يُعد اختبار اختراق خليط الأسفلت الماستيكي طريقة مخبرية مهمة تُستخدم لتقييم سلوك التشوه والاستقرار الهيكلي للأسفلت الماستيكي تحت ظروف محددة من درجة الحرارة والحمل. ويُستخدم على نطاق واسع في تقييم أداء أنظمة الرصف المقاومة للماء ومواد رصف أسطح الجسور الفولاذية. ومن خلال قياس استجابة الاختراق أو الانبعاج مع مرور الوقت، يوفر هذا الاختبار بيانات أساسية لتحليل الاستقرار عند درجات الحرارة المرتفعة، والاتساق، والمتانة لخلطات الأسفلت الماستيكي، مما يضمن تحكمًا موثوقًا في الجودة في التطبيقات الهندسية

1. الغرض والنطاق

تُستخدم هذه الطريقة لتحديد قيمة الاختراق وزيادة الاختراق لخلطات الأسفلت، وذلك بهدف تقييم الاستقرار عند درجات الحرارة المرتفعة لخلطات الأسفلت الماستيكي.

2. الأجهزة والمواد

2.1 القالب: قالب فولاذي مستطيل الشكل، طول ضلعه الداخلي 70.7 مم ± 0.5 مم، يتكون من قاعدة وأربعة إطارات ومثبتات، ويمكن تجميعه.

2.2 جهاز اختبار الاختراق:

2.2.1 الأوزان

يبلغ وزن الثقل حوالي 490.5 نيوتن. يُطبَّق عموديًا على العينة عبر قضيب الاختراق. يبلغ الوزن الإجمالي للثقل وقضيب الاختراق ومنصة التحميل 515.0 نيوتن ± 9.8 نيوتن.

2.2.2 قضيب الاختراق

يُصنع قضيب الاختراق من الفولاذ. يبلغ الوزن الإجمالي لقضيب الاختراق ومنصة التحميل حوالي 24.5 نيوتن. الطرف السفلي عبارة عن أسطوانة مسطحة لا يقل ارتفاعها عن 20 مم وقطرها 25.2 مم ± 0.1 مم. يجب أن يكون السطح الجانبي والقاع للأسطوانة المسطحة أملسين ومستويين.

يجب استخدام محملين كرويين لضمان الحد الأدنى من الاحتكاك أثناء الاختبار. باستثناء المحامل الكروية، يجب أن تحافظ جميع المكونات على خلوص لا يقل عن 1 مم من قضيب الاختراق.

2.2.3 مقياس التناظر

يجب استخدام مقياس تناظر، سواءً كان تناظريًا أو رقميًا، بدقة 0.01 مم. يجب ألا يتجاوز تشوه المقياس 0.01 مم عند تطبيق الحمل أو إزالته. يمكن استخدام مستشعر إزاحة كبديل.

2.2.4 الحمام المائي

يجب أن يحافظ الحمام المائي على درجات حرارة مضبوطة عند 50 ± 1 درجة مئوية، و55 ± 1 درجة مئوية، و60 ± 1 درجة مئوية أثناء الاختبار. ويتم التحكم في درجة الحرارة باستخدام حمام مائي خارجي مزود بمنظم حرارة بسعة 7.5 لتر تقريبًا.

2.3 فرن التجفيف بالهواء الساخن الكهربائي

يجب أن يكون فرن التجفيف بالهواء الساخن الكهربائي قادرًا على الحفاظ على درجة حرارة ثابتة تبلغ 250 ± 10 درجة مئوية، وأن يستوفي المتطلبات المحددة في البند 2.1 من المواصفة T0602.

2.4 موازين الحرارة

يجب استخدام ميزانَي حرارة:

أحدهما بنطاق قياس من 0 إلى 100 درجة مئوية ودقة قياس 1 درجة مئوية؛

وآخر بنطاق قياس من 0 إلى 300 درجة مئوية ودقة قياس 2 درجة مئوية.

2.5 المؤقت

يجب استخدام ساعة توقيت أو مؤقت إلكتروني، بحد أدنى لقيمة التقسيم 0.1 ثانية وحد أقصى للخطأ المسموح به ±0.10 ثانية/ساعة.

2.6 كتلة المعايرة

تُحدد صلادة الكتلة المطاطية وفقًا للمعايير GB/T 39693.2 «المطاط، المُفلكن أو اللدائن الحرارية — تحديد الصلادة — الجزء 2: الصلادة الدولية للمطاط (من 10 IRHD إلى 100 IRHD)»، أو GB/T 39693.5 «طريقة اختبار الصلادة الدولية المحمولة للمطاط — صلادة الانبعاج»، أو GB/T 531.2 «المطاط، المُفلكن أو اللدائن الحرارية — تحديد صلادة الانبعاج — الجزء 2: طريقة IRHD المحمولة». عند درجة حرارة 23 °C يجب أن تكون الصلادة 58 IRHD ± 5 IRHD.

2.7 أخرى

مكشطة (عرضها حوالي 30 مم) ومعدات خلط.

3. معايرة جهاز اختبار الاختراق

3.1 بالنسبة للمعدات الجديدة أو بعد كل 6 أشهر من الاستخدام، يجب إجراء المعايرة.

3.2 يُستخدم بلوك المعايرة بدلًا من عينة خليط الأسفلت في الاختبار. يتم تطبيق حمل قدره 515.0 نيوتن ± 9.8 نيوتن لمدة 5 دقائق، ويتم قياس عمق الاختراق. يُجرى الاختبار 10 مرات متتالية. يجب ألا يتجاوز معامل التباين للقيم العشر المقاسة نسبة 5%.

4. الأساليب والخطوات

4.1 تحضير العينات

4.1.1 تحضير عينات خليط الأسفلت المطاطي في المختبر وفقًا للطريقة T0740، أو الحصول على عينات ساخنة من خليط الأسفلت المطاطي من خلال أخذ عينات ميدانية.

4.1.2 تجميع القوالب وتسخينها مسبقًا في فرن بدرجة حرارة تتراوح بين 100 و150 درجة مئوية. قبل صب العينة، يُوضع طبقة رقيقة من مادة الفصل داخل القالب، ثم يُوضع القالب على سطح مستوٍ.

4.1.3 صبّ العينة المخلوطة في القالب المُسخّن مسبقًا، وتأكد من ملء جميع الزوايا الأربع بالكامل. اضغط الخليط عموديًا حول حواف القالب يدويًا لتحسين كثافة العينة؛ تجنب الضغط على مركز العينة. قم بتسوية السطح بحيث يكون المركز أعلى قليلًا. بعد التبريد لمدة 15 دقيقة تقريبًا، سوِّ السطح باستخدام مكشطة ساخنة.

4.1.4 خزّن العينات في درجة حرارة الغرفة (23 ± 5 درجة مئوية) لمدة لا تقل عن 48 ساعة. يجب ألا تتجاوز مدة التخزين القصوى 7 أيام.

4.2 أزل اللوحة السفلية للقالب الذي يحتوي على العينة. ضع العينة بحيث يكون سطحها السفلي متجهًا للأعلى كسطح للاختبار، واغمرها في حمام مائي عند درجة حرارة الاختبار لمدة 60 دقيقة. تُضبط درجة حرارة الاختبار على 50 ± 1 درجة مئوية، أو 55 ± 1 درجة مئوية، أو 60 ± 1 درجة مئوية وفقًا للمتطلبات ذات الصلة.

4.3 اضبط جهاز اختبار الاختراق بحيث يكون قضيب الاختراق محاذيًا لمركز سطح العينة. أنزل قضيب الاختراق عموديًا حتى يلامس سطح العينة.

٤.٤ أنزل قضيب الاختراق وابدأ المؤقت في آنٍ واحد. طبّق حملاً ابتدائياً مقداره ٢٤.٥ نيوتن (وزن قضيب الاختراق ومنصة التحميل). بعد ١٠ دقائق، سجّل قراءة مؤشر القياس كقيمة التشوه الصفري.

٤.٥ ضع الوزن ٤٩٠.٥ نيوتن برفق على منصة التحميل، مع تجنّب أي صدمة، ثم أعد تشغيل المؤقت. سجّل قراءات مؤشر القياس عند الدقيقة ١، ٢، ٣، ٥، ١٠، ٢٠، ٣٠، و٦٠.

٤.٦ يجب أن تتضمن كل مجموعة اختبار ثلاث عينات متوازية على الأقل للاختبار.

5. معالجة البيانات

5.1 يُسجّل الفرق بين قراءة مقياس القرص عند 30 دقيقة وقيمة التشوه عند نقطة الصفر كعمق اختراق العينة. ويُسجّل الفرق بين قراءة مقياس القرص عند 60 دقيقة وقراءته عند 30 دقيقة كزيادة في عمق اختراق العينة.

5.2 يُؤخذ المتوسط الحسابي للقيم الثلاث المقاسة كنتيجة للاختبار لكل من عمق الاختراق وزيادة الاختراق، بدقة تصل إلى 0.1 مم.

6. الخطأ المسموح به

يُسمح بنسبة خطأ نسبي قدرها 28% من القيمة المتوسطة في اختبارات تكرارية اختراق خليط الأسفلت المطاطي. أما نسبة الخطأ النسبي المسموح بها في اختبارات الاستنساخ، فتُحدد بنسبة 55% من القيمة المتوسطة.

7. التقرير

7.1 اسم عنصر الاختبار والمعيار المطبق عليه.

7.2 تاريخ استلام العينة ووصفها.

7.3 تاريخ الاختبار، واسم الجهاز/المعدات، وطرازه، ورقمه التسلسلي.

٧.٤ درجة حرارة الاختبار، مدة وضع العينة، قيمة قياس الاختراق ومتوسطها، قيمة قياس زيادة الاختراق ومتوسطها.

٧.٥ أمور أخرى تتطلب توضيحًا.

ملاحظة: قد توجد بعض الأخطاء في عملية تجميع بيانات وحدتنا. هذه البيانات للاسترشاد فقط. نوصي بشراء معيار الاختبار الأصلي.