background image

Instrukcje laboratoryjne wykonywania ćwiczeń z przedmiotu: 

„Nawierzchnie drogowe i technologia robót drogowych”

Studia stacjonarne I stopnia

Spis treści

I.

MATERIAŁY KAMIENNE i KRUSZYWA 

1. Oznaczenie gęstości, gęstości pozornej, porowatości i szczelności – 

L1

2. Oznaczenie nasiąkliwości: masowej i objętościowej – L1

3. Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie – L1
4. Oznaczenie ścieralności na tarczy Boehmego – L1

5. Oznaczenie składu ziarnowego (P)
6. Badanie przyczepności do bitumu (P)

7. Oznaczenie wskaźnika kształtu (W)
8. Oznaczenie wskaźnika piaskowego (P)

9. Oznaczenie odporności na rozdrabnianie w bębnie Los Angeles (P)

II.

ASFALTY

1.

Oznaczenie penetracji (W)

2.

Oznaczenie temperatury mięknienia wg metody „Pierścienia i 
Kuli” – L1

3.

Oznaczenie temperatury łamliwości wg Frassa - L1

4.

Oznaczenie ciągliwości w duktylometrze – L1

5.

Oznaczenie nawrotu  sprężystego asfaltów modyfikowanych (P)

III. MIESZANKI MINERALNO-BITUMICZNE

1.

Projektowanie MMA – pokaz program MASA

2.

Wykonanie próbek i badania cech fizycznych MMA – pokaz 
+zdjęcia

3.

Optymalizacja asfaltu (Badania stabilności i odkształcenia wg 
Marshalla) (P)

4.

Badania połączenia międzywarstwowego metodą Leutnera (P)

5.

Badanie wytrzymałości na rozciąganie pośrednie (P)

6.

Badania modułu sztywności sprężystej i modułu sztywności 
pełzania – NAT (P)

background image

7.

Badanie zmęczenia metodą belki 4-punktowo zginanej (P)

8.

Badanie koleinowania (P)

IV. NAWIERZCHNIE 

1.

Badanie nośności i zagęszczenia warstw podłoża i podbudowy z 
zastosowaniem płyty dynamicznej (W)

2.

Badanie nośności i zagęszczenia warstw podłoża i podbudowy z 
zastosowaniem płyty VSS (P)

3.

Badanie nośności nawierzchni przy użyciu ugięciomierza 
Benkelmana (P)

4.

Badanie odporności na poślizg metodą wahadła (W)

Uwaga: pochyłą czcionką wyszczególniono badania wykonywane w 
Instytucie L1

Oznaczenia:
W - badanie wykonywane przez studentów pod opieką prowadzącego i 

laborantów
P - pokaz badania prowadzony przez laborantów wraz z omówieniem 

prowadzącego

background image

1.

BADANIA KRUSZYW

TERMINOLOGIA

Kruszywo  ‐   ziarnisty   materiał   stosowany   w   budownictwie.   Kruszywo 

może być naturalne, sztuczne lub z recyklingu.
Kruszywo   naturalne  ‐   kruszywo   ze   złóż   naturalnych   pochodzenia 

mineralnego,   które   poza   obróbką   mechaniczną   nie   zostało   poddane 
żadnej innej obróbce.

Uwaga: Do kruszyw naturalnych zalicza się wszystkie rodzaje kruszyw 
wyprodukowanych z mineralnych surowców naturalnych występujących 

w przyrodzie np.: żwir, piasek, żwir kruszony, kruszywo łamane ze skał,  
kruszywo z nadziarna i otoczaków.

Kruszywo sztuczne  ‐ kruszywo pochodzenia mineralnego, uzyskane w 
wyniku   procesu   przemysłowego   obejmującego   termiczną   lub   inną 

modyfikację.
Uwaga:   Do   kruszyw   sztucznych   zalicza   się   kruszywa   np.   z   żużli 

wielkopiecowych, stalowniczych i pomiedziowych.
Kruszywo   z   recyklingu  ‐   kruszywo   powstałe   w   wyniku   przeróbki 

nieorganicznego materiału zastosowanego uprzednio w budownictwie.
Wymiar kruszywa ‐ oznaczenie kruszywa poprzez określenie dolnego (d) 

i górnego (D) wymiaru sita, wyrażone jako d/D.
Uwaga:   Oznaczenie   dopuszcza   obecność   pewnej   ilości   ziaren,   które 

pozostają na górnym sicie D  (nadziarno) i pewnej ilości ziaren, które 
przejdą przez dolne sito d (podziarno). Dolna granica (d) może być równa 

0.
Kruszywo grube – oznaczenie kruszywa, o wymiarach ziaren D równych 

45 mm lub mniejszych oraz d równych 2 mm lub większych.
Kruszywo   drobne  ‐   kruszywo   o   wymiarach   ziaren   D   mniejszych   lub 

równych 2 mm, którego przeważająca część pozostaje na sicie 0,063 mm.
Uwaga:   Kruszywo   drobne   może   powstać   w   wyniku   naturalnego 

rozdrobnienia   skały   albo   żwiru   i/lub   kruszenia   skały   albo   żwiru,   lub 
przetworzenia kruszywa sztucznego.

Pyły  ‐ kruszywo o wymiarach ziaren przechodzących przez sito 0,063 
mm.

background image

Wypełniacz  ‐   kruszywo,   którego   większa   część   przechodzi   przez   sito 
0,063 mm i które może być dodawane do materiałów budowlanych w 

celu uzyskania pewnych właściwości.
Kruszywo o ciągłym uziarnieniu  ‐ kruszywo będące mieszanką kruszyw 

grubych i drobnych
Uwaga: Może być ono wytwarzane bez rozdzielania na grube i drobne 

kruszywo lub przez połączenie kruszywa grubego i drobnego.
Uziarnienie  ‐ skład ziarnowy kruszywa, wyrażony  w procentach masy 

przechodzącej przez określony zestaw sit.
Podziarno  ‐ część kruszywa przechodząca przez dolne sito używane do 

oznaczania wymiaru kruszywa.
Nadziarno  ‐ część kruszywa pozostająca na górnym sicie używanym do 

oznaczania wymiaru kruszywa.
Kategoria  ‐   poziom   właściwości   kruszywa   wyrażony   jako   przedział 

wartości lub wartość graniczna.
Uwaga: Nie ma zależności pomiędzy kategoriami różnych właściwości. 
Podstawowe normy klasyfikacyjne:

a)

PN-EN 12620 – Kruszywa do betonu

b)

PN-EN   13043  –  Kruszywa   do   mieszanek   bitumicznych   i 
powierzchniowych  utrwaleń   stosowanych   na   drogach,   lotniskach   i 

innych powierzchniach przeznaczonych do ruchu,

c)

PN-EN   13242  –  Kruszywa   do   niezwiązanych   i   związanych 

hydraulicznie materiałów stosowanych w obiektach budowlanych i 
budownictwie drogowym

Krajowy dokument aplikacyjny normy PN-EN 13043:

WT   Kruszywa   MMA   PU-2008  -   Wymagania   techniczne   Kruszywa   do 
mieszanek   mineralno-asfaltowych   i   powierzchniowych   utrwaleń 

stosowanych   na   drogach,   lotniskach   i   innych   powierzchniach 
przeznaczonych do ruchu.

1.1.

Oznaczenie składu ziarnowego wg PN-EN 933-1

PRZEDMIOT INSTRUKCJI

Celem   instrukcji   jest   określenie   procentowej   zawartości   kruszywa 
pozostającej na poszczególnych sitach. Dotyczy ona kruszyw naturalnych, 

background image

pochodzenia sztucznego, kruszyw lekkich o nominalnej wielkości ziaren do 
63mm, z wyłączeniem wypełniaczy.
TERMINOLOGIA 
Próbka analityczna  
– próbka użyta w całości w pojedynczym badaniu

Stała masa  –  masa próbki, która  po kolejnym suszeniu, co najmniej 
przez 1h, nie różni się więcej niż o 0,1% wyjściowej masy

R

i  

– [kg] masa kruszywa pozostałego na poszczególnych sitach, gdzie 

i = 1….n

P 

– [kg] masa pyłów uzyskanych w wyniku przesiewania na sucho 
(masa kruszywa pozostającego na denku)

M

1

 

– [kg] masa próbki analitycznej po wysuszeniu do stałej masy

M

2

 

– [kg] masa kruszywa po przemyciu i wysuszeniu do stałej masy 

pozostającego na sicie 0,063
M

3

 

– [kg] masa frakcji do 0,063 mm uzyskana w wyniku przemycia

Z

i

 

– [%mm] zawartość kruszywa na danym sicie

f

– [%mm] zawartość frakcji pyłowej w kruszywie (< 0,063)

PRZYRZĄDY I URZĄDZENIA

Sita badawcze o nominalnych wymiarach kwadratowych otworów: 

o

w przypadku kruszywa drobnego D ≤ 2mm: 0,063mm, 0,125mm, 
2,0mm 

o

w przypadku kruszywa grubego D > 2 mm: 0,063, 1,0 mm, 2,0 mm, 
4,0 mm, 5,6 mm, 8,0 mm, 11,2 mm, 16 mm, 22,4 mm,31,5 mm, 45 

mm, 63 mm

o

w przypadku kruszywa o ciągłym uziarnieniu: jak dla kruszywa 
drobnego w zakresie 0 – 2 mm oraz sita z zakresu kruszywa 
grubego dostosowane do maksymalnego ziarna D

Waga o dokładności ±0,1% masy próbki analitycznej

Suszarka z wentylacją i termostatem umożliwiającym utrzymanie 

temp. 110±5 

0

C

Tace, szczotki, miski

Wstrząsarka (nieobowiązkowo)

Wybór   sit   w   przypadku   kruszywa   grubego   zależy   od   rzeczywistego 

uziarnienia badanego materiału.

OPIS CZYNNOŚCI 

Przygotowanie próbki analitycznej 

background image

W   celu   uzyskania   próbki   analitycznej   należy   zmniejszyć   próbkę 
laboratoryjną   według   instrukcji   „Pobieranie   próbek   kruszywa”   i 

instrukcji   „Zmniejszanie   próbek   laboratoryjnych”.   W   przypadku 
suchego   kruszywa   drobnego   z   dużą   zawartością   pyłów   przed 

pomniejszaniem próbki należy ją zwilżyć.
Jeżeli   gęstość   objętościowa   kruszywa   zawiera   się   pomiędzy   2,00 

kg/cm

3   

a 3,00 kg/cm

3  

to minimalną masę próbki analitycznej można 

wyznaczyć wg tabeli 1.

Tabela 1. Minimalna masa próbki analitycznej kruszywa do analizy sitowej w 

zależności od nominalnego maksymalnego wymiaru ziaren kruszywa

Nominalny wymiar ziaren kruszywa 

D (maksimum) 

[mm]

Masa próbki analitycznej

(minimum) 

[kg]

63

40

32

10

16

2,6

8

0,6

≤ 4

0,2

W przypadku innych nominalnych wymiarów ziaren minimalna masa 
próbki   analitycznej   może   być   interpolowana   z   mas   podanych   w 

tablicy.
Zmniejszenie   próbki   powinno   zapewnić   uzyskanie   masy   próbki 

analitycznej   większej   niż   minimalna,   lecz   nie   o   dokładnie   z   góry 
określonej wielkości.

Ze względu na wielkość próbki analitycznej, szczególnie dla kruszywa 
o D > 16 mm, należy sprawdzić przed wykonaniem badania poniższą 

zależność:

200

d

A

R

i

p

<

Gdzie:
R

pi 

–   [g]   przewidywana   zawartość   frakcji   (należy   oszacować   na 

podstawie   poprzednich   przesiewów   lub   badań   producenta 
kruszywa)

A  – [mm

2

] powierzchnia sita

D  – [mm] wymiar wielkości otworu sita dla frakcji i

Jeżeli   przewidywana   masa   poszczególnych   frakcji   jest   większa   od 
obliczonej pojemności sita (powyższa zależność nie jest spełniona) 

background image

próbkę analityczną należy podzielić na mniejsze i po wykonaniu kilku 
przesiewów mniejszej ilości kruszywa masy kruszywa pozostające w 

kolejnych operacjach na poszczególnych sitach dodać.

Przemywanie

a)

Umieścić próbkę analityczną w suszarce  w temperaturze 110±5

0

C  i 

wysuszyć ją do suchej masy.

b)

Wysuszoną do stałej masy i ostudzoną próbkę należy zważyć i zapisać 

na druku roboczym(m

1)

c)

Próbkę   należy   umieścić   w   pojemniku   i   zalać   wodą,   tak   aby   była 

całkowicie zanurzona, 

d)

Na sito 0,063mm (przeznaczone tylko do tego badania) nałożyć sito 

ochronne (np.:1 mm lub 2 mm) i na tak złożone sita należy przelać 
zawartość pojemnika,

e)

Próbkę   należy   przemywać   przy   pomocy   wężyka   podłączonego   do 
kranu   z   bieżącą   wodą   skierowanego   na   górne   sito.   W   trakcie 

przemywania   nie   można   dopuścić   do   wypływania   wody   ponad 
obudowę   sita,   cały   strumień   wody   musi   przechodzić   przez   sita. 

Przemywanie   należy   zakończyć   gdy   woda   wypływająca   przez   sito 
0,063 mm jest klarowna,

f)

Kruszywo pozostałe na sicie ochronnym i sicie zasadniczym należy 
przełożyć   do   miski,   resztki   pozostałe   na   ściankach   sit   należy 

delikatnie spłukać strumieniem wody nad miską z przemytą próbką. 
Po opadnięciu frakcji drobnych na dno naczynia należy delikatnie zlać 

nadmiar wody,

g)

Naczynie z przemytą próbką wstawić do suszarki z temperaturą pracy 

105-110

0

C i wysuszyć do stałej masy,

h)

Suchą próbkę zważyć z dokładnością jak w punkcie 4 i zapisać na 

druku roboczym (m

2

),

                                                                                                               

Przesiewanie

a)

Wsypać   przemyty   i   wysuszony   materiał   (lub   bezpośrednio   suchą 

próbkę)  na  górne   sito  zestawu   sit   ułożonych   od  największego   do 
najmniejszego na podstawce i przykryć pokrywą,

b)

Cały zestaw sit zamocować na wstrząsarce i włączyć ją na 15 min. W 
przypadku braku wstrząsarki należy  zestaw sit wstrząsać ręcznie. Dla 

upewnienia się czy cały materiał został przesiany należy zdejmować 
sita, zaczynając od sita z największymi otworami, i wstrząsać ręcznie 

background image

każde sito nad denkiem lub kartką papieru w taki sposób, żeby ziarna 
nie uciekały. Przesiewanie można uznać za zakończone gdy przez sito 

nie   przechodzi   więcej   niż   1,0%   po   1   min   wstrząsania,   aby   to 
skontrolować należy:

Zważyć kruszywo, które zostało przesiane do denka lub na 
kartkę papieru metodą jw.

Wsypać   kruszywo   na   sito   znajdujące   się   bezpośrednio 
poniżej kontrolowanego

Obliczyć jaki procent stanowi kruszywo które przeszło przez 
sito w stosunku do kruszywa pozostałego na sicie, jeśli jest 

to   więcej   niż   1%   należy   kontynuować   przesiewanie   i 
powtórzyć operację ważenia ziaren przechodzących

c)

Po   skontrolowaniu   skuteczności   przesiewu   na   wszystkich   sitach 
przesiane kruszywo z poszczególnych sitach należy osobno zważyć a 

masy zapisać na druku roboczym jako wielkości: R

1

, R

2

…. R

n

 gdzie R

jest   zawsze   masą   kruszywa   pozostałego   na   sicie   o   największych 

oczkach   w   zestawie   a   R

2

…R

n

  masami   kruszywa   na   kolejnych 

malejących sitach. Masę kruszywa pozostałego na denku (< 0,063) 

należy oznaczyć jako P.

Obliczanie wyników
Zawartość poszczególnych frakcji (pozostałości na sitach) należy obliczać 

na druku roboczym wg poniższego wzoru:                            

100

1

=

M

R

Z

i

i

[%mm]

      Wynik należy podać z dokładnością do liczby całkowitej

Zawartość pyłów (< 0,063 mm) należy obliczyć na druku roboczym wg 
poniższego wzoru:

100

)

(

1

2

1

+

=

M

P

M

M

f

[%mm]

Wynik należy podać z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku

Sprawdzenie poprawności wykonania analizy
W  celu sprawdzenia prawidłowości  wykonania  analizy   należy   obliczyć 

ubytek kruszywa powstały podczas przesiewu wg poniższego wzoru:

background image

100

*

)

(

2

2

M

P

R

M

i

+

Σ

[%] < 1%

Jeżeli powyższa zależność jest spełniona różnicę pomiędzy masą próbki 
suchej po przemyciu a sumą mas kruszywa na poszczególnych sitach i 

denku należy rozrzucić proporcjonalnie do wielkości tych mas. Natomiast 
jeżeli różnica jest większa od dopuszczalnej badanie należy wykonać na 

kolejnej próbce analitycznej a wynik próby niepoprawnej odrzucić.

Poniżej w tabeli 2 przedstawiono przykładową analizę sitowa kruszywa 
żużlowego, a na rys. 1 wrysowano uzyskaną krzywą uziarnienia.

Tabela 1. Przykładowa analiza sitowa żużla wielkopiecowego

Sito # [mm]

Masa próbki  [g]

Odsiew [%]

Przesiew [%]

31,5

-

-

100,0

25

444

8,2

91,8

20

766

14,3

77,5

16

543

10,1

67,4

12,8

422

7,8

59,6

9,6

314

5,8

53,8

8

278

5,2

48,6

6,3

270

5,0

43,6

4

383

7,1

36,5

2

418

7,8

28,7

0,85

460

8,5

20,2

0,42

396

7,3

12,9

0,3

161

3,0

9,9

0,18

200

3,7

6,2

0,15

86

1,6

4,6

0,075

121

2,2

2,4

p.p. 0,075

127

2,4

 

suma

5389,0

100,0

 

background image

Rys. 1. Wykres krzywej uziarnienia żużla wielkopiecowego w odniesieniu 

do krzywych granicznych dla mieszanki MCE

1.2.

Badania geometrycznych właściwości kruszyw – Część 

4: Oznaczanie kształtu ziaren wg PN-EN 933-4

PRZEDMIOT INSTRUKCJI
Celem instrukcji jest określenie procentowego udziału w próbce kruszywa 

grubego ziaren nieforemnych wydzielonych w wyniku pomiaru ziaren za 
pomocą suwmiarki Schulza, wynik należy podawać zgodnie z odpowiednią 

kategorią wg tabeli 3.

Tabela 3. Kategorie maksymalnych wartości wskaźnika kształtu

Wskaźnik kształtu

Kategoria SI

≤ 15

≤ 20

SI15

SI20

projektowana

granica górna

granica dolna

P

oz

os

ta

je

 na

 s

ic

ie

 [

%

]

0,15

9,6

25

63

31,5

20

16

12,8

8

6,3

4

2

0,85

0,42

0,30

0,18

0,075

P

rz

ec

hodz

i pr

ze

si

to 

%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

30

10

20

60

40

50

70

80

90

100

background image

≤ 25
≤ 30

≤ 35
≤ 50

>50

SI25
SI30

SI35
SI50

SIDeklarowana

TERMINOLOGIA 
Wymiar kruszywa
 

– oznaczenie kruszywa poprzez określenie dolnego 

(d) i górnego (D) wymiaru sita Oznaczenie to dopuszcza obecność pewnej 
ilości ziaren, które pozostają na górnym sicie (nadziarno) i pewnej ilości 

ziaren, które mogą przejść przez dolne sito (podziarno) 
Próbka analityczna  – próbka użyta w całości w pojedynczym badaniu

Stała masa  – masa próbki, która po kolejnych suszeniach co najmniej 
przez 1h, nie różni się więcej niż o 0,1%

Frakcja   o   wymiarze   d

i

/D

i  

–   frakcja   kruszywa,   która   przechodzi   przez 

większe z dwóch sit (D

i

), a pozostaje na mniejszym (d

)

Długość ziarna L

     – największy wymiar ziarna, 

Grubość ziarna E

     – najmniejszy wymiar ziarna, 

Ziarna nieforemne    – są to ziarna, których stosunek wymiarów L/E jest 
większy od 3

M

o

 – [g] masa próbki analitycznej

SI – [%] wskaźnik kształtu

Dla kruszywa o uziarnieniu d/D gdzie D ≤ 2d: 
M

1

 – [g] masa dominującej frakcji

M

2

 – [g] masa ziaren nieforemnych we frakcji jw. 

Dla kruszywa o uziarnieniu d/D gdzie D > 2d:

M

1i

  – [g] masa pojedynczej frakcji „i” bez pomniejszania 

M’

1i

  – [g] masa pojedynczej frakcji „i” po pomniejszeniu

M

2i

 – [g] masa ziaren nieforemnych w pojedynczej frakcji „i” 

∑M

1i 

– [g] suma mas badanych frakcji

∑M

2i 

– [g] suma mas ziaren nieforemnych w badanych frakcjach

V

i

 – [%] udział pojedynczej frakcji „i” w próbce analitycznej 

SI

i

 – [%] wskaźnik kształtu pojedynczej frakcji „i”

PRZYRZĄDY I URZĄDZENIA

Waga o dokładności 0,1% masy próbki analitycznej

Suszarka   z   wentylacją   i   termostatem   umożliwiającym   utrzymanie 

temp. 110±5 

0

C

Przyrząd do pomiaru liniowego – suwmiarka Schulza

background image

Sita badawcze: d = z zestawu: 4 mm; 5,6 mm; 8 mm; 11,2 mm; 16 

mm; 22,4 mm; 31,5 mm; 45 mm; 63 mm

Drobny sprzęt laboratoryjny

OPIS CZYNNOŚCI 

Przygotowanie próbki analitycznej i podział kruszywa na frakcje

a)

Próbkę   analityczną   otrzymuje   się   pomniejszając   próbkę 
laboratoryjną   zgodnie   z   EN   932-2   do   masy   nie   mniejszej   niż 

wskazana w tabeli 4.

