Nová metoda pro návrh optimálního složení asfaltové směsi

• Foto

Důvodem pro provedení revize této normy bylo především vypuštění zkušebních postupů, které jsou řešeny v evropských normách pro zkoušení asfaltových směsí a nové zpracování metody pro návrh optimálního složení asfaltové směsi již s ohledem na nové evropské normy. Současně došlo k vypuštění zkušebních postupů, které nebyly v laboratorní praxi po dlouhou dobu používány.

NÁVRH ASFALTOVÉ SMĚSI
Inovovaný postup návrhu slouží jako informativní návod pro stanovení optimálního složení směsi, množství asfaltového pojiva atd. Tento návrh není nutno provádět při počátečních zkouškách typu podle ČSN EN 13108-20 a vystavení ES prohlášení o shodě nebo prohlášení o shodě u směsí, které nejsou uvedeny v evropských normách řady ČSN EN 13108. Návrh složení asfaltové směsi vychází z požadavků příslušných technických norem, které předepisují druh a kvalitu stavebních materiálů, požadavky na složení asfaltové směsi a její fyzikální a fyzikálně-mechanické vlastnosti.

Při návrhu asfaltové směsi se stanoví zrnitost jednotlivých frakcí kameniva a provede se:

a) návrh čáry zrnitosti kameniva tak, aby ležela uvnitř oboru zrnitosti předepsaného normami výrobků řady ČSN EN 13108, popřípadě dalších norem a předpisů s přihlédnutím ke zkušenostem laboratoře a požadavkům objednatele. Toho lze dosáhnout buď postupem uvedeným v textu normy, nebo lze s výhodou použít výpočtových programů.

b) stanovení teoretického optimálního množství pojiva. Pro hutněné asfaltové směsi se teoretické optimální množství pojiva potřebné pro obalení navržené směsi kameniva stanoví výpočtem podle součinitele sytosti (tento postup je doporučen pro směsi typu AC – asfaltový beton), výpočtem podle konstant nebo podle dřívějších zkušeností. Pro asfaltové směsi typu SMA (asfaltový koberec mastixový), PA (asfaltový koberec drenážní) a BBTM (asfaltový beton pro velmi tenké vrstvy) je nutno návrh provést empiricky bez výpočtu nebo na základě dřívějších zkušeností. V litém asfaltu se stanoví teoretické optimální množství pojiva výpočtem podle v normě uvedeného vzorce nebo odhadem podle dřívějších zkušeností. Při výpočtu podle součinitele sytosti pro směsi typu asfaltový beton (asi nejčastější případ) došlo ke změně vzorce pro výpočet měrného povrchu směsi kameniva s ohledem na používání síta 0,063 mm namísto síta 0,09 mm.

c) stanovení návrhového množství pojiva a odvození optima. Pro hutněné asfaltové směsi se po výpočtu teoretického optimálního množství pojiva pro směsi typu asfaltový beton (nebo pro ostatní typy hutněných asfaltových směsí, u kterých bylo teoretické optimální množství pojiva stanoveno empiricky) doporučuje namíchat podle ČSN EN 12697-35 tři sady odstupňované buď o 0,3 až 0,4 % u jemnozrnných asfaltových směsí (D ≤ 11 mm) nebo o 0,4 až 0,5 % u hrubozrnných směsí (D ≥ 16 mm) tak, že teoretické optimální množství pojiva tvoří obvykle střední sadu.

V jednotlivých sadách se poté vyrobí minimálně tři Marshallova tělesa, na kterých se stanoví jejich objemová hmotnost a dále pak maximální objemová hmotnost asfaltové směsi (dříve označovaná jako objemová hmotnost nezhutněné asfaltové směsi). Maximální objemová hmotnost směsi se stanoví buď v pyknometru ve vodě, nebo výpočtem na základě znalostí objemových hmotností jednotlivých složek směsi.

Následně se vyhodnotí podle požadavků pro daný druh směsi: vždy mezerovitost  (% objemu) a obsah asfaltu , (% objemu), popřípadě stupeň vyplnění mezer pojivem VFB (%), pokud je požadován a mezerovitost směsi kameniva VMA (%). Hodnoty k vyhodnocení se vynesou do grafů (1 až 5).

Pro stanovení návrhového množství pojiva je rozhodující mezerovitost zhutněné asfaltové směsi popř. stupeň vyplnění mezer. Z požadovaných mezních hodnot těchto parametrů pro danou směs v příslušné národní příloze normy výrobku (řada norem ČSN EN 13108) se jejich promítnutím na graf závislosti parametru na obsahu pojiva vymezí dva (jeden) subintervaly, jejichž překrytím se stanoví interval návrhového množství pojiva.

Příklad ke grafům 3 a 4 pro směs ACL 22+: pro subinterval mezerovitosti asfaltové směsi 4,1 až 4,8 % a subinterval stupně vyplnění mezer asfaltem 3,9 až 4,6 % je interval návrhového množství pojiva 4,1 až 4,6 %. Z intervalu návrhového množství pojiva se vybere (případně stanoví interpolací) jedna hodnota množství pojiva splňující požadavek příslušné národní přílohy na minimální obsah pojiva v % objemu (u AC a SMA).

S touto hodnotou množství pojiva se provedou další předepsané zkoušky podle příslušných národních příloh, a to:

a) u směsí typu AC stanovení odolnosti zkušebního tělesa vůči vodě podle ČSN EN 12697-12 a zkouška pojíždění kolem podle ČSN EN 12697-22,
b) u směsí typu BBTM stanovení odolnosti zkušebního tělesa vůči vodě podle ČSN EN 12697-12,
c) 22 a stékavost pojiva podle ČSN EN 12697-18,
d) u směsí typu PA propustnost podle ČSN EN 12697-19, stanovení odolnosti zkušebního tělesa vůči vodě ČSN EN 12697-12, ztráta částic ČSN EN 12697-17 a stékavost pojiva ČSN EN 12697-18,
e) popřípadě se provedou funkční zkoušky dle požadavků Národní přílohy NA k normě ČSN EN 13108-1 Funkční přístup – stanovení tuhosti podle ČSN EN 12697-26 a odolnosti vůči únavě u asfaltové směsi podle ČSN EN 12697-24 a posouzení tvorby trvalých deformací pomocí cyklické zkoušky v tlaku dle ČSN EN 12697-25 metoda B.

Pokud výsledky zkoušek splňují parametry stanovené národní přílohou, označí se tato hodnota množství pojiva jako výsledné optimum pojiva. Výsledné optimum pojiva je podkladem pro zpracování výrobního předpisu.

Pro lité asfalty se po stanovení teoretického optimálního množství pojiva namíchají dvě až tři zkušební záměsi odstupňované po 0,2 % až 0,4 % pojiva. Příprava směsí v laboratoři se provádí podle ČSN EN 12697-35. V jednotlivých sadách se vyrobí nejméně dvě zkušební krychle podle ČSN EN 12697-20. Na zkušebních krychlích se stanoví čísla tvrdosti a jejich přírůstky (pokud jsou požadovány). Následně se podle výsledků zkoušek a požadavků daných příslušnými normami a předpisy stanoví optimální množství pojiva.

Příspěvek byl zpracován s podporou projektů Ministerstva dopravy ČR č. 1F45B/066/120 „Zavedení evropských norem týkajících se specifikací materiálů pro zlepšení provozní způsobilosti, životnosti a bezpečnosti dopravy“ a CG 712 043 910 „Systém hospodaření s druhotnými materiály do pozemních komunikací v ČR.

LITERATURA:
[1] ČSN 73 6160 Zkoušení asfaltových směsí, ČNI Praha, 2008
[2] Školení o evropských normách pro stavbu vozovek 4 – Asfaltové směsi (SENS 4), Příručka určená pro účastníky školení, Sdružení pro výstavbu silnic Praha, leden 2008
[3] ČSN EN 12697 Asfaltové směsi – Zkušební metody pro asfaltové směsi za horka, sada norem, ČNI Praha
[4] ČSN EN 13108 Asfaltové směsi – Specifikace pro materiály, sada norem, ČNI Praha, 2008

Ing. Petr Hýzl, Ph.D., absolvoval VUT FAST v Brně obor Konstrukce a dopravní stavby. Od roku 1996 pracoval jako asistent na VUT FAST v Brně na Ústavu pozemních komunikací. Od roku 2004, kdy získal doktorát na VUT FAST v Brně, zastává pozici odborného asistenta a vedoucího silniční laboratoře na Ústavu pozemních komunikací VUT FAST v Brně. Je řešitelem několika tuzemských a zahraničních výzkumných projektů. Spolupracuje na přejímání evropských norem v oblasti asfaltových směsí. Věnuje se empirickým a funkčním zkouškám silničních stavebních materiálů. Je místopředsedou sekce Asfaltové vozovky České silniční společnosti.

New method for proposal of bituminous mixture composition
When introducing the new European standards of the series ČSN EN 13108 and ČSN EN 12697 for specification and testing of bituminous mixtures into the system of Czech technical standards it was agreed that there shall also be a revision of the existing Czech standard ČSN 73 6160 Testing of road bituminous mixtures valid since 1988. After the revision, the standard was given a new name „Testing of bituminous mixtures“. The reason for such revision of the standard was mainly the deletion of testing procedures which are already dealt with in the European standards for testing bituminous mixtures and new processing method for the proposal for optimum composition of bituminous mixture with regard to the new European standard. At the same time the testing procedures were deleted because they had not been used in the laboratory practice for a long time.

Autor

• Ing. Hýzl Petr Ph.D.