Przegląd metod badań właściwości mechanicznych mas bitumicznych

G L I W I C E

N iniejsza publikacja jest wynikiem zakończonej

W

roku 19 79 pracy naukowo-badawczej pt. „ P rze ­ gląd mełod badań m echanicznych w łaściw ości mas bitum icznych na podstawie doświadczeń za g ra n ic z­

nych i krajow ych", zleconej p rzez Centralny Z a rz ą d D róg Publicznych. Praca została wykonana w Insty­

tucie Budowy D róg Politechniki Śląskiej w G liw icach .

D yrektor Instytutu Budowy D róg D o c. dr inż. S T A N IS Ł A W L E S S A E R

N a cze ln ik Zespołu Techniki C Z D P

M gr inż. K O N R A D J A B Ł O Ń S K I

ZESZYTY NAUKOW E Nr 659

C Z E S Ł A W L E W IN O W S K I B A R B A R A S T R Y C H A R Z

PRZEGLĄD METOD BADAŃ WŁAŚCIWOŚCI

MECHANICZNYCH MAS BITUMICZNYCH

PL IS S N 0 4 3 4 -0 7 7 9

G L I W I C E 1 9 8 0

OPINIODAW CY Prof. dr hab. inż. Tadeusz Hop

Dr inż. Janusz Zaw adzki

RED A K TO R NACZELNY WYDAW NICTW UCZELNIANYCH i P O L IT E C H N IK I Ś L Ą S K IE J

J a n B a n d ro w ski

RED A K TO R DZIAŁU Zdzisław Trojan

SEK R ETA R Z R ED A K C JI Wojciech M ikołajków

O PRACOW AN IE REDAKCY JN E Eugenia M andrak

W ydano za zgodą R e k to ra P o lite ch n ik i Ś ląskie:

Dział W ydaw nictw P o litech n ik i Śląskiej G liw ice, ul. K u jaw sk a 2

N a k ł. 250+50 A rk . w y d . 5,99 A rk . d r u k . 7,5 P a p i e r d r u k o w y k l. V 70x100 70 g O d d a n o d o d r u k u 4 06 1980 P o d p is , do d r u k u 20.08.1980 D r u k u k o ń c z , w p a ź d z . 1980

Z a m . 807/80 S-24 C e n a z ł 15.—

S kład, fotokopie, d ru k i opraw ę

w ykonano w Z akładzie G raficznym P o litechniki Ś ląskiej w G liw icach

1. Metody badań konwencjonalnych ...

1.1. Ogólna charakterystyka badań ...

1.2. Badanie wytrzy ma ło śc i na ściskanie proste (eetoda O u r i e z a ) 1.3. Badanie Marshalla ...’...

1.4. Badanie Hubbard-Fielda ...

1.5. Badanie penetrometrem stożkowym ...

1.6. Badanie Hveena ... ... ...

Literatura do rozdziału 1 ... ... . 2. Badania zmęczeniowe ... ... ... ...

2.1. Wstę p ...

2.2. Właściwości mechaniczne nas przy powtarzającym się (cyklicz­

nym) zginaniu ... ...

2.2.1. Ogólna synteza wy ników ... ...

2.2.2. Me to dy badań ...

2.3. Własności mechaniczne mas przy powtarzającym się ściskaniu 2.3.1. Ogólna synteza wyników badań ...

2.3.2. Metody badań ... ...

Literatura do rozdziału 2 ...

3. Metody badań próbek poddanych działaniu obciążenia od toczącego się koła ...

3.1. Wstę p ... ...

3.2. Badanie odkształcenia masy pod wpływem obciążenia od toczą­

cego się koła (metoda "Wheed-tracklng” ) [1]...

3.3. Badanie przyczepności lepiszcza bitumicznego do kruszywa w aparacie z toczącym się kołem (metoda “W h ee d- tr ac ki ng ") ...

3.4. Badanie w symulatorze obciążeń [3] ...

3.5. Badanie na torze kołowym w Laboratorium Shella w Am sterda­

mie ... ... .. ... ...

3.6. Ter kołowy na poligonie doświadczalnym [6] ...

Literatura do rozdziału 3 ... ...

4. Nowe metody badania wytrzymałości i odkształoalności mas bitu­

micznych ... i...

4.1. Badanie wy trzymałości na rozciąganie [l], [2] ...

- 4 -

Str.

4.2. Ba da ni e pełzania ma sy przy ściskania [3] . [4] , [5] , [7], [8] Si

4.3. Ba danie pełzania aa sy przy śc inaniu [7], [9]... ... 84

4.4. Ba danie pełzania aa sy przy r o z c i ą g a n i u ... ... 86

Literatura do rozdziału 4 ... ... 86

5. Za gę szczanie nas nineralno- bi tu ni czn yc h w prasie obrotowej ... 87

5.1. w p r o wa dz en ie ... 87

5.2. Za sa dy działania u r z ę d z e n i a ... 88

Literatura do rozdziału 5 ... 89

S t re sz cz en ia ... 90

/ ^I

1,1. Ogólna charakterystyka badań

Pierwsze badania mechaniczne wy ko na ne na próbkach nas nineralno-bitu- nicznych w celu określenia ich wł aś ci wo śc i po wbudowaniu (”in s i t u “ ).ogra­

ni czały się do poniaru siły niszczącej badaną próbkę w ściśle określonych waru nk ac h badania. Stwierdzono doświadczalnie, że wyniki uzyskane z tych badań - uznanych juz dzisiaj za badania konwencjonalne - zależę od licz­

nych czynników, takich jak:

- sposób przygotowania próbek, - temperatura badanie,

- prędkość przesuwu tłoka itp. '

Poni ew aż fizyczna intepratacja w y ni kó w była trudna, a czasem nawet nie­

możliwa, zaszła wówczas potrzeba dostosowania warunków wykonywanych badań do w a r u n k ó w rzeczywistych - wy st ępujących na drodze - przy równoczesnym uwzględnieniu wz ro st u obclęZenia ruchem samochodowym.

Mimo przystosowania wa ru nk ów badań konwencjonalnych do wa ru nk ów rzeczy­

wistych, istnieje jednak konieczność stosowania nowych metod badań umożli­

wiaj ąc yc h bardziej szczegółowe poznanie mechanicznych wł as no śc i mas mine­

ralno-bitumicznych oraz lepiszcz. Ma te ri ał y te nie podlegają bowiem prawu Hooke'a, lecz ze względu na swój lepkosprężysty charakter ich własności zaleZę od temperatury i czasu trwania obciężania,'

W celu trafnego przewidywania wł aś ci wo śc i masy. po jej wbudowaniu w na­

wierzchnię, konieczne jest stosowanie w badaniach laboratoryjnych takich metod, któro uw zg lędniałyby wszy st ki e czynniki, wywierajęce w rzeczywi­

stości wpły w na właściwości ma sy wbudowanej w nawierzchnię. Jednak badania spełniajęce to wymaganie sę bardzo złożone, a więc kosztowne i długotrwa­

łe, co czyni je mało praktycznymi.

Pomimo pewnych niedoskonałości badania konwencjonalne są nadal przydat­

ne, gdyż dostarczaj? danych, które umożliwiaj? wykonanie analizy porównaw­

czej z innymi b a d a n i a m i , a tego typu porównanie może inspirować nowy po­

mysł lub uogólnienie, pozwalające określić parametry masy po jej wb u d o w a ­

niu. '-i

Do najbardziej rozpowszechnionych badań konwencjonalnych zalicza się:

- badania wy trzymałości na ściskanie proste (metoda Durieza), - badanie Marshalla,

- badanie Hubbard-Fielda,

- 6 -

- badanie penetrometrem ze st ożkiem oraz - badanie Hveema.

1.2. Badanie wytrzy ma ło śc i na ściskanie proste (metoda Durieza)

1.2.1. W s t ę p

Metoda ta jest powszechnie stosowana we Francji i polega na określeniu wytrzy ma ło śc i próbki walcowej na ściskanie. Oest ona szczególnie pr zydat­

na do sprawdzania prawidłowości doboru składu mieszanki kruszywa i ilo­

ści lepiszcza. Ba danie to pozwala również określić niszczęce działanie w o ­ dy na masę na podstawie oceny spadku wy trzymałości badanej próbki po na­

syceniu jej wodę.

1.2.2. Z a s a d y b a d a n i a [l] , [2] , [3]

próbka w a lc ow a poddana jest ściskaniu (rys. 1.1) przy stałej prędkości przesuwu tłoka P = 1 mm/s.

Ola mas o zi arnach do 14 mm, próbki maję średnicę JS = 80 mm oraz cię­

żar G = 1000 g. próbki sę formowane i zagęszczane pod prasę w cylindrze z dwoma tłokami (rys. 1.2) siłę P g ■ 60 kN, tzn. przy ciśnieniu równy«

120 barów (11,93 M P a ) i działajęcym przez okres B minut.

Rys. 1.1. Schemat pomiaru wytrzy- Rys. 1.2.. Schemat zagęszczania

małości na ściskanie proste próbki

Ola mas z ziar na mi wi ęk sz ym i od 1 4 mm, ustalono średnicę próbki j> ■

= 120 aa, a jej masę na 3500 g. W tym wy pa dk u próbki sę zagęszczane pod naciskiem 180 kN, przy czym pozostałe wa ru nk i pozostaję bez zmiany.

Wytrzymałość na ściskanie określana jest na 5 próbkach przechowywanych przez 8 dni w środowisku suchym oraz na 5 próbkach przechowywanych przez s4 dni - wodzie, w temperaturze +18°Ć. Próbki sę ściskane po 8 dniach od

i, •i i • c

clłWilt ith wykonania również w temperaturze, 18 C.

Dodatkowo na próbkach tych okraóla się: stopień zagęszczania, nasiękli- wo śc i oraz pęcznienie.

Sprawdzanie składu «asy - dla danego uziarnienia aieszankl kruszywa - polega na przebadaniu trzech serii próbek z róinę zawartoócię wypełniacza oraz czterech serii próbek z róinę zawartoócię lepiszcza.

Zaleca się wykonywanie badaó dodatkowo w tea- peraturze 0 ° C 1 50°c, a to w celu określenia w p ły wu teaperatury na wytrzywałoóó badanej aasy.

Zaleca się również określenie wytrzymałości na rozcięganie aetodę brazylijską, tzn. przez ściskanie próbki w sposób pokazany na rys. 1.3.

Badanie to wy konuje się na próbkach suchych oraz na próbkach nasyconych wodę.

Opisana aetoda Durieza pozwala określić a.in.

stosunek wy tr zymałości próbki nasyconej wodę do wy tr zyaałości próbki suchej, który Jest po śr ed­

nią niarę przyczepności lepiszcza do kruszywa.

Doświadczalnie określono kryteria oceny aaa mineralno-bitumicznych przeznaczonych na w a r ­ stwy więżęce 1 jezdne. Wyaagania według nora francuskich (LCPC) zestawiono w tablicy 1.1.

Tablica 1.1 Wyaagania dla betonu asfaltowego wg Durieza

Badana cecha

Wyaagania dla wa rstwy więZęce

z betonu asfalto­

wego 0/10 lub 0/ 14

wa rstwy jezdnej z betonu asfalto­

we go 0/10 lub 0/14

Zagęszczenie, %

min 90 91

aax 94 95

Wytrzymałość na ściskanie w teap. 18°C

- masy z asfaltem 80/100 MPa S 5 MPa

.- masy z asfaltem 60/70 > 6 MPa $ 6 MPa - aasy z asfaltem 40/50 > 7 MPa § 7 MPa

rx

)

Stosunek ^ 0,75 0,75

X V - wytrzymałość na ściskanie próbki nasyconej wodę, R - wytrzymałość na ściskanie próbki w stanie suchym.

p * /m m /s

Rys. 1.3. Schemat po- alaru wy trzyaałości na rozcięganie przy ścis­

kaniu prostopadle do osi walca

- 8 -

1.3. Ba danie Marshalla _{p ,}

1.3.1. W p r o w a d z e n i e [4], [s]

W 1940 roku Korpus Inżynieryjny Ar mi i Stanów Zjednoczonych rozpoczął poszokiwania prostych wetod badań, których rezultaty ao głyby służyć jako kryteria ocen y optyaalnej zawartości aefaltu w Mieszankach nineralno-as- faltowych, przeznaczonych do przenoszenia dużych obciążeń przekazywanych przez sa aoloty i po jazdy wojskowe.

An al iz uj ąc w y ni ki szeregu prac badawczych i porównując zakree mo żliwo­

ści poszczególnych metod zdecydowano zaadoptować do celów praktycznych me­

todę badania a a ? aineralno-bltuaicznych, opracowana przez Bruce G. Mar­

shalla z Drogowego Departaaentu Stanu Missiseippi.

1.3.2. Z a s a d y p o a i a r a [6]

Oznaczenia stabilności nas metodą Marshalla polega na ściekaniu próbki walcowej prostopadle do Jej osi przy stałya przesunie tłoka. Próbka umie­

szczona Jest ni ęd zy odpowiednio w y ­ profilowany®! szczękani (rys. 1.4).

S t a b i l n o ś c i ą w g M a r s h a l l a przyjęto nazywać wartość obciężenia powodującego zni­

szczenia próbki.

O d k s z t a ł c e n i e w g M a r s h a l l a jest to wa rtość odkształcenia p r ó b k i , odczytana w chwili jaj zniszczenie.

Wg normy A S T M D 1559-75 szczegóło­

w e wa ru nk i badania są nestępujęce:

a) wy m i a r y próbek:

- wy sokość 6,35 ca (2,5 c a l a ) , - średnica 10,16 ca (4 cale), b) prędkość przesuwu tłoka prasy:

- 5,08 ca/ain (2 c a l e / a i n ), c) t«aparatura próbki w czasie śc is­

kania :

- dla nas ze smołę (37,5 * 1 )°C.

1.3.3. Z a s t o s o w a n i e t# e t o d y [8] , [9] , [10] , [li]

Metoda Marshalla zalecana Jeet do:

s) ustalenia składu aiaszanki aineralnaj dla reprezentatywnej próbki kru­

szywa, z uwzględnieniea jego rodzaju i u z i e m i e n i a oraz zdolności naey do przenoszenia przewidywanych o b c i ą ż e ń ,

Rys. 1.4. Schemat pomiaru s t ab il­

ności i odkształcenia próbki wg a e to dy Marshalla

dla aas z asfaltem (60 + 1) C,

b) ustalenia optymalnej zawartości lepiszcza dla określonego uprzednio składu aieezanki m i n e r a l n e j ,

c) kontroli produkowanej aasy.

Badanie to stosuje się do nas aineralno-bituaicznych z ziarnani do 25 an wyko ny wa ny ch na goręco.

Noraa A S T M P 1559-79 zaleca również wykonywanie badania na próbkach o średnicy Jl - 10,16 co (p • 4 cale) i wysokości zawartej wi ęd zy 2,54*

7,62 cn (1*3 cale), wyciętych z nawierzchni. Poalerzonę stabilność «noży się w t e d y przez odpowiedni współczynnik korygujęcy zależny do wysokości próbki, który równy Jest 1 dla próbki wzorcowej o wysokości 6, 35 cn (2,5 cala).

Niektóre ośrodki badawcze ustaliły - na podstawie wyników uzyskanych z badań wg n e to dy Marshalla - kryteria oceny nas aineralno-bituaicznych.Tak np. Instytut As fa lt ow y w stanach Zjednoczonych i Ministerstwo Lotnictwa w Wielkiej Brytanii ustaliły wynagane wartości stabilności i odkształcenia dla nas przeznaczonych na drogi o określonyn obciężeniu ruchen. wartości te zestawiono w tablicy 1.2.

Tablica 1.2 Wartości stabilności i odkształcenia wg Marshalla

ustalone przez Instytut A s fa lt ow y w U S A i Ministerstwo Lotnictwa Wielkiej Brytanii

dla nawierzchni drogowych i lotniskowych

instytucja Rodzaj obciężenia

Miniaalna

stabilność Odkształcenie rucha»

w daN w funtach w no w calach

Instytut As fa lt ow y - Stany Zj ed­

noczone

drogowy

lekki 227 500 2*5*

*

0,08*0,20*)

drogowy

średni 227 500 2*4,5 0,08*0,18

drogowy

ciężki 341 750 2*42 > 0 , 0 8 * 0 ,162 ^

Ministerstwo Lotnictwa - Wielka Br y­

tania

lotniskowy 817 1800 aax 42 ^ ■ax 0,162 )

'próbki zagęszczane przez 35 uderzeń skierowanych na płaszczyznę gó^-r,? i 35 na płaszczyznę d o l n ę , zawiast 50 (jak w netodzie standardowej w przy padku obciężenia ruches średnia),

' "^próbki zagęszczane przez 75 uderzeń zsaiast 50.

- 10 -

1.3.4. I n t e r p r e t a c j a w y n i k ó w b a d a ń [li] . [13], [14], [15], [16], [18]

Stabilność oznaczona metodą Marshalla jest w istocie wytrzymałością próbki na ściskanie, przy stałym przyroście odkształcenia próbki, jednak odkształcenie szczęk, w których mi eś ci się próbka (rys. 1.4), Jest przy­

czynę ciśnienia bocznego 1 bardzo złożonego rozkładu naprężeń w e w n ę t r z ba­

danej próbki. Unie mo żl iw ia to elementarną analizę wy ników ba da ni a. Do ty ch­

czas ustalono, że badanie Marshalla nie mo że być zaliczone do grupy badań podstawowych. Nadal jednak toczę się dyskusje, w celu uzyskania odpowie­

dzi na pytanie: w Jakim stopniu metoda Marshalla jest przydatna do kontro­

li wytwarzanej masy mineralno-bitumicznej na budowie?

Oe dn ym z wa żn yc h el em en tó w badania Jest sposób przygotowania próbek, a z właszcza ich zagęszczenia. Próbka przygotowana w laboratorium powinna cha­

rakteryzować się za gęszczaniem od po wiadającym nie tylko zagęszczeniu masy po uwałowaniu, ale również jej za gę sz cz en iu pod w p ł y w e m działania ruchu.

St an dardowa me to da za gę szczania przez 50 uderzeń ubijaka nie sprawdza się w różnych waru nk ac h zagęszczania i dla różnych nas. W celu uzyskania lepszej zgodności m i ę d z y zagęszczeniem ma sy w warunkach laboratoryjnych, a jej za gęszczeniem "in situ* stosuje się również 75 uderzeń ubijaka.

A b y odpowiedzieć na pytania: czyn sę wielkości mierzone metodę Ma r­

shalla oraz jakie są relacje m i ęd zy ich wa rt oś ci am i a nośnością nawierz­

chni bitumicznej, wyniki badań wg Marshalla były porównywane z wynikami uzyskanymi przy t rójosiowym ściskaniu oraz ściskaniu prostym.

Szeroko dyskutowane i interpretowane - w tym aspekcie - były prac e w.

H. Goetza i 3.F. Mc Longhina. Ola badanych mas ustalono liniową zależność po między wart oś ci ą odkształcenia w g Marshalla a kątem tarcia w e wn ęt rz ne­

go. Zależność tę wy rażono za pomocą wzoru

6 = 60 - F. (1.1)

g d z i e :

F - wa rtość odkształcenia, w calach,

0

- wa rtość kąta tarcia wewnętrznego, w stopniach.

