CSA瀝清流變儀(產(chǎn)地:美國)
TA公司是1990年從Dupont(杜邦)公司熱分析儀器部獨(dú)立出來而成立的, 是目前世界上的一家熱分析儀和流變儀的生產(chǎn)廠家. 自獨(dú)立成為TA公司以來, TA公司不斷突破傳統(tǒng)儀器的局限, 將調(diào)制DSC(MDSC), 高分辨TGA(Hi-Res TGA), 調(diào)制TGA(MTGA), 微區(qū)熱分析(Micro TA)等新技術(shù)推向市場。
2001年TA公司推出了經(jīng)過4年潛心研究的全新Q系列DSC和TGA,DMA等。為研究、分析和檢測不同的材料,TA公司不斷推出新的分析手段。從而保持了TA公司在熱分析領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。在市場上保持了強(qiáng)勁的勢頭。98年TA公司成為Waters的一個(gè)子公司。
近年來TA公司在擁有45%以上的市場。
其的CSA 瀝青流變儀從96年推出一來,現(xiàn)在在已經(jīng)被近百家公司選用,中國的重慶公路研究所,卾州KOCH,鎮(zhèn)江KOCH,廣州KOCH,北京KOCH技術(shù)中心等已經(jīng)選購并良好使用中,SHELL 公司多方比較后,近也選購了新的CSA II瀝清流變儀。
區(qū)別于一般流變儀,CSA II瀝清流變儀保持了TA流變儀一貫優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),提供有專用的瀝清加熱水槽,專用標(biāo)準(zhǔn)油,瀝青樣品盤,的瀝青分析軟件等。
CSA II是一種動(dòng)態(tài)剪切流變儀,它可以滿足AASHTO PP6,HP1,TP5,的測試方法(以前的SHRP)。此儀器的升級(jí)提高了在研究上的靈活性,同時(shí)可以保證使用AASHTO測試的“黑匣子”。
您可能很了解,市場上的許多儀器都可以滿足下面的測試條件:溫度控制在±0.1℃,下平板可升起的2.5和0.8cm的平板、10rad/s頻率,等等。然而,在決定購買儀器時(shí),還要考慮在規(guī)范中未說明的另一些因素,如:易于使用、溫度變化速度、售后服務(wù)、和售價(jià)。
首先來談一下CSA II系統(tǒng)的基本組成:
流變儀/工具包CSA II AGS,這一基本流變儀帶有自動(dòng)板間距離設(shè)定裝置,其上又裝有瀝清溫度控制槽和可替換的下平板(2.5cm和0.8cm)。工具包內(nèi)有卸下平板的改錐,過濾材料,過濾材料的穿孔器,水和壓縮氣的管線,過濾調(diào)節(jié)器和電插座。
☆ 完全由電腦控制的自動(dòng)板間距離設(shè)定裝置(AGS)。這簡化了儀器的使用。零點(diǎn)和間隙大小設(shè)置可以完全重復(fù),從而避免了人為誤差。上樣品時(shí)的間隙閉合可以對(duì)樣品采用標(biāo)準(zhǔn)、線性和指數(shù)方式優(yōu)化,這一關(guān)閉受計(jì)算機(jī)軟件控制,并被用來減小空氣捕集和保護(hù)結(jié)構(gòu)。
☆ 與瀝清測試有關(guān)的AGS的兩個(gè)特性為:
☆ 間隙溫度補(bǔ)償和全電腦控制。
☆ 間隙溫度補(bǔ)償:一旦某一溫度下的參照零點(diǎn)確定之后,如果溫度發(fā)生變化,間隙會(huì)根據(jù)平板的熱膨脹自動(dòng)調(diào)節(jié),即不必重新調(diào)零。
☆ 全自動(dòng)電腦控制間隙:AASHTO PP6測試要求加樣時(shí)的間隙設(shè)置在比終的間隙大50微米。當(dāng)樣品在此間隙下變化時(shí),終間隙還需要重新設(shè)定,AGS考慮到了所有的間隙變化。
RA1000A-這是一個(gè)電腦,帶有WindowsTM系統(tǒng)下運(yùn)行的瀝清測試軟件。
電腦控制的循環(huán)器--循環(huán)器是體系中一個(gè)完整的部分,循環(huán)液(通常是水,低溫下可使用甘油)將流變儀平板和瀝清樣品浸在瀝清溫度控制槽中,循環(huán)液在槽中的液面在充滿(平衡和測量期間)和排空(加樣和清洗)自動(dòng)開關(guān)。在50℃,溫度上升6℃達(dá)到平衡(±1℃)需要6分鐘。
AASHTO TP5規(guī)定要用樣品平板兩側(cè)的參照熱敏電阻進(jìn)行溫度校正。一般來講,這意味著在熱敏電阻和流變儀的溫度探頭之間有一個(gè)溫度偏差,因此需要一個(gè)查詢表。然而,一旦進(jìn)行了校正,這個(gè)體系會(huì)自動(dòng)考慮進(jìn)行溫度補(bǔ)償,這樣,這種方法測試的溫度就是熱敏電阻測試的溫度。
再來考慮一下其它問題。
1. 易于使用
為了進(jìn)行一個(gè)PP6測試對(duì)瀝清進(jìn)行分級(jí),需要進(jìn)行下例步驟。假設(shè)流變儀已經(jīng)進(jìn)行了溫度校正。
☆ 流變儀向個(gè)溫度平衡
☆ 調(diào)節(jié)間隙零點(diǎn)
☆ 放置樣品
☆ 將間隙關(guān)閉到“調(diào)整間隙”(測量間隙+50微米)
☆ 調(diào)整樣品
☆ 將間隙關(guān)閉到測量間隙
☆ 平衡10分鐘─標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定的時(shí)間
☆ 進(jìn)行G*sinσ或G*/sinσ測量
☆ 存實(shí)驗(yàn)結(jié)果
☆ 設(shè)置下一個(gè)溫度并等候(對(duì)原始鋪路瀝清加RTFO+6℃,或?qū)VT+3℃)
☆ 平衡10分鐘
☆ 測量G*sin?或G*/sin?
☆ 存實(shí)驗(yàn)結(jié)果
☆ 設(shè)置一下一個(gè)溫度并等候(對(duì)于原始鋪路瀝清加PTFO+6℃,或?qū)AV+3℃)
☆ 平衡10分鐘
☆ 測量G*sin?或G*/sin?
☆ 存實(shí)驗(yàn)結(jié)果
☆ 打印數(shù)據(jù)表
☆ 清洗平板之后,檢查數(shù)據(jù)表,確定瀝清的破裂溫度。
CSA II和其相關(guān)的軟件有很多特點(diǎn),可以簡化較長的實(shí)驗(yàn)過程。
軟件提供的“答案”(如何進(jìn)行操作的指示)被存在機(jī)器中。只要用鼠標(biāo)敲擊就開始執(zhí)行。計(jì)算機(jī)按說明一步一步地進(jìn)行,使使用者在需要時(shí)在屏幕上看到,即:“放置樣品”“調(diào)整樣品”,測試完成一清理樣品盤,等等。自動(dòng)間隙設(shè)定裝置負(fù)責(zé)設(shè)置零間隙,調(diào)整間隙和測量間隙。一旦樣品調(diào)整得當(dāng)就不再需要操作者介入了,直到測量完成和平板需要清理時(shí)。一個(gè)數(shù)據(jù)表和一個(gè)任選的圖可以被打印出來(G*sinσ或G*/sinσ對(duì)溫度),從圖中可以觀察到確切的破裂溫度。我們還在不斷地根據(jù)用戶反饋的信息改進(jìn)我們的軟件,而現(xiàn)在的用戶就可以升級(jí)。
溫度變化速度
在每個(gè)溫度實(shí)際動(dòng)態(tài)測試時(shí)間只有2分鐘,這樣改變溫度溫度占據(jù)了大部分測試時(shí)間,很典型的從52℃到58℃±1℃的溫度上升6℃所需的時(shí)間為6分種,因而,如果我們假定系統(tǒng)已經(jīng)在58℃下平衡了,那么,對(duì)58℃,64℃和70℃的總測試時(shí)間應(yīng)為33分鐘(3×5+3×2+2×6)。這是一項(xiàng)很重要的考慮,因?yàn)樗鼘Q定每天能夠測多少個(gè)樣品。
售后服務(wù)安裝和培訓(xùn)包括在價(jià)格里,此儀器還有一年的保修期。TA儀器公司在全國各地都有地區(qū)服務(wù)工程師,您還可以同我們電話”熱線“聯(lián)系,我們對(duì)自己的售后服務(wù)很自信,在一個(gè)獨(dú)立調(diào)查中,我們的顧客滿意程度在儀器界名列(見公司網(wǎng)站和 Patrick Y. Howard總裁對(duì)公司的介紹)。
靈活性
如果您現(xiàn)在需要或可能將來需要,CSA都可以升級(jí),使您得到的絕不僅僅是一個(gè)簡單的成功/失敗的測試,下列項(xiàng)目可隨時(shí)加入,使您的投資得到保障。
● CSA升級(jí),此版有5倍(50mNm)于實(shí)施AASHTO測試所需的扭矩。如果您要在較低溫或較 應(yīng)變條件下進(jìn)行測試的話,大扭矩十分重要。
● Hi-Res升級(jí),AASHTO測試并沒有要求對(duì)CSA的振幅進(jìn)行分辨, 然而,Hi-Res(2.5μsad)增加了研究的潛力,特別是低溫或線性粘彈范圍很小的材料的測量上。標(biāo)準(zhǔn)分辯能力為9.8μsad。
● 振蕩Rheo-Win軟件,這是全功能流變學(xué)解法振蕩軟件包,它是真MS-Windows”†TM”‡程序。標(biāo)準(zhǔn)Windows功能如剪切和粘貼也完全支持,振蕩軟件包有以下方式:
─ 手動(dòng)
─ 扭矩掃描
─ 振蕩掃描
─ 溫度掃描
─ 時(shí)間掃描
─ 頻率掃描
它還支持多波測試,多波允許同時(shí)測4-5個(gè)頻率,并能提供時(shí)間存儲(chǔ)。可以進(jìn)行全粘彈模型擬合,我們還有我們自已整體時(shí)間一溫度重疊軟件(TTS)。
● 蠕變Rheo-Win軟件,這是全功能流變學(xué)解法蠕變軟件包,它是真MS-Windows”†TM”‡程序。在蠕變測試中,對(duì)樣品施以一恒應(yīng)力,測量柔量隨時(shí)間的變化。數(shù)據(jù)自動(dòng)適于Voight模式,低溫下的蠕變測試可以得到與彎曲試驗(yàn)相近的數(shù)值(在儀器允許的柔量范圍內(nèi))。
● 流動(dòng)Rheo-Win軟件,這是全功能流變學(xué)解法軟件包,它是真MS-Windows”†TM”‡程序。這個(gè)軟件包用處不大,因?yàn)樵谌廴陉P(guān)態(tài)下,瀝清基本上為牛牛頓流體。
● 流變學(xué)引導(dǎo),這個(gè)軟件包允許用戶寫自己的或修改已有的說明,安全程序可以限制進(jìn)入整個(gè)軟件的各個(gè)部分。例如,一位研究人員可以進(jìn)入流變學(xué)解法部分,并能夠?qū)憽⒕庉嫼瓦\(yùn)行引導(dǎo)說明,但一位QC技術(shù)員則只限于運(yùn)行引導(dǎo)說明。
后介紹幾家可以獨(dú)立給您有關(guān)CSA情況的單位:
(略)
引言
1989年,戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃(SHRP)開始發(fā)展了種新的體系以說明瀝清材料的規(guī)格。SHRP瀝清研究計(jì)劃的終產(chǎn)物是一個(gè)被稱為“Superpave ”的新體系,它代表著高性能瀝清路面的含義,“Superpave ”軟件是一種協(xié)助工程師進(jìn)行材料選擇和混合設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)程序。然而,“Superpave ”這一術(shù)語不只是一個(gè)計(jì)算機(jī)程序,它代表一個(gè)用于說明材料組成,瀝清混合物,設(shè)計(jì)及分析,和路面性能預(yù)測的改進(jìn)體系,這個(gè)體系包括測試儀器,測試方法和標(biāo)準(zhǔn)。
鋪路瀝清
Superpave的一部分是鋪路瀝清新的測試方法規(guī)范, 這個(gè)文件之所以被稱之為鋪路瀝清的規(guī)范是因?yàn)樗淖饔脤?duì)于改良和未改良的瀝清都一樣。部分鋪路瀝清的規(guī)范附在附錄A中。
這一將鋪路瀝清規(guī)范化的新體系是獨(dú)特的,這在于它將性能與規(guī)范聯(lián)系在一起, 它按氣候,和路面溫度把鋪路瀝清列入規(guī)范,要求物現(xiàn)性質(zhì)保持一致,但瀝清達(dá)到這些性質(zhì)的溫度是不同的。例如,在高溫下,未老化的鋪路瀝清的硬度(G*/sinσ)需要至少為1.00KPa,但當(dāng)期望鋪路瀝清在熱氣候下長期使用時(shí), 需要在更高的溫度下滿足此要求。
鋪路瀝清的性能劃分(PG)的一個(gè)例子是PG64-22,個(gè)數(shù)字64通常被稱為“高溫等級(jí)”,其含義是鋪路瀝清高溫至64℃仍具有其適當(dāng)?shù)奈锢硇再|(zhì),這是路面高溫,對(duì)應(yīng)于鋪路瀝清要實(shí)際應(yīng)用的氣候。同樣,第二個(gè)數(shù)(-22)通常被稱為“低溫等級(jí)”,其含義是鋪路瀝清低溫至-22℃仍具有其適當(dāng)?shù)奈锢硇再|(zhì)。另外還考慮到負(fù)載時(shí)間(公共道路,城市街道,十安路口等等)和負(fù)載數(shù)量(卡車),下表表示SHRP鋪路瀝清規(guī)范中的鋪路瀝清等級(jí)。表中,PG76和82反用在慢速,固定負(fù)載,或過度的汽車交通。
Superpave軟件中有一個(gè)部分可以幫助用戶選擇鋪路瀝清的等級(jí)。Superpave有三種方法供用戶使用:
● 按地理位置:一個(gè)機(jī)構(gòu)可以按氣候或政治決定做一個(gè)劃分好鋪路瀝清等級(jí)的地圖。
表1 Superpave 鋪路瀝清等級(jí)
高溫等級(jí) 低溫等級(jí)
PG46- 34,40,46
PG52- 10,16,22,28,34,40,46
PG58- 16,22,28,34,40
PG64- 10,16,22,28,34,40
PG70- 10,16,22,28,34,40
PG76- 10,16,22,28,34
PG82- 10,16,22,28,34
● 按路面溫度:設(shè)計(jì)者需要了解路面的溫度
● 按空氣溫度:設(shè)計(jì)者確定空氣溫度后,可以轉(zhuǎn)換為路面速度。
Superpave氣候數(shù)據(jù)庫
Superpave軟件中有一個(gè)在美國和加拿大的6500個(gè)氣象站的氣象信息數(shù)據(jù)庫,. 供用戶選擇適用于某地的瀝清等級(jí)。每年確定某個(gè)氣象站的連續(xù)熱的七天,并計(jì)算其平均溫度。然后計(jì)算記錄的所有年份(只計(jì)算大于20年的記錄)的溫度平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。同樣,確定每年寒冷的幾天,然后計(jì)算溫度平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。
可靠性
在Superpave的應(yīng)用中,可靠性是指在某年的實(shí)際溫度不超過設(shè)計(jì)溫度的百分?jǐn)?shù)。Superpave的鋪路瀝清的選擇很靈活,賦予高溫和低溫等級(jí)以不同程度的可靠性??紤]到自俄亥俄州哥倫布地區(qū)夏天空氣溫度(平均七的溫度為33℃,標(biāo)準(zhǔn)偏差為2℃。表1表示哥倫布地區(qū)附近5個(gè)氣象站得到的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)導(dǎo)出上面的結(jié)果。 Š
表1 俄亥俄州哥倫布地區(qū)氣象信息
