Introducere
Durata de viață a liantului bituminos este strâns legată de caracteristicile sale viscoelastice. O modalitate ușoară de a determina aceste proprietăți este de a efectua măsurători de baleiaj de frecvență cu un reometru rotațional. Intervalul de frecvențe joase al unui astfel de test corespunde scărilor de timp lung, în timp ce intervalul superior oferă informații despre comportamentul probei în scări de timp scurt. În practică, este adesea foarte dificil să se efectueze teste la frecvențe foarte joase, deoarece acestea necesită mai multe zile sau săptămâni. Cu toate acestea, este important să se prezică comportamentul liantului asfaltic sau al bitumului pe perioade lungi.
Cum se poate prognoza comportamentul pe termen lung al lianților de asfalt?
Răspunsul este suprapunerea timp-temperatură, sau TTS. Acest principiu se bazează pe faptul că o modificare a temperaturii are același impact asupra proprietăților viscoelastice ca o modificare a frecvenței sau a timpului. Cu alte cuvinte, puteți extinde gama de frecvențe a unei măsurători prin efectuarea de teste în aceeași gamă de frecvențe, dar la temperaturi diferite.
Cum se utilizează superpoziția timp-temperatură
Obiectivul este de a extinde curba rezultată în urma unei baleieri de frecvență la o gamă mai largă de frecvențe. Metoda este simplă:
- Măsurarea baleierilor de frecvență la temperaturi diferite
- Crearea unei curbe principale la o temperatură definită de utilizator. Secvența care permite crearea unei curbe principale este integrată în software-ul rSpace1.
Exemplu de creare a unei curbe magistrale pentru un liant de asfalt nemodificat
Scanările de frecvență au fost efectuate la diferite temperaturi pe un liant de asfalt nemodificat. Tabelul 1 prezintă condițiile de măsurare.
Gama vâsco-elastică liniară
Regiunea vâscoelastică liniară (LVER)În LVER, tensiunile aplicate sunt insuficiente pentru a provoca ruperea structurală (cedare) a structurii și, prin urmare, se măsoară proprietăți micro-structurale importante.LVER este intervalul de amplitudine în care deformarea și tensiunea sunt proporționale. În Regiunea vâscoelastică liniară (LVER)În LVER, tensiunile aplicate sunt insuficiente pentru a provoca ruperea structurală (cedare) a structurii și, prin urmare, se măsoară proprietăți micro-structurale importante.LVER, tensiunile (sau deformațiile) aplicate sunt insuficiente pentru a provoca ruperea structurii și, prin urmare, sunt măsurate proprietățile microstructurale.
Tabelul 1: Condiții de măsurare
| Dispozitiv | Kinexus DSR-III | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Geometrie | Placă-placă, diametru: 8 mm | Placă, diametru: 25 mm | ||||
| Gap | 2 mm | 1 mm | ||||
| Temperatura | 5°C | 15°C | 25°C | 35°C | 45°C | 65°C |
| Amplitudinea de forfecare | ||||||
| Frecvența | 0.01 până la402 Hz | |||||
1 Software-ul Kinexus Prime DSR cuprinde atât rutine de măsurare, cât și de evaluare
2 Limitat de inerția dispozitivului
Rezultatele măsurătorilor
Figura 1 prezintă modulul de forfecare elastică (G') pentru diferitele temperaturi testate (curbe colorate). Cu cât temperatura este mai mare, cu atât Modul de elasticitateModulul complex (componenta elastică), modulul de stocare sau G', este partea "reală" a modulului complex general al probei. Această componentă elastică indică răspunsul asemănător solidului, sau în fază, al probei măsurate. modulul elastic de forfecare este mai mic. Aceasta înseamnă că materialul își pierde elasticitatea odată cu creșterea temperaturii pentru o frecvență fixă. La 0,01 Hz, Modul de elasticitateModulul complex (componenta elastică), modulul de stocare sau G', este partea "reală" a modulului complex general al probei. Această componentă elastică indică răspunsul asemănător solidului, sau în fază, al probei măsurate. modulul elastic crește de la 1E-01 Pa la 65°C la aproape 1E+07 Pa la 5°C, ceea ce reprezintă o diferență de aproape 8 decenii! Această influență puternică a temperaturii explică și variația proprietăților asfaltului în funcție de anotimpuri. Iarna, drumurile pot fi fragile, cu tendința de a se fisura, în timp ce în verile foarte calde pot deveni lipicioase. Acesta este motivul pentru care sunt concepute diferite grade de performanță a liantului, pentru a se adapta diferitelor condiții în funcție de țară, stat/regiune și utilizare (de exemplu, drum de țară vs. autostradă).
