🏗️ Gęstość mieszanki mineralno-asfaltowej — metoda objętościowa, hydrostatyczna i matematyczna, PN-EN 12697-5

Budownictwo PN-EN 12697-5

Przegląd

ZAKRES Z KARTY KATALOGOWEJ PKN, POCZĄTEK PRZYTOCZONY DOSŁOWNIE: „Niniejszy dokument określa metodę badania gęstości mieszanki mineralno-asfaltowej. Określono metodę objętościową, hydrostatyczną i matematyczną. Opisane metody badań mają zastosowanie do mieszanki mineralno-asfaltowej w stanie luźnym zawierającej asfalt drogowy, asfalt modyfikowany lub inne lepiszcza bitumiczne stosowane do mieszanek [...]. Próbki mogą być dostarczone jako materiał w stanie luźnym lub jako materiał zagęszczony; zaleca się najpierw ten drugi rozdrobnić. Metody są odpowiednie dla materiałów bitumicznych świeżych i postarzonych”.

ZDANIE O MATERIALE ZAGĘSZCZONYM ZMIENIA ZASIĘG NORMY. Badanie dotyczy materiału w stanie luźnym, ale próbka NIE MUSI w takim stanie trafić do laboratorium: materiał zagęszczony wolno rozdrobnić i zbadać. Nie jest to więc granica materiałowa, lecz wymóg stanu próbki w chwili pomiaru. Zakres obejmuje też materiały POSTARZONE, co oznacza, że metody stosuje się nie tylko do mieszanki świeżo wyprodukowanej, ale i do materiału pobranego z istniejącej nawierzchni.

STAN LUŹNY — SŁOWO, KTÓRE ROZSTRZYGA O TYM, CZEGO DOTYCZY NORMA. Zakres mówi o mieszance „w stanie luźnym”, czyli niezagęszczonej. Wielkość tu oznaczana bywa nazywana gęstością maksymalną: opisuje materiał bez wolnych przestrzeni, jako sumę składników. Gęstość objętościową PRÓBEK ZAGĘSZCZONYCH — mierzoną bez rozdrabniania, a więc obejmującą wolne przestrzenie — oznacza inna część serii, PN-EN 12697-6, która ma w tej bazie własny wpis. Pomylenie ich prowadzi do błędu w rachunku wolnych przestrzeni, bo to właśnie różnica między obiema gęstościami daje ich zawartość.

TRZY METODY I DLACZEGO JEST ICH TRZY. Metoda objętościowa polega na pomiarze objętości wypartej cieczy w piknometrze; hydrostatyczna — na ważeniu w powietrzu i w cieczy; matematyczna — na obliczeniu gęstości ze znanych gęstości i udziałów składników, bez wykonywania pomiaru na mieszance. Trzecia z nich jest więc rachunkiem, nie badaniem: jej wynik jest wart tyle, ile dane wejściowe o składnikach, i nie wykryje błędu w składzie mieszanki. Sprawozdanie musi podawać, którą metodą wyznaczono gęstość — trzy różne drogi dają wyniki, które mogą się różnić, a odbiorca nie ma jak tego odtworzyć z samej liczby.

PO CO OZNACZA SIĘ GĘSTOŚĆ. Sama w sobie rzadko bywa przedmiotem wymagania. Jest wielkością odniesienia: zawartość wolnych przestrzeni w zagęszczonej próbce oblicza się z porównania gęstości objętościowej próbki z gęstością mieszanki wyznaczoną wg tej normy. Błąd w gęstości przenosi się więc wprost na zawartość wolnych przestrzeni, a ta jest jednym z podstawowych kryteriów oceny nawierzchni — decyduje o trwałości, wodoszczelności i odporności na koleinowanie.

ZAKRES OBEJMUJE LEPISZCZA MODYFIKOWANE. Zdanie o „asfalcie drogowym, asfalcie modyfikowanym lub innych lepiszczach bitumicznych” jest istotne praktycznie: metoda nie ogranicza się do mieszanek z asfaltem zwykłym, co bywa zakładane przy starszych opracowaniach.

CZEGO NIE PODAJEMY. Tekstu normy nie mamy — PKN udostępnia ją odpłatnie (KT 212, Budowy i Utrzymania Dróg). Dlatego NIE PODAJEMY mas próbek, temperatur badania, czasu odpowietrzania, rodzaju cieczy ani wzorów obliczeniowych dla żadnej z trzech metod.

Zasada metody

Gęstość mieszanki w stanie luźnym wyznacza się jako stosunek masy do objętości materiału bez wolnych przestrzeni. Dwie z trzech metod są pomiarowe i różnią się sposobem wyznaczenia objętości: objętościowa mierzy objętość cieczy wypartej przez próbkę w piknometrze, hydrostatyczna korzysta z różnicy mas ważonych w powietrzu i w cieczy. Trzecia metoda jest obliczeniowa: gęstość wyprowadza się z gęstości i udziałów składników mieszanki, bez badania samego materiału.

Zastosowania

• Oznaczanie gęstości mieszanki mineralno-asfaltowej jako wielkości odniesienia do obliczenia zawartości wolnych przestrzeni
• Kontrola produkcji mieszanek w wytwórniach mas bitumicznych
• Badania typu i zakładowa kontrola produkcji wg norm serii PN-EN 13108
• Ocena nawierzchni drogowych — trwałość, wodoszczelność i odporność na koleinowanie zależą od zawartości wolnych przestrzeni

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN 12697-5:2019-01 (wersja angielska; wprowadza EN 12697-5:2018 [IDT]; zastępuje PN-EN 12697-5:2010 — wersję angielską)

Tytuł (PL)

Mieszanki mineralno-asfaltowe -- Metody badań -- Część 5: Oznaczanie gęstości

Title (EN)

Bituminous mixtures — Test methods — Part 5: Determination of the maximum density

Procedura krok po kroku

1. Wybór metody

   Objętościowa, hydrostatyczna albo matematyczna. Pamiętaj, że trzecia jest rachunkiem ze składu, nie badaniem materiału.

2. Doprowadzenie próbki do stanu luźnego

   Materiał dostarczony jako zagęszczony rozdrobnij — karta zaleca to wprost. Do gęstości objętościowej próbek zagęszczonych, oznaczanej bez rozdrabniania, służy PN-EN 12697-6.

3. Odpowietrzenie

   Pęcherze powietrza zatrzymane między ziarnami zawyżają objętość, a więc zaniżają gęstość — i przez to zawyżają obliczoną zawartość wolnych przestrzeni.

4. Pomiar

   Wg wybranej metody, w warunkach określonych normą. TEMPERATUR I MAS NIE PODAJEMY — są w jej tekście.

5. Obliczenie

   Wzory są w normie. Przy metodzie matematycznej wynik zależy wyłącznie od przyjętych danych o składnikach.

6. Zapis w sprawozdaniu

   Podaj ZASTOSOWANĄ METODĘ i pełne oznaczenie normy z rokiem — trzy metody mogą dać różne wyniki, a z samej liczby nie da się odtworzyć, którą wybrano.

Wymagany sprzęt i aparatura

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Mieszanki mineralno-asfaltowe bada się w podwyższonej temperaturze — ryzyko oparzeń przy pobieraniu i przygotowaniu próbek
• Opary z gorącego asfaltu zawierają wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne — wymagana wentylacja wywiewna
• Przy wariantach z rozpuszczalnikiem — zagrożenie pożarowe i toksyczne; praca pod wyciągiem, z dala od źródeł zapłonu

Najczęstsze pytania