Bitumen testing

沥青及其应用

沥青是原油精炼工艺中的一种产物，它是自然产生的各种碳氢化合物的混合物。沥青用于铺设屋顶、密封和隔热；最常见的应用是铺设公路。沥青用作道路、停车场、跑道等的上层沥青（混凝土）层中矿物成分（岩石）的粘合剂。道路经受繁忙的运输和各种天气条件，进而引发沟槽或裂缝形成等意外影响。因此，需要更耐用、承受不断增加的运输量和极端天气条件的全新沥青混凝土配方。

沥青粘合剂的流变学特性在新配方的开发中起着重要作用。过去几十年中，已经确定了一套流变学测试方案以确保对沥青粘合剂材料进行稳定的质量控制。下文介绍了最常见的流变学测试方法。

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SHRP 超级路面性能分级

  • 用于符合 AASHTO M320/AASHTO T315 或 ASTM D7175/ASTM D6373 标准的沥青粘合剂规格
  • 测量几何体：8 或 25 mm 平行板
  • 温度范围：4 °C 至 88 °C
  • 测量模式：以 10 rad/s (1.59 Hz) 频率在线性粘弹性范围内进行振荡测试
  • 在原装沥青粘合剂和经过 RTFOT/PAV 老化的沥青粘合剂上执行
  • 获得的信息：
    • IG*I/sinδ 为估计高温抗车辙性（高温刚度）的量度
    • IG*I · sinδ 为估计中间温度下疲劳开裂（中间温度刚度）的量度

多重应力蠕变恢复测试

  • 根据 AASHTO T315、ASTM D7405、DIN EN 16659 或 FGSV AL 723
  • 测量几何体：25 mm 平行板
  • 温度范围：50 °C 至 80 °C
  • 测量模式：两种不同应力值（0.1 和 3.2 kPa）下的多个蠕变和恢复测试
  • 在原装沥青粘合剂和经过 RTFOT/PAV 老化的沥青粘合剂上执行（RTFOT 老化样品用于性能分级）
  • 可根据 AASHTO M332 将结果用于性能分级
  • 获得的信息：
    • 测定平均恢复百分比、不可恢复蠕变符合率以及两个应力水平下的不可恢复蠕变符合率之间的差值 
    • 结果可能与抗车辙能力和改性剂影响的鉴别能力相关

在高温下测定沥青粘合剂的粘度

  • 根据 AASHTO T316、ASTM D4402、DIN EN 13702
  • 测量几何体：同轴圆柱
  • 温度范围：高达 200 °C*
  • 测量模式：以恒定旋转速度测定剪切粘度
  • 使用未老化的原装粘合剂进行测试
  • 获得的信息：
    • 粘度提供有关混合、泵送和涂覆沥青粘合剂过程中行为的信息

*电气温度控制模块可实现更高的温度

符合其他标准的测试方法
  • AASHTO TP 123（测量沥青粘合剂产生的能量和弹性恢复情况）
    具有单声波剪切的两种类型的测试以便延长或缩短单声波剪切时间，随后，进行延长的松弛过程。
  • DIN EN 14770（测定复杂剪切模量和相角）
    频率和温度范围更广的振荡测试。
  • FGSV AL 720（粘合剂快速表征测试）
    在 20°C 至 90°C 的温度范围内测量复杂的剪切模量和相角。
  • FGSV AL 722（测试恒定剪切速率）
    在 150 °C 至 70°C 的温度范围内以恒定剪切速率进行旋转测试。
  • FGSV AL 724 – 温度扫描
    在 30 °C 和 90 °C 的不同温度下测定复杂剪切模量和相角。
超过标准的流变性
HAAKE MARS 40 / 60 Rheometer platform for measurements beyond the standards

了解沥青在分子水平上的流变学特性：

  • 同时进行流变学和 FTIR 光谱测量
  • 采用 ATR（衰减全反射）原理
  • 分析在分子水平上的结构变化（剪切/变形和温度下）
  • 还提供所有符合标准的沥青测量程序
所有可用标准概览
AASHTO
  • AASHTO TP123       BYET
  • AASHTO T315         SHRP 测试
  • AASHTO M320        性能分级标准规范 - SHRP
  • AASHTO T316         旋转粘度（用圆柱）
  • AASHTO T350         MSCR 测试
  • AASHTO M332        性能分级标准规范 - MSCR
ASTM
  • ASTM D4402          旋转粘度（用圆柱，温度高达 200 °C）
  • ASTM D7175          SHRP 测试
  • ASTM D7405          MSCR 测试
DIN
  • DIN EN 13302        旋转粘度（用圆柱）
  • DIN EN 13702        旋转粘度（用锥、板）
  • DIN EN 14770        复杂模量和相角
  • DIN EN 16659        MSCR 测试
FGSV
  • FGSV AL 720          BTSV 测试
  • FGSV AL 721          恒定剪切速率
  • FGSV AL 722          温度扫描
  • FGSV AL 723          MSCR 测试
  • 根据需要可提供其他标准

推荐的沥青流变学仪器

HAAKE MARS iQ Rheometer for standard compliant measurements
适用于符合标准的测量的 HAAKE MARS iQ 流变仪
HAAKE MARS 40 / 60 Rheometer platform for measurements beyond the standards
适用于超过标准的测量的 HAAKE MARS 40 / 60 流变仪平台
观看运行中的动态剪切流变仪
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