Wartości kęta tarcia wewnętrznego, obliczone Za pomocą wz o r u (1.1), u- poważniaję do stwierdzenia. Ze bardzo małym wartoś ci om odkształcenia Mar- schalla (F) odpowiadają duże wa rtości kęta tarcia we wn ęt rz ne go (0). Ta empiryczna zależność Jest nieścisła, gdyż odkształcenie nie,może być po­

równywane be zp ośrednio z kątem tarcia wewnętrznego. ¿Jednakże wa runki ścis­

kania próbek wg metody Marshalla oraz tarcie wewnęt rz ne będę w y wi er ał y 1- st ot ny wp ł y w na wart oś ci odkształcenia, występujące w badaniu Marshalla zjawisko tarcia m i ęd zy próbką a szczękami aparatu może wywołać w badanym materiale naprężenia równoległe do wysokości próbki zmieniające się wraz ze zmianę kąta tarcia we wn ęt rz ne go materiału, skąd wynika przypuszczalny

zwięzek M i ęd zy wartością tego kęta, a odkształcaniem próbki a chwili jej zniszczenia. Kons ek we nc ję taj interpretacji Jest twierdzenie,iż odkształ­

ceni e powinno zależeć od w y so ko śc i próbek o identycznej średnicy. Twier­

dz enie to jeat niezgodne z pracami, których rezultaty wykazały, że od­

kształcenie w g Marshalla nie zalania się w r a z ze zalanę wysokości próbki, Niezgodność tę po tw ie rd zi ły również wy ni ki badaó aaerykaóaklch, które by­

ły podstawę do opracowania tablicy ws pó łczynników przeliczeniowych dla eta>

bl lnoóci pomierzonej na próbkach o różnej wyeokoóci (ASTM O 1559-75).

8adanie Marshalla,zastoeowane do projektowania składu aieezankl wi- no r a l n o - as fa lt ow ej, wykazuje,że s t a­

bilność - jako funkcja rosnęcej za­

wa rtości lepiszcza - osiąga swoje nakeiauB, podczas gdy odkształcania stale roónie (rys. 1.5a 1 1,50).W y ­ nika z tego, że nasa o takin saaya składzie aineralnyn, ale z dwlsna różnyni zawartościami asfaltu, cha­

rakteryzuje s i ę tę samą st abilno­

ścią, lecz innyw odkeztałcenien, a więc indywidualne rozpatrywania s t a­

bilności lob odkształcania nie po­

zwala wnioskować w sposób właś ci wy o zachowaniu się aasy wbudowanej w nawierzchnię. Nie w każdy® przypad­

ku odcinki nawierzchni bitunicznej, z których pobrane próbki aaję tekę sanę stabilność, będę zdolna do przenoszenia przewidywanego obcię- żania. Zależeć to będzie zarówno od wartości odkształcania, jak i sta­

bilności (tabl. 1.3).

Stwierdzono również, że w interpretacji wy ników badania Marshalla waż- nę rolę odgrywa stosunek stabilności ( s ) do odkształcania (f). Wg L.W.

Nijboera stosunek ten jest miarę sztywności na sy i nożna go warazić jako funkcję nacieku kół wg wzoru

Rys. 1.5. przykładowe wy k r e s y wł a ­ ściwości n a s y batonu asfaltowego uzyskane z badaó w g ae to dy Mar­

shalla

| - 1.2 . p. (1.2)

g d z i e :

S - stabilność wg Marshalla w funtach,

F - odkształcenie wg Marshalla w setnych cala,

p - naciek jednostkowy koła pojazdu w funtach na cal kwadratowy.

Zachowaniasię nawierzchnibitumicznychwykonanych'z was ', którecharakteryzuj!się identycznyniwartościamistabilności lub odkształceniawgMarshalla

- 12 ^-

JOH H©

©

•HC

©O Al 9

rH9 aO

JCu

>*

c

•©

£

CD 12 W

tH O

H 16

rrt 13 ro

Trt 13

N©

s CM in 9 vO vO o 9 9 o

T3 s in o Pi O o ro to rn to

o •

£ tO to w to to 10

JZu

© O tn o tn tn tn o 9 g

ki w CM ą CM O H 9

c * * 9 O rrt

9 trt rt d iH • H * CM H H

w-

£

'O ‘

SDO rHCż

•H-ffl CS

CA 3 W 43 tn N CD W 9 H

■u i& to <D H <H ro ro

43 <o <D vO 43 GO OJ vO in

£ trt

©» fi

•H © .© © © 9 ©

© *H tS 9 9 •H •H •H 9 9 •H ■H

£ £ O O C C C O ts O O

® J3 9 9 <3* «' O ® © ©• & 9 ©

rł O r t £ ■o T“ł o O O • n fO ts o

£ M 9 O © © rM A! Al © 9 Al AS

<0 U -H 9 ■r-i rH © « © irrt H ® «

JB D M U 9 © k-» © *J © *i ® © © © 4^ O

5 -H T? S % M A S M A I M Al £ 3 M A I W rH

-£ £ O O © © ® © © s O O © © ® ©

o © - o *o *o Jf i a Ji 25 "O TS ^ St ^ P

© : O 9 © t3 C T$ Ł T3 t a *o C *9 Ł

N a N N O ** O V O M M O 4J O

jaa 1 i 1

fes ffl O AS

c S c <S

& ja "O rH "O *i

9 iM © H

1- -3 ■rł^S •a» ®

© « O «3 .¿s

*» C- O +■* O T 3

a 0 o

a •ri ■H

M ł”5 H .3* S 3

■ ts ' £i 9 O -O

JK ' O S ' © •o W £

j b O O Ł. O ©

JL J£ C O.HC O

•C

H9

L.

9e

cS

N©

•H©

S

*oN

A*i

©

U6J*

•**> * 3 OO. OJ

©» » 9 £a

® ©£1 -H

© Oa

>. * 9 ®

©N ON

•H© CL9

039

N © L. O

© SS

© *■* O M t.

© ©

n ' ■

W ^ A l

© © ® -o 3 © a © U -H >. CS jh a s c

B? » tf I

i 8 i CS M

3eZeli w y ra zi się stabilność w daN, odkształcenie w nn, a nacisk koła w d a N / c n , to wyrażanie (1.2) przybierze postać:

S

F ^{30,05 (1.3)}

Zależności (1.2) 1 (1.3) notnlono po przyjęcia dwóch ważnych założeń, a aianowicie:

- odkształcenia nawierzchni, która nie przekraczaję wart oś ci 1 { i w za eadzle sprężysto, wyznaczaję granicę oważanę za obliczaniowę siłę na­

cisku ,

- naprężania styczne w nawiarzshni od naciska pionowego stanowię 4 0 % na­

ciska obcięZajęcege.

