آزمایش نقطه نرمش قیر

آزمایش نقطه نرمش: (Softening Point Test)  AASHTO T-53                       

نقطه نرمش عبارت از درجه حرارت است که کلوله های فولادی به اندازه های ستندرد تحت شرایط خاص از قیر عبور میکند.

مشخصات کلوله های فولادی:

قطرکلوله                                                      9.5mm

وزن کلوله                                                    3.5±.05mg

طرزالعمل:

قیر را که کمتر از Ċ90   حرارت داشته باشد (کمترین درجه حرارت تا زمانیکه قیر حالت روان را داشته باشد) داخل حلقات برنجی با دقت زیاد انداخته تا که پر گردد قبل از اینکه در حلقات مذکور قیر را می اندازیم باید حلقات مذکور را بالای تخته هموار و سطح غیر قابل جذب بگذاریم. سطح قیر داخل حلقات را با استفاده از آتش و یا کدام فلز لشم و داغ شده هموار میسازیم. این حلقات مملو از قیر را به مدت 30 دقیقه در هوای آزاد گذاشته و سپس آنها را در یخچال که دارای درجه حرارت Ċ5  باشد برای مدت 30 دقیقه میگذاریم. بعد از مدت معینه آنها را در ظرف ماشین Softening Point  که حاوی آب که دارای درجه حرارت Ċ5 است میگذاریم.  قطر ظرف  85mm و ارتفاع 120mm میباشد.

 با استفاده از ball centering-guide کلوله ها را بالای قیر داخل حلقات جای بجای مینماییم.

 سپس ماشین را روشن نموده تا درجه حرارت آب داخل ظرف را بلند ببرد.  زمانیکه کلوله های فولادی قیر را به اندازه یک انچ یا 2.54 سانتیمتر همرای خود پایین انتقال دهد همین درجه حرارت آب را ماشین ثبت مینماید. هرگاه بین افتادن کلوله های حلقه ها تفاوت بوجود آید ماشین مذکور هر درجه حرارت را جدا، جدا ثبت مینماید که نقطه نرمش عبارت از حد اوسط دو درجه حرارت میباشد.

این آزمایش همانند آزمایش penetration میتواند توسط ماشین های دستی انجام بپذیرد.

آزمایش فرورفتگی قیر

آزمایش فرورفتگی: ( Penetration Test) AASHTO T-49                                    

فرورفتگی عبارت از فاصله سوزن ستندرد است که تحت شرایط معلوم قوه وقت و درجه حرارت با دقت دهم ملی متر عموداً نمونه قیر را سوراخ میکند.

ابعاد سوزن ستندرد عبارت اند از:

قطر سوزن                      1 – 1.02 mm

طول سوزن                     50 – 60 mm

شرایط معلوم عبارت اند از:

Temperature                          25 Ċ

Load (weight)                        100 g

Time                                       5 sec

یادداشت: شرایط فوق میتواند برای آزمایش های بخصوص فرق داشته باشد.

طرزالعمل:

بعد از اینکه از قیر مورد نظر نمونه اخذ گردید. نمونه مذکور را حرارت میدهیم این نمونه نباید از 30 دقیقه زیادتر حرارت داده شود برای Tar حرارت اعظمی 60Ċ و برای قیر 90Ċ است. یعنی زمانیکه قیر در قالب ها به خاطر آزمایش انداخته میشود نباید از درجات فوق زیادتر باشد و کمترین درجه حرارت عبارت از درجه است که تار یا قیر حالت مایع را دارا باشد. قالب ها باید با دقت کامل از قیر مملو گردد و به خاطر که سطح قیر در داخل قالب ها کاملاً هموار گردد، یک فلز لشم را داغ نموده و بالای سطح قیر کش مینماییم و یا چوب و یا کدام چیز دیگر را آتش زده و بالای سطح قیر عبور میدهیم. بعد از مملو نمودن قالب ها توسط قیر، قالب ها را در هوای آزاد در درجه حرارت 15 الی 30 درجه سانتی گراد به مدت یک الی یک و نیم ساعت میگذاریم. بعد از مدت فوق الذکر معمولاً سه نمونه قیر (حد اقل دو نمونه قیر) یعنی سه قالب که از قیر مملو شده است در آبیکه دارای حرارت  Ċ25  باشد برای مدت یک الی یک ونیم ساعت میگذاریم. تشت یا ظرف آبیکه قالب های مملو شده قیر در آن گذاشته میشود باید دارای 10 لیتر ظرفیت و آب آن باید دارای درجه حرارت 25±0.1Ċ  باشد.

