NAWIERZCHNIE ASFALTOWE I BETONOWE - LABORATORIA

Transkrypt

1 NAWIERZCHNIE ASFALTOWE I BETONOWE - LABORATORIA Ćwiczenie Nr 2. BADANIE WYTRZYMAŁOŚCI NA ROZCIĄGANIE POŚREDNIE 1. CEL I ZAKRES ĆWICZENIA Celem ćwiczenia laboratoryjnego jest zapoznanie studentów z badaniem wytrzymałości mieszanek mineralno asfaltowych na rozciąganie pośrednie. 2. WPROWADZENIE Wytrzymałość na rozciąganie pośrednie ITS (Indirect Tensile Strength) jest to maksymalna wartość naprężenia rozciągającego zadanego próbce walcowej, obciążonej średnicowo do pęknięcia w określonej temperaturze i prędkości. Do badania stosuje się próbki walcowe, przygotowane w laboratorium lub rdzenie pobrane z nawierzchni o średnicach 100, 150 oraz 160mm. Wysokość próbek powinna wynosić (35 75)mm. Badanie w zależności od wymagań można wykonywać w zakresie temperatur od 5 do 25 C. Badanie należy prowadzić do momentu zniszczenia próbki, a następnie zapisać rodzaj zniszczenia Określenia podstawowe Wytrzymałość na rozciąganie pośrednie (ITS) maksymalne (obliczone) naprężenie rozciągające w badanej próbce walcowej, obciążanej do momentu pęknięcia wzdłuż przeciwległych tworzących walca w określonej temperaturze i prędkości przemieszczenia badawczej prasy wytrzymałościowej. Próbka walcowa próbka przygotowana laboratoryjnie w cylindrycznej formie lub rdzenie odwiercone z warstwy asfaltowej lub płyty. Dokładność miara zgodności wyników niezależnych prób przeprowadzonych w ściśle określonych warunkach Powtarzalność dokładność w warunkach powtarzalności. Warunki powtarzalności warunki, w których niezależne wyniki badań osiągane są tą samą metodą, na identycznych próbkach badawczych, w tym samym laboratorium, przez tego samego operatora, używającego tego samego sprzętu, w krótkich odstępach czasu. Granica powtarzalności (r) wartość mniejsza lub równa wartości, która może być oczekiwana z prawdopodobieństwem 95%, w odniesieniu do bezwzględnej różnicy pomiędzy dwoma wynikami badań uzyskanymi w warunkach powtarzalności. Odtwarzalność dokładność w warunkach odtwarzalności. Warunki odtwarzalności warunki, w których wyniki badań osiągalne są tą samą metodą, na identycznych próbkach badawczych, w różnych laboratoriach, przez różnych operatorów, z wykorzystaniem różnego sprzętu.

2 Granica odtwarzalności (R) wartość mniejsza lub równa wartości, która może być oczekiwana z prawdopodobieństwem 95%, w odniesieniu do bezwzględnej różnicy pomiędzy dwoma wynikami badań uzyskanymi w warunkach odtwarzalności. Wynik pojedynczego badania wartość osiągnięta przy jednokrotnym zastosowaniu procedury badawczej na pojedynczej próbce. Pojedynczym wynikiem badania może być również średnia z dwóch lub więcej obserwacji lub wynikiem przeliczenia z serii, według procedury znormalizowanej. Pozostałe określenia podstawowe są zgodne z odpowiednimi polskimi normami i przepisami Aparatura pomiarowa Maszyna wytrzymałościowa Maszyna wytrzymałościowa ściskająca klasy 2 lub wyższej według EN ISO o minimalnej zalecanej nośności 28kN, zdolna do obciążenia próbek badawczych przy stałym przyroście osiadania (50±2)mm/min. Po okresie przejściowym krótszym niż 20% czasu obciążenia przyrost osiadania powinien być stały. Urządzenie do pomiaru osiadania Urządzenie umożliwiające pomiar osiadania próbki z dokładnością ±0,1mm. Głowica badawcza Głowica badawcza wyposażona w szczęki obciążające z utwardzonej stali o wklęsłej powierzchni o promieniu krzywizny odpowiadającym nominalnemu promieniowi próbki. Szczęki obciążające powinny mieć promień krzywizny dostosowany do badanej próbki i szerokość określone w tabeli 1. Głowicę badawczą wraz ze szczękami przedstawia rys. 1. Łaźnia wodna Łaźnia wodna sterowana termostatem lub komora powietrzna, umożliwiająca utrzymanie wybranej temperatury badania z dokładnością do ±1 C w otoczeniu próbki. Miękkie torebki plastikowe Miękkie torebki plastikowe lub inne rozwiązania zapewniające wodoszczelną ochronę próbek (wymagane tylko w przypadku kondycjonowania w łaźni wodnej). 3. METODYKA POMIARÓW Zajęcia laboratoryjne odbywają się w zespołach liczących maksymalnie 4 osoby Przygotowanie próbek Z każdego badanego materiału powinny być przygotowane co najmniej trzy próbki.

3 Próbki walcowe do badań powinny mieć średnicę 100±3mm, 150±3mm lub 160±3mm. W przypadku próbek o średnicy 100mm maksymalna wielkość ziaren kruszywa w mieszance mineralno-asfaltowej nie powinna przekroczyć 22mm. W przypadku próbek o średnicy 150mm i 160mm maksymalna wielkość ziarna kruszywa nie powinna przekroczyć 40mm. Próbki powinny być przygotowane w formach w laboratorium zgodnie z PN-EN , 31 oraz 32 lub pobrane w postaci rdzeni wyciętych z płyt bitumicznych przygotowanych w laboratorium zgodnie z PN-EN , lub w postaci rdzeni wyciętych z warstw asfaltowych zgodnie z PN-EN Próbki, które mają być użyte do porównania różnych typów mieszanek lub jako część określania odporności na działanie wody powinny być podzielone na grupy o tej samej (w przybliżeniu) długości. Przed przystąpieniem do badania próbki należy poddać kondycjonowaniu. Doprowadzić próbkę do temperatury badania, poprzez umieszczenie jej: - w łaźni wodnej, - w sterowanej termostatycznie komorze powietrznej. Próbki o średnicy mniejszej niż 150mm powinny być przechowywane w kąpieli wodnej lub komorze powietrznej co najmniej przez 2h, a próbki o średnicy większej bądź równej 150mm przez 4h. Stosując komorę powietrzną do kondycjonowania w temperaturze badania, temperaturę badania należy kontrolować, umieszczając w pobliżu próbek do badań próbkę kontrolną z wbudowanym termometrem Procedura badania 1. Temperatura badania powinna być wybrana z zakresu do 5 C do 25 C z tolerancją ±2 C. Zalecana standardowa temperatura badania, do uzyskania prawidłowej linii pęknięcia przy rozciąganiu pośrednim wynosi 5 C. Jednak przy określaniu wytrzymałości na rozciąganie pośrednie do celów określenia odporności na działanie wody, zalecaną standardową temperaturą badania jest 25 C. 2. Umieścić kondycjonowaną próbkę w głowicy badawczej. Aparat badawczy powinien znajdować się w pomieszczeniu o temperaturze pomiędzy 15 C a 25 C. 3. Ustawić próbkę na dolnej szczęce obciążającej, tak aby próbka mogła być obciążana średnicowo. 4. Rozpocząć ściskanie próbki. Zadawać obciążenie średnicowe, w sposób ciągły bez wstrząsu, ze stałą prędkością deformacji (50±2)mm/min po fazie przejściowej nie trwającej dłużej niż 20% całego czasu obciążenia, aż do osiągnięcia maksimum obciążenia i zarejestrować jego wartość P. Kontynuować obciążenie dopóki próbka nie pęknie. Zapisać rodzaj zniszczenia, który jest klasyfikowany jako: a. wyraźne pęknięcie przy rozciąganiu Próbka wyraźnie pękła wzdłuż średnicy, z wyjątkiem trójkątnych obszarów w pobliżu szczęk obciążających b. deformacja Próbka bez wyraźnie widocznej linii pęknięcia przy rozciąganiu c. kombinacja Próbka z ograniczoną linią pęknięcia przy rozciąganiu i większymi obszarami zdeformowanymi w pobliżu szczęk obciążających.

