EN 13302 Oznaczanie lepkości dynamicznej lepiszcza bitumicznego za pomocą aparatu wałowego obrotowego

Norma europejska „EN 13302 Asfalty i lepiszcza asfaltowe – Oznaczanie lepkości dynamicznej lepiszczy asfaltowych przy użyciu aparatu z wałem obrotowym” opisuje metodę oznaczania lepkości dynamicznej różnych lepiszczy asfaltowych (lepiszczy asfaltowych modyfikowanych i niemodyfikowanych, emulsji asfaltowych, lepiszczy asfaltowych odsysanych i upłynnianych) przy użyciu aparatu z wałem obrotowym (wiskozymetru współosiowego).

Określa ona standardowe temperatury aplikacji, ale w razie potrzeby lepkość dynamiczną można mierzyć w innych temperaturach. Podobnie, pomiary przy standardowych wartościach szybkości ścinania można w razie potrzeby zastąpić lub uzupełnić pomiarami przy dodatkowych szybkościach ścinania.

Zasadniczo moment obrotowy przyłożony do obracającego się wału (np. cylindra) w specjalnym pojemniku, w którym znajduje się próbka badana, mierzy względny opór wału podczas obrotu i stanowi miarę lepkości dynamicznej próbki. Aby uzyskać rzeczywistą lepkość dynamiczną w temperaturze badania, może być konieczne zastosowanie współczynnika kształtu.

Ponieważ wartości lepkości nienewtonowskiej odzwierciedlają zachowanie się cieczy i układu pomiarowego, a nie unikalne właściwości materiału, należy pamiętać, że pomiary wykonane tą metodą nie zawsze pozwalają przewidzieć wydajność w warunkach eksploatacyjnych. Porównania lepkości nienewtonowskiej powinny być przeprowadzane wyłącznie w przypadku pomiarów wykonanych w podobnych warunkach naprężenia ścinającego.

Asfalty i lepiszcza bitumiczne są szeroko stosowane w budownictwie drogowym, pokryciach dachowych, systemach hydroizolacji oraz w zastosowaniach przemysłowych. Jedną z ich najważniejszych właściwości reologicznych jest lepkość dynamiczna, która opisuje opór materiału przed płynięciem pod wpływem przyłożonej siły. Metoda wyznaczania lepkości dynamicznej za pomocą przyrządu z wałem obrotowym jest szczegółowo opisana w normie EN 13302.

Niniejsza norma określa procedurę pomiaru lepkości dynamicznej lepiszczy asfaltowych w wysokich temperaturach za pomocą wiskozymetru obrotowego wyposażonego w wałek. Badanie ma zastosowanie do:

• Asfalt do nawierzchni
• Asfalt modyfikowany polimerami
• Asfalt przemysłowy
• Lepiszcza bitumiczne stosowane w produkcji asfaltu.

Metoda ta pozwala na wyznaczenie wartości lepkości, które pomagają scharakteryzować właściwości użytkowe i parametry użytkowe spoiw podczas produkcji, transportu i stosowania.

Zasada badania opiera się na oporze, jaki napotyka obracający się wał w rozgrzanej próbce lepiszcza bitumicznego. Wał jest zanurzony w lepiszczu i obraca się ze stałą prędkością. Urządzenie mierzy moment obrotowy wymagany do obrotu wału. Moment ten jest bezpośrednio związany z lepkością materiału. Wyższy moment obrotowy oznacza:

• Wyższa lepkość
• Większy opór przepływu.

Z kolei niższy moment obrotowy oznacza:

• Niższa lepkość
• Więcej funkcji strumieniowania

Urządzenie automatycznie przelicza pomiary momentu obrotowego na wartości lepkości dynamicznej.

Sprzęt używany w testach obejmuje:

• Wiskozymetr obrotowy
  • Układ wału obrotowego napędzanego silnikiem
  • Cyfrowy pomiar momentu obrotowego
  • Zmienne prędkości obrotowe
• System kontroli temperatury
  • Komora grzewcza lub pojemnik na próbki z kontrolą termiczną
  • Precyzyjna regulacja temperatury
• Miller: W zależności od poniższych czynników można stosować różne geometrie wałów:
  • Zakres lepkości
  • Typ złącza
  • Temperatura testowa
• Pojemniki na próbki: Specjalistyczne pojemniki zaprojektowane tak, aby zapewnić stałą głębokość zanurzenia wału i rozkład temperatury.

Test zazwyczaj przebiega w następujący sposób:

• Przygotowanie próbki: Lepiszcze bitumiczne jest ostrożnie podgrzewane, aż stanie się wystarczająco płynne do przeprowadzenia badania.
• Kondycjonowanie temperaturowe: Próbkę zazwyczaj przechowuje się w następujących temperaturach:
  • 135 derece
  • 150 derece
  • 165 derece
  • Pozostałe temperatury określone są w normach produktowych.
• Montaż wału: Wybiera się odpowiedni wał i zanurza go w próbce zgodnie z wymogami normy.
• Pomiar: W miarę jak wał obraca się z ustaloną prędkością, wiskozymetr rejestruje moment obrotowy wynikający z oporu spoiwa.
• Obliczenia: Urządzenie oblicza lepkość dynamiczną, zazwyczaj wyrażaną w paskalosekundach i milipaskalach.

Na pomiary lepkości może znacząco wpływać kilka czynników:

• Temperatura: Lepkość bitumu jest silnie zależna od temperatury. Nawet niewielkie wahania temperatury mogą powodować znaczne zmiany mierzonej lepkości.
• Wybór wału: Nieprawidłowy wybór wału może skutkować następującymi konsekwencjami:
  • Nadmierny moment obrotowy
  • Niewystarczający moment obrotowy
  • Zmniejszona dokładność
• Prędkość obrotowa: Lepiszcza bitumiczne mogą wykazywać właściwości nienewtonowskie, co sprawia, że ​​prędkość obrotowa jest kluczowym parametrem.
• Jednorodność próbki: Niewłaściwie wymieszane próbki mogą dawać niejednoznaczne wyniki.

Opisana metoda jest stosowana w następujących obszarach:

• Kontrola jakości:
  • Weryfikacja spójności produkcji.
  • Testy akceptacyjne partii
• Rozwój produktu:
  • Ocena nowych formulacji spoiw.
  • Ocena spoiw modyfikowanych polimerami
• Produkcja asfaltu:
  • Określanie temperatur mieszania.
  • Określanie temperatur pompowania.
  • Ocena przetwarzalności
• Badania i rozwój:
  • Charakterystyka reologiczna
  • Badania wydajności

Lepkość dynamiczna jest ważnym parametrem, ponieważ wpływa na następujące czynniki:

• Pompowalność spoiw
• Stabilność przechowywania
• Efektywność mieszania z kruszywami.
• Wydajność powłoki
• Właściwości zagęszczające mieszanek asfaltowych
• Zużycie energii podczas produkcji

Pomiar lepkości jest szczególnie istotny w przypadku asfaltu modyfikowanego polimerami, ponieważ modyfikacje mogą znacząco zmienić zachowanie przepływu.

Zalety metody wału obrotowego są następujące:

• Stosunkowo prosty proces.
• Dobra powtarzalność.
• Nadaje się do szerokiego zakresu lepkości.
• Szybki test
• Jest powszechnie akceptowany na całym świecie.
• Nadaje się do rutynowej kontroli jakości.

Niektóre ograniczenia zawarte w tej normie to:

• Pomiary są wrażliwe na kontrolę temperatury.
• Niektóre spoiwa o dużej wytrzymałości mogą wykazywać właściwości związane ze ścinaniem.
• Wyniki uzyskane w jednej temperaturze mogą nie odzwierciedlać wyników uzyskanych w innych temperaturach.

Podsumowując, norma EN 13302 definiuje znormalizowaną metodę określania lepkości dynamicznej lepiszczy asfaltowych za pomocą aparatu z wirującym wałem. Ta metoda badawcza pozwala producentom, laboratoriom i zarządcom dróg ocenić właściwości płynięcia, przydatność produkcyjną i powtarzalność jakości poprzez pomiar odporności podgrzanego asfaltu na obrót wału. Dokładny pomiar lepkości ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego postępowania, mieszania, transportu i długotrwałej wydajności materiałów asfaltowych stosowanych w nawierzchniach drogowych i zastosowaniach przemysłowych.

Nasza organizacja, dysponująca kompetentną i doświadczoną kadrą, od wielu lat rozumie potrzeby swoich klientów, zapewniając im zaawansowane usługi testowe, których potrzebują, oraz wspierając ich we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie świadczymy również usługi testowe zgodne z normą EN 13302.