はじめに
アスファルトバインダーの寿命は、その粘弾性特性と密接な関係があります。これらの特性を簡単に測定する方法として、回転型レオメータを使用して周波数スイープ測定を行う方法があります。このような試験の低周波数域は長時間スケールに対応し、高周波数域は短時間スケールでの試料の挙動に関する情報を提供します。実際には、数日から数週間を要するため、非常に低い周波数で試験を実施するのは非常に困難な場合が多い。しかし、長期間のアスファルトバインダーやアスファルトの挙動を予測することは重要です。
アスファルトバインダーの長期挙動を予測するには？
その答えは、時間-温度重ね合わせ（TTS）である。この原理は、温度の変化は周波数や時間の変化と同じ影響を粘弾性特性に与えるという事実に基づいている。言い換えれば、同じ周波数範囲で、異なる温度で試験を行うことにより、測定の周波数範囲を広げることができます。
時間-温度重ね合わせの使い方
その目的は、周波数掃引の結果の曲線をより広い周波数範囲に拡大することである。方法は簡単である：
- 異なる温度での周波数掃引の測定
- ユーザー定義の温度におけるマスター曲線の作成。マスター曲線の作成シーケンスは、rSpace ソフトウェア1に統合されています。
未変性アスファルトバインダーのマスターカーブ作成例
未変性のアスファルトバインダーを用い、異なる温度で周波数掃引を行った。表1に測定条件を示す。
リニア粘弾性範囲
LVER はひずみと応力が比例する振幅範囲である。LVERでは、印加された応力（またはひずみ）は構造破壊を引き起こすには不十分であり、したがって微細構造特性が測定される。
表1：測定条件
| 測定装置 | キネクサスDSR-III | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 形状 | プレートプレート、直径：8 mm | プレートプレート、直径：25 mm | ||||
| ギャップ | 2 mm | 1 mm | ||||
| 温度 | 5°C | 15°C | 25°C | 35°C | 45°C | 65°C |
| せん断振幅 | LVERと判定 | |||||
| 周波数 | 0.01～402Hz | |||||
1 Kinexus Prime DSR+ ソフトウェアは測定と評価の両方のルーチンで構成される
2 装置の慣性による制限
測定結果
図1は、試験した各温度における弾性せん断率（G'）を示したものである（カラフルな曲線）。温度が高いほど、弾性率は低くなります。これは、一定の周波数に対して、温度が高くなるにつれて材料が弾性を失うことを意味します。0.01Hzの場合、弾性率は65℃の1E-01Paから5℃ではほぼ1E+07Paまで増加し、その差はほぼ80年である！この温度の強い影響は、季節によるアスファルト特性の変化も説明する。冬場は道路がもろくひび割れしやすいのに対し、猛暑の夏場は道路がべとつくことがある。これが、国、州/地域、用途（例：田舎道対高速道路）に応じて異なる条件に適合させるために、異なるバインダー性能等級が設計される理由です。
基準温度25℃におけるマスターカーブ（黒色のカーブ）は、異なる温度における周波数スイープのポイントをずらすことによって得られる（図1のポイント例を参照）。温度が高いほどポリマー鎖は柔軟になり、分子の移動度は速くなる。したがって、低温・低周波数で起こる緩和過程は、高温・高周波数でも同じである1。
基準温度25℃で得られたマスターカーブ（黒いカーブ）は、1E-06 Hzから1E04 Hzまで伸びている！1E-06 Hzの周波数は11日以上に相当する。たった1点の測定にこのような合計時間は、実際には適切ではない。したがって、TTSは絶対に必要である。
図2は、25℃における弾性率と損失せん断弾性率のマスターカーブです。11HzでG´とG "がクロスオーバーすることを示しており、これはバインダーが90msより短い時間スケールで弾性的に支配的になることを意味している。クロスオーバー周波数の周期時間は、次のように対応する。
1緩和時間の温度依存性についての詳細は、当社のアプリケーションノートAN 256（アスファルトバインダーの時間-温度重ね合わせ）で説明されています。
比較のため、基準温度5℃（図3）と45℃（図4）のマスターカーブも作成した。温度が高いほど、クロスオーバー周波数は高くなる。時間-温度重ね合わせは、温度が緩和プロセスのタイムスケールをシフトさせるが、プロセス自体には影響を与えないことを前提としている。
結論
時間-温度重ね合わせ（TTS）は、時間のかかる測定を行うことなく、アスファルトの短時間および長時間の挙動を予測する簡単な方法です。
rSpace ソフトウェアは、異なる温度での周波数掃引測定から、ユーザー定義の温度に対するマスター曲線を計算し、表示します。このビデオでは、rSpace でマスター曲線を生成する方法を説明します：