Насипна питома вага

Огляд

Тест питомої ваги на питому вагу використовується для визначення питомої ваги ущільненого зразка HMA шляхом визначення відношення його ваги до ваги рівного обсягу води.

Тест питомої ваги визначає вагу зразка HMA за трьох різних умов (рис. 1):

  • Сухий (без води у зразку).
  • Насичена поверхня суха (SSD, вода заповнює порожнечі повітря HMA).
  • Занурений у воду (під водою).

Використовуючи ці три ваги та їх співвідношення, можна розрахувати видиму питому питому вагу, питому питому вагу та питому питому вагу SSD, а також поглинання.

Об'ємна питома вага HMA необхідна для визначення співвідношень між вагою та об'ємом та для розрахунку різних величин, пов'язаних з обсягом, таких як повітряні порожнечі та порожнечі в мінеральних заповнювачах.

Стандартним випробуванням питомої ваги є:

  • AASHTO T 166: Насипна питома вага ущільнених бітумних сумішей із використанням насичених поверхнево-сухих зразків
  • ASTM D 2726: Насипна питома вага та щільність невсмоктуючих ущільнених бітумних сумішей
насипна
Рисунок 1. Зразки HMA в трьох умовах.

Передумови

Питома вага є мірою щільності матеріалу (маси на одиницю об’єму) порівняно з щільністю води при 23,4 ° C (73,4 ° F). Отже, за визначенням, вода при температурі 73,4 ° F (23 ° C) має питому вагу 1.

Насипне використання питомої ваги

Дизайн суміші Superpave - це об’ємний процес; ключові властивості виражаються в обсязі. Однак прямі виміри обсягу важкі, тому, як правило, вимірювання ваги проводять, а потім перетворюють на об'єм на основі питомої ваги матеріалу. Об'ємна питома вага бере участь у більшості розрахункових розробок ключових сумішей, включаючи повітряні порожнечі, VMA і, побічно, VFA. Правильні та точні визначення питомої ваги насипного матеріалу є життєво важливими для правильного проектування суміші. Неправильне значення питомої ваги великої маси призведе до неправильно розрахованих повітряних порожнеч, VMA, VFA і, зрештою, призведе до неправильної конструкції суміші.

Методи визначення питомої ваги

Незважаючи на те, що розділ опису тесту описує стандартний метод витіснення води з насиченою сухою поверхнею (SSD) AASHTO T 166, існує ряд інших доступних методів. Кожен використовує дещо інший спосіб визначення обсягу зразка і може спричинити різні значення питомої ваги.

Методи витіснення води

Ці методи, засновані на принципі Архімеда, обчислюють обсяг зразка шляхом зважування зразка (1) на водяній бані та (2) поза водяною банею. Потім різницю у вазі можна використовувати для розрахунку ваги витісненої води, яку можна перетворити в об’єм із використанням питомої ваги води.

Насичена поверхня суха (SSD)

Найпоширеніший метод (і той, що описаний у розділі "Опис випробування"), обчислює об’єм зразка, віднімаючи масу зразка у воді (рис. 2) з маси зразка твердотільного твердого диска. SSD визначається як стан зразка, коли внутрішні повітряні порожнечі заповнені водою, а поверхня (включаючи повітряні порожнечі, підключені до поверхні) суха. Цей стан твердотільного диска дозволяє враховувати внутрішні повітряні порожнечі як частину об'єму зразка і досягається замочуванням зразка на водяній бані протягом 4 хвилин, а потім його вилученням і швидким витиранням насухо вологим рушником.

Рисунок 2. Метод SSD.

Парафін

Цей метод визначає об’єм подібно до методу витіснення води, але використовує розтоплений парафіновий віск замість води для заповнення внутрішніх повітряних порожнин зразка (рис. 3). Отже, після набору воску немає можливості його витікання, і теоретично можна розрахувати більш точний об’єм. На практиці парафін важко застосувати правильно, а результати випробувань дещо суперечливі.

Рисунок 3. Зразок HMA, покритий парафіном.

Парафільм

При цьому методі зразок обмотують тонкою парафіновою плівкою (рис. 4), а потім зважують у воді та поза нею. Оскільки зразок повністю загорнутий, коли він занурений у воду, в нього не може потрапити вода, і теоретично можливо більш точне вимірювання об’єму. Однак на практиці нанесення парафінової плівки є досить складним, а результати випробувань суперечливі.

Малюнок 4: Покриття зразка HMA Парафільмом.

