Εικόνα 2: Ηλεκτρονική σύστηµα ελέγχου παραγωγής τροποποιηµένης ασφάλτου / ασφαλτοµίγµατος

Transcript

1 Εικόνα 2: Ηλεκτρονική σύστηµα ελέγχου παραγωγής τροποποιηµένης ασφάλτου / ασφαλτοµίγµατος Η επιλογή της κοκκοµετρικής διαβάθµισης των αδρανών για τη σύνθεση του ασφαλτοµίγµατος έγινε µε όρια που προέκυψαν από στενή συνεργασία του Τοµέα ΜΣΥ του ΕΜΠ µε εξειδικευµένα ερευνητικά κέντρα της Γαλλίας. Τα στοιχεία της κοκκοµετρίας των αδρανών παρουσιάζονται στον Πίνακα 2 και στην Εικόνα 3. Από τις αναλύσεις (σε 42 δείγµατα) κατά την παραγωγή του ασφαλτοµίγµατος, δεν διαπιστώνονται σηµαντικές αποκλίσεις από τη µελέτη σύνθεσης. Πίνακας 2: Κοκκοµετρική διαβάθµιση αδρανών ισοπεδωτικής στρώσης ενίσχυσης Έλεγχοι κατά την παραγωγή / Μέγεθος Όρια κοκκοµετρικής Μελέτη διάστρωση κόσκινου διαβάθµισης αδρανών [%] σύνθεσης Μ.Ο. Min - max 75 µ mm mm mm mm

2 1 9 8 Σύνθεση Όρια ιερχόµενο ποσοστό [%] ,1, Άνοιγµα βροχίδας [mm] Εικόνα 3: Κοκκοµετρική διαβάθµιση αδρανών ειδικής ισοπεδωτικής στρώσης ενίσχυσης 1.1 Εργαστηριακοί έλεγχοι ασφαλτοµίγµατος ισοπεδωτικής στρώσης ενίσχυσης Για την επιλογή του βέλτιστου ποσοστού ασφάλτου πραγµατοποιήθηκε αρχικά µελέτη σύνθεσης κατά Marshall. Ως ενδεικτικό ποσοστό ασφάλτου προτάθηκε το 5%κ.β. αδρανών (4.76%κ.β. ασφαλτοµίγµατος), το οποίο ήταν τελικά αυτό που επιλέχθηκε και εφαρµόστηκε για την παραγωγή, µε βάση τα αποτελέσµατα των εργαστηριακών δοκιµών (µελέτη σύνθεσης) σε τροποποιηµένα ασφαλτικά συνδετικά και ασφαλτοµίγµατα. Κατά την παραγωγή, το µέσο ποσοστό ασφάλτου βρέθηκε 5.16%κ.β. αδρανών και ο συντελεστής µεταβλητότητας ήταν ιδιαίτερα µικρός (3.1%). Τα κυριότερα αποτελέσµατα των συµβατικών ελέγχων και δοκιµών για το ποσοστό ασφάλτου που επιλέχθηκε, φαίνονται στον Πίνακα 3. Πίνακας 3: Εργαστηριακοί έλεγχοι ασφαλτοµιγµάτων ισοπεδωτικής στρώσης ενίσχυσης Χαρακτηριστικά Όρια Έλεγχοι κατά την παραγωγή / Μελέτη διάστρωση σύνθεσης Μ.Ο. min - max Ποσοστό ασφάλτου [%κ β. αδρ.] Ποσοστό ασφάλτου [%κ β. ασφ.] Ευστάθεια [Kgf] > Υποχώρηση [mm] Κενά Αέρος [%] Φ.Ε.Β. [gr/cm 3 ] VMA [%] > VFA [%]

3 Εκτός από τη µελέτη σύνθεσης κατά Marshall, πραγµατοποιήθηκαν επίσης εργαστηριακές δοκιµές προσδιορισµού των µηχανικών χαρακτηριστικών των ασφαλτοµιγµάτων µε τη συσκευή Nottingham Asphalt Tester (ΝΑΤ) του ΕΜΠ (Cooper, 1993). Οι δοκιµές έγιναν αρχικά σε δοκίµια Marshall που παρήχθησαν κατά τη διαδικασία της µελέτης σύνθεσης, αλλά και από δείγµατα ασφαλτοµίγµατος κατά την παραγωγή. Οι δοκιµές προσδιορισµού του µέτρου δυσκαµψίας στο εργαστήριο (Indirect Tensile Stiffness Modulus: ITSM) έγιναν σε θερµοκρασία εργαστηρίου (21 ο C), καθώς και σε υψηλή θερµοκρασία (4 ο C), τα αποτελέσµατα της οποίας παρουσιάζονται στην Εικόνα 4. Οι κωδικοί που χρησιµοποιούνται αφορούν στην προέλευσης του ασφαλτοµίγµατος (ΜΣ: µελέτη Σύνθεσης, : είγµατα ιάστρωσης) και στο ποσοστό ασφάλτου (%κ.β. ασφαλτοµίγµατος). Έγιναν επίσης δοκιµές προσδιορισµού των χαρακτηριστικών µόνιµης παραµόρφωσης (Repeated Load Axial Test: RLAT). Τα κριτήρια, µε τα οποία αξιολογήθηκαν τα αποτελέσµατα της δοκιµής RLAT (σύγκριση διαφόρων ασφαλτοµιγµάτων) ήταν η θέση των καµπυλών παραµόρφωσης στο σχετικό διάγραµµα, η τιµή της συνολικής παραµόρφωσης (διαφορά της αρχικής µείον την τελική), καθώς και η κλίση του τελευταίου 1/3 της καµπύλης. Ως καλύτερα θεωρούνται τα αποτελέσµατα που παρουσιάζουν τις σχετικά χαµηλότερες τιµές. Χαρακτηριστικά αποτελέσµατα των δοκιµών αυτών (καµπύλες παραµόρφωσης) φαίνονται γραφικά στην Εικόνα 5. Από τις δοκιµές προσδιορισµού του µέτρου δυσκαµψίας εξάγεται το συµπέρασµα, ότι η επιλογή του ποσοστού ασφάλτου 4.76%κ.β. ασφαλτοµίγµατος µπορεί να χαρακτηριστεί ως η καλύτερη δυνατή, καθώς έδωσε στις περισσότερες περιπτώσεις καλύτερα αποτελέσµατα. Οι δοκιµές µηχανικών χαρακτηριστικών σε δοκίµια Marshall από δείγµατα διαστρωθέντος ασφαλτοµίγµατος ( ) έδωσαν καλύτερα αποτελέσµατα από τα αντίστοιχα της τελικής επιλογής της µελέτης σύνθεσης (ΜΣ 4.75%), γεγονός ενθαρρυντικό για τη µετέπειτα συµπεριφορά του υλικού ΜΣ: Μελέτη Σύνθεσης : είγµατα ιάστρωσης οκιµές ITSM (ΝΑΤ 4 oc) Μέτρο δυσκαµψίας [MPa] ΜΣ 4.58 ΜΣ 4.76 ΜΣ 4.94 Εικόνα 4: Μέτρο δυσκαµψίας ασφαλτοµίγµατος ισοπεδωτικής στρώσης ενίσχυσης (4 ο C)

4 14 οκιµές RLAT (NAT 4 oc) Μ.Σ.: Μελέτη Σύνθεσης..: είγµατα ιάστρωσης Παραµόρφωση (x 1 %) Μ.Σ. 4.76% Μ.Σ. 4.94%.. Μ.Σ. 4.58% Επαναλήψεις φορτίσεων Εικόνα 5: Καµπύλες παραµόρφωσης ασφαλτοµιγµάτων ισοπεδωτικής στρώσης ενίσχυσης 1.2 Εργαστηριακές δοκιµές σε πυρήνες της ισοπεδωτικής στρώσης ενίσχυσης Οι έλεγχοι έγιναν σε πυρήνες (Εικόνα 6) που αποκόπηκαν σε διάφορες χρονικές στιγµές της λειτουργίας του δρόµου και συγκεκριµένα λίγο µετά την απόδοση του τµήµατος στην κυκλοφορία (1 µήνα περίπου µετά) και µετά από 8 και 14 περίπου µήνες.

5 Εικόνα 6: Πυρήνες στο εργαστήριο Έγιναν δοκιµές προσδιορισµού του µέτρου δυσκαµψίας (ITSM) σε θερµοκρασία εργαστηρίου (21 ο C). Τα αποτελέσµατα παρουσιάζονται στην Εικόνα 7, όπου διαπιστώνεται ότι είναι κατώτερα σε σύγκριση µε τα µε τα εργαστηριακά συµπυκνωµένα δοκίµια. Αντίστοιχα συµπεράσµατα έχουν προκύψει και από άλλες έρευνες (Hartman et al, 21), (Λοΐζος και Παπαβασιλείου, 22) και το γεγονός αυτό ήταν αναµενόµενο. 6 5 οκιµές ITSM (ΝΑΤ 21 oc) ΜΣ: Μελέτη Σύνθεσης : είγµατα ιάστρωσης Π: Πυρήνες Μέτρο δυσκαµψίας [MPa] Μ.Σ... Π (1 µην) Π (8 µην) Π (14 µην) Εικόνα 7: Μέτρο δυσκαµψίας ασφαλτοµίγµατος ειδικής ισοπεδωτικής στρώσης (21 ο C) 2 ΑΝΤΙΟΛΙΣΘΗΡΟΣ ΤΑΠΗΤΑΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ 2.1 Μελέτη σύνθεσης έλεγχοι παραγωγής αντιολισθηρού τάπητα Για τον αντιολισθηρό τάπητα κυκλοφορίας πάχους 4 cm, οι αναλογίες των αδρανών υλικών κατασκευής του ασφαλτοµίγµατος ήταν σύµφωνα µε τις τεχνικές οδηγίες της επιτροπής ειδικού θέµατος της ΕΥ Ε Αυτοκινητόδροµος ΠΑΘΕ (ΕΥ Ε/ΠΑΘΕ, 1999) για αντιολισθηρούς τάπητες (τύπος 2). Τα στοιχεία της κοκκοµετρίας των αδρανών παρουσιάζονται στον Πίνακα 4. Από τις αναλύσεις (σε 25 δείγµατα) κατά την παραγωγή του ασφαλτοµίγµατος, δεν διαπιστώθηκαν κατά µέσο όρο µεγάλες αποκλίσεις από τη µελέτη σύνθεσης. Το ασφαλτόµιγµα ήταν τροποποιηµένο µε πλαστοµερές χηµικό πρόσθετο τύπου EVA σε ποσοστό 6% επί της τροποποιηµένης ασφάλτου. Για την επιλογή του βέλτιστου ποσοστού ασφάλτου του ασφαλτοµίγµατος της ισοπεδωτικής στρώσης πραγµατοποιήθηκε αρχικά µελέτη σύνθεσης κατά Marshall. Έγιναν επίσης δοκιµές προσδιορισµού του µέτρου δυσκαµψίας του