┏━━━━━━━┯━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━┓
┃ │ 7天空氣溫度 │ 溫度 ┃
┃ 氣象站 ├────┬─────┼────┬──────┨
┃ │ 平均℃ │標(biāo)準(zhǔn)偏差℃│ 平均℃ │ 標(biāo)準(zhǔn)偏差℃ ┃
┠───────┼────┼─────┼────┼──────┨
┃俄 俄州立大學(xué)│ -20 │ 4 │ 33 │ 2 ┃
┠───────┼────┼─────┼────┼──────┨
┃Sullivant大街 │ -21 │ 3 │ 33 │ 1 ┃
┠───────┼────┼─────┼────┼──────┨
┃VLY交叉路口 │ -22 │ 4 │ 33 │ 2 ┃
┠───────┼────┼─────┼────┼──────┨
┃WSO AP │ -21 │ 4 │ 33 │ 2 ┃
┠───────┼────┼─────┼────┼──────┨
┃哥倫布 │ -18 │ 4 │ 33 │ 2 ┃
┠───────┼────┼─────┼────┼──────┨
┃設(shè)計(jì)選擇 │ -21 │ 4 │ 33 │ 2 ┃
┗━━━━━━━┷━━━━┷━━━━━┷━━━━┷━━━━━━┛
圖1表示這些數(shù)據(jù)的頻率分布。每天七天空氣溫度超過33℃的幾率為50%,然而,超過37℃的幾率只有2%。因此,空氣溫度為37℃的設(shè)計(jì)的可靠性為98%。
從空氣溫度開始
為了考察鋪路瀝清的選擇過程,設(shè)定是為哥倫布地區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖2表示高溫和低溫設(shè)計(jì)的頻率分布。在一個(gè)正常的夏天,平均連續(xù)七天空氣溫度33℃,其標(biāo)準(zhǔn)偏差為2%,在一個(gè)正常的冬天,平均空氣溫度為-21℃,其標(biāo)準(zhǔn)偏差為4℃,對(duì)于冷的冬天,氣溫為-29℃。
轉(zhuǎn)換為路面溫度
Superpave軟件可計(jì)算路面下20mm處的高溫和路面上的低溫, 在路面上部的磨損試驗(yàn)中,哥倫布地區(qū)的路面溫度對(duì)應(yīng)于50%和-29℃(圖3)
選擇鋪路瀝清等級(jí)
要求可靠性大于50%,高溫等級(jí)必須是PG.58,選擇PG.58實(shí)際上會(huì)導(dǎo)致高達(dá)97.7%的可靠性,因?yàn)橐拷乱粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)。 低溫等級(jí)必須是PGXX-22。同樣,這一標(biāo)準(zhǔn)低溫等級(jí)的可靠性為59.9%。如果要取得98%的可靠性,所需的高溫等級(jí)仍為PG-58,而低溫等級(jí)為PGXX-28的低溫等級(jí)更為適合,這一低溫等級(jí)有96%的可靠性。PG58-28等級(jí)的成本僅為PG58-34等級(jí)的一半,如果高低溫等級(jí)的差值超過90℃,設(shè)計(jì)者需要考慮改變?yōu)r清(例如,58-(-34)=92對(duì)58-(-28)=86)。這種方法被稱為90法則。因此,合理的工程管理決定表明,選擇PG58-34而排除PG58-28以獲得很小的可靠性增量而成本翻倍是不值得的。
設(shè)計(jì)者并不需要為控制溫度頻率分布而擔(dān)心,Superpave軟件可以進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于任何地方,使用者只要輸入的可靠程度,Superpave 就會(huì)計(jì)算出所需的鋪路瀝清等級(jí)。另外,Superpave還可以根據(jù)使用所確定的鋪路瀝清等級(jí)計(jì)算可靠程度。
