آزمایش مارشال (marshall test )

آزمایش مارشال (marshall test )

zip

17 f 2017

آزمایش مارشال (marshall test )

آزمایش مارشال (marshall test )

یکی از انواع آسفالت ، بتن آسفالتی نام دارد كه با استفاده از مصالح شكسته با دانه بندي پيوسته و قير خالص با درجه نفوذ بين ۶۰ الي ۱۰۰ تهیه می شود. جهت تولید بتن آسفالتی و طرح آسفالت روشهای گوناگونی وجود دارد که در این میان سه روش زیر وجود دارد که ازمایش مارشال متداول است.

• روش ازمایش مارشال
• روش هابر فيلد
• روش ويم ( ژيراتوري )

هر سه روش فوق عملا نتايجي رضايت بخش داشته اند ولي آنچه در ايران بيشتر شناخته شده و كاربردي تر به نظر مي آيد روش مارشال است. روش هابر فیلد بیشتر در طرح بتن های آسفالتی با دانه بندی نسبتا ریز مانند شیت آسفالت که در آن مصالح ۱۰۰ در صد از الک نمره ۴ رد می شوند کاربرد دارد. در روش ویم عمل کوبیدن نمونه های آسفالت همراه با مالش انجام می گیرد و اندازه بزرگترین دانه های آسفالت همچون روش مارشال یک اینچ می باشد. روش مارشال نیز نخستین بار توسط مهندسی به نام بروس مارشال ارائه گردید و بعد ها نیز تغییرات زیادی در آن ایجاد شد تا اینکه به صورت کنونی تبدیل شد. این روش به طور مفصل در استاندارد ASTM D1559 شرح داده شده است.

هدف از آزمایش مارشال آسفالت :

این روش آزمایش اندازه گیری مقاومت نمونه ای استوانه ای مخلوط آسفالتی را در مقابل

تغییر شکل پلاستیک در حالتی که سطح جانبی نمونه با دستگاه مارشال تحت بارگذاری

قرار گرفته ، شامل می شود . این روش آزمایش برای مخلوط هایی که با قیر خالص ،

محلول یا قطران و مصالح سنگی با حداکثر اندازه یک اینچ ساخته شده اند کاربرد دارد .

 مشخصات و کاربرد :

این روش آزمایش در طرح اختلاط آزمایشگاهی آسفالت استفاده می شود . نمونه ها

طبق روش آزمایش ، برای حداکثر بار و روانی تهیه می شوند . ویژگی های دانسیته و

فضای خالی نیز ممکن است بر روی نمونه های تهیه شده مطابق با روش آزمایش ،

تعیین شوند . از این روش آزمایش همچنین می توان برای بدست آوردن حداکثر بار و

روانی نمونه های مخلوط آسفالتی که از سطح راه مغزه گیری شده و یا به روش های

دیگری تهیه شده اند ، استفاده می شود . نتایج حاصل از این نمونه ها ممکن است با

مقادیر حاصله از نمونه های تهیه شده با این روش آزمایش تفاوت داشته باشد .

 لوازم مورد نیاز برای این آزمایش :

 1.مجموعه قالب نمونه : قالب های استوانه ای به قطر 4 اینچ ( 6/101 میلی متر ) و

ارتفاع 3 اینچ ( 2/76 میلی متر ) ، با صفحات زیرین و حلقه هایی به منظور افزایش طول

قالب استفاده می شود بدین منظور سه قالب استوانه ای پیشنهاد می شود

2.خارج کننده نمونه : صفحه ای فولادی به شکل دیسک و به قطر حداقل 95/3 اینچ ( یا

100 میلیمتر ) و ضخامت ( 13 میلیمتر ) که برای خارج کردن نمونه متراکم شده از قالب

نمونه با استفاده از حلقه قالب استفاده می شود . یک میله مناسب برای انتقال بار از

حلقه انتقال دهنده نیروسنج به حلقه الحاقی جهت خروج نمونه لازم است .

3.چکش تراکم : چکش تراکم باید دارای سطح ضربه وارد کننده گرد و مسطح و وزنه 10

پوندی ( 4536 گرم ) که از ارتفاع 18 اینچ ( 2/457میلی متر ) سقوط آزاد می کند . دو

چکش تراکم جهت انجام آزمایش پیشنهاد می شود به منظور ایمنی بیشتر چکش تراکم

می تواند مجهز به انگشت محافظ باشد .

4.پایه تراکم : پایه تراکم مرکب از پایه چوبی از جنس بلوط، کاج یا چوب دیگری با

میانگین وزن مخصوص خشک حدود 67/0 تا 77/0 گرم بر سانتیمتر مکعب و ابعاد

2/457*2/203*2/203 میلی متر می باشد که بر روی یک صفحه فولادی به ابعاد

4/25*8/304* 8/304 میلی متر قرار گرفته است . پایه چوبی توسط چهار قطعه نبشی ،

در قطعه بتنی مسطح ، محکم می شود . کلاهک فولادی باید به طور محکم به پایه

بسته شود . مجموعه پایه باید به گونه ای نصب شود که پایه کلاهک تراز باشد .

5.نگهدارنده قالب نمونه : نگهدارنده قالب روی پایه تراکم ، به نحوی سوار می شود که

مرکز قالب تراکم بر مرکز پایه منطبق باشد . نگهدارنده باید قالب تراکم و حلقه و صفحه

پایه را در حین تراکم نمونه ، به طور محکم سرجای خود نگه دارد .

6.فک های شکست : فک های شکست برای قرارگیری نمونه است که بخش های

استوانه ای بالایی و پایینی را شامل می شوند یا فکهای آزمایش شعاع انحناء داخلی

دقیقا ماشین شده برابر با 2 اینچ ( 8/50 میلی متر ) را دارند . بخش پایین تر باید روی

سطحی که دارای دو میله راهنمای عمود بر هم یا میله هایی که طول اضافی به سمت

بالا دارند ، نصب شود . راهنماهای بخش بالاتر باید در موقعیتی باشند که دو بخش را

بدون خمش قابل ملاحظه ای به سمت یکدیگر سوق دهند .

7.جک بارگذاری : جک بارگذاری شامل یک جک پیچشی بوده و روی قاب دستگاه

آزمایش سوار شده و باید حرکت قائم و یکنواخت با سرعت 2 اینچ ( 8/50 میلیمتر ) در

دقیقه را داشته باشد. مجموعه جک بارگذاری می تواند به یک موتور الکتریکی مجهز

باشد .

8.مجموعه حلقه نیروسنج : حلقه نیروسنجی با ظرفیت 5000 پوند ( 2267 کیلوگرم )

و حساسیت ده تا 1000 پوند ( 536/4 تا 6/453 کیلوگرم ) و حساسیت 25 پوند ( 340/11

کیلوگرم ) بین 1000 و 5000 پوند ( 6/453 و 2267 کیلوگرم ) که باید به یک صفحه مدرج

ریزسنج مجهز باشد . تقسیمات صفحه ریزسنج بر حسب 0001/0 اینچ ( 00025/0 میلی

متر ) می باشد . اتصالات بالا و پایین حلقه نیروسنج برای بستن حلقه نیروسنج به قاب

دستگاه و انتقال بار به فک های دستگاه لازم می باشد .

9.روانی سنج : روانی سنج باید شامل یک گیره اتصالی راهنما و یک شاخص عقربه

ای باشد . سوزن متحرک شاخص ، باید داخل گیره راهنما با مقدار مقاومت اصطکاکی

کم بلغزد . گیره راهنما ، باید آزادانه بالای میله راهنمای فک های شکست بلغزد .

شاخص روانی سنج وقتی که در محل خود بر روی فک های شکست ، به هنگامی که

هر نمونه آزمایش بین بخش های فک شکست گذاشته می شود ، قرار گرفت باید روی

صفر تنظیم شود . تقیسمات گیج روانی سنج بر حسب 01/0 اینچ ( 25/0 میلی متر )

می باشد .

10.گرمخانه : گرمخانه، باید برای گرم کردن مصالح سنگی ، موادقیری ، قالبهای نمونه ،

چکش های تراکم و دیگر وسایل لازم تا دمای مخلوط کردن و قالب گیری ، فراهم شوند

.گرمخانه دمای موردنیاز را با دقت 8/2 ± درجه سانتیگراد ثابت نگه می دارد . محافظ های

مناسب و صفحات تیغه ای یا حمام های ماسه باید روی سطوح صفحات داغ قرار گیرند تا

تمرکز حرارت زیاد را به حداقل برساند .

11.وسایل مخلوط کردن : عمل مخلوط کردن ، به صورت مکانیکی پیشنهاد می شود .

هر نوع مخلوط کن مکانیکی که بتواند دمای لازم برای مخلوط کردن را حفظ کرده و مخلوط

یکنواخت به مقدار لازم و با پوشش خوب را در زمان مجاز تهیه کند و مقداری هم اضافی

تر تهیه کند که ضرورتا کل پیمانه بازیافت کند . ممکن است استفاده شود . همچنین

ممکن است ، یک ظرف یا کاسه فلزی با ظرفیت کافی و عمل مخلوط کردن با دست ،

مورد استفاده قرار گیرد .

12.حمام آب : حمام آب باید حداقل 6 اینچ ( 4/152میلی متر ) عمق داشته و با

ترموستات دمای آن کنترل شود به طوریکه دمای حمام را در 1±60 درجه سانتیگراد یا

1±8/37 درجه سانتیگراد نگهدارد . مخزن باید یک کف سوراخ دار موقتی داشته یا اینکه

به یک قفسه برای نگهداری نمونه به اندازه 2 اینچ ( 8/50 میلی متر ) بالاتر از کف حمام

مجهز باشد .

13.حمام هوا : حمام هوا برای مخلوط های آسفالتی با قیر محلول ، باید با ترموستات

کنترل شده و بتواند دمای هوا را در 1±25 درجه سانتیگراد نگهدارد .

14.وسایل متفرقه:

· ظروف : برای گرم کردن مصالح سنگی ، تاوه های فلزی با کف مسطح یا ظروف مناسب دیگر. همچنین ظروفی برای گرم کردن مواد قیری ، هر نوع پیمانه قلعی ، بشرها ، ظروف ریختن مواد مذاب یا روغن دان ، ممکن است استفاده شود .

· وسایل مخلوط کردن : هر نوع بیلچه فولادی ( نوع باغبانی ) یا کاردک برای هم زدن و مخلوط کردن دستی .

·         دماسنج هایی برای تعیین دمای مصالح سنگی ، قیر و مخلوط های قیری . دماسنج هایی با حفاظ شیشه ای یا دماسنجی با صفحه مدرج عقربه دار با بدنه فلزی ، پیشنهاد می شوند . محدوده 9/9 تا 204 درجه سانتیگراد با دقت 5 درجه فارنهایت ( 8/2 درجه سانتیگراد ) لازم است .

·         دماسنج : دماسنج هایی که برای حمام آب و حمام هوا با محدوده دمایی 68 تا 158 درجه فارنهایت ( 30 درجه تا 70 درجه سانتیگراد ) با دقت 4/0 درجه فارنهایت ( 2/0 دره سانتیگراد ) استفاده می شود .

·ترازو :  با ظرفیت 2 کیلوگرم و دقت 1/0 گرم برای توزین نمونه های قالب گیری شده و ترازو با ظرفیت 5 کیلوگرم و دقت یک گرم برای پیمانه کردن مخلوط ها استفاده می شود .

· دستکش : برای جابجایی وسایل داغ و دستکشهای لاستیکی برای خارج کردن نمونه ها از حمام آب استفاده می شود.

·  گچ رنگی : برای مشخص کردن نمونه ها .

· چمچه : با کف مسطح برای پیمانه کردن مصالح سنگی .

·  بیلچه : بزرگ برای جای دادن مخلوط در قالب های نمونه .

