Prezentare generală

Testul de greutate specifică în vrac este utilizat pentru a determina greutatea specifică a unei probe HMA compactate, determinând raportul dintre greutatea sa și greutatea unui volum egal de apă.

Testul de greutate specifică masivă măsoară greutatea unui eșantion HMA în trei condiții diferite (Figura 1):

  • Uscat (fără apă în probă).
  • Suprafață saturată uscată (SSD, apa umple golurile de aer HMA).
  • Scufundat în apă (sub apă).

Folosind aceste trei greutăți și relațiile lor, pot fi calculate greutatea specifică aparentă a probei, greutatea specifică în vrac și greutatea specifică SSD în vrac, precum și absorbția.

Greutatea specifică în vrac HMA este necesară pentru a determina relațiile greutate-volum și pentru a calcula diferite cantități legate de volum, cum ar fi golurile de aer și golurile din agregatul mineral (VMA).

Testul standard de greutate specifică în vrac este:

  • AASHTO T 166: Greutatea specifică în vrac a amestecurilor bituminoase compactate utilizând eșantioane saturate la suprafață
  • ASTM D 2726: Greutatea specifică în vrac și densitatea amestecurilor bituminoase compactate non-absorbante
specifică
 Figura 1. Probele HMA în trei condiții.

fundal

Greutatea specifică este o măsură a densității unui material (masa pe unitate de volum) în comparație cu densitatea apei la 73,4 ° F (23 ° C). Prin urmare, prin definiție, apa la 23 ° C (73,4 ° F) are o greutate specifică de 1.

Utilizarea greutății specifice în vrac

Proiectarea mixului Superpave este un proces volumetric; proprietățile cheie sunt exprimate în termeni de volum. Cu toate acestea, măsurătorile directe ale volumului sunt dificile, prin urmare măsurătorile de greutate sunt de obicei făcute și apoi convertite într-un volum pe baza greutăților specifice materialului. Greutatea specifică în vrac este implicată în majoritatea calculelor de proiectare a amestecului cheie, inclusiv golurile de aer, VMA și, indirect, VFA. Determinările corecte și exacte ale greutății specifice sunt esențiale pentru proiectarea corectă a amestecului. O greutate specifică greutate specifică greutate va duce la goluri de aer calculate incorect, VMA, VFA și, în cele din urmă, va duce la un design incorect al amestecului.

Metode de determinare a greutății specifice în vrac

Deși secțiunea Descriere test descrie metoda standard AASHTO T 166 de deplasare a apei uscate la suprafață saturată (SSD), există o serie de alte metode disponibile. Fiecare folosește un mod ușor diferit de a determina volumul eșantionului și poate avea ca rezultat valori diferite ale greutății specifice.

Metode de deplasare a apei

Aceste metode, bazate pe principiul Archimedes, calculează volumul eșantionului cântărind eșantionul (1) într-o baie de apă și (2) din baia de apă. Diferența de greutate poate fi apoi utilizată pentru a calcula greutatea apei deplasate, care poate fi convertită într-un volum utilizând greutatea specifică a apei.

Uscat la suprafață (SSD)

Cea mai obișnuită metodă (și cea descrisă în secțiunea Descriere test), calculează volumul eșantionului prin scăderea masei eșantionului în apă (Figura 2) din masa unui eșantion SSD. SSD este definit ca condiția specimenului atunci când golurile de aer interne sunt umplute cu apă și suprafața (inclusiv golurile de aer conectate la suprafață) este uscată. Această stare SSD permite conturarea golurilor de aer interne ca parte a volumului eșantionului și se realizează prin înmuierea eșantionului într-o baie de apă timp de 4 minute, apoi scoaterea și ștergerea rapidă a acestuia cu un prosop umed.

Figura 2. Metoda SSD.

Parafină

Această metodă determină volumul în mod similar cu metoda de deplasare a apei, dar folosește o parafină topită în loc de apă pentru a umple golurile de aer interne ale unui specimen (Figura 3). Prin urmare, după ce ceara se fixează, nu există posibilitatea ca aceasta să se scurgă și, teoretic, se poate calcula un volum mai precis. În practică, parafina este dificil de aplicat corect, iar rezultatele testelor sunt oarecum inconsistente.

Figura 3. Eșantion de HMA acoperit cu parafină.

Parafilm

În această metodă, specimenul este înfășurat într-un film subțire de parafină (Figura 4) și apoi cântărit în și din apă. Deoarece specimenul este complet înfășurat când este scufundat, nu poate pătrunde apă în el și teoretic este posibilă o măsurare mai precisă a volumului. Cu toate acestea, în practică, aplicarea filmului de parafină este destul de dificilă, iar rezultatele testelor sunt inconsistente.

Figura 4: Acoperirea unei probe HMA cu Parafilm.

CoreLok

Această metodă calculează volumul eșantionului ca metoda parafilm, dar folosește o cameră de vid (Figura 5) pentru a înfășura eșantionul într-o pungă de plastic de înaltă calitate (Figura 6), mai degrabă decât să-l acopere într-un film de parafină (Video 1). Această metodă s-a dovedit promițătoare atât în ​​ceea ce privește precizia, cât și precizia.


Video 1: dispozitiv CoreLok.

Dimensional

Această metodă, cea mai simplă, calculează volumul pe baza măsurătorilor de înălțime și diametru/lățime. Deși evită problemele asociate cu starea SSD, este adesea inexactă, deoarece își asumă o suprafață perfect netedă, ignorând astfel neregulile de suprafață (adică textura superficială aspră a unui specimen tipic).

Raze gamma

Metoda razelor gamma se bazează pe proprietățile de împrăștiere și absorbție ale razelor gamma cu materia. Când o sursă de raze gamma de energie primară din gama Compton este plasată în apropierea unui material și un detector selectiv de raze gamma pentru energie este utilizat pentru numărarea razelor gamma, razele gamma împrăștiate și nedifuzate cu energii din gama Compton pot fi numărate exclusiv. Cu o calibrare adecvată, numărul de raze gamma este convertit direct în densitatea sau greutatea specifică a materialului (Troxler, 2001 [1]). Figura 7 prezintă dispozitivul Troxler.

Figura 7: Troxler Model 3660 CoreReader.

Descriere Test

Următoarea descriere este un scurt rezumat al testului. Nu este o procedură completă și nu ar trebui utilizată pentru efectuarea testului. Procedura completă poate fi găsită în:

  • AASHTO T 166: Greutatea specifică în vrac a amestecurilor de asfalt compacte folosind eșantioane saturate de suprafață
  • ASTM D 2726: Greutatea specifică și densitatea în vrac a amestecurilor bituminoase compactate non-absorbante

Alte teste standard disponibile pentru a determina greutatea specifică în vrac care nu sunt descrise în această secțiune sunt:

  • AASHTO T 275: Greutatea specifică în vrac a amestecurilor bituminoase compactate folosind eșantioane acoperite cu parafină
  • AASHTO TP 69: Greutatea specifică în vrac și densitatea amestecurilor compacte de asfalt utilizând metoda de etanșare automată sub vid

rezumat

O probă HMA compactată (de obicei o probă de laborator compactată SGC sau un miez HMA obținut în câmp) este cântărită uscată, uscată la suprafață saturată (SSD) și scufundată (Figura 1). Aceste greutăți sunt utilizate pentru a calcula greutatea specifică și procentul de apă absorbită de probă.

Timp de testare aproximativ

Fiecare test durează aproximativ 7 minute pentru a efectua, cu excepția timpului de pregătire. Când se testează mai multe probe, timpul de testare pe probă poate fi redus. Poate fi necesar un timp considerabil de pregătire dacă contaminarea trebuie îndepărtată de pe fundul probei.

Procedura de bază

  1. Eșantionul uscat la o masă constantă și răcirea la temperatura camerei.
  1. Înregistrați masa uscată (Figura 8).
Figura 8: Cântărirea probei.
  1. Se scufundă proba în 25 ° C (77 ° F) apă timp de 4 minute și se înregistrează masa scufundată. Acest lucru se poate face cu un recipient umplut cu apă deasupra unei cântare sau cu un coș suspendat în apă sub o cântar (Figura 2).
  2. Ștergeți rapid proba cu un prosop umed și înregistrați masa uscată la suprafață.

Rezultate

Parametri măsurați

Greutatea specifică în vrac (Gmb) și procentul de apă absorbită în volum.

Specificații

Nu există specificații pentru greutatea specifică în vrac, dar este utilizată pentru a calcula alți parametri specificați, cum ar fi golurile de aer, VMA și VFA.

Valori tipice

Valorile tipice pentru greutatea specifică în vrac variază de la 2.200 la 2.500 în funcție de greutatea specifică în vrac a agregatului, conținutul de liant de asfalt și cantitatea de compactare.

Absorbția ar trebui să fie de obicei sub 2%. Dacă mai mult de 2% apă în volum este absorbită de probă, atunci această metodă nu este adecvată. În acest caz, utilizați AASHTO T 275, Greutatea specifică în vrac a amestecurilor bituminoase compacte folosind eșantioane acoperite cu parafină sau AASHTO TP 69, Greutatea specifică în vrac și densitatea amestecurilor de asfalt compacte utilizând metoda de etanșare automată sub vid.

Calcule (ecuație interactivă)

Trei mase diferite sunt înregistrate în timpul testului. Simbolurile lor comune sunt:


A = masa probei în aer (g)
B = masa probei SSD în aer (g)
C = masa probei în apă (g)
Aceste mase sunt utilizate pentru a calcula greutatea specifică în vrac și absorbția apei folosind următoarele ecuații: