz piasek grys 2/5 grys 5/8 grys 8/11 przechodzące przez sito kwadratowe wypełniacz piasek grys 2/5 grys 5/8 grys 8/11 przechodzące przez sito
go oczka (suma go oczka (suma
sita, mm kolumn) sita, mm kolumn)
Sito mm % Sito mm %
0,0 0,0
31,5 31,5 45,0 100,0
0,0 0,0
22,4 22,4 31,5 100,0
0,0 0,0
16,0 16,0 22,4 100,0
0,2 0,2
11,2 0,2 11,2 0,2 16,0 100,0
2,8 2,8
8,0 0,2 2,6 8,0 0,2 2,6 11,2 99,8
41,0 41,0
5,6 1,2 39,8 5,6 1,2 39,8 8,0 97,0
12,1 12,1
4,0 4,2 7,9 4,0 4,2 7,9 5,6 56,0
15,5 15,5
2,0 0,5 11,1 3,9 2,0 0,5 11,1 3,9 4,0 43,9
5,8 5,8
1,0 2,7 1,9 1,3 1,0 2,7 1,9 1,3 2,0 28,4
3,9 3,9
0,5 2,7 0,4 0,8 0,5 2,7 0,4 0,8 1,0 22,6
3,1 3,1
0,25 2,0 0,2 0,9 0,25 2,0 0,2 0,9 0,5 18,6
2,7 2,7
0,125 0,5 1,5 0,1 0,5 0,125 0,5 1,5 0,1 0,5 0,25 15,6
2,9 2,9
0,063 2,2 0,4 0,1 0,2 0,063 2,2 0,4 0,1 0,2 0,125 12,9
10,0 10,0
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
< 0,063 8,3 0,2 0,4 1,0 < 0,063 8,3 0,2 0,4 1,0 0,063 10,0
47 48
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
Ł 11 10 20 59 0 100 - - Ł 11 10 20 59 0 100 - -
8
Badania SMA
Badanie spływności wg metody Schellenberga
POLITECHNIKA
50
WARSZAWSKA
Segregacja mieszanki Cel oznaczenia
Nawierzchnie typu SMA i asfalt porowaty mają Określenie min. ilości dodatku stabilizującego mastyks
skłonność do segregacji w czasie procesów przed rozsegregowaniem się gorącej mieszanki SMA
technologicznych
Ocena przydatności stabilizatora i wpływu na spływność
Konieczne są dodatki środków stabilizujących, np. mastyksu
włókien celulozowych, polimerów lub włókien
mineralnych
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
51 52
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
Oznaczenie spływności mastyksu w SMA metodą Schellenberga Oznaczenie spływności mastyksu w SMA metodą Schellenberga
Sporządzić próbki gorącej mieszanki SMA po około 1kg z różną
zawartością stabilizatora
Wsypać próbki do zlewek i umieścić w suszarce na okres 60 minut w
% m/m
temperaturze 170 �C
Wysypać próbki mieszanki SMA ze zlewek i określić masę mastyksu
stałego na dnie i ściankach zlewki,
S  spływność mastyksu, z dokładnością do 0,01% m/m,
Obliczyć spływność mastyksu, będącą procentową pozostałością
- masa zlewki (przed wsypaniem próbki),
mastyksu w zlewce w stosunku do masy próbki wsypanej do zlewki
- masa zlewki wraz z mastyksem po wygrzewaniu i wysypaniu próbki,
- masa próbki wsypanej do zlewki.
Z wykresu spływność/zawartość stabilizatora wystarczająca ilość
stabilizatora dla dostatecznej spływności nie większej niż 0,3% m/m.
POLITECHNIKA POLITECHNIKA
53 54
WARSZAWSKA WARSZAWSKA
9
Oznaczenie spływności mastyksu w SMA metodą Schellenberga
praktyce przyjmuje się wystarczającą ilość stabilizatora z włókien
celulozowych od 0.28 do 0.30% w stosunku do MMA (nie więcej niż
0.3%)
POLITECHNIKA
55
WARSZAWSKA
10