BesigheidBedryf

'N Nuwe manier van veroudering van bitumen in die laboratorium

'N Nuwe manier van veroudering van bitumen in die laboratorium.

Die artikel beskryf die proses van veroudering behandelings te dun (300 mikron) film ontwikkel vir 'n kort en lang tydperke. Die nuwe proses is ontwikkel as 'n alternatief vir die toets metodes gebruik: rollende dun film oond (RTFO) en druk Aging (PAV). Die nuwe tegniek genoem eenvoudige prosedure veroudering (eenvoudige veroudering toets, SAT), kan gebruik word om skoon te maak en verander bitumen emulsie en 'n oorskot. Voor die implementering van die strategiese program van die pad studies was daar 'n beduidende belang in die veroudering van die dun film onder statiese toestande. Daar is egter kort termyn veroudering proses aangeneem RTFO, as vir die toets van die buig balk geïntroduceerd vereis 'n groot aantal bejaardes teerpad. Sedert die aanvaarding van die standaard as 'n metode RTFO 'n paar probleme geïdentifiseer as jy probeer om dit toe te pas om die veroudering van hoogs gewysigde bande. Met betrekking tot die warm mengsel RTFO metode teen laer temperature (simulasie lae produksie temperatuur) kan sekere beperkings op die rollende film vir uniform veroudering van die materiaal. Plastometer onlangs ontwikkel wat op die beginsel van dinamiese skeer (DSR) met 4-mm parallelle plate laat toets by temperature tot -40 ° C, vereis slegs 25 mg van binder, en dit moontlik maak om die m-waarde en vooroordeel rigiditeit vir buig balk geïntroduceerd skat. Die gebruik van hierdie tegniek in samewerking met SAT bepaal die reologie van aardpik, kort of lang termyn onder lae en medium temperatuur tussen die ouderdomme. Daarbenewens is daar is genoeg materiaal vir DSR tipe geïntroduceerd met 25mm plate ouderdomme. SAT metode elimineer die probleem van "rollende" monsters vir-polimeer verander teer- en warm. Tydens toetse van verskeie tipes asfalt is gemerk SAT prosedure tyd en veroudering temperatuur gelykstaande aan hierdie parameters by die gebruik van RTFO en PAV prosedures.

inleiding

Stolling op veroudering onder die invloed van oksidasie - die proses wat plaasvind wanneer die lê van die warm mengsel, asook tydens die lewensiklus van die padoppervlak. Dit beïnvloed grootliks die coating prestasie soos spoor vorming, krake en delaminatie en, as gevolg daarvan, duursaamheid. stolling model van veroudering in die laboratorium toestande is uiters belangrik vir die ontwikkeling van spesifikasies gebaseer op prestasie eienskappe. Hierdie studie beskryf 'n nuwe metode van oksidasie van die toets dun film monster, wat gee resultate soortgelyk aan standaard prosedures rollende dun film oond (RTFO, ASTM D2872 metode) en veroudering in 'n kamer onder druk (PAV, ASTM D6521 metode) van suiwer bitumen. Bereiking sal verseker doeltreffendheid van die toets dun film ( 'n paar honderd nm) - 'n tegniek wat onlangs ontwikkel geïntroduceerd volgens die beginsel van dinamiese skeer, wat die toets van die monsters by temperature tot -40 ° C in staat stel, vereis slegs 25 mg van monster en sluit 'n aanpassing vir die vervorming van die toestel [1 ].

Toetsprosedure bitumen dun film in 'n oond is ontwikkel in die vroeë 60s Hveem [2] en het in ASTM aanvaar 1970 jaar. Tydens die implementering van die Strategiese Program verkeer bestudeer dit is gekies as die standaard vir die modellering kort genesing veroudering wat plaasvind wanneer plaveisel. Op die oomblik is die tegniek wat gebruik word in die spesifikasie van bitumen Superpave.

Die grootste voordeel van 'n tegniek van dun film van bitumen in 'n oond teen die toets rotasie (RTFOT) voor dun film oond toets in statiese (TFOT, ASTM D1754 Metode) lê in die feit dat vir roterende glashouers is onderworpe aan veroudering groot gebied van die monster oppervlak. Maar die aantal rotasies en die uitwerking daarvan op vars monster oppervlak wissel na gelang van die viskositeit van bitumen voor die toets, en veranderinge in viskositeit tydens die toets. Bewegings-en vermenging van die bitumen in die flesse is ook bemoeilik deur die polimeer-bitumen verandering. Verminder RTFO toets temperatuur vir modellering oksidasie plaasvind in die produksie van warm mengsel, wat veroorsaak dat soortgelyke probleme.

Vermindering of uitskakeling van die rotasie van volumes rotasie wanneer getoets deur die metode RTFO vir hoogs gewysigde bitumen - 'n probleem wat reeds bekend is vir 'n paar jaar [3]. Bahia [3] voorgestel om dit op te los deur dip 'n staalstaaf in die fles en dus 'n film verspreiding. Eksperimente wat deur die Federale snelweg Administrasie en Suidoos-groep teer- vervaardigers het getoon dat die staal stawe verminder die vlak van veroudering bitumen (soos gewysig en onveranderde) en by te dra tot die lekkasie van bitumen (beide tipes) van die flesse [4]. Hoewel staal staaf nie bydra tot die lekkasie van bitumen uit die fles, is die polimeer verander aardpik dikwels vloei deur die gloeilamp streek, selfs wanneer die stok nie. Die rede hiervoor - Weiss effek (lift visco-elastiese vloeistof op 'n roterende stang) [5]. Daar word aanvaar dat 'n elastiese krag (strek van die polimeerkettings) wat veroorsaak word deur die rotasie van die glas bolle, wat lei tot positiewe vertikaal gerig krag, wat die verhoging van bitumen veroorsaak op die binneste wande van die fles.

Die oplossing van hierdie probleme was die basis van die werk van die Wes-Navorsingsinstituut (WRI) op 'n nuwe metode van korttermyn- en langtermyn-veroudering, wat is 'n eenvoudige prosedure veroudering (SAT) is genoem. Sy word gewy aan hierdie artikel.

Deur SAT metode, as 'n alternatief vir die standaard RTFO en RTFO / PAV, het die volgende vereistes voldoen:

1) Die graad van veroudering moet gelykstaande aan dié van RTFOT metode wees. Solank as wat die Superpave spesifikasies is gebaseer op die resultate van toetse RTFOT, enige nuwe tegniek moet voldoen aan die proses van veroudering RTFOT vir suiwer bitumen.

2) Maklik, nie nodig om flesse skoon te maak. Die toetsprosedure is om kort termyn plasing van bejaardes monster toelaat direk in die oond vir 'n lang termyn veroudering.

3) Die bedrag van bitumen voldoende sal wees om die graad van die penetrasie indeks (SHRP PG) en die beskrywing van die chemiese samestelling bepaal word.

4) Wanneer die plasing van of die verwydering van die monsters moet nie gebruik word oplosmiddels, wat is veral belangrik vir-polimeer verander aardpik.

5) Die film dikte moet lae om die probleem van suurstof diffusie skakel wees, is teenwoordig in die toets monsters in 'n stilstaande staat (TFOT).

6) Die tegniek moet toelaat om die temperatuur te verminder om produksie toestande, die warm mengsel te boots.

7) Toets tyd moet minder as of RTFO toets RTFO / PAV wees.

8) metodes moet 'n lae koste wees.

9) 'n tegniek moet veroudering van films uit die emulsie oorskot toelaat.

Oksidatiewe veroudering film (film dikte van 'n paar honderd mikron) in staat is om al die bogenoemde vereistes te voldoen, maar vir die daaropvolgende toetse op SHRP teerpad 'n baie groot gebied van die monster oppervlak vereis. In die besonder, die probleem word toetse met buig balk geïntroduceerd, aangesien vir elke monster stokke neem 15 gram bitumen, en hierdie monsters moet 'n paar. SHRP toets teen medium en hoë temperature gehou op met 'n dinamiese skeer geïntroduceerd (DSR), wat net 'n paar gram van bitumen vereis.

Daar is gesê dat die uitvinding geïntroduceerd met dinamiese verskuiwing (DSR) met 'n 4-mm parallelle plate laat toets by temperature tot -40 ° C, vereis slegs 25 mg van die band en dit moontlik maak om die m-waarde en rigiditeit verplasing evalueer [6] vir die geïntroduceerd kromming balk. Volgende sal gegee word 'n meer gedetailleerde beskrywing van hierdie tegnologie. Sy kombinasie met die metode van film veroudering - RTFOF alternatiewe metode. Verder na die toets is voldoende bitumen vir SHRP toetse teen 'n lae, medium en hoë temperature.

Navorsing en ontwikkeling van nuwe toetse in die laaste dekade, veral die volgende doelwitte:

a) Berei die toets na 'n paar gram van bitumen vir verdere toetse op die buig balk geïntroduceerd;

b) Om die probleem van bitumen vloei uit die fles tydens RTFO toets op te los;

c) Om die probleem van rollende n polimeer verander bitumen vir RTFOT toets op te los.

Voorbeelde kan die volgende metodes te dien: Toets op die veroudering van die roterende silinder (RCAT) [7], 'n aangepaste Duitse draaier fles (MGRFT) [4], die toets met geforseerde ventilasie (SAFT) [8].

Eksperimentele deel Materials

Geïntroduceerd vir beginsel dinamiese skeer tot 4 mm parallelle plate

Omstredenheid oor gliserol module in die glasagtige toestand (GG) gemaak Schröter [9] 'n metode ontwikkel vir foutkorreksie van die dinamiese skeer geïntroduceerd, sy toebehore en 'n bord. Verslag [1] van toepassing op die aanpassing van metings van die dinamiese skeer bitumen teen lae temperature (~ 5 ° C ... -40 ° C) op 'n 4-mm parallelle plate met 'n gaping van 1,7 mm (in die artikel, hierdie metode staan bekend as 4-mm dinamiese skeer geïntroduceerd ).

Teen 'n lae frekwensie (hoë temperatuur) bitumen smeebaar, en foutkorreksie is weglaatbaar instrument. Teen 'n hoë frekwensie (lae temperatuur) opbrengs wissel, en ten einde die werklike waarde van die module van bros fraktuur bitumen meting van skeer geïntroduceerd aanpassing geld te verkry.

Toets vereis slegs 25 mg van materiaal (in die praktyk - ongeveer 150 mg vir die vervaardiging van die monster patroon), wat is 'n hele paar ordes laer as wat nodig is vir die vervaardiging van die bar toets op die buig balk geïntroduceerd.

Preconditionering van monsters word vereis. Bookmark in geïntroduceerd word uitgevoer op 'n relatief lae temperatuur gedoen (60-70 ° C).

In hierdie studie, is die studie van die rheologische eienskappe uitgevoer met behulp van 'n 4-mm dinamiese skeer geïntroduceerd. M-waarde en die skeer styfheid S (t) is na raming deur korrelasie met 'n 4-mm dinamiese skeer geïntroduceerd ontwerp Sui [6]. Die metode Sui basis kurwe hoek, en die ontspanning modulus skuifspanning G (t) vir 2 uur gekorreleer met ooreenstemmende waardes van S (t) en m vir 60 sekondes by 'n temperatuur van 10 ° C bo die ware lae temperatuur vir 'n gegewe graad, verwerf as gevolg van die meting op 'n geïntroduceerd met 'n buiging balk. Verslag Metode verander deur die meting van die inklinasiehoek en die grootte van G (t) vir 60 sekondes by 'n temperatuur van 10 ° C hoër temperatuur graad van SP. Reologie by medium en lae temperature gemeet op die plate 8 mm in deursnee en 25 mm.

Die wedersydse omskakeling van 'n dinamiese elastisiteitsmodulus G '(ω) in die ontspanning module uitgevoer by benadering vergelykings afgelei Christensen [10]:

G (t) ~ G '(ω) | ω = 2 / πt

Metings van dinamiese skeer moduli uitgevoer in roterende dinamiese skeer rheometers en Malvern Kinexus TA ARES. Lees frekwensie sweep is uitgevoer met tussenposes van 15 ° C in die reeks van -30 uitgevoer tot + 45 ° C met 'n hoek frekwensie reeks van 0,1-100 rad / sek. Teen 'n lae temperature, is die hoë frekwensie limiet sweep verlaag tot 50 rad / sek.

Aansoek Tegnologie 4mm dinamiese skeer geïntroduceerd kan word "in die veld" vir die ontleding van microsamples in die evaluering van die prestasie eienskappe van die materiaal van die coating en analise om die rheologische eienskappe van bitumen beskryf en herwonne binder by medium en lae temperature, die reologie van die emulsie neerslag en die materiaal te beskryf vir die vul krake sowel as vir die ontwikkeling van die toets metode van 'n dun film - die doel van hierdie artikel.

infrarooi spektroskopie

IR analise is uitgevoer in "oordrag" af in die sel van 1,0 mm gedra met 'n monster van 50 mg van bitumen in 1 ml van koolstofdisulfied. 32 scan siklusse uitgevoer Toerusting: Perkin Elmer Spektrum 100, resolusie 4 cm-1.

materiaal

Tabel 1 beskryf die tipes bitumen ondersoek. Monsters is geneem uit die tenk tydens padkonstruksie werke. Drie van die vier bande voorberei toets site in Rochester, Minnesota, Verenigde State van Amerika (gebou in 2006). Asphalt "MV" (Manitoba) voorberei met veelhoek toets warm mengsel in Manitoba, Kanada, is gebou in 2010 jaar.

Resultate en Bespreking

Ontwikkeling van SAT tegnieke, sy vergelyking met die RTFO en RTFO / PAV

Daar moet onthou word dat die idee is nie nuut gesit het. Veroudering dun bitumen films om kort- en langtermyn oksidatiewe veroudering, wat plaasvind in 'n werklike werking, wyd bestudeer vir die afgelope 70 jaar na te boots. Ontleding van die gebruikte bronne Airey [11].

Ontwikkeling van 'n metode SAT is om reses en bestaande studies aan te pas van veroudering dun films, in die besonder, Glover studies [8, 12] en Petersen [13]. Die aanvulling tot die gebruik van 'n 4-mm dinamiese skeer geïntroduceerd wat ons toelaat om hierdie tegniek as RTFOT alternatiewe oorweeg.

In die ontwikkeling van 'n SAT probleme was om die minimum film dikte voorsien en sodoende die verspreiding van krag te verminder. Deur trial and error is gekies dikte van 300 Nm, wat tot 'n dun film voorsien sonder die gebruik van 'n oplosmiddel. Die volume van die monster vir rheologische en chemiese navorsing het 'n ander beperkende faktor was.

SAT-toets protokolle word in Tabel 2: Die kort termyn toets vir warm asfalt mengsel by 130 ° C vir 50 minute in 'n oond met gedwing slag. Protokol voorlopige, aangesien nou het ons net begin werk in vergelyking veroudering wat volgens die protokol en veroudering, wat eintlik gebeur op die pad waar die gestapel warm mengsel.

Fig. 2 toon die toestel onlangs ontwikkel vir kort- en langtermyn-veroudering van die dun film van die SAT metode. Die plaat 3 het 'n slot vir veroudering van 3 verskillende films, elkeen van hulle vereis 1.00 g van bitumen, wat 'n film dikte van ongeveer gee. 300 Nm.

Voorbereiding van dun films van bitumen toets word soos volg gedoen word. Die druk besig boks, gevul met stikstof, is geplaas om 'n verhitte (ongeveer 120 ° C) die stand, en dit gee 'n bord toets SAT (bitumen). Wanneer verhit tot 120 ° C versprei die bitumen vir ongeveer 2/3 van die oppervlakte van die bord. Spatel bitumen is versprei oor die res van die oppervlak plaat, en laat dit dan in die boks vir 'n paar minute om bitumen voorkom belyning film oppervlak. Die plaat is toe uit die verwarming verwyder en toegelaat in die kamer te staan om af te koel tot kamertemperatuur (23 ° C) gevul met stikstof.

Die einde plaat is geboor gat vir invoeging van 'n termokoppel waarmee die temperatuur is opgeneem in 'n oond met gedwing slag. Die plaat word in 'n voorverhitte aluminium blok wat vinnige verhitting van die toets paneel bied in 'n oond. Fig. 3A toon data oor die temperatuur in die oond (a thermo data in die bord). Registrasie is uitgevoer vir 50 minute, die oond temperatuur - 150 ° C. Die temperatuur van die plaat vinnig toeneem vanaf omringende aan ongeveer 140 ° C en bereik 146 ° C na 50 minute.

Die skema van die kort termyn en lang termyn veroudering word getoon in Fig. 3B. Dimensies van die plaat is gekies sodat die plaat in 'n standaard houer skinkbord druk veroudering kan plaas.

Dit is bevind dat die toets film dikte van 300 Nm vir sowat 40 uur in 'n oond met gedwing slag teen 100 ° C en 'n druk van 0,74 OTM gee resultate wat ooreenstem PAV standaard (ASTM D6521) vir 'n film van 3,2 mm dik toets teen 20 atm in die standaard skinkbord. Duur van 40 uur is by benadering, want daar is verskil in druk by aardpik veroudering [14]. Veroudering van die film 300 Nm dik in 'n houer onder druk van 20 OTM vir 8 uur geproduseer enigste Vlak veroudering onder standaard toets met 'n skinkbord en 'n film dikte volgens die spesifikasies.

Om die benaderde tyd en temperatuur waarteen die gesimuleerde veroudering, vergelykbaar met dié van die standaarde en RTFO RTFO / PAV, IR spektroskopie gebruik bepaal. Aanvanklike voorspellende data is dan in vergelyking met die lesings rheologische analise. Byvoorbeeld, in Fig. 4A toon 'n vergelyking van die IR-spektra (SAT, RTFO, RTFO / PAV) bitumen "MV" op die in Table 2. gelys In Fig protokolle. 4B toon die ooreenstemmende data rheologische analise - die komplekse afschuivingsmodulus G * (ω). Dit kan gesien word dat die spektra is baie soortgelyk.

Vergelyking van IP en reologie

Tabel 3 toon 'n vergelyking van SP bitumen vir RTFO tegnologie, RTFO / PAV en SAT ouderdomme. Daar is gevind dat in korttermyn- en vir 'n lang termyn veroudering van die verkry met behulp van verskillende tegnologieë resultate is in 'n goeie ooreenkoms.

Metode SAT het geen noemenswaardige uitwerking op SP bitumen (insluitend wanneer getoets volgens die protokol ST SAT HMA LT Fdo, wat kan verskil van die toets toestande ST SAT LT PAV en RTFO / PAV as gevolg van blootstelling aan die druk verskil. Die resultate is baie soortgelyk.)

Vergelyking teen 'n lae SP (m-waarde), medium (G * / sinδ) en 'n hoë (G * / sinδ) temperatuur om metodes SAT, RTFO en RTFO / PAV onderskeidelik getoon in Fig. 5, 6 en 7. As SP analise teen 'n lae temperatuur toon net m-waarde as aardpik bestudeer-m beheer. Die waardes word met 'n akkuraatheid van een operateur by ASTM (D2S%). Byvoorbeeld, die akkuraatheid van 'n enkele operateur m grootste in ASTM D6648-08 is 4,0%.

Die fout vir een operateur is die waarde vir die eksperimente uitgevoer op 'n enkele operateur in een laboratorium geïntroduceerd. Drie van die vier tipes bitumen voldoen aan die gestelde vlakke van akkuraatheid, wat beteken dat die reologie data wat verkry word deur die metodes van SAT, en RTFO RTFO / PAV vergelykbaar.

Die persentasie verandering in massa

Persent gewig verandering van die prosedure RTFO veroudering is gemeet volgens die metode AASHTO T240. Die gewig verandering op kort veroudering metode vir SAT is insgelyks gemeet, dit wil sê, verandering bitumen massa word uitgedruk as 'n persentasie van die oorspronklike massa. Die verlies van massa is negatiewe, die verhoging - 'n positiewe. gewigsverlies is dikwels waargeneem tydens die toets RTFOT, hoewel die styging is ook moontlik [15]. Vergelyk veranderinge in gewig tydens die toets van SAT en RTFO metodes word in Tabel 4.

Twee asfalt in die persentasie gewig verandering verskil is weglaatbaar. Ander toetse kan gesien word dat die metode van SAT is 'n groter gewig te verloor as RTFO, hoewel net 'n bietjie. Om te beweer dat die SAT is statisties verskil van die RTFO n gewigsverlies oogpunt, addisionele eksperimente.

gevolgtrekking

In die ondersoek van suiwer bitumen vergelykings het getoon dat SAT metode gee die resultate vergelykbaar met die resultate van toetse op standaard en RTFO RTFO / PAV uit die oogpunt van reologie, en tot 'n mindere mate vergelykbaar tydens die toetse vir ontbinding van die karboniel en sulfoxide.

Die kombinasie van die metode met SAT toetse op 4 mm dinamiese skeer geïntroduceerd met parallelle plate om die rheologische eienskappe en spesifikasie parameters (m-waarde en skeer styfheid) teen 'n lae temperatuur te bepaal. Uit te voer 'n kort veroudering van SAT metode vereis slegs 50 minute, 35 minute, minder as wat nodig is vir RTFOT standaard.

Nog belangriker, vir die lang termyn veroudering onder druk in die houer deur die metode van SAT vereis 8 uur, 12 uur voor die standaard wat vereis word vir toets PAV. Op die oomblik werk is aan die gang vir die aansoek SAT metode vir-polimeer verander bitumen emulsie neerslag gevind bitumen, asook vir modellering van oksidatiewe veroudering, wat plaasvind by die fabriek vir die vervaardiging warm mengsel.

Elke plaat van SAT-toets metode laat tot 3 g van die bejaardes bitumen verkry. Dit is voldoende om die rheologische en chemiese eienskappe beskryf teen 'n lae, medium en hoë temperature. As jy nodig het bykomende bejaardes band kan voorberei en aan veroudering op dieselfde tyd 'n paar plate.

Artikel: 'n nuwe manier van veroudering van bitumen in die laboratorium.

Apkalimov Denis, LLC "EPC" rotor "

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 af.birmiss.com. Theme powered by WordPress.