بعد از مدت فوق الذکر نمونه ها آماده آزمایش میگردد، قالب ها را از آب بیرون نموده و در ظرف ماشین penetration (Transfer dish) که حاوی آب بوده و حداقل 350ml ظرفیت داشته و آب آن دارای حرارت 25±0.1Ċ   میباشد گذاشته و تحت سوزن ماشین مذکور عیار میسازیم. سوزن را بالای سطح قیر فرود میآوریم طوریکه با سطح قیر در تماس شود، سپس دکمه start ماشین را فشار میدهیم. ماشین به صورت اتوماتیک بعد از 5 ثانیه ایستاد شده و فاصله فرورفتگی (penetration) را ثبت مینماید. سپس سوزن را بالا نموده و به خاطر عملیات بعدی سوزن را با مواد بنام toluene یا کدام مایع مناسب دیگر شستشو و خشک مینماییم. حد اقل باید در سه جای یک نمونه (یک قالب) عملیه penetration  صورت بگیرد. قالب را طوری تحت سوزن عیار مینماییم که نقطه که سوزن فرود میآید باید به اندازه 10mm از کناره های ظرف فاصله داشته باشد و همچنان بین هر penetration باید به اندازه 10mm فاصله وجود داشته باشد. در هنگام آزمایش ظرف که نمونه داخل آن است نباید حرکت کند زیرا در اثر آن نتیجه مناسب بدست نخواهد آمد.

هرگاه قیمت های penetration در یک نمونه (یک قالب) از 4 زیادتر گردد عملیه penetration   غلط صورت گرفته و باید عملیه از سر تکرار گردد.

هرگاه penetration  از350  زیاد گردد از سوزن طویل استفاده میگردد.

قیمت بلند penetration نمایانگر موجودیت نرمی قیر میباشد.

آزمایش فوق میتواند توسط ماشین های دستی نیز انجام بپذیرد اما دقت آن کمتر است.

آزمایش کثافت ساحوی اسفالت

آزمایش کثافت ساحوی اسفالت:                  (Core Density Test)

هدف از این آزمایش دریافت فیصدی کمپکشن اسفالت ساحه است.

طرزالعمل: بعد از تپک کاری اسفالت در ساحه (سرک) نمونه های استوانهء از طبقه اسفالت سرک از ساحه اخذ میگردد تا فیصدی خلاء اسفالت و فیصدی کمپکشن اسفالت را نظر به وزن مخصوصه اعظمی اسفالت دریافت نماییم. این نمونه های استوانه شکل توسط ماشین مخصوص بنام Core Cutter از طبقه اسفالت جدا میگردد. جهت دریافت فیصدی خلاء و وزن مخصوصه نمونه های مذکور باید آنها را همانند مارشال کیک ها در سه حالت ( در هوای آزاد، بعد از اینکه توسط آب مشبوع گردید و در آب) وزن نماییم. سپس نظر به GMM اسفالت که در ساحه مذکور استفاده شده است فیصدی کمپکشن آن را دریافت کرده میتوانیم.

Perc. of Asphalt Compaction = (Specific Gravity of Core / GMM) * 100

perc. of Air Voids = (GMM – Density of Core / GMM) * 100

Density of Core = Weight of Core in air / Volume of Core

Volume of Core = weight of surface Saturated Dry (SSD) of Core – weight of Core in water

آزمایش مارشال

آزمایش مارشال: (Marshall Stability Test)                         

هدف از این آزمایش دریافت پایداری اسفالت میباشد.

طرزالعمل: برای عملی نمودن این آزمایش اولاً نمونه های اسفالت که بنام مارشال کیک (Marshall Cake) یاد میشود ساخته شده و سپس آزمایش بالای این نمونه ها انجام میپذیرد.

