vedi l`istruzione operativa

ISTRUZIONE OPERATIVA:
DETERMINAZIONE DELLA RESISTENZA A TRAZIONE
INDIRETTA E DELLA DEFORMAZIONE A ROTTURA DI
MISCELE DI AGGREGATI LAPIDEI E BITUME
SETTORE
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Conglomerati Bituminosi
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INDICE:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
Scopo
Campo di applicazione
Norma di riferimento
Definizioni e simboli
Responsabilità
Apparecchiature
Modalità esecutive
Esposizione dei risultati
DOCUMENTI CORRELATI:
a)
b)
c)
d)
Norma di riferimento
Minuta di prova
Certificato di prova
Verbale di accettazione
C.N.R. - B.U. n°134/91
M/LAB08/01min.8
M/LAB08/01.8
M/LAB01/04
Redazione (firma)
De Iasi Serena
EDIZIONE : 0
Revisione
0
1
2
3
4
5
Pagine
Modificate
Verifica RQ (firma) Approvazione DIR (firma)
De Iasi Maurizio
Data
De Iasi Massimo
Oggetto
21/07/2008 Prima emissione
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1. Scopo
La prova misura convenzionalmente la resistenza a trazione indiretta e la deformazione di
compressione a rottura in mm per trazione indiretta del provino (accorciamento), di provini
cilindrici ricavati da miscele bituminose confezionate a caldo con bitumi solidi o semisolidi in
laboratorio, su provini di asfalto colato o su carote prelevate in sito da pavimentazione.
2. Campo di applicazione
Questa metodica è applicabile ai conglomerati e malte bituminose, misti e pietrischetti
bituminati, nonché agli asfalti colati.
3. Norma di riferimento
CNR B.U. n°134/1991
(Determinazione della resistenza a trazione indiretta e della
deformazione a rottura di miscele di aggregati lapidei e
bitume)
4. Definizioni e simboli
SPE
Sperimentatore
DL
Direttore del Laboratorio
MIN
Minuta di prova
5. Responsabilità
5.1 Responsabilità dello Sperimentatore
Lo sperimentatore è responsabile:
o della precisa e puntuale applicazione di quanto previsto dal MQ del Sistema di
Qualità Aziendale;
o della corretta esecuzione della prova;
o della corretta trascrizione ed elaborazione dei dati;
o del corretto uso della strumentazione utilizzata.
5.2 Responsabilità del DL
Il Direttore del Laboratorio è responsabile:
o Della precisa e puntuale applicazione di quanto previsto dal MQ del Sistema di
Qualità Aziendale;
o Della correttezza delle elaborazioni;
o Della certificazione emessa a fronte della prova fatta.
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6. Apparecchiature
x Stampi cilindrici (tipo Marshall) in acciaio del diametro interno di 101,6mm e di
87,5mm di altezza, con basi e collari di prolunga. Gli stampi devono essere in numero
non inferiore a 4.
x Apparecchiatura per estrarre dagli stampi i campioni costipati.
x Costipatore meccanico con pestello con faccia di battuta piana e circolare e massa
battente del peso di 4.536kg , con altezza di caduta libera di 457mm.
x Piedistallo di base per il costipamento.
x Sostegno per lo stampo
x Pressa meccanica Marshall con cella dinamometrica;
x Testa di rottura
x Coppia di listelli di acciaio di lunghezza 10cm e sezione trasversale
(12,6r0,1)x(6r0,1)mm, per la trasmissione del carico di compressione diametrale
x Trasduttore per la misura dello scorrimento
x Dispositivo per la misura della deformazione di trazione indiretta a rottura del provino,
costituito da un deformometro meccanico munito di comparatore centesimale bloccabile
o da una coppia di estensimetri o di trasduttori differenziali collegati ad un registratore
per acquisizione delle deformazioni
x Stufa di essiccazione con regolazione termostatica della temperatura compresa fra 40° e
150°±1°C, per riscaldare gli stampi e il materiale di prova alla temperatura richiesta.
x Vasca termostatica in grado di mantenere la temperatura dell’acqua a 60°C e di tenere i
provini a 5cm al di sopra del fondo.
x Refrigeratore per condizionamento fino a -10r°C
x Recipienti
x Termometro
x Bilancia di 5kg di portata
7. Modalità Esecutive
7.1. Operazioni preliminari:
a. Individuazione del materiale da sottoporre a prova e specifica dei provini
Lo sperimentatore, dalla lavagna sita in laboratorio evince il campione su cui
eseguire la prova. Effettua il controllo della bilancia che si intende utilizzare,
verificando sia l’idoneità dello strumento ( portata e sensibilità ), sia la sua
funzionalità , sia la validità del relativo certificato di taratura. Controlla la
funzionalità delle apparecchiature di prova. I controlli suddetti sono di responsabilità
dello Sperimentatore che effettuerà la prova.
La prova può essere eseguita sia su provini preparati in laboratorio o cantiere sia su
carote prelevate in sito da pavimentazione.
Viene eseguita su un numero di 4 provini cilindrici per ogni miscela, aventi sezione
nominale di circa 80cm2, con diametro di circa 10,1r0,2cm ed altezza di almeno
2cm e comunque > del doppio della dimensione massima degli inerti impiegati.
b. Minuta di Prova
Si munisce della Minuta di Prova per la registrazione dei dati della prova
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7.2. Esecuzione della prova
7.2.1 Preparazione dei provini
7.2.1.1. Numero dei provini
¾ Lo sperimentatore provvederà alla preparazione di n°4 provini per ogni miscela
7.2.1.2. Provini di conglomerato bituminoso, preparazione in laboratorio
7.2.1.2.1. Preparazione degli aggregati
¾ Lo sperimentatore provvede ad eseguire le operazioni previste ai punti 3 e 4 della norma
C.N.R. B.U. n°30/73, ossia esegue le operazioni riportare nella IO/LAB08/06
¾ Lo sperimentatore provvede ad essiccare gli aggregati, aventi un peso secco pari a 5000g, alla
temperatura di 105y110°C fino a peso costante e li separa nelle frazioni previste dalla
composizione granulometrica prestabilita mediante stacciatura a secco, eliminando il
materiale trattenuto al crivello 30 UNI 2234 o al setaccio da 25,4mm
¾ Predispone una quantità in peso di bitume, calcolata in base ad una prefissata percentuale di
bitume (riferita al peso secco degli aggregati lapidei). Tale peso deve essere incrementato per
tener conto del peso di bitume che, al momento del suo impiego, resta aderente alla superficie
interna del contenitore utilizzato. A tal fine è opportuno eseguire una sperimentazione
preliminare per determinare l’incremento di peso, determinando la differenza tra il peso del
contenitore con in bitume immediatamente prima e dopo il versamento del bitume sugli inerti.
7.2.1.2.2. Temperature di mescolamento e di costipamento
¾ Le temperature di mescolamento del bitume e degli aggregati e del successivo costipamento
dell’impasto devono essere tali da garantire che il bitume usato presenti una viscosità assoluta
rispettivamente di 1,7r0,2 poise (mescolamento) e di 2,8r0,3 poise (costipamento).
¾ Qualora non sia possibile eseguire le determinazioni della viscosità assoluta, lo sperimentatore
eseguirà le procedure di mescolamento e costipamento con riferimento alla seguente tabella,
estratta dalla CNR 30/73, paragrafo 3.3, :
Bitume
Temperature di Equiviscosità
Mescolamento
Costipamento
B 180/200
141 r 5°C
131 r 5°C
B 80/100
152 r 5°C
142 r 5°C
B 60/80
158 r 5°C
148 r 5°C
B 40/50
165 r 5°C
155 r 5°C
7.2.1.2.3 Preparazione della miscela
¾ Lo sperimentatore pesa entro recipienti separati per ciascun provino il quantitativo di ogni
frazione di aggregato noto.
¾ Pone i recipienti sulla piastra di riscaldamento o in stufa e porta la stessa ad una temperatura
di 25°C al di sopra di quella di mescolamento e procede a mescolare il tutto a fondo
¾ Forma un incavo nell’aggregato cosi mescolato e vi versa il bitume, preventivamente
riscaldato alla stessa temperatura degli aggregati, fino a raggiungere il peso previsto per la
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miscela, accertandosi che la temperatura della stessa sia entro i limiti di cui alla tabella
riportata sopra ed estratta dal paragrafo 3.3 della CNR 30/73
¾ Provvede al mescolamento della miscela cosi ottenuta ed una volta ultimata la
omogeneizzazione a caldo preleva, con apposita navetta, una quantità in peso di miscela
sufficiente a realizzare un provino che, a seguito del costipamento, abbia un altezza di
63,5r3,2mm ed un peso di circa 1200g.
¾ Per il primo provino, in mancanza di dati derivanti da precedenti esperienze, il peso della
miscela da prelevare si può assumere pari a 1200 r 50g.
¾ Per i successivi provini, varierà il suddetto peso in funzione della stima dell’altezza ottenuta
per i provini già costipati con la medesima miscela al fine di ottenere un’altezza del provino
costipato quanto più prossima a 63,5mm.
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
7.2.1.2.4. Costipamento dei provini
Lo Sperimentatore provvede a pulire accuratamente gli stampi e la faccia inferiore del pestello
di costipamento e li scalda ad una temperatura compresa tra 130-150°C
Dispone un disco di cartafiltro sul fondo dello stampo, prima di introdurre la miscela
Versa la miscela nello stampo, mescolandola vigorosamente con una spatola calda per 15
volte intorno al perimetro e 10 volte all’interno, e dà una forma convessa alla superficie
dell’impasto
Si assicura che la temperatura della miscela immediatamente prima del costipamento sia entro
i limiti di cui alla tabella riportata sopra ed estratta dal paragrafo 3.3 della CNR 30/73
Dispone lo stampo entro il sostegno del piedistallo del costipatore e applica 75 colpi del
pestello (a meno che non sia diversamente richiesto), con cadenza di battuta compresa tra 50 e
70 colpi al minuto
Rimuove la base e il collare e rimonta lo stampo alla rovescia.
Applica lo stesso numero di colpi di costipamento alla faccia opposta del provino
Terminato il costipamento e una volta raffreddato il provino in aria, lo sperimentatore toglie il
collare e procede all’estrazione del provino stesso
Esegue tale operazione per i vari provini
Dopo l’estrazione i provini vengono lasciati a temperatura ambiente per circa 12 ore su di una
superficie piana.
7.2.1.3 Provini di conglomerato bituminoso , preparazione in cantiere
¾ Per il controllo in cantiere della produzione si procede al prelievo del conglomerato
bituminoso caldo all’uscita dell’impianto di confezione o subito dopo la stesa dello stesso.
¾ Si eliminano a mano o mediante setacciatura gli elementi trattenuti al crivello 30 UNI 2334 o
setaccio da 25,4mm
¾ Si pesa il quantitativo di conglomerato necessario al confezionamento dei provini necessari e
si procede come indicato al punto 3.5 della norma di riferimento (CNR 30/78) o al punto
7.2.1.2.4 della presente istruzione operativa
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7.2.1.4 Provini di asfalto colato
¾ Lo sperimentatore riscalda a 200r5°C il bitume, nel quantitativo indicato dal dosaggio in peso
nella miscela
¾ Rimescola progressivamente per evitare surriscaldamenti locali
¾ Aggiunge al bitume l’additivo minerale “filler” asciutto, riscaldato precedentemente ad una
temperatura compresa tra 150-190°C e dosato nel quantitativo previsto.
¾ Riporta la miscela alla temperatura di 200r5°C e rimescola il tutto fino al completo
assorbimento del bitume nel filler, ossia per un tempo di circa 10 minuti
¾ Aggiunge gli inerti, asciutti e precedentemente riscaldati a 180°C nella composizione e
dosaggio previsti, alla miscela di bitume e filler
¾ Mescola il tutto e riscalda progressivamente fino a 220r5°C fino a che l’impasto non risulta
completamente omogeneo ed abbia una fluidità tale da poter essere colato negli appositi
stampi. A tal fine mescola e riscalda il tutto per un tempo non inferiore a 10 minuti
¾ Versa l’asfalto colato cosi ottenuto, che non richiede operazione di costipamento, negli
appositi stampi Marshall, mescolando il tutto accuratamente affinché la miscela non presenti
bolle d’aria.
