الوزن النوعي للأسفلت

تتحكم العديد من معايير (AASHTO وASTM) في قياس الثقل النوعي للأسفلت، والمعروف أيضًا باسم الجاذبية النوعية القصوى النظرية، أو ببساطة اختبار الأرز، تحدد طرق الاختبار 0AASHTO T 209 وASTM D2041) القيم النظرية القصوى للجاذبية النوعية والكثافة المستخدمة لحساب فراغات الهواء في المزيج المضغوط وتحديد أهداف للضغط أثناء التوضيع.

نسبة الفراغات الهوائية في الأسفلت:

تسمح نتائج الاختبار أيضًا بحساب امتصاص البيتومين بواسطة الركام المعدني، فإذا كانت نسبة الفراغات الهوائية منخفضة جدًا، فيمكن أن يحدث تكسير ودفع الرصيف، إذا كانت النسبة المئوية للفراغات الهوائية عالية جدًا، كما يمكن أن يتعرض الرصيف للتلف الناتج عن الرطوبة، ويظهر قوة أقل، ويكون له عمر إجهاد أقصر مقارنة بالأرصفة ذات النسب المئوية الصحيحة للفراغ الهوائي.

تُعرّف هذه المعايير الكثافة بأنها “كتلة المتر المكعب من المادة عند 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت) في وحدات النظام الدولي”، والجاذبية النوعية على أنها نسبة كتلة مادة معينة عند 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت) ) إلى كتلة كمية متساوية من الماء عند نفس درجة الحرارة.

إن العديد من (DOTs) في الولايات لديها أيضًا إجراءات اختبار خاصة بكل دولة، بالإضافة إلى معايير (ASTM وAASHTO)، سوف يستكشف منشور المدونة هذا أساسيات ما يجب معرفته حول الثقل النوعي للأسفلت، وما هي المعدات المطلوبة، وكيف يتم إنجاز المهمة باستخدام اختبار الأرز.

ما هو اختبار الأرز الأسفلت؟

اختبار الأرز الأسفلت هو اختبار روتيني يتم إجراؤه بواسطة منتجي الأسفلت، وإدارات النقل بالولاية، ومختبرات الاختبار، حيث تعتمد النتائج الموثوقة من طريقة الاختبار هذه على موظفين أكفاء، ويمكن أن يكون لاختيار معدات عالية الجودة تأثير مباشر على نتائج الاختبار، سيؤدي اختيار المعدات التي تقلل من متغيرات الإدخال البشري إلى زيادة دقة هذا الاختبار وتكراره، بالإضافة إلى زيادة كفاءة المختبر.

كيف يعمل اختبار أرز الأسفلت؟

يقارن اختبار الأرز كتلة العينة بحجمها، باستثناء الفراغات الهوائية، عن طريق قياس الكتلة الجافة لعينة HMA المفكوكة إما في بداية الاختبار أو في نهايته، وبعد التجفيف يتم حساب الحجم بقسمة كتلة الماء المزاح بالعينة على وزن وحدة الماء، كما يتم تحضير عينة الأسفلت عن طريق تسخينها إلى درجة حرارة ثابتة 135 درجة مئوية وفصلها يدويًا إلى جزيئات سائبة، توضع العينة في مقياس دوران معاير ويتم وزنها، ثم يضاف الماء عند 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت) لتغطية العينة، يتم وضع غطاء على مقياس الدوران، ويتم استخدام فراغ.

للحصول على الكتلة والحجم، من الضروري إزالة الهواء الحر والمحتجز من عينة الأسفلت المغمورة في الماء في مقياس الدوران، تزيل مضخة التفريغ الهواء الحر بسرعة، ولكن التحريك الميكانيكي تحت التفريغ بواسطة رايس شاكر مطلوب لإزالة الهواء المحاصر تمامًا من الخليط، حيث يتم أخذ الوزن النهائي لتحديد الحجم عن طريق تعليق مقياس (pycnometer) بعينة في الماء أو عن طريق ملء مقياس (pycnometer) بالماء بالكامل.

ما هي المعدات المطلوبة؟

هناك منتجات مختلفة متاحة لإنجاز المهمة وفقًا لـ (ASTM وAASHTO) وأي معايير وزارة النقل المعمول بها، سيكون بعضها أكثر وقتًا وعمالة، ولكن أكثر اقتصادا، في حين أن تلك الآلية يمكن أن تكون أكثر كفاءة في الوقت والعمالة.

وللبدء، مطلوب جهاز تقليب ميكانيكي بواسطة (AASHTO T 209 وASTM D2041)، ويوفر اختبار رايس شاكر للجاذبية المحددة واختبار أرز الأسفلت تقليبًا ثابتًا وتلقائيًا، حيث يتم عرض سيناريوهين مختلفين للإعداد لاستخدام رايس شاكر: الإعداد الأساسي لاختبار الأرز الأسفلت الذي يستغرق وقتًا طويلاً ويتطلب تفاعلًا يدويًا من المشغل، والإعداد التلقائي باستخدام مقياس الضغط الرقمي (AutoRice ^™) نظام تحكم مع (PumpSaver ^™ Air- Drier) الذي يقلل من وقت المشغل والاختبار، ويقدم النتائج مباشرة إلى الكمبيوتر.

• المعدات الأساسية لاختبار أرز الأسفلت: في إعداد نموذجي، تزيل مضخة التفريغ الهواء الحر، بينما يقوم رايس شاكر بإثارة مقياس الضغط لإزالة الهواء المحاصر، في المطلق الرقمية المانومتر الضغط تطبيق تدابير فراغ لعينة من مضخة فراغ، ومجفف الهواء (غاز) مع (Drierite) حبيبات الاستيعابية يمنع دخول الماء إلى مضخة الفراغ.

معدات اختبار أرز الأسفلت مع نظام تحكم (AutoRice):

يسمح نظام AutoRice ^™ Digital Manomete ) Controller) الجديد بالتحكم الدقيق في ضغط الفراغ والوقت، كما يمكن تجهيزه لمراقبة طاقة الاهتزاز الخاصة بـ (Rice Shaker) أو المحرضات الميكانيكية الأخرى، يتم زيادة الدقة والتكرار مع تقليل الحاجة إلى الاهتمام المستمر بالإجراء، يحمي مجفف الهواء (PumpSaver ^™) مضخة التفريغ من الرطوبة ويحسن الكفاءة.

بالإضافة إلى جهاز التحريك والأدوات الأساسية الأخرى المستخدمة في هذا الاختبار، مثل حاوية الفراغ ومقياس الحرارة ومقياس الفراغ وصمام النازف هناك منتجات أخرى مستخدمة مع كلا خياري الإعداد، وبعضها موضح أدناه.

• مطلوب (Pycnometer) أو (Filter Flask) الذي يفي بمواصفات (ASTM) و(AASHTO) لتحديد الجاذبية النوعية، نلاحظ أنه قد يلزم أيضًا استخدام محول (Flask) أو مجموعة مهايئ (Pycnometer) وفقًا للطراز المستخدم، حيث يمكن استخدام قارورة فراغ زجاجية سميكة الجدران للوزن في الهواء فقط.

• هناك حاجة إما إلى مضخة فراغ أو شفاط ماء لإخلاء الهواء بشكل فعال من الحاوية إلى ضغط متبقي يبلغ 4.0 كيلو باسكال (30 ملم زئبق) أو أقل، في حالة استخدام مضخة فراغ عالية أو عديمة الزيت مع مقياس، يجب تركيب مصيدة لتقليل كمية بخار الماء التي تدخل المضخة.

• تتطلب المعايير مقياس ضغط مطلق أو مقياس ضغط معاير لتأكيد تطبيق الضغط المحدد، ويجب أن يكون الجهاز قادرًا على قياس الضغط المتبقي حتى 4.0 كيلو باسكال أو أقل، يمكن استخدام مقياس ضغط الزئبق في اختبار الأرز الأسفلت؛ ومع ذلك يجب فحص اللوائح المحلية قبل استخدام أي جهاز زئبقي، كما أن مقياس الضغط الرقمي المطلق خالٍ من الزئبق وصديق للبيئة، حيث يعمل كلا المقياسين وفقًا لمعايير الاختبار.

• كما أن محددة الجاذبية أو خزان المياه تستخدم وزنها لوقف التنفيذ، وجنبا إلى جنب مع علاج دبابات سخان المروج، ويحافظ على درجة حرارة ثابتة المطلوبة من 25 درجة C + 1 ° C (77 ° F + 2 ° F)، والثقل النوعي (الكثافة النسبية) مقعد العروض هو الراحة في هذه العملية، مع سهولة وزنها من العينات العالقة في الماء، حيث يحمل خزان المياه وحامل الوزن والتوازن والسخان والدوران.

• A الرصيد الذي يمكن قراءته لأقرب 0.1G، ولديه الحد الأدنى من قدرة 10KG، هناك حاجة إلى خطاف وزن أقل، بالإضافة إلى حامل وزن عند إجراء وزن التعليق.

عند اكتمال الاختبار، يتم تحديد الحد الأقصى النظري للجاذبية النوعية (gmm) مما يلي:

• كتلة العينة الجافة في الهواء.

• كتلة الحاوية تحت الماء.

• كتلة الحاوية مع العينة تحت الماء.

لمزيد من التفاصيل المحددة حول اختبار الحد الأقصى النظري أو الجاذبية والكثافة النوعية للأسفلت، نرجع مباشرةً إلى معايير الاختبار ASTM D2041 أو AASHTO T 209، كما يمكن أيضًا معرفة المزيد حول (SGA-5R Rice Shaker for Specific Gravity & Asphalt Rice Test) من خلال مشاهدة الفيديو أدناه.