گروه فیدار

اندازه گیری مدول سختی قیر: رئومتر برشی دینامیک

اندازه گیری مدول سختی قیر: رئومتر برشی دینامیک

اندازه گیری مدول سختی قیر: رئومتر برشی دینامیک

اندازه گیری مدول سختی قیر: رئومتر برشی دینامیک

این آزمون یک نیروی برشی نوسانی را به نمونه قیر ساندویچ شده بین دو صفحه موازی وارد می کند. یک چیدمان معمول از رئومتر برشی دینامیک (DSRs) یک صفحه ثابت زیرین و یک صفحه بالایی نوسان کننده است که نیروی برشی را مطابق شکل 21 به نمونه وارد می کند. (دستگاه در شکل 22 نشان داده شده است).

شکل 21: شماتیک DSR در حالت آزمون

شکل 21: شماتیک DSR در حالت آزمون

شکل 22: شکل دستگاه رئومتر برشی دینامیک

شکل 22: شکل دستگاه رئومتر برشی دینامیک

خط مرکزی صفحه بالایی که در شکل 21 بوسیله نقطه A توصیف شده است به نقطه B حرکت می کند و سپس از طریق نقطه A به نقطه C رفته و مجدداً به نقطه A باز می گردد، این حرکت یک سیکل می شود و این سیکل در طول آزمون تکرار می شود.

دو نوع دستگاه DSR فشار و کشش کنترل شده و جود دارد. در یک چیدمان فشار کنترل شده، به منظور ایجاد حرکت نوسانی بین نقاط B و C یک گشتاور ثابت به صفحه بالایی وارد می شود. چون سطح فشار بکار رفته ثابت است، فاصله حرکت صفحه در مسیر نوسانی خودش بین سیکل ها می تواند بسیار متفاوت باشد. در آزمون کشش کنترل شده، صفحه بالایی دقیقاً بین حداکثر دامنه فرکانس مشخص شده حرکت می کند و گشتاور لازم برای حفظ نوسان اندازه گیری می شود.

رئومترهای برشی دینامیک می تواند برای مشخص کردن هر دو رفتار الاستیک و ویسکوز قیر بوسیله اندازه گیری مدول برشی پیچیده G* و زاویه فاز δ به دست آمده از یک آزمایش، استفاده شود. برای مواد ویسکو-الاستیک مانند قیر مدول برشی از یک قسمت Loss modulus (جزء ویسکوز G”) و یک قسمت storage modulus (جزء الاستیک G’) تشکیل شده است. اندازه نسبی هرکدام تعیین می کند که مواد چگونه به بارهای بکار رفته پاسخ بدهد. دو قسمت بوسیله زاویه فاز به مدول پیچیده مرتبط می شوند که به سادگی بوسیله کشیدن پیکان در شکل 23 می تواند نشان داده شود.

شکل 23: رابطه بین G*, G", G' و δ

شکل 23: رابطه بین G*, G”, G’ و δ

از این رو اجزا مختلف می توانند بوسیله معادله 16 توصیف شوند:

fig35

مقدار G* و δ برای قیر به دما و فرکانس بارگذاری وابسته است، بنابراین در طول آزمون نیاز است دمای نمونه به دقت کنترل شود. برای کنترل دما معمولاً از یک حمام سیال سیرکوله استفاده می کنند که از هرگونه افت دمایی ناشی از گسترش نمونه جلوگیری می کند.

در شرایط ترافیک و دمای نرمال جاده، قیر هر دو رفتار ویسکوز و الاستیک را نشان می دهد و نسبت پاسخ هرکدام با تغییر شرایط متفاوت خواهد بود. با مشخص کردن محدوده خطی ویسکو-الاستیک قیر می توان کارایی فرکانس رفت و برگشت در یک سری از دماهای مختلف برای ساختن منحنی کلی قیر مورد آزمون را بهبود داد. منحنی کلی G* و δ را نشان می دهد و یک پروفیل رئولوژیک کامل از رفتار قیر در محدوده دمایی وسیعی را نشان می دهد.

آزمون DSR اطلاعات بنیادی از خصوصیات قیر را تهیه می کند که از چنین اطلاعاتی می توان به عنوان راهنما برای کارایی قیر در شرایط آزمون استفاده کرد.

پیش بینی مدول سختی

اگرچه اندازه گیری مستقیم مدول سختی امکان پذیر نیست، می توان آن را به وسیله نموگراف Van der Poel پیش بینی کرد. Van der Poel نشان داد که دو قیر با PI مشابه در زمان بارگذاری یکسان، در دماهایی که با نقطه نرمی به یک مقدار متفاوت است، سختی برابری دارند. برای 40 نمونه قیری که آزمون شد، PI ها در بسیاری از دما ها و فرکانس ها بوسیله آزمون دینامیک و خزشی از 6.3+ تا 2.3- متغیر بود. با توجه به اطلاعات آزمون Van der Poel یک نموگراف را تهیه کرد که فقط از نفوذ و نقطه نرمی استفاده می کند و می تواند مدول سختی قیر را برای هر شرایط دمایی و زمان بارگذاری با ضریب 2 پیش بینی کند. شکل 24 یک نموگراف Van der Poel را نشان می دهد که مدول سختی را برای قیر 40/60 در زمان بارگذاری 0.02 ثانیه و دمای 5 درجه سانتی گراد تشخیص می دهد.

شکل 24: نموگراف برای تشخیص مدول سختی قیر

شکل 24: نموگراف برای تشخیص مدول سختی قیر

 

3/5 - (2 امتیاز)
Share

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Share