پس از اینکه نمونه از اسفالت گرفته شد به خاطر ساختن مارشال کیک ها، برای اسفالت طبقه Binder (ATB) به اندازه های 4000   گرامی و برای طبقه سطحی (Wearing Course) به اندازه های 1200 گرامی از نمونه اسفالت جدا گردد. معمولاً شش، شش مارشال کیک برای هر طبقه ضرورت است. در زمان ساختن مارشال کیک ها درجه حرارت اسفالت باید Ċ150 باشد. این کیک ها در قالب های استوانه شکل ساخته میشود. زمانیکه اسفالت در قالب ها انداخته شد تحت ماشین گذاشته شده و در هر انجام آن توسط چکش ماشین مذکور برای طبقه ATB  112 ضربه و برای طبقه Wearing Course 65 ضربه وارد میشود.  بعد از اینکه مارشال کیک ها ساخته شدند از قالب ها جدا شده و برای چندین ساعت در هوای آزاد گذاشته میشود. برای دریافت فیصدی خلاء  مارشال کیک ها، باید کثافت انها را دریافت نمود به این منظور سه مرحله وزن میگردد مرحله اول در هوای آزاد، مرحله دوم بعد از اینکه در آب گذاشته شد(برای مدت 4 الی 5 دقیقه در آب گذاشته میشود تا خا لیگاه های که در آن وجود دارد توسط آب مشبوع گردد) و مرحله سوم در آب. با استفاده از این اوزان و GMM اسفالت فیصدی خلاء را دریافت کرده میتوانیم. بعد آنها را در آبیکه دارای درجه حرارت ثابت Ċ60 باشد میگذاریم سه دانه آنرا بعد از نیم ساعت و سه دانه آنرا بعد از 24 ساعت مورد آزمایش قرار میدهیم. بعد از مدت معینه مارشال کیک ها تحت ماشین compression گذاشته شده و قوه بالای آن وارد میگردد با استفاده از گیج های که در ماشین نصب است قوه (load) ومقدار flow را خوانده و یادداشت میکنیم. این آزمایش باید در ظرف 5 ثانیه بعد از اینکه نمونه از آبیکه دارای درجه حرارت 60 سانتی گرید است بیرون میگردد انجام شود.

محاسبه فیصدی خلاء:

Percentage of air voids=(GMM–Density of Marshall Cake / GMM) * 100

کثافت مارشال کیک = وزن مارشال کیک در هوای آزاد ÷ حجم مارشال کیک

حجم مارشال کیک = وزن مشبوع شده مارشال کیک – وزن مارشال کیک در داخل آب

آزمایش وزن مخصوصه اعظمی اسفالت

آزمایش وزن مخصوصه اعظمی اسفالت: (Test of Theoretical Maximum Specific Gravity of Asphalt mix (GMM)) (AASHTO T-209)           --    

هدف از این آزمایش دریافت وزن مخصوصه اسفالت میباشد.

طرزالعمل: نمونه اسفالت را بعد از کوارترینگ (quartering) به اندازه 2 الی 3 کیلو گرام(نمونه به اساس بزرگترین اندازه جغل گرفته میشود) در ظرف مخصوص انداخته ظرف و نمونه و ظرف را جدا، جدا وزن مینماییم. در ظرف که نمونه اسفالت در آن است آب را به اندازه که 5 الی 10 سانتیمتر بالای نمونه آب قرار داشته باشد علاوه مینماییم. سپس توسط ماشین بنام vacuum pump هوای داخل ظرف را خالی مینماییم، معمولاً بعد از 18 دقیقه هوای آن کشیده میشود. این هوا را به خاطر خالی مینماییم تا هوای که بین ذرات نمونه اسفالت موجود است کشیده شود تا حجم اصلی نمونه اسفالت پیدا شود. بعداً ظرف را پر از آب که دارای درجه حرارت 25±0.5Ċ باشد مینماییم و سر آنرا طوری بسته مینماییم که هیچ هوا در زیر سر پوش باقی نماند. سرپوش معمولاً شیشه میباشد. سپس ظرف را که حاوی نمونه و آب است وزن نموده ویادداشت مینماییم. بعداً ظرف را خالی نموده و از آب با حرارت Ċ25  پر نموده توسط سرپوش طوری بسته مینماییم که تحت آن هوا وجود نداشته باشد. سپس آنرا وزن و یادداشت مینماییم. با استفاده از طرزالعمل فوق وزن مخصوص مخلوط اسفالت را طور ذیل دریافت مینماییم.

محاسبه:

وزن مخصوصه اسفالت = کثافت وزنی اسفالت ÷ کثافت وزنی آب

کثافت وزنی اسفالت = وزن اسفالت ÷ حجم اسفالت

وزن اسفالت = وزن ظرف جمع وزن نمونه اسفالت – وزن ظرف

حجم اسفالت = وزن باخته شده نمونه اسفالت در آب   

وزن باخته شده نمونه در آب = وزن نمونه اسفالت – ( وزن ظرف، نمونه و آب -  وزن ظرف و آب )

کثافت وزنی آب                           1g/cm3

از این آزمایش برای دریافت فیصدی کمپکشن اسفالت در ساحه استفاده میشود.