نمونه های آزمایش :

حداقل 3 نمونه برای هر ترکیبی از مصالح سنگی و هر مقدار قیر ، آماده کنید ، سپس

مصالح سنگی را در دمای 105 تا 110 درجه سانتیگراد تا رسیدن به وزن ثابت خشک

کرده و یا به بخش هایی با توجه به اندازه مصالح سنگی موردنیاز به طریق دانه بندی

خشک ، جدا کنید .

تعیین دمای مخلوط کردن و متراکم نمودن :

دماهایی که قیر خالص و قیر محلول باید گرم شوند تا دارای کند روانی 20±170 سانتی

استوکس گردند ، بعنوان دمای مخلوط کردن در نظر گرفته می شود .

دماهایی که قیر خالص باید گرم شود تا کند روانی آن 30±280 سانتی استوکس شود ،

بعنوان دمای متراکم نمودن در نظر گرفته می شود .

از یک نمودار ترکیبی برای قیر محلول استفاده کرده و درصد وزنی حلال را در کند روانی با

دمای ( 60 درجه سانتیگراد ) تعیین کنید . از این نمودار همچنین کند روانی در (60 درجه

سانتیگراد) را پس از آنکه قیر محلول 50 درصد حلال خود را از دست داد ، تعیین کنید .

دمای تعیین شده از نمودار دما – کند روانی برای قیر محلول ، که بعد از کاهش 50 درصد

حلال دارای کند روانی معادل 30±280 سانتی استوکس باشد ، بعنوان دمای متراکم

نمودن در نظر گرفته می شود .

دمایی که در آن دما ، قطران دارای کند روانی ویژه انگلر برابر 3±25 و 5±40 می شود به

ترتیب دمای مخلوط کردن و متراکم نمودن می باشد .

آماده کردن مخلوط ها :

برای هر نمونه آزمایش ، مقدار لازم از هر اندازه مصالح سنگی که به بخش هایی جدا

شده اند ، به طوریکه نمونه متراکم شده حاصل از یک پیمانه مخلوط ارتفاعی برابر

05/0±5/2 اینچ ( 27/1±5/63 میلی متر ) را داشته اند توزین کرده در ظروف مسطح

جداگانه بریزید ( حدود 1200 گرم ) ظروف را بر روی صفحه داغ یا در گرمخانه قرار دهید و تا

28 درجه سانتیگراد برای مخلوط هایی با قیر خالص و 14 درجه سانتیگراد برای مخلوط

هایی با قیر محلول ، بیش از دمای تخمینی برای مخلوط کردن حرارت دهید .

ظرف مخلوط کردن را با مصالح سنگی گرم شده ، پر کرده و در حالت خشک کاملا مخلوط

کنید . در مصالح سنگی که به صورت خشک مخلوط شده اند ، یک گودی ایجاد کرده و

مقدار لازم از مواد قیری از قبل گرم شده را به داخل مخلوط اضافه کنید . برای مخلوط

هایی که با قیر محلول تهیه می شوند ، بعد مخلوط کن را داخل ظرف مخلوط کن قرار

داده و قبل از عمل مخلوط کردن ، وزن کل مخلوط را همراه با وزن ظرف و تیغه مخلوط کن

تعیین کنید . مراقب باشید تا از دست رفتن مخلوط ، به هنگام مخلوط کردن و جابجایی

جلوگیری شود . در این موقع دمای مصالح سنگی و مواد قیری ، باید در محدوده دمای

مخلوط کردن باشد. مصالح سنگی و مواد قیری را تا پوشش کامل ، با سرعت مخلوط

کنید .

پس از مخلوط کردن ، مخلوط هایی را که با قیر محلول ساخته شده اند ، در یک گرمخانه

تهویه دار با دمای تقریبا 1/11 درجه سانتیگراد بیش از دمای متراکم نمودن ، عمل آورید .

عمل آوری در ظرف مخلوط کن را تا زمانیکه 50 درصد وزنی حلال از قبل تعیین شده یا

بیش تر حاصل گردد ، ادامه دهید . مخلوط ممکن است ، در ظرف مخلوط کن در مدت

عمل آوری ، همزده شود تا از دست رفتن حلال سریعتر گردد . در این صورت باید مراقب

باشید تا از هدر رفتن مخلوط جلوگیری شود . مخلوط را در مدت عمل آوری ، در ابتدا در

فواصل زمانی 15 دقیقه و در فواصل زمانی کمتر از 10 دقیقه تا مخلوط وزن  برابر با 50

درصد کاهش حلال را بدست آورد ، وزن کنید .

متراکم کردن نمونه ها:

1.مجموعه قالب نمونه و سطح چکش تراکم را کاملا تمیز کنید و آن ها را در داخل آب

جوش یا بر روی صفحه داغ تا دمای بین3/93 و 9/148 درجه سانتیگراد گرم کنید . یک

قطعه کاغذ صافی یا کاغذ حوله ای که به اندازه ته قالب بریده شده ، قبل از ریختن

مخلوط در ته قالب قرار دهید . محتویات پیمانه را داخل قالب خالی کرده و اطراف مخلوط

را 15 بار و داخل آن را 10 بار با یک کاردک گرم ، با نیروی زیاد کاردک بزنید .

2.سرقالب را برداشته و سطح مخلوط را با بیلچه صاف کرده و به شکل گنبد درآورید دمای

مخلوط بلافاصله قبل از متراکم نمودن باید در محدوده دماهایی باشد که در بند 4-3 برای

دمای متراکم نمودن ذکر گردید .

3. سر قالب را دوباره قرار داده و مجموعه قالب را روی پایه تراکم ، در نگهدارنده قالب قرار

دهید با چکش تراکم که از ارتفاع 18 اینچ ( 2/457 میلی متر ) سقط آزاد می کند ، تعداد

50 ضربه اعمال کنید . مگر اینکه تعداد دیگری معین شده باشد . در ضمن عمل متراکم

نمودن ، شخص متراکم کننده باید محور چکش تراکم را با دست تاحد ممکن نزدیک به

حالت عمود بر صفحه پایه قالب نگهدارد . صفحه پایه قالب و سرقالب را بردارید . قالب را

برگردانید و آن را مجددا سوار کنید و همان تعداد ضربه به طرف دیگر نمونه وارد کنید . بعد

از عمل تراکم صفحه پایه را برداشته و نمونه را از طرف دیگرش روی خارج کننده نمونه ،

قرار دهید . مجموعه را با سر قالب بالای آن در دستگاه آزمایش قرار داده و به سر قالب

توسط میله انتقال دهنده بار ، فشار اعمال کنید . سر قالب را از نمونه بالا کشیده و

نمونه را بدقت روی یک سطح صاف قرار داده و به مدت یک شب در دمای اتاق نگهدارید .

نمونه را وزن کرده ، ابعاد آن را اندازه گرفته و آزمایش کنید .

توجه  : در روش بالا ، در تراکم دستی ، لازم است یک دست حالت عمود بودن را حفظ کرده و دست دیگر عمل تراکم را انجام دهد . در این حالت ناگزیر برای حفظ حالت عمودی

، دست لرزشی خواهد داشت که این لرزش ، مالش مطلوبی در حین عمل تراکم به

نمونه می دهد که منجر به دانسیته بالا می شود . هر وسیله مکانیکی از هر نوع که

استفاده شود نسبت به چکش دستی در حالت عمودی در حین تراکم محدودیت دارد .

توجه  : در حالت کلی ، نمونه ها باید مطابق با آنچه که تشریح شده ، سرد شوند .

وقتی که سریعتر سرد شدن موردنظر باشد ، ممکن است از پنکه های رومیزی استفاده

شود . مخلوط هایی که فاقد چسبندگی کافی هستند و پس از خارج کردن سریع از قالب

، شکل استوانه ای لازم را بدست نیاورده باشند ، ممکن است در داخل قالب و در هوا تا

حصول چسبندگی کافی و بدست آوردن شکل استوانه ای سرد شوند .

روش آزمایش :

1.نمونه های تهیه شده با قیر خالص یا قطران ر ا، با غوطه ور ساختن در حمام آب بمدت

30 تا 40 دقیقه یا با قراردادن در گرمخانه به مدت 2 ساعت به دمای موردنظر برسانید.

دمای حمام یا گرمخانه را برای نمونه های تهیه شده با قیر خالص 1±60 درجه سانتیگراد

و برای نمونه های تهیه شده با قطران 1±8/37 درجه سانتیگراد نگه دارید برای رساندن

نمونه های تهیه شده با قیر محلول به دمای موردنظر ، آن ها را در حمام هوا بمدت 2

ساعت قرار دهید . دمای حمام هوا را 8/1 ±77 درجه فارنهایت ( 1±25 درجه سانتیگراد )

نگهدارید .

میله های راهنما و سطوح داخلی فک های آزمایش را قبل از انجام آزمایش کاملا تمیز

کرده و میله های راهنما را چرب کنید ، بطوریکه فک بالای آزمایش آزادانه روی قسمت

های دیگر بلغزد .در صورت لزوم از حمام آب استفاده کنید . نمونه را از حمام آب گرمخانه

یا حمام هوا خارج کرده ، در قسمت پایین فک آزمایش قرار دهید . قسمت بالایی فک

شکست را روی نمونه قرار داده و کل مجموعه را در محل خود روی دستگاه آزمایش قرار

دهید . وقتی از روانی سنج استفاده می شود ، آن را در موقعیت روی یکی از میله های

راهنما قرار داده و در حالی که پایه آن محکم بر روی قیمت بالایی فک شکست قرار گرفته

، روانی سنج را روی صفر تنظیم کنید . در حین شروع اعمال بار ، پایه قائم روانی سنج را

بطور ثابت بر روی قسمت بالایی فک شکست نگهدارید .

2. توسط جک بارگذاری یا فک دستگاه آزمایش که با سرعت ثابت 2 اینچ در دقیقه

(8/50 میلی متردر دقیقه) حرکت می کند ، به نمونه بار اعمال کنید تا با به حداکثر

رسیده و سپس بار نشان داده شده روی شاخص عقربه ای کاهش یابد. حداکثر باری را

که در دستگاه آزمایش درج شده یا با تبدیل حداکثر مقدار قرائت شده از شاخص عقربه

ای بدست آمده ، ثبت کنید . به محض اینکه حداکثر بار شروع به کاهش کرد ، پایه روانی

سنج را آزاد کنید . اگر از شاخص عقربه ای برای اندازه گیری روانی استفاده می شود ،

مقدار روانی نشان داده شده یا معادل آن را بر حسب یک صدم اینچ ( 25/0 میلی متر )

قرائت و یادداشت کنید . زمان سپری شده برای انجام آزمایش ، از هنگام خروج نمونه

آزمایش از حمام آب تا تعیین حداکثر بار ، نباید از 30 ثانیه بیشتر شود .

گزارش باید شامل اطلاعات زیر باشد:

·  نوع نمونه آزمایش شده( نمونه آزمایشگاهی یا نمونه مغزه گیری شده از

روسازی) .

· میانگین حداکثر بار حداقل سه نمونه، که در صورت لزوم تصحیح شده است، بر

حسب پوند نیرو (نیوتن) .

·  مقدار متوسط روانی سه نمونه بر حسب صدم اینچ ، 25 صدم میلی متر.

·  دمای آزمایش .

نکته : برای نمونه های مغزه گیری شده ، ارتفاع هر نمونه آزمایش بر حسب اینچ ( یا

میلی متر ) باید گزارش شود .

 سایر مشخصات :

• دارای شمارشگر ضربات دیجتال
• قطع اتوماتیک دستگاه بعد از تعداد ضربات مشخص
• دارای وزنه استاندارد 10 پوندی برابر با 4536 گرم
• ارتفاع سقوط 457 میلیمتر
• همراه با پایه چوبی فشرده و صفحه فولادی متصل به آن
• گیره و بالابر ساده جهت گذاشتن و برداشتن قالب بصورت سریع و ساده
• ضربه های یکنواخت و منظم 30 ظربه در دقیقه
• توان مصرفی : 220 ولت 50 هرتز و تکفاز
• وزن کل دستگاه 90 کیلوگرم