Tabela 4. Minimalna masa próbki analitycznej kruszywa do określania kształtu ziaren 

w zależności od nominalnego maksymalnego wymiaru ziaren kruszywa

Maksymalny wymiar kruszywa D

[mm]

Masa próbki (minimalna)

[kg]

32

6

16

1

8

0,1

b) Pomniejszoną próbkę należy wysuszyć do stałej masy 
c)

Przygotowaną w ten sposób próbkę zważyć a uzyskaną masę zapisać 
jako M

o

 

d) Po zważeniu przesiewamy próbkę przez zestaw sit odpowiedni do 

frakcji kruszywa

e) Uziarnienie kruszywa może być określone:

Przez producenta (d/D)

Na podstawie własnego badania odbiorcy

f) Ziarna mniejsze od (d) i większe od (D) należy odrzucić

Wykonanie badania

Kruszywo o uziarnieniu d/D gdzie D ≤ 2d
a) Po rozdzieleniu kruszywa na frakcje wybrać frakcję dominującą (o 

największej masie)

b)

Określić masę wybranej frakcji i zapisać na druku roboczym (M

1

)

c)

Na wybranej próbce przeprowadzić badanie polegające na tym, że 
dla każdego ziarna   należy oceniamy długość  L  i grubość  E. Przed 

użyciem   przyrządu   liniowego   można   dokonać   oceny   wizualnej 
kształtu ziaren i oddzielić ziarna, których stosunek L/E znacznie różni 

się od 3 (dwa oddzielne zbiory: L/E<<3 i L/E>>3)

background image

d) Badanie   przyrządem   liniowym   polega   na   umieszczeniu   ziarna 

kruszywa   najdłuższym   wymiarem   (L)   pomiędzy   ramionami   A   i   B 

przyrządu   i   zaciśnięciu   ich.   Następnie,   bez   zmiany   położenia 
ruchomej   części,   należy   wyjąć   ziarno   i   spróbować   przesunąć   je 

najmniejszym wymiarem (E) pomiędzy ramionami C i D przyrządu. 
Jeżeli ziarno przechodzi pomiędzy ramionami C i D należy je uznać za 

nieforemne

Rys. 2. Widok suwmiarki Schulza

e)

Połączyć   ziarna   wyselekcjonowane   podczas   oceny   wizualnej   o 

proporcjach L/E>>3 z pomierzonymi ziarnami nieforemnymi (L/E>3) i 
określić łączną masę ziaren nieforemnych we frakcji; zapisać na druku 

roboczym (M

2

)  

Kruszywo o uziarnieniu d/D gdzie D > 2d

a)

Po rozsianiu próbki na poszczególne frakcje z zestawu sit opisanych w 
punkcie   4   określić   masę   każdej   frakcji   (M

1i

)   i   zapisać   na   druku 

roboczym

b)

Obliczyć, wyrażony w procentach, udział masy każdej frakcji w masie 

próbki analitycznej (M

o

) jako V

i

:

%

100

0

=

M

M

V

i

i

c)

Jeżeli procentowa zawartość kruszywa dla  danej frakcji  jest mniejsza 

niż 10% w stosunku do masy próbki analitycznej  wówczas tę frakcję 
należy pominąć  w badaniu, 

d)

W   przypadku   dużej   ilości   ziaren     każda   frakcja   może   być 
pomniejszona

 

zgodnie

 

z

 

normą

 

background image

PN-EN 932-2, ale po redukcji   powinno pozostać co najmniej 100 
ziaren dla każdej frakcji,

e)

Jeżeli   pomniejszono   poszczególne   frakcje   po   tej   operacji   należy 
ponownie zważyć wszystkie frakcje (pomniejszane i niepomniejszane) 

w masy zapisać jako M’

1i

 

f)

Oznaczenie kształtu ziaren należy wykonać osobno dla każdej frakcji. 

Badanie

 

wykonać

 

wg   pkt.   5.2.1.   c,   d,   e;   zapisać   masy   ziaren   nieforemnych   w 

poszczególnych frakcjach (M

2i

) na druku roboczym

Obliczanie wyników
a)

Kruszywo o uziarnieniu d/D gdzie D ≤ 2d: 

Wskaźnik kształtu  (SI) należy obliczać wg wzoru: 

100

1

2

=

M

M

SI

M

1

 – [g] masa dominującej (badanej) frakcji

M

2

 – [g] masa ziaren nieforemnych we frakcji jw.

Wynik podaje się zaokrąglając do liczby całkowitej 

b) Kruszywo o uziarnieniu d/D gdzie D > 2d frakcje niepomniejszane: 

Wskaźnik kształtu  (SI) należy obliczać wg wzoru: 

100

1

2

Σ

Σ

=

i

i

M

M

SI

∑M

1i 

– [g] suma mas badanych frakcji

∑M

2i 

– [g] suma mas ziaren nieforemnych w badanych frakcjach

Wynik podaje się zaokrąglając do liczby całkowitej 

c) Kruszywo o uziarnieniu d/D gdzie D > 2d frakcje pomniejszane: 

Wskaźnik kształtu  (SI) należy obliczać wg wzoru: 

100

)

(

Σ

Σ

=

i

i

i

V

SI

V

SI

Wynik podaje się zaokrąglając do liczby całkowitej 

V

i

 – [%] udział pojedynczej frakcji „i” w próbce analitycznej 

SI

i

 – [%] wskaźnik kształtu pojedynczej frakcji „i”

100

'

1

2

=

i

i

i

M

M

SI

background image

1.3. Ocena   zawartości   drobnych   cząstek.   Badanie 

wskaźnika piaskowego wg PN-EN 933-8 

PRZEDMIOT INSTRUKCJI

Instrukcja została opracowana w celach dydaktycznych,  na podstawie 
normy PN-EN 933-8, z 2001 roku, pod tytułem: Badania geometrycznych 

właściwości   kruszyw.   Ocena   zawartości   drobnych   cząstek.   Badanie 
wskaźnika   piaskowego.   Celem   instrukcji   jest   określenie   metody 

oznaczania   wartości   wskaźnika   piaskowego   SE

i

  w   kruszywach 

naturalnych.

TERMINOLOGIA

Próbka   laboratoryjna  –   Próbka   przeznaczona   do   badania 
laboratoryjnego.

Próbka analityczna – Próbka użyta w całości w pojedynczym badaniu.
Próbka do badania  – Próbka użyta w pojedynczym oznaczeniu, jeżeli 

metoda   badania   wymaga   więcej   niż   jednego   oznaczenia   danej 
właściwości.

Drobne cząstki  – Frakcja kruszywa o wymiarze ziarn, które przechodzą 
przez sito 0,063 mm.

Frakcja o wymiarze ziarn – Frakcja kruszywa przechodząca przez większe 
z dwóch sit i pozostająca na mniejszym, dolną granicą może być zero.

ZASADA METODY I ZAKRES JEJ STOSOWANIA 

Próbkę   analityczną   badanego   materiału   (piasku)   i   niewielką   ilość 
roztworu flokulacyjnego przenosi się do cylindra z podziałką i miesza w 

celu usunięcia otoczek gliniastych z ziarn piasku. Następnie z użyciem 
dodatkowej porcji roztworu flokulacyjnego piasek jest przemywany, w 

wyniku czego drobne cząstki przechodzą do zawiesiny nad piaskiem. Po 
20  min.  oblicza  się wartość  wskaźnika  piaskowego  SE

i

  jako  wysokość 

osadu,   wyrażoną   w   procentach,   całkowitej   wysokości   flokulacyjnego 
materiału w cylindrze. 

Norma   przewiduje   procedurę   oznaczania   wskaźnika   piaskowego   dla 

frakcji 0/2 mm (SE

2

), oraz procedurę dla frakcji 0/4 mm (SE

4

). 

Instrukcja dotyczy: 

pobrania próbki,

background image

wykonania badania,

opracowania wyników.

ODCZYNNIKI I APARATURA

Odczynniki
Procedura   przewiduje   sporządzenie   dwóch   rodzajów   roztworów. 

Pierwszy to roztwór stężony sporządzany z: 

krystalicznego lub bezwodnego chlorku wapnia,

gliceryny,

roztworu formaldehydu,

wody destylowanej lub dejonizowanej.

Drugi   rodzaj   to   roztwór   do   przemywania,   przygotowany   w   wyniku 

rozcieńczenia   125   ml   stężonego   roztworu   do   5,0   l   z   użyciem   wody 
destylowanej   lub   dejonizowanej.   Roztwór   do   przemywania 

wykorzystywany jest bezpośrednio w trakcie prowadzenia badania.

Aparatura
Aparatura   wykorzystywana   w   badaniu   składa   się   z   następujących 

elementów:

Dwa cylindry z podziałką, szklane lub z przeźroczystego plastiku 

(Rys. 3) z gumową zatyczką, o następujących wymiarach:

grubość ścianki około 3 mm,

średnica wewnętrzna 32,0 ± 0,5 mm,

wysokość 430,0 ± 0,25 mm

Cylindry powinny mieć wyraźnie oznaczone liniami dwa poziomy:

100,0 ± 0,25 mm od podstawy,

380,0 ± 0,25 mm od podstawy.

Zespół tłoka nurnikowego (Rys. 3) składający się z:

pręta o długości 440,0 mm

końcówki o średnicy 25,0 mm, 

kołnierza   o   grubości   10,0   mm,   odpowiedniego   do 

zastosowania z cylindrem, działającego jak prowadnica dla 

pręta a jednocześnie jako wskaźnik głębokości zanurzenia 
tłoka w cylindrze,

głowicy  tłoka,  przymocowanej   do  górnego  końca pręta, 

zapewniającej zespołowi tłoka bez kołnierza łączną masę 

1,0 kg. 

background image

Sito   badawcze,   o   boku   oczka   sita   kwadratowego   2mm   (przy 

oznaczaniu SE

2

)

i 4 mm (przy oznaczaniu SE

4

).

Rurka   do   przemywania   (Rys.   3),   wykonana   z   sztywnej   rurki   z 

niekorodującego   metalu.   Rurka   do   przemywania   powinna   być 
wyposażona na górze w kranik. Dolny koniec rurki powinien mieć 

kształt stożkowy z wykonanymi otworami.

Pojemnik na roztwór do przemywania. Pojemnik powinien być 

połączony  z rurką do przemywania przy pomocy gumowej lub 
plastikowej rurki o długości około 1,50 m.

Wstrząsarka,   umożliwiająca   przeniesienie   na   cylinder   ruchu 

poziomego,   prostoliniowego,   okresowego   i   sinusoidalnego   o 

amplitudzie 200 ± 10 mm i częstotliwości 1/3 sekundy (Rys. 3). 

Oraz   pozostałego,   drobnego   sprzętu,   takiego   jak:   termometr, 

stoper, waga, pędzel do sit, łopatka, lejek, linijka.

Rys. 3. Zestaw urządzeń do badania wskaźnika piaskowego

OPIS CZYNNOŚCI 

background image

Przygotowanie próbki analitycznej

Norma   przewiduje   procedurę   oznaczania   wskaźnika   piaskowego   dla 
frakcji   0/2   mm   (SE

2

),   oraz   dla   frakcji   0/4   mm   (SE

4

).   Procedury   te   są 

praktycznie   identyczne.   Jedyna   istotna   różnica   dotyczy   maksymalnej 
dopuszczalnej wilgotności badanego materiału w temperaturze 23 ± 3ºC. 

Dla frakcji 0/2 mm jest to 2 %, natomiast dla frakcji 0/4 mm jest to 8 %. 

Próbki analityczne oraz próbki do badania powinny zostać wydzielone 
zgodnie z normą EN 932-2. Masa każdej próbki do badania w gramach 

powinna wnosić: 

100

)

100

(

120

w

m

+

=

Gdzie w jest zawartością wilgoci w piasku (procent w stosunku do suchej 

masy).

Wykonanie badania
Norma przewiduje wykonanie badania w dwóch cylindrach. Jednak w 

celach dydaktycznych możliwe jest przeprowadzenie badania w jednym 
cylindrze.   W   celu   wykonania   oznaczenia   należy   przeprowadzić 

następujące kroki: 

Wypełnienie cylindrów z podziałką. 

Do   każdego   cylindra   z   podziałką   przelać   syfonem   roztwór   do 

przemywania   do   wysokości   dolnego   znaku   na   cylindrze.   Następnie, 
stosując lejek przenieść badaną próbkę do każdego cylindra z podziałką, 

trzymając   go   w   pozycji   pionowej.   Popukać   w   dno   cylindra   kilka  razy 
dłonią, aby uwolnić pęcherzyki powietrza i poprawić zwilżenie badanej 

próbki. Pozostawić każdy cylinder na 10 ± 1 min, aby namoczyć próbkę. 

Wstrząsanie cylindrów 

Pod koniec dziesięciominutowego okresu uszczelnić cylinder za pomocą 
gumowej zatyczki i umocować go we wstrząsarce. Wstrząsać cylinder 

przez 30 ± 1 s, a następnie przenieść go na stół w pozycji pionowej. 
Cylinder   powinien   zostać   poddany   90   ±   3   cyklom   wstrząsania.   W 

background image

przypadku   wykonywania   oznaczenia   na   dwóch   cylindrach   powtórzyć 
powyższą procedurę wstrząsania z drugim cylindrem. 

Przemywanie

Usunąć gumową zatyczkę z cylindra, opłukać ją nad cylindrem za pomocą 

roztworu do przemywania, zapewniając wprowadzenie całego materiału 
do cylindra. Umieścić rurkę do przemywania w cylindrze, przepłukując 

uprzednio   jego   ścianki   roztworem   do   przemywania,   a   następnie 
przepchnąć rurkę w dół, przez osad, do dna cylindra. Trzymać cylinder w 

pozycji   pionowej,   pozwalając   aby   roztwór   do   przemywania   mieszał 
zawartość, pobudzając do unoszenia się składniki ilaste i drobne cząstki. 

Następnie, poddając cylinder powolnemu ruchowi obrotowemu, wolno i 
równo podnosić rurkę do przemywania. Gdy płyn zacznie zbliżać się do 

poziomu   górnego   znaku   podziałki,   podnosić   rurkę   do   przemywania   i 
regulować   przepływ   tak,   aby   utrzymać   poziom   płynu   na   poziomie 

górnego   znaku   aż   do   momentu   całkowitego   wycofania   rurki   i 
zatrzymania   przepływu.   Rozpocząć   mierzenie   czasu   osiadania 

natychmiast po wycofaniu rurki do przemywania. Powtórzyć procedurę 
płukania z drugim cylindrem.

Pomiary

Pozostawić każdy cylinder do sedymentacji na 20 min, bez zakłóceń i 

wibracji.   Pod   koniec   tego   okresu   zmierzyć,   za   pomocą   przymiaru 
liniowego, wysokość h

1

  górnego  poziomu osadu sedymentacyjnego  w 

odniesieniu do podstawy cylindra (Rys. 4). Następnie ostrożnie opuścić 
zespół   tłoka   nurnikowego   w   cylindrze,   aż   jego   koniec   spocznie   na 

osadzie.   Umieścić   kołnierz   na   górnej   części   cylindra   a   następnie 
zablokować go na pręcie tłoka nurnikowego. Określić wysokość osadu h

mierząc odległość między dolną powierzchnią głowicy nurnika a górną 
powierzchnią kołnierza, stosując przymiar liniowy. Zapisać wysokości h

1

 i 

h

2

 z zaokrągleniem do jednego milimetra. 

background image

Rysunek 4. Pomiar wysokości h

1

 i h

2

OBLICZENIE WYNIKÓW

Obliczyć wskaźnik (h

2

/h

1

) × 100 dla każdego cylindra z dokładnością do 

jednego miejsca po przecinku. Jeżeli dwie wartości różnią się więcej niż o 
4,   badanie   powinno   zostać   powtórzone.   Obliczyć   wartość   wskaźnika 

piaskowego SE

i

  jako średnią wskaźników (h

2

/h

1

) × 100 otrzymanych z 

każdego cylindra i zapisać z zaokrągleniem do liczby całkowitej.

SPRAWOZDANIE Z BADANIA

background image

Sprawozdanie z badania powinno zawierać następujące informacje:

powołanie   na   normę   PN-EN   933-8,   pod   tytułem:   Badania 

geometrycznych   właściwości   kruszyw.   Ocena   zawartości 

drobnych cząstek. Badanie wskaźnika piaskowego,

identyfikację laboratorium,

datę otrzymania i badania próbki,

identyfikację   próbki,   z   podaniem   opisu   badanego   materiału   i 

masy próbki,

wyniki pomiarów h

1

 i h

2

, dla każdej próbki,

wyniki wskaźników (h

2

/h

1

) × 100 otrzymanych z każdego cylindra,

wartość   wskaźnika   piaskowego   SE

i

,   z   zaokrągleniem   do   liczby 

całkowitej,

protokół pobrania próbki, jeśli jest dostępny.

Wyniki   badania   powinny   zostać   przedstawione   w   formie   arkusza 

wyników   badania.   W   badaniach   przeprowadzonych   w   celach 
dydaktycznych,   w   sprawozdaniu   należy   również   podać   interpretację 

uzyskanego wyniku.

1.4.

Badania mechanicznych i fizycznych właściwości 

kruszyw. Metody oznaczania odporności na 
rozdrabianie wg PN‐EN 1097‐2

PRZEDMIOT INSTRUKCJI

Celem   instrukcji   jest   określenie   odporności   na   rozdrabnianie   kruszywa 
grubego,   ścieranego   w   bębnie   kulowym   Los   Angeles

,    

które   należy 

przeprowadzać wg PN‐EN 1097‐2, rozdział 5, a wynik podawać zgodnie z 
odpowiednią kategorią wg tabeli 5.

TERMINOLOGIA

Współczynnik Los Angeles (LA) – część masy próbki analitycznej, wyrażona 
w procentach, która po zakończeniu badania przeszła przez sito 1,6 mm.

Tabela 5. Kategorie maksymalnych wartości wskaźnika Los Angeles

background image

Wskaźnik Los Angeles

Kategoria LA

≤ 15
≤ 20

≤ 25
≤ 30

≤ 40
≤ 50

> 50

LA

15

LA

20

LA

25

LA

30

LA

40

LA

50

LA 

Deklarowana

PRZYRZĄDY I URZĄDZENIA

sita badawcze:

#1,6; 10; 11,2; 12,5; 14 mm

waga o dokładności do 0,1 % masy próbki analitycznej

suszarka z wentylacja i termostatem utrzymującym temperaturę 

(110±5)

o

C

bęben Los Angeles - prędkość od 31 do 33 obr/min, ściany ze stali 

konstrukcyjnej o grubości 12 mm, otwór o szerokości 150±3 mm, 

półka umieszczona miedzy 380-820 mm od krawędzi otworu, 
szerokość półki 90±2 mm, grubość półki 25±1 mm

kule stalowe: 8-12 szt; masa od 400 do 445 g średnica od 45 do 

59 mm; masa załadowanych kul zależna od badanej frakcji 

uziarnienia

OPIS CZYNNOŚCI 

Przygotowanie próbki analitycznej   
Badanie wykonuje się dla frakcji 10/14 mm, masa próbki 5000 g, 

Wykonanie badania

Kruszywo umieszcza się w raz z 11 kulami w bębnie Los Angeles i poddaje 

ścieraniu w wyniku obrotów 500 bębna. Bęben obraca się z prędkością 
31 – 33 obr/min. Po 500 obrotach bęben jest zatrzymywany, kruszywo 

wraz z kulami należy wysypać z bębna i odsiać przez sito referencyjne o 
średnicy   1,6   mm     z   jednoczesnym   przemywaniem   wodą.   Następnie 

kruszywo   pozostałe   na   sicie   1,6   mm   należy   umieścić   w   suszarce   z 
wentylacją i termostatem i suszyć w temperaturze 110±5

o

C do uzyskania 

stałej masy, a następnie zważyć.

background image

Alternatywne badanie kruszyw o wąskich przedziałach uziarnienia, masa 
próbki 5000

 

    g, liczba obrotów 500, liczba kul 8-12 szt.

 

 

Obliczanie wyników
Wynikiem badania jest ścieralność całkowita (LA) obliczana wg wzoru:

100

1

2

1

=

M

M

M

LA

M

1

 – [g] masa próbki kruszywa przed badaniem

M

2

  – [g]  masa próbki kruszywa pozostającego na sicie 1,6 mm po 

badaniu.
Wynik   podajemy   z   dokładnością   do   liczby   całkowitej,   badanie 
wykonuje się na  jednej próbce.