OeZell stosunek wa rtości stabilności do odkształcania (•§) nia będzie nn ia je zy od iloczynu 1,2 p, wśwczas korzystajęc z wy kr ou u przedetawlofcs- gona rya. 1.6- nożna przewidzieć, czy nawierzchnia poddana działania d a ­ nego obciężenia będzie spełniać wynagania w zakresie odporności na odkeztaie- cenia trwałe. Na wy kresie ty« przedstawiono zależność ni ęd zy odkoztałce-

o i i i « T

Odkształcenie ug Marshalla ( f )

3 4 5 6 7

Odkształcenie ug Marshalla ( F)

Rys. 1.6. Graniczna wa rtości sta­

bilności i odkształcania w g Mar­

sh al la dla batona asfaltowego,prze­

z naczonego do bo dowy drśg i lotnisk

Rya. i.7. Graniczne wartości sta­

bilności i odkształcenia oznaczona na podstawia badań batona as fa lt o­

we go netodę Marshalla dla dwóch stałych wartości dopuszczalnej s i ­ ły naciska w g L.W. Nijboera i C.T.

Matcalfa

- 14 ^-

niea a st ab ilnością dla danych na rtości nacisków pionowych, w odnieeie- niu do nawiarzcbni drogowych i lotniskowych.

W e d ł u g C.T. Metcalfa, który określa wa rt oś ć ai ły nacieka na podstawie danych z badania Marshalla, bazując na tych sanych hipotezach co L.W.Mlj- boer, lecz zakładając, że naprężenia st yczne stanowią 5 0 % na ciska obciąż«-»

jącego, wa r t o ś ć s i ł y nacisku (n) ^w funtach na cal kwadra to wy nożna okre­

ślić z następ uj ąc eg o wzoru

(120 ^-

" i c e r n . s - . _(1.4)

Na rysunkach 1.7 i 1.8 pr zedstawiono krzywe ilustrujące znienność siły nacisku w g L.W. Ni jboera i C.T. Me tcalfa oraz innych ba da cz y w zależności od paraaetrów S i F określonych netodą Marshalla.

$ 24.5(7j (2500)

5

(9,613

(

2

'

000

)

« (4,7(0,

| ((500)

I:

o, 5 5 0 7 } i U 000)

§ 4.903 V O

§

(500)

Nacisk ^{7 , f r} N acisk (4 m ?

5J0 00

O d kszta łcen ie, mm

Rys. 1.8. Porówn an ie w a r t oś ci granicznych st ab il no śc i i odkształcenia wg różnych au to ró w [17] dla dwóch st ałych w a r t oś ci do pu sz cz al ne go nacisku

We dł ug pierwotnych założeń n e to dy Marshalla przyjęto dla nas asfalto­

wych tenperaturę badanie równą 60°C. Zo stała ona ustalona z uwagi na taa- peraturę wyst ęp uj ąc ą w nawierzchniach drogowych wy ko ny wa ny ch z nas nine- ra lno-bitunicznych na południu Stanów Zjednoczonych. Te ap er at ur a ta nie nusi być adaptowana do badań wyko ny wa ny ch w innych warunkach klinatycz- nych.

L.W. Ni jbeer opra co wa ł w s p ó ł c zy nn ik i korygujące wyniki uzyskane z ba­

dań Marshalla, wyko ny wa ny ch w tenperaturze 60°C, sprowadzając je do w a r ­ tości, które uz ys ka ło by się w tenperaturze 50®C i 40°C.

By ło by prościej i logiczniej wykonywać badanie w żądanej tenperaturze, a nie korzystać ze współc zy nn ik ów korygujących.

1.3.5. R ó ż n e w a r i a n t y a t a n d a r d o n e j a e t e d y M a r s h a l l a

Spośród wa ri a n t ó w u e to dy standardowej na le ży wyróżnić przede ne z y s t - kln te, które charakteryzują s i ę różnyni nynageniani dotyczącyni:

a)

sposobu zagęszczenia próbek, b) te np er at ur y badania,

c) sposobu wyko ny wa ni a odczytów wa rt oó cl F i s .

Ad a)

Za gę szczenie próbek unożliwiaję następująca sposoby:

1. Mechanizacja urządzeń służących do zagęszczania próbek w fornach [21] , [22], [23]. Badania 6.P. Jacksona i D. Briena [ll] wykazały, że sto­

sując urządzenia aechanlczne do poruszania ubljaka Marshalla, opracowana np. w Road Research Laboratory (Baraondsworth), uzyskaje się próbki nniej zagęszczone w stosunku do próbek zagęszczonych ręcznie. Gęstość pozorna w y ka zu je różnice rzędu + 0,5%.

2. Zalana liczby uderzsń przypadających na próbkę .zagęszczoną w for- nie or az użycie innego typu ubljaka [12], [24] ,[25] , [26] , [27], [28],Licz­

ne opracowania wykazały, że rezultaty badania Marshalla pozwalają przewi­

dzieć wł aś ci wo śc i nawierzchni bltunicznej po jej wykonaniu. Pr ze wi dy wa­

nia te są o wiel e bardziej dokładne, jeżeli próbki, na których wy konano oznaczenie, wi er ni e odtwarzają rzeczywiate wa runki nateriału w b u d ow an eg o w jezdnię, probleu ten Jest zw iązany nie tylko z ranouya sk ładen mi es za­

nek or az techniką ich wbudowywania, ale również z wielkością przewi dy wa­

nego ruchu na drodze. Uwzględniając te paraaatry Instytut Asfa lt ow y w USA zaproponował zagęszczanie próbek z zastosowanien 35, 50 albo 75 uderzsń ubljaka Marshalla, zależnie od przewidywanego obciążenia jezdni. W y k o n y ­ wa ne były również prace uajęce na calu wy ka za ni a wpływu sposobu z a gę sz cz a­

nia próbek na rezultaty badania Marshalla. Na przykład g.h. Zu shlka zagę­

szczał jedną serię próbek za pouocą 50 udarzeń ubljaka Marshalla, a d r u­

gą sarię za pouocą 50 udsrzeń ubljaka Proctore.

3. Stosowanie różnych rodzajów aaszyn używanych w wykonawstwie oraz u- w z gl ędnienie różnego rodzaju ruchu rzeczywistego występującego na drodze [26] ,‘ [29] , [30] , [3l] , [32] , [33] . Chodzi tu o badania próbek wyci ęt yc h z nawierzchni, po jej wyko na ni u i oddaniu do ruchu, próbki wy cięte z na­

wier zc hn i charakteryzują się zwykle znienną wysokością - różną od w y s o k o ­ ści standardowej, która wy no si 6,35 cn (2,5 cala), Badania próbek po br a­

nych z nawierzchni w y k o nu je się w celu określenia włsścir-tści wbudowanej n a s y i por' m a n i a :*i z wł aś cinościsni określonyni dla próbek w y ko na ny ch

V

w laboratorium. Porównają się m.in. takie cechy, jak stopień zagęszczenia i procentowa zawartoóć wo lnych przestrzeni.

aeżeli próbki w y ci ęt e z nawierzchni naję odpowiednię średnicę,to nożna oznaczyć stabilność i odkształcenie Marshalla. T a k oznaczonę stabilność porównuje się ze stabilnościę ekreślonę na próbkach z tej sanej nasy.lecz za gę szczanych w la bo ratorium.ocenę tego porównania należy przyjaować z do­

żę rezerwę, gdyż zdarza się, że próbki pobrana z nawierzchni i próbki w y ­ konane w laboratoriun wy ka zu ję ten san stopień zagęszczenia. lecz innę stabilność. Zjaw is ko to jest zł ożone i noże być spowodowane np. znianę u- ziarnienia kruszywa pod wp ły we m wałowania, znianę cięgłości otoczki lepi­

szcza oraz błęden spowodowanyn st os owaniem ws pó łc zy nn ik ów korygujęcych dla próbek o w y so ko śc i różnej od wy so k o ś c i standardowej, współczynniki te przyj­

muję wa rtości od 0, 76 do 5,56 dla próbek o wyso ko śc i (odpowiednio) od 7,62 do 2 , 5 4 cm.

Na uwagę za sł ug uj e metoda 3.R. Sisseta, dotyczęca oc en y zmian za ch od zą­

cych w lepiszczu ma sy z betonu asfaltowego, wbudowanej w na wierzchnię.Me­

toda ta polega na ogrzewaniu próbek w su szarce do temperatury 115°C przez około 1,5 go dziny or az po wtórne ich uformowanie przed wykona ni em badania Marshalla.

Ad b)

Wp ły w temp er at ur y próbek w czasie wyko ny wa ni a badania Marshalla na w y ­ niki tego badania om ówiono w pracach [22] , [34] , [35] .

Ob szerne prace dotyczęce tego wp ły wu wy konał L.3. Pignataro, badajęc w różnych te mperaturach - zawartych m i ęd zy 30°C a 8Q °C - baton asfaltowy o recepturze zgodnej z wy ma ga ni am i Instytutu As fa lt ow eg o USA. Zawartoóć as­

faltu w masie w y n o ei ła ód 5 do 7 % w a g . , pr zy zastosowania asfaltów o pe­

ne tracji 52, 76 i 108. Ba dania te w y k a z a ł y . żę istnieje zależność pomi ę­

d z y stab il no śc ię wg Marshalla,, a temperaturę badanej masy aafaltowej.L.O.

Pignataro poda ł na st ęp uj ęc y w z ó r na określenie tej zależności:

l

log Sj. ■ nT + log K, (1.5)

stabilność (w f u n t a c h ) w temperaturze T, z przedziału od +30^ 0 do +80°C,

wspó łc zy nn ik li czbowy z a le żn y od rodzaju wasy,

stabilność otrzymana w w y n i k u ekstrapolacji wa rt oś ci uzyskanych z doświadczenia wy ko na ne go w różnych teaperaturach i sprowadzona do te mp eratury 0°C.

Wspó łc zy nn ik "n* zmienia się zależnie od rodzaju betonu asfaltowego.

L.3. P i gn at ar o wykazał, że zmienność ws pó łc zy nn ik a n jest znaczna dla

- 16 ^-

gdzie:

&r -

n K -

batonów asfaltowych wykonywanych przy użycia tego saaego asfalt«. Zo st ał y ustalona następujące średnie wa rt oś ci tego współczynnika:

n • -0,0203 dla asfalt« o penetracji 52, n > -0,0199 dla aafalta o penetracji 76, n • -0 ,0 16 7 dla aafalta o penetracji 108.

Ostalania wart oś ci liczbowej współczynnika *n* pozwala stwierdzić wpływ danego rodzaju asfalt« na wł aś ci wo śc i baton« asfaltówego w róZnycb tempe­

raturach.

A s f a l t y uZywane do badaó przez L.3. pignatoro pochodziły z tego sanogo Źródła. Na le ży wi ę c przypuszczać, Zs wi ększe różnice n l ęd zy wa ru ościaai

"n* w y s t ę p i ł y b y dla asfaltów pochodzęcycb z róZnycb Źródeł.

L.O. Pignataro podał wz ór praktyczny, otrzywany przez w s ta wi an ie d o r ó w ­ nania (1.5) wa rtości n - -0,0200. Stabilność w temperaturze T za­

wartej « i ęd zy 30°C a 80°C wyraża się wi ęc następująco 60-T

Sj - fi 10 . Sgjj, (1.6)

gdzie:

fi - 1,585.

S6Q - stabilność w tenperaturze 60°C.

L.W. Nijboer [17] w y ka za ł zgodność wzor u (1.6) dla fi - 1,7» obli cz on e­

go dla temperatury niższej o 10°C od temperatury standardowej, porównano wy ni ki badania wykonanego w temperaturze 40 °C i 50°C z wart oś ci ą st ab il­

ności ST obliczonej ze wzoru (1.6) i uzyskano ich zgodność.

Natomiast N. Oksal wy ko na ł badania w temperaturze od 10°C do 60°C. B a ­ dania ta w y k a z a ł y zgodność poniorzenej stabilności z w a rt oś ci ą obliczoną ze wz o r u (1.6), ale tylko dla temperatury 10°C, 20°c oraz 30°c. Wa rtości stabilności obliczonych dla temperatur 40 °c i 50°C zn acznie różnią się od wa rt oś ci pomierzonych (tabl. 1.4).

Ad c)

Du ży wp ł y w na dokładność pomiaru na sposób odczytywania w a r t oś ci sta­

bilności i odkształcenia [24], [26]. Stabilność 1 odkształcenie m a s y ba­

danej w g me tody Marshalla odnoszą się do chwili zniszczenia badanej prób­

ki. Dokładność pomiaru w znacznym stopniu wzrasta, jeżeli do aparatu M a r­

sh al la dołączy się urządzenia przeznaczone do ciągłej rejeetracjl wyników.

Uz yskuje się wówczas przebieg krzywej zmienności obciążenia i od ks zt ał­

cenia w czasie badania. Spesób tan pozwala na pełniejszą ocenę tych dwóch parametrów badanej masy.

- 18 -

S1

s s

g

9 2

H r t

N

Ü j V

• O H

M N 8*

** H • •N t.• o.

t ïfe t* **_{o rH} ad qIh

CL j r

O H _

« :

° ^{3 .} 43 3_{<- o}« a

•H 43

H» •OO fi V* XJ

N

« oSi

1.3.6. P o w t a r z a l n o ś ć w y n i k ó w [6J, [7] , [37] .[38], [39] . [40] . [41] . [42] , [43] . [44] . [45] . [46] . [47] . [48]

Badania Marshalla należy zaliczyć do grapy badać niszczących. Wynika stąd trudność w wyeliminowania różnic w wynikach spowodowanych nieuniknio­

nym błędem eksperymentu.

