Prasa żyratorowa a ubijak Marshalla

Podczas projektowania mieszanki mineralno-asfaltowej (MMA), podstawowym problemem jest odpowiednie zagęszczanie próbki. Obecnie istnieje kilka opracowanych i stosowanych metod zagęszczania laboratoryjnego. W Polsce najczęściej stosowane jest zagęszczanie poprzez ubijanie w  ubijaku Marshalla. W Stanach Zjednoczonych opracowano system Superpave, który opiera się na użyciu prasy żyratorowej (Gyratory Compactor). Sposób zagęszczania MMA zależy od wytycznych jakie narzuci zleceniodawca. Niezależnie od wybranej metody próbki powinny charakteryzować się odpowiednią gęstością oraz zbliżoną wartością wolnych przestrzeni w zagęszczonych warstwach nawierzchni.

Prasa żyratorowa – zastosowanie

Prasa żyratorowa służy do przygotowywania cylindrycznych próbek zgodnie z normą PN-EN 12697-31 – „Mieszanki mineralno-asfaltowe – Metody badań mieszanek mineralno-asfaltowych na gorąco”.  Jeżeli nominalna maksymalna wielkość kruszywa wynosi do 16 mm możemy przygotować próbki o średnicy 100 mm, 150 mm lub 160 mm. Natomiast jeśli wielkość stosowanego kruszywa jest większa niż 16 mm wtedy możemy przygotować próbki o średnicy 150 mm lub 160 mm. Próbki zagęszcza się w taki sposób, aby w jak największym stopniu odwzorować rzeczywiste warunki zagęszczenia nawierzchni, tak jak ma to miejsce na etapie zagęszczania przy pomocy walców stalowych. Prasę żyratorową stosuje się również przy projektowaniu mieszanki mineralno-asfaltowej metodą Superpave. Uczelnie wyposażone w prasy żyratorowe wykorzystują te urządzenia w celu zbadania wpływu zmiany parametrów zagęszczania takich jak zmiana liczby obrotów oraz regulacja kąta nachylenia. Wykorzystanie prasy żyratorowej zalecane jest również przy projektowaniu mieszanki z dodatkiem destruktu asfaltowego.

Ubijak Marshalla – zastosowanie

Ubijak Marshalla służy do przygotowania próbek laboratoryjnych zgodnie z normą PN-EN 12697-30 „Mieszanki mineralno-asfaltowe – Metody badań”. Metoda ta posiada dwa warianty, w których postument może być wykonany z żeliwa (metoda A) lub wykonany z drewna (metoda B). Zagęszczanie odbywa się poprzez wielkokrotne uderzanie młotem w mieszankę umieszczoną w formie stalowej. Próbki po ubiciu wykorzystywane są do określenia cech fizykochemicznych MMA takich jak: mrozoodporność, moduł sztywności oraz gęstość objętościowa.

Prasa żyratorowa – parametry

Firma Viateco w swojej ofercie posiada prasę żyratorową niemieckiego producenta – firmy Infratest. Urządzenie wyposażone jest w napęd elektromechaniczny, który w połączeniu z wbudowanym komputerem zapewnia zautomatyzowane zagęszczanie oraz obrót próbki. Oprogramowanie sterujące maszyną pozwala na wprowadzenie ilości obrotów oraz regulację kąta zagęszczania w zakresie od 0,5 do 3,5°. Prędkość obracania stolika na którym jest ustawiona forma wynosi 30 obrotów na minutę, a posuw tłoka wynosi 10 mm/s. Siła zagęszczania wynosi 1000 kPa i mierzona jest za pomocą zintegrowanego tensometru. Prasa, w celu zwiększenia ergonomiczności pracy, wyposażona jest w zintegrowany wyciskacz.

Ubijak Marshalla – parametry

Ubijaki niemieckiej produkcji Infratest są w pełni zgodne z wymogami normy, charakteryzują się prostą i solidną konstrukcją. Dzięki napędowi łańcuchowemu umieszczonemu w bezpieczonej osłonie, młot ubijaka podnosi się automatycznie po każdym uderzeniu. Urządzenia te wyposażone są w elektroniczny licznik który zatrzymuje proces ubijania po zaprogramowanej liczbie uderzeń. W zależności od wybranej metody zagęszczania (metoda A lub B) stosuje się ubijaki z postumentem żeliwnym lub drewnianym, który osadzony jest w wypełnionej betonem stalowej formie.

Prasa żyratorowa i ubijak Marshalla różnice

W porównaniu z metodą Marshalla, amerykański system Superpave wykorzystuje zupełnie inną technikę zagęszczania. Zamiast uderzeń młota, zagęszczarka żyratorowa wykorzystuje statycznie napędzany system ugniatania, którego działanie jest znacznie bliższe rzeczywistemu zagęszczaniu mieszanki w terenie. Wbudowane oprogramowanie w prasie żyratorowej, potocznie nazywanej „gyro”, na bieżąco dostarcza aktualne informacje o zagęszczanej próbce. Optymalne gęstości uzyskiwane za pomocą prasy żyratorowej często pozwalają na zastosowanie mniejszej ilości lepiszcza asfaltowego niż ma to miejsce w przypadku zagęszczania metodą Marshalla. Jak wykazały badania, ten rodzaj zagęszczenia pozwala na uzyskanie lepszych parametrów zwłaszcza w mieszankach z dodatkiem destruktu. Użycie destruktu w nowej mieszance pozwala na uzyskanie znacznych oszczędności w procesie budowy dróg oraz pozwala zagospodarować produkt, który w innym wypadku stałby się kłopotliwym odpadem generującym dodatkowe koszty. Ubijak Marshalla jest powszechniej stosowany i wykorzystuje się go do przygotowania próbek dla przeprowadzenia badania stabilności i osiadania w maszynach wytrzymałościowych (badanie Marshalla). Przygotowane tą metodą próbki nie są tak dokładnym, jak w przypadku gyro, odwzorowaniem procesów zachodzących podczas prac w terenie (walcowanie), spełniają jednak wymogi normy, a powszechne stosowanie tej metody od wielu lat pozwala na łatwe porównanie wyników badań różnych laboratoriów. Właściwości ubijaka Marshalla, jego prostsza konstrukcja oraz dostępność tych urządzeń na polskim rynku sprawiają, iż jest to na starcie mniej kosztowna inwestycja w porównaniu z zakupem prasy żyratorowej. Patrząc jednak przyszłościowo, w dłuższej perspektywie należy rozważyć zakup gyro.