Recyklace za studena prováděná na místě
Část 6
Recyklace za
studena prováděná
na místě
[Zadejte text.]
Stránka 1
Seznam zkušebních postupů
Mísitelnost asfaltové emulze a hydraulického pojiva (fluidního popílku,
cementu)
Výroba zkušebních těles
Stanovení objemové hmotnosti nezhutněné směsi a vlhkosti záměsi
Stanovení pevnosti v příčném tahu
Stanovení odolnosti směsi studené recyklace proti mrazu a vodě
…3
…4
…6
…8
… 12
1. Mísitelnost asfaltové emulze a hydraulického pojiva
(fluidního popílku, cementu)
Účelem je ověření použitelnosti hydraulického pojiva, cementu nebo popílku v
kombinaci s asfaltovou emulzí a vodou jednoduchou a rychlou zkouškou
prováděnou při laboratorní teplotě.
Zkušební zařízení a pomůcky
Pro tuto zkoušku jsou potřeba:
•
•
•
•
Laboratorní váhy s přesností 0,01g
Vhodná skleněná nádobka objemu 300 - 400 ml (2 ks)
Skleněná tyčinka se zaoblenými konci (tl. 5 - 6 mm, dl. 150 - 180 mm)
Stopky
Zkušební postup
Do jedné, vodou vypláchnuté a osušené skleněné nádoby se naváží (100
±0,1) g připravené asfaltové emulze. Do druhé, vodou vypláchnuté a osušené
skleněné nádobky se naváží (100 ± 0,1) g připraveného popílku příp. cementu. K
němu se přidá pitná voda v množství (50 ± 0,1) g (poměr vody k cementu v/c =
0,5) a zamícháním skleněnou tyčinkou se vytvoří suspenze, která nesmí obsahovat
nerozmíchané zbytky popílku (cementu), suspenze se bezprostředně po vytvoření
přidá do skleněné nádoby s asfaltovou emulzí a vzniklá směs se stále ručně míchá
pomocí skleněné tyčinky. Doba od počátku míchání směsi, až k okamžiku, kdy
dochází ke štěpení emulze, se měří stopkami. Asfaltová emulze je hodnocena jako
vyhovující, když průměrná doba štěpení je větší než 4 minuty.
2. Výroba zkušebních těles
Podstatou zkušebního postupu je prof. W. Gletem modifikovaná
Marshallova zkouška připouštějící navíc zkušební tělesa 150,0 ± 0,1 mm. Jejím
účelem je stanovit fyzikálně mechanické vlastnosti v parametrech obecně
užívaných pro hodnocení asfaltových směsí podle ČSN 73 6121. Zkušební postup
je zpracován pro zkušební tělesa průměru 101,60 ± 0,1 mm, které jsem použil při
této práci.
Zkušební zařízení a pomůcky
Ke zkoušce jsou zapotřebí tyto zkušební zařízení a pomůcky:
• Lis schopný vyvinout sílu min. 50kN s přesností měření síly min. 200 N
Obrázek 1: Lis
•
•
•
•
•
•
•
Lis laboratorní pro vytláčení těles z formy
Laboratorní míchačka asfaltových směsí
Silnostěnné ocelové válcové formy na výrobu Marshallových zkušebních
těles lisováním, odolávající korozi včetně kovového nástavce a kovové
podložky (vnitřní průměr válce 101,60 mm - viz ČSN 73 6160 kap. VII)
Váhy do 16 kg s přesností 0,1 g
Tlačné čelisti o vnitřním průměru 101,6 ± 0,1 mm a šířce 76,0 ± 0,1 mm
Stopky
Laboratorní pomůcky (stěrky, lopatky, kovové plechy, kovová tyčinka,
násypka, filtrační papír a podložky pod plášť formy
Výrobní postup
Výroba a příprava směsi probíhá při laboratorní teplotě. Pro jednu zkušební sérii
se vyrobilo 16 zkušebních těles. Pro 1 zkušební těleso je zapotřebí cca 1120 g
záměsi. Nejprve se odváží základní směs navržená
dle složení a přidá se k ní odvážené množství
hydraulického pojiva. Obě složky se intenzivně
mísí po dobu 90 vteřin. Po přidání vypočteného
resp. korigovaného množství vody a stanoveného
množství asfaltové emulze se směs míchá dalších