A S T M D 1559-75 nie precyzuje żadnej wielkości określającej powtarzal­

ność wy ników badania Marshalla, a stawiane są tylko wymagania dotyczące Jakości aparatury do pomiaru stabilności, w szczególności siłomierzy. Na przykład siłomiarz o zasiągu do 22 ,2 4 kN musi charakteryzować sią nastę­

pującą dokładnością odczytu:

a) dla zakresu pomiarw do 4, 44 8 kN (1000 fantów) - 44,5 N (10 funtów), b) dla zakresu pomiaru od 4,44 8 kN (1000 funtów) do 22,24 kN (5000 fantów)

- 66 ,7 N (15 funtów).

i

OIN 1996-U 59 wymagają, aby stabilność oznaczona na co najmniej trzech próbkach nie różniła sią więcej niż o 20% od wartości środnioj.

średnia wartość stabilności Jest zaokrąglana do 10 daN, gdy nie prze­

kracza ona 500 daN, do 20 daN, gdy zawarta Jest w przedziale od 500 daN do 1000 daN i do 50 daN, gdy przekracza 1000 daN.

Tolerancja ta może wydawać się przesadna, szczególnie dla badać doty­

czących określenia optymalnej zawartości asfaltu. R. Rulck w y ko na ł b a d a ­ nia, które wykazały, że dla typowego betonu asfaltowego, zawierającego:

54% kruszywa 2/12, 38% piasku, 8% nączki i 4,6r5,6% wag. asfaltu stabil­

ność i odkształcenie, wykazują różnice do 20%.

W tablicy 1.5 zestawiono wyniki pomiaru stabilności i odkształcenia u- zyskane z badać wykonanych w Stanach Zjednoczonych w okrasie ostatnich dziesięciu lat.

Obecnie nożna uzyskać taką wartość odchylenia standardowego 6 dla zbio­

ru wy ni kó w badać betonu asfaltowago, przeznaczonego na w a r s t w y Jezdna .przy której ws pó łczynnik zmienności będzie wy no si ł nie 20%, lecz tylko 10%.

W Wielkiej Brytanii wykonywana była bardzo duża liczba systematycznych pomiarów kontrolnych na próbkach pobranych z o t a c z a m ! w ramach nadzoru budowanych nawierzchni drogowych i lotniskowych. Z pomiarów tych wynika, że różnice stabilności wynoszą około 890 N (200 funtów) pr zy średniej 5 ■

» 10328 N (2322 funtów), zaś współczynnik zmienności W » 9 % [46].

Przyczyn rozbieżności wy ni kó w należy dopatrywać się w technice pomiaru oraz w indywidualnych predyspozycjach osób wykonujących badania. Jak n p . : zaęczenie, brak koncentracji itp. Szczególnie trudne Jest dokładne uchwy­

cenie momentu zniszczenia próbki i równoczesne wykonanie w tym momencie odpowiednich odczytów.

3. Rulz udowodnił, na podstawie st adiów o charakterze psychotechnicz­

nym, że zaetąpując klasyczny czujnik, sł użący do mierzenia odkształcania próbki, przez urządzenie automatycznie rejestrujące wyniki, znacznie zmni ej sz y sią ich rozrzut.

ZMtMltni»wyników poaiorów stabilnościi odkształcani*wgMarshalls wykonanychw caluocanydokładnościnotody

- 20 -

* 6 « M

CM H

Ti

H M

M

o

■H c o

a — o ^ a > m t o a c m

W M O * 5

e*

0 '-*•

O -

8 • ?

* M 0 CM ^

• M M

o N

O

»

S o a c * u . a m m

a S 5 8

8 «

* H W —

0 O CM

- Ti 0 w

<Jt r * m CM w

0» * 0 *

• 0 CM w

t M 0 M 0

H r t M

«4 *

M »

M o

M 0 0 »

Hi•9 O c

a

J

* 5 Û

H w

0 0 H N M H C M O

s f CM W 8 2

O»

8 8 M w

N W

8 8 8 8

0 M 0

” 5 0* 0 0 M 0 Ti

M M 0 M

0 a

o

•

Z M

» g B 1*-

a M W s s O e t

2 8 R 8 5 2 8 2

8 3

8 2 Ü

0 0

5 f

CO 0 9 CM 3 8

8 8 3 8

5 a 8 S

Ot 0

& I

• s

c " S

. ■ Í s 8

5

J l 8 2 3 R 3 3

J 0 &

M a c a M

M O 3

L M U

N S

N O a

i3 k

N

* 3

M

; O n

M O a c M OM k

> . * O C a -H a a

J* CM

5 ? " i Ol O o

♦ Ç--X C W O M 3 0 0 0 m a * a M U M >•

• « 8 8 n a

« a c

O M

> > o o *

a a

t f ï

♦ O

I ł M

8

0»«M O

♦ » M C N O M 3 0 0 0 M 3 O Ol M l i t l R

* 5 r «

* Ü

3 N O M M O O O M 3 o ą O k Ti >■

■“ R . S ? N 8

* | 5

♦ h a

2 5 3 S o i a e

Jt M S f ^ S 0 O O

2 5 8 M k >

o M JO 0

«M O 1 1 1

i m

Jt 9 • k Jt a o

•M 3 S i

J f T 8

•N

a

«M

« 1 1 1

0 0 0

M O 1 1 1

; * ?* O I I 1

¡ ? f ®

•M 3 ' '

m t

•O k r ł O J (

>*

■H m * i t s N u a

8 ü

8 i M O

O

M Tl M

M

a * M O a a M -H M O C a c m

•M O O S S L

8 •

¿ 1

- " i M O 0

8 ■

3 4 O O M S >»

mm a M O * M JM

«M O a a o a

Ti 8M *

3 8

“ 8

M Ti m a o m u

l - ï a m a m

> » k o

<M • S à

O

i i . M

5 8 . 3 - 5

&

o & c

S ei

a

M k o •

a c

! ! ' : * 8 M U

M a ti O

■M 5 Í Ü 2 2 8

• M H o a o m o a O Tl >

n m

• M >■

£ 3 3

C K M O $ > c u M M O O *

M 3 a

f t a t a - 9 J t k O 8 8 n a

2 8 4 O M *

t o n i i i

L Ü n j a

ks o

» s * . s k N Tl Î 5 5

« i S k - M

li i

* • c k N M

• ~ n 9 Jt t

w 0 0»

H 0 0

» H

8 o»

M 8 9

e i Î

M

■Ok_{* CM}

O 0 ffi Ov M - S 7 k o o o

* H o0 - 0

§ M

0 8M

» a

« - S

■° 0

>-

M

M C M k

k O H J t s.

k O O U 3 Tl

O 3

ii i i

U U

3 2 a

u

s

O a k o a

JtO O s

:s

j § X

Jt C M

* ^O ao ^ae * 1

u!ó

n a

J *

n

J

u .

