Jak lze zařízení SmartPave úspěšně použít pro klasifikaci a ověřování různých živice typy podle amerických norem.
1. SmartPave
Zařízení SmartPave je dynamický smykový reometr (DSR) a je založeno na technologii MCR řady reometrů MCR od Antona Paara s osvědčeným EC pohonem. Patentovaná Peltierova měřicí buňka v kombinaci s aktivním Peltierovým kuklem umožňuje plně suchou kontrolu teploty vzorku. V praktickém softwaru je k dispozici široký výběr standardních reologických testů a také speciálně přizpůsobené testovací šablony pro charakterizaci bitumenu. Tyto šablony umožňují i nezkušeným uživatelům provádět přesná měření podle AASHTO T315 a ASTM D7175 pomocí krok za krokem.
2. Klasifikace různých typů bitumenu
Bitumen se obvykle dělí na dva různé typy:
- neupravený bitumen
- polymerem modifikovaný bitumen (PmB). Materiálové charakteristiky PmB zůstávají v definovaném teplotním rozsahu téměř konstantní, zatímco komplexní smykový modul |G*| a viskozitu η nemodifikované živice klesat plynule s rostoucí teplotou. Modifikovaný bitumen vykazuje příznivé vlastnosti i při nízkých teplotách. Tyto materiály se například stávají křehkými pouze při poměrně nízkých teplotách, a proto vykazují zlepšené lomové chování oproti nemodifikovanému bitumenu.
S ohledem na stav stárnutí je bitumen kategorizován do tří fází stárnutí pomocí tří různých testů:
- Originál: nově vyrobený, nezestárlý bitumen
- Rolling Thin Film Oven (RTFO): mírně zestárlý bitumen – za účelem simulace podmínek zpracování při stavbě silnice
- Tlaková stárnoucí nádoba (PAV): silně zestárlý asfalt – za účelem simulace oxidace během dlouhodobého provozu v provozu, včetně silného UV záření, mimo jiné stárnutí RTFO a PAV vede k odlišnému zvýšení tuhosti bitumenových vzorků.
3. Typy testů
Software reometru poskytuje testovací šablony podle AASHTO T315 pro běžné testovací metody, jako je klasifikace, stejně jako odpovídající ověření klasifikace. V rámci těchto testů |G*| a sin δ jsou určeny, kde sin δ se rovná sinusu posunu fázového úhlu.
Třídění původního pojiva stárnoucího RTFO a PAV
Zkouška zrnitosti pomáhá určit vysokoteplotní zrnitost zkoušeného asfaltu podle specifikací AASHTO M320 a M322, která leží mezi 4 °C a 88 °C.
Za tímto účelem se viskoelastické vlastnosti bitumenu zjišťují oscilační zkouškou se systémem měření desky/desky. Aplikovaná frekvence je nezávislá na vzorku a během testu zůstává konstantní. Na rozdíl od toho se deformace, stejně jako průměr desky a mezera přizpůsobují podmínkám stárnutí asfaltu (tabulka 1).
Jedná se o jednobodová měření, z nichž posledních 10 datových bodů je zprůměrováno, aby se vygeneroval jeden datový bod. Poměr |G*| / sinδ [kPa] se vypočítá pro původní a bitumen RTFO. Pro bitumen PAV se však tyto hodnoty násobí: |G*| x sinδ [MPa]
Tabulka 1: Specifikace podle AASHTO M320/322
Teplota se automaticky zvyšuje z definované počáteční teploty s přírůstkem 6 °C pro měření původního pojiva a asfaltu vyzrálého RTFO. S rostoucí teplotou zároveň klesá vyhodnocovaná hodnota. Oproti tomu se teplota během měření pojiva stárnoucího PAV automaticky snižuje po 3 °C krocích. V tomto případě se vyhodnocovaná hodnota zvyšuje s klesající teplotou.
Měření se přeruší, jakmile kritéria hodnocení původního pojiva nebo pojiva stárnutého RTFO klesnou pod nebo hodnotící kritéria pojiva stárnutého PAV překročí definovaná kritéria pro úspěšnost podle AASHTO M320/322 (tabulka 1). Výsledky poskytují informaci o odolnosti proti trvalé deformaci pojiva.
Obrázek 1 znázorňuje příkladně měření původního pojiva. Jako výchozí teplota pro zobrazené měření na obrázku 64 bylo zvoleno 1 °C. První měření probíhá při této teplotě (horní, zelená sada dat). Hodnocení |G*| / sinδ vede k hodnotám kolem 1.5 kPa. Bitumen tedy splňuje kritéria. Teplota se poté zvýší o 6 °C, udržuje se po dobu deseti minut a výše popsané měření se opakuje (nižší, modrá sada dat). Tentokrát je hodnota pod procházejícím limitem 1.0 kPa.
Pro testované originální pojivo platí následující pravidla:
- pojivo testem projde, pokud vypočtená hodnota leží nad definovaným kritériem
- pojivo v testu nevyhoví, pokud vypočtená hodnota leží pod definovanými kritérii
Obrázek 1: Měření standardního silničního stavebního asfaltu s teplotou porušení 70 °C
Po přerušení měření software reometru automaticky vytvoří protokol, který zobrazuje přehled základních výsledků.
Ověření původního pojiva zestárlého RTFO a PAV
Ověření je v souladu s pokyny pro třídění podle AASHTO T315 a ASTM D7175. Tento test se však provádí při jediné teplotě. K ověření se použije poslední teplota třídění. Dva vygenerované výsledky se pak porovnají.
