naujas būdas senėjimas bitumo laboratorijoje.
Šiame straipsnyje aprašoma susirgti procedūras senėjimo ploną (300 mikronų) plėvelė trumpam ir ilgam laikui procesą.Naujoji tvarka yra sukurtas kaip į naudotus bandymų metodus alternatyva: valcavimo plonasluoksnių krosnis (RTFO) ir senėjimą slėgis (PAV).Nauja technika, vadinama paprasta senėjimo procedūra (paprastas senėjimui bandymas, SAT), gali būti taikomi gryno ir modifikuoto bitumo emulsijos ir likučio.Prieš strateginės programos kelių tyrimų įgyvendinimo buvo didelė susidomėjimas plonos plėvelės senėjimo pagal statiškų sąlygomis.Tačiau trumpalaikiam senėjimo technika buvo priimtas RTFO, nes tyrimai su lenkimo spindulio reometro reikia daug vyresnių asfalto.Kadangi, kaip metodo standartą priėmimas RTFO nustatė keletą problemų, kai bandote jį kreiptis dėl labai modifikuotų rišamųjų medžiagų senėjimo.Su nuoroda į šiltą mišinį RTFO metodą žemesnėje temperatūroje (žemos temperatūros imitavimo pagaminimo) gali nustatyti tam tikrus apribojimus valcavimo filmuota medžiaga vienodiems senėjimo.Sukurta neseniai Rheometer veikianti nuo dinaminio šlyties (DSR) principu su 4 mm lygiagrečių plokščių leidžia bandymus, esant temperatūroms, žemyn iki -40 ° C, reikia tik 25 mg segtuvų ir leidžia įvertinti M-vertės poslinkis ir sustingimą lenkimo spindulio reometro.Naudojant šią techniką kartu su SAT nustatyti bitumo, sendinto trumpuoju ir ilguoju laikotarpiu, su mažu ir vidutiniu temperatūros reologija.Be to, yra pakankamai medžiaga amžiaus tipas DSR reometro su 25mm plokščių.Šeštadienis Technika pašalina "geležinkelių" pavyzdys polimerinių modifikuotas asfalto ir šiltas problemą.Be bandymų kelias rūšis bitumo pagal procedūros televizija buvo pažymėti laiką ir temperatūrą senėjimo lygiavertis šių parametrų naudojant metodus RTFO ir Pav.
Įvadas
kietinimas senėjimo pagal oksidacijos įtaką - procesas, kuris vyksta, kai d karštą mišinį, taip pat gyvavimo ciklo šaligatvio.Tai labai paveikia dangos našumą, pavyzdžiui, provėžų, krekingo ir atskyrimas, kaip rezultatas, ilgaamžiškumą.Modeliavimas senėjimo laboratorinėmis sąlygomis kietėjimo yra labai svarbi specifikacijos remiasi veiklos plėtrai.Šis tyrimas apibūdina naują bandymo metodas plonasluoksnius pavyzdžius oksidacija, kurios to metodo rezultatų lygiavertiškumą standartines procedūras valcavimo plonasluoksnių krosnis (RTFO, metodas ASTM D2872) ir senėjimo slėgio kamera (PAV, metodas ASTM D6521) gryno bitumo.Pasiekimų užtikrins bandymo plona plėvele efektyvumą (keli šimtai nanometrų) - technika, neseniai sukurtas remiantis dinamišku Rheometer šlyties principo, kuris leidžia nustatyti paimtų mėginių tyrimai, esant temperatūroms iki -40 ° C, ji reikalauja tik 25 mg mėginio ir apima bet kokį prisitaikymo prie kamieno ant prietaiso [1].
Bandymo procedūra ploną bitumo krosnyje buvo sukurta 60-ųjų pradžioje Hveem [2] buvo priimtas 1970 m ASTM.Per strateginėje programoje kelių tyrimo ji buvo pasirinkta kaip modeliuoti trumpą kietėjimo senėjimo kuris atsiranda, kai grindinio standartą.Šiuo metu metodas, naudojamas specifikacijos Superpave bitumo.
pagrindinis privalumas bandymo metodas švelniavilnių bitumo plėvelės į sukimosi orkaitėje (RTFOT) prieš bandymus su plona plėvele orkaitėje statinio (TFOT, metodą ASTM D1754) yra tai, kad per stiklinių indų senėjimo sukimosi atliekami sveikatos didelį paviršiaus plotą mėginio,Vis dėlto, apsisukimų skaičių ir šviežios paviršiaus pavyzdžio poveikis svyruoja priklausomai nuo bitumo klampa prieš bandymo metu, bandymų ir klampumo pasikeitimus.Judėjimo ir maišymo bitumo į kolbas procesas dar labiau komplikuoja polimero bitumo.Sumažinti temperatūrą bandymus imituoti RTFO oksidacijos reakcijas, pasireiškiančias šiltu mišiniu gamybos, jis sukelia panašius sunkumus.
mažinimas sukimosi ar pašalinti sukimąsi, kai tiriamas metodu, RTFO aukštos modifikuotas bitumas - problema buvo žinoma jau keletą metų [3].Bahia [3], siūloma ją išspręsti panardinant plieninį strypą kolboje ir tokiu būdu užtikrintų filmo pasiskirstymą.Eksperimentai atliekami Federacinės Highway administravimo ir Pietryčių grupės asfalto gamintojų parodė, kad plieno strypai sumažinti bitumo senėjimo (tiek modifikuoti ir nepakeistą) lygį ir prisidėti prie nutekėjimo bitumo (abiejų tipų) iš kolbos. [4]Nors plieno strypas tikrai prisideda prie bitumo nuo kolbos nutekėjimo, polimeras-modifikuotas bitumas, dažnai pereina kolbos krašto, net jei nėra veleno.Priežastis už tai - Weissenberg poveikis (iš viscoelastic skysčio kilimas ant besisukančio strypo) [5].Manoma, kad elastinga jėgą (tempimui polimero grandinės), kurias sukelia stiklo lempučių sukimosi, rezultatai yra teigiamas, vertikalia kryptimi jėgos, kuri sukelia kilimą bitumo ant vidinės sienos kolbą.
Sprendimas šių klausimų suformavo pagrindą Vakarų tyrimų instituto (WRI) darbą naują tvarką trumpuoju ir ilguoju senėjimo, kuris buvo pavadintas paprasta senėjimo procedūra (SAT).Ji yra skirta šiame straipsnyje.
A metodas televizija, kaip į standartą ir RTFO RTFO / PAV alternatyva, pateikė tokius reikalavimus:
1) visuomenės senėjimo laipsnis turėtų būti lygiavertis Metodo RTFOT.Iki Superpave specifikacijas grindžiamas bandymais RTFOT, bet kokia nauja technika turi atitikti senėjimo RTFOT gryno bitumo procesą.
2) Lengvas, nereikia valyti kolbas.Bandymo metodika yra leisti trumpalaikės kosmoso metų amžiaus mėginį tiesiai į ilgalaikio visuomenės senėjimo orkaitėje.
3) bitumo suma bus pakankamas, kad, siekiant nustatyti įsiskverbimo indeksą (SHRP PG) ir cheminės sudėties aprašymu klasės.
4) Kai rinką ar pašalinti mėginiai neturi naudoti tirpiklį, kuris yra ypač svarbus polimerinių modifikuotas bitumas.
5) filmo storis turi būti pakankamai mažas, kad būtų pašalinti deguonies difuzijos problema yra pateikti į bandinio stovint (TFOT).
6) metodika turėtų leisti sumažinti temperatūrą imituoti pagaminimo šiltą mišinį sąlygas.
7) bandymas turi būti mažesnis kaip bandymo RTFO ar RTFO / PAV.