Ü

u .

n

II

^{oê> z ríau .• Ozna}

czania!8 - stabilność P - odkaztałeaaio 6 - odChyloniostandardowo V - współczynnikzaiannaści

Współczynnik zmienności obliczony dis zbiorą odczytów.wykonanych przez trzy osoby, wy n o s i ł od 1 1 % do 22%.

W przypadku zastosowania aparatu z automatycznym eysteaea rejestrowa­

nia w y ni kó w poaiarów, ws pó łczynnik zalennoóci znienieł się od 1 0 % do 13%.

Liczba próbek w każdy® badaniu wynosiła 14 lub 15 sztuk.

1.3.7. U z u p e ł n i a j ę c e d a n e d o t y c z ę c e p o - a 1 o r u s t a b i l n o ś c i i o d k s z t a ł c e ­ n i a

Stabilność i odkształcania nie eą jedynymi kryteriami służęcywi do oce­

ny a a e y mineralno-bitumicznej. Określa się również takie cechy. Jak: gę­

stość pozorna, zawartość wo lnych przestrzeni w naaie zagęszczonej oraz sto­

pień wype łn ie ni a wo ln yc h przestrzeni lepiez cz en (rys. 1.5).

Norma A S T M O 1559-75 wymaga, aby dla każdej badanej próbki uetalać n a ­ stępu jęce wielkości:

1) wysokość,

2) na ks yn al ne obclężenie w nonencie jej zniszczenia, 3) odkształcenie,

4) tenperaturę otoczenia n a s y n i n e r a l n o- bi tu ni czn ej, 5) temperaturę zagęszczenia na ey oraz

6) temperaturę próbek w trakcie poniaru.

We dług wspomnianej n o m y - dla próbek wykonywanych w laboratorium - tem­

peratury otaczania kruszywa oraz zagęszczania aa sy powinny być tak usta­

lona, aby otaczanie odbywało się przy lepkości danego lepiszcza, wy aoszę-

2 2

cej 1,8 + 0,2 ca / a , zagęszczanie zaś przy lepkości 3,0 + 0,3 cm / a . 3.R. Bahri i L.F. Radar [49} wykonali eksperyment, w któryn specjalnie zmieniali tenperaturę wytwarzania masy oraz Jaj zagęszczenia. Badania ich wykazały, że zm ia ny te maję duży wpły w na wielkość stabilności i od kształ­

cenia.

W p ł y w ten jest na tyle istotny, że należy zwrócić szczególnę uwagę na wy b ó r odpowiedniej temperatury i lepkości użytego lepiszcza bitumicznego or az kontrolę tych parametrów w czasie wy tw arzania masy.

1.3.8. W p ł y w r o d z a j u s k ł a d n i k ó w m a s y n a w y n i k i b a d a n i a M a r s h a l l a

wykonano wi el e prac, których celem było określenie wpływu po sz cz eg ól­

nych składników m a s y na wy ni ki tego badania. Prace te można usystematyzo­

wać w trzech grupach, a mianowicie:

- badania w p ły wu rodzaju lepiszcza [24] , [34] , [35] , [46] , [51] , [53], [55] j - badania w p ł ^ r u rodzaju wypełniacza [24], [25] , [46] , [52] , [56] , [57],[58],

[59] , [60] «

- badania w p ł y w u rodzaju kruszywa [24] , [25] , [34] , [61] . [62] , [63] , [64], [65] , [66], [67].

22 ^-

1.3.9. Z a l e ż n o ś ć p o m i ę d z y w y n i k a m i b a ­ d a n i a M a r s h a l l a , a z a c h o w a n i e m s i ę m a s y m i n e r a l n o - b i t u m i c z n e j w b u ­ d o w a n e j w j e z d n i ę

Pewna grapa budań wykonanych przez O.C.D.E [68], poświęcona była pro­

blemowi odporności nawierzchni bitumicznych na powstawanie odkształceń trwałych.

Badania wybranych odcinków nawierzchni bitumicznych na drogach w Hi sz­

panii, na których powstawały odkształcenia plastyczne w postaci kolein, nie w y k a za ły wy ra źn eg o zw iązku m i ęd zy odpornością nawierzchni na po wstawa­

nie odkształceń trwałych, a wynikami projektowania składu ma sy na po ds ta­

wi a badań Marshalla i Hweema. Wb ud ow an e masy niał y skład po dobny do s k ł a ­ du mas st os owanych w USA.

Badania wyko na na we Francji dotyczyły przede wszystkim an alizy wy ników zagęszczania w g Marshalla w celu oceny odporności nawierzchni na odks zt ał­

cenia plastyczne. I

W Wielkiej Brytanii, jak również w Belgii nie wykorzystuje się metody Marshalla do systematycznych badań mas mineralno-bitumicznych.

1.4. Badanie Hubbard-Fielda

1.4.1. W S t ę p

W latach dwudziestych P. Hubbard i F.C. Field, z instytutu As fa l t o w e ­ go w USA, opracowali jedną z pierwszych metod pomiaru stabilności dr obno­

ziarnistych mas mi ne ralno-bitumicznych oraz mastyksów, które wówczas st o­

sowano jako samodzielne nawierzchnie bitumiczne. Wprowadzenie grubego kru­

szywa do produkcji mas mineralno-bitumicznych, przeznaczonych do budowy nawierzchni o dużym obciążeniu ruchem s s e o c b o d o w y m , spowodowało koniecz­

ność opracowania modyfikacji tej metody. Jednakże Instytut A s fa lt ow y prze­

stał zalecać ją począwszy od 1963 roku.

Oryginalna wersja metody została jednak ogłoszona przez Amerykański Komitet Normalizacyjny w 1952 r. i potwierdzona ponownie bez istotnych zmian w 1961 roku.

1.4.2. Z a s a d y p o m i a r u [9], [50] , [70]

Badanie polega na przeciskaniu ze stałą prędkością badanej próbki cy- .lindrycznej przez zn or malizowany otwór (rys. 1.9). Stabilność ma sy wg Hub­

bard-Fielda jest to wartość maksymalnego nacisku za rejestrowanego w cza­

sie obciążania badanej próbki.

Wg A S T M O 1138-73 badania wy konuje się na próbkach zagęszczanych w la­

boratorium w odpowiednich formach, bądź na próbkach wyciętych z nawierz­

chni, lecz o uziarnieniu nie wi ęk sz ym niż 2 mm.