CoreLok

Цей метод обчислює об’єм зразка, як парафільмний метод, але використовує вакуумну камеру (рис. 5), щоб згорнути зразок у високоякісний поліетиленовий пакет (рис. 6), а не покрити його парафіновою плівкою (відео 1). Цей метод показав обіцянку як у точності, так і в точності.


Відео 1: пристрій CoreLok.

Розмірна

Цей найпростіший метод обчислює об’єм на основі вимірювань висоти та діаметра/ширини. Незважаючи на те, що дозволяє уникнути проблем, пов’язаних із станом твердотільного накопичувача, він часто є неточним, оскільки припускає ідеально рівну поверхню, тим самим ігноруючи нерівності поверхні (тобто шорстку текстуру поверхні типового зразка).

Гамма-промінь

Метод гамма-променів заснований на властивостях розсіювання та поглинання гамма-променів з речовиною. Коли джерело первинної енергії гамма-променів у діапазоні Комптона розміщується поблизу матеріалу, а для підрахунку гамма-променів використовується селективний детектор гамма-променів, розсіяні та нерозсіяні гамма-промені з енергіями в діапазоні Комптона можуть бути підраховані виключно. При належному калібруванні кількість гамма-променів безпосередньо перетворюється на щільність або питому вагу матеріалу (Troxler, 2001 [1]). На малюнку 7 показано пристрій Troxler.

Рисунок 7: Troxler Model 3660 CoreReader.

Опис тесту

Наступний опис - це короткий підсумок тесту. Це не повна процедура і не повинна використовуватися для проведення тесту. Повну процедуру можна знайти в:

  • AASHTO T 166: Насипна питома вага ущільнених асфальтобетонних сумішей із використанням насичених поверхнево-сухих зразків
  • ASTM D 2726: Насипна питома вага та щільність невсмоктуючих ущільнених бітумних сумішей

Інші стандартні випробування, доступні для визначення питомої ваги, які не описані в цьому розділі:

  • AASHTO T 275: Насипна питома вага ущільнених бітумних сумішей із використанням зразків з парафіновим покриттям
  • AASHTO TP 69: Насипна питома вага і щільність ущільнених асфальтобетонних сумішей за допомогою автоматичного методу вакуумного ущільнення

Резюме

Ущільнений зразок HMA (зазвичай ущільнений лабораторний зразок SGC або ядро ​​HMA, отримане на місцях) зважують на суху, насичену поверхнево суху поверхню (SSD) і занурюють у воду (Рисунок 1). Ці ваги використовуються для розрахунку питомої ваги та відсотка води, поглиненої зразком.

Приблизний час випробування

Кожне тестування займає приблизно 7 хвилин, за винятком часу на підготовку. Коли випробовується кілька зразків, час випробування на зразок може бути зменшений. Значний час підготовки може знадобитися, якщо забруднення потрібно видалити з дна зразка.

Основна процедура

  1. Висушити зразок до постійної маси та охолодити до кімнатної температури.
  1. Запишіть суху масу (малюнок 8).
Рисунок 8: Зважування зразка.
  1. Занурте пробу у воду на 25 ° C на 4 хвилини та запишіть занурену масу. Це можна зробити за допомогою наповненої водою ємності на вершині ваги або кошика, підвішеного у воді під вагою (Рисунок 2).
  2. Швидко промокніть зразок вологим рушником і запишіть суху поверхневу масу.

Результати

Виміряні параметри

Насипна питома вага (Гмб) та відсоток поглиненої води за обсягом.

Технічні характеристики

Не існує специфікації питомої ваги, але вона використовується для розрахунку інших заданих параметрів, таких як повітряні порожнечі, VMA та VFA.

Типові цінності

Типові значення питомої питомої ваги становлять від 2 200 до 2 500 залежно від питомої ваги заповнювача, вмісту в'яжучого в асфальті та величини ущільнення.

Зазвичай абсорбція повинна бути нижче 2 відсотків. Якщо проба поглинає більше 2 відсотків об'ємної води, тоді цей метод не є доречним. У цьому випадку використовуйте AASHTO T 275, питома вага вали ущільнених бітумних сумішей із використанням зразків з покриттям парафіном або AASHTO TP 69, питома вага та щільність ущільнених асфальтобетонних сумішей за допомогою автоматичного методу вакуумного ущільнення.

Розрахунки (інтерактивне рівняння)

Під час тесту реєструються три різні маси. Їх загальними символами є:


A = маса зразка на повітрі (г)
B = маса зразка SSD у повітрі (г)
C = маса зразка у воді (г)
Ці маси використовуються для розрахунку питомої ваги та поглинання води за допомогою таких рівнянь: