🛤️ Gęstość objętościowa zagęszczonych próbek mieszanki mineralno-asfaltowej

Budownictwo PN-EN 12697-6

Przegląd

Norma PN-EN 12697-6 opisuje metody oznaczania gęstości objętościowej zagęszczonej próbki mieszanki mineralno-asfaltowej — zagęszczonej w laboratorium albo pobranej z nawierzchni przez odwiercenie lub wycięcie. Cztery procedury dobiera się do szacowanej zawartości i dostępności wolnych przestrzeni: A — na sucho (próbki o bardzo zamkniętej powierzchni, np. asfalt lany), B — nasycona, powierzchniowo sucha SSD (powierzchnia zamknięta; wg IBDiM beton asfaltowy do ok. 5 % (v/v) i SMA do ok. 4 % (v/v) wolnych przestrzeni), C — próbka uszczelniona (powierzchnia otwarta lub chropowata, do 15 % (v/v)), D — z wymiarów (próbki o regularnym kształcie, zawartość wolnych przestrzeni powyżej 15 % (v/v), np. asfalt porowaty). Załącznik A daje wskazówki wyboru procedury. Opis oparto na podglądzie projektu prEN 12697-6:2018 (poprzedzającego wydanie 2020) i opracowaniu IBDiM dla GDDKiA.

Gęstość objętościowa to masa na jednostkę objętości, łącznie z wolnymi przestrzeniami, w znanej temperaturze badania; gęstość (maksymalna, wg PN-EN 12697-5) to masa na jednostkę objętości bez wolnych przestrzeni. Oba parametry służą do obliczenia zawartości wolnych przestrzeni i wskaźnika zagęszczenia wg PN-EN 12697-8 — kluczowych kryteriów projektowania składu i odbioru warstw asfaltowych. Wynik zależy od stanu próbki: nadmiar wilgoci na powierzchni w procedurze B prowadzi do niedoszacowania gęstości i przeszacowania wolnych przestrzeni, a nadmierny wypływ wody — odwrotnie.

W WT-2 2014 GDDKiA gęstość objętościową próbek do badań wrażliwości na wodę i mróz oznacza się wg PN-EN 12697-6 metodą B (SSD) lub D (geometryczną) — wybór zależy od zakresu stosowania metody — a różnica średnich gęstości objętościowych zestawów nie może przekraczać 0,015 Mg/m³. W laboratoriach GDDKiA rutynowo stosuje się „gęstość objętościową, metoda B wg PN-EN 12697-6”.

Zasada metody

Gęstość objętościową nienaruszonej zagęszczonej próbki oblicza się z jej masy i objętości. Masę uzyskuje się przez zważenie suchej próbki w powietrzu (m1). W procedurach A, B i C objętość wynika z masy w powietrzu i masy w wodzie: w procedurze A masę w wodzie oznacza się bez wstępnej obróbki; w procedurze B próbkę najpierw nasyca się wodą, a po wyjęciu osusza powierzchnię wilgotną irchą; w procedurze C próbkę przed zanurzeniem uszczelnia się (parafina, folia termokurczliwa, emulsja lateksowa), aby woda nie wnikała w wolne przestrzenie. W procedurze D objętość oblicza się z wymiarów zmierzonych wg PN-EN 12697-29. Gęstość wody w temperaturze badania oblicza się z dokładnością 0,0001 Mg/m³ ze wzoru (1) normy; wszystkie masy do 0,1 g, wymiary do 0,1 mm.

Zastosowania

• Obliczanie zawartości wolnych przestrzeni i wskaźnika zagęszczenia warstw asfaltowych (z PN-EN 12697-5 i PN-EN 12697-8)
• Projektowanie składu mieszanek mineralno-asfaltowych i badanie typu wg PN-EN 13108-20
• Odbiór warstw asfaltowych na odwiertach z nawierzchni
• Przygotowanie zestawów próbek do badania wrażliwości na wodę i mróz (WT-2 2014: metoda B lub D, różnica ≤ 0,015 Mg/m³)
• Badania asfaltu lanego (procedura A) i asfaltu porowatego (procedura D)

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN 12697-6:2020-07

Tytuł (PL)

Mieszanki mineralno-asfaltowe — Metody badań — Część 6: Oznaczanie gęstości objętościowej próbek mieszanki mineralno-asfaltowej

Title (EN)

Bituminous mixtures — Test methods — Part 6: Determination of bulk density of bituminous specimens

Procedura krok po kroku

1. Przygotowanie próbki

   Próbkę oczyścić szczotkowaniem lub myciem; ma być sucha, o znanej zawartości wody lub wysuszona do stałej masy (kolejne ważenia po suszeniu w odstępie ≥ 1 h różniące się ≤ 0,1 %). Grubość ≥ 20 mm lub dwukrotność maksymalnego wymiaru ziarna. Nie naruszać próbki podczas manipulacji.

2. Wybór procedury

   Dobrać procedurę A, B, C lub D do szacowanej zawartości i dostępności wolnych przestrzeni (załącznik A normy; wskazówki IBDiM: B — beton asfaltowy do ok. 5 % i SMA do ok. 4 % wolnych przestrzeni, C — do 15 %, D — powyżej 15 %).

3. Gęstość wody

   Oznaczyć temperaturę wody w łaźni i obliczyć jej gęstość ρw do 0,0001 Mg/m³ wg wzoru (1) normy.

4. Procedura A (na sucho)

   Zważyć suchą próbkę (m1), zanurzyć w łaźni o znanej temperaturze i oznaczyć masę pod wodą natychmiast po ustaniu ruchu wody (m2). Przy próbkach wilgotnych masę suchą oznaczyć na końcu.

5. Procedura B (SSD)

   Zważyć suchą próbkę (m1), zanurzyć w łaźni i nasycać, aż masa przestanie się zmieniać (zwykle 30 min, nie dłużej niż 3 h); oznaczyć masę nasyconej próbki pod wodą (m2), dbając, by pęcherzyki nie przylegały do powierzchni ani nie uchodziły z próbki. Wyjąć, osuszyć powierzchnię wilgotną irchą i natychmiast zważyć w powietrzu (m3). Jeżeli woda nadal wycieka — przerwać i zastosować procedurę C.

   ⏱ Czas: 30 min – 3 h

6. Procedura C (próbka uszczelniona)

   Zważyć suchą próbkę (m1), uszczelnić tak, aby nie spenetrować wewnętrznych wolnych przestrzeni ani nie zamknąć dodatkowych pustek między powłoką a próbką (parafina: zanurzać część próbki na < 5 s z potrząsaniem, po zastygnięciu powtarzać na pozostałych częściach aż do ciągłej powłoki). Zważyć suchą uszczelnioną próbkę (m2), zanurzyć w łaźni i zważyć pod wodą (m3) bez pęcherzyków na powłoce.

7. Procedura D (z wymiarów)

   Zmierzyć wymiary próbki do 0,1 mm wg PN-EN 12697-29 i zważyć suchą próbkę (m1); objętość obliczyć z wymiarów odpowiednio do kształtu (walec, prostopadłościan).

8. Obliczenie

   Obliczyć gęstość objętościową jako iloraz masy suchej próbki i jej objętości wyznaczonej z mas w powietrzu i w wodzie (A, B), z uwzględnieniem masy i gęstości materiału uszczelniającego (C) albo z wymiarów (D), wg rozdz. 10 normy; wynik w Mg/m³.

Wymagany sprzęt i aparatura

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Roztopiona parafina (procedura C) — ryzyko poparzenia i zapłonu; ogrzewać w kąpieli z kontrolą temperatury, bez otwartego ognia
• Próbki i kosz do ważenia hydrostatycznego przenosić ostrożnie — próbki z nawierzchni są ciężkie i kruche na krawędziach
• Suszenie próbek do stałej masy tylko w temperaturze niepowodującej odkształceń lepiszcza (próbki przechowywać ≤ 25 °C)

Najczęstsze pytania