¾ Lascia raffreddare il tutto a temperatura ambiente per 24 ore e procede all’estrazione dei
provini dagli stampi.
7.2.1.5 Provini provenienti da prelievo in sito di carote
¾ Lo sperimentatore individua la superficie di prelievo e procede alle operazioni in sito di
prelievo
¾ Effettua il prelievo operando perpendicolarmente alla superficie della pavimentazione e
durante l’operazione di prelievo si accerta che le carote risultino indisturbate e di diametro
costante.
¾ Qualora una carota risulti formata da più di uno strato, procede al taglio, effettuato mediante
fresa a disco ed in direzione ortogonale all’asse della carota, al fine di ricavare un provino
cilindrico formato da un unico strato di miscela.
¾ In caso di miscele relative a manti di usura, si accerta che la zona superficiale della carota
prelevata non sia asportata prima delle operazioni di prova.
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7.2.2 Fase di Prova
7.2.2.1 Condizioni di prova
¾ Lo sperimentatore si accerta che la temperatura di prova e le relative condizioni di prova siano
conformi a quanto espresso nella norma di riferimento, C.N.R. 134/91 al punto 5
¾ A tal fine, in funzione della temperatura di prova richiesta, fa riferimento alle seguenti
condizioni di prova:
7.2.2.2 Procedura di prova
¾ Lo sperimentatore identifica i provini da sottoporre a prova e sulla superficie cilindrica di
ciascun provino segna una generatrice e traccia (con riferimento ai punti di intersezione della
stessa con le due facce del provino e tramite ausilio di un goniometro circolare di diametro
10cm) due diametri a 90°
¾ Segna le altre tre generatrici che, assieme alla prima tracciata, individuano i piani assiali
normali tra loro di ciascun provino
¾ Misura le 4 altezze di ciascun provino, con riferimento alle quattro generatrici tracciate, e ne
determina il valore medio (h,i), riportando tutte le misure effettuate in cm, approssimate alla
seconda cifra decimale ed il valor medio alla terza cifra decimale, sulla MIN
¾ Qualora per un dato provino lo scarto tra due misure individuali superi il 10% del valor
medio, provvede a scartare tale provino
¾ Procede alla determinazione del diametro medio di ciascun provino, effettuando 2 misure a
90° nella sezione media e su ciascuna delle due facce di ogni provino, calcolando il valor
medio delle 6 misure (D,i) e riportando tutte le misure effettuate in cm, approssimate alla
seconda cifra decimale ed il valor medio alla terza cifra decimale, sulla MIN
¾ Qualora per un dato provino lo scarto tra due misure individuali superi 1mm, provvede a
scartare tale provino
¾ Prima di procedere al condizionamento alla temperatura di prova, secondo quanto espresso
nella tabella sopra riportata, essicca i provini a temperatura di laboratorio in corrente d’aria
fino a massa costante, con approssimazione di 0,1g.
¾ Mette i provini nell’ambiente termostatico di condizionamento previsto (stufa o refrigeratore),
preventivamente portato alla temperatura prevista per la prova e li lascia a condizionare per il
tempo prefissato dalla norma
¾ Preleva il provino condizionato e lo colloca tra i piatti della pressa di prova, interponendo
superiormente ed inferiormente al provino i listelli di acciaio, assicurandosi che l’asse del
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provino sia orizzontale e che i due diametri a 90° segnati sulle due facce risultino paralleli e
perpendicolari ai piatti della pressa
¾ Avvicina il piatto mobile della pressa fino a bloccare il provino, senza che questo risulti
caricato, come indicato nella norma di riferimento in figura 3, sottoriportata
¾ Ai fini della determinazione della deformazione di compressione diametrale (accorciamento),
applica il comparatore di misura al piatto mobile della pressa e lo azzera
¾ Nel caso in cui la pressa è munita anche di dispositivo per la misura di deformazione della
trazione indiretta (allungamento), collega tale dispositivo al provino
¾ Applica il carico di compressione diametrale al provino con velocità costante di
deformazione, prevista a seconda della temperatura di prova, fino a raggiungere il carico di
rottura del provino, corrispondente al valore massimo indicato dal dinamometro.