4 5. Przełamać próbkę wzdłuż pęknięcia i wizualnie sprawdzić wygląd powierzchni pod względem występowania popękanych lub połamanych ziaren i zapisać czy kruszywo przy powierzchni jest w większości połamane czy nienaruszone. 6. Badanie należy zakończyć w ciągu 2min od wyjęcia próbki z kondycjonowania. 7. Powtórzyć badanie dla co najmniej trzech próbek Przedstawienie wyników Dla każdej próbki obliczyć wytrzymałość na rozciąganie pośrednie ITS, według równania (1) i określić średnią wartość z oznaczeń gdzie: 2P ITS = (1) DH ITS wytrzymałość na rozciąganie pośrednie [GPa], zaokrąglone do trzech cyfr znaczących; P szczytowa wartość obciążenia [kn], zaokrąglona do trzech cyfr znaczących; D średnica próbki [mm], z dokładnością do 0,1mm; H wysokość próbki [mm], z dokładnością do 0,1mm; Wyniki badania powinny zostać uznane za wiarygodne, jeżeli różnica wytrzymałości na rozciąganie pośrednie pojedynczych próbek nie różni się więcej niż o 17% wartości średniej. Zbadać dwie dodatkowe próbki, jeżeli wyniki różnią się o więcej niż 17% wartości średniej. Obliczyć odchylenie standardowe z wszystkich wyników. Odrzucić skrajne dane, zdefiniowane jako pojedyncze wyniki powodujące, że odchylenie standardowe jest większe niż 10% średniej wartości z wszystkich wyników. 4. WYMAGANIA BHP Wykonywanie pomiarów i przeprowadzenie badań wiąże się z niebezpieczeństwem i możliwością zaistnienia wypadków. W celu zminimalizowania tego niebezpieczeństwa studenci i pracownicy zobowiązani są do przestrzegania ogólnych zasad BHP oraz do przepisów porządkowych i organizacyjnych obowiązujących w czasie zajęć. Ponadto, przy wykonywaniu badań należy przestrzegać następujących postanowień: 1. posiadać na sobie w czasie zajęć fartuch laboratoryjny oraz rękawice gumowe, 2. posługiwać się tylko i wyłącznie urządzeniami wydanymi przez prowadzącego zajęcia, 3. wykorzystywać urządzenia i przyrządy pomiarowe zgodnie z ich przeznaczeniem, 4. studenci nie mogą w czasie zajęć opuścić stanowiska pomiarowego bez zgody prowadzącego zajęcia, 5. studenci nie mogą w czasie zajęć pozostawiać sprzętu pomiarowego bez opieki,

5 6. studenci wykonujący badania mają obowiązek ściśle przestrzegać programu badań i dbać o zachowanie bezpieczeństwa własnego i innych użytkowników pracowni. Wszelkie odstępstwa od postanowień regulaminu Pracowni Diagnostyki Nawierzchni oraz przepisów BHP i porządkowych zawartych w niniejszej instrukcji będą skutkowały niedopuszczeniem do zajęć bądź usunięciem z zajęć. UWAGA: Przy wykonywaniu pomiarów należy zachować szczególną ostrożność! 5. SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA W sprawozdaniu należy przedstawić: 1. Stronę tytułową, 2. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego, 3. Rodzaj mieszanki mineralno-asfaltowej, 4. Liczbę próbek do badań, 5. Typ próbek do badań, 6. Średnią średnicę i wysokość próbek, 7. Temperaturę badania, 8. Średnią wytrzymałość na rozciąganie pośrednie, zaokrągloną do 3 cyfr znaczących, 9. Rodzaj zniszczenia i obserwację pękniętych i połamanych ziaren kruszywa, 10. Wnioski.