Prasa Marshalla – element większej całości
Prasa Marshalla to urządzenie niemal niezbędne w każdym laboratorium drogowym, wraz z pozostałymi elementami „sekwencji Marshalla” tzn. ubijakiem, formami i łaźnią. Ważnym zagadnieniem powiązanym z prasami Marshalla jest pojęcie mieszanek mineralno-asfaltowych (w skrócie MMA). Ta stosunkowo prosta mieszanina składa się z kruszywa (90 – 97%) oraz lepiszcza, czyli asfaltu drogowego w zakresie od 3 do 10%. W zależności od przeznaczenia i technologii jej wykonania, może być wzbogacona polimerami, środkami adhezyjnymi czy stabilizatorami.
Z uwagi na mnogość zastosowań MMA, muszą one spełniać odpowiednie wymogi. Przed zaprojektowaniem takiej mieszanki powinno się określić jej przeznaczenie oraz właściwości dostępnych kruszyw i lepiszczy. Właściwości takiej mieszanki muszą się różnić w zależności od miejsca, w którym będzie ona zastosowana, czy będzie to podjazd pod górę, czy obiekt inżynieryjny o dużej intensywności ruchu drogowego. Projekt MMA oprócz odpowiednio dobranego kruszywa obejmuje również wybór adekwatnego lepiszcza. W tym celu wykorzystuje się różne metody analityczne i doświadczalne. Najpopularniejsze przeprowadzane są, już od połowy XX wieku, za pomocą badań Marshalla – gdzie próbka MMA zagęszczana jest za pomocą ubijaka Marshalla, stabilizowana temperaturowo w łaźni Marshalla, a następnie poddawana testowi w prasie Marshalla, która pozwala przeprowadzić badanie wytrzymałości na ściskanie próbek MMA. Nowoczesne prasy Marshalla posiadają napędy elektromechaniczny, regulowana prędkość przesuwu oraz są sterowane komputerowo. Ponadto są wyposażone w elektroniczne czujniki siły oraz osiadania, które precyzyjniej przedstawiają wyniki przeprowadzonych badań.
Aby lepiej poznać działanie prasy wykonywającej badanie Marshalla należy zrozumieć pojęcia związane z metodologią badań:
- stabilność (S) – rozumiana jako wytrzymałość próbki na osiadanie, wyrażana
w kN;
- osiadanie (F) – osiadanie próbki pod zadanym obciążeniem, wyrażana w mm;
- wskaźnik Marshalla – stosunek S/F.
Badanie wg Marshalla polega na określeniu maksymalnej siły zwanej stabilnością, w chwili zniszczenia próbki w wyniku ściskania w prasie Marshalla. W Polsce badanie to wykonuje się według normy EN 12697-34.
Do przeprowadzenia badania niezbędna jest poniższa aparatura pomiarowa:
- Łaźnia wodna do kondycjonowania próbki – jej głębokość powinna wynosić co najmniej 150mm i być zdolna do utrzymywania temp. na poziomie 60°C. Wymiar łaźni powinien być dostosowany do umieszczenia w niej próbek bez kontaktu z innymi próbkami, a ponadto próbki muszą być umieszczone 25mm nad dnem, a lustro wody powinno się znajdować 25mm nad próbkami.
- Termometr – zdolny do pomiaru temp. na poziomie 60°C.
- Maszyna wytrzymałościowa – wyposażona w rejestratory siły i osiadania – minimalna nośność 28kN, zakres osiadania ok. 30 mm. Prasa Marshalla powinna zapewniać wywieranie obciążenia próbek badawczych przy stałym przyroście osiadania 50mm/min.
- Szczęki badawcze – umieszcza się w nich przygotowane wcześniej próbki.
- Suszarka – zapewnia utrzymanie temp. na poziomie 110°C
Próbki powinny być zagęszczone uderzając na każdą ze stron po 50 razy ubijakiem, następnie pozostawione w formach do czasu ich schłodzenia. Ważnym jest, aby czas schładzania był odpowiedni dla każdej z próbek, tak, aby przy próbie ich wyjęcia z form nie doszło do ich odkształcenia. Następnie należy zmierzyć wysokość oraz gęstość objętościową badanych próbek. Po tym okresie próbki zostają umieszczone w łaźni wodnej na min. 40 minut w temp. wody 60°C. Głowice badawcze również muszą zostać podgrzane w łaźni wodnej o temp. wody 60°C przez 30 min. lub
w suszarce przez 1h. Po wyjęciu próbek z łaźni należy je umieścić bokiem w szczęce badawczej i przyłożyć obciążenie w taki sposób, aby uzyskać osiadanie na poziomie 50 mm/min. Badanie wytrzymałości na ściskanie powinno być przeprowadzone na czterech próbkach. Wskaźnik Marshalla oblicza się ze stosunku S/F i przedstawia z dokładnością do 0,1kN.