120 vteřin. Po ukončeném míchání se směs uloží
na plech, přikryje polyethylenovou folií, aby
nedošlo k úbytku vlhkosti. Délka uložení je cca
0,5hod. Zkušební válce Marshallova tělesa podle ČSN 73
6160, čl. 172 (průměr 101,60 ± 0,1 mm, výška 63,50 ± 8
mm) na podložku. Na dno formy před naplněním směsí jsou
vložena kolečka filtračního papíru (1 až 3 ks). Směs se vsype
do formy pomocí násypky, kovovou tyčinkou propíchá cca
15x po obvodu a 10x uprostřed, srovná se povrch, na který
se položí 1 kolečko filtračního papíru. Pak se osadí hutnící
jádro a lisuje se zkušební válec. Směs je hutněna statickým
tlakem lisu silou (42,5 ±0,5)kN z jedné strany. Nárůst zatížení musí být postupný
tak, že v průběhu 3 minut je dosaženo síly 42,5kN a následně se zkušební těleso
zatěžuje touto silou po dobu 5 minut, aby se umožnil odtok přebytečné vody ze
směsi. Zkušební tělesa se vytlačí z formy po 24 hodinách od jejich výroby a
odstraní se filtrační papír. Zkušební tělesa se po odformování uloží při laboratorní
teplotě a relativní vlhkosti vzduchu 50-60 % na podložku (rošt) upravenou tak,
aby se mohly volně vysoušet za přístupu vzduchu ze všech stran, chráněny před
průvanem, slunečním svitem a přímým sáláním tepla z topidel.
3. Stanovení objemové hmotnosti nezhutněné směsi a vlhkosti
záměsi
Postupuje se dle normy ČSN EN 12697-5+A1. Tato zkouška slouží ke
stanovení objemové hmotnosti a výpočtu obsahu mezer ve směsi. Zde bude
popsán volumetrický postup stanovení objemové hmotnosti nezhutněné směsi.
Zkušební zařízení
Pro tuto zkoušku budeme potřebovat:
• Odvzdušněná voda
• Sušárna s nucenou ventilací udržující teplotu (110±5)°C
• Špachtle
• Váhy s přesností měření min. 0,1g
• Teploměr s přesností měření min. 0,1°C
• Pyknometr s nástavcem
• Vývěva s manometrem
• Vakuová nádoba pro vložení pyknometru
Vlhkost záměsi se stanovíme pomocí:
• Váženky
• Sušárna s nucenou ventilací udržující teplotu (110±5)°C
• Váhy s přesností měření min. 0,1g
Zkušební postup
Obrázek 2: Vakuová nádoba
Směs se vysuší do konstantní hmotnosti a naváží se
cca 700g. Stanovíme hmotnost čistého pyknometru
(m1) s nástavcem o známém objemu. Vysušený
vzorek se vloží do pyknometru, vytemperuje se na
okolní teplotu a zváží se (m2). Pyknometr naplníme
odvzdušněnou vodou cca 30mm pod okraj. Důkladně
promícháme a zachycený vzduch se odstraní použitím
vakua, které bude mít za následek zbytkový tlak 4kPa
nebo méně, po dobu (15±1) minut. Poté se po
opatrném naplnění odvzdušněnou vodou nasadí
nástavec a doplní se opět vodou po referenční rysku. Pyknometr umístíme do
vodní lázně při rovnoměrné teplotě ±1,0°C na dobu 30 minut, aby se teploty vody
a vzorku vyrovnaly. Následně doplníme vodu, vyjmeme pyknometr z lázně,
osušíme a ihned zvážíme (m3). Objemová hmotnost nezhutněné směsi stanovíme:
vzn
Kde,
2
1000
1
p
3
w
2
m1 ...... hmotnost pyknometru a nástavce v [g]
m2 ...... hmotnost pyknometru, nástavce a vzorku v [g]
m3 ...... hmotnost pyknometru, nástavce, vzorku a odvzdušněné vody
v [g]
Vp....... objem pyknometru v [m3]
ρw ....... hustota vody při zkušební teplotě v [kg/m3]
ρvzn ..... objemová hmotnost nezhutněné směsi v [kg/m3]
Obrázek 3: Váženky se směsí
Po ukončení míchání vzniklé směsi, umístíme určité
množství (cca 60-80 g) směsi do váženky a zvážíme (m1).