Przykładowe   kategorie   odporności   na   rozdrabnianie   kruszyw 

naturalnych   i   sztucznych   do   mieszanek     mineralno‐asfaltowych   i 
powierzchniowych utrwaleń podano w tabeli 6

Tabela 6: Podział kruszyw (naturalnych i sztucznych) do mieszanek mineralno‐

asfaltowych i powierzchniowych utrwaleń w zależności od odporności na 

rozdrabnianie metodą wg normy PN‐EN 1097‐2, rozdział 5, (Los Angeles)

Grupa 
kruszywa

Pochodzenie 
kruszywa

Gęstość ziaren 
wg PN‐EN 
1097‐6, rozdz. 
7, 8 lub 9, Mg/
m

3

Odporność kruszywa na 
rozdrabnianie wg normy PN‐
EN 1097‐2, rozdział 5; 
kategoria co najmniej

Grupa A

Dioryt
Gabro
Andezyt
Mikrodioryt
Bazalt
Melafir
Diabaz

2,70 ‐ 3,00
2,70 ‐ 3,00
2,50 – 2,85
2,50 – 2,85
2,85 – 3,05
2,85 – 3,05
2,75 – 2,95

LA

25

Grupa B

Granit
Granodioryt
Sjenit
Wapień
Dolomit
Szarogłaz

2,60 – 2,80
2,60 – 2,80
2,60 – 2,80
2,65 – 2,85
2,65 – 2,85
2,60 – 2,75

LA

30

background image

Kwarcyt
Gnejs

Amfibolit
Serpentynit
Żwir kruszony

Żużel stalowniczy

2,60 – 2,75
2,65 – 3,10

2,65 – 3,10
2,65 – 3,10
2,60 – 2,75

3,20 – 3,80

Grupa C

Żwir

Żużel hutniczy 
nieżelazny
Żużel 

wielkopiecowy

2, 55 – 2,75

3,40 – 4,00

2,10 – 2,80

LA

40

1.5.

Ocena   przyczepności   asfaltu   do   kruszywa  PN-B-
06714/22

PRZEDMIOT INSTRUKCJI
Niniejsza   instrukcja   została   opracowana   w   celach   dydaktycznych,   na 
podstawie   normy   PN-B-06714/22,   z   1984   roku,   która   do   niedawna 
obowiązywała   w   Polsce   w   zakresie   badania   przyczepności   asfaltu   do 
kruszywa   oraz   podręcznika   pt   Technologia   materiałów   i   nawierzchni 
drogowych, autorstwa: M. Kalabińskiej, J. Piłata i P. Radziszewskiego. 
Aktualnie   obowiązująca   norma   to   EN-12697-11.   Celem   instrukcji   jest 
określenie metody oznaczania przyczepności asfaltu do kruszywa.

TERMINOLOGIA
Przyczepność   (adhezja)   asfaltu   do   kruszywa
  definiowana   jest   jako 
zdolność związania się lepiszcza z powierzchnią materiału. 

ZASADA METODY I ZAKRES JEJ STOSOWANIA 
Metoda   badania   przyczepności   wg   PN-B-06714/22:1984   polega   na 
oddziaływaniu   wrzącej   wody   na   otoczone   asfaltem   kruszywo   o 
odpowiedniej   frakcji,   w   wyniku   czego   następuje   częściowe   odmycie 
asfaltu.   Miarą   przyczepności   jest   udział   w   procentach   nie   odmytej   z 
asfaltu, widocznej, powierzchni próbki kruszywa. 

background image

Norma   przewiduje   procedurę   oznaczania   przyczepności   na   jednej   z 
trzech   frakcji   (sita   kwadratowe):   4/6,3   (lub   5/8   mm   –   sita   okrągłe), 
6,3/10, i 10/12,5 mm. 

Instrukcja dotyczy: 

przygotowania próbek laboratoryjnych,

wykonania badania,

opracowania wyników.

APARATURA I MATERIAŁY
Aparatura
Aparatura   wykorzystywana   w   badaniu   składa   się   z   następujących 
elementów:

suszarka laboratoryjna, 

sita kontrolne o wymiarach boku oczka kwadratowego: 4,0, 6,3, 

10,0,   12,5   mm,   w   zależności   od   wybranej   do   badania   frakcji 
materiału,

zlewka szklana,

parownice porcelanowe,

bibuła odsączająca,

szczypce stalowe,

Materiały
Należy pobrać taką ilość kruszywa, aby po odsianiu uzyskać próbki:

dla frakcji 4/6,3 – około 100 g,  

dla frakcji 6,3/10 – około 150 g,  

dla frakcji 10/12,5 – około 300 g,  

Kruszywo   należy   przemyć   a   następnie   osuszyć   w   suszarce   w 
temperaturze około 105-110 ºC. Po osuszeniu i ostudzeniu należy pobrać 
dwie   próbki   do   równoległych   oznaczeń,   odważając   masy   próbek   wg 
poniższej tabeli. W tabeli podano również masę asfaltu który należy użyć 

background image

w   badaniu,   w   zależności   od   wybranej   frakcji   kruszywa.   Do   badania 
wykorzystywany jest asfalt drogowy D50/70.

Tabela 7. Masy składników próbki do badania przyczepności

Masy składników próbki w zależności od wybranej frakcji kruszywa: 

Frakcja kruszywa

Masa kruszywa [g]

Masa asfaltu [g]

4/6,3

30

0,8

6,3/10

50

1,8

10/12,5

100

2,7

OPIS CZYNNOŚCI 
Przygotowanie próbek 
Próbki   kruszywa   należy   ogrzewać   w   suszarce   przez   jedną   godzinę   w 
temperaturze 150ºC. Asfalt należy ogrzać do temperatury 150ºC w czasie 
5 – 10 minut.
Wykonanie badania
Do   wyjętej   z   suszarki  próbki  asfaltu   należy   dodać   próbkę   kruszywa   i 
starannie   wymieszać,   aż   do   całkowitego   i   równomiernego   pokrycia 
lepiszczem   wszystkich   ziaren   kruszywa.   Przygotowaną   w   ten   sposób 
próbkę analityczną należy umieścić w pustej zlewce i pozostawić przez 
dwie godziny w temperaturze pokojowej. Następnie do zlewki należy 
dolać wodę destylowaną w ilości zależnej od wybranej do badania frakcji 
kruszywa:

dla frakcji 4/6,3 mm: 50 g wody,

dla frakcji 6,3/10 mm: 80 g wody,

dla frakcji 10/12,5 mm: 130 g wody,

Zlewkę należy ustawić na płytce i ogrzać do temperatury wrzenia, co 
powinno   nastąpić   po   10±1   minutach.   W   chwili   zagotowania   należy 
uruchomić stoper i utrzymywać próbkę w stanie wrzenia przez 3 minuty. 
W   czasie   gotowania   należy   zbierać   bibułą   asfalt,   który   wypłyną   na 
powierzchnię. Po zakończeniu gotowania zlać gorącą wodę a następnie 

background image

opróżnić   zlewkę   nad   bibułą   do   sączenia,   odwracając   zlewkę   do   góry 
dnem.   Próbka,   spadając   na   bibułę,   nie   powinna   się   rozpaść   na 
pojedyncze ziarna. 

USTALENIE WYNIKU OZNACZENIA
Przyczepność asfaltu ocenia się wizualnie, określając w procentach nie 
odmytą, widoczną powierzchnię próbki kruszywa. Dopuszczalna różnica 
między   wynikami   dwóch   równoległych   oznaczeń   nie   powinna   być 
większa niż 10%. W przypadku większej różnicy w wartościach wyników, 
badanie   należy   powtórzyć.   Jako   wynik   końcowy   oznaczenia   należy 
przyjąć średnią arytmetyczną dwóch równoległych oznaczeń. 

SPRAWOZDANIE Z BADANIA
Sprawozdanie z badania powinno zawierać następujące informacje:

powołanie na odpowiednią normę 

identyfikację   próbki,   z   podaniem   opisu   badanego   materiału   i 

masy składników próbki,

wyniki poszczególnych oznaczeń,

wynik końcowy oznaczenia.

W   badaniach   przeprowadzonych   w   celach   dydaktycznych,   w 
sprawozdaniu należy również podać interpretację uzyskanego wyniku.

2.

BADANIA LEPISZCZY ASFALTOWYCH

TERMINOLOGIA
Asfalty drogowe niemodyfikowane
Najczęściej stosowane w mieszankach: 20/30, 35/50, 50/70, 70/100

Asfalty specjalne

background image

Asfalty kolorowe (na bazie żywic, np.”Kameleon”)
Asfalty wielorodzajowe (multigrade) 35/50, 50/70, 60/80

Asfalty drogowe twarde 10/20 i 15/25. (projekt normy EN 13924)

   

Asfalty drogowe modyfikowane polimerami (PMB):
PMB   25/55-60,   PMB   25/55-65,   PMB   45/80-55,   PMB   45/80-60,   PMB 

65/105-60, PMB 65/105-70

Asfalty drogowe modyfikowane dodatkami innymi niż polimery:
włóknami, asfaltenami, solami

Emulsje asfaltowe kationowe (C) :

ZM – do złączania warstw: C60 (B, BP) (3,4,5), ZM 
RC – do remontów cząstkowych: C(65, 60), (B, BP), 4 RC

PU – powierzchniowych utrwaleń: C(69,65) (B, BP),(3,4) PU 
CWZ – do cienkich warstw układanych na zimno: C (65,60) BP (5,6)CWZ

ME   - do mieszanek mineralno-emulsyjnych: C (65,60) B (5,6,7) ME
R      - do mieszanek mineralno-cementowo-emulsyjnych: C 60 B 5R

Oznaczenia: 

B: asfalt niemodyfikowany 
BP: asfalt modyfikowany polimerem, 

69-60: zawartość asfaltu w emulsji, 
3-7 klasa indeksu rozpadu. 

Indeks rozpadu: IR=100m/E [g/100 g emulsji]  (im wyższa klasa indeksu – 
im wyższy indeks rozpadu, tym rozpad emulsji jest wolniejszy)

Asfalty upłynnione („cut back fluxed bitumens”)

AUN – do napraw cząstkowych nawierzchni
AUG – do stabilizacji gruntów

   
Podstawowe normy klasyfikacyjne:

a)

PN-EN 12591: Asfalty i produkty asfaltowe, Wymagania dla asfaltów 
drogowych.

b)

PN-EN 14023:  Asfalty i lepiszcza asfaltowe. Zasady specyfikacji dla 
asfaltów modyfikowanych polimerami.

c)

PN-EN 13808: Asfalty i lepiszcza asfaltowe. Zasady klasyfikacji 
kationowych emulsji asfaltowych

background image

d)

Projekt normy:  prEN 15322: Asfalty upłynnione 

2.1. Oznaczenie penetracji wg PN-EN 1426

PRZEDMIOT INSTRUKCJI
Celem instrukcji jest pomiar penetracji asfaltów w zakresie 0 – 200. W 

przypadku  kontroli  asfaltu  o   penetracji  powyżej  200  należy   stosować 
warunki badania określone w normie PN-EN 1426.

TERMINOLOGIA 

Penetracja    –   głębokość,   na   jaką   zanurza   się   w   badanym   asfalcie 
znormalizowana igła penetracyjna o masie 100 g w temperaturze 25°C, w 

ciągu 5 s. Jednostką penetracji (dawniej stopień penetracji) jest liczba 
niemianowana odpowiadająca zagłębieniu 0,1 mm igły penetracyjnej. 

Próbka laboratoryjna – próbka do oznaczeń laboratoryjnych 
Próbka do badań (próbka analityczna) - próbka otrzymana przez podział 

lub   przez   odpowiednie   przygotowanie   próbki   laboratoryjnej   do 
poszczególnych oznaczeń 

PRZYRZĄDY I URZĄDZENIA

Penetrometr   spełniający   wymagania   PN-EN   1426,   w   którym 
sworzeń łatwo odłącza się od aparatury a jego waga bez igły 

wynosi (47,50 ± 0,05) g lub z igłą  (50,00 ± 0,05) g, wyposażony 
także w obciążnik sworznia o masie (50,00 ± 0,05) g; wszystkie 

elementy stanowiące łącznie obciążenie w badaniu muszą łatwo 
się   demontować   w   celu   prowadzenia   stałej   kontroli   tego 

obciążenia

Igła penetracyjna z atestem producenta na zgodność z PN-EN 

1426 

Naczynko penetracyjne szklane lub metalowe z płaskim dnem o 

zalecanej głębokości całkowitej 35 mm, średnicy wewnętrznej 
mieszczącej się w granicach 55 – 70 mm 

Łaźnia wodna o objętości co najmniej 10 l z perforowaną półką 
umieszczoną nie mniej niż 50 mm od dna naczynia i nie mniej 

background image

niż 100 mm od poziomu cieczy w łaźni, z dokładnością 
utrzymującą żądaną temperaturę ±0,1°C; należy uważać, żeby 

woda w łaźni nie była zanieczyszczona żadnymi substancjami 
oleistymi, ropopochodnymi ani detergentami, co mogłoby skazić 

wynik badania; zaleca się stosowanie wody destylowanej lub 
odjonizowanej

Mała  łaźnia  wodna (jeżeli  badania  nie  wykonuje  się  w  dużej 
łaźni) o objętości co najmniej 350 ml, wystarczająco głębokie 

aby   zapewnić   całkowite   przykrycie   wodą   naczynka 
penetracyjnego;   dno   łaźni   powinno   jej   zapewnić   stabilne 

pozycję na podstawce penetrometru. 

Stoper o dokładności nie mniejszej niż 0,1s

Termometry o dokładności do 0,1 °C 

OPIS CZYNNOŚCI 

Przygotowanie próbki analitycznej

a) Próbkę analityczna przygotować wg instrukcji 

b) Naczynko używane do penetracji asfaltu należy przed   użyciem 

ogrzać w tej samej temperaturze co asfalt; naczynko musi być 

suche i czyste tj. wolne od kurzu, zatłuszczeń i rdzy 

c) Po   osiągnięciu   określonej   temperatury   i   całkowitym   stopieniu 

próbki   laboratoryjnej,   asfalt   należy   przelać   do   naczynka 
penetracyjnego do poziomu ok. 5 mm poniżej krawędzi naczynka 

d) Po   napełnieniu   naczynka   należy   go   nakryć   luźno   (np.   zlewką 

odpowiednich rozmiarów)

e) Tak przygotowaną próbkę analityczną pozostawić do ochłodzenia 

w temperaturze pokojowej przez czas 60 – 90 min.

f) Nie należy poddawać badaniu próbek dłużej schładzanych 
g)

Umieścić   naczynko   penetracyjne   w   tzw.   małej   łaźni   wodnej   a 

następnie wstawić ją do dużej łaźni w temperaturze 25

0

C na taki 

sam czas w jakim próbka była chłodzona 

Warunki badania

Dla   procedury   badania   penetracji   asfaltu   w   granicach   0   –   200 
opisanej niniejszą instrukcją ustalone są poniższe warunki badania:

Całkowite obciążenie – 100 g

Temperatura badania 

– 25 °C

background image

Czas pomiaru 

– 5 s

Przygotowanie przyrządów i warunków badania

a) Jeden raz dziennie, przed przystąpieniem do pierwszego badania w 

danym dniu należy:

sprawdzić wagę elementów obciążających penetrometru (łącznie 

lub każdego osobno i zsumować)

sprawdzić czas badania (w laboratorium należy posiadać jedno 

naczynko   z   dowolnym   asfaltem,   które   podstawia   się   pod 
penetrometr   i   przeprowadza   badanie   próbne   włączając 

równolegle z penetrometrem stoper; pomierzony  czas trwania 
penetracji nie może się różnić więcej niż 0,1 s od nominalnych 5 s)

b) w   przypadku   negatywnego   wyniku   któregokolwiek   parametru 

opisanego w punkcie a) badanie kontrolowanym sprzętem nie może 

być wykonane;

c) Oczyścić igłę do penetracji rozpuszczalnikiem do asfaltu, wytrzeć i 

zamontować w penetrometrze

d) Wyjąć małą łaźnię wraz z próbką asfaltu i umieścić ją na podstawce 

badawczej penetrometru

e) Sprawdzić stabilność ustawienia naczynka z asfaltem na dnie małej 

łaźni

f) Zmierzyć temperaturę wody w małej łaźni – wymagane (25 ± 0,1)°C

g) Sprawdzić   poziom   wody   –   woda   musi   całkowicie   przykrywać 

naczynko z próbką

Wykonanie badania
a) Powoli opuścić igłę, za pomocą śrub regulujących,   do momentu aż 

koniec igły dotknie jej odbitego w   obrazu na powierzchni próbki. 
Istotne jest dobre oświetlenie powierzchni próbki

b) Sprawdzić czy na tarczy penetrometru jest pozycja zerowa i nacisnąć 

przycisk zwalniający sworzeń na 5s

c) Odczytać wynik penetracji i zapisać na druku roboczym
d) Wykonać   minimum   trzy   pomiary   na   próbce   za   pomocą   trzech 

oddzielnych igieł, w punktach oddalonych co najmniej 10 mm od 
krawędzi naczynka i co najmniej 10 mm wzajemnie od siebie.

background image

e) Badanie należy wykonać w jak najkrótszym czasie
f) Maksymalne dopuszczalne różnice pomiędzy wynikami:

Penetracja 

do 49

od 50 do 149

Od 150 do 

200

Maksymalna różnica 

pomiędzy największym i 

najmniejszym wynikiem

2

4

6

g) Jeżeli   zostały   przekroczone   maksymalne   różnice,   wynik   należy 

odrzucić  i  powtórzyć   badanie   na  innej  próbce   analitycznej,  aż  do 
uzyskania trzech ważnych pomiarów

h)  Po zakończeniu badania wyczyścić igły za pomocą rozpuszczalnika i 

umieścić w pojemniku do jej przechowywania.

Obliczanie wyników

Za wynik penetracji należy przyjąć średnią arytmetyczną trzech (lub 
więcej)   wyników   prawidłowo   przeprowadzonych   pomiarów 

wyrażoną w dziesiętnych milimetra i zaokrągloną do najbliższej liczby 
całkowitej  (zgodnie   z   zasadami   zaokrąglania   liczb   tj.   w   przypadku 

zaokrąglania liczby „5” należy to zrobić do parzystej np. 34,5 = 34; 
33,5 = 34) 

2.1. Oznaczenie temperatury mięknienia wg PN-EN 1427

PRZEDMIOT INSTRUKCJI
Celem instrukcji jest przedstawienie oznaczenia temperatury mięknienia 

asfaltów metodą Pierścień i Kula.
TERMINOLOGIA 

Temperatura   mięknienia      –     temperatura   ,   w   której   asfalt   w 
znormalizowanych warunkach badania osiąga określoną konsystencję 

Próbka laboratoryjna – próbka do oznaczeń laboratoryjnych 

background image

Próbka   do   badań   (   próbka   analityczna   )  –   próbka   otrzymana   przez 
podział lub przez odpowiednie przygotowanie próbki laboratoryjnej do 

poszczególnych oznaczeń 

PRZYRZĄDY, URZĄDZENIA I MATERIAŁY

Aparat Pierścień i Kula, ręczny, półautomatyczny lub automatyczny 

zawierający wszystkie elementy opisane w normie PN-EN 1427

Dwa pierścienie o wymiarach opisanych w normie jw.

Płytka do przygotowywania próbek badawczych  w pierścieniach o 

wymiarach opisanych w normie jw.

Szklana, żaroodporna zlewka o średnicy wewnętrznej nie mniejszej 

niż 85 mm i głębokości nie mniej niż 120 mm 

Termometr   szklany   pałeczkowy   o   parametrach   opisanych   w 

załączniku A do normy jw.

Mieszadło łopatkowe lub magnetyczne opisane w normie jw.

Świeżo przegotowana woda destylowana lub odjonizowana

Gliceryna o gęstości 1250±10 kg/m

3

 w temperaturze 20

O

C, czystości 

99% 

OPIS CZYNNOŚCI 

Przygotowanie próbki analitycznej

a) Pobrać próbkę laboratoryjną wg EN 58 i przygotować   próbkę do 

badań zgodnie z instrukcją IZKP-L10 

b)

Ogrzać   dwa   pierścienie   do   temperatury   w   przybliżeniu   o   90

O

wyższej od przewidywanej  temp. mięknienia asfaltu i umieścić je na 
nieogrzanej   płytce   do   nalewania,   pokrytej   mieszaniną   talku 

mineralnego   i   gliceryny;   w   przypadku   badania   asfaltu 
modyfikowanego przygotować cztery pierścienie

c) Rozgrzany   asfalt   wlać   z   niewielkim   nadmiarem   do   każdego   z 

pierścieni i pozostawić do wystygnięcia w temperaturze otoczenia, 

co najmniej na 30 min.; od czasu wykonania próbek analitycznych do 
całkowitego zakończenia badania nie może minąć więcej niż 4 h

d) Po ostygnięciu próbek, ściąć nadmiar asfaltu rozgrzanym, czystym 

nożem, tak aby każda próbka wypełniała pierścień do jego górnej 

krawędzi

Wykonanie badania

background image

a) Umieścić   w   metalowym   stelażu   pierścienie   z  asfaltem   na   których 

umieścić prowadnice dla kulek, termometr i mieszadło

b) Wstawić stelaż do zlewki i zalać go wodą, tak aby powierzchnia wody 

znajdowała się 50 mm ponad górną krawędzią pierścieni; kulki także 

należy   umieścić   w   zlewce   jednakże   nie   mogą   być   położone   na 
powierzchni asfaltu

c)

Schłodzić zlewkę do 5

0

C ±1

0

C umieszczając ją w wodzie z lodem lub w 

zamrażarce 

d)

Ustalić i utrzymywać w zlewce temp. 5

0

C ±1

0

C  przez 15 min 

e) Używając pęsety umieścić kulki w  prowadnicach 
f)

Podgrzewać od spodu wodę w łaźni (palnikiem gazowym lub płytą 
grzejną w przypadku aparatu automatycznego), tak aby temperatura 

podnosiła   się   równomiernie   z   szybkością   5  

0

C/min.   Maksymalne 

dopuszczalne   odchylenie   w   okresie   1   min,   po   pierwszych   3   min 

wykonywania badania, może wynosić ±0,5

0

C  

g)

W momencie gdy kulka (każda z osobna) otoczona asfaltem dotknie 

dolnej   płytki   należy   zanotować   temperaturę   wskazaną   przez 
termometr   (w   przypadku   aparatu   automatycznego   temperatura 

zostanie zarejestrowana) 

h)

W przypadku gdy różnica pomiędzy dwoma odczytami temperatur 

przekracza   1

0

C,   badanie   należy   powtórzyć   na   nowej   próbce 

analitycznej.

Obliczanie wyników

Jako   wynik   należy   podać   średnią   z   dwóch   odczytów   temperatury   z 
dokładnością do 0,2

0

C.

2.2. Oznaczenie   temperatury   łamliwości   metodą   Fraassa 

wg PN-EN 12593

 

PRZEDMIOT INSTRUKCJI
Temperatura   łamliwości,   zwana   również   temperaturą   Fraassa, 

charakteryzuje zachowanie się asfaltów w niskiej temperaturze, co jest 
szczególnie   ważne   dla   asfaltów   twardych,   skłonnych   do   pękania   w 

okresie zimowym.

background image

TERMINOLOGIA

Temperatura   łamliwości   asfaltów  jest   to   najwyższa   temperatura,   w 
której warstwa asfaltu nałożona na płytkę stalową oziębianą ze stałą 

prędkością pęka lub zarysowuje się po jej wygięciu.
        
PRZYRZĄDY I URZĄDZENIA       

aparat Fraassa (rys. 5), 

blok   metalowy   z   rurką   ochronną   i   otworem   na   termometr, 

zapewniający utrzymanie żądanej temperatury z dokładnością do 
+ 1°C, 

płuczka   do   osuszania   powietrza,   wypełniona   do   1/3   objętości 

perełkami szklanymi i stężonym kwasem siarkowym, stosowana 

w przypadku używania eteru dwuetylowego do oziębiania, 

płyta metalowa 160x80x3 mm, stosowana do podkładania pod 

stalowe płytki przy rozprowadzaniu stopionego asfaltu.

background image

 

Rys.   5.   Aparat   Fraassa   do   oznaczania   temperatury   łamliwości   asfaltu
a- schemat aparatu, b- schemat badania

background image

1-przyrząd do wyginania płytek, 

2-probówka szklana, 
3-naczynie Dewara,                             

4-rurka doprowadzająca, 
5-rurka odprowadzająca, 

6-termometr szklany rtęciowy,
7-korek gumowy probówki, 

8-korek gumowy naczynia Dewara
 

OPIS CZYNNOŚCI 
Przygotowanie próbek

Asfalt topi się, miesza i przesącza przez sito podobnie jak przy badaniu 
penetracji Trzy metalowe płytki przemywa się benzyną lub benzenem, 

dokładnie osusza i waży z dokładnością do 0,01 g. Na powierzchnię płytki 
nanosi się 0,4+0,01 g asfaltu o gęstości poniżej 1,03 cm

3

 w temperaturze 

25°C,   oznaczonej   piknometrem   wg   PN-66/C-04004,   a   w   przypadku 
gęstości   powyżej   1,03   g/cm

3

  -   0,4  +  0,01   cm

3

.   Następnie   na   bloku 

metalowym ogrzanym do temperatury 80-:-120

o

C powyżej temperatury 

mięknienia   ustawia   się   poziomo   płytę   metalową,   na   której   dopiero 

umieszcza   się   płytki   stalowe   z   naniesionym   asfaltem,   po   czym   asfalt 
rozprowadza się równomiernie na płytkach.

Płytki szybko ogrzewa się palnikiem długości płomienia 5-:-10 mm, w 
celu   usunięcia   pęcherzyków   powietrza   do   otrzymania   gładkiej 

powierzchni asfaltu. Czas czynności topienia asfaltu i rozprowadzania go 
na   płytki   nie   powinien   przekroczyć   10   min.   Następnie   płytki   stalowe 

zdejmuje się z metalowej płyty i kładzie się je na poziomo ustawionym 
trójnogu w temperaturze 20 ± 3°C co najmniej na 30 min, ale nie dłużej 

niż 4 h. Płytki powinny być zabezpieczone w tym czasie przed pyłem.
Przygotowanie aparatu

W celu ustalenia wymaganego początkowego wygięcia płytki stalowej 
pokręca się korbą aparatu do wyginania płytek w przeciwnym kierunku 

do wskazówek zegara do wyczucia oporu. Do uchwytu aparatu zakłada 
się płytkę stalową i przez obrót korbą powoduje się jej wygięcie tak, aby 

odstęp   między   wgłębieniami   wyniósł   40   ±   0,1   mm   i   to   położenie 
przyjmuje się jako początkowe wygięcie płytki.

Równocześnie   napełnia   się   cieczą   oziębiającą   przestrzeń   między 
naczyniem Dewara a probówką do wysokości 100 mm. W przypadku 

background image

stasowania   do   oziębienia   eteru   dwu   etylowego   w   warunkach   łaźni 
powietrznej, płuczkę do osuszania powietrza łączy się wężem gumowym 

również   z   rurką   szklaną   5.   Otwór   w   korku   9   zamyka   się   korkiem 
gumowym.   Do   probówki   2   wprowadza   się   chlorek   wapnia   lub   żel 

krzemionkowy w ilości koniecznej do usunięcia pary wodnej mogącej 
utrudniać obserwacje. 

Oznaczenie

Urządzenie   do   wyginania   płytki   stalowej   1   wraz   z   nałożoną   płytką 
umieszcza się w probówce. Termometr ustawia się tak, aby dolny koniec 

zbiornika   rtęci   znajdował   się   na   wysokości   połowy   stalowej   płytki. 
Następnie wprowadza się porcjami stały dwutlenek węgla do naczynia 

Dewara   w   przypadku   stosowania   jako   cieczy   oziębiającej   alkoholu 
etylowego lub izooktanu. W przypadku stosowania do oziębienia eteru 

dwuetylowego przepuszcza się przez eter powietrze osuszone w płuczce. 
Szybkość oziębiania powinna wynosić 1°C/min.

Początkowa   temperatura   cieczy   oziębiającej   powinna   wynosić   co 
najmniej   10°C   powyżej   przewidywanej   temperatury   łamliwości.   Gdy 

termometr   wykaże   tę   temperaturę   przeprowadza   się   próbę   zginania 
płytki   stalowej   co   l   min   przy   każdym   spadku   temperatury   o   1°C, 

obracając  korbą jednostajnie z prędkością kątową jednego  obrotu  na 
12,5 s od wyczucia oporu, po czym natychmiast z tą samą prędkością 

obraca   się   w   przeciwnym   kierunku.   przy   każdej   próbie   zginania 
obserwuje   się   powierzchnię   próbki   w   świetle   odbitym.   Temperaturę, 

przy której utworzy się pierwsza rysa lub pęknięcie asfaltu, należy przyjąć 
za temperaturę łamliwości. Przy maksymalnym wygięciu płytki odległość 

między wgłębieniami powinna wynosić 36,5 ± 1 mm.

Obliczanie wyników
Wyniki   oblicza   się   jako   średnią   arytmetyczną   co   najmniej   trzech 

pomiarów, nie różniących się między sobą przy powtarzalności więcej niż 
o 3°C, przy odtwarzalności więcej niż o 6°C.

       

2.3. Oznaczenie   nawrotu   sprężystego   asfaltów 

modyfikowanych wg EN 13398

PRZEDMIOT INSTRUKCJI

background image

Przedmiotem   instrukcji   jest   określenie   zdolności   asfaltów 
modyfikowanych   poddanych   rozciąganiu   do   powrotu   do   pierwotnego 

stanu. 

TERMINOLOGIA
Nawrót   sprężysty   asfaltów
  określa   w   %   zdolność   do   powrotu   do 

pierwotnych   wymiarów   próbki   asfaltu   umieszczonej   w   normowej 
foremce,   rozciągniętej   do   200   mm,   po   czasie   30   minut,   badanej   w 

temperaturze 25°C. 

PRZYRZĄDY I URZĄDZENIA

duktylometr (Rys. 6), 

dwie foremki z mosiądzu (Rys. 7). 

       Rysunek 6. Duktylometr. Widok z góry 

background image

Rysunek 7. Foremka z mosiądzu do oznaczania nawrotu sprężystego  

Wymagania dla duktylometru:

Wymiary umożliwiające rozciągnięcie próbki do min. 200 mm,

Możliwość rozciągania równocześnie 2 próbek,

Odległość   między   próbkami   oraz   między   próbką   a   ścianami 

duktylometru powinna wynosić minimum 10 mm

Termostat i izolacja powinny umożliwić osiągnięcie temperatury 

badania 25±0,5 °C, przy cyrkulacji wody podczas badania ok. 1,5 

l/min.

Prędkość rozciągania 50±2 mm/min,

Dokładność liniału 1 mm

Próbka   asfaltu   powinna   być   pobrana   zgodnie   z   PN-EN   58   i 
przygotowana do badania wg PN-EN 12594.

OPIS CZYNNOŚCI

Badanie przebiega następująco:

Termostatowanie   próbek   w   łaźni   duktylometru   30±5   min, 

odcięcie nadmiaru asfaltu z próbki i pozostawienie w łaźni na 
kolejne 90±5 min,

Czas od napełnienia form do rozpoczęcia testu 150±10 min,

Temperatura badania 25°C

Rozciągnąć próbkę do 200 mm i zatrzymać duktylometr,

W ciągu 10 s od osiągnięcia zakładanego wydłużenia przeciąć 

próbkę nożycami w środku jej długości,

Po 30 min od przecięcia zmierzyć odległość od końców dwóch 

części próbki, 

W przypadku, gdy końcówki próbki zawijają się, dozwolone jest delikatne 

przesuwanie ich pod wodą, aby znalazły się we właściwym położeniu.

Obliczenie Nawrotu sprężystego R

E

 dokonuje się wg wzoru:

%

100

0

=

L

d

R

E

 

L

o

 – pierwotne wydłużenie próbki po rozciągnięciu = 200 mm,

d   –   odległość   między   końcami   nitek   przeciętej   próbki   [mm]  

background image

Obliczanie wyników
Za   wynik   przyjmuje   się   średnią   arytmetyczną   co   najmniej   dwóch 

pomiarów,   nie   różniących   się   między   sobą   więcej   niż   5%   wartości 
bezwzględnej.   Jeżeli   wyniki   różnią   się   więcej   niż   5%   należy   wykonać 

badanie   dodatkowej   próbki.   Po   jej   wykonaniu   należy   porównać   dwa 
najmniej różniące się wyniki. Jeżeli dalej różnią się więcej niż 5% wartości 

bezwzględnej wówczas należy wykonać badanie dwóch nowych próbek, 
uznając dotychczasowe badania za błędne.

Według   EN  13398  powtarzalność   wyników   określa  się  za  dobrą,   jeśli 
dopuszczalna   różnica   większa   od   4%   wystąpi   tylko   w   1   na   20 

przypadków, a przy odtwarzalności 7% w 1 na 20 przypadków.

3. MIESZANKI MINERALNO-ASFALTOWE (MMA)

TERMINOLOGIA
mieszanka   mineralno‐asfaltowa:  
mieszanka   kruszyw   i   lepiszcza 
asfaltowego

typ   mieszanki   mineralno‐asfaltowej:  określenie   mieszanki   mineralno‐
asfaltowej   wyróżniające   tę   mieszankę   spośród   zbioru   wszystkich 

mieszanek   mineralno‐asfaltowych,   wyróżnienie   to   może   wynikać   ze 
względu   na   metodę   wyboru   krzywej   uziarnienia   kruszywa   (ciągłe, 

nieciągłe) lub zawartości wolnych przestrzeni, lub proporcji składników, 
lub technologii wytwarzania i wbudowania; w niniejszym dokumencie 

wyróżnia się następujące typy mieszanek mineralno‐asfaltowych: beton 
asfaltowy,   beton   asfaltowy   do   bardzo   cienkich   warstw   (mieszanka 

BBTM), mieszanka SMA, asfalt lany, asfalt porowaty
wymiar   mieszanki   mineralno‐asfaltowej:  określenie   mieszanki 

mineralno‐asfaltowej   wyróżniające   tę   mieszankę   ze   zbioru   mieszanek 
tego   samego   typu   ze   względu   na   największy   wymiar   kruszywa,   np. 

wymiar 8 lub 11 itd.
beton   asfaltowy   (AC):  mieszanka   mineralno‐asfaltowa,   w   której 

mieszanka   kruszywa   o   uziarnieniu   ciągłym   lub   nieciągłym   tworzy 
wzajemnie klinującą się strukturę

background image

beton   asfaltowy   do   bardzo   cienkich   warstw   (mieszanka   BBTM): 
mieszanka mineralno‐asfaltowa do warstw ścieralnych o grubości od 20 

do   30   mm,   w   której   mieszanka   mineralna  ma  nieciągłe   uziarnienie   i 
tworzy   połączenia   ziarno   do   ziarna,   co   zapewnia   uzyskanie   otwartej 

tekstury; uziarnienie może być zaprojektowane według jednej z krzywych 
granicznych, zwanymi modelami uziarnienia A, lub B, lub C

mieszanka   SMA:  mieszanka   mineralno‐asfaltowa   o   nieciągłym 
uziarnieniu, składająca się z grubego łamanego szkieletu kruszywowego 

związanego zaprawą mastyksową
asfalt   lany   (MA):  mieszanka   mineralno‐asfaltowa   o   bardzo   małej 

zawartości   wolnych   przestrzeni   z   lepiszczem   asfaltowym,   w   której 
objętość wypełniacza i lepiszcza przewyższa objętość wolnych przestrzeni 

w mieszance mineralnej
asfalt porowaty (PA): mieszanka mineralno‐asfaltowa przygotowana, tak 

aby  uzyskać bardzo  dużą zawartość połączonych  wolnych przestrzeni, 
które   umożliwiają   przepływ   wody   i   powietrza   w   celu   zapewnienia 

właściwości drenażowych i zmniejszających hałas
destrukt   asfaltowy   (RA):  mieszanka   mineralno‐asfaltowa,   która   jest 

uzyskiwana   w   wyniku   frezowania   warstw   asfaltowych,   w   wyniku 
rozkruszenia płyt wyciętych z nawierzchni asfaltowej, brył uzyskiwanych 

z   płyt   oraz   z   mieszanki   mineralno‐asfaltowej   odrzuconej   lub   będącej 
nadwyżką produkcji

granulat   asfaltowy:   destrukt   asfaltowy  o   odpowiednich   parametrach 
przygotowany do użycia jako materiał składowy w produkcji mieszanek 

mineralno‐asfaltowych w technologii na gorąco

Podstawowe normy klasyfikacyjne:

PN‐EN 13108‐1 Mieszanki mineralno‐asfaltowe ‐‐ Wymagania ‐‐ Część 1: 

Beton asfaltowy
PN‐EN 13108‐2 Mieszanki mineralno‐asfaltowe ‐‐ Wymagania ‐‐ Część 2: 

Beton asfaltowy do bardzo cienkich warstw
PN‐EN 13108‐5 Mieszanki mineralno‐asfaltowe ‐‐ Wymagania ‐‐ Część 5: 

Mieszanka SMA
PN‐EN 13108‐6 Mieszanki mineralno‐asfaltowe ‐‐ Wymagania ‐‐ Część 6: 

Asfalt lany
PN‐EN 13108‐7 Mieszanki mineralno‐asfaltowe ‐‐ Wymagania ‐‐ Część 7: 

Asfalt porowaty
Krajowy dokument aplikacyjny dotyczący nawierzchni asfaltowych:

background image

WT   Nawierzchnie   Asfaltowe   DiL   –   2008.  Wymagania   Techniczne. 
Nawierzchnie Asfaltowe Drogowe i Lotniskowe

c.1. Projektowanie MMA

Projektowanie mieszanki mineralno-asfaltowej polega na:

doborze składników mieszanki z jednoczesnym sprawdzeniem ich 

przydatności (na podstawie norm i wytycznych), 

zaprojektowaniu składu mieszanki mineralnej (metoda krzywych 

granicznych),

doborze optymalnej ilości asfaltu (np. metodą Marshalla), 

określeniu   jej   właściwości   w   badaniu   laboratoryjnym   i   próbie 
technologicznej   na   odcinku   doświadczalnym   i   porównaniu 

wyników z założeniami projektowymi.

Optymalizacja ilości asfaltu wg metody Marshalla
W ramach badania Marshalla wyznacza się następujące parametry:

Stabilność [kN]

Odkształcenie [mm]

Gęstość strukturalną mma [g/cm

3

]

Zawartość wolnych przestrzeni w mma [%]

Wypełnienie asfaltem wolnych przestrzeni w mm [%]

Sztywność wg Marshalla [kN/mm]

Przygotowanie próbek laboratoryjnych przez ubijanie

PRZYRZĄDY I URZĄDZENIA

Ubijak  z drewnianą   podstawą lub ubijak ze stalowym kowadłem o 

parametrach podanych w odnośnej normie

Forma do zagęszczania o wewnętrznej średnicy 101,6±0,1mm

Waga o dokładności  ±0,1g 

Suszarka z termostatem

OPIS CZYNNOŚCI 

Przygotowanie próbek  do badań

background image

a)

Próbka powinna być walcem o średnicy (101,6±0,1) mm i wysokości 
(63,5±2,5)   mm;   maksymalny   wymiar   kruszywa   nie   powinien 

przekroczyć 22,4 mm

b)

Próbkę można wykonać z mieszanki wymieszanej laboratoryjnie lub 

próbki pobranej z produkcji

c)

Na jedną próbkę o wysokości 63,5±2,5mm należy odważyć ok. 1250 g 

mieszanki. Masa mieszanki przeznaczonej na próbkę zmienia się w 
zależności od  maksymalnej  gęstości objętościowej mieszanki.  Ilość 

mieszanki potrzebnej do uzyskania próbki o odpowiedniej wysokości 
należy   ustalić   doświadczalnie   lub   obliczyć,   jeżeli   jest   znana 

oczekiwana wielkość gęstości objętościowej MMA

d)

Próbki   powinny   być   przygotowane   z   tej   samej   partii   materiału, 

wszystkie o równej masie 

Wykonanie próbek
a)

Odważyć   odpowiednią  ilość   mieszanki   i  umieścić   ją  w   miskach   w 

suszarce w temperaturze nie wyższej niż 130

0

C na czas nie dłuższy niż 

3 h

b)

Po   wstępnym   rozgrzaniu,   mieszankę   należy   szybko   rozgrzać   do 
temperatury   zagęszczania.   Temperaturę   zagęszczania   dla   danej 

mieszanki zależy od zastosowanego w mieszance asfaltu i należy ją 
przyjąć wg tabeli 8  i pomniejszyć o 10°C

c) W   przypadku   gdy   temperatura   mieszanki   jest   większa   od 

temperatury   zagęszczania,   należy   umieścić   ją     w   suszarce 

nastawionej   na   temperaturę   zagęszczania   na   czas   potrzebny   do 
uzyskania żądanej temperatury

d) Przed  zagęszczeniem  pierwszej  próbki  z  partii  należy   stopę  młota 

uderzającego i kompletną formę 

umieścić w suszarce w temperaturze zagęszczania na 10 min.

e) Zsypać   porcjami   rozgrzaną   mieszankę   do   formy   do   zagęszczania, 

rozprowadzając   nożem   lub   szpachelką.   Zwrócić   uwagę   aby   nie 
nastąpiło   rozsegregowanie   mieszanki.   Po   wypełnieniu   wyrównać 

powierzchnię mieszanki nożem lub szpachelką  

f) Wstawić formę z próbką do ubijaka i rozpocząć zagęszczanie. Ilość 

uderzeń młota ubijaka zależy od rodzaju badań mieszanki. Wsypanie 
próbki do formy i zagęszczenie powinno trwać nie dłużej niż 4 min.

g) Po   ubiciu   jednej   strony   próbki   należy   odwrócić   formę   z   próbką   i 

ponownie zagęścić taką samą ilością uderzeń 

background image

h)

Wyjąć próbkę z ubijaka i schłodzić na powietrzu lub przy pomocy 
wentylatora do 40

0

C a następnie wyjąć z formy przy pomocy lewarka

i)

Po wyjęciu umieścić próbkę na płaskiej powierzchni i ochładzać do 
temperatury pomiędzy 18

0

C i 28

0

C

Tabela 8. Temperatury zagęszczania MMA w zależności od rodzaju asfaltu

Asfalty drogowe

Temperatura zagęszczania [

O

C]

20/30

180

30/45

175

50/70

150

70/100

145

160/220

135

Asfalty modyfikowane

10/40-65

175

25/55-55

150

45/80-50

150

120/200-40

135

40/100-65

150

Oznaczenie gęstości strukturalnej

Gęstość strukturalna jest to iloraz zagęszczonej masy mieszanki mma do 
jej   objętości   z   porami   wewnątrz   ziarn   i   przestrzeniami 

międzyziarnowymi. Wzór jest następujący: 

V

m

ST

=

ρ

 [g/cm

3

]

background image

gdzie:

ST

ρ

 – gęstość strukturalna

m

 – masa próbki zważona z dokładnością do 1 g. 

  – objętość

 

próbki wraz z porami wewnątrz ziaren i przestrzeniami 

międzyziarnowymi.

Oznaczenie gęstości objętościowej mma

Oznaczenie   gęstości   objętościowej   polega   na   obliczeniu   ilorazu   masy 
mma   do   jej   objętości   z   porami   wewnątrz   ziaren   bez   przestrzeni 

międzyziarnowych. 
Gęstość objętościową wyznaczamy ze wzoru:

A

W

G

P

obj

A

W

G

P

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

+

+

+

=

100

   [g/cm

3

]

gdzie:
P, G, W, A – procentowa masowa zawartość odpowiednio piasku, grysu, 

wypełniacza   i   asfaltu   w   mieszance   mineralno-

asfaltowej 

ρ

P, G, W, A – gęstości objętościowe poszczególnych składników mma 

Zawartość   wolnej   przestrzeni   w   zagęszczonej   mieszance   mineralno-

asfaltowej

Zawartość   wolnej   przestrzeni   w   zagęszczonej   mieszance   mineralno   –
asfaltowej to iloraz objętości przestrzeni niewypełnionej przez lepiszcze 

oraz kruszywo i objętości składników mineralnych otoczonych lepiszczem 
i wyznaczana ze wzoru:

100

*

obj

ST

obj

V

V

ρ

ρ

ρ

=

[%]

Zawartość wolnej przestrzeni w mieszance mineralnej

B

obj

V

B

V

VMA

ρ

ρ

+

=

[%]

background image

B - zawartość asfaltu w próbce (wagowo)

B

ρ

- gęstość asfaltu

Wypełnienie asfaltem wolnych przestrzeni w mieszance mineralnej

100

*

VMA

V

VFB

B

=

[%]

V

B

 – zawartość objętościowa asfaltu w mieszance mineralno-asfaltowej

Przykładowe wykresy do optymalizacji ilości asfaltu wg Marshalla podano 

na rysunkach 8-12.

Rys. 8. Wykres stabilności próbek MMA wg Marshalla

background image

Rys. 9. Wykres odkształcenia próbek MMA wg Marshalla

Rys. 10 . Wykres gęstości strukturalnej próbek MMA wgMarshalla

background image

Rys.11. Wykres zawartości wolnych przestrzeni w próbkach MMA wg 

Marshalla

background image

Rys. 12. Wykres wypełnienia wolnych przestrzeni w mieszance 

mineralnej przez asfalt w próbkach MMA wg Marshalla

Zestawienie wyników badań Marshalla podano w tabeli 9, a optymalne 

zawartości asfaltu dla poszczególnych cech MMA w tabeli 10.

Tabela 9. 

Zestawienie wyników badań Marshalla

Parametry

Zawartość asfaltu [%]

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

Stabilność [kN]

9,5

11,5

14,7

12,2

9,0

Odkształcenie [mm]

2,6

2,8

3,5

4,5

5,2

Gęstość strukturalna [g/cm

3

]

2,483 2,526 2,528 2,518 2,501

Wypełnienie wolnej przestrzeni w mm [%]  55,2

64,9

70,2

74,1

77,5

Zawartość wolnej przestrzeni w mma [%]

11,3

8,4

5,2

4,1

4,0

Wskaźnik sztywności Marshalla [kN/mm]

3,7

2,9

4,1

2,7

1,7

Tabela 10. Optymalne zawartości asfaltu wyznaczone dla poszczególnych 

cech MMA

Cecha 

Optymalna zawartość asfaltu

Stabilność [kN]

4,5 – 5,2 %

Odkształcenie [mm]

3,5 – 5,0 %

Gęstość strukturalna [g/cm

3

]

4,2 %

Wypełnienie wolnej przestrzeni [%] 

3,5 – 5,1 %

Zawartość wolnej przestrzeni [%]

3,9 – 4,7 %

Przedział optymalny

4,5 – 4,7 %

3.2.   Badania   połączenia   międzywarstwowego   metodą 

Leutnera wg instrukcji IBDiM

PRZEDMIOT INSTRUKCJI
Umowną miarą współpracy warstwy asfaltowej z powierzchnią podłoża 

jest   maksymalna   wartość   siły   ścinającej   w   połączeniu 
międzywarstwowym,   w   temperaturze   nominalnej   + 20 °C,   oraz 

odpowiadające   temu   maksymalne   przesunięcie   ścinanej   warstwy 

background image

(przesunięcie   szczęki   w   aparacie   do   ścinania).   Badanie   połączenia 
międzywarstwowego   może   być   wykonane   na   rdzeniach   wyciętych   z 

nawierzchni   oraz   na   próbkach   wykonanych   w   laboratorium.   Badanie 
przeprowadza się na próbkach o średnicy nominalnej 100 lub 150 mm, w 

zależności od średnicy otworu w aparacie do ścinania próbek.
TERMINOLOGIA 

Wytrzymałość na ścinanie - maksymalna siła ścinająca podzielona przez 

powierzchnię   ścinanego   przekroju   próbki;   powierzchnia 

mierzona przed badaniem.

PRZYRZĄDY I URZĄDZENIA

Wiertnica z osprzętem i koronką o średnicy wewnętrznej 100 mm 

lub 150 mm ± 2 mm.

Ubijak oraz formy do wykonywania próbek laboratoryjnych 

Marshalla o średnicy wewnętrznej 101,6 mm ± 0,1 mm.

Urządzenie do ścinania próbek (aparat Leutnera).

Prasa (z urządzeniem rejestrującym) do ściskania próbek, w 
urządzeniu do ścinania próbek, o prędkości przesuwu tłoka pod 

obciążeniem 50 mm/min ± 3mm/min. Z reguły w badaniu stosuje 
się prasę do oznaczania stabilności próbek Marshalla.

Komora klimatyzacyjna do termostatowania próbek w powietrzu o 
temperaturze + 20 °C ± 1 °C.

Termometr od 0 do ± 100 °C z podziałką co 1 °C.

OPIS CZYNNOŚCI 
Wycinanie rdzenia z nawierzchni

Rdzenie (co najmniej 2 o średnicy 150 mm ± 2mm lub co najmniej 3 o 
średnicy 100 mm ± 2 mm) do badania połączenia międzywarstwowego 

powinny być wycięte z nawierzchni w miejscu odpowiednio oznaczonym, 
np. numerem, przed jej oddaniem do użytkowania. Wiertnicę należy tak 

ustawić  i  umocować,  aby   po   uruchomieniu  silnika  nie   drgała  ani   nie 
przesuwała się, a oś wycinanego rdzenia była skierowana prostopadle do 

wycinanej powierzchni. Płaszcz rury oraz koronka powinny być w dobrym 
stanie   technicznym.   Jakiekolwiek   uszkodzenia   lub   zniekształcenia   są 

niedopuszczalne.   Doprowadzana   woda   do   nacięcia   wewnętrznego 
nawierzchni   powinna   wypływać   nacięciem   zewnętrznym   wraz   ze 

szlamem  (rys.   18).   Wycinanie   rdzenia  należy   zakończyć   po   przecięciu 
wszystkich zwartych warstw nawierzchni. Rdzeń należy wyjąć z otworu 

background image

odpowiednim do tego chwytakiem, położyć do skrzynki i zabezpieczyć 
przed wstrząsami, niską i wysoką temperaturą.

Próbki laboratoryjne
Próbki laboratoryjne do badań połączenia międzywarstwowego powinny 

być wykonane z co najmniej dwóch warstw o grubości nie mniejszej niż 
25 mm każda.

Przygotowanie próbek do badań

Przygotowanie próbki obejmuje:

sprawdzenie próbki, czy nie została uszkodzona; uszkodzonej nie 

bada się,

pomiar skosu połączenia warstw (rys. 19); próbki ze skosem 

powyżej 5 mm nie bada się,

pomiar dwóch wzajemnie prostopadłych średnic próbki z 

dokładnością do 0,1 mm; dopuszczalna odchyłka ± 2 mm,

obliczenie średniego wyniku pomiaru średnicy (D) w cm.

obliczenie powierzchni ścinania według równania:

2

4

1

D

A

=

π

termostatowanie próbki ułożonej poziomo co najmniej 12 godzin 
w powietrzu o temperaturze + 20 ± 1 °C.

Badanie przeprowadza się na co najmniej dwóch próbkach o średnicy 
nominalnej 150 mm oraz na co najmniej trzech próbkach o średnicy 

nominalnej 100 mm. Zaleca się pogrupować próbki o jednakowej 
średnicy; ułatwia to sprawne wykonanie badań.
Przygotowanie aparatury do badań
Prasa   powinna   być   wzorcowana   i   sprawdzana,   a   kontrola   prędkości 

przesuwu   tłoka   pod   obciążeniem   powinna   być   wykonana   zgodnie   z 
instrukcją obsługi prasy.

Aparat do ścinania próbek (pokazany na Rys. 13), przed ustawieniem w 
prasie, należy sprawdzić, czy naciskana dłonią górna szczęka swobodnie 

porusza się.
Przygotowanie komory klimatyzacyjnej do badań polega na sprawdzeniu 

rozkładu w przestrzeni oraz zmienności w czasie temperatury oraz czy 
wskazania   termostatu   i   termometru   wewnątrz   komory   są   zgodne 

(dopuszczalna odchyłka ± 1 °C).

background image

F

F

element dolny

z wykrojem

próbka

element 

górny

z wykrojem

mocowanie

próbki

V = 50 mm/min

85

210

prowadnica

35

48,5

1,5

21

0

a)

b)

F

F

element dolny

z wykrojem

próbka

element 

górny

z wykrojem

mocowanie

próbki

V = 50 mm/min

85

210

prowadnica

35

48,5

1,5

21

0

a)

b)

Rys.  13.   Schemat   aparatu   do   ścinania   połączenia   między   warstwami 
(wymiary w mm, do próbek o średnicy 100 mm)

a) – widok z boku
b) – widok z przodu

Wykonanie pomiaru
Próbkę po termostatowaniu umieszcza się w aparacie w taki sposób, aby 

całkowicie przylegała do powierzchni szczęk, a płaszczyzny połączenia 
sąsiednich warstw i ścinania szczęk tworzyły jedną pionową płaszczyznę. 

Płaszczyzna ścinania w połączeniu o „długości” do 5 mm powinna być w 
środku połączenia. Następnie zaciska się uchwyt i uruchamia prasę. 

Ścinanie próbki wielowarstwowej rozpoczyna się od warstwy ścieralnej. 
Badanie próbki powinno być zakończone przed upływem 10 minut.

Wynik pomiaru
Wynik pomiaru odczytuje się z wykresu w sposób pokazany na Rys. 14.

background image

S

F

max

S

F

max

Rys. 14. Interpretacja wyniku pomiaru siły ścinającej – odkształcenie:

F

max

- siła ścinająca, rozwarstwiająca połączenie, [N]

S

- przesunięcie ścinające, [mm]

Odporność połączenia międzywarstwowego na ścinanie, wyrażoną jako 

wytrzymałość na ścinanie (

τ

), oblicza się z równania:

[

]

MPa

   

max

A

F

=

τ

Średni wynik pomiaru siły ścinającej (2 lub 3 próbki) podaje się w 

zaokrągleniu do 10 N. Średni wynik obliczenia wytrzymałości na ścinanie 
(2 lub 3 próbki) podaje się w zaokrągleniu do 0,1 MPa.

3.3. Badanie odporności MMA na wodę wg PN-EN 12697-12

 PRZEDMIOT INSTRUKCJI
Wśród   czynników,   które   w   sposób   niekorzystny   oddziałują   na 
nawierzchnie drogowe jest woda i mróz. Oddziaływanie tych czynników 

w największym stopniu przyczynia się do odmywania asfaltu z kruszywa, 
utraty kohezji i sztywności cienkiej warstwy asfaltu, utraty adhezji asfaltu 

do kruszywa oraz pękania nasyconych wodą ziarn kruszywa. 
Do oceny odporności MMA na działanie wody wykorzystuje się badania, 

które   pozwalają   na   określenie   pogorszenia   niektórych   właściwości 
mechanicznych   (np.   wytrzymałość)   po   nasyceniu   wodą.   Badanie 

background image

wrażliwości próbek na wodę przeprowadza się zgodnie z PN-EN 12697-
12:2003. 

TERMINOLOGIA 
Wytrzymałość na rozciąganie pośrednie (ITS)
  - maksymalne obliczone 

naprężenie   rozciągające,   zadane   obciążonej   średnicowo   próbki 
cylindrycznej   do   pęknięcia   w   odpowiedniej   temperaturze   i   prędkości 

przemieszczania się obciążenia zgodnie z normą PN-EN 12697-23.
Wskaźnik   wytrzymałości   na   rozciąganie   pośrednie   (ITSR)   -  wyrażony 

procentowo,   obliczony   jako   stosunek   wytrzymałości   na   rozciąganie 
pośrednie próbki mokrej (kondycjonowanej) do próbki w stanie suchym

PRZYRZĄDY I URZĄDZENIA

aparatura próżniowa z oprzyrządowaniem do nasączania próbek 
wodą,

łaźnia wodna z kontrolą termostatyczną w której można uzyskać 
stałą temperaturę kondycjonowania (40 ± 1°C) oraz (15 ± 1°C),

komora   termostatyczna   do   kondycjonowania   próbek   suchych 
utrzymującą temperaturę (15 ± 1°C),

waga laboratoryjna i hydrostatyczna,

suwmiarka,

prasa   typu   Marshalla   do   przeprowadzenia   rozciągania 
pośredniego,   zadająca   obciążenie   badawcze   z   przyrostem 

50±2mm/min,

głowica   testowej   do   badania   wytrzymałości   na   rozciąganie 

pośrednie z utwardzonej stali.

OPIS CZYNNOŚCI 
Zasada badania

Przygotowane wcześniej próbki należy podzielić na dwie części. Pierwsza 
część będzie  przechowywana  na sucho  w  temperaturze  pokojowej, a 

druga   kondycjonowana   w   wodzie   przez   70   godziny   w   podwyższonej 
temperaturze (40°C), a następnie poddano 1 cyklowi zamrażania.

Po   kondycjonowaniu   próbki   zostają   poddane   badaniu   rozciągania 
pośredniego, poprzez umieszczenie w ściskającej aparaturze badawczej 

(prasa   Marshalla)   pomiędzy   szczękami   obciążającymi   i   obciążenie   ich 
średnicowo wzdłuż osi walca ze stałą prędkością przemieszczenia, aż do 

pęknięcia. 

background image

Następnie należy obliczyć wyrażony procentowo stosunek wytrzymałości 
próbek kondycjonowanych w wodzie do próbek w stanie suchym.

Przygotowanie próbek
Do przeprowadzenia badań należy wykonać próbki w ubijaku Marshalla 

zagęszczane 2x25 uderzeń. 
Kondycjonowanie próbek

Suche próbki powinny być przechowywane w temperaturze pokojowej 
(20 ± 5°C), na płaskiej powierzchni.

Mokre próbki należy umieścić w pojemniku z wodą o temperaturze (20 ± 
5°C),   na perforowanej półce. Pojemnik z próbkami należy włożyć do 

komory próżniowej i uruchomić aparaturę próżniową. W ciągu 10 min 
ciśnienie należy podnieść do wartości (6,7 ± 0,3)kPa i utrzymywać przez 

30 min., a po upływie tego czasu obniżyć do ciśnienia otoczenia również 
w ciągu 10 min. 

Następnie należy określić wymiarów próbek w celu zweryfikowania czy 
nie zwiększyły one swojej objętości o więcej niż 2%. Jeśli warunek jest 

spełniony, to próbki te należy umieścić w łaźni wodnej o temperaturze 
(40 ± 1)°C na 70h.

Przeprowadzenie badania

Przed badaniem próbki należy kondycjonować w temperaturze badania 
równej 15°C. Suche próbki należy umieścić w komorze termostatycznej. 

Kondycjonowanie próbek powinno trwać 2h. 
Po   wyjęciu   mokrych   próbek   z   wody   i   ich   osuszeniu   należy   określić 

wytrzymałość na rozciąganie pośrednie w prasie Marshalla. Maksymalna 
siła powodująca zniszczenie próbek jest automatycznie zarejestrowana w 

urządzeniu,   a   następnie   przesłana   do   komputera.   Dla   każdej   próbki 
należy przyporządkować jeden z rodzajów zniszczenia:

„wyraźne pękniecie przy rozciąganiu” – próbka wyraźnie pęknięta 
wzdłuż   średnicy   z   wyjątkiem   małych   trójkątnych   obszarów   w 

pobliżu szczęk,

„deformacja” – próbka bez wyraźnie widocznej linii pęknięcia,

„kombinacja” – próbka z ograniczona linia pęknięcia i większe 
obszary zdeformowane w pobliżu szczęk.

background image

Rys. 15. Rodzaje zniszczeń próbek w badaniu rozciągania pośredniego 

Obliczenia wyników badań
Dla wszystkich próbek (suchych i nasączonych wodą) należy wykonać 

obliczenia   wytrzymałości   na   rozciąganie   pośrednie   ITS   według 
poniższego równania:

                                                         

6

10

*

2

DL

P

ITS

π

=

 

gdzie:

ITS -  wytrzymałość   na   rozciąganie   pośrednie,   kPa,   zaokrąglona   do 
trzech cyfr 

znaczących,

   - szczytowa   wartość   obciążenia,   kN,   zaokrąglona   do   trzech   cyfr 
znaczących,

D    - średnica próbki, mm, do jednego miejsca dziesiętnego,
L     - długość próbki, mm, do jednego miejsca dziesiętnego.

Następnie   należy   obliczyć  wskaźnik   wytrzymałości   na   rozciąganie 

pośrednie ITSR według poniższego wzoru:

d

w

ITS

ITS

ITSR

×

=

100

gdzie:

ITSR

wskaźnik wytrzymałości próbki na rozciąganie pośrednie, 

wyrażony w (%),

background image

ITS

w

średnia   wytrzymałość   wyznaczona   dla   grupy   próbek 

mokrych,   zaokrąglona   do   trzeciej   cyfry   znaczącej, 

wyrażona w (kPa),

ITS

d

średnia   wytrzymałość   wyznaczona   dla   grupy   próbek 

suchych,   zaokrąglona   do   trzeciej   cyfry   znaczącej, 
wyrażona w (kPa).

3.4. Badanie modułu sztywności sprężystej MMA wg PN-EN 

126097-26

PRZEDMIOT INSTRUKCJI
Procedura dotyczy  wyznaczenia modułu szty

wności  sprężystej  MMA wg 

PN-EN   126097-26   (załącznik   C),   metodą   pośredniego   rozciągania   na 
próbkach cylindrycznych (IT-CY). Badanie przeprowadza się w urządzeniu 

NAT (Nottingham Asphalt Tester) wykonując test ITSM.
Moduł sztywności MMA zależy od wielu czynników takich jak:

zawartość lepiszcza asfaltowego,

twardość lepiszcza,

stopnia zagęszczenia MMA.

TERMINOLOGIA

Moduł   sztywności   asfaltu   lub   mieszanki   mineralno-asfaltowej  jest 

terminem   używanym   jako   zastępczy   wobec   bezwzględnej   wartości 
modułu zespolonego (norm of complex modulus) lub modułu sztywności 

sprężystej   (resilient   modulus   of   elasticity  —   USA   lub   elastic   stiffness 
modulus —Wielka Brytania). Jest to stosunek naprężenia do odkształcenia. 

W zależności od sposobu obciążenia (przy małych obciążeniach) można 
określić niżej określone rodzaje modułów.

Moduł   sprężystości   wzdłużnej  (moduł   Younga)  w   rozciąganiu   i 
ściskaniu obliczany ze wzoru:

E = δ / ε

Gdzie:

E- moduł sprężystości wzdłużnej, Pa,
Δ-  naprężenia normalne, Pa,

ε - odkształcenie sprężyste względne

background image

Moduł sprężystości poprzecznej  (postaciowej, moduł Kirchhoffa) w 
ścinaniu i skręcaniu:

G= τ/ γ

gdzie:

G — moduł sprężystości poprzecznej, Pa,
τ — naprężenie styczne, Pa,

 γ — odkształcenie postaciowe sprężyste względne.

Pomiędzy modułem sprężystości poprzecznej (Kirchhoffa) a modułem 

sprężystości wzdłużnej (Younga) istnieje zależność podana wzorem:

G= E / [2(1+ν)]

Gdzie: ν- współczynnik Poissona

Moduł   sprężystości   objętościowej  (moduł   Helmholtza)   w   sprężaniu 

wszechstronnym (ciśnieniu):

gdzie: ΔV/V — względna zmiana objętości.

Pomiędzy   modułem   sprężystości   objętościowej   (Helmholtza)   a 

modułem sprężystości wzdłużnej (Younga) istnieje zależność wg wzoru:

Moduł   zespolony   jest   to   stosunek   naprężenia   do   odkształcenia   ciała 

lepkosprężystego pod obciążeniem sinusoidalnym zmiennym w czasie  t, 
gdzie  
przyłożonemu   naprężeniu  σ*sin(ωt)   odpowiada   odkształcenie 

ε*sin(ω* (t-Ø)) przesunięte o kąt fazowy φ w stosunku do naprężenia.

Zespolony     moduł     sprężystości     podłużnej    E*    materiałów 

lepkosprężystych   określany   jest   przy   cyklicznie   zmiennych 
naprężeniach:

σ = σ

a

 * e 

iωt

gdzie:

σ

a

 — amplituda naprężenia,

ω — prędkość kątowa zmian naprężenia,

t    — czas,
i  — jednostka urojona,

background image

którym   odpowiada   przesunięty   w   fazie   o   kąt   Ø   przebieg 
odkształceń próbki

określony związkiem:

gdzie:
 ε

a

 – amplituda odkształcenia

Moduł został zdefiniowany jako:

gdzie:
E

1

 – część rzeczywista modułu zespolonego,

E

2

 – część urojona modułu zespolonego.

Zasada badania
Metoda   ta   jest   odpowiednie   do   badania   próbek   cylindrycznych 

przygotowanych w laboratorium lub wyciętych z nawierzchni W czasie 
wykonywania   testu   ITSM   próbka   jest   ustawiona   w   taki   sposób,   aby 

przykładane   do   niej   obciążenie   ściskające   działało   wzdłuż   pionowej 
średnicy,   z   jednoczesnym   pomiarem   poziomych   odkształceń 

pojawiających się w próbce (rys. 16).
Moduł   sztywności   jest   funkcją   przyłożonego   obciążenia,   poziomego 

odkształcenia, wymiarów próbki oraz współczynnika Poissona przyjętego 
na poziomie 0,35 dla temperatur zbliżonych do +20°C.

background image

Rys.16. Zasada pomiaru metodą rozciągania pośredniego

Aparatura
Badanie   zostało   wykonane   w   urządzeniu   badawczym   NAT   z   komorą 

termostatyczną   oraz   wyposażonym   w   następujące   oprzyrządowanie 
przedstawione na rys. 17.

background image

Rys.17. Oprzyrządowanie urządzenia NAT do badania modułu sztywności

Urządzenie   do   testu   ITSM   było   wyposażone   w   system   obciążający 

połączony w taki sposób, aby siła mogła być przyłożona wzdłuż pionowej 
średnicy próbki poprzez szczęki obciążające. Przykładana siła zapewniała 

normowe powtarzalne pulsy z czasem odpoczynku. Kształt  obciążenia 
generowanego przez urządzenie był taki jak na Rys. 18.

background image

Rys. 18.  Kształt pulsu siły, ukazujący czas przyrostu i pik siły

Czas przyrostu siły wynosi 124 ± 0,1 ms, przyłożona siła jest mierzona za 
pomocą czujnika o dokładności 2 %. Czas powtórzenia pulsu wynosi 0,2s. 

System   mierzący   deformacje,   umożliwiające   monitorowanie   czasowej 
poziomej deformacji średnicy próbki podczas przyłożenia impulsu siły, 

mierzy je z dokładnością 1μm w zakresie ± 50 μm.
Do aparatury badawczej jest podłączony komputer, za pomocą którego 

wyniki są rejestrowane.

Przygotowanie próbek
Do   przeprowadzenia   badania   należy   przygotować   próbki   cylindryczne 

wykonane w ubijaku Marshalla lub odwiercone z konstrukcji nawierzchni 
o średnicach 100 lub 150 mm. Próbki należy pomierzone i zważyć w 

powietrzu oraz w wodzie celem określenia ich parametrów fizycznych.
Następnie na każdej z próbek należy zaznaczyć na płaskiej powierzchni 

farbą niezmywalną dwie średnice próbki pod wzajemnym położeniem 
pod kątem (90 ± 10)°.

Próbki powinny być przechowywane w temperaturze nie przekraczającej 
25°C   na   płaskiej   powierzchni   przez   okres   nie   dłuższy   niż   4   dni   do 

momentu przeprowadzenia badania.

Kondycjonowanie próbek

background image

Przed   wykonaniem   badania   próbki   należy   umieścić   w   komorze 
termostatycznej aparatu NAT w temperaturze badania na okres min. 4h.. 

Norma   dopuszcza   następujące   wartości   temperatur   przeprowadzania 
badania +2°C, +10°C, +20°C. 

Zamocowanie próbki w aparaturze badawczej

Przed przystąpieniem do mocowania próbki należy dokładnie przetrzeć 
do czysta szczęki obciążające. 

Mocowanie próbki zostało przeprowadzone zgodnie z instrukcją  obsługi 

aparatu NAT w następującej kolejności:

podniesienie jarzma do położenia górnego przy pomocy dźwigni 

krzywek,

rozluźnienie   nakrętek   i   przesunięcie   prętów   poprzecznych   na 

koniec prętów nagwintowanych,

włożenie próbki w jarzmo tak, aby leżała na dolnej szczęce oraz 

by   jedna   średnica   znajdowała   się   w   pozycji   pionowej   (druga 
poziomej),

obniżenie prętów poprzecznych, tak aby dotykały próbki,

po upewnieniu się, że pręty są równoległe dokręcono śruby M6.

Kolejną   czynnością   jest   umieszczenie   ramy   z   czujnikami   na   próbce. 
Zakładając ramę z czujnikami należało uważać, aby położenie jej boków 

było równoległe do boków próbki oraz by odległość ramy od obu stron 
próbki była jednakowa. Po ustawieniu ramy należy z wyczuciem dokręcić 

4 śruby.
Kolejno należy przystąpić do ustawienia czujników. W tym celu czujnik 

przemieszczeń LVDT umieszczamy w regulatorach znajdujących się na 
dwóch końcach ramy. Czujnik nie może dotykać próbki i nie może być 

zbyt mocno do niej dociśnięty.
Ostatnią czynnością przed przystąpieniem do badania jest nałożenie belki 

poprzecznej na górną część próbki oraz opuszczenie jarzma przy pomocy 
dźwigni krzywek – ruchem w górę.

Przeprowadzenie badania

Badanie   przeprowadza   się   na   2   próbkach   dla   każdego   materiału.   Po 
uruchomieniu programu należy jeszcze ustawić czujniki przemieszczeń za 

pomocą   specjalnych   śrub   regulujących.   Po   wykonaniu   testu   należy 
próbkę   obrócić   o   kąt   90°   i   zamocować   zgodnie   z   procedurą   opisaną 

background image

powyżej a następnie wykonać ponowny test. W wyniku otrzymujemy po 
2 testy na każdą badaną próbkę.

Pojedynczy   test   polega   na   zadaniu   próbce   5   impulsów   siły   o   takiej 
wartości,   aby   deformacje   poziome   próbki   wynosiły   5   mikronów. 

Generowanie impulsów odbywa się automatycznie.
Podczas badania urządzenie rejestruje wyniki i przekazuje je do pamięci 

komputera,   gdzie   są   zapisywane.   Jeżeli   średnia   wartość   modułu 
sztywności z badania dla drugiej średnicy będzie w przedziale +10 %  

do –20 % od średniej wartości zapisanej dla pierwszego badania, średnia 
wartość z dwóch badań powinna być obliczona i zapisana jako moduł 

sztywności próbki.
Moduł sztywności sprężystej oblicza się wg wzoru:

)

(

)

27

,

0

(

h

z

F

S

m

×

+

×

=

ν

w którym:
S

m

to zmierzony moduł sztywności, wyrażony w (MPa);

F

to wartość piku siły przyłożonej pionowo, wyrażona w (N);

z

to amplituda poziomej deformacji uzyskana podczas cyklu siły, 

wyrażona w (mm);

h

to średnia grubość próbki, wyrażona w (mm);

ν          to współczynnik Poissona

3.5. Badanie odporności na zmęczenie mieszanki mineralno-
asfaltowej wg PN-EN 126097-24

PRZEDMIOT INSTRUKCJI
Procedura dotyczy wyznaczenia odporności na zmęczenie

  MMA wg

  PN-

EN  126097-24   (załącznik   D),   metodą   belki   czteropunktowo   zginanej

  - 

4PB‐PR. Widok urządzenia przedstawiono na rysunku nr 19.

background image

TERMINOLOGIA
Kryterium   konwencjonalnego   zniszczenia   -  
moment,   w   którym 

zespolony   moduł   sztywności   zmniejsza   się   do   połowy   swojej 
wartości   początkowej.   Liczba   cykli   obciążenia,   po   której   to 

następuje, oznacza się jako N.

Trwałość zmęczeniowa N - liczba cykli obciążeń próbki, odpowiadająca 

konwencjonalnemu   kryterium   zniszczenia   w   wybranych 
warunkach badania (temperatura, częstotliwość i tryb obciążenia, 

np. poziom stałego ugięcia lub poziom stałej siły lub każdy inny 
sposób stałego obciążenia).

Szkoda   zmęczeniowa   -  względne   zmniejszenie   modułu   sztywności 

wskutek   sumowania   uszkodzenia   wywoływanego   kolejnymi 

obciążeniami  (odkształceniami)  próbki w  stosunku  do  wartości 
początkowej   modułu,   wyrażone   w   %.   Za   moment   zniszczenia 

uważa   się,   gdy   moduł   osiąga   50%   wartości   początkowej   – 
maksymalna szkoda zmęczeniowa wynosi zatem 50%.

Metody wyznaczenie parametru ε

6

Badanie należy wykonywać zgodnie z normą PN-EN 12697-24 metodą 
belki   4-punktowo   zginanej   w   warunkach   określonych   w   niniejszych 

zaleceniach.   W  celu   ułatwienia  przeprowadzenia  badania   i  określenia 
odporności   na   zmęczenie   opisano   tu   zalecane   metody   określenia 

odporności na zmęczenie, a zwłaszcza wyznaczenia parametru ε

 6

.

Rys. 19. Schemat badania zmęczenia  MMA metodą belki 

czteropunktowo zginanej

background image

1 Wałek łożyska
2 Zacisk podpory
3 Zewnętrzny czujnik przemieszczenia
4 Nakrętka ze sprężyną
5 Próbka
6 Zaciski obciążające
7 Siłownik hydrauliczny z czujnikiem siły i wewnętrznym czujnikiem 

przemieszczenia
8 Zacisk

OPIS CZYNNOŚCI
Metoda pełna

Do wyznaczenia parametru ε

tą metodą konieczne jest przeprowadzenie 

badań   zmęczeniowych   na   większej   liczbie   próbek   przy   różnych 

poziomach odkształcenia.
Wyniki   należy   przedstawić   w   postaci   wykresu   charakterystyki 

zmęczeniowej opisanej równaniem:

b

A

N

ε⋅

=

w którym:
N

trwałość zmęczeniowa,

ε

odkształcenie,

A, b

współczynniki materiałowe obliczone metodą regresji liniowej.

Graficzną definicję parametru 

ε

6

 przedstawiono na rysunku 20.

background image

ε

N

N

ε

6

10

6

Rys. 20. Ilustracja charakterystyki zmęczeniowej mieszanki mineralno-

asfaltowej i sposób wyznaczenia parametru ε

6

Wartość 

ε

można obliczyć z równania:

b

A

1000000

log

6

10

=

ε

Metoda skrócona

W   metodzie   skróconej   sprawdza   się,   czy   trwałość   zmęczeniowa   w 
badaniu   jest   większa   od   1   mln   cykli   obciążenia,   przy   założeniu 

odkształcenia   odpowiadającego   granicznemu   odkształceniu   według 
wymagań.
Ocenę według tej metody można przeprowadzić na dwa sposoby:

do zakończenia badania, czyli osiągnięcia 50% obniżenia wartości 

modułu sztywności w stosunku do wartości początkowej - jeżeli 
średni wynik trwałości zmęczeniowej jest większy od 1 mln cykli 

uważa się, że wymaganie zostało spełnione

do   1   mln   cykli   obciążenia   -   wynikiem   badania   jest   szkoda 

zmęczeniowa wyrażona następującym równaniem:

100

E

E

100

D

0

n

×

=

, %

w którym:

background image

E

n

moduł sztywności w n-tym cyklu obciążenia, MPa,

n

liczba cykli obciążenia (n = 1 000 000),

E

0

początkowy moduł sztywności, MPa.

Uważa się, że wymaganie trwałości zmęczeniowej jest spełnione, jeśli 

średnia szkoda zmęczeniowa nie przekracza 50 %.

Uwagi ogólne

W   przypadku   stosowania   metody   pełnej,   jako   wynik   badania   należy 
podać   wartość  

ε

6

,   natomiast   w   przypadku   metody   skróconej   należy 

podać średnią trwałość zmęczeniową lub średnią szkodę zmęczeniową.
Liczba próbek w metodzie pełnej wg PN-EN 12697-24 wynosi 18 próbek. 

W   proponowanej   metodzie   skróconej   IBDiM   liczba   próbek   wynosi 
minimum   4.   W   przypadku   niejednorodnych   wyników,   np.   z   powodu 

niejednorodności próbek lub niedoskonałości sprzętu, liczbę tę należy 
zwiększyć.

III.6.

Badanie koleinowania MMA wg PN-EN 126097-22

PRZEDMIOT INSTRUKCJI

Badanie dotyczy oceny odporności na deformacje trwale warstwy asfaltowej 
nawierzchni   pod   działaniem   obciążenia   ruchem   kołowym   na   podstawie 
laboratoryjnego   badania   koleinowania   w   małym   koleinomierzu   wg   PN-EN 

126097-22 , 

procedura B – badanie w powietrzu.

TERMINOLOGIA

głębokość koleiny  - redukcja grubości próbki badawczej spowodowana 
powtarzalnymi przejściami obciążonego koła, mm

cykl obciążenia - dwa przejścia (tam i z powrotem) obciążonego koła

background image

Rys. 21. Schemat pracy koleinomierza małego

1 – przegub 

2 – rama stalowa
3 – ramię obciążenia

4 - obciążnik
5 – koło (Ø200mm)

6 – próbka poruszająca się ruchem posuwisto-zwrotnym.

Koleinomierz mały został opracowany i wprowadzony do badań oceny 
koleinowania   w   Wielkiej   Brytanii.   Pomiar   koleinowania   w   małym 

koleinomierzu   wykonuje   się   na   próbkach   o   nienaruszonej   strukturze, 
wyciętych z warstwy lub pakietu warstw nawierzchni. Zalecane próbki 

które można badać w koleinomierzu małym to:

próbki   o   średnicy   200   ±   5mm   wycinane   z   płyt 

prostopadłościennych lub z nawierzchni,

próbki prostopadłościenne o wymiarach 305 x 305 x (wysokość 

może się różnić). Próbki należy trzymać  w formie tak aby górna 
powierzchnia była na równi z górna krawędzią formy.

Podatność materiałów na deformacje trwałe jest oceniana na podstawie 

koleiny powstałej na skutek powtarzalnych przejść obciążonego koła w 
stałej temperaturze.

PRZYRZĄDY I URZĄDZENIA

Badanie przeprowadza się w urządzeniu do koleinowania, które składa 
się z obciążonego koła, obracającego się na próbce przytwierdzonej do 

stołu. 

background image

Stół pod kołem porusza się tam i z powrotem, a urządzenie zapewnia 
monitorowanie tempa wzrostu rozwoju koleiny na powierzchni próbki. 

Urządzenie posiada następującą charakterystykę:

Oponę bezbieżnikową o zewnętrznej średnicy 200mm i szerokości 

50mm,   przymocowaną   do   koła.   Grubość   opony   wykonanej   z 
pełnej gumy wynosiła 20 mm,

Obciążenie koła zgodnie z warunkami normowymi równe (700 ± 
10)N,   mierzone   na   górze   próbki   i   skierowane   w   kierunku 

prostopadłym do płaszczyzny stołu do próbek,

Stół do próbek, który zapewnia umocowanie próbki prostokątnej 

w taki sposób by nie miała możliwości poruszenia się,

Aparat  do koleinowania umożliwiał próbce badawczej wraz ze 

swoim   wózkiem   poruszanie   się   do   przodu   i   do   tyłu   pod 
obciążonym   kołem   w   ustalonej   płaszczyźnie   poziomej. 

Zamocowanie  próbki zapewniało  tworzenie się  śladu  opony  w 
normowych granicach tj. nie więcej niż 5 mm od teoretycznego 

środka próbki. Całkowity dystans poruszającego się koła wynosił 
(230 ± 10)mm, a częstotliwość jego cykli wynosiła 26,5 na 1 min,

Czujnik do pomiaru pionowej pozycji obciążonego koła zapewniał 
pomiar w zakresie większym od 20 mm i dokładności rzędu 0,2 

mm,

Komora   termostatyczne   z   wymuszonym   obiegiem   powietrza 

zapewniała   jednolitą   temperaturę   próbki   i   otoczenia   z 
dokładnością do 1°C.

OPIS CZYNNOŚCI

Przygotowanie próbek
Do wykonania tego badania należy przygotować minimum 2 próbki wg 

jednej recepty.
Próbki   o   wymiarach   305   x   305   x   50mm   wykonuje   się   w   roller 

compactorze. 
Próbki po wykonaniu i wyjęciu z formy mierzy się w czterech punktach 

(na środku każdego boku kwadratu) z czego zostaje obliczona średnia 
wysokość próbki badawczej. Wiek próbek do badania powinien wynosić 

minimum 2 dni.

Przeprowadzenia badań

background image

Przed   przystąpieniem   do   badania   należy   doprowadzić   badane   próbki 
oraz   wnętrze   aparatury   badawczej   do   temperatury   60°C.   Czas 

nagrzewania   koleinomierza,   a   także   wymagany   czas   termostatowania 
próbki minimum 4h Po termostatowaniu próbkę umieszcza się razem z 

formą na ruchomym stole i mocuje ją. Następnie uruchomia się program 
do   badania   koleinowania,   w   którym   należy   wprowadzić   następujące 

dane:

wysokość próbki,

ilość cykli równą 10 000.

Kolejno po przyłożeniu koła ustawia się czujnik do pomiaru pionowej 

pozycji obciążonego koła.
Po zamknięciu komory urządzenia i ustaleniu temperatury uruchomia się 

program badawczy. Program rejestruje podczas wykonywania badania 
pionowe przemieszczenia koła, jako średnia wartość profilu próbki na 

długości   ±   52mm   dookoła   środka   strefy   obciążonej   w   środkowym 
punkcie trawersu, mierzona w 27 równo oddalonych punktach.

Badanie należy wykonywać  bez zatrzymywania,  aż do zadania 10 000 
cykli   obciążenia   (20 000   przejazdów   koła)   lub   osiągnięcia   20   mm 

głębokości koleiny.
Badanie jednej próbki trwało około 6 godzin i 20  minut. 

background image

Rys. 21. Próbka umieszczona w koleinomierzu małym przed badaniem 

koleinowania.

Wyniki badań

Wynikiem   badania   jest   proporcjonalna   głębokość   koleiny   w   PRD

AIR 

wyrażona w [%] i nachylenie wykresu koleinowania WTS

AIR

 w [mm/1000 

cykli]

4. BADANIA WARSTW NAWIERZCHNI I PODŁOŻA

4.1.

Badanie modułu odkształcenia przez obciążenie płytą „VSS” wg 

PN-S-02205, (załącznik B)

PRZEDMIOT INSTRUKCJI
Przedmiotem   instrukcji   jest   wykonanie   badań   pierwotnego   modułu 

odkształcenia E

1

  oraz wtórnego modułu odkształcenia E

2

, oznaczanego 

odpowiednio przy pierwszym i powtórnym obciążeniu dla zagęszczonej 

warstwy gruntu lub kruszywa. Badanie polega na pomiarze odkształceń 
pionowych badanej warstwy podłoża wywołanych naciskiem statycznym 

płyty stalowej o średnicy D=300mm wg PN – S – 02205:1998 „ Drogi 
samochodowe. Roboty ziemne. Wymagania i badania. Załącznik B”. 

TERMINOLOGIA 

E

1

 – pierwotny moduł odkształcenia

E

2

 – wtórny moduł odkształcenia

I

0

 – wskaźnik odkształcenia

PRZYRZĄDY I URZĄDZENIA

płyta   stalowa   o   średnicy   300mm   z   trzema   prętami   do 

zainstalowania   uchwytów   czujników   zegarowych   oraz   górnym 
pierścieniem usztywniającym,

dźwignik o średnicy tłoka 50mm,

pompa olejowa z manometrem o skali z podziałką elementarną 

0,05 MPa,

przegub sferyczny łączący tłok dźwignika z płytą górną,

background image

trzy   czujniki   zegarowe   o   zakresie   pomiarowym   do   10mm   z 
podziałką elementarną 0,01mm,

przedłużacz rurowy do wstawienia pomiędzy dźwignik a górną 
płytę,

statyw stanowiący poziom odniesienia pomiarów odkształcenia,

przeciwwaga o masie większej niż wywierana siła.

OPIS CZYNNOŚCI 

Przebieg   badania.  Badanie   należy   rozpocząć   od   prawidłowego 
zainstalowania aparatury pomiarowej. Sposób ustawienia aparatu VSS 

oraz jego budowę przedstawiono na Rys. 22.

Rys. 22. Badanie aparatem VSS 

Płyta   powinna   być   ustawiona   na   wyrównanej   powierzchni 
zastabilizowanego   gruntu   i   lekko   dociśnięta   przez   kilkakrotny   obrót. 

Jeżeli powierzchnia jest nierówna można ją wyrównać cienką warstwą 
suchego piasku. Statyw stanowiący poziom odniesienia powinien być tak 

ustawiony, by jego punkty podparcia znajdowały się w jak największej 
odległości od płyty stalowej i od kół pojazdu użytego jak przeciwwagi, 

którą przeważnie stanowi załadowany samochód samowyładowczy lub 
spychacz. Po zamontowaniu dźwignika oraz przedłużacza rurowego oraz 

czujników zegarowych można przystąpić do wprowadzenia obciążenia.

background image

Oznaczenie   pierwotnego   modułu   odkształcenia.   Wstępnie   ustawia  się 
obciążenie 0,02 MPa, a następnie ustawiamy czujniki w pozycji 0,00mm. 

Zwiększamy ciśnienie do 0,05 MPa. Następnie powolnym ruchem pompy 
utrzymujemy   obciążenie,   jednocześnie   notując   w   odstępach 

dwuminutowych   wskazania   czujników.   Jeżeli   między   kolejnymi 
wskazaniami   jest   mniejsza   od   0,05mm   to   zwiększamy   obciążenie   o 

kolejne 0,05 MPa. Przy każdym odczycie notujemy w formularzu czas 
odczytu,   wskazanie   manometru   oraz   wskazania   czujników.   Graniczne 

obciążenia to 0,25 MPa dla badania gruntu podłoża lub nasypu lub 0,35 
MPa   dla   badania   ulepszonego   podłoża.   Koniec   badania   następuje   w 

chwili uzyskania granicznego obciążenia, a odkształcenie w przeciągu 2 
minut   zmieniło   się   o   nie   więcej   niż   0,05mm.   Odciążenie   należy 

przeprowadzić  stopniowo po  0,1 MPa  do 0,00  MPa z równoczesnym 
zapisywaniem kolejnych wskazań czujników co 2 min. Przed ostatnim 

odczytem należy odczekać  5 min. 
Badanie   wtórnego   modułu   odkształcenia   E

2

  należy   przeprowadzić   po 

całkowitym   odciążeniu   warstwy   po   pierwszym   badaniu.   Badanie   to 
przebiega wg dokładnie takiego samego schematu jak badanie modułu 

E

1

.

Obliczanie wyników 
Moduł   odkształcenia   jest   określany   jako   iloczyn   stosunku   przyrostu 

obciążenia jednostkowego do przyrostu odkształcenia badanej warstwy 
podłoża w ustalonym zakresie obciążeń jednostkowych, pomnożonych 

przez 0,75 średnicy płyty obciążającej. Wyznacza się go ze wzoru:

E=¾(Δp/Δs)*D

gdzie: 
Δp – różnica nacisków [MPa]

Δs – przyrost osiadań odpowiadający tej różnicy nacisków [mm],
D – średnica płyty [mm]

Dodatkowo   na   podstawie   tego   badania   określa   się   wskaźnik 
odkształcenia I

o

, który definiowany jest jako stosunek wtórnego modułu 

odkształcenia E

2

 do modułu pierwotnego E

1

.

4.2.

Badanie modułów odkształcenia płytą dynamiczną.

PRZEDMIOT INSTRUKCJI

background image

Przedmiotem   instrukcji   jest   wykonanie   badań   dynamicznego   modułu 
odkształcenia lekką płytą dynamiczną. Płyta obciążana dynamicznie jest 

przeznaczona   do   badania   nośności   warstw   podłoża,   nasypów   i 
podbudów.   Jest   ona   alternatywą   lub   stanowi   uzupełnienie   badań 

modułów płytą VS, przy czym jest zdecydowanie łatwiejsza w użyciu od 
aparatu   VSS,   nie   wymaga   długotrwałego   montażu   oraz   stosowania 

przeciwwagi. Dzięki temu stanowi ona niejednokrotnie jedyną możliwość 
przeprowadzenia   badań   modułów   odkształcenia   gotowych   warstw 

nośnych.   Efektem   badania   jest   ustalenie   dynamicznego   modułu 
odkształcenia E

vd

 [MN/m

2

]. Ze względu na krótki czas wykonania całego 

badania liczba pomiarów może być liczna. Aktualnie dostępne na rynku 
przyrządy pozwalają na badanie warstw, w której znajdują się ziarna do 

63mm. 

TERMINOLOGIA 
E

vd

 – dynamiczny moduł odkształcenia

PRZYRZĄDY I URZĄDZENIA

Płyta   dynamiczna   składa   się   z   ruchomego   ciężarka   osadzonego   na 
prowadnicy oraz okrągłej płyty obciążeniowej o średnicy 300mm i masie 

15 kg wykonanej ze stali St52 ocynkowanej. Spadający ciężarek o masie 
10 kg wywołuje maksymalne obciążenie udarowe o wartości 7,07 kN. 

Jeżeli warstwa ma znaczną nośność możliwe jest zastosowanie ciężarka o 
masie 15 kg w komplecie z płytą o średnicy 15cm. Wszystkie pomiary 

mogą być zapisywane na elektronicznej karcie pamięci, którą można z 
zastosowaniem   odpowiedniego   czytnika   połączyć   z   komputerem 

stacjonarnym   lub   drukowane   w   małej   drukarce   wbudowanej   do 
urządzenia po wykonaniu każdej próby. Opadający wzdłuż prowadnicy 

ciężarek   wywołuje   udarowe   obciążenie   warstwy.   Przyspieszenie   płyty 
mierzone jest wbudowanym w nią czujnikiem przemieszczeń. Wartość z 

czujnika jest przesyłana do elektronicznego rejestratora i wyświetlana na 
ekranie w postaci cyfrowej.

background image

Rys. 23. Płyta dynamiczna

OPIS CZYNNOŚCI 

Badanie przebiega w następujących etapach:

Umieszczenie   prowadnicy   centralnie   nad   płytą   na   kulce 

centrującej.

Podniesienie   ciężarka   i   zablokowanie   go   w   mechanizmie 

spustowym.

Wykonanie 3 wstępnych uderzeń bez pomiaru odkształceń.

Wykonanie 3 zasadniczych uderzeń z pomiarem osiadania w mm.

Komputer   oblicza   średnią   z   trzech   kolejnych   pomiarów   oraz 

wyświetla moduł odkształcenia dynamicznego.

Ponieważ badanie płytą dynamiczną nie ma jeszcze polskiej instrukcji, 

opierane jest na niemieckich przepisach technicznych TP BF-StB part B 
8.3.   Podstawowym   więc   warunkiem   stosowania   płyty   obciążanej 

dynamicznie jest ustalenie korelacji modułu dynamicznego E

vd

 do modułu 

E

2

 otrzymanego w badaniu statycznym VSS.

Obliczanie wyników 
Ponieważ do tej pory nie została wydana polska instrukcja dotycząca 

płyty   dynamicznej,  współczynnik   korelacji  pomiędzy   dynamicznym 
modułem   odkształcenia   E

vd

,   a   wtórnym   modułem   odkształcenia   E

mierzonym   za   pomocą   płyty   obciążanej   statycznie   oraz   wskaźnikiem 
zagęszczenia

 

I

s

  przyjęto   orientacyjnie   wg   przepisów   niemieckich, 

szczegóły podano w tablicach 11 i 12.

Tablica 11. Korelacje E

vd

 i E

2

Wymóg ZTVE –StB 76, E

2

, [MPa]

Propozycja nowych wartości granicznych E

Vd

[MPa]

180

80

background image

150

120
100

80
60

45
20

70

55
45

40
30

25
15

Tablica 12. Ocena wartości wskaźnika zagęszczenia I

s

 gruntów 

niespoistych na podstawie wartości E

vd

 i E

2

Rodzaj gruntu EWG

DIN 18196

Wskaźnik 

zagęszczenia 

I

s

Statyczny moduł 

wtórnego 

odkształcenia E

[MPa]

Dynamiczny moduł 

odkształcenia podłoża 

E

vd

 [MPa]*

GW, GI

≥1,03
≥1,00
≥0,98
≥0,97

≥120
≥100

≥80
≥70

≥60
≥50
≥40
≥35

GE, SE, SW, SI

≥1,00
≥0,98
≥0,97

≥80
≥70
≥60

≥40
≥35
≥32

Grunt mieszany 

oraz 

drobnoziarnisty

≥1,00
≥0,97
≥0,95

≥45
≥30
≥20

≥25
≥15
≥10

*   -   wartości   orientacyjne,   mogą   być   ustalane   jako   wskaźniki   do 

stwierdzenia osiągniętego zagęszczenia zgodnie z ZTVE-StB 94, rozdział 
14.2.5.

Objaśnienia:
G- żwiry i pospółki

S- piaski
W- grunt dobrze uziarniony

E- grunt słabo uziarniony
I – jak „E” i brak pewnych frakcji 

4.3.

 Badanie nośności nawierzchni przy użyciu ugięciomierza 

Benkelmana  wg BN-70/8931-06

Pomiar nośności nawierzchni można dokonać przy pomocy ugięciomierza 
belkowego   Benkelmana   lub   ugięciomierza   dynamicznego   typu   FWD. 

Kryteria wyboru metody projektowania wzmocnienia podano w tablicy 
13.

background image

Tablica 13. Wybór metody projektowania wzmocnienia w zależności od 

kategorii ruchu i typu konstrukcji nawierzchni

Kategoria 

ruchu

Typ konstrukcji nawierzchni

Podatna

Półsztywna

KR1 i KR2

Metoda ugięć

lub

metoda mechanistyczna

Metoda ugięć i metoda 

mechanistyczna

Lub metoda mechanistyczna

KR3 i KR4

Metoda ugięć i metoda mechanistyczna

KR5 i KR6

Metoda mechanistyczna na podstawie badań ugięciomierzem 

dynamicznym FWD i badań materiałowych, laboratoryjnych

Pomiar ugięć jest najważniejszym badaniem służącym do projektowania 

wzmocnienia   nawierzchni   drogowych.   Pozwala   ono   na   określenie 
pozostałej   trwałości   konstrukcji   drogowej,   która   jest   przewidziana   do 

modernizacji. Na tej podstawie oraz w oparciu o prognozowaną wielkość 
ruchu   drogowego   określa   się   wielkość   (grubość)   wzmocnienia   oraz 

technologię jego wykonania.
Charakterystyka ugięciomierza belkowego:

lekka, sztywna i zwarta konstrukcja aluminiowo-stalowa - 9,8kg,

wózek z kółkami ułatwiający przemieszczanie urządzenia,

konstrukcja umożliwiająca złożenie do pozycji transportowej

(całkowita długość 170cm),

łożyskowane podparcie belki pomiarowej,

przystosowanie   do   systemu   elektronicznej   rejestracji   oraz   do 

standardowego czujnika

zegarowego,

Rys. 24. Ugięciomierz Benkelmana 

Charakterystyka urządzenia pomiarowego:

dane  pomiarowe  rejestrowane  są  w pamięci  urządzenia  (ponad 
800 punktów pomiarowych),

background image

do   importowania   i   analizy   danych   (obliczenia,   wydruki   raportu 
pomiarowego i wykresów) służy program który pracuje w systemie 

Windows 95/98 i nowszych, 

duży   zakres   pomiarowy   zastosowanego   czujnika   (100mm),   oraz 

automatyczne   zerowanie   systemu   pomiarowego   powoduje,   że 
czujnik nie wymaga ustawiania pozycji przed każdym pomiarem,

urządzenie wyposażone jest w czytelny wyświetlacz umożliwiający 
bieżący   podgląd   takich   parametrów   jak:   aktualna   wartość 

odkształcenia   nawierzchni,   faza   badania   (obciążenie   lub 
odciążenie), odległość od punktu początkowego  pomiarów,  stan 

baterii,   

ilość wolnego miejsca w pamięci urządzenia,

urządzenie   posiada   rozdzielczość   20   000   działek,   co   daje   przy 
100mm czujniku dokładność 5 mikrometrów,

kalibracja rejestratora prowadzona jest wraz z mechaniczną częścią 
ugięciomierza co znacznie zwiększa dokładność całego systemu,

urządzenie posiada trzy pamiętane wartości kalibracyjne: kalibracja 
związana   z   czujnikiem,   kalibracja   związana   z   ugięciomierzem 

(wskazania   rejestratora   są   rzeczywistym   ugięciem,   nie   jest 
wymagane   przeliczanie   wskazań),   wartość   zdefiniowana   przez 

użytkownika (można ją uzyskać za pomocą wzorca dowolnej znanej 
wielkości),

urządzenie   odporne   jest   na   warunki   występujące   podczas   tego 
typu pomiarów (pył, temperatury od -10°C do 40°C, wilgoć),

możliwość   wydruku   danych   pomiarowych   w   terenie   bez   użycia 
komputera.

background image

Rys. 25. Urządzenie pomiarowe zamontowane na belce Benkelmana

Pomiary ugięć sprężystych nawierzchni należy wykonywać w śladzie 
prawego koła, na każdym pasie ruchu badanego odcinka drogi, nie 

rzadziej   niż   co   25   m.   Do   obciążania   nawierzchni   stosuje   się 
samochód   ciężarowy   o   obciążeniu   50   kN  na   każde   bliźniacze   koło 

tylnej osi pojedynczej (równomierne rozłożenie obciążenia na tylną 
pojedynczą oś 100 kN). Samochód należy ustawić równolegle do osi 

jezdni tak,  aby   koło  bliźniacze  znajdowało  się  w punkcie  pomiaru. 
Ugięciomierz   ustawia   się   równolegle   do   osi   jezdni   tak,   aby   jego 

macka znajdowała się w środku między oponami bliźniaczego koła, 
dokładnie pod tylną osią samochodu. Następnie należy odnotować 

pierwszy   odczyt   na   czujniku.   Po   dokonaniu   odczytu   samochód 
powinien bezzwłocznie odjechać poza zasięg oddziaływania ciężaru 

koła   na   punkt   pomiarowy   (co   najmniej   6   m).   Po   ustabilizowaniu 
czujnika dokonuje się drugiego odczytu po odciążeniu.

Metoda ugięć

Projektując   wzmocnienie   nawierzchni   metodą   ugięć   kierujemy   się 
następującą procedurą postępowania:

pomiar ugięć sprężystych,

podział drogi ze wzmacnianą nawierzchnią na odcinki jednorodne,

określenie ugięcia miarodajnego,

wyznaczenie ugięcia obliczeniowego,

ustalenie ruchu całkowitego w okresie obliczeniowym,

określenie grubości zastępczej nakładki wzmacniającej,

dobranie rzeczywistej grubości nakładki wzmacniającej.

Podział drogi na odcinki jednorodne

Pod   pojęciem   odcinka   jednorodnego   rozumie   się   wybraną   część 

wzmacnianej drogi jednorodną pod względem konstrukcji nawierzchni, 
natężenia ruchu i wielkości ugięć sprężystych. Podział drogi na odcinki 

jednorodne   może   być   oparty   między   innymi   na   obliczeniach 

background image

statystycznych oraz na metodzie sum skumulowanych. Obliczenie sum 
skumulowanych odbywa się w sposób następujący :

S

1

 = x

1

 – x

S

2

 = x

2

 – x + S

1

S

i

 = x

i

 – x + S

i-1

gdzie:

x

i

 — wartość ugięcia sprężystego w pikiecie i,

x — średnie ugięcie sprężyste dla odcinka obliczeniowego,

S

i

 — suma skumulowana w pikiecie i.

Określenie miarodajnego ugięcia sprężystego

Ugięciem miarodajnym dla danego odcinka jednorodnego nazywamy górną 

granicę   przedział   zmienności   ugięć   sprężystych   na   tym   odcinku   przy 
przyjętym poziomie ufności P = 1 – α. Przyjęto poziom ufności P = 0,98 

(tak jak w metodzie ugięć według Instytutu Asfaltowego), co daje t

α

 = 2. 

Przyjęty   poziom   ufności   0,98   oznacza,   że   prawdopodobieństwo 

wystąpienia ugięć większych od ugięcia miarodajnego wynosi 2%.
Miarodajne ugięcie sprężyste oblicza się ze wzoru:

U

m

 = U

śred

 + t

α

S

U

gdzie:

U

m

 – miarodajne ugięcie sprężyste, mm,

U

śred

 – średnie ugięcie sprężyste dla odcinka jednorodnego

t

α

 – z tablic rozkładu t-Studenta przy poziomie istotności α

S

U

  –   odchylenie   standardowe   ugięć   sprężystych   dla   danego   odcinka 

jednorodnego

Określenie ugięcia obliczeniowego

Ugięciem   obliczeniowym   dla   danego   odcinka   jednorodnego   U

nazywamy   ugięcie   sprężyste   nawierzchni   przyjęte   do   projektowania 
grubości nakładki na danym odcinku jednorodnym.

Po   podzieleniu   drogi   przeznaczonej   do   wzmocnienia   na   odcinki 
jednorodne i po policzeniu ugięć dla danych odcinków jednorodnych U

następnie musimy obliczyć ugięcie obliczeniowe z następującego wzoru:

background image

U

obl

 = U

m

* f

T

 * f

S

 * f

P

gdzie:
U

obl

 – ugięcie obliczeniowe [mm]

f

T

 – współczynnik temperaturowy,

f

S

 – współczynnik sezonowości,

f

P

 – współczynnik podbudowy.

Wszystkie współczynniki występujące we wzorze na ugięcie obliczeniowe 
są współczynnikami korygującymi. 

Pierwszy   współczynnik   f

T

  to   współczynnik   korygujący   pomiary   ugięć 

sprężystych wykonanych w różnych temperaturach warstw asfaltowych i 

koryguje je do wartości odpowiadającej średniej temperaturze warstw 
asfaltowych   w   okresie   wiosennym.   W   czasie   pomiaru   ugięć,   należy 

wyznaczyć  temperaturę warstw asfaltowych zgodnie z Załącznikiem C 
Katalogu   Wzmocnień   i   Remontów   Nawierzchni.   Za   temperaturę 

miarodajną przyjęto +20

0

C.

Współczynnik temperaturowy oblicza się ze wzoru:

f

T

 = 1 + 0,02(20 – T)

gdzie:

T – temperatura warstw asfaltowych podczas badania   [

0

C]

Drugi   współczynnik   f

S

  to   współczynnik   korygujący   pomiary   ugięć 

sprężystych wykonanych o innej porze roku niż wiosna. Gdy pomiary 

wykonuje się w porze wiosennej współczynnik sezonowości jest równy 
jeden. W przypadku wykonywania pomiarów ugięć sprężystych o innej 

porze roku należy ten współczynnik przyjąć większy od jeden. Obecnie 
nie   ma   określonych   formuł   na   podstawie   których   można   by   było 

wyznaczyć współczynnik sezonowości, należy go wyznaczać na podstawie 
doświadczeń własnych (co jest dość dużym utrudnieniem).

f

S

 = 1 – pomiar w okresie wiosennym

f

S

 > 1 – pomiar poza okresem krytycznym

background image

Trzeci   współczynnik   f

P

  to   współczynnik   korygujący   ugięcia   sprężyste 

wykonane na nawierzchniach półsztywnych z podbudowami związanymi 

spoiwami hydraulicznymi.
Przy takim samym obciążeniu ruchem nawierzchnie półsztywne wykazują 

się   mniejszymi   dopuszczalnymi   ugięciami   od   nawierzchni   podatnych, 
natomiast nawierzchnia podatna ma większą trwałość zmęczeniową niż 

nawierzchnia   półsztywna,   wykazująca   takie   same   ugięcie   sprężyste. 
Praca   nawierzchni   półsztywnych   odbywa   się   dwu   fazowo,   czyli   do 

wystąpienia   spękań   zmęczeniowych   i   po   wystąpieniu   spękań 
zmęczeniowych pod działaniem ruchu. W nawierzchniach półsztywnych 

w początkowym okresie eksploatacji występują małe ugięcia sprężyste i 
w tym okresie należy przyjmować wartości współczynnika f

P

 z przedziału 

1,0-1,4.   Większą   wartość   zaleca   się   przyjmować   dla   nawierzchni   z 
podbudowami  sztywniejszymi.  Po  wystąpieniu  spękań   zmęczeniowych 

pod działaniem ruchu w pracy nawierzchni występuje wzrost ugięć do 
poziomu   wartości   charakterystycznych   dla   nawierzchni   podatnych   i 

wtedy dla współczynnika f

P

 należy przyjmować wartość 1,0 [1].

f

P

 = 1             → nawierzchnia podatna

f

p

 = 1,0 – 1,4 → nawierzchnia półsztywna

Tak   jak   z   współczynnikiem   sezonowości,   nie   ma   również   typowych 

rozwiązań   funkcjonalnych   i   praktycznych   do   ścisłego   uwzględniania 
wpływu   podbudowy   na   projektowanie   wzmocnienia.   Żeby   dobrze 

oszacować   współczynnik   podbudowy   potrzebna   jest   znajomość 
wzmacnianej   konstrukcji   nawierzchni   i   ocena   stanu   podbudowy 

związanej spoiwem hydraulicznym. W tym celu należy wykonać odwierty 
w istniejącej nawierzchni.

Ustalenie ruchu całkowitego w okresie obliczeniowym

Prognozowane obciążenie drogi przez określoną liczbę różnych pojazdów 
ciężkich   (samochody   ciężarowe   i   autobusy),   przelicza   się   na   ruch 

całkowity,   który   określa   sumaryczną   równoważną   liczbę   osi   100kN 
przypadającą na jeden pas ruchu w obliczeniowym okresie eksploatacji 

nawierzchni. W Polsce przyjmuje się dwudziestoletni obliczeniowy okres 
eksploatacji nawierzchni asfaltowych.

Tabela 14. Projektowane okresy eksploatacji nawierzchni drogowych 

background image

Klasa drogi,

elementy drogi

Konstrukcje podatne i 
półsztywne

Konstrukcje z betonu 
cementowego

nowe lub 

przebudowane remontowane

nowe lub 

przebudowane remontowane

A, S, GP, G i Z

20 lat

10 lat

30 lat

20 lat

L i D

20 lat

10 lat

20 lat

10 lat

Pasy ruchu i zatoki w 
rejonie przystanku 

autobusowego, 
miejsca przeznaczone 
do postoju pojazdów, 
ruchu pieszych i 
rowerów

20 lat

10 lat

20 lat

10 lat

Sposoby obliczania ruchu całkowitego
a) Okres   obliczeniowy   (przy   dowolnym   przebiegu   wzrostu   ruchu) 
należy podzielić na

  n  kilkuletnich   okresów,   dla   których   jest   możliwość  określenia 

średniego dobowego ruchu

w   przekroju   drogi.   Liczenie   ruchu   całkowitego     może   być  wtedy 

dokonane według

wzoru:

N

całk

 = 365 * f

1

∑SDR

100i

t

i

gdzie:

   N

całk

– ruch całkowity w osiach obliczeniowych 100 kN w okresie 

obliczeniowym

(20lat) na obliczeniowy pas ruchu,

      f

i

      – współczynnik obliczeniowego pasa ruchu,

SDR

100i

  –   średni   dobowy   ruch   w  i-tym  okresie,   w   osiach 

obliczeniowych 100 kN w 

przekroju drogi,

      t

i

 

– liczba lat w i-tym okresie.

b) Jeżeli   znany   jest   średni   dobowy   ruch   w   środku   okresu 

obliczeniowego wyrażony liczbą

background image

osi obliczeniowych to ruch całkowity w tym przypadku oblicza się ze 

wzoru:

N

całk

 = 365f

1

SDR

100śred

t

obl

gdzie :
       N

całk

 

- ruch całkowity w osiach obliczeniowych 100kN w okresie 

obliczeniowym na 

obliczeniowy pas ruchu

          f

i

- współczynnik obliczeniowego pasa ruchu

SDR

100śred

-   średni   dobowy   ruch   w   środku   okresu   obliczeniowego 

wyrażony liczbą osi standardowych 100kN 

      t

obl

 

- długość okresu obliczeniowego (20 lat)

c) Jeżeli znany jest względny wzrost ruchu w każdym kolejnym roku 

eksploatacji

projektowanej   drogi   i   znany   jest   Średni   Dobowy   Ruch   wyrażony 

liczbą osi  

obliczeniowych   100kN   na   początku   eksploatacji   wzmacnianej 

nawierzchni to ruch 

całkowity w okresie obliczeniowym oblicza się ze wzoru:

N

całk

 = 365f

1

SDR

100

C

gdzie:

  N

całk

 

- ruch całkowity w osiach obliczeniowych 100 kN w okresie 

obliczeniowym na obliczeniowy pas ruchu,

     f

1

- współczynnik obliczeniowego pasa ruchu,

SDR

100

- średni dobowy ruch w roku oddania drogi do eksploatacji 

wyrażony liczbą osi standardowych 100kN

    C

- współczynnik akumulacji ruchu wyrażony wzorem

C = [(1 + p)

tobl

 – 1] / p

    t

obl

- długość okresu obliczeniowego (20 lat)

     p

- względny przyrost ruchu w jednym roku [1].

Określenie grubości zastępczej nakładki wzmacniającej

background image

Grubość zastępcza nakładki wzmocnienia to grubość w przeliczeniu na 
tłuczeń standardowy. Wymaganą grubość nakładki wzmocnienia określa 

się   na   podstawie   nomogramu   przedstawionego   na   rys   25,   mając 
następujące dane:

- ugięcie obliczeniowe U

obl

  [mm],

- całkowity ruch w okresie obliczeniowym N

całk

 wyrażony liczbą osi 

standardowych  100kN na pas ruchu

Na   podstawie   tego   monogramu,   wymaganą   grubość   nakładki   należy 

określić z dokładnością
do 1 cm.

Określenie   rzeczywistej   projektowanej   grubości   nakładki 

wzmacniającej
Nakładkę wzmacniającą można wykonać jako nowe warstwy asfaltowe 

położone
bezpośrednio na   istniejącą nawierzchnię, lub jako warstwy asfaltowe 

ułożone na warstwie
pośredniej   spoczywającej   na   istniejącej   nawierzchni.   Jeżeli   grubość 

nakładki określona z monogramu nie jest zbyt duża, to powinno się ją 
wykonać z warstw bitumicznych, a jeżeli grubość tej nakładki jest duża to 

na istniejącej nawierzchni należy wbudować warstwę pośrednią, a na tej 
warstwie pośredniej powinny być wykonane przynajmniej dwie warstwy 

asfaltowe.

background image

                      Rys.  25.  Nomogram   do  wyznaczania  wymaganej   grubości 

zastępczej wzmocnienia.
                     Należy określić wymaganą grubość zastępczą wzmocnienia z 

dokładnością do 1 cm.
Projektowaną grubość nakładki  wzmacniającej należy tak dobrać, aby 

zastępcza   grubość   warstw   nakładki   (w   przeliczeniu   na   tłuczeń 

background image

standardowy)   H

zast.proj.

  była   większa   lub   równa   grubości   wymaganej 

określonej z monogramu H

zast.wym.

H

zast.proj. 

≥ H

zast.wym.

H

zast.proj.

 = a

1

h

1

 + a

2

h

2

 + ... + a

n

h

n

gdzie:
h

1

,   h

2

,   ...   h

n

  –   projektowana   grubość   poszczególnych   warstw 

wzmocnienia,
a

1

,   a

2

,   ...   a

n

  –   współczynniki   materiałowe   poszczególnych   warstw 

wzmocnienia
W projektowaniu wzmocnienia nawierzchni dróg o kategorii ruchu KR3 i 

KR4 wymaga się określenia modułów sztywności mieszanek mineralno-
asfaltowych   na   podstawie   badań   laboratoryjnych   i   wyznaczania 

współczynników materiałowych ze wzoru:

a

i

 = (E

i

/400)

0,333

gdzie:

E

i

 – moduł sztywności i-tej warstwy.

W   projektowaniu   wzmocnienia   dróg   o   obciążeniu   KR1   i   KR2 

przyjmujemy współczynniki materiałowe według tabeli 15.

Tabela   15.  Współczynniki   materiałowe   nawierzchniowych   warstw 

wzmacniających

Materiał

Współczynnik 
materiałowy a

i

Beton asfaltowy

2,0

SMA

2,0

MNU

1,0

Kruszywo łamane stabilizowane mechanicznie

1,0

Tłuczeń klinowany

1,0

Chudy beton

1,50 - 1,55

Kruszywo stabilizowane cementem o R

m

 = 5 MPa

1,35 - 1,45  

Kruszywo stabilizowane mechanicznie i ulepszone cementem

1,35 - 1,45

        

Jeżeli   projektujemy   grube   nakładki,   które   wymagają   stosowania 

background image

oprócz   warstw   związanych   lepiszczem   asfaltowym   również   innych 
warstw   wzmacniających   (kruszywo   łamane,   chudy   beton,   tłuczeń 

klinowany) rzeczywista grubość warstw asfaltowych nakładki nie może 
być mniejsza od wartości minimalnej określonej w zależności od kategorii 

ruchu

Tabela 16. Minimalna sumaryczna grubość warstw asfaltowych 

wzmocnienia układanych na warstwach pośrednich niezwiązanych 

asfaltem 

Kategoria ruchu

Sumaryczna   minimalna   grubość   warstw 
asfaltowych nakładki wzmocnienia, cm

KR 1

8

KR 2

12

KR 3

16

KR 4 - KR 6

20

                         
Projektując wzmocnienie nawierzchni metodą ugięć musimy wiedzieć że 
opiera się ona na następujących założeniach:

nawierzchnie mają tym mniejszą trwałość zmęczeniową im większe 
ugięcia sprężyste wykazują

trwałość nawierzchni asfaltowej zależy od maksymalnego ugięcia 
sprężystego nawierzchni

dla   określonego   obciążenia   ruchem   istnieje   ugięcie   sprężyste   o 
wartości   zapewniającej   trwałość   nawierzchni   w   okresie 

obliczeniowym

jeżeli   wartość   ugięcia   sprężystego   istniejącej   nawierzchni   jest 

większa   od   wartości   dopuszczalnej   należy   projektować   warstwę 
wzmacniającą z materiału i o takiej grubości, aby zmniejszyć ugięcie 

do wartości dopuszczalnej

4.4.   Ocena   odporności   na   poślizg.   Badanie   wskaźnika 

szorstkości przy pomocy wahadła angielskiego (TRRL)

PRZEDMIOT INSTRUKCJI

background image

Pomiar   wskaźnika   szorstkości   nawierzchni   stosowany   jest   do   oceny 
odporności na poślizg powierzchni, na których odbywa się ruch drogowy. 

Powierzchnie te to:
a.

Niepolerowane   powierzchnie   płyt   kamiennych 

brukowych i kostek brukowych kamiennych,

b.

Powierzchnie   betonowych   płyt   brukowych, 

betonowych kostek brukowych i krawężników betonowych.

c.

Powierzchnie drogowych nawierzchni asfaltowych i z 

betonów cementowych.

Niniejsza instrukcja została opracowana na podstawie załączników do 
norm   PN-EN,   dotyczących   elementów   kamiennych   i   betonowych   do 

zewnętrznych   nawierzchni   drogowych,   tj.   dla   przykładu:   PN-EN   1341 
Płyty z kamienia naturalnego do zewnętrznych nawierzchni drogowych i 

PN-EN   1339   Betonowe   płyty   brukowe.   Procedury   badań   cech 
powierzchniowych nawierzchni asfaltowych i z betonów cementowych 

są dopiero w opracowaniu Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego.  

ZASADA METODY I ZAKRES JEJ STOSOWANIA 
Pomiar wartości odporności na poślizg USRV (Unpolished Skid Resistance 

Value)   (wskaźnika   szorstkości)   wykonuje   się   na   próbkach   za   pomocą 
wahadłowego   przyrządu   do   badania   tarcia,   w   celu   określenia 

przeciwpoślizgowych właściwości powierzchni próbki do badania. 
Przytoczone   wyżej   normy   podają   procedurę   badania   próbek   tylko   w 

warunkach laboratoryjnych. W świetle dotychczasowej praktyki badanie 
to   można   wykonywać   także   w   warunkach   polowych,   na   istniejących 

nawierzchniach, po odpowiedniej adaptacji  procedur laboratoryjnych.  
Wahadłowy przyrząd do badania tarcia wyposażony jest w sprężynujący 

ślizgacz wykonany ze znormalizowanej gumy, przymocowany do końca 
wahadła.   W   celu   dokonania   oceny   przeciwpoślizgowych   właściwości 

próbki,   podczas   ruchu   wahadła   określa   się   siłę   tarcia   pomiędzy 
ślizgaczem   a   powierzchnią   badanej   próbki,   przez   odczyt   wychylenia 

wahadła na kalibrowanej skali. 
PRZYRZĄDY

Wahadłowy przyrząd do badania tarcia - wskaźnika odporności na 

poślizg USRV,

Woda pitna o temperaturze (20±2)

C, w pojemniku, do zwilżania 

powierzchni badanych próbek i ślizgacza.

background image

 Ad Wahadło do badania tarcia

Widok wahadłowego przyrządu do badania tarcia przedstawia Rys. 26. 
Wahadłowy   przyrząd   do   badania   tarcia   zawiera   m.in.   następujące 

elementy:
a.

Gumowy ślizgacz naprężany sprężyną. 

b.

Śruby   regulacyjne   umożliwiające   ustawienie   kolumny   nośnej 
przyrządu w pionie,

c.

Mechanizm   podnoszenia  i  opuszczania   osi   zawieszenia  ramienia 
wahadła, tak aby umożliwić :

Swobodne wahanie się ślizgacza bez dotykania powierzchni  

Mechanizm do zatrzymania i zwolnienia ramienia wahadła,    aby 

spadało z pozycji poziomej

d.

Wskazówkę   nominalnej   długości   300   mm,   zamocowaną   w   osi 

zawieszenia

e.

Regulacje tarcia w mechanizmie wskazówki, dla ustawienia odczytu 

zerowego przy swobodnym wahnięciu ramienia,

f.

Kołową   skalę   C,   wykalibrowaną   na   długość   ślizgu   126   mm   po 

płaskiej powierzchni, wyskalowaną od 0 do 100, w odstępach co 5 
jednostek,

g.

Kołową skalę F wykalibrowaną na długość ślizgu 76 mm po płaskiej 
powierzchni, wyskalowaną od 0 do 1, w odstępach co 0.05. 

Wymiary i własności (m.in. elastyczność i twardość) ślizgacza powinny 
być zgodne z normą EN 1341:2991 (E).

OPIS CZYNNOŚCI 

Pobieranie próbek
Zbiór   reprezentatywny   składa   się   z   co   najmniej   sześciu   próbek   do 

badania w przypadku materiału kamiennego, lub 5 płyt w przypadku 
betonowych płyt brukowych.

Każda próbka do badania powinna mieć wymiary umożliwiające badanie 
powierzchni   136   mm   x   86   mm,   reprezentatywnej   dla   całej   płyty. 

Powierzchnię należy badać z użyciem ślizgacza, o szerokości 76 mm i 
nominalnej długości ślizgu 126 mm, z odczytem na dużej skali C.

Jeżeli   to   nie   jest   możliwe,   można   wybrać   do   badania   mniejszą 
powierzchnię, 42 mmx86 mm i badać z użyciem ślizgacza szerokości 31.8 

mmi nominalnej długości ślizgu 76 mm, z odczytem na małej skali F.
Jeżeli wymiary powierzchni próbki do badania są mniejsze niż 42 mmx86 

background image

mm to badanie należy wykonać na większych próbkach z tego samego 
materiału, procesu produkcyjnego oraz z takim samym wykończeniem 

powierzchni i powinno to być zanotowane w sprawozdaniu.

Wykonanie badania
Przyrząd do badania tarcia oraz ślizgacz przechowywać w temperaturze 

pokojowej   (20±2)°

 

C   przez   co   najmniej   30   min,   przed   rozpoczęciem 

badania.

Bezpośrednio przed badaniem, za pomocą przyrządu do badania tarcia, 
zanurzyć próbkę w wodzie o temperaturze (20±2)

0  

C na co najmniej 30 

min.
Wybrać ślizgacz i skalę pomiarową odpowiednio do wielkości próbki.

Umieścić przyrząd do badania tarcia na stabilnej poziomem powierzchni i 
wyregulować śruba poziomującą tak, aby kolumna nośna wahadła była w 

pionie.   Następnie   podnieść   oś   zawieszenia   wahadła   tak,   aby   ramie 
wahało się swobodnie i wyregulować tarcie w mechanizmie wskazówki w 

taki   sposób,   aby   w   momencie,   gdy   ramię   wahadła   i   wskazówka   są 
zwolnione z pozycji poziomej po stronie prawej, wskazówka przeszła do 

pozycji zero na skali.
Nie   należy   stosować   ślizgacza,   który   nie   spełnia   wymagań   normy   EN 

1341:2001.
Ustawić sztywno próbkę do badania dłuższym bokiem w kierunku drogi 

wahadła   i   centralnie   w   stosunku   do   gumowego   ślizgacza   i   do   osi 
zawieszenia wahadła. Upewnić się, czy droga ślizgacza jest równoległa do 

podłużnej osi próbki.
Wyregulować   wysokość   ramienia   wahadła   tak,   aby   gumowy   ślizgacz, 

przesuwając się po próbce, stykał się z nią cala swoja powierzchnią i na 
określonej długości ślizgu. Zmoczyć obficie wodą powierzchnie próbki i 

gumowego ślizgacza, zwracając uwagę, aby nie zmienić ustalonej pozycji 
ślizgacza.   Zwolnić   wahadło   i   wskazówkę   z   pozycji   poziomej,   chwycić 

ramię wahadła w jego powrotnym wahnięciu. Zapisać pozycję wskazówki 
na skali. Wykonać te czynność pięć razy, ustawiając za każdym razem 

wskazówkę   w   położeniu   początkowym   i   zapisać   średnią   z   trzech 
ostatnich odczytów. Obrócić próbkę o 180

0

 C i powtórzyć badanie.

Przyrząd powinien być kalibrowany co najmniej raz na rok. 

Obliczanie wyników

background image

Jeżeli podczas badania jest stosowany szeroki ślizgacz o długości ślizgu 
126   mm,   wartość   odporności   na   poślizg   USRV   (Unpolished   Slip 

Resistance Value)   oblicza się dla każdej próbki jako średnią z dwóch 
uprzednio   zapisanych   wartości   średnich,   wyznaczonych   w   dwu 

przeciwnych   kierunkach     dokładnością   do   1   jednostki   na   skali   C. 
Odporność   na  poślizg   jest   średnią  wartością  wahadłowego   wskaźnika 

odporności   na   poślizg   uzyskaną   z   odczytów   na   pięciu   badanych 
próbkach.

Jeżeli podczas badania jest stosowany wąski ślizgacz o długości ślizgu 76 
mm,   należy   obliczyć   wartość   wahadłowego   wskaźnika   odporności   na 

poślizg  dla  każdej  próbki   jako   średnią  z  dwóch  uprzednio  zapisanych 
wartości   średnich,   wyznaczonych   w   dwóch   przeciwnych   kierunkach   z 

dokładnością do 00a jednostki na skali F, pomnożoną przez 100.  
Odporność   na   poślizg   USRV   jest   średnią   wartością   wahadłowego 

wskaźnika   odporności   na   poślizg,   uzyskaną   z   odczytów   na   pięciu 
badanych próbkach, pomnożoną przez 1.2 (współczynnik korygujący). 

Procedury nienormatywne: 

Jeżeli pomiar wykonywany jest w temperaturze innej 

niż   (20±2)

0  

C, należy zastosować korektę odczytu wg nomogramu 

podanego na Rys.27.

Wartość   odczytu   może   służyć   do   orientacyjnego 

określenia   wskaźnika  tarcia,   badanego   przyczepką   badawczą,   przy 
zastosowaniu   opony „slick” i prędkości pomiarowej 60 km/h, przy 

całkowicie   zablokowanym   kole.   Zależność   tą,   sformułowaną   przez 
doc.J.Zawadzkiego (IBDiM, 1976), przedstawia Rys. 28.

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

Sprawozdanie z badań powinno zawierać następujące informacje:

a) nazwę i adres laboratorium badawczego oraz miejsce, w którym 

wykonano badania, jeśli jest inne niż laboratorium,

b) numer, tytuł i datę wydania niniejszej normy,

c) opis elementów lub próbek badanych zgodnie z dana normą,
d) cechy identyfikacyjne sprawozdania (np. numer seryjny) i każdej 

strony oraz całkowitą liczbę stron sprawozdania,

e) nazwę i adres klienta,

f) datę przyjęcia elementów lub próbek do badań i datę wykonania 

badania,

background image

g) identyfikację metody badawczej lub opis metody bądź procedury,
h) opis procedury pobierania próbek, tam gdzie to istotne,

i) wszystkie różnice i zmiany w stosunku do zastosowanej metody 

badawczej oraz wszystkie inne informacje istotne dla określonego 

badania,

j) identyfikację każdej zastosowanej nieznormalizowanej metody 

badań lub procedury

k) opis próbki zawierający następujące dane:

rodzaj materiału,

nazwę i adres dostawczy,

kierunek uwarstwienia lub cechy anizotropii.

l) Liczbę i wymiary próbek do badania, oraz:

Średnią wartość odczytu wskazówki wahadła dla każdej 

próbki,

Średnią USRV próbki,

Rodzaj ślizgacza (76 lub 31.8 mm szerokości),

Opis faktury powierzchni.

m)

Oświadczenie dotyczące niepewności pomiarów 

n)

Podpis i tytuł lub równoznaczne wskazanie osoby 

odpowiedzialnej za sprawozdanie z badania i data wydania,

o)

Oświadczenie, że wyniki badań odnoszą się wyłącznie do 

badanych elementów lub próbek,

p)

Oświadczenie, że sprawozdanie nie może być powielane inaczej, 

niż tylko w całości i za pisemna zgodą laboratorium badawczego.

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ POLOWYCH (FORMULARZ 

NIENORMATYWNY)  (w załączeniu)

background image

         Rys.26.   Wahadło   angielskie   TRRL   do   badania   tarcia   (wskaźnika 

background image

odporności na poślizg)

Rys.27. Korekta odczytu ze względu na temperaturę

background image

y = 0,0002x

2

 - 0,0097x + 0,2102

R

2

 = 0,9996

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0

20

40

60

80

100

Ws kazanie wahadła

W

sp

ó

łc

zy

n

n

ik

 t

ar

ci

a

Rys.28. Orientacyjna korelacja pomiędzy wskazaniem wahadła (wskaźnik 

USRV) a wskaźnikiem tarcia μ


Document Outline