8) Savikainos metodas turėtų būti nedidelis.
9) metodika turi leisti senėjimą iš emulsijos likučių filmų.
oksidacinis senėjimas plėvelės (plėvelės storis kelių šimtų mikronų) sugebės įvykdyti visus pirmiau nurodytus reikalavimus, tačiau vėlesnių bandymų ant asfalto SHRP užtrukti labai didelio paviršiaus ploto mėginys.Visų pirma, problemos tampa testas su lenkimo spindulio reometro, nes kiekvieno mėginio lazdos imtis 15 gramų bitumo ir reikia kelis tokius pavyzdžius.SHRP testas vidutinių ir aukštų temperatūrų atliekami dinaminės šlyties reometro (DSR), kurioje reikalaujama tik keletą gramų bitumo.
Jis buvo pasakyta, kad išradimas su dinaminio šlyties reometro (DSR) su 4 mm lygiagrečių plokščių leidžia bandymus, esant temperatūroms iki -40 ° C, reikia tik 25 mg segtuvų ir leidžia įvertinti M-vertė ir standumo poslinkis [6] dėl reometrosu lenkimo spindulį.Kitas bus suteikta išsamesnė aprašymas šią technologiją.Jos derinys su senėjimo filmą metodas - alternatyvus metodas RTFOF.Be to, po bandymo yra pakankamai bitumo SHRP bandymų metu mažos, vidutinės ir aukštos temperatūros.
Moksliniai tyrimai ir plėtra naujais tyrimais, per pastarąjį dešimtmetį, daugiausia tikslai yra šie:
a) rengia testą po kelių gramų bitumo dėl tolesnio bandymo su lenkimo spindulio reometro;
b) Norėdami išspręsti šią problemą nutekėjimą bitumo iš bandymo metu RTFO kolbą;
c) spręsti valcavimo polimerais modifikuotas bitumas bandymų RTFOT problemą.
pavyzdžiai apima šiuos metodus: bandymas senėjimą besisukančio cilindro (RCAT) [7], iš dalies pakeistą vokiečių suktuko kolbą (MGRFT) [4], bandymas su ventiliacija (SAFT) [8].
Eksperimentinė dalis medžiagos
Rheometer yra dinamiškas pokytis į 4 mm lygiagrečių plokščių
nesutarimų dėl glicerolio modulio vaiskus valstybės (GG) pagamintas Schröter [9] plėtoti Koreguojant dinaminio šlyties reometro klaidų metodu,įrankiai ir lėkštės.Sui [1] taikyti šis koregavimas matavimų dinaminio šlyties bitumo žemoje temperatūroje (~ 5 ° C ... -40 ° C), 4 mm lygiagrečių plokščių su 1,7 mm tarpas (Straipsnyje šis metodas yra vadinamas 4-mm dinaminio šlyties reometro).
Tuo žemo dažnio (aukštos temperatūros) bitumo kaliojo ir klaidų taisymo įrankis nereikšmingas.Tuo aukšto dažnio (žemos temperatūros) duoda skiriasi, ir, siekiant gauti tikrąją vertę plyšimo bitumo modulio matavimo šlyties reometras taikoma korekcija.
išbandyti reikalauja tik 25 mg medžiagai (praktikoje - apie 150 mg mėginio modelio gamybai), kuri yra keliomis eilėmis mažesnis nei yra būtina atlikti bandymus su lenkimo spindulio reometro bare gamybai.
kondicionavimą mėginių yra privalomi.Pasižymėti į reometro yra atliekamas esant palyginti žemos temperatūros (60-70 ° C).
Šiame tyrime reologinių savybių tyrimas atliekamas naudojant 4 mm dinaminio šlyties reometras.Apskaičiuotas koreliacijos su 4 mm dinaminio šlyties reometro M-vieneto ir šlyties standumo S (t), skirta Sui [6].Metodas, Sui bazė kreivė kampas ir modulis relaksacija šlyties streso G (t), 2 valandas koreliuoja su atitinkamomis vertėmis S (t) ir m 60 sekundžių, esant 10 ° C temperatūrai, virš tikrosios žemoje temperatūroje už tam tikrą klasę, gautiGautas matavimus su lenkimo spindulio reometro.Sui metodas pakeistas matuojant kampą ir G (T) dydį, 60 sekundžių, esant 10 ° C, temperatūrai virš bent SP laipsnio temperatūros.Reologija ne vidutinės ir žemos temperatūros matuojamos 8 mm ir 25 mm skersmens lėkštės.
Tarpusavio konversija saugojimo modulio G "(ω) į relaksacijos modulio įvykdomas lygtis, suderinimo kilęs Christensen [10]:
G (t) ~ G (ω) | ω = 2 / πt
modulio matavimo dinaminio šlytiesTai buvo atliktas sukasi dinaminio šlyties rheometers Malvern Kinexus ir TA ARES.Skaitymo dažnis brauktuvo buvo atliktas tarpais 15 ° C, yra intervale nuo -30 iki + 45 ° C temperatūroje, su kampiniu dažnių diapazone nuo 0,1 iki 100 rad / sek.Esant žemai temperatūrai, aukšta dažnio riba nurašymas buvo sumažintas iki 50 rad / s.
technologijų naudojimo 4 mm dinaminio šlyties Rheometer gali būti naudojamas "lauke" dėl mikro mėginių analizės, atsižvelgiant į veiklos savybių dangos ir analizės medžiagų, apibūdinti reologinių savybių bitumo vertinimo ir regeneruotos privalomas bent vidutinės ir žemos temperatūros, apibūdinti emulsijos dumblas ir medžiagos reologijaužpildymo įtrūkimų, o taip pat, kaip ir bandymo metodo, plonos plėvelės raidos - šio gaminio objektą.
infraraudonųjų spindulių spektroskopija
IR analizė buvo atlikta iš "perdavimo" režime į 1,0 mm kameroje su 50 mg bitumo už 1 ml anglies disulfide mėginyje.Tai buvo atlikta 32 ciklų skenavimo įranga: Perkin Elmer Spectrum 100, su 4 cm-1 rezoliuciją.
medžiagos
1 lentelė apibūdina studijavo tipų bitumo.Mėginiai kelių statyboje, per buvo paimti iš rezervuaro.Trys iš keturių rišikliai parengė bandomąjį puslapį Ročesteris, Minesota, Jungtinės Valstijos (pastatyta 2006).Bitumas "V." (Manitobos) gavo poligonas šiltas mišinio Manitoba, Kanada, buvo pastatytas 2010 metais.
rezultatai ir jų aptarimas
plėtros metodika televizija, palyginti su jos RTFO ir RTFO / PAV
Reikėtų prisiminti, kad idėja nėra nauja peratūrą.Senėjimas plonas bitumo filmus imituoti trumpalaikę ir ilgalaikę oksidacinį senėjimą, kuris pasireiškia sergant faktinio veikimo, išstudijuota per pastaruosius 70 metų.Šaltinių analizė vyko Airey [11].Plėtros metodo
SAT yra pritaikyti ir pagilinti esamus tyrimus dėl plona plėvele senėjimo, ypač, moksliniai tyrimai Glover [8, 12] ir Petersen [13].Komplemento yra 4 mm dinaminio šlyties reometro, kuri leidžia mums atsižvelgti į šią techniką kaip į RTFOT alternatyva naudojimas.
kuriant SAT problemų buvo suteikti minimalų sluoksnio storis ir taip sumažinti difuzijos poveikis.Bandymo ir klaidos, buvo pakėlė 300 nm storio, leidžiant pateikti ploną nenaudojant tirpiklį.Mėginio tūris už reologinių ir cheminių tyrimų buvo vienas ribojantis veiksnys.
SAT testo protokolai pateikiami 2 lentelėje: trumpalaikį testą šilto asfalto mišinio 130 ° C temperatūroje 50 minučių interviu su priverstine pučia orkaitėje.Preliminari protokolas, kaip šiuo metu, mes ką tik pradėjome darbą lyginant senėjimo, šio protokolo ir senėjimo, kuris iš tikrųjų vyksta kelyje, kuris nustatyta šiltą mišinį atlikta.
pav.2 rodo naujausias sukurtą prietaisą trumpalaikių ir ilgalaikis senėjimo plona plėvele pagal SAT metodu.Plokštelė turi 3 lizdus senėjimo 3 skirtingų filmų, kiekvienas iš jų reikalauja 1.00 g bitumo, kuri suteikia sluoksnio storis apytikriai.300 nm bangos ilgiui.
paruošimas plonų sluoksnių bitumo bandymas atliekamas taip.Slėginių darbo dėžutė užpildyta azotu, parašytus šildomas (apie 120 ° C) stovą, ir padėkite jį ant atlikti bandymus SAT (bitumo) plokštės.Kai kaitinamas iki 120 ° C plinta bitumą už maždaug 2/3 paviršiaus ploto plokštelės.Mentelė bitumas yra paskirstoma per plokštelės poilsio, o tada palikti jį į lauką per kelias minutes ten buvo suderinimas paviršius bitumas filmas.Plokštelė išimama iš šildymo ir leidžiama nusistovėti kameroje, pripildytą azoto atomu, prie atvėsti iki kambario temperatūros (23 ° C).
Galutinis plokštelė buvo pragręžtas skylę įterpti termopora su kuriuo temperatūra buvo įrašyta į orkaitę su dirbtine pučia.Plokštelė yra dedamas į įkaitintą aliuminio blokas, kuris suteikia greitą šildymą testavimo plokštelės krosnyje.Pav.3A rodo duomenis apie krosnyje (A į duomenų plokštelės termoelementas) temperatūroje.Registracija buvo atliktas 50 minučių, krosnies temperatūrą - 150 ° C.NL temperatūra sparčiai auga nuo ambient iki maždaug 140 ° C arba pasiekia 146 ° C po 50 minučių.
schema trumpalaikio ir ilgalaikio senėjimas yra parodyta pav.3B.Matmenys plokštelės yra parinkti taip, kad plokštelė gali būti įterptas į standartinį dėklo senėjimo laivas pagal slėgį.
nustatyta, kad testas plėvelės storis yra 300 nm bangos ilgiui, apie 40 val krosnyje priversti pučia esant 100 ° C temperatūrai ir 0,74 atm slėgyje duoti, kurie atitinka Pav (ASTM D6521) bandymas plėvelę su 3,2 mm storio rezultatus20 bar standartiniame dėklą.Iš 40 valandų trukmė yra apytikslė, nes yra slėgio skirtumas tarp bitumo [14] senėjimo.Senėjimas plėvelės storis yra 300 nm, laivo pagal 20 atm 8 valandas slėgyje senėjimo standartiniais bandymus su dėkle ir plėvelės storis pagal specifikacijas lygį.
Norėdami nustatyti apytikslę trukmę ir temperatūrą, kuriai esant sumodeliuoti senėjimas, palyginti su šių standartų ir RTFO RTFO / PAV, naudojamas infraraudonųjų spindulių spektroskopija.Pradiniai prognozės tada buvo palyginti su reologinių analizės parodymus.Taigi, Fig.4A rodo santykinį IR spektrų išvardytų Lentelė 2 paveiksle protokolų (televizija, RTFO, RTFO / PAV) bitumo "MV".4B rodo atitinkamus duomenis reologinių analizė - sudėtingas šlyties modulis G * (ω).Tai gali būti vertinama, kad spektrai yra labai panašios.
