PARTE II: SEZIONE SPERIMENTALE
9. INDICE DEI VUOTI
Per il calcolo delle caratteristiche volumetriche dei provini bituminosi compattati si fa uso dell’indice dei vuoti. Tali permettono di comprendere quanto la miscela sia lavorabile o meglio, quanto il bitume sia riuscito a coprire l’aggregato e occupare gli spazi interstiziali dell’intero conglomerato. Quindi conoscere l’indice dei vuoti permette di valutare le caratteristiche della miscela dopo la stesa e compattazione. Le normative sul quale si è fatto riferimento sono:
UNIEN 12697-5; UNIEN 12697-6¸ UNIEN 12697-8.
9.1. NORMATIVA UNIEN 12697-5
DETERMINAZIONE DELLA MASSIMA DENSITÀ
3- Termini e definizioni
3.1- Densità massima: massa per unità di volume senza vuoti d’aria del materiale bituminoso alla temperatura di prova.
3.2- Bulk density: massa per unità di volume (contenente i vuoti d’aria) di un provino alla temperatura di prova.
4- Principio
La densità massima, assieme alla bulk density, è usata per calcolare il contenuto di vuoti d’aria di un provino compattato e altre proprietà connesse alla volumetria di una miscela bituminosa compattata.
Nella procedura matematica, la massima densità di una miscela bituminosa si calcola dalla sua composizione (contenuto di legante e di aggregato) e dalla densità dei materiali di cui si compone.
10- Calcoli
10.4.- Procedura C: Procedura matematica
10.4.1 Si calcoli la densità massima mc della miscela bituminosa seguendo la procedura matematica: b b a a mc p p 100 ( 9.1 )
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Dove:
mc è la massima densità del materiale ottenuta dal calcolo, la cui unità di misura è Mg/m3
pa è la quantità di aggregato presente nella miscela (in percentuale)
a è la densità apparente dell’aggregato in Mg/m3
pb è la quantità di legante presente in percentuale
bè la quantità di legante a 25°C in Mg/m3 % 100 b a p p in massa.
Quando si utilizzano aggregati con densità diverse, la densità massima si calcola nel seguente modo: b b a a a a mc p p p ... 100 2 2 1 1 ( 9.2 ) Dove:
mc è la massima densità del materiale ottenuta dal calcolo, la cui unità di misura è Mg/m3
pa1 è la quantità dell’aggregato 1 presente nella miscela in massa (in percentuale)
1
a è la densità apparente dell’aggregato 1 in Mg/m3
pa2 è la quantità dell’aggregato 2 presente nella miscela in massa (in percentuale)
2
a è la densità apparente dell’aggregato 2 in Mg/m3
pb è la quantità di legante presente in percentuale
bè la quantità di legante a 25°C in Mg/m3 % 100 ... 2 1 a b a p p p in massa.
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9.2. NORMATIVA UNIEN 12697-6
DETERMINAZIONE DELLA MASSA VOLUMICA IN
MUCCHIO DI PROVINI BITUMINOSI
1- Scopo
Le Normative Europee descrivono i metodi per la determinazione della bulk density di un provino di conglomerato bituminoso compattato. (..).
Queste Normative Europee descrivono le seguenti quattro procedure e la scelta fra di esse dipende dalla quantità stimata di vuoti presente:
a) Bulk density- dry (per i provini con una superficie molto chiusa);
b) bulk density- saturated surface dry (SSD) (per provini con una superficie chiusa); c) bulk density- sealed specimen (per provini con una superficie o aperta o ruvida)
d) bulk density by dimensions (per provini con una superficie regolare e con forme geometriche..).
4- Principio
La bulk density di un provino di conglomerato bituminoso compattato e intatto si determina dalla massa del provino e dal suo volume. La massa del provino si ottiene pesando il provino essiccato. (..)
6- Apparecchiatura 6.1.- Generali
6.1.1 Bilancia con una capacità sufficiente da pesare il provino in aria e in acqua con una precisione di 0,1 g.
6.2.- Apparecchiatura aggiuntiva
6.2.1 Bacinella d’acqua mantenuta a una temperatura uniforme. Utilizzare un filo di ferro con cui legare il provino.
6.2.2 Termometro.
6.4.- Apparecchiatura supplementare per la procedura di dimensioni
6.4.1.- Un calibro o qualsiasi altro strumento per la misura delle varie dimensioni del provino.
9- Procedure
9.3.- Procedura B: Bulk density- Saturated surface dry (SSD) Fare come segue:
a) Determinare il peso del provino asciutto (m1). Quando si testano provini umidi, lo step a) deve essere eseguito dopo gli step dal b) al d).
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c) Immergere il provino nella bacinella alla temperatura nota. Fare in modo che l’acqua saturi il provino sufficientemente a lungo fino a che il peso del provino rimane costante.
N.B.: in genere il periodo di saturazione richiesto è di 30 minuti; in ogni caso non deve superare le 3 ore.
d) Determinare il peso del provino saturato quando è immerso (m2) stando attenti che non vi siano bolle d’aria sulla superficie del provino quando si pesa il provino.
e) Rimuovere il provino dall’acqua, asciugarne la superficie con pelle di camoscio.
f) Se l’acqua continua a sgocciolare dal provino, interrompere la procedura B e iniziare la procedura C.
g) Determinare la massa del provino dopo aver asciugato la superficie (m3).
10- Calcoli
10.2.- Procedura B: Bulk density-SSD
Calcolare la bulk density (SSD) del provino ( bssd) come segue:
w bssd m m m 2 3 1 ( 9.3 ) Dove: bssd è la bulk density (SSD) in Mg/m3
m1 è il peso del provino asciutto in grammi (g)
m2 è il peso del provino in acqua in grammi (g)
m3 è il peso del provino saturo immediatamente dopo averne asciugato la superficie in Mg/m3
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9.3. NORMATIVA UNIEN 12697-8
DETERMINAZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEI
VUOTI DI PROVINI BITUMINOSI
4- Determinazione del contenuto di vuoti (Vm)
4.1.- Principio
Il contenuto di vuoti di un provino di conglomerato bituminoso si calcola usando la densità massima della miscela e la bulk density del provino.
4.2.- Calcolo
Il contenuto di vuoti deve essere calcolato nel seguente modo: 100 m b m m V % (v/v) ( 9.4 ) Dove:
Vm è il contenuto di vuoti della miscela
m è la densità massima della miscela in kg/m3
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9.4. PROCEDURA PER LA DETERMINAZIONE DEI VUOTI
Per la determinazione dell’indice dei vuoti si fa riferimento alla normativa UNIEN 12697-8 in cui, alla formulazione 9.4, si ha bisogno della bulk density e della massima densità della miscela. Mentre per quest’ultima non si hanno problemi per il calcolo essendo dati ottenuti in precedenza da inserire nella formulazione 9.1 della normativa UNIEN 12697-5, per il calcolo della bulk density bisogna rilevare diversi pesi del campione. Di seguito la procedura seguita in laboratorio:- Facendo riferimento alla normativa UNIEN 12697-6, si pesa il provino campione sulla bilancia rilevando il peso a secco “m1”;
-Si procede poi con l’immergere del provino all’interno di una bacinella d’acqua. La bacinella è sorretta da 2 assi di legno con relativi montanti in modo tale che l’intera struttura non influisca sul peso rilevato dalla bilancia dato che poggiano direttamente sul tavolo e non su quest’ultima. Il provino invece, immerso in acqua, sarà sorretto da un castello di ferro poggiante sulla bilancia. Il peso del castello viene detratto dal peso totale;
-Si lascia immerso il provino per almeno mezzora in modo tale che l’acqua riesca coprire tutti i vuoti interstiziali del conglomerato. Ogni tanto si deve scuotere il provino in modo tale da eliminare eventuali bolle d’aria posizionate sui bordi e superfici del provino;
-Si rileva quindi il peso “m2” mentre il provino rimane immerso;
-Successivamente si estrae il campione, si smonta l’incastellatura e si asciuga il provino in modo rapido giusto per non avere gocce sulla superficie e sui bordi. -A questo punto si ripesa il provino e si rileva il peso “m3”;
-Avendo tutti i dati ora si procede con il calcolo della bulk density tramite formulazione n°xxx.
Figura 9.1.Incastellatura per il calcolo dell'indice dei vuoti
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