Následně se vloží do sušárny při teplotě (110±5)°C a
ponechá se uvnitř do ustálení hmotnosti. Poté se zváží (m2).
Vlhkost záměsi pak vypočteme:
z
Kde,
2
1
100
m1 ........ hmotnost vysušené váženky a vzorku v [g]
m2 ........ hmotnost mokré váženky a vzorku v [g]
wz ......... vlhkost záměsi v [%]
4. Stanovení pevnosti v příčném tahu
Tato zkušební metoda je základní charakteristika pro určení
čení pevnostních a
přetvárných
etvárných vlastností směsi
sm
studené recyklace. Při zkoušce je zkušební těleso
namáhané tlakem ve svislé rovině, procházející osou tělesa.
lesa. Tím se vyvolá tahové
napětí kolmo na směr
ěr působícího
pů
tlaku, až se při dosáhnutí mezní
zní hodnoty těleso
t
poruší lomovou
movou trhlinou v rovině
rovin procházející osou tělesa v místě dotyku tlačných
ploch zkušebního lisu.
Zkušební zařízení
řízení a pomůcky
pom
K této zkoušce jsou zapotřebí
zapot
tyto pomůcky:
•
•
Lis, splňující
ňující prEN 12697-34,
12697 34, který je schopen vyvinout sílu 28kN při
p
konstantní rychlosti zatěžování
zat
50mm za minutu
Tlačné čelisti se zatěžovacími
zat
pásy (viz tabulka 1),
), které mají konkávní
povrch dle zkoušeného tělesa
t
Tabulka 1: Vhodné rozměry zatěžovacího pásu
Průměrr zkušebních těles
tě D
v mm
Šířka zatěžovacího pásu
W v mm
Vzepětí zatěžovacího
ěžovacího pásu h v
mm
100±3
150±3
12,7
19,1
0,40
0,61
160±3
20,0
0,63
Obrázek 4: Tlačná čelist se zatěžovacími pásy
Legenda
1) Tlačná čelist
2) Zatěžovací pásy
3) Zkušební těleso
Recyklace za studena prováděná na místě
•
•
Měřící zařízení se schopností měření zatížení s přesností ±0,2kN
Klimatizační komora s teplotou 15°C
Postup zkoušky
Pro každou směs musí být vyrobeno alespoň tři zkušební tělesa. V této práci je
zjišťována pevnost v příčném tahu po 7,14 a 28 dnech. Zkušební tělesa mají průměr
100±3mm a výšku mají v rozmezí 35 – 75mm. Zkušební tělesa musejí být symetrická
s hladkým povrchem. Tělesa se temperují minimálně
dvě hodiny na teplotu 15°C. Následně se těleso vloží
do tlačných čelistí. Zkouška se provádí při
laboratorní teplotě. Zahájí se zatěžování, tak že
zatížení působí nepřerušeně a bez nárazů při
konstantní rychlosti 50mm/minutu, až do dosažení
maximální síly a deformace na mezi porušení tělesa,
které se zaznamenají. Poté se zaznamená typ
porušení tělesa. Čas od vyjmutí tělesa z temperovací
komory do ukončení zkoušky nesmí přesáhnout 2
minuty. Následně můžeme stanovit pevnost v říčném tahu, poměrnou deformaci a modul
pružnosti a odolnost proti vodě na tělesech uložených 7 dní ve vodě:
π
Kde,
2
D
P
H
P ........... maximální zatížení v [N]
D .......... průměr tělesa v [mm]
H .......... výška tělesa v [mm]
ITS ....... pevnost v příčném tahu v [MPa]
2
π
∆
D
1 3
0,274
µ
µ
Kde,
∆
µ
D
ε
hodnota maximální příčné deformace v [mm]
Poissonův součinitel [-]
průměr tělesa v [mm]
poměrné přetvoření v [%]
$
0,5
P
H
0,274
∆&,'
µ
Kde,
Ing. Petr Mondschein, Ph.D., Ing. Jan Valentin, Ph.D.
Projekt 1716/2011, F1 / a
Aktualizace a rozšíření výuky předmětu experimentální analýza konstrukcí
Stránka 9
Recyklace za studena prováděná na místě
P ........... maximální zatížení v [N]
µ ........... Poissonův
ův součinitel
souč
[-]
H .......... výška tělesa
ělesa v [mm]
∆0,5 ...... hodnota příčné
ř čné deformace odpovídající hodnotě 0,5P v [mm]
Porušení tělesa:
a) Rovná podélná prasklina – zkušební těleso
leso je prasklé přes celý průměr
pr
od
zatěžovacích
žovacích pásů vyjma kolem nich, kde můžou
m žou nastat drobné trojúhelníkové
praskliny
ěleso bez známek rovné praskliny
b) Deformace – těleso
c) Kombinace – kombinace rovné podélné praskliny a deformace
Obrázek 5: Typy porušení
Obrázek 6: Ukázka typu porušení
Následně stanovíme objemovou hmotnost zhutněné směsi
si suché a obsahu vlhkosti
zkušebního tělesa. Po dosažení nejvyšší síly se zkušební těleso
t
kvantitativn přemístí do
kvantitativně
vhodné nádoby nebo na vhodnou podložku. Zkušební tělesa
lesa se vysuší do konstantní
hmotnosti (m5) při teplotěě (105 ± 5) °C. Objemová hmotnost zhutněné směsi
sm
suché se
vypočte podle vzorce:
Ing. Petr Mondschein, Ph.D., Ing. Jan Valentin, Ph.D.
Projekt 1716/2011, F1 / a
Aktualizace a rozšíření výuky předmětu experimentální analýza konstrukcí
Stránka 10
Recyklace za studena prováděná na místě
m'
m* m+
(vzs
Kde,
m2 ........ hmotnost nasyceného tělesa pod vodou v [g]
m3 ........ hmotnost nasyceného tělesa povrchově osušeného v [g]
m5 ........ hmotnost vysušeného tělesa v [g]
ρvzs ...... objemová hmotnost zhutněné suché směsi [g/m3]
Obsah vlhkosti zkušebního tělesa w1 v % hmotnosti stavební směsi se vypočte podle vzorce:
,1
Kde,
m-
m'
m'
100
α
m1 ........ hmotnost suchého tělesa v [g]
m5 ........ hmotnost vysušeného tělesa v [g]
α ........... obsah asfaltu v [%] hmotnosti stavební směsi
w1 ......... obsah vlhkosti v [%]
Ing. Petr Mondschein, Ph.D., Ing. Jan Valentin, Ph.D.
Projekt 1716/2011, F1 / a
Aktualizace a rozšíření výuky předmětu experimentální analýza konstrukcí
Stránka 11
Recyklace za studena prováděná na místě
5. Stanovení odolnosti směsi studené recyklace proti mrazu a vodě
Tato zkouška stanovuje změny stability a přetvoření v závislosti na účinku vody a
mrazu
Zkušební zařízení a pomůcky
Potřebné pomůcky jsou:
• Mrazící skříň s minimální teplotou -20°C
• Plstěná podložka
Postup zkoušení
Pro zkoušku použijeme tělesa Marshallovy zkoušky (4 kusy). Tyto tělesa se kapilárně
nasytí do ustálené hmotnosti. Poté se vloží do mrazící skříně na dobu 6–ti hodin při teplotě 20 °C. Po zmrazení položíme tělesa na plstěno podložku tak, aby podložka byla ponořena ve
vodě, aby bylo umožněno kapilárnímu nasycení. Současně se tělesa rozmrazují při laboratorní
teplotě. Zkouška se cyklicky opakuje v předepsaném počtu cyklů. Když ukončíme poslední
cyklus, kapilárně nasycené tělesa uložíme na (5±0,5) hodin do vody k případnému dosycení
vodou. Potom stanovíme při laboratorní teplotě mokrou objemovou hmotnost ρvzm a změříme
výšku a průměr.
Ing. Petr Mondschein, Ph.D., Ing. Jan Valentin, Ph.D.
Projekt 1716/2011, F1 / a
Aktualizace a rozšíření výuky předmětu experimentální analýza konstrukcí
Stránka 12
Download

Část 6 studená recyklace