Curba principală la o temperatură de referință de 25°C (curba neagră) este obținută prin deplasarea punctelor de frecvență la diferite temperaturi (a se vedea punctele de exemplu din figura 1). Cu cât temperatura este mai ridicată, cu atât lanțurile polimerice sunt mai flexibile și mobilitatea moleculelor este mai rapidă. Prin urmare, procesul de RelaxareAtunci când se aplică o deformație constantă unui compus din cauciuc, forța necesară pentru a menține acea deformație nu este constantă, ci scade în timp; acest comportament este cunoscut sub numele de relaxare a tensiunii. Procesul responsabil pentru relaxarea tensiunilor poate fi fizic sau chimic și, în condiții normale, ambele se vor produce în același timp. relaxare, care are loc la o temperatură mai scăzută și la o frecvență mai mică, este același pentruo temperatură mai ridicată și o frecvență mai mare.1
Curba master (curba neagră) obținută la o temperatură de referință de 25°C se întinde de la 1E-06 la 1E04 Hz, deci o extindere a gamei de frecvențe de aproape 7 decenii! O frecvență de 1E-06 Hz corespunde la mai mult de 11 zile. O astfel de durată pentru măsurarea unui singur punct nu este adecvată în practică. Prin urmare, TTS este absolut necesar.
Figura 2 prezintă curba principală la 25°C pentru modulele de forfecare elastice și de pierdere. Aceasta arată o încrucișare a G´ și G" la 11 Hz, ceea ce înseamnă că liantul devine dominat elastic pentru perioade mai scurte de 90 ms. Perioada de timp a frecvenței de încrucișare corespunde
1 Mai multe informații despre dependența timpului de RelaxareAtunci când se aplică o deformație constantă unui compus din cauciuc, forța necesară pentru a menține acea deformație nu este constantă, ci scade în timp; acest comportament este cunoscut sub numele de relaxare a tensiunii. Procesul responsabil pentru relaxarea tensiunilor poate fi fizic sau chimic și, în condiții normale, ambele se vor produce în același timp. relaxare de temperatură sunt explicate în nota noastră de aplicare AN 256 (Suprapunere timp-temperatură pe liantul de asfalt)
Pentru comparație, au fost create și curbe master pentru temperaturi de referință de 5°C (figura 3) și 45°C (figura 4). Cu cât temperatura este mai ridicată, cu atât frecvența de trecere este mai mare. Suprapunerea timp-temperatură presupune că temperatura modifică scara de timp a procesului de RelaxareAtunci când se aplică o deformație constantă unui compus din cauciuc, forța necesară pentru a menține acea deformație nu este constantă, ci scade în timp; acest comportament este cunoscut sub numele de relaxare a tensiunii. Procesul responsabil pentru relaxarea tensiunilor poate fi fizic sau chimic și, în condiții normale, ambele se vor produce în același timp. relaxare, dar nu are nicio influență asupra procesului în sine.
Concluzie
Suprapunerea timp-temperatură (TTS) este o modalitate ușoară de a prezice comportamentul pe termen scurt și lung al asfaltului dvs. fără a efectua măsurători consumatoare de timp.
Software-ul rSpace calculează și afișează curba master pentru o temperatură definită de utilizator din măsurători de baleiaj de frecvență la diferite temperaturi. Acest videoclip explică modul de generare a unei curbe principale în rSpace: