Abstrakt
Die Messung der Asphaltdichte nach der ASTM-Testmethode D70-09 erfordert die Verwendung eines Glaspyknometers und sehr langwierige Analysebedingungen. In Anlehnung an diese ASTM-Methode wird die Dichte von Asphalt mit einem AccuPyc II TEC und 3,3-cm³-Einweg-Aluminiumbechern gemessen. Die Dichteergebnisse von vier verschiedenen Asphaltproben, die mit dem AccuPyc gemessen wurden, werden mit den Ergebnissen verglichen, die von einer dritten Partei mit der ASTM-Glaspyknometermethode erzielt wurden. Die Ergebnisse der beiden Methoden lagen zwischen 0,003 % und 0,026 % Unterschied.
Einführung
Die Asphaltdichte wird bei der Berechnung verwendet, um die Qualität und Menge des für den Straßenbau benötigten Asphalts zu bestimmen. Die Qualität und Gleichmäßigkeit des Mischguts entscheidet darüber, ob eine Straße gleichmäßig eingebaut wird und ob die Dicke des Belags an verschiedenen Stellen ebenfalls gleichmäßig ist.
Die Dichte von Asphalt wird derzeit mit einem Glaspyknometer gemäß der ASTM-Testmethode D70-09 bestimmt. Das Pyknometer muss gründlich gereinigt sein und darf keine Mängel oder Schwachstellen aufweisen. Mit einer Analysenwaage und einem Wasserbad wird zunächst die Dichte von Wasser mit dem Pyknometer ermittelt. Dann wird die Asphaltprobe erhitzt, bis sie zähflüssig genug ist, um gegossen zu werden. Das Glaspyknometer wird etwa zu drei Vierteln gefüllt und gewogen, dann wird es bis zum Rand mit Wasser gefüllt und gewogen. Die in der ASTM-Methode beschriebene Endberechnung ermöglicht es dem Analytiker, die Dichte des Asphalts bei 25 °C zu bestimmen. Sollte das Pyknometer durch irgendetwas beeinträchtigt werden, z. B. durch einen Bruch, muss das gesamte Verfahren mit einem neuen Pyknometer wiederholt werden.
Ziel dieses Anwendungsberichts ist es, die gleichen Dichtewerte für vier (4) Asphaltproben, Probe A, Probe B, Probe C und Probe D, mit dem AccuPyc II TEC und Einweg-Probenbechern zu ermitteln, eine viel sauberere und einfachere Methode. Um die wissenschaftliche Qualität zu gewährleisten, wurden die tatsächlichen Dichtewerte, die mit der ASTM-Pyknometermethode ermittelt wurden, bis zum Abschluss des Projekts von einem externen Labor zurückgehalten.
Experimentelle
Materialien
- AccuPyc II TEC mit 3,3-ccm-Einweg-Aluminium-Probenbechern und Stickstoffgas
- Analytische Waage
- Laborofen
- Einwegpipetten aus Kunststoff
Verfahren
Für jede Probe werden zwölf (12) 3,3-cm³-Einweg-Aluminiumbecher beschriftet. Die ersten elf Becher sind fortlaufend von 1 bis 11 beschriftet, der 12. ist mit "cal cup" beschriftet. Der "cal cup" ist der Becher, der zur Kalibrierung des AccuPyc verwendet wird. Seine Masse und sein Volumen werden verwendet, um das Volumen der anderen elf Probenbecher zu korrigieren, die am Tag der Analyse und unter denselben Bedingungen verwendet wurden.
Sobald alle zwölf Becher beschriftet sind, werden sie für mindestens 30 Minuten in einen vorgeheizten Laborofen bei mindestens (NLT) 163 °C gestellt. Dies ist der Schritt der Konditionierung. Anschließend werden die Tassen aus dem Ofen genommen, auf Raumtemperatur abgekühlt und gewogen, einschließlich der "Cal Cup". Die Becher 1 bis 11 werden dann wieder in den Ofen gestellt, bis der Asphalt für die Probenahme bereit ist. Der "Kalibrierungsbecher" wird zum AccuPyc gebracht und für die Kalibrierung verwendet.
Der Sammelbehälter mit der Asphaltprobe wird etwa eine Stunde lang bei mindestens 163 °C in den Ofen gestellt, oder bis der Asphalt weich genug ist, um in eine Einwegpipette aus Kunststoff gezogen zu werden. Sobald der Asphalt fertig ist, werden mit den Einwegpipetten kleine Aliquots in die Becher 1 bis 11 gegeben. Jeder Becher wird etwa zur Hälfte bis zu drei Vierteln gefüllt, wobei darauf zu achten ist, dass kein Asphalt an den Rand des Bechers gelangt. Sobald die Becher gefüllt sind, werden die Becher mit den Asphalt-Aliquots für etwa eine Stunde in den Ofen gestellt, um eventuell entstandene Lufteinschlüsse zu entfernen. Anschließend werden die Becher aus dem Ofen genommen, auf Raumtemperatur abgekühlt und das Endgewicht ermittelt.
Der AccuPyc wird unter den folgenden Bedingungen eingerichtet:
- Gas: Stickstoff
- Anzahl der Bereinigungen: 2
- Fülldruck der Spülung: 19.500
- Anzahl der Zyklen: 99
- Zyklus-Fülldruck: 19.500
- Ausgleichsrate: 0.0050
- Peltier-Temperatur-Einstellung: 25,0°C
Der "Cal Cup" wird dann in den AccuPyc eingesetzt und das Standardverfahren zur Kalibrierung des Volumens angewandt. Als Kalibrierungsstandard wird ein 2,5-cm-Stahlkugelstandard mit einem Volumen von 1,7671 cc verwendet. Nach Abschluss der Kalibrierung wird eine Probendatei mit der Bezeichnung "Prüfstandard" mit denselben Parametern erstellt, die für die Asphaltaliquots verwendet werden. Die Stahlkugel wird dann als Probe analysiert, um das gemessene Volumen zu überprüfen. Jedes Asphaltaliquot wird analysiert und die erstellten Datendateien werden mit der Probenidentifikationsnummer und der Bechernummer versehen.
Sobald alle Daten gesammelt sind, wird das Volumen jedes Aliquotenbechers korrigiert, indem die Gewichtsdifferenz zwischen dem leeren Aliquotenbecher und dem "Kalibrierungsbecher" ermittelt und dann durch 2,7 g/cc (Dichte von Aluminium) geteilt wird. Das Probengewicht wird dann durch das korrigierte Bechervolumen geteilt, um die Dichte der Probe zu berechnen.
Ergebnisse
Die Ergebnisse für jede eingereichte Asphaltprobe sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
Schlussfolgerung
Die genaue Messung der Dichte von Asphalt ist entscheidend für die Qualität der befestigten Straßen. Mit einem AccuPyc II TEC und 3,3-cm³-Einweg-Aluminiumbechern ist es möglich, genaue Asphaltdichtewerte zu erhalten. Die durchschnittlichen Ergebnisse von 11 Testproben stimmen mit den Ergebnissen überein, die von einem externen Labor unter Verwendung der in der ASTM-Testmethode D70-09 beschriebenen Glaspyknometermethode an derselben Asphaltcharge ermittelt wurden.
