Pendahuluan
Masa pakai pengikat aspal terkait erat dengan karakteristik viskoelastiknya. Cara mudah untuk menentukan sifat-sifat ini adalah dengan melakukan pengukuran sapuan frekuensi dengan rheometer rotasi. Rentang frekuensi rendah dari pengujian tersebut sesuai dengan skala waktu yang lama, sedangkan rentang yang lebih tinggi memberikan informasi mengenai perilaku sampel dalam skala waktu yang pendek. Pada praktiknya, seringkali sangat sulit untuk melakukan pengujian pada frekuensi yang sangat rendah karena membutuhkan waktu beberapa hari atau minggu. Namun, penting untuk memprediksi perilaku pengikat aspal atau aspal dalam jangka waktu yang lama.
Bagaimana Memperkirakan Perilaku Pengikat Aspal dalam Jangka Panjang?
Jawabannya adalah Superposisi Waktu-Suhu, atau TTS. Prinsip ini didasarkan pada fakta bahwa pergeseran suhu memiliki dampak yang sama pada sifat viskoelastik seperti pergeseran frekuensi atau waktu. Dengan kata lain, Anda dapat memperluas rentang frekuensi pengukuran dengan melakukan pengujian dalam rentang frekuensi yang sama, tetapi pada suhu yang berbeda.
Cara Menggunakan Superposisi Waktu-Suhu
Tujuannya adalah untuk memperluas kurva yang dihasilkan dari sapuan frekuensi ke kisaran frekuensi yang lebih luas. Metodenya mudah:
- Pengukuran sapuan frekuensi pada suhu yang berbeda
- Pembuatan kurva master pada suhu yang ditentukan pengguna. Urutan yang memungkinkan pembuatan kurva master diintegrasikan ke dalam perangkat lunak rSpace1 .
Contoh Pembuatan Kurva Induk untuk Pengikat Aspal yang Tidak Dimodifikasi
Sapuan frekuensi dilakukan pada temperatur yang berbeda pada pengikat aspal yang tidak dimodifikasi. Tabel 1 menggambarkan kondisi pengukuran.
Kisaran Visko-Elastis Linier
Wilayah Viskoelastik Linier (LVER)Pada LVER, tegangan yang diberikan tidak cukup untuk menyebabkan kerusakan struktural (yielding) pada struktur dan oleh karena itu, sifat-sifat mikro-struktural yang penting diukur.LVER adalah rentang amplitudo di mana SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan dan tegangan sebanding. Dalam Wilayah Viskoelastik Linier (LVER)Pada LVER, tegangan yang diberikan tidak cukup untuk menyebabkan kerusakan struktural (yielding) pada struktur dan oleh karena itu, sifat-sifat mikro-struktural yang penting diukur.LVER, tegangan (atau SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan) yang diterapkan tidak cukup untuk menyebabkan kerusakan struktural dan karenanya sifat mikrostruktural diukur.
Tabel 1: Kondisi pengukuran
| Perangkat | Kinexus DSR-III | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Geometri | Pelat-pelat, diameter: 8 mm | Pelat-pelat, diameter: 25 mm | ||||
| Celah | 2 mm | 1 mm | ||||
| Suhu | 5°C | 15°C | 25°C | 35°C | 45°C | 65°C |
| Amplitudo geser | Ditentukan untuk berada di dalam Wilayah Viskoelastik Linier (LVER)Pada LVER, tegangan yang diberikan tidak cukup untuk menyebabkan kerusakan struktural (yielding) pada struktur dan oleh karena itu, sifat-sifat mikro-struktural yang penting diukur.LVER | |||||
| Frekuensi | 0.01 hingga 402 Hz | |||||
1 Perangkat lunak Kinexus Prime DSR terdiri dari rutinitas pengukuran dan evaluasi
2 Dibatasi oleh kelembaman perangkat
Hasil Pengukuran
Gambar 1 menampilkan modulus geser elastis (G') untuk berbagai suhu yang diuji (kurva berwarna). Semakin tinggi suhu, semakin rendah modulus geser elastis. Ini berarti bahwa bahan kehilangan elastisitas dengan meningkatnya suhu untuk frekuensi yang tetap. Pada 0,01 Hz, Modulus elastisitasModulus kompleks (komponen elastis), modulus penyimpanan, atau G', adalah bagian "nyata" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen elastis ini menunjukkan respons seperti padat, atau dalam fase, dari sampel yang sedang diukur. modulus elastisitas meningkat dari 1E-01 Pa pada suhu 65°C menjadi hampir 1E+07 Pa pada suhu 5°C, yang merupakan perbedaan hampir 8 dekade! Pengaruh suhu yang kuat ini juga menjelaskan variasi sifat aspal yang bergantung pada musim. Pada musim dingin, jalan mungkin rapuh dengan kecenderungan untuk retak, sementara pada musim panas yang sangat panas, jalan menjadi KetidakrapianKelengketan menggambarkan interaksi antara 2 lapisan bahan yang identik (autohesi) atau berbeda (kohesi) dalam hal kelengketan permukaan.lengket. Inilah alasan mengapa tingkat kinerja pengikat yang berbeda dirancang, agar sesuai dengan kondisi yang berbeda menurut negara, negara bagian/wilayah, dan penggunaan (misal: jalan desa vs. jalan raya).
Kurva master pada suhu referensi 25°C (kurva hitam) diperoleh dengan menggeser titik-titik sapuan frekuensi pada suhu yang berbeda (lihat contoh titik-titik pada Gambar 1). Semakin tinggi suhu, semakin fleksibel rantai polimer dan semakin cepat mobilitas molekul. Oleh karena itu, proses RelaksasiKetika regangan konstan diterapkan pada senyawa karet, gaya yang diperlukan untuk mempertahankan regangan tersebut tidak konstan tetapi berkurang seiring waktu; perilaku ini dikenal sebagai relaksasi tegangan. Proses yang bertanggung jawab atas relaksasi tegangan dapat bersifat fisik atau kimiawi, dan dalam kondisi normal, keduanya akan terjadi pada waktu yang sama. relaksasi, yang terjadi pada suhu yang lebih rendah dan frekuensi yang lebih rendah, sama untuk suhu yang lebih tinggi dan frekuensi yang lebih tinggi.1
Kurva master (kurva hitam) yang diperoleh pada suhu referensi 25°C membentang dari 1E-06 hingga 1E04 Hz, dengan demikian perluasan rentang frekuensi hampir 7 dekade! Frekuensi 1E-06 Hz setara dengan lebih dari 11 hari. Durasi seperti itu untuk mengukur hanya satu titik tidak sesuai dalam praktiknya. Oleh karena itu, TTS mutlak diperlukan.
Gambar 2 menggambarkan kurva master pada suhu 25°C untuk Modulus elastisitasModulus kompleks (komponen elastis), modulus penyimpanan, atau G', adalah bagian "nyata" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen elastis ini menunjukkan respons seperti padat, atau dalam fase, dari sampel yang sedang diukur. modulus elastisitas dan kehilangan geser. Kurva ini menunjukkan persilangan G´ dan G" pada 11 Hz, yang berarti pengikat didominasi secara elastis untuk rentang waktu yang lebih pendek dari 90 ms. Periode waktu dari frekuensi persilangan sesuai dengan
1 Informasi lebih lanjut tentang ketergantungan waktu RelaksasiKetika regangan konstan diterapkan pada senyawa karet, gaya yang diperlukan untuk mempertahankan regangan tersebut tidak konstan tetapi berkurang seiring waktu; perilaku ini dikenal sebagai relaksasi tegangan. Proses yang bertanggung jawab atas relaksasi tegangan dapat bersifat fisik atau kimiawi, dan dalam kondisi normal, keduanya akan terjadi pada waktu yang sama. relaksasi pada suhu dijelaskan dalam catatan aplikasi AN 256 (Superposisi Waktu-Suhu pada Pengikat Aspal)
Sebagai perbandingan, kurva master juga dibuat untuk suhu referensi 5°C (Gambar 3) dan 45°C (Gambar 4). Semakin tinggi suhu, semakin tinggi frekuensi crossover. Superposisi waktu-suhu mengasumsikan bahwa suhu menggeser skala waktu proses RelaksasiKetika regangan konstan diterapkan pada senyawa karet, gaya yang diperlukan untuk mempertahankan regangan tersebut tidak konstan tetapi berkurang seiring waktu; perilaku ini dikenal sebagai relaksasi tegangan. Proses yang bertanggung jawab atas relaksasi tegangan dapat bersifat fisik atau kimiawi, dan dalam kondisi normal, keduanya akan terjadi pada waktu yang sama. relaksasi, tetapi tidak berpengaruh pada proses itu sendiri.
Kesimpulan
Superposisi Waktu-Suhu (TTS) adalah cara mudah untuk memprediksi perilaku jangka pendek dan jangka panjang aspal Anda tanpa melakukan pengukuran yang memakan waktu.
Perangkat lunak rSpace menghitung dan menampilkan kurva master untuk suhu yang ditentukan pengguna dari pengukuran sapuan frekuensi pada suhu yang berbeda. Video ini menjelaskan cara membuat kurva master di rSpace: