Instytut Badawczy Dróg i Mostów Zakład Technologii Nawierzchni Pracownia Lepiszczy Bitumicznych SPRAWOZDANIE

Transkrypt

1 Instytut Baawczy Dróg i Mstów Zakła Technlgii Nawierzchni Pracwnia Lepiszczy Bitumicznych SPRAWOZDANIE Temat TN-245 ETAP II Ocena wpływu właściwści relgicznych lepiszcza asfaltweg na efrmacje trwałe nawierzchni rgwej Kierwnik Zakłau TN: prf. r hab. inż. Dariusz SYBILSKI Zespół: prf. r hab. inż. Dariusz Sybilski r inż. Marcin Gajewski r inż. Wjciech Bańkwski mgr inż. Renata Hrecka mgr inż. Anrzej Wróbel Krzysztf Mirski Technicy: Teresa Gawena Jawiga Migalska Tmasz Michalski Dariusz Jasiński

2 SPIS TREŚCI I. Pstawa pracy... 3 II. Cel pracy... 3 III. Prgram pracy... 3 RAPORT z realizacji ETAPU II Wstęp Uwagi gólne Ukła raprtu Baania lepiszczy asfaltwych -weryfikacja tychczaswych i zapznanie się z nwymi systemami ceny lepiszczy asfaltwych p wzglęem ich prnści na efrmacje trwałe Materiały baań - lepiszcza Baania pstawwe wybranych lepiszczy asfaltwych Baania właściwści relgicznych lepiszczy asfaltwych w remetrze DSR Muł zesplny i kąt przesunięcia fazweg Lepkść zerweg ścinania Ocena w ramach górneg kryterium PG systemu Superpave Pełzanie p bciążeniem pwtarzalnym Baania mieszanek mineraln-asfaltwych Metyka Zawartść wlnych przestrzeni Oprnść na kleinwanie (uży kleinmierz - DK) Oprnść na kleinwanie (mały kleinmierz - MK) Mieszanki mineraln-asfaltwe, recepty, znakwanie Mieszanki mineraln-asfaltwe (prjekt, pstawwe właściwści) Prjekt Baanie kleinwania w temperaturze 60 C (uży kleinmierz - DK) Baanie kleinwania w temperaturze 60 C (mały kleinmierz - MK) Baanie kleinwania w temperaturze 45 C (mały kleinmierz - MK) Zestawienie zbircze z baań kleinwania w temperaturze 60 C kleinmierz uży Zestawienie zbircze z baań kleinwania w temperaturze 45 C i 60 C kleinmierz mały Analiza uzyskanych wyników p kątem kreślenia pwiązań mięzy baaniem POP a baaniem kleinwania Literatura

3 I. Pstawa pracy Baania wyknan na pstawie umwy nr 2175/2008 (temat TN-245) z nia r. zawartej pmięzy Generalną Dyrekcją Dróg Krajwych i Autstra w Warszawie, a Instytutem Baawczym Dróg i Mstów w Warszawie. II. Cel pracy Celem pracy jest pznanie relgii asfaltów, pznanie parametrów, których interpretacja pzwliłaby na cenę zachwania się lepiszcza w mieszankach mineraln-asfaltwych p wzglęem prnści nawierzchni rgwej na efrmacje trwałe. III. Prgram pracy Prgram pracy zgnie z załżeniami umwy zstał pzielny na trzy etapy. W części pierwszej przewizian baania pstawwe materiałów skławych raz baania relgiczne lepiszczy asfaltwych. W części rugiej na pstawie bszernych baań labratryjnych przewizian przeprwazenie ceny właściwści funkcjnalnych i użytkwych wybranych asfaltów i mieszanek mineraln-asfaltwych z ich zastswaniem. Na zakńczenie pracy przewizian analizę wyników i wniski. Niniejsze sprawzanie tyczy Etapu II przewizianeg realizacji w rku 2009, któreg prgram przestawin pniżej. Etap II c.. Zaanie 2.2 Baania właściwści relgicznych lepiszczy asfaltwych w remetrze DSR muł zesplny i kąt przesunięcia fazweg lepkść zerweg ścinania pełzanie p bciążeniem pwtarzalnym Zaanie 3 Baania mieszanek mineraln-asfaltwych Zaanie 3.1 Opracwanie skłaów mieszanek mineraln-asfaltwych Zaanie 3.2 Baanie prnści na kleinwanie Baania zstaną przeprwazne metą weług PN-EN w użym i małym aparacie 3

4 RAPORT z realizacji ETAPU II RAPORT z realizacji ETAPU II 4

5 1. Wstęp 1.1. Uwagi gólne W niniejszym raprcie rzważane są zaganienia, które zstały zasygnalizwane lub wstępnie zaprezentwane w Raprcie z I etapu. W szczególnści tyczy t prpnwaneg baania prnści na efrmacje trwałe lepiszczy asfaltwych, który w zamierzeniu pzwalałby na przewiywanie prnści na kleinwanie mieszanek mineraln-asfaltwych wyknanych na bazie aneg lepiszcza. W stsunku wyników zaprezentwanych w pprzenim sprawzaniu, tutaj zwrócn szczególną uwagę na pwtarzalnść wyników, jak, że każa wartść współczynnika prnści na efrmacje trwałe zstała wyznaczna na pstawie c najmniej trzech baań świaczalnych (w szczególnych przypakach nawet jak śrenia z ziesięciu baań świaczalnych). Tak usystematyzwane wyniki baań na lepiszczach, zstały sknfrntwane z wynikami baań kleinwania wyknanych na mieszankach mineraln-asfaltwych, które charakteryzują się tymi samymi parametrami funkcjnaln-mechanicznymi, a różnią się jeynie rzajem lepiszcza użyteg ich wyknania. Baania przeprwazn w wóch typach kleinmierzy, przy różnych temperaturach. Uzyskane wyniki tyczące współczynnika efrmacji trwałych raz kleinwania są wstępnie analizwane w pszukiwaniu krelacji mięzy nimi. Szczegółwa analiza ma stanwić główny trzn trzeciej części niniejszej pracy baawczej Ukła raprtu Ze wzglęu na przestawiną krótk w pkt.1.1 zawartść merytryczną pracy zstała na pzielna na cztery zasanicze części. Pkt.1 stanwi wstęp, pczas gy w pkt.2, 3 i 4 znajuje się zasanicza, baawcza część pracy. W pkt.2 prezentwane są wyniki tyczące lepiszczy asfaltwych, la których wyznaczane są charakterystyczne parametry funkcjnalne (w tym także mechaniczne). Należy pkreślić, że wyniki tyczące wybranych parametrów funkcjnalnych były już prezentwane w Raprcie z I etapu, tutaj jenak są pwtórnie przywłane w uzupełninej wersji p t, żeby umżliwić całściwe spjrzenie na charakterystyczne parametry wybranych baań lepiszczy asfaltwych. Najważniejsze są jenak w tym punkcie wyniki baania pełzania przy bciążeniu pwtarzalnym (POP), na pstawie których jest wyznaczany współczynnik efrmacji trwałej w. W pkt.3 pracy znajują się wyniki baań testu kleinwania przeprwazneg la zaprjektwanej mieszanki SMA11. Baania wyknan na próbkach wyprukwanych na pstawie tej samej recepty przy użyciu baanych lepiszczy asfaltwych. W statnim punkcie znacznym jak 4-ty pjęt wstępną próbę znalezienia krelacji mięzy wynikami baania POP, a testem kleinwania mieszanek mineraln-asfaltwych. 5

6 2. Baania lepiszczy asfaltwych -weryfikacja tychczaswych i zapznanie się z nwymi systemami ceny lepiszczy asfaltwych p wzglęem ich prnści na efrmacje trwałe Defrmacja wracalna i niewracalna warstw nawierzchni rgwych zależy wielu czynników, ale głównie uziału bjętściweg kruszywa i lepiszcza, uziarnienia kruszywa, jeg rzaju raz właściwści mechanicznych lepiszcza i kruszywa. Teza pstawina w pierwszej części niniejszeg raprtu jak główny czynnik pwiezialny za pwstawanie klein wskazuje lepiszcze asfaltwe (a właściwie jeg niewystarczając bre właściwści mechaniczne) [Chen i Tsai 1998, 1999]. Teza ta mże być pstawina jeynie przy załżeniu, że pzstałe parametry technlgiczn-użytkw-funkcjnalne mieszanki mineraln-asfaltwej nie ulegają zmianie W większści krajów lepiszcza asfaltwe są charakteryzwane przy użyciu stanarwych met baawczych, które pzwalają wyznaczyć np. penetrację, temperaturę mięknienia, temperaturę łamliwści Fraassa w kreślnych ustalnych warunkach. Warunki te (np. temperatura) zazwyczaj nie pwiaają warunkm pracy lepiszcza w nawierzchni asfaltwej. W wyniku teg szacwanie pwstawania efrmacji trwałych na pstawie tych knwencjnalnych testów w większści przypaków jest niezawalające. C więcej nawet uszeregwanie lepiszczy p wzglęem ich prnści na efrmacje trwałe także jest niemżliwe ile rzważamy zarówn lepiszcza myfikwane jak i nie pane myfikacji. W gólnści mżna stwierzić, że w celu uniknięcia kleinwania lepiszcze asfaltwe pwinn być jak najbarziej sztywne i sprężyste w szerkim zakresie temperatur i bciążeń. Znaczna sztywnść lepiszcza gwarantuje nieznaczne efrmacje, zaś znaczna wartść części sprężystej zesplneg mułu sztywnści skutkuje mżliwścią pwrtu zefrmwanej p bciążeniem nawierzchni ryginalnej knfiguracji p zjęciu bciążenia. Teg typu własnści mechaniczne lepiszcza asfaltweg mżna baać m.in. w remetrze ynamiczneg ścinania DSR, [AASHTO T , 2001] Materiały baań - lepiszcza Lepiszcza bran w taki spsób, aby prównać właściwści relgiczne asfaltów pwszechnie stswanych prukcji mieszanek mineraln-asfaltwych wbuwywanych w rgi. Wbec teg wybran następujące lepiszcza asfaltwe prukcji krajwej: - asfalt 35/50 z prukcji Orlen Asfalt z Płcka, - asfalt 50/70 z prukcji Lts Asfalt z Gańska, - asfalt myfikwany Mbit 30B z prukcji Lts Asfalt z Gańska, - asfalt myfikwany Mbit 80B z prukcji Lts Asfalt z Gańska Baania pstawwe wybranych lepiszczy asfaltwych Dla wybranych lepiszczy asfaltwych przeprwazn następujące baania pstawwe: penetracja w 25[ C] wg PN-EN 1426, temperatura mięknienia PiK wg PN-EN 1427, temperatura łamliwści wg Fraassa wg PN-EN

7 Uzyskane wyniki zestawin w tab.2.1. Na pstawie wóch z nich, tj. penetracji przy 25[ C] i temperatury mięknienia, mżna próbwać wskazać najlepsze lepiszcze, ze wzglęu na przewiywaną prnść na kleinwanie. Wyaje się, że jest t asfalt 30B, gyż ma n najwyższą temperaturę mięknienia i najniższą wartść penetracji. Tab.2.1. Pstawwe właściwści asfaltów wyniki baań WŁAŚCIWOŚCI RODZAJ ASFALTU 35/50P 50/70 30B 80B Penetracja w 25 C, 0,1 [mm] Temp. mięknienia PiK, [ C] 54, ,4 56,4 Temp. łamliwści, [ C] Ranking prnści na efrmacje trwałe w świetle wyników z tab.2.1 przestawia się następując: 30B, 35/50, 80B i 50/ Baania właściwści relgicznych lepiszczy asfaltwych w remetrze DSR Muł zesplny i kąt przesunięcia fazweg Skławe zesplneg mułu ścinania * G wyznaczn w przy T =10 C i częsttliwści równej f=10 [Hz]. Teg typu ane są wykrzystywane w prcesie prjektwania nawierzchni patnych przy wykrzystaniu tzw. mechanistycznej mety prjektwania. Tab Wartści części rzeczywistej, urjnej, nrmy mułu zesplneg raz kąta przesunięcia fazweg w temperaturze T =10 C przy częsttliwści f=10 [Hz]. T =10 C, f=10[hz]. 35/50P 50/70 30B 80B G * [MPa] Re G * [MPa] Im G * [MPa] [stpnie] Uwaga: Wartści w tabeli wyliczn jak śrenie z 16 pmiarów (znacza t, że w tabeli nie zachzą zależnści: Re G* G * cs, Im G* G * sin ) Na pstawie infrmacji zamieszcznych w tab. 2.2 mżna stwierzić, że największą wartść części sprężystej mułu ma asfalt 30B, zaś najniższą 50/70. Fakt ten wraz z infrmacją, że największy kąt przesunięcia fazweg ma lepiszcze 50/70, zaś najniższy asfalt 30B pzwala wskazać liera (lepiszcze 30B) raz asfalt najgrszej charakterystyce sprężyst lepkiej (lepiszcze 50/70). Na pstawie wyników zgrmaznych w tab.2.2 mżna ustalić następującą klejnść rzważanych lepiszczy asfaltwych: 30B, 35/50P, 80B i 50/70. Wart pkreślić, że ientyczny ranking lepiszczy ustaln na pstawie wyników baań pstawwych zamieszcznych w tab

8 Prceura baawcza wyznaczania zesplneg mułu sztywnści raz lepkści zesplnej i) Przygtwać próbki zachwując pwienie reżimy czaswe i temperaturwe przy rzgrzewaniu lepiszcza i wyknywaniu próbek w kształcie walca śrenicy 8[mm] (25[mm]) i wyskści pwieni 2[mm] (i 1[mm]). Próbki przygtwuje się w specjalnych frmach siliknwych, tak aby były reprezentatywne i nie zawierały pęcherzyków pwietrza. ii) Próbkę umieścić w remetrze bając pwienie przyleganie materiału pwierzchni rtra i pstawy remetru. Opwienie płączenie mięzy próbką a pwierzchnią metalwych elementów zapewnia wcześniejsze rzgrzanie rtra i pstawy temperatury kł T =50 C (lub innej w zależnści typu lepiszcza). iii) Ustawić zaaną (np. T =70 C ) temperaturę łaźni raz elementów Peltiera remetru i czekać kł 10 [min] w celu ustalenia się równwagi termicznej w baanej próbce (raz mięzy rtrem i pstawą remetru). iv) Sprawzić czy równwaga termiczna zstała siągnięta wyknując pmiar mułu ścinania przy sinusialnym wymuszeniu kształceniwym np. amplituzie =0.005, częsttliwści f =10[Hz] c 60[s] przez 600[s]. Jeżeli wartści uzyskanych wyników (np. nrmy mułu ścinania) są w granicy błęu takie same znacza t, że równwaga zstała siągnięta. v) Wyknać pmiar właściwy tzn. test scylacyjny z zaanym wymuszeniem kształceniwym ze skkw zmieniającą się częsttliwścią, pr. [Schramm 1998]. Należy wyknać np. trzy pełne cykle scylacyjne (la jenej wartści częsttliwści) rzucić pierwszy a z wóch pzstałych pliczyć śrenią. vi) Wyniki (np. nrmę mułu, części sprężystą i lepką mułu, kąt przesunięcia fazweg, nrmę lepkści zesplnej, części rzeczywistą i urjną lepkści zesplnej, temperaturę, częsttliwść it.) zapisać w pliku wynikwym. vii) Zmienić temperaturę (np. T =60 C ) i kntynuwać wszystkie krki punktu iii) it. Uwaga: Należy wyknać (najlepiej w całym zakresie temperatur) baanie przy użyciu rtra śrenicy 8[mm] i 25[mm]. W przypaku wyskich temperatur częst zaane kształcenia są realizwane przy minimalnych wartściach mmentu skręcająceg remetru c pwuje znaczny błą pmiarwy. Zwiększenie śrenicy próbki 25[mm] pwuje, że wartści tych mmentów są znacznie wyższe a przez t błą pmiarwy uż mniejszy. Na stateczny kmplet wyników skłaają się wyniki w niskich temperaturach uzyskane la rtra śrenicy 8[mm] (częst nie a się uzyskać tych wyników przy zastswaniu rtra śrenicy 25[mm] gyż naptykamy graniczenie na najwyższy mżliwy zrealizwania w anym typie remetru mment skręcający, który w przypaku naszeg remetru wynsi 0.2[Nm]), a w wyższych temperaturach uzyskane la rtra śrenicy 25[mm]. W śrkwym przeziale temperatur czywiście wyniki muszą się pkryć, a jeżeli się nie pkrywają (w granicy akceptwalneg błęu pmiarweg) t należy szukać przyczyn, a baanie uznać za nieuane Lepkść zerweg ścinania Lepkść zerweg ścinania (Zer Shear Viscsity ZSV) jest stałą materiałwą w anej ustalnej temperaturze [Sybilski 1996]. ZSV mże być wyznaczna na pstawie różnych testów (pr. np. [Metzger 2002], [War 1975]) relgicznych przeprwaznych np. w remetrze typu DSR: 8

9 i) w teście brtweg ścinania (z wymuszeniem naprężeniwym alb kształceniwym), jak graniczną wartść funkcji, przy 0, ii) iii) w teście scylacyjnym przeprwaznym w szerkim zakresie częsttliwści (częstści kłwej), jak wartść graniczna zesplnej funkcji lepkści *, przy 0, w teście pełzania, jak parametr charakteryzujący tzw. fazę ustalneg pełzania. W przypaku wóch pierwszych wariantów, tj. i) i ii) jest czywiste, że w celu wyznaczenia ZSV knieczne jest zapstulwanie meli knstytutywnych (pr. [Jemił i in. 2002]), gyż ZSV jest wielkścią graniczną przy 0 czy 0, c znacza, że nie jest mżliwa wyznaczenia bezpśreni w eksperymencie. Meli knstytutywnych pisujących jest znanych w literaturze barz uż, pr. [Barnes i in. 1989] raz [Sybilski 1996]. W Raprcie z etapu I szczegółw zaprezentwan mele Carreau-Yasuy i Crssa, którymi psłużn się w celu wyznaczenia lepkści zerweg ścinania. Lepkść zerweg ścinania zgnie z uwagami zamieszcznymi pwyżej mżna wyznaczyć np. stsując zamieszczną pniżej prceurę baawczą. Prceura wyznaczania lepkści zerweg ścinania w teście cykliczneg ścinania i) Prceura baawcza wyznaczania lepkści zerweg ścinania bazuje na wynikach: Prceury baawczej wyznaczania zesplneg mułu sztywnści raz lepkści zesplnej. P wyknaniu baania z pliku wyników zyskujemy ane tyczące nrmy lepkści zesplnej w funkcji częsttliwści (częstści kłwej) i temperatury * (tj.,t ). ii) P pjęciu ecyzji nśnie teg który mel knstytutywny stswać bęziemy wyznaczenia lepkści zerweg ścinania, pr. np. Raprt z etapu I gzie zaprezentwan mele Crssa i Carreau-Yasuy, la ustalnej temperatury wyznaczamy stsując techniki ptymalizacji nieliniwej i zazwyczaj metę najmniejszych kwaratów wlne parametry w melu knstytutywnym. Jenym z tych parametrów jest czywiście czyli lepkść zerweg ścinania. W naszym przypaku stsujemy algrytm ptymalizacji nieliniwej stanarw zaimplementwany w prgramie RheWin, tj. prgramie bsługi remetru DSR. czy Rys Lepkści zerweg ścinania la pszczególnych lepiszczy asfaltwych w funkcji temperatury 9

10 Uwaga: Wart zaznaczyć, że tym kłaniejsze jest wyznaczenie lepkści zerweg ścinania przy użyciu tej prceury im w eksperymencie zrealizujemy niższe częsttliwści. Datkw należy zauważyć, że interpretacji wyników świaczalnych nrmy zesplnej lepkści mżna zastswać także analgię temperaturw-czaswą WLF. Wtey zakres częsttliwści rzszerzy się znacznie zarówn w kierunku niskich jak i wyskich wartści, a uzyskiwane wyniki bęą z pewnścią barczne jeszcze mniejszym błęem. Na rys zamieszczn zbircze wyniki lepkści zerweg ścinania la pszczególnych lepiszczy w funkcji temperatury. Wart zauważyć, że na si ciętych mamy skalę lgarytmiczną i lateg pszczególne wykresy są blisk siebie mim, że wartści lepkści zerweg ścinania różnią się kilka rzęów wielkści. Zgnie z przewiywaniami wszystkie funkcje są malejące, tj. lepkść zerweg ścinania maleje wraz ze wzrstem temperatury. Na rys mżna zabserwwać, że jeżeli uznamy kryterium związane z lepkścią zerweg ścinania za pzwalające na przewiywanie prnści na kleinwanie, t w całym zakresie najlepsze jest lepiszcze 30B. Wyniki la lepiszcza 35/50 i 80B są barz zbliżne, z tym że la wyższych temperatur (zakres C ) zecywanie lepsze wyaje się być lepiszcze 80B. Prawie w całym zakresie temperatur najgrsze jest lepiszcze 50/70, i tylk la temperatury wynszącej 70 C jest lepsze lepiszcza 35/50. Uwaga: Znalezienie jeneg punktu na jenym z wykresów zamieszcznych na rys wymaga przeprwazenia baania zgnie z prceurą pt. Prceura wyznaczania lepkści zerweg ścinania w teście cykliczneg ścinania, które trwa kł 8[h], nie wliczając w t czasu ptrzebneg na wyznaczenie parametru w prceurze ptymalizacji nieliniwej Ocena w ramach górneg kryterium PG systemu Superpave W celu wyznaczenia górnej temperatury w ramach kryterium PG systemu Superpave zastswan zamieszczną pniżej prceurę. Prceura wyznaczania górnej temperatury w ramach kryterium PG systemu Superpave i) Przygtwać próbki zachwując pwienie reżimy czaswe i temperaturwe przy rzgrzewaniu lepiszcza i wyknywaniu próbek w kształcie walca śrenicy 25[mm] i wyskści 1[mm]. Próbki przygtwuje się w specjalnych frmach siliknwych, tak aby były reprezentatywne i nie zawierały pęcherzyków pwietrza. ii) Próbkę umieścić w remetrze bając pwienie przyleganie materiału pwierzchni rtra i pstawy remetru. Opwienie płączenie mięzy próbką a pwierzchnią metalwych elementów zapewnia wcześniejsze rzgrzanie rtra i pstawy temperatury kł T =50 C (lub innej w zależnści typu lepiszcza). iii) iv) Ustawić zaaną (np. T =46 C ) temperaturę łaźni raz elementów Peltiera remetru i czekać kł 10 [min] w celu ustalenia się równwagi termicznej w baanej próbce (raz mięzy rtrem i pstawą remetru). Baanie zstanie przeprwazne T =46 C z interwałem równym 6 C, aż 82 C. Sprawzić czy równwaga termiczna zstała siągnięta wyknując pmiar mułu ścinania przy sinusialnym wymuszeniu kształceniwym np. amplituzie =0.005, częsttliwści f =1.6[Hz] c 60[s] przez 600[s]. Jeżeli wartści uzyskanych 10