一項(xiàng)加拿大的新研究宣稱Superpave 關(guān)于低氣溫和低路面溫度相等的假計(jì)過于保守。因此,加拿大的研究人員提出了一個(gè)新的轉(zhuǎn)換程序。等式為:
Tdesign min = 0.859×Tair+1.70
其中, Tdesign min: 路面設(shè)計(jì)溫度, ℃
Tair: 平均年氣溫, ℃
將這種方法用于哥倫布地區(qū),路面設(shè)計(jì)溫度為0.859×(-21℃)+1.7℃ = 16℃, 這種計(jì)算路面設(shè)計(jì)溫度的作法獲得北美瀝清技術(shù)人員的贊許。然而,SuperpaveTB采用種方法。
負(fù)載頻率對(duì)鋪路瀝清選擇的影響
Superpave 根據(jù)氣候選擇鋪路瀝清, 這里要修定這種鋪路瀝清可以用來快速鋪路。動(dòng)態(tài)剪切流變儀的負(fù)載頻率為10rad/s,它對(duì)應(yīng)于90km/h 的汽車行駛速度。在十字路口,收費(fèi)站等地的負(fù)載頻率較低。在一些情況下,負(fù)載非但沒有消除,反而成為固定值。在這些情況下,鋪路瀝清需要表現(xiàn)出較高的硬度以克服較低的負(fù)載頻率。
為了適應(yīng)這些情況,高溫需要提高一至二個(gè)等級(jí)。例如,假定按前面俄亥俄州哥倫布地我的溫度選擇了理想的鋪路瀝清等級(jí)PG58-28考慮到負(fù)載轉(zhuǎn)變較慢,設(shè)計(jì)者需要選擇高一等級(jí)的鋪路瀝清,即PG64-28,如果負(fù)載是恒定的,設(shè)計(jì)者需要選擇PG70-28。負(fù)載頻率對(duì)于低溫等級(jí)沒有影響。路面設(shè)計(jì)溫度為76℃或82℃(見表1),并不代表北美的任何一個(gè)溫度帶。確定這一等級(jí)是因?yàn)榭梢源_保此鋪路瀝清在70℃條件下有較高的硬度。此溫度為北美實(shí)際路面設(shè)計(jì)溫度。因?yàn)楸泵揽赡艿穆讽槣囟葹椋罚啊?,?yīng)考慮選擇另外兩個(gè)溫度等級(jí)PG76和PG82,以滿足鋪路瀝清在低負(fù)載頻率下使用。
流量對(duì)選擇鋪路瀝清的影響
Superpave建議在選擇鋪路瀝清時(shí)考慮交通狀況, 當(dāng)設(shè)計(jì)流量超過1千萬當(dāng)量單輪負(fù)載(ESALS)時(shí),設(shè)計(jì)者需要考慮將高溫提高一個(gè)等級(jí)。當(dāng)設(shè)計(jì)的流量超過了千萬ESALS時(shí),設(shè)計(jì)者需要再將高溫提高一個(gè)等級(jí)。對(duì)于負(fù)載頻率的變化,流量對(duì)低溫等級(jí)沒有影響,以哥倫布地區(qū)為例,那里的溫度要求選擇PG58-28,而一個(gè)向ESALS數(shù)目的設(shè)計(jì),需要選擇PG-64-28,如果流量過大,則需要選擇PG70-28
鋪路瀝清的測試
在Superpave 系統(tǒng)中另一個(gè)對(duì)鋪路瀝清評(píng)價(jià)的關(guān)鍵性質(zhì)為在實(shí)驗(yàn)室老化后鋪路瀝清的物理性質(zhì),以模擬實(shí)驗(yàn)室老化條件。而一些鋪路瀝清的物理性能測試是在未老化的情況下進(jìn)行的。老化的鋪路瀝清性能測試是在滾到薄膜烘箱中(RTFO)中進(jìn)行的,以模擬在熱混合和鋪路時(shí)發(fā)生的氧化硬化。室內(nèi)老化還可以在加壓老化客器中進(jìn)行,以模擬鋪路瀝清在路面上老化多年的惡劣老化環(huán)境(圖5)。
鋪路瀝清的物理性能可以采用下列四種儀器進(jìn)行測試:
● 動(dòng)態(tài)剪切流變儀
● 旋轉(zhuǎn)粘度儀
● 曲 流變儀
● 直接拉伸測試儀
動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)用來表征鋪路瀝清的粘彈性,它可以測量復(fù)合剪切模量(G*)和相角(σ),人們把鋪路瀝清的少量樣品夾在兩個(gè)平行板之間(圖6),給它施加振蕩剪切應(yīng)力。
DSR通過測試樣品對(duì)一個(gè)固定扭矩的應(yīng)變響應(yīng)得到G*和σ,Superpave的鋪路瀝清規(guī)范用高溫(146℃)下的G*/Sinσ或中等溫度(7℃到34℃)的G*
Sinσ來控制瀝清硬度。
通過控制高溫條件下的硬度,鋪路瀝清的規(guī)范確保瀝清在高溫彈性上具有混合物總剪切強(qiáng)度的一份。另外,規(guī)范還確保鋪路瀝清返過限制在中等溫度下的硬度使其不會(huì)發(fā)生疲勞破壞。
旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)表征瀝清在135℃下的硬度,此瀝清幾乎完全變?yōu)檎承粤黧w,同軸圓筒旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)通過旋轉(zhuǎn)浸在熱瀝清樣品的子在某一速率下的扭矩測量粘度(圖8)。鋪路瀝清規(guī)范要求其粘度不小于3Pas,這可以保證鋪路瀝清可以泵選,并在1+生產(chǎn)過程中進(jìn)行處理。
曲梁流變儀(BBR)用來表征鋪路瀝清低溫硬度。它測量蠕變硬度(S)和對(duì)數(shù)蠕變速率(m),這些性質(zhì)取決于瀝清樣品對(duì)于低溫下蠕變負(fù)載的響應(yīng)(圖9)。知道向梁上施加的載荷和測試過程中的彎曲程度,就可以通過梁的工程機(jī)械原理來計(jì)算蠕度硬度,鋪路瀝清規(guī)范對(duì)所用瀝清的氣候條件的蠕變硬度和m值進(jìn)行限制。低蠕變硬度的鋪路瀝清不會(huì)在寒冷的天氣下發(fā)生破裂。此外,高m值的鋪路瀝清在減小應(yīng)力方面更為有效,這時(shí)應(yīng)著隨著溫度降低形成瀝清路面的情況,這也使得低溫破裂受到限制。
一些鋪路瀝清,尤其是一些聚合物改性瀝清,可能在低溫下表現(xiàn)出較預(yù)期值高的蠕變硬度。然而,它們不會(huì)發(fā)生破裂,因?yàn)樗鼈儽3至藷o裂縫伸展的能力。因此,鋪路瀝清的規(guī)范中允許較高的蠕變硬度,如果在直接拉伸試驗(yàn)儀(DTT)上,鋪路瀝清在低溫下具有足夠的可塑性的話,DTT輸出的是拉伸斷裂應(yīng)力。它是通過小狗骨形狀的樣品在低溫下拉伸至斷裂時(shí)測得的(圖10)。與BBR測試一樣,DTT測試可以確認(rèn)鋪路瀝清的抗低溫碎裂能力。
AASHTO鋪路瀝清性能分級(jí)規(guī)范(MPI)
┌───────┬───────┬───────┬────────┐
│ 性能等級(jí) │ PG 52 │ PG 58 │ PG 64 PG 70 │
│ │ │ │ │
├───────┼───────┼───────┼────────┤
│平均7天路│ < 52 │ < 58 │ < 64 │ < 70 │
│面設(shè)計(jì)溫度 ℃ │ │ │ │ │
├───────┼───────┼───────┼────────┤
│路面設(shè)計(jì)溫│ │ │ │ │
│度 ℃ │ │ │ │ │
┕━━━━━━━┷━━━━━━━┷━━━━━━━┷━━━━┷━━━┙
原始鋪路瀝清
┌────────┬───────────────────────┐
│ 點(diǎn)溫度,T ℃│ 230 │
├────────┼───────────────────────┤
│ 粘度,ASTMD4402B│ 135 │
│ 測試品質(zhì) │ │
├────────┼───────┬───┬────┬──────┤
│ │ 52 │ 58 64 │ 70 │
│ 測試溫度 │ │ │ │ │
└────────┴───────┴────────┴──────┘
流動(dòng)薄膜烘箱(T240)或薄膜烘箱(T179)
┌────────┬───────────────────────┐
│ 質(zhì)量損失,% │ 1.00 │
├────────┼───────┬────────┬──────┤
│ 動(dòng)態(tài)剪切,TP5 │ 52 │ 58 64 │ 70 │
│ 測試溫度 │ │ │ │ │
└────────┴───────┴──────┴─┴──────┘
加壓老化容器殘量(PPI)
┌────────┬───────┬──────┬──┬───┐
│ PAV 老化溫度,℃│ 90 │ 100 100 │ 100(110) │
├────────┼───────┼──── ─┼──────┤
│ 動(dòng)態(tài)剪切, TP5 │ │ │ │
│ 測試溫度 │ │ │ │
└────────┴───────┴──────┴──────
報(bào) 告
┌─────────┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬┐
│蠕變硬度300PA│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│小0.300測試溫度 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
├──────────┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┤
│直接拉伸,硬裂應(yīng)變 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│小測試溫度 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
└─────────┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─
注: 1. 路面溫度可以用Superpave軟件中的算法通過空氣溫度估算,或由規(guī)范機(jī)構(gòu)提供,或招據(jù)PPX的步驟得到。
2. 如果供應(yīng)商保證鋪路瀝清可以在滿足安全標(biāo)準(zhǔn)的溫度下泵選和混合,可以不去考慮規(guī)范機(jī)構(gòu)的意見。
3. 對(duì)于瀝清水泥生產(chǎn)的技師控制, 原始瀝清水泥的粘度測試可以用來取代動(dòng)態(tài)剪切測試G*/SINσ,如果在測試的溫度, 瀝清是牛頓流體的話,所有合適的粘度測試方法都可以采用,包括毛細(xì)管或旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(AASHTO T201 或 T202)
4. PAV老化溫度是基于模擬氣候條件并是90,100,和110℃三個(gè)溫度之一, PAV老化溫度對(duì)于PG58以上的等級(jí)是100℃,只是在沙漠氣候條件下,才用110℃進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn)。
5. 物理硬化的TPI是招據(jù)13.1節(jié)在由梁試驗(yàn)中進(jìn)行的,除非條件控制時(shí)間延長至24小時(shí)±10與和高于溫度10℃,24小時(shí)硬度和M值, 僅作為信 提供。
6. 如果蠕變硬度小于300HPA, 就不再需要做直接拉伸試驗(yàn)了, 如果蠕變硬度在300- 600MPA之間,需要做直接拉伸斷裂應(yīng)變?cè)囼?yàn)以代規(guī)則蠕變硬度試驗(yàn).對(duì)于兩種情況M一值都需要滿足。