Asfalt jest jednym z najważniejszych materiałów wykorzystywanych do budowy nawierzchni drogowych. Bardzo ważnym czynnikiem jest jego klasa, którą określa się, badając twardość próbek asfaltowych. Służy do tego specjalne urządzenie – penetrometr.
Asfalt to mieszanką związków heterocyklicznych i wielkocząsteczkowych węglowodorów. Najważniejszymi komponentami jego składu są: asfalteny, żywice oraz oleje. Co ważne, asfalt wykazuje właściwości wiążące, toteż podczas produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych, stosowanych do budowy nawierzchni drogowych, jest on wykorzystywany w roli lepiszcza. Bardzo ważne jest więc określenie przydatności poszczególnych rodzajów mieszkanki do budowy konkretnych rodzajów nawierzchni. W tym celu określić należy klasę asfaltu, sprawdzając między innymi jego twardość. Służy temu badanie penetracji asfaltu, czyli jedno z podstawowych badań wykonywanych na próbkach asfaltowych. Aby je wykonać, niezbędny jest penetrometr.
Penetrometr – co to za urządzenie?
Penetrometr jest przyrządem do badania penetracji asfaltu zgodnie z normą PN-EN 1426. Nazwa pochodzi stąd, że urządzenie to wykorzystuje metodę penetracji igłą. Zalicza się do kluczowych elementów w procesie kontroli jakości materiałów bitumicznych. Jego zastosowanie pozwala ocenić, jak mieszkanka asfaltowa będzie się zachowywała w różnych warunkach, np. termicznych. Penetrometr służy do klasyfikację nowo produkowanego asfaltu, lecz pozwala także pozwala na badanie starych warstw asfaltowych. Sprawia to, że jest używany nie tylko przy budowie nowych dróg, ale też przy planowaniu remontów czy renowacji starszych.
Penetrometr do badania penetracji asfaltu występuje w trzech typach, wyróżnianych na postawi obsługi. Są to:
- penetrometry ręczne;
- penetrometry półautomatyczne (cyfrowe);
- penetrometry automatyczne.
W penetrometrach ręcznych regulację położenia trzpienia przeprowadza się za pomocą koła, które w zależności od ilości obrotów, przemieszcza igłę do zetknięcia z badanym materiałem (asfaltem). Masa trzpienia oddziałuje na zamontowaną w nim igłę, która zagłębia się w badanej próbce z określoną w normach siłą.
Z kolei penetrometry półautomatyczne i automatyczne znacząco upraszczają proces pomiaru. W przypadku tych pierwszych regulacja położenia odbywa się za pomocą joysticka. W modelach automatycznych całym procesem steruje system elektroniczny, choć można też używać trybu półautomatycznego z ustawieniem igły w pozycji startowej pomiaru za pomocą joysticka. Do mierzenia głębokości penetracji igły służy elektroniczny system pomiaru drogi, który pozwala wykluczyć wpływ dodatkowego obciążenia oraz tarcia. Do wyposażenia penetrometru automatycznego zalicza się również timer kwarcowy. Odblokowuje on trzpień na czas pięciu sekund, zgodnie z normą, a po upływie tego czasy trzpień blokowany jest automatycznie.
W zależności od rodzaju penetrometru, wyniki badań odczytywać można na czujniku zegarowym lub na wyświetlaczu cyfrowym.
Penetracja asfaltu – badania
Należy też przyjrzeć się głównemu zadaniu penetrometru, czyli badaniom penetracji asfaltu.
Otóż, penetracja jest właściwością, która określa konsystencję asfaltu. Jest ona ściśle powiązana ze stopniem jego twardości. Wyraża się ją jako głębokość, na którą wnika w próbkę badanego asfaltu znormalizowana igła penetracyjna, znajdująca się pod stałym obciążeniem 100 gramów, w czasie 5 sekund oraz w temperaturze 25 stopni Celsjusza. Jednostką penetracji jest liczba niemianowana odpowiadająca zagłębieniu 0,1 milimetra igły penetracyjnej. Co ważne, im niższy jest otrzymany wynik penetracji, tym asfalt jest twardszy.
Samo badanie rozpoczyna się od napełnienia wchodzącej w skład penetrometru łaźni wodnej ze stali nierdzewnej i ustabilizowania temperatury. Następnie zgodne z normą PN-EN 1426 Asfalty i lepiszcza asfaltowe – Oznaczanie penetracji igłą próbki kolejno umieszczane są w formie pod trzpieniem, który jest stopniowo obniżany do momentu zetknięcia się igły z powierzchnią badanej próbki. Przebieg badania będzie się różnił w zależności od rodzaju penetrometru, a konkretnie stopnia jego automatyzacji.
Właściwe przeprowadzenia badania penetracji asfaltu, przy zastosowaniu wysokiej jakości sprzętu, pozwala określić, do jakiego rodzaju nawierzchni nadaje się dany materiał.
Artykuł gośćinny.