6 ασφαλτοµίγµατος (ITSM). Τα αποτελέσµατα των συµβατικών δοκιµών για το βέλτιστο ποσοστό ασφάλτου που επιλέχθηκε, φαίνονται στον Πίνακα 5. Πίνακας 4: Κοκκοµετρική διαβάθµιση αδρανών αντιολισθηρού τάπητα Έλεγχοι κατά την παραγωγή / Μέγεθος Όρια κοκκοµετρικής Μελέτη διάστρωση κόσκινου διαβάθµισης αδρανών [%] σύνθεσης Μ.Ο. Min - max 75 µ mm mm mm mm mm mm mm Πίνακας 5: Εργαστηριακοί έλεγχοι ασφαλτοµιγµάτων αντιολισθηρού τάπητα Χαρακτηριστικά Όρια Έλεγχοι κατά την παραγωγή / Μελέτη διάστρωση σύνθεσης Μ.Ο. min - max Ποσοστό ασφάλτου [%κ β. αδρ.] Ποσοστό ασφάλτου [%κ β. ασφ.] Ευστάθεια [Ν] > Υποχώρηση [mm] Κενά Αέρος [%] Μηχανικά χαρακτηριστικά ασφαλτοµιγµάτων αντιολισθηρού τάπητα Πραγµατοποιήθηκαν εργαστηριακές δοκιµές προσδιορισµού των µηχανικών χαρακτηριστικών των ασφαλτοµιγµάτων µε τη συσκευή ΝΑΤ του ΕΜΠ, αντίστοιχες µε αυτές που έγιναν σε µίγµατα της ισοπεδωτικής στρώσης ενίσχυσης. Οι δοκιµές έγιναν σε δοκίµια Marshall που είχαν παραχθεί κατά τη διαδικασία εκπόνησης της µελέτης σύνθεσης, αλλά και σε πυρήνες που αποκόπηκαν µετά την απόδοση του δρόµου στην κυκλοφορίας. Οι δοκιµές προσδιορισµού του µέτρου δυσκαµψίας (ITSM) που έγιναν σε θερµοκρασία εργαστηρίου (21 ο C) έδωσαν όµοια αποτελέσµατα για τα διάφορα ποσοστά ασφάλτου που χρησιµοποιήθηκαν και σχετικά υψηλές τιµές (Μ.Ο. περί τα 4 MPa) για το είδος της στρώσης. Τα αποτελέσµατα των δοκιµών σε υψηλή θερµοκρασία (4 ο C) µπορούν να θεωρηθούν επίσης ιδιαίτερα ικανοποιητικά. Παρουσιάζονται στην Εικόνα 8, όπου οι κωδικοί που χρησιµοποιούνται αφορούν στο ποσοστό ασφάλτου (%κ.β. αδρανών). Ιδιαίτερα µεγάλο ενδιαφέρον παρουσίασαν τα αποτελέσµατα των δοκιµών σε πυρήνες, τα οποία µαζί µε αυτό της µελέτης σύνθεσης φαίνονται στην Εικόνα 9. ιαπιστώθηκε αύξηση του µέτρου δυσκαµψίας των πυρήνων που αποκόπηκαν 8 και 14 µήνες µετά την κατασκευή, σε σχέση µε τους αντίστοιχους ένα (1) περίπου µήνα µετά την κατασκευή. Το γεγονός αυτό εκτιµάται ότι οφείλεται στην επανασυµπύκνωση (από τα φορτία των βαριών οχηµάτων) του ασφαλτοµίγµατος της αντιολισθηρής στρώσης. Οι µέσες τιµές ήταν ιδιαίτερα υψηλές για το είδος της στρώσης και µεγαλύτερες από τη µέση τιµή των εργαστηριακών δοκιµίων (µελέτη σύνθεσης).

7 Οι δοκιµές προσδιορισµού των χαρακτηριστικών µόνιµης παραµόρφωσης (RLAT) σε εργαστηριακά δοκίµια (µελέτη σύνθεσης) έδωσαν αποτελέσµατα παραπλήσια για τα διάφορα ποσοστά ασφάλτου. Τα αποτελέσµατα των δοκιµών αυτών µπορούν να θεωρηθούν ιδιαίτερα ελπιδοφόρα για τη συµπεριφορά του οδοστρώµατος σε µόνιµες παραµορφώσεις. 1 οκιµές ITSM (ΝΑΤ 4 oc) 98 Μέτρο δυσκαµψίας [MPa] % 4.7% 5.% Εικόνα 8: Μέτρο δυσκαµψίας ασφαλτοµίγµατος αντιολισθηρού τάπητα (Μελέτη σύνθεσης 4 ο C)

8 6 οκιµές ITSM (ΝΑΤ 21 oc) ΜΣ: Μελέτη Σύνθεσης Π: Πυρήνες 5 Μέτρο δυσκαµψίας [MPa] Μ.Σ. Π (1µην) Π (8µην) Π (14µην) Εικόνα 9: Μέτρο δυσκαµψίας ασφαλτοµίγµατος αντιολισθηρού τάπητα (21 ο C) 3 ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η µελέτη σύνθεσης και οι έλεγχοι των τροποποιηµένων ασφαλτοµιγµάτων που διαστρώθηκαν υποστηρίχθηκαν και από εργαστηριακές δοκιµές προσδιορισµού των µηχανικών χαρακτηριστικών των ασφαλτοµιγµάτων. Επειδή δεν είναι πάντα δυνατόν να εκτελούνται πολύπλοκοι έλεγχοι τροποποιηµένων ασφαλτοµιγµάτων, µία ενδιάµεση λύση είναι η εκτέλεση απλούστερων δοκιµών, όπως αυτών που πραγµατοποιήθηκαν στην παρούσα εργασία (ITSM, RLAT), µε στόχο την υποστήριξη της συµβατικής µελέτης σύνθεσης. Η υλοποίηση της πιλοτικής εφαρµογής έγινε µε εκτεταµένες εργαστηριακές δοκιµές στα ασφαλτοµίγµατα και στην τροποποιηµένη άσφαλτο, µε στόχο τον κατά το δυνατόν πληρέστερο έλεγχο του παραγόµενου υλικού. Ο έλεγχος του ασφαλτοµίγµατος µπορεί να θεωρηθεί και ως ο βασικότερος, καθώς αποτελεί το τελικό προϊόν που διαστρώνεται. Απαιτούνται όµως και συνεχείς έλεγχοι της τροποποιηµένης ασφάλτου κατά την παραγωγή, ώστε να υπάρχει οµοιοµορφία και αξιοπιστία στο παραγόµενο υλικό. Οι πυρήνες που αποκόπηκαν λίγες ηµέρες µετά τη διάστρωση έδειξαν αναφορικά µε την ειδική ισοπεδωτική στρώση ενίσχυσης, χαµηλότερες τιµές του µέτρου δυσκαµψίας (σε θερµοκρασία εργαστηρίου) από τα εργαστηριακά συµπυκνωµένα δοκίµια, γεγονός το οποίο σύµφωνα και µε τη διεθνή εµπειρία ήταν αναµενόµενο. Οι δοκιµές όµως στους πυρήνες από τον αντιολισθηρό τάπητα έδωσαν µεγαλύτερες τιµές µέτρου δυσκαµψίας µετά από χρονικό διάστηµα 8-14 µηνών περίπου. Το γεγονός αυτό εκτιµάται ότι οφείλεται στην επανασυµπύκνωση του ασφαλτοµίγµατος από την κυκλοφορία. Η συνολική εικόνα των ασφαλτοµιγµάτων που διαστρώθηκαν, όπως προκύπτει από τους ελέγχους κατά την παραγωγή, αλλά και έως ένα έτος µετά την κατασκευή, ήταν ικανοποιητική και έδειξε διατήρηση των χαρακτηριστικών τους.

9 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Ιδιαίτερα σηµαντική για την εκπόνηση της παρούσας εργασίας ήταν η υποστήριξη εκ µέρους της ιεύθυνσης και των στελεχών της ΕΥ Ε / Αυτοκινητόδροµος ΠΑΘΕ, τους οποίους και ευχαριστούµε. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Cooper Research Technology Ltd Nottingham Asphalt Mix Tester Manual Franken, L., Beuving, E. & Molenaar, A.A.A Reflective cracking in pavements Design and performance of overlay systems. Proceedings of the 3 rd international RILEM conference, CROW, Maastricht Hartman, A.M., Gilchrist, M.D. & Walsh, G. 23. Effect of mixture compaction on indirect tensile stiffness and fatigue. Journal of transportation engineering: RGRA. 23. Modified road bitumens Road and airfield pavement design. Special issue, European Roads Revue 1 ΕΥ Ε/ΠΑΘΕ Αντιολισθηρές στρώσεις κυκλοφορίας. Τεχνικές οδηγίες. Επιτροπή επεξεργασίας ειδικού θέµατος ΕΜΠ. 21. Παρακολούθηση και αξιολόγηση της Λειτουργικής και οµικής Συµπεριφοράς των οδοστρωµάτων του ΠΑΘΕ. Τελική έκθεση, ερευνητικό πρόγραµµα, ΕΥ Ε ΠΑΘΕ Λοΐζος, Α. & Παπαβασιλείου, Β. 22. Αντιµετώπιση παραµενουσών παραµορφώσεων αστικών οδών µε χρήση τροποποιηµένων ασφαλτοµιγµάτων. Πρακτικά 3 ου διεθνούς συνεδρίου ασφαλτικών µιγµάτων και οδοστρωµάτων, Τόµος 2: