Του κ. Αλέξανδρου Β. Τσιώλη*
Οι διεργασίες που εκτελούνται για την παραγωγή του ασφαλτομείγματος και μετέπειτα του ασφαλτοτάπητα ουσιαστικά επιβάλλουν τις δοκιμές που πρέπει να εκτελεστούν για να είναι δυνατός αφενός ο σωστός σχεδιασμός του ασφαλτομείγματος και αφετέρου ο αποτελεσματικός ποιοτικός έλεγχος του τελικού προϊόντος.
Ο μηχανικός που καλείται να σχεδιάσει και να ελέγξει ένα έργο οδοποιίας θα πρέπει να γνωρίζει τις κύριες ιδιότητες του ασφαλτοτάπητα και θα πρέπει να γίνουν οι κατάλληλες δοκιμές ώστε να έχει επαρκή γνώση των ιδιοτήτων της ασφάλτου και των αδρανών που χρησιμοποιούνται.
Οι κυριότερες δοκιμές για την άσφαλτο είναι οι ακόλουθες:
- Σκληρότητα ασφάλτου. Η σκληρότητα ασφάλτου είναι μία από τις σημαντικές ιδιότητες και προσδιορίζεται βάσει του βαθμού διείσδυσης. Η δοκιμή εκτελείται με τη συσκευή εισδυτικότητας βάσει του προτύπου EN 1426.
- Δοκιμή μάλθωσης. Η δοκιμή μάλθωσης (ring and ball) είναι μία επίσης σημαντική δοκιμή, καθότι προσδιορίζει τη συνεκτικότητα της ασφάλτου. Η δοκιμή εκτελείται με βάση το πρότυπο EN 1427 και μπορεί να εκτελεστεί είτε με χειροκίνητη διάταξη είτε με αυτόματη συσκευή που καθιστά ευκολότερο και ακριβέστερο τον προσδιορισμό του σημείου μάλθωσης.
- Προσδιορισμός ποσοστού ασφάλτου με φυγοκέντριση. Πλέον, για τον προσδιορισμό ποσοστού ασφάλτου έχει επικρατήσει η μέθοδος της εκχύλισης με φυγοκεντρικό εκχυλιστήρα. Με τη χρήση κατάλληλου διαλύτη, το ασφαλτόμειγμα φυγοκεντρίζεται σε δοχείο 1,5 ή 3kg με κατάλληλο φίλτρο και αποσπάται η πλειονότητα των αδρανών, ενώ το προκύπτον από το φίλτρο διάλυμα κατεργάζεται περαιτέρω με τη φυγόκεντρο παιπάλης, ώστε να ανακτηθούν τα λεπτόκοκκα αδρανή και ο διαλύτης στο βαθμό που είναι εφικτό.
Προσδιορισμός παιπάλης
Η φυγόκεντρος παιπάλης (γνωστή και ως παιπαλιέρα ή φυγόκεντρος υψηλής ταχύτητας), λαμβάνει το προκύπτον διάλυμα από την ανωτέρω φυγόκεντρο και διαχωρίζει τα λεπτόκοκκα αδρανή που διήλθαν του φίλτρου. Προσδιορίζει έτσι στο βαθμό που είναι δυνατόν τα λεπτόκοκκα αδρανή (παιπάλη), και ο διαλύτης που διαχωρίζεται μπορεί να υποβληθεί σε περαιτέρω επεξεργασία σε συσκευή ανάκτησης, ώστε να επαναχρησιμοποιηθεί.
Προσδιορισμός ποσοστού ασφάλτου ασφαλτομείγματος με καύση – Ignition method.
Η πιο σύγχρονη μέθοδος προσδιορισμού ασφάλτου στο ασφαλτόμειγμα είναι η μέθοδος ανάφλεξης, που απαλλάσσει το εργαστήριο από τη χρονοβόρα διαδικασία εκχυλίσεων με φυγοκέντρους, αλλά και από τη χρήση διαλυτών και ό,τι συνεπάγονται αυτοί για τις διαδικασίες υγιεινής και ασφάλειας.
Ο φούρνος ανάφλεξης υποβάλλει το δείγμα σε υψηλές θερμοκρασίες όπως υποδεικνύεται από το πρότυπο EN 12697-39, ώστε στο πέρας του κύκλου θέρμανσης να έχουν απομείνει τα αδρανή, τα οποία στη συνέχεια μπορούν να ελεγχθούν για την κοκκομετρία τους. Ο φούρνος διαθέτει κατάλληλο σύστημα μετάκαυσης, ώστε να αποβάλλει μόνο θερμό αέρα.
Δοκιμές ολκιμότητας και ελαστικής επαναφοράς
Το ασφαλτικό υλικό πλέον ενδέχεται να χρειαστεί και περαιτέρω ανάλυση των ανωτέρω μεθόδων, ώστε να προσδιοριστεί η ολκιμότητα και η ελαστική επαναφορά του.
Για να εκτελεστούν οι ανάλογες δοκιμές με βάση τα πρότυπα EN 13398, EN 13589 και EN 13703, απαιτείται συσκευή ολκιμόμετρου, η οποία περιλαμβάνει κατάλληλη διάταξη λουτρού σταθερής θερμοκρασίας όπου εμβαπτίζεται το δείγμα και κατάλληλη τράπεζα εφελκυσμού με δυναμοκυψέλες και μηκυνσιόμετρα υψηλής ακρίβειας, ώστε να προσδιοριστεί η δύναμη που απαιτείται για τον εφελκυσμό της ασφάλτου και μετά από επεξεργασία να προκύψει η ενέργεια (J/cm2) που απαιτείται για συγκεκριμένη επιμήκυνση (συνήθως 400 mm), η οποία και αποτελεί μέτρο της συνοχής (cohesion) του ασφαλτικού υλικού.
Παρασκευή δοκιμίων και εργαστηριακές δοκιμές ασφαλτομείγματος
Παράγονται δοκίμια με τη χρήση μητρών Marshall και συμπυκνώνονται σε κατάλληλο συμπυκνωτή («κόπανο») Marshall.
Τα δείγματα κατόπιν υποβάλλονται σε σημαντικές δοκιμές οι οποίες προσδιορίζουν τις χρησιμότερες παραμέτρους για το έργο και οι οποίες είναι οι εξής:
- Ευστάθεια και ροή κατά Marshall. Η δοκιμή Marshall δίνει μία σημαντική εικόνα για την αντοχή του ασφαλτομείγματος και την αντίστασή του σε παραμόρφωση. Η δοκιμή εκτελείται με συσκευή δοκιμών Marshall (πρέσα) ή πολυχρηστική συσκευή τύπου Multitest.
- Rice (Μέγιστη θεωρητική πυκνότητα και κενά). Με τη δοκιμή Rice επιτυγχάνεται ο προσδιορισμός της μέγιστης θεωρητικής πυκνότητας του ασφαλτομείγματος (GMM) που είναι κρίσιμη παράμετρος για τον προσδιορισμό των σχεδιαστικών κενών του ασφαλτομείγματος. Επίσης είναι απαραίτητο να είναι γνωστή παράμετρος αν πρόκειται να γίνει χρήση πυρηνικών μετρητών πυκνότητας – υγρασίας επιτόπου στο έργο.
Μέθοδοι επιτόπου μετρήσεων
Α) Πυρηνική μέθοδος μέτρησης πυκνότητας & υγρασίας
Όλες οι ανωτέρω μέθοδοι είναι ο τρόπος που αποκτώνται δεδομένα για τον προσδιορισμό της σύνθεσης του ασφαλτομείγματος αλλά και για τον ποιοτικό έλεγχο σε εργαστηριακές συνθήκες. Αλλά το τελικό προϊόν είναι το διαστρωμένο ασφαλτόμειγμα, το οποίο πρέπει να ελεγχθεί και επιτόπου, πρωτίστως για το βαθμό συμπύκνωσής του, ώστε να συντονιστούν αποτελεσματικά οι εργασίες διάστρωσής του.
Αυτό καθίσταται δυνατό είτε με τη μέθοδο κώνου άμμου για τα εδαφικά υλικά, που είναι μερικώς καταστρεπτική, κουραστική και χρονοβόρα, είτε με πυρηνοληψία για τα ασφαλτικά, που εκτός από καταστρεπτική δίνει αποτελέσματα σε δεύτερο χρόνο.
Ιδανικά, με τη χρήση πυρηνικού μετρητή πυκνότητας – υγρασίας μπορεί να γίνει άμεση και μη καταστροφική μέτρηση πυκνότητας, με αποτελέσματα σχεδόν άμεσα διαθέσιμα επιτόπου.
Οι μετρητές τύπου Humboldt και τύπου Troxler, κάνοντας χρήση των εργαστηριακών αποτελεσμάτων, μπορούν να προσδιορίσουν την ξηρή και υγρή πυκνότητα, το βαθμό συμπύκνωσης και την περιεχόμενη υγρασία για εδαφικά υλικά, καθώς επίσης το βαθμό συμπύκνωσης και την πυκνότητα για τα ασφαλτικά υλικά.
Με αυτό τον τρόπο μπορεί η διάστρωση να ελέγχεται, ώστε να επιτευχθούν τα βέλτιστα αποτελέσματα βάσει της μελέτης και να ακολουθηθούν τα χρονοδιαγράμματα εκτέλεσης εργασιών με τις ελάχιστες δυνατές υπερβάσεις, ενώ ταυτόχρονα διασφαλίζεται η ποιότητα του παραδιδόμενου τμήματος οδοποιίας.
Β) Μέτρηση βάθους τροχοαυλάκωσης
Μία παράμετρος που μετράται επιτόπου είναι η μέτρηση του βάθους τροχοαυλάκωσης. Η μέτρηση γίνεται με τη διάταξη δοκού Benkelman με τη διέλευση οχήματος.
Η δοκός Benkelman μπορεί να συνδυαστεί και με κατάλληλη διάταξης φόρτισης πλάκας, ώστε να εκτελεστούν περαιτέρω δοκιμές για τον προσδιορισμό του μέτρου ελαστικότητας.
Επίσης, οι επιτόπου δοκιμές περιλαμβάνουν και ένα σημαντικό αριθμό επιπλέον δοκιμών, όπως είναι η επιφανειακή υφή, η ομαλότητα, η ολισθηρότητα και η υδατοπερατότητα, που θα συναντηθούν στα περισσότερα καίρια έργα υψηλών απαιτήσεων.
Τέλος, η πρόοδος στα εργαστήρια οδοποιίας ανά τον κόσμο έχει παράξει ένα σημαντικό αριθμό προηγμένων μεθόδων, όπως είναι οι γυροσκοπικοί συμπυκνωτές, οι συσκευές τροχοαυλάκωσης με τους συνοδευτικούς συμπυκνωτές πλακών (slab compactors), καθώς και δυναμικά συστήματα φόρτισης που μπορούν να προσομοιώσουν πλειάδα συνθηκών.
Επίσης υπάρχουν πλέον πολλά καθετοποιημένα συστήματα δοκιμών, όπως τα συστήματα AMPT Pro και τα αυτόνομα συστήματα δοκού τεσσάρων σημείων, που εκτελούν προηγμένες δοκιμές επιτελεστικότητας ασφαλτομειγμάτων με μία μόνο διάταξη.
*Ο κ. Αλέξανδρος Β. Τσιώλης είναι διπλωματούχος μηχανικός, απόφοιτος του Τμήματος Μηχανικών Μεταλλείων – Μεταλλουργών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου.