¾ Al raggiungimento di tale carico blocca il comparatore di misura dell’avanzamento del piatto
mobile della pressa e registra sulla MIN i valori del carico di rottura P in kN e della variazione
di lunghezza verticale del diametro provino a rottura D’v in mm per compressione diametrale
¾ Qualora la pressa è munita anche di dispositivo per la misura di deformazione della trazione
indiretta, registra anche il valore della variazione di lunghezza orizzontale del diametro del
provino a rottura D’o in mm per trazione indiretta
¾ Si assicura che il tempo intercorrente tra la rimozione del provino dall’ambiente di
condizionamento termostatico e la rottura non sia superiore a 60 secondi
¾ Ripete le operazioni di carico per i rimanenti provini
¾ Al termine delle operazioni di prova, ripone i residui di prova sul carrello che
successivamente sarà depositato nell’area di stoccaggio del materiale provato
¾ Firma la Minuta di Prova
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7.3. Riferimenti di calcolo
I risultati della prova effettuata sui vari provini, vengono indicati precisando:
- Tipo e origine della miscela bituminosa e dei provini esaminati;
- Numero di colpi applicati per il costipamento (in caso di miscele preparate in laboratorio o
cantiere);
- Diametro medio e Altezza media dei provini in cm, rispettivamente con approssimazione alla
terza e alla seconda cifra decimale;
- Temperatura di prova;
- Resistenza a trazione indiretta Rt in daN/cm2, approssimata alla seconda cifra decimale e
fornita dalla media dei valori Rt,i relativi ai 4 provini o ai rimanenti 3 nel caso un provino sia
risultato con conforme dimensionalmente e quindi è stato scartato. Ai fini del calcolo della
trazione indiretta si fa riferimento alla seguente formula:
2˜ P
Rt
in cui:
S ˜D˜h
P = carico a rottura diametrale, in daN
D = diametro medio del provino, in cm
h = altezza media del provino, in cm
- Deformazione unitaria (accorciamento) di compressione a rottura Dc/D, espressa in funzione
del diametro originario dei provini con approssimazione alla terza cifra decimale per le prove
a 25, 45 e 60°C ed alla quarta cifra decimale per le prove a -10°C, calcolata come media dei
valori ottenuti per i 4 o 3 provini esaminati. Ai fini del calcolo della deformazione determina:
Dc (mm) D' v D
da cui calcola la deformazione unitaria (accorciamento)
Dc
D
D'v D
1
D
- Deformazione unitaria (allungamento) di trazione indiretta a rottura Dt/D, espressa in
funzione del diametro originario dei provini con approssimazione alla terza cifra decimale per
le prove a 25, 45 e 60°C ed alla quarta cifra decimale per le prove a -10°C, calcolata come
media dei valori ottenuti per i 4 o 3 provini esaminati. Ai fini del calcolo della deformazione
determina:
Dt (mm) D ' o D
da cui calcola la deformazione unitaria (allungamento)
Dt
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D
D' o D
1
D
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8. Esposizione dei risultati
I dati riportati sulla MIN servono per la successiva certificazione che oltre ai dati individuativi del
certificato di prova ed alle notizie fornite dal Committente conterrà:
-
Normativa di riferimento
Dati relativi all’identificazione del campione di prova
L’identificazione dei vari provini costituenti il campione di prova
Tipo e origine della miscela bituminosa e dei provini esaminati;
La temperatura di prova in °C;
Il numero di colpi del pestello applicato su ogni faccia;
L’altezza del provino i-esimo in cm (con riferimento alla media e ai valori puntuali);
Il diametro del provino i-esimo in cm (con riferimento alla media e ai valori puntuali);
La resistenza a trazione indiretta in daN/cm2, con riferimento al provino i-esimo
Il valore medio della Resistenza a trazione indiretta in daN/cm2, ottenuto come media dei
valori
La deformazione unitaria (accorciamento) di compressione a rottura Dc/D, con riferimento
al provino i-esimo
Il valore medio della deformazione unitaria (accorciamento) di compressione a rottura,
ottenuto come media dei valori
La deformazione unitaria (allungamento) di trazione indiretta a rottura Dt/D, con
riferimento al provino i-esimo
Il valore medio della deformazione unitaria (allungamento) di trazione indiretta a rottura,
ottenuto come media dei valori
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