EN 13302 تحديد اللزوجة الديناميكية للمادة الرابطة البيتومينية باستخدام جهاز العمود الدوار

EN 13302 تحديد اللزوجة الديناميكية للمادة الرابطة البيتومينية باستخدام جهاز العمود الدوار

يصف المعيار الأوروبي "EN 13302 البيتومين والمواد الرابطة البيتومينية - تحديد اللزوجة الديناميكية للمواد الرابطة البيتومينية باستخدام جهاز عمود دوار" طريقة تحديد اللزوجة الديناميكية لمختلف المواد الرابطة البيتومينية (المواد الرابطة البيتومينية المعدلة وغير المعدلة، والمستحلبات البيتومينية، والمواد الرابطة البيتومينية المسحوبة والمميعة) باستخدام جهاز عمود دوار (مقياس لزوجة محوري).

EN 13302 تحديد اللزوجة الديناميكية للمادة الرابطة البيتومينية باستخدام جهاز العمود الدوار

يحدد هذا درجات حرارة التطبيق القياسية، ولكن يمكن قياس اللزوجة الديناميكية عند درجات حرارة أخرى إذا لزم الأمر. وبالمثل، يمكن استبدال القياسات عند قيم معدل القص القياسية أو استكمالها بقياسات عند معدلات قص إضافية إذا لزم الأمر.

من حيث المبدأ، يقيس عزم الدوران المُطبق على عمود دوار (مثل أسطوانة) داخل وعاء عينة خاص يحتوي على عينة الاختبار، المقاومة النسبية للعمود للدوران، ويُعطي مؤشرًا على اللزوجة الديناميكية للعينة. وللحصول على اللزوجة الديناميكية الحقيقية عند درجة حرارة الاختبار، قد يكون من الضروري تطبيق عامل شكل.

بما أن قيم اللزوجة غير النيوتونية تعكس سلوك السائل ونظام القياس، وليس خصائص المادة الفريدة، فمن المسلّم به أن القياسات التي تُجرى باستخدام هذه الطريقة قد لا تتنبأ دائمًا بالأداء في ظروف التشغيل. لذا، ينبغي إجراء المقارنات بين لزوجات السوائل غير النيوتونية فقط للقياسات التي أُجريت في ظل ظروف إجهاد قصّ متشابهة.

يُستخدم البيتومين والمواد الرابطة البيتومينية على نطاق واسع في بناء الطرق، وتغطية الأسطح، وأنظمة العزل المائي، والتطبيقات الصناعية. ومن أهم خصائصها الريولوجية اللزوجة الديناميكية، التي تصف مقاومة المادة للتدفق تحت تأثير قوة خارجية. ويُعدّ تحديد اللزوجة الديناميكية باستخدام جهاز عمود دوار طريقةً موصوفة بالتفصيل في معيار EN 13302.

تحدد هذه المواصفة القياسية إجراءً لقياس اللزوجة الديناميكية للمواد الرابطة البيتومينية عند درجات حرارة عالية باستخدام مقياس لزوجة دوار مزود بعمود. ينطبق هذا الاختبار على:

  • رصف الأسفلت البيتومين
  • البيتومين المعدل بالبوليمر
  • البيتومين الصناعي
  • المواد الرابطة البيتومينية المستخدمة في إنتاج الأسفلت.

توفر هذه الطريقة قيم اللزوجة التي تساعد في تحديد خصائص الاستخدام والأداء للمواد الرابطة أثناء الإنتاج والنقل والتطبيق.

يعتمد مبدأ الاختبار على المقاومة التي يواجهها عمود دوار في عينة ساخنة من مادة رابطة بيتومينية. يُغمر العمود في المادة الرابطة ويُدار بسرعة ثابتة. يقيس الجهاز عزم الدوران اللازم لتدوير العمود، ويرتبط هذا العزم ارتباطًا مباشرًا بلزوجة المادة. يشير العزم الأعلى إلى:

  • لزوجة أعلى
  • مقاومة أكبر للتدفق.

وعلى العكس من ذلك، يشير انخفاض عزم الدوران إلى ما يلي:

  • لزوجة أقل
  • ميزات البث الإضافية

يقوم الجهاز بتحويل قياسات عزم الدوران تلقائيًا إلى قيم اللزوجة الديناميكية.

تشمل المعدات المستخدمة في الاختبارات ما يلي:

  • مقياس اللزوجة الدوراني
    • نظام عمود دوار يعمل بمحرك
    • قياس عزم الدوران الرقمي
    • سرعات دوران متغيرة
  • نظام التحكم في درجة الحرارة
    • حجرة تسخين أو حاوية عينة يتم التحكم فيها حرارياً
    • تنظيم دقيق لدرجة الحرارة
  • ميلر: يمكن استخدام أشكال هندسية مختلفة للأعمدة اعتمادًا على ما يلي:
    • نطاق اللزوجة
    • نوع الموصل
    • درجة حرارة الاختبار
  • حاويات العينات: حاويات متخصصة مصممة لضمان عمق غمر متسق للعمود وتوزيع درجة الحرارة.

يتبع الاختبار عموماً هذه الخطوات:

  • تحضير العينة: يتم تسخين المادة الرابطة البيتومينية بعناية حتى تصبح سائلة بدرجة كافية للاختبار.
  • تهيئة درجة الحرارة: عادةً ما يتم حفظ العينة عند درجات الحرارة التالية:
    • 135 ديريس
    • 150 ديريس
    • 165 ديريس
    • درجات الحرارة الأخرى المحددة في معايير المنتج.
  • تركيب العمود: يتم اختيار عمود مناسب وغمره في العينة وفقًا لمتطلبات المعيار.
  • القياس: عندما يدور العمود بسرعة محددة مسبقًا، يسجل مقياس اللزوجة عزم الدوران الناتج عن مقاومة المادة الرابطة.
  • الحساب: يقوم الجهاز بحساب اللزوجة الديناميكية، والتي يتم التعبير عنها عادةً بوحدات مثل باسكال-ثانية وميلي باسكال-ثانية.

هناك عدة عوامل يمكن أن تؤثر بشكل كبير على قياسات اللزوجة:

  • درجة الحرارة: تعتمد لزوجة البيتومين بشكل كبير على درجة الحرارة. حتى التغيرات الطفيفة في درجة الحرارة يمكن أن تُحدث تغييرات كبيرة في اللزوجة المقاسة.
  • اختيار العمود: قد يؤدي اختيار العمود بشكل غير صحيح إلى ما يلي:
    • عزم دوران مفرط
    • عزم دوران غير كافٍ
    • انخفاض الدقة
  • سرعة الدوران: يمكن أن تُظهر المواد الرابطة البيتومينية سلوكًا غير نيوتوني، مما يجعل سرعة الدوران معلمة حاسمة.
  • تجانس العينة: يمكن أن تؤدي العينات غير المختلطة جيدًا إلى نتائج غير متسقة.

تُستخدم الطريقة الموصوفة في المجالات التالية:

  • ضبط الجودة:
    • التحقق من اتساق الإنتاج.
    • اختبارات قبول الحزب
  • تطوير المنتجات:
    • تقييم تركيبات المواد الرابطة الجديدة.
    • تقييم المواد الرابطة المعدلة بالبوليمر
  • إنتاج الأسفلت:
    • تحديد درجات حرارة الخلط.
    • تحديد درجات حرارة الضخ.
    • تقييم قابلية المعالجة
  • البحث والتطوير:
    • التوصيف الريولوجي
    • دراسات الأداء

تُعد اللزوجة الديناميكية معيارًا مهمًا لأنها تؤثر على ما يلي:

  • قابلية ضخ المواد الرابطة
  • استقرار التخزين
  • كفاءة الخلط مع الركام.
  • أداء الطلاء
  • خصائص رص الخلطات الإسفلتية
  • استهلاك الطاقة أثناء الإنتاج

يُعد قياس اللزوجة ذا أهمية خاصة بالنسبة للبيتومين المعدل بالبوليمر لأن التعديلات يمكن أن تغير سلوك التدفق بشكل كبير.

تتمثل المزايا التي توفرها طريقة العمود الدوار فيما يلي:

  • عملية بسيطة نسبياً.
  • قابلية تكرار جيدة.
  • مناسب لمجموعة واسعة من اللزوجة.
  • اختبار سريع
  • وهو مقبول على نطاق واسع دولياً.
  • مناسب لمراقبة الجودة الروتينية.

تتضمن بعض القيود الواردة في هذا المعيار ما يلي:

  • تتأثر القياسات بشكل كبير بالتحكم في درجة الحرارة.
  • قد تُظهر بعض المواد الرابطة عالية القوة سلوكًا مرتبطًا بالقص.
  • قد لا تمثل النتائج التي تم الحصول عليها عند درجة حرارة معينة الأداء عند درجات حرارة أخرى.

في الختام، يحدد معيار EN 13302 طريقةً موحدةً لتحديد اللزوجة الديناميكية للمواد الرابطة البيتومينية باستخدام جهاز عمود دوار. تُمكّن هذه الطريقة المصنّعين والمختبرات وهيئات الطرق من تقييم خصائص التدفق، ومدى ملاءمة التصنيع، وثبات الجودة، وذلك بقياس مقاومة البيتومين المُسخّن لدوران العمود. يُعدّ قياس اللزوجة بدقة أمرًا بالغ الأهمية لضمان المناولة والخلط والنقل السليمين، فضلًا عن الأداء طويل الأمد للمواد البيتومينية المستخدمة في رصف الطرق والتطبيقات الصناعية.

على مدى سنوات عديدة، دأبت مؤسستنا، بفضل كوادرها المؤهلة وذات الخبرة، على فهم احتياجات عملائها، وتوفير خدمات الاختبار المتقدمة التي تتطلبها، ومساعدتهم في إنشاء أنظمة الإدارة وتطبيقها وتحسينها. وفي هذا الإطار، نقدم أيضًا خدمات الاختبار وفقًا لمعيار EN 13302.

واتس اب