11 wyników (np. nrmy mułu ścinania) są w granicy błęu takie same znacza t, że równwaga zstała siągnięta. v) Wyknać test właściwy. Przy sinusialnym wymuszeniu kształceniwym zwiększającym się np. =0.005 =0.5 wyknać pmiar mułu ścinania (tj. skławych rzeczywistej i urjnej raz kąta przesunięcia fazweg). Należy wyknać np. trzy pełne cykle scylacyjne (la jenej wartści częsttliwści) rzucić pierwszy a z wóch pzstałych pliczyć śrenią. vi) Wyniki (np. nrmę mułu, części sprężystą i lepką mułu, kąt przesunięcia fazweg, nrmę lepkści zesplnej, części rzeczywistą i urjną lepkści zesplnej, temperaturę, częsttliwść it.) zapisać w pliku wynikwym. vii) Zmienić temperaturę (np. T =52 C ) i kntynuwać wszystkie krki punktu iii). viii) Na pstawie wyników z punktu iv) pliczyć właściwe kształcenie zgnie ze wzrem 0.29 * 12.0 G. Oszukać najbliższe kształcenie w wynikach punktu v). Sprawzić, jeszcze raz czy zachzi pwyższa zależnść z kłanścią 20%. Pliczyć wartść G * / sin. ix) Temperaturę przy której parametr G * / sin jest najbliższy 1[kPa], ale większy niż 1[kPa] uznajemy za wynik, który umieszczamy w tab.2.3. Uwaga: Zgnie z kryterium Superpave należy jeszcze wyknać analgiczne baania na lepiszczu panym starzeniu PAV i RTFOT (parametr G * / sin musi być wtey większy niż 2.2[kPa]). Wtey statecznym wynikiem jest niższa temperatura przy której spełnin pwieni warunek na parametr G * / sin. Tab.2.3. Temperatura górna w ramach kryterium PG systemu Superpave (bez uwzglęnienia starzenia PAV i RTFOT). Lepiszcze 35/50P 50/70 30B 80B Wartść górneg PG Pełzanie p bciążeniem pwtarzalnym Wysktemperaturwy parametr ( G * / sin ) systemu ceny funkcjnalnej lepiszczy Superpave w przypaku lepiszczy myfikwanych nie pzwala na pprawną cenę prnści na kleinwanie, c wykazał wielu baaczy [np. Placc i in. 2008]. Wbec teg ptrzebny jest nwy parametr, który prawiłw pzwli na przewiywanie prnści na kleinwanie w przypaku lepiszczy panych myfikacji. W USA wprwazn wbec teg system zwany Superpave Plus. Dść bszerne stuium na zaganieniem związanym z zastąpieniem systemu ceny funkcjnalnej lepiszczy Superpave zawiera praca [D Angel i in. 2007] raz [Dressen i in. 2009]. W pracy tej przeprwazn baania lepiszczy knieczne ceny aneg lepiszcza przy zastswaniu kryteriów: G * / sin (czyli Superpave ), lepkści zerweg ścinania (ZSV), raz MSCR. Na tej pstawie uszeregwan lepiszcza, a uzyskaną klejnść zweryfikwan na pstawie baań przeprwaznych na mieszankach na grąc w kleinmierzach wóch typów (Asphalt Pavement Analyzer APA i Hamburg Wheel Tracking HWT). Wyniki tych prównań wskazują 11

12 na przewagę (w sensie pprawnści przewiywań) parametru wyznaczneg na pstawie testu MSCR w stsunku pzstałych kryteriów. Jenakże wbec faktu, że baania przeprwazn na mieszankach, których nawet nie scharakteryzwan w całej pracy (rzaj kruszywa, kształt ziaren, uziarnienie it.), wyaje się, że wniski zecywanej przewaze prpnwaneg kryterium MSCR są zbyt alek iące. Baania należałby pwtórzyć la różnych typów kruszywa, krzywych uziarnienia, zawartści wlnych przestrzeni, it.. Także ten pwó skłnił nas zajęcia się tym tematem w kmplekswy spsób. W IBDiM pjęt próbę wskazania inneg parametru relgiczn/funkcjnalneg la lepiszcza, który mógłby pzwlić na przewiywanie prnści mieszanki na kleinwanie. Prpnwany test Pełzania przy Obciążeniu Pwtarzalnym (POP) ma charakteryzwać własnści relgiczne i plastyczne materiału. Test ten jest przeprwazany przy wymuszeniu naprężeniwym pisanym następującymi wzrami, pr. także rys.2.3.2: la k 10 k t 10 t, t k 1 t, k t p p 0, t k t,( k 1) t p, t 9 t,10t p p 0, t 10 t,10t t p p p r, k 1,2,...9, (2.1). (2.2) Rys Wymuszenie naprężeniwe przy =10[kPa] w prpnwanym teście pełzania przy bciążeniu pwtarzalnym (POP) We wzrach (2.1) i (2.2) przyjęt następujące wartści charakterystycznych czasów: t p =50[s] (czas pełzania) i t r =1200[s] (czas relaksacji). Wart zauważyć, że pierwtnie w mawianym teście zamiast graniczenia na t r przyjęt warunek na prękść kształceń. Załżn, że jeżeli prękść kształcenia jest zbliżna zera (z pewną załżną kłanścią), t należy przerwać baanie. Oznaczałby t, że materiał w pełni uległ prceswi relaksacji, a więc pzstałe kształcenia mżna by interpretwać jak kształcenia trwałe. Pnieważ jenak wartści czasów pełnej relaksacji były znaczne (przekraczające 24h i trune szacwania la różnych gatunków lepiszczy asfaltwych) t zecywaliśmy się na przyjęcie a priri 12

13 pewneg czasu t=1200[s], r a pzstałeg kształcenia nie nazywać kształceniem plastycznym (trwałym) tylk kształceniem p relaksacji, pr. rys Prpnujemy, aby test przeprwazać la wartści naprężenia wynszących =0.1, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0[kPa] it., tak aby wejść w zakres nieliniwych właściwści lepiszcza. Jak, że prpnwane kryterium zstanie zweryfikwane przez baania kleinwania mieszanek mineraln-asfaltwych, t na tym etapie trun stwierzić, jakie wartści naprężenia statecznie zstaną wybrane. Pbna sytuacja jest z temperaturą w jakiej należy przeprwazić baanie. Dlateg wstępnie załżn, że baanie zstanie przeprwazne w trzech wybranych temperaturach T =10, 30, 60 C. Rys Okształcenie w funkcji czasu jak pwieź na zaany prgram naprężeniwy zamieszczny na rys Interpretacja charakterystycznych wielkści Jak, że przeprwazne baanie najlepiej scharakteryzwać jeną liczbą (parametrem) t prpnujemy wprwazenie pewneg współczynnika efrmacji (trwałej) w zefiniwaneg jak: w 1 zr, (2.3) max gzie zr znacza kształcenie pzstałe p relaksacji przez 1200[s], zaś max maksymalne kształcenie p 10 cyklach naprężenia, pr. rys Wart zauważyć, że: w =1 kiey materiał ma własnści sprężyste ( zr =0), w =0 kiey materiał ma własnści iealnie plastyczne ( zr = max ). Wbec teg, z punktu wizenia efrmacji trwałych, które są niezwne żeby pwstała kleina, w naszym przypaku uznajemy za lepsze t lepiszcze, la któreg wartść współczynnika w 13

14 jest większa. W gólnści wprwazny la lepiszczy współczynnik jest funkcją pzimu naprężenia i temperatury (tj. w w, T ). W przyszłści p przeprwazeniu testów kleinwania bęziemy się starali pać racjnalny spsób wyznaczania reprezentatywnych wartści, T la aneg lepiszcza. Należy także pkreślić, że teg typu baanie prnści na efrmacje trwałe ma sens jeynie la temperatur znacznie niższych temperatury mięknienia asfaltu, gyż p jej przekrczeniu wynik zawsze bęzie wynsił w =0. W przypaku zaprpnwaneg kryterium pełzania przy bciążeniu pwtarzalnym baania należy przeprwazić zgnie z zamieszczną pniżej prceurą. Prceura baawcza pełzania przy bciążeniu pwtarzalnym POP i) Baanie przeprwaza się w remetrze ynamiczneg ścinania na próbkach lepiszcza asfaltweg w kształcie walca śrenicy 8 [mm] i wyskści 2 [mm]. Próbkę baania należy pwieni przygtwać raz knycjnwać w temperaturze pkjwej. ii) Próbkę umieszczną w remetrze należy grzewać/chłazać zaanej temperatury stsując element Peltiera raz atkw łaźnię z nagrzewnicą utrzymując stałą temperaturę przez 600[s]. iii) Następnie w zaanej temperaturze przez 600[s] wyknuje się pmiar mułu zesplneg przy sinusialnym wymuszeniu kształceniwym amplituzie = zapisując np. 16 wyników w równych stępach czasu. Zabieg ten pzwala sprawzić, czy próbka jest w równwaze termicznej. Jeżeli próbka jest w równwaze termicznej, tzn. klejne wyniki np. ługści mułu zesplneg mają zbliżne wartści mżna przejść właściweg etapu baania a mianwicie cyklicznej próby pełzania i relaksacji. iv) Na tym etapie (tj. baania właściweg) próbkę paje się ścinaniu zaając prgram naprężeniwy następującej pstaci: la k 10 k 10 t t, t k 1 t, k t p p 0, t k t,( k 1) t p, t 9 t,10t p p 0, t 10 t,10t t p p p r, k 1,2,...9, gzie np. =10[kPa], t p =50[s], t r =1200[s]. v) Jeżeli chcemy pwtórzyć próbę przy innym pzimie naprężeń na tej samej próbce t należy sprawzić, czy jest t mżliwe przez pwtórne baanie z sinusialnym wymuszeniem kształceniwym i rejestracją mułów. Jeżeli wartści te są prównywalne z tymi sprze baania cykliczneg pełzania i relaksacji t mżna przystąpić klejneg cyklu naprężeniweg np. la inneg pzimu naprężenia. vi) P wyknaniu baania należy czytać zr i max, pr. (2.3) i wyliczyć współczynnik w. 14

15 w W przypaku analizwanych lepiszczy baanie współczynnika efrmacji przeprwazn la trzech wybranych temperatur: T =10, 30, 45 i 60 C raz sześciu pzimów naprężenia: =0.1, 0.5, 1.0, 10.0, 20.0, 30.0 [kpa]. Uzyskane wyniki zamieszczn na pniższych rysunkach. Przykław na rys zamieszczn współczynnik kształcenia trwałeg w funkcji naprężenia ścinania uzyskany w temperaturze T =10 C. W całym zakresie naprężeń współczynnik w ma najwyższą wartść la lepiszcza 30B. Klejne miejsca w rankingu zajmują następujące lepiszcza: 80B, z wyraźną przewagą na 35/50 i 50/70. Współczynnik efrmacji w funkcji naprężenia przy 10 C /70 35/50 30 B 80 B Naprężenie, kpa Rys Współczynnik kształcenia trwałeg w funkcji naprężenia ścinania uzyskany w temperaturze T =10 C Uwaga: Każy punkt zamieszczny na pwyższym wykresie zstał wyznaczny jak śrenia z minimum trzech pmiarów. Ekstremalny błą jaki zstał zantwany la najbarziej niekrzystnych warunków temperatury i bciążenia nie przekraczał 5%. W temperaturze T =30 C wiać wyraźny spaek współczynnika w la lepiszczy niemyfikwanych w całym zakresie naprężeń. Przykław la =0.1[kPa] w temperaturze T =10 C wynsił pna 0.35 la lepiszcza 50/70 i 35/50, pczas gy w temperaturze T =30 C przyjmuje pwieni wartści 0.3 i 0.1. Lepiszcza myfikwane wyają się być uż barziej prne na wpływ temperatury, ale tylk w pewnym zakresie naprężeń, tj [kPa], pr. rys i

16 w Współczynnik efrmacji w funkcji naprężenia przy 30 C /70 35/50 30 B 80 B Naprężenie, kpa Rys Współczynnik kształcenia trwałeg w funkcji naprężenia ścinania uzyskany w temperaturze T =30 C Wart także zauważyć, że w wyższych temperaturach la umiarkwanych pzimów naprężeń współczynniki efrmacji w przyjmują wyższe wartści la lepiszcza 80B, niż la lepiszcza 30B. W przypaku asfaltów niezmyfikwanych w temperaturze T =45 C współczynniki efrmacji w całym zakresie naprężeń są zbliżne zera. Fakt ten jenak jest zgny z przewiywaniami pczyninymi na pstawie temperatury mięknienia wyznacznej w stanarwym teście, która la lepiszcza 35/50 wynsi 54.4 C, zaś la lepiszcza 50/70 tylk 49 C. Oznacza t, że w tych wóch przypakach test był przeprwazany na substancji własnściach zbliżnych cieczy a nie ciała sprężysteg własnściach lepkich. 16

17 w w Współczynnik efrmacji w funkcji naprężenia przy 45 C /70 35/50 30 B 80 B Naprężenie, kpa Rys Współczynnik kształcenia trwałeg w funkcji naprężenia ścinania uzyskany w temperaturze T =45 C Współczynnik efrmacji w funkcji naprężenia przy 60 C /70 35/50 30 B 80 B Naprężenie, kpa Rys Współczynnik kształcenia trwałeg w funkcji naprężenia ścinania uzyskany w temperaturze T =60 C 17

18 w Lepiszcza zmyfikwane w wyskich temperaturach także wykazują się wyższymi wartściami współczynników efrmacji, ale tylk la umiarkwanych naprężeń. P przekrczeniu kł 10[kPa] wewnętrzna struktura stabilizwana przez myfikatr ulega ezintegracji a t pwuje, że współczynnik w jest bliski zeru, pr. rys Na klejnych rysunkach zaprezentwan wykresy współczynnika kształcenia trwałeg w funkcji temperatury uzyskane la ustalnych pzimów naprężenia ścinania. Funkcje te la lepiszczy nie panych myfikacji są funkcjami malejącymi wraz z przyrstem temperatury, pr. rys W przypaku lepiszczy myfikwanych la zakresu naprężeń kPa funkcje te mają charakter barziej złżny (np. rsnąc-malejące itp.). Dpier p przekrczeniu naprężenia 10kPa także w przypaku lepiszczy myfikwanych wraz ze wzrstem temperatury współczynniki efrmacji maleją Zależnść współczynnika efrmacji temperatury la 0,1 kpa /70 35/50 30 B 80 B Temperatura, C Rys Współczynnik kształcenia trwałeg w funkcji temperatury uzyskany la naprężenia ścinania =0.1[kPa] Na rys wiać wyraźną przewagę lepiszcza 80B na lepiszczem 30B p przekrczeniu temperatury 20 stpni Celsjusza. Dpier la naprężeń przekraczających 1kPa w całym zakresie temperatur lepiszcze 30B ma wyższy współczynnik w lepiszcza 80B. 18

19 w w Zależnść współczynnika efrmacji temperatury la 0,5 kpa /70 35/50 30 B 80 B Temperatura, C Rys Współczynnik kształcenia trwałeg w funkcji temperatury uzyskany la naprężenia ścinania =0.5[kPa] Zależnść współczynnika efrmacji temperatury la 1,0 kpa /70 35/50 30 B 80 B Temperatura, C Rys Współczynnik kształcenia trwałeg w funkcji temperatury uzyskany la naprężenia ścinania =1[kPa] 19

20 w w Zależnść współczynnika efrmacji temperatury la 10,0 kpa /70 35/50 30 B 80 B Temperatura, C Rys Współczynnik kształcenia trwałeg w funkcji temperatury uzyskany la naprężenia ścinania =10[kPa] Zależnść współczynnika efrmacji temperatury la 20,0 kpa 50/70 35/50 30 B 80 B Temperatura, C Rys Współczynnik kształcenia trwałeg w funkcji temperatury uzyskany la naprężenia ścinania =20[kPa] 20

21 w Zależnść współczynnika efrmacji temperatury la 30,0 kpa /70 35/50 30 B 80 B Temperatura, C Rys Współczynnik kształcenia trwałeg w funkcji temperatury uzyskany la naprężenia ścinania =30[kPa] W gólnści funkcja w T, ma maksimum: - la lepiszcza 80B przy T =45 C i =1[kPa], które jest bliskie 0.75, - la lepiszcza 30B przy T =10 C i =1.0[kPa], które przekracza 0.55, - la lepiszcza 35/50 przy T =10 C i =1.0[kPa], które jest bliskie 0.4, - la lepiszcza 50/70 przy T =10 C i =1.0[kPa], które przekracza 0.4. Wbec teg mżna przypuszczać, że la większści asfaltów baanie POP pwinn się przeprwazać w temperaturze T =10 C przy =1.0[kPa]. Jeżeli jenak przyjąć tę zasaę t lepiszcze 80B zstałby sklasyfikwane pniżej lepiszcza 30B, pr. rys

22 3. Baania mieszanek mineraln-asfaltwych 3.1. Metyka Zawartść wlnych przestrzeni Baanie gęstści i gęstści bjętściwej metą B (awniej gęstści bjętściwej i strukturalnej) wyknan wg PN-EN i 6 [ 1 ], [ 2 ]. Wlną przestrzeń P p, w zagęszcznej mieszance mineraln-asfaltwej bliczn wg (3.1): P 0 100, % (V/V) (3.1) p - gęstść mieszanki mineraln-asfaltwej, g/cm3, - gęstść bjętściwa mieszanki mineraln-asfaltwej, g/cm3. Zagęszczenie sprawzn na próbkach sprząznych w ubijaku Marshalla stsując 2 x 50 uerzeń na strnę Oprnść na kleinwanie (uży kleinmierz - DK) Określanie prnści mieszanek mineraln-asfaltwych na efrmacje trwałe przy pmcy aparatu LCPC (zwaneg w nrmie PN-EN [ 3 ] aparatem użym) plega na paniu zagęszcznej próbki z mieszanki mineraln-asfaltwej wielkrtnym przejazm znrmalizwaneg kła gumineg, w znrmalizwanych warunkach temperatury, nacisku i liczby przejazów kła p próbce. P zakńczeniu baania jest mierzna głębkść kleiny utwrznej na próbce przez kł. Warunki baania: ługść przejazu kła 410 mm ± 5 mm, częsttliwść ruchu kła: 1 Hz ± 0,1 Hz, ciśnienie w pnie: 6 ± 0,1 bar (na pczątku baania), bciążenie ruchme 5000 ± 50 N, pmierzne statycznie na śrku próbki, chylenie si ślau si teretycznej próbki < 5 mm, brak kąta załmu, temperatura baania + 60 ± 0,2 C, liczba cykli bciążających kłem wynsi D baania przygtwuje się wie próbki wymiarach (ł. 500 mm * szer. 180 mm * wys. 50 mm lub 100 mm). Frmy z próbkami umieszcza się na płycie aparatu. Próbki paje się 1000 cyklm wstępneg bciążenia ruchmeg, w temperaturze zawartej pmięzy 15 a 25 C. P wstępnej fazie stswania, wyknuje się pmiar zerwy m (j = 1 15) zgnie ze schematem przestawinym na rys Dknuje się ustawienia temperatury pmiaru w kmrze na + 60 C mierznej w twrze wywiercnym w próbce. Próbka jest przechwywana w tych warunkach, c najmniej przez 12 h prze wyknaniem baania. Następnie próbkę bciąża się bciążeniem ruchmym kół. P zatrzymaniu kła czytuje się wartść temperatury próbki. Następnie wyknuje się pmiary głębkści kleiny m, w punktach i w klejnści zaznacznej na rys Dla każej próbki wyknuje się pmiary w pięciu przekrjach, p trzy czyty. ij ij 22

23 Śla kła Numer przekrju Rys Schemat pmiaru głębkści kleiny w aparacie LCPC Głębkść kleiny P i pjeynczej próbki blicza się wg równania: P i 15 j 1 m ij 15E j numer punktu pmiaru 1 15, E grubść baanej próbki, mm, m czyt głębkści kleiny w pszczególnych punktach, mm, ij m ij 100, % (mm/mm) (3.2) m ij czyty zerwe w ślazie kła w pszczególnych punktach, mm. Wynik blicza się jak śrenią arytmetyczną baania, z c najmniej 2 próbek, tym samym skłazie. Pśrenie pmiary głębkści kleiny służą wykreślenia krzywej raz bliczenia parametrów funkcji ptęgwej kleinwania. Typwy aparat baania prnści mieszanek mineraln-asfaltwych na kleinwanie przestawin na rys Rys Typwy aparat baania prnści mieszanek mineraln-asfaltwych na kleinwanie w tym pracwaniu nazywany użym kleinmierzem (DK) 23

24 Oprnść na kleinwanie (mały kleinmierz - MK) Mały kleinmierz wykrzystywany jest ceny prnści mieszanki mineralnasfaltwej na efrmacje trwałe. Baanie przeprwaza się zgnie z nrmą PN-EN Opwieni bciążne kł, z gumwą pną, prusza się cyklicznie p próbce z mieszanki mineraln-asfaltwej z kreślną prękścią. W kmrze utrzymywana jest zaana temperatura (np. 45 C lub 60 C). Próbki pane baanim mgą być przygtwane w zagęszczarce walcwej i mieć kształt płyty wymiarach 260 na 320 mm raz grubści mm, ewentualnie mgą być wiercnymi rzeniami śrenicy 200 mm. Pczas typweg baania kł ciskane jest próbki z siłą 700 ± 10 N, a przyrst kleiny jest stale mnitrwany, za pmcą elektrmagnetyczneg czujnika w 35 punktach z kłanścią 0,01 mm. Baanie przeprwaza się jencześnie na wóch próbkach. Na pniższej ftgrafii przestawin aparat kleinwania użyty w pniższych baaniach. Rys Mały kleinmierz w IBDiM (MK) 3.2. Mieszanki mineraln-asfaltwe, recepty, znakwanie Mieszanka SMA 11 zstała zaprjektwana wg wymagań WT-2 Nawierzchnie Asfaltwe 2008[ 4 ] warstwy ścieralnej kategrii ruchu KR3-KR6. D wyknania mieszanki SMA 11 zastswan następujące materiały skławe: Asfalty (35/50, 50/70, DE30B, DE80B) Mączka wapienna Granit 0/2 [mm] Bazalt 2/5, 5/8, 8/11 [mm] Śrek ahezyjny: Wetfix BE Datek stabilizujący: ARBOCEL 24

25 D baań przewizian mieszankę mineraln-asfaltwą SMA11, takim samym skłazie mineralnym, z taka samą zawartścią lepiszcza i pwieni z różnymi asfaltami (35/50, 50/70, Mbit 30B, Mbit 80B, pr. pkt.2). Pszczególne mieszanki zstały znakwane wg pniższeg pisu, tj.: SMA11 (35/50) SMA11 (50/70) SMA11 (30B) SMA11 (80B) SMA11 z asfaltem 35/50 z prukcji Orlen Asfalt z Płcka, SMA11 z asfaltem 50/70 z prukcji Lts Asfalt z Gańska, SMA11 z asfaltem myfikwanym Mbit 30B z Lts Asfalt z Gańska, SMA11 z asfaltem myfikwanym Mbit 80B z Lts Asfalt z Gańska Mieszanki mineraln-asfaltwe (prjekt, pstawwe właściwści) W celu sprawzenia wpływu lepiszcza na prnść mieszanki mineraln asfaltwej na kleinwanie zaprjektwan jeną mieszankę, w której zmienia się tylk lepiszcze. Mieszanka ta nie ma charakteru świaczalneg, ale spełnia wszystkie wymagania techniczne stawiane prze mieszanką, z której wyknuje się warstwę ścieralną na rgach kategrii ruchu KR5 i KR Prjekt mieszanki Mieszanka SMA 11 (KR5 - KR6) uziarnieniu 0/11 mm wyknania warstwy ścieralnej A. Infrmacje gólne Przeznaczenie: temat baawczy TN-245, KR5-KR6 Pstawa prjektu: WT-2 Nawierzchnie Asfaltwe 2008 Tab Skłaniki mieszanki Lp. Symbl Rzaj 1 Mączka wapienna wypełniacz 2 Granit 0/2 mm (I) kr. r. gran. 3 Bazalt 2/5 mm Grys 4 Bazalt 5/8 mm Grys 5 Bazalt 8/11 mm Grys 6 Asfalt (zamiennie) (35/50, 50/70, Mbit 30B, Mbit 80B) 7 WETFIX BE Śrek ahezyjny Akz Nbel 8 ARBOCEL ZZ8/1 Włókna celulzwe 25

26 B. Uziarnienie materiałów mineralnych Wymiar czek sita # [mm] Mączka wapienna Granit (I) 0/2 mm Bazalt 2/5 mm Bazalt 5/8 mm Bazalt 8/11 mm 16,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 11,2 0,0 0,0 0,0 0,0 6,6 8 0,0 0,0 0,0 3,3 68,7 5,6 0,0 0,0 1,6 71,9 20,5 2 0,0 9,9 94,4 24,3 2,8 0,125 3,20 85,3 3,8 0,3 0,9 0,063 8,90 3,3 0,1 0,1 0,2 <0,063 87,90 1,5 0,1 0,1 0,3 Łącznie C. Skła mieszanki mineralnej (MM) i mineraln-asfaltwej (MMA) Lp. Skłaniki Mieszanka mineralna % m/m Mieszanka mineralnasfaltwa, % m/m 1 Mączka wapienna 11,0 10,16 2 Granit 0/2 mm 12,0 11,3 3 Bazalt 2/5 mm 10,0 9,42 4 Bazalt 5/8 mm 19,0 9,42 5 Bazalt 8/11 mm 57,0 53,7 6 Mbit 80B - 5,78 7 WETFIX BE - 0,02 Razem 100,0 100 W mieszance zastswan śrek ahezyjny: WETFIX BE (0,3 % m/m w stsunku asfaltu) raz stabilizatr Arbcel ZZ8/1 (0,2 % m/m w stsunku MM) D. Uziarnienie mieszanki mineralnej Uziarnienie MM wg WT-2 Nawierzchnie Sit #, Pzstaje na Przechzi Asfaltwe 2008 wbec SMA 11 mm sicie, (%) przez sit, (%) 16, ,2 3,76 96, ,49 56, ,6 19,04 37, ,65 23, ,125 11,51 11, ,063 1,51 10, < 0,063 10,

27 E. Krzywa uziarnienia i uziarnienie mieszanki mineralnej Rys Krzywa uziarnienia mieszanki mineralnej SMA11 przeznacznej warstwy ścieralnej F. Zbaane właściwści mieszanki SMA 11, skłazie ptymalnym zawartść asfaltu Am=5,8 % m/m Wyniki Wymagania Lp. Właściwści wg WT-2 SMA 11 SMA 11 SMA 11 SMA 11 Nawierzchnie (35/50) (50/70) (30B) (80B) Asfaltwe Gęstść mieszanki-mineralnej, g/cm 3 2,94 2,94 2,94 2,94 - Gęstść mieszanki mineralnasfaltwej, g/cm 3 2 2,653 2,652 2,644 2,660 - Gęstść bjętściwa mieszanki 3 mineraln-asfaltwej, g/cm 3 2,567 2,570 2,565 2, Zawartść wlnych przestrzeni, % v/v Wypełnienie asfaltem wlnej przestrzeni, % v/v Oprnść na efrmacje trwałe (meta B w pwietrzu, 60 C, cykli) 3,2 3,1 3,0 3,0 V min 3,0 V max 4,0 81,8 82,4 83,1 82,8-0,45-0,05 0,05 WTS AIR 0,30 15,2 28,8 4,8 5,7 PRD AIR 5,0 7 Oprnść na efrmacje trwałe 8,2 8,4 5,4 9,7 27

28 Baanie kleinwania w temperaturze 60 C (uży kleinmierz - DK) W przypaku MMA zaprjektwanej w pkt przeprwazn baania kleinwania w użym aparacie, pr. rys Na rys przestawin wyniki baań i wykresy głębkści kleiny w funkcji liczby cykli z przebiegu baania kleinwania płyt wyknanych z MMA pwieni z lepiszczem 35/50, 50/70, 30B i 80B. Mieszanka SMA11 (35/50) Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 (35/50) Tab Przebieg i wyniki baania kleinwania mieszanki SMA11 (35/50) w użym aparacie Wyniki kleinwania w 60 C w aparacie LCPC, % (mm/mm) Mieszanka SMA11 (35/50), gr. warstwy 5,0 cm Liczba cykli N Próbka 1, Pi 5,2 % 6,1 % 6,9 % 7,3 % 8,0 % Próbka 2, Pi 4,3 % 5,4 % 7,0 % 7,7 % 8,5 % Śrenia, P 4,8 % 5,8 % 6,9 % 7,5 % 8,2 % Mieszanka SMA11 (50/70) Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 (50/70) 28

29 Tab Przebieg i wyniki baania kleinwania mieszanki SMA11 (50/70) w użym aparacie Wyniki kleinwania w 60 C w aparacie LCPC, % (mm/mm) Mieszanka SMA11 (50/70), gr. warstwy 5,0 cm Liczba cykli N Próbka 1, Pi 5,3 % 5,8 % 6,9 % 7,5 % 8,0 % Próbka 2, Pi 6,2 % 6,6 % 8,4 % 8,5 % 8,7 % Śrenia, P 5,7 % 6,2 % 7,7 % 8,0 % 8,4 % Mieszanka SMA11 (30B) Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 (30B) Tab Przebieg i wyniki baania kleinwania mieszanki SMA11 (30B) w użym aparacie Wyniki kleinwania w 60 C w aparacie LCPC, % (mm/mm) Mieszanka SMA11 (30B), gr. warstwy 5,0 cm Liczba cykli N Próbka 1, Pi 3,6 % 4,0 % 4,4 % 4,8 % 5,1 % Próbka 2, Pi 3,2 % 4,1 % 5,1 % 5,3 % 5,6 % Śrenia, P 3,4 % 4,1 % 4,7 % 5,1 % 5,4 % Mieszanka SMA11 (80B) Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 (80B) 29

30 Tab Przebieg i wyniki baania kleinwania mieszanki SMA11 (80B) w użym aparacie Wyniki kleinwania w 60 C w aparacie LCPC, % (mm/mm) Mieszanka SMA11 (80B), gr. warstwy 5,0 cm Liczba cykli N Próbka 1, Pi 4,4 % 5,0 % 7,0 % 8,7 % 9,5 % Próbka 2, Pi 4,7 % 5,3 % 6,5 % 8,7 % 9,9 % Śrenia, P 4,6 % 5,1 % 6,8 % 8,7 % 9,7 % Baanie kleinwania w temperaturze 60 C (mały kleinmierz - MK) W przypaku MMA zaprjektwanej w pkt przeprwazn baania kleinwania w małym aparacie, pr. rys Na rys przestawin wyniki baań i wykres z przebiegu baania kleinwania płyt wyknanych z MMA pwieni z lepiszczem 35/50, 50/70, 30B i 80B. Mieszanka SMA11 (35/50) Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 (35/50) Tab Przebieg i wyniki baania kleinwania mieszanki SMA11 (35/50) w małym aparacie Oprnść na efrmacje trwałe (meta B w pwietrzu, 60 C, cykli, % (mm/mm) SMA 11 (35/50) (wys. próbek 52 mm) Cykle (przejścia) 2500 (5000) 5000 (10000) (20000) Właściwści Głębkść kleiny, mm 4,2 5,67 7,92 PRD, % 8,0 10,9 15,2 WTS( ), [mm/1000 cykli] 0,45 30

31 Mieszanka SMA11 (50/70) Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 (50/70) Tab Przebieg i wyniki baania kleinwania mieszanki SMA11 (50/70) w małym aparacie Oprnść na efrmacje trwałe (meta B w pwietrzu, 60 C, cykli, % (mm/mm) SMA11 (50/70) (wys. próbek 52 mm) Cykle (przejścia) Właściwści (5000) (4425) Głębkść kleiny, mm 12,2 15,0 PRD, % 23,5 28,8 WTS( ), [mm/1000 cykli] 0,56 Mieszanka SMA11 (30B) Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 (30B) 31

32 Tab Przebieg i wyniki baania kleinwania mieszanki SMA11 (30B) w małym aparacie Oprnść na efrmacje trwałe (meta B w pwietrzu, 60 C, cykli, % (mm/mm) SMA11 (30B) (wys. próbek 52 mm) Cykle (przejścia) 2500 (5000) 5000 (10000) (20000) Właściwści Głębkść kleiny, mm 2,0 2,24 2,48 PRD, % 3,9 4,3 4,8 WTS( ), [mm/1000 cykli] 0,05 Mieszanka SMA11 (80B) Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 (80B) Tab Przebieg i wyniki baania kleinwania mieszanki SMA11 (80B) w małym aparacie Oprnść na efrmacje trwałe (meta B w pwietrzu, 60 C, cykli, % (mm/mm) SMA11 (80B) (wys. próbek 51 mm) Cykle (przejścia) 2500 (5000) 5000 (10000) (20000) Właściwści Głębkść kleiny, mm 2,3 2,59 2,91 PRD, % 4,4 5,0 5,6 WTS( ), [mm/1000 cykli] 0,06 32

33 Baanie kleinwania w temperaturze 45 C (mały kleinmierz - MK) W przypaku MMA zaprjektwanej w pkt przeprwazn baania kleinwania w małym aparacie, pr. rys Na rys przestawin wyniki baań i wykres z przebiegu baania kleinwania płyt wyknanych z MMA pwieni z lepiszczem 35/50, 50/70, 30B i 80B. Mieszanka SMA11 (35/50) Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 (35/50) Tab Przebieg i wyniki baania kleinwania mieszanki SMA11 (35/50) w małym aparacie Oprnść na efrmacje trwałe (meta B w pwietrzu, 60 C, cykli, % (mm/mm) SMA11 (35/50) (wys. próbek 51 mm) Cykle (przejścia) 2500 (5000) 5000 (10000) (20000) Właściwści Głębkść kleiny, mm 2,05 2,41 2,81 PRD, % 4,0 4,7 5,5 WTS( ), [mm/1000 cykli] 0,08 Mieszanka SMA11 (50/70) Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 (50/70) 33

34 Tab Przebieg i wyniki baania kleinwania mieszanki SMA11 (50/70) w małym aparacie Oprnść na efrmacje trwałe (meta B w pwietrzu, 60 C, cykli, % (mm/mm) SMA 11(50/70) (wys. próbek 51 mm) Cykle (przejścia) 2500 (5000) 5000 (10000) (20000) Właściwści Głębkść kleiny, mm 3,70 4,70 6,08 PRD, % 7,3 9,2 11,9 WTS( ), [mm/1000 cykli] 0,28 Mieszanka SMA11 (30B) Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 (30B) Tab Przebieg i wyniki baania kleinwania mieszanki SMA11 (30B) w małym aparacie Oprnść na efrmacje trwałe (meta B w pwietrzu, 60 C, cykli, % (mm/mm) SMA11 (30B) (wys. próbek 52 mm) Cykle (przejścia) 2500 (5000) 5000 (10000) (20000) Właściwści Głębkść kleiny, mm 1,3 1,50 1,67 PRD, % 2,6 2,9 3,2 WTS( ), [mm/1000 cykli] 0,03 34

35 Mieszanka SMA11 (DE80B) Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 (80B) Tab Przebieg i wyniki baania kleinwania mieszanki SMA11 (80B) w małym aparacie Oprnść na efrmacje trwałe (meta B w pwietrzu, 60 C, cykli, % (mm/mm) SMA11 (80B) (wys. próbek 51 mm) Cykle (przejścia) 2500 (5000) 5000 (10000) (20000) Właściwści Głębkść kleiny, mm 1,43 1,57 1,70 PRD, % 1,6 1,7 1,9 WTS( ), [mm/1000 cykli] 0, Zestawienie zbircze z baań kleinwania w temperaturze 60 C kleinmierz uży Tab Zbircze zestawienie wyników baania kleinwania w aparacie LCPC 60 C Liczba cykli N Wyniki kleinwania w 60 C w aparacie LCPC, % (mm/mm) Mieszanka SMA11 35/50 50/70* Mbit 30B Mbit 80B ,9 7,7 4,7 6, ,2 8,4 5,4 9,7 35

36 Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 z lepiszczami 35/50, 50/70, 30B i 80B baanie w temperaturze 60 C w użym kleinmierzu Na pstawie wykresów zamieszcznych na rys bez wątpienia mżna uszeregwać mieszanki z lepiszczem 30B, 35/50 i 50/70 ( najlepszej najgrszej) p wzglęem ich prnści na kleinwanie w aparacie LCPC w całym zakresie liczby cykli. W przypaku mieszanki z lepiszczem 80B jej płżenie w rankingu zmienia się w funkcji liczby cykli. P przekrczeniu cykli kleina w płycie wyknanej z mieszanki z lepiszczem 80B jest największa. Wynik teg baania jest ść zaskakujący, zwłaszcza gy g prównamy z wynikami kleinwania w małym aparacie, gzie ranking mieszanek z baanymi lepiszczami nie zmienia się w funkcji liczby cykli. Zaganienie t jest ciekawe sam w sbie i pwinn być przebaane w kntekście stswania w labratriach rgwych tzw. małych alb użych aparatów kleinwania Zestawienie zbircze z baań kleinwania w temperaturze 45 C i 60 C kleinmierz mały Tab Zbircze zestawienie wyników baania kleinwania w małym aparacie 45 C Cykle N (20000) 35/50 50/70 Mbit 30B Mbit 80B Głębkść kleiny, mm 2,81 6,08 1,67 1,70 PRD, % 5,5 11,8 3,2 3,3 WTS( ), [mm/1000 cykli] 0,08 0,28 0,03 0,03 60 C Cykle N (20000) 35/50 50/70* Mbit 30B Mbit 80B (52mm) Mbit 80B (40mm) Głębkść kleiny, mm 7, ,49 2,91 2,27 PRD, % 15,2 28,8 4,8 5,6 5,7 WTS( ), [mm/1000 cykli] 0,45 0,55 0,05 0,06 0,05 36

37 Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 z lepiszczami 35/50, 50/70, 30B i 80B baanie w temperaturze 45 C w małym kleinmierzu Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 z lepiszczami 35/50, 50/70, 30B i 80B baanie w temperaturze 60 C w małym kleinmierzu 37

38 Rys Głębkść kleiny w funkcji liczby cykli w przypaku mieszanki SMA11 z lepiszczami 35/50, 50/70, 30B i 80B baanie w temperaturze 45 C i 60 C w małym kleinmierzu Analiza wykresów głębkści kleiny w funkcji liczby cykli zamieszcznych na rys uzyskanych w tzw. małym kleinmierzu, pzwala uszeregwać mieszanki z baanymi lepiszczami w następującym rankingu: 30B, 80B, 35/50, 50/70 niezależnie liczby cykli i temperatury baania. W stsunku baań przeprwaznych w użym kleinmierzu wiczne są cztery zasanicze różnice: - mieszanka z lepiszczem 80B jest mniej patna na kleinwanie niż mieszanka z lepiszczem 35/50 zarówn w temperaturze 45 C jak i 60 C, - w przypaku baań prwaznych w małym kleinmierzu mamy stały ranking mieszanek niezależnie liczby cykli, - mamy barz małą różnicę mięzy mieszanką z lepiszczem 80B i 30B w temperaturze 45 C, - barz mała prnść na kleinwanie mieszanki z lepiszczem 50/70 w temperaturze 60 C, w przypaku której nie uał się siągnąć nawet cykli. 38