EN 13302 Stanovenie dynamickej viskozity bitúmenového spojiva pomocou rotačného hriadeľového zariadenia

Európska norma „EN 13302 Bitúmen a bitúmenové spojivá – Stanovenie dynamickej viskozity bitúmenových spojív pomocou rotačného hriadeľového prístroja“ opisuje metódu stanovenia dynamickej viskozity rôznych bitúmenových spojív (modifikované a nemodifikované bitúmenové spojivá, bitúmenové emulzie, extrahované a fluidizované bitúmenové spojivá) pomocou rotačného hriadeľového prístroja (koaxiálny viskozimeter).

Toto špecifikuje štandardné aplikačné teploty, ale dynamickú viskozitu je možné v prípade potreby merať aj pri iných teplotách. Podobne je možné merania pri štandardných hodnotách šmykovej rýchlosti v prípade potreby nahradiť alebo doplniť meraniami pri ďalších šmykových rýchlostiach.

V princípe krútiaci moment pôsobiaci na rotujúci hriadeľ (napr. valec) v špeciálnej nádobe na vzorky, ktorá drží skúšobnú vzorku, meria relatívny odpor hriadeľa voči rotácii a poskytuje mieru dynamickej viskozity vzorky. Na získanie skutočnej dynamickej viskozity pri skúšobnej teplote môže byť potrebné použiť tvarový faktor.

Keďže hodnoty nenewtonovskej viskozity odrážajú správanie kvapaliny a meracieho systému, nie jedinečné vlastnosti materiálu, uznáva sa, že merania vykonané touto metódou nemusia vždy predpovedať výkon za prevádzkových podmienok. Porovnania medzi nenewtonovskými viskozitami by sa mali robiť iba pre merania vykonané za podobných podmienok šmykového napätia.

Bitúmen a bitúmenové spojivá sa široko používajú v cestnej výstavbe, strechách, hydroizolačných systémoch a priemyselných aplikáciách. Jednou z ich najdôležitejších reologických vlastností je dynamická viskozita, ktorá opisuje odpor materiálu voči tečeniu pri pôsobení sily. Stanovenie dynamickej viskozity pomocou rotačného hriadeľového zariadenia je metóda podrobne opísaná v norme EN 13302.

Táto norma špecifikuje postup merania dynamickej viskozity bitúmenových spojív pri vysokých teplotách pomocou rotačného viskozimetra vybaveného hriadeľom. Skúška je použiteľná pre:

• Asfaltový bitúmen
• Polymérom modifikovaný bitúmen
• Priemyselný bitúmen
• Bitúmenové spojivá používané pri výrobe asfaltu.

Táto metóda poskytuje hodnoty viskozity, ktoré pomáhajú charakterizovať úžitkové a výkonnostné vlastnosti spojív počas výroby, prepravy a aplikácie.

Princíp testu je založený na odpore, ktorému čelí rotujúci hriadeľ v zahriatej vzorke bitúmenového spojiva. Hriadeľ je ponorený do spojiva a otáča sa konštantnou rýchlosťou. Zariadenie meria krútiaci moment potrebný na otáčanie hriadeľa. Tento krútiaci moment priamo súvisí s viskozitou materiálu. Vyšší krútiaci moment znamená:

• Vyššia viskozita
• Väčší odpor voči prúdeniu.

Naopak, nižší krútiaci moment naznačuje nasledovné:

• Nižšia viskozita
• Ďalšie funkcie streamovania

Zariadenie automaticky premieňa namerané hodnoty krútiaceho momentu na hodnoty dynamickej viskozity.

Medzi zariadenia použité pri testoch patrí:

• Rotačný viskozimeter
  • Systém rotačného hriadeľa poháňaný motorom
  • Digitálne meranie krútiaceho momentu
  • Variabilné otáčky
• Systém regulácie teploty
  • Ohrievacia komora alebo tepelne riadená nádoba na vzorky
  • Presná regulácia teploty
• Miller: V závislosti od nasledujúcich faktorov je možné použiť rôzne geometrie hriadeľov:
  • Rozsah viskozity
  • Typ konektora
  • Testovacia teplota
• Nádoby na vzorky: Špecializované nádoby navrhnuté tak, aby zabezpečili konzistentnú hĺbku ponoru šachty a rozloženie teploty.

Test vo všeobecnosti prebieha podľa týchto krokov:

• Príprava vzorky: Bitúmenové spojivo sa opatrne zahrieva, kým sa nestane dostatočne tekutým na testovanie.
• Teplotná úprava: Vzorka sa zvyčajne uchováva pri nasledujúcich teplotách:
  • 135 derece
  • 150 derece
  • 165 derece
  • Iné teploty sú uvedené v normách pre výrobok.
• Inštalácia šachty: Vyberie sa vhodná šachta a ponorí sa do vzorky podľa požiadaviek normy.
• Meranie: Keď sa hriadeľ otáča vopred určenou rýchlosťou, viskozimeter zaznamenáva krútiaci moment vyplývajúci z odporu spojiva.
• Výpočet: Zariadenie vypočítava dynamickú viskozitu, zvyčajne vyjadrenú v jednotkách ako Pascal-sekundy a milipascal-sekundy.

Merania viskozity môžu významne ovplyvniť niekoľko faktorov:

• Teplota: Viskozita bitúmenu je vysoko závislá od teploty. Aj malé teplotné zmeny môžu spôsobiť významné zmeny nameranej viskozity.
• Výber hriadeľa: Nesprávny výber hriadeľa môže viesť k nasledujúcim problémom:
  • Nadmerný krútiaci moment
  • Nedostatočný krútiaci moment
  • Znížená presnosť
• Rýchlosť otáčania: Bitúmenové spojivá môžu vykazovať nenewtonovské správanie, čo robí z rýchlosti otáčania kľúčový parameter.
• Homogénnosť vzorky: Zle premiešané vzorky môžu viesť k nekonzistentným výsledkom.

Opísaná metóda sa používa v nasledujúcich oblastiach:

• Kontrola kvality:
  • Overenie konzistentnosti výroby.
  • Akceptačné testy strany
• Vývoj produktu:
  • Hodnotenie nových receptúr spojív.
  • Hodnotenie polymérmi modifikovaných spojív
• Výroba asfaltu:
  • Stanovenie teplôt miešania.
  • Stanovenie čerpacích teplôt.
  • Posúdenie spracovateľnosti
• Výskum a vývoj:
  • Reologická charakterizácia
  • Štúdie výkonnosti

Dynamická viskozita je dôležitý parameter, pretože ovplyvňuje nasledujúce:

• Čerpateľnosť spojív
• Stabilita pri skladovaní
• Účinnosť miešania s kamenivom.
• Výkonnosť náteru
• Zhutňovacie vlastnosti asfaltových zmesí
• Spotreba energie počas výroby

Meranie viskozity je obzvlášť dôležité pre polymérmi modifikovaný bitúmen, pretože modifikácie môžu výrazne zmeniť jeho správanie pri toku.

Výhody, ktoré ponúka metóda rotačného hriadeľa, sú nasledovné:

• Relatívne jednoduchý proces.
• Dobrá opakovateľnosť.
• Vhodné pre široký rozsah viskozity.
• Rýchly test
• Je medzinárodne široko akceptovaný.
• Vhodné na bežnú kontrolu kvality.

Niektoré z obmedzení zahrnutých v tejto norme sú:

• Merania sú citlivé na reguláciu teploty.
• Niektoré vysokopevnostné spojivá môžu vykazovať správanie súvisiace so šmykom.
• Výsledky získané pri jednej teplote nemusia predstavovať výkon pri iných teplotách.

Záverom možno povedať, že norma EN 13302 definuje štandardizovanú metódu na stanovenie dynamickej viskozity bitúmenových spojív pomocou zariadenia s rotačným hriadeľom. Táto testovacia metóda umožňuje výrobcom, laboratóriám a cestným úradom posúdiť vlastnosti toku, vhodnosť výroby a konzistentnosť kvality meraním odporu zahriateho bitúmenu voči otáčaniu hriadeľa. Presné meranie viskozity je kľúčové pre správnu manipuláciu, miešanie, prepravu a dlhodobý výkon bitúmenových materiálov používaných v cestných povrchoch a priemyselných aplikáciách.

Naša organizácia s kompetentnými a skúsenými zamestnancami už mnoho rokov rozumie potrebám svojich klientov, poskytuje im pokročilé testovacie služby a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov manažérstva. V tomto rámci poskytujeme aj testovacie služby v súlade s normou EN 13302.