Kuidas saab SmartPave seadmeid edukalt rakendada erinevate hindamiste ja kontrollide jaoks bituumen tüübid vastavalt Ameerika standarditele.

1. SmartPave

Seade SmartPave on dünaamiline nihkereomeeter (DSR) ja põhineb Anton Paari MCR-reomeetrite seeria MCR-tehnoloogial ja tõestatud EC-ajamiga. Patenteeritud Peltieri mõõtekamber koos aktiivse Peltieri õhupuhastiga võimaldab kontrollida proovi täielikult kuiva temperatuuri. Käepärases tarkvaras on saadaval lai valik standardseid reoloogilisi teste, aga ka spetsiaalselt kohandatud testimalle bituumeni iseloomustamiseks. Need mallid võimaldavad isegi kogenematutel kasutajatel samm-sammult juhiste abil läbi viia täpseid mõõtmisi vastavalt standarditele AASHTO T315 ja ASTM D7175.

2. Erinevate bituumenitüüpide klassifikatsioon

Bituumen jaguneb tavaliselt kahte tüüpi:

• modifitseerimata bituumen
• polümeeriga modifitseeritud bituumen (PmB). PmB materjali omadused jäävad kindlaksmääratud temperatuurivahemikus peaaegu konstantseks, samas kui kompleksne nihkemoodul |G*| ja modifitseerimata viskoossus η bituumen väheneb pidevalt temperatuuri tõustes. Modifitseeritud bituumenil on soodsad omadused isegi madalatel temperatuuridel. Näiteks muutuvad need materjalid hapraks ainult üsna madalatel temperatuuridel ja seetõttu on neil modifitseerimata bituumeniga võrreldes parem murdumiskäitumine.

Seoses vananemistingimustega jaotatakse bituumen kolme vananemisetappi, kasutades kolme erinevat testi:

• Originaal: äsja valmistatud, vanandamata bituumen
• Rolling Thin Film Oven (RTFO): veidi vanandatud bituumen – et simuleerida töötlemistingimusi tee-ehituse ajal
• Survevanandusanum (PAV): tugevalt vananenud bituumen – selleks, et simuleerida oksüdeerumist pikaajalise liikluse käigus, sealhulgas tugevat UV-kiirgust muu hulgas RTFO- ja PAV-vananemisel, mis põhjustab bituumeni proovide erineva jäikuse suurenemise.

3. Testitüübid

Reomeetritarkvara pakub standardile AASHTO T315 vastavaid testmalle tavapäraste katsemeetodite jaoks, nagu liigitus, samuti liigituse vastav kontrollimine. Nendes katsetes |G*| ja sin δ määratakse, kus sin δ võrdub faasinurga nihke siinusega.

Originaal-, RTFO- ja PAV-vanandatud sideaine liigitamine

Sorteerimiskatse aitab kindlaks teha uuritava bituumeni kõrge temperatuuri klassifitseerimise vastavalt AASHTO M320 ja M322 spetsifikatsioonidele, mis jääb vahemikku 4 °C kuni 88 °C.

Selleks määratakse bituumeni viskoelastsed omadused plaadi/plaadi mõõtesüsteemiga võnkekatses. Rakendatav sagedus ei sõltu proovist ja jääb katse ajal muutumatuks. Vastupidiselt sellele on nii deformatsioon kui ka plaadi läbimõõt ja vahe kohandatud bituumeni vananemistingimustega (tabel 1).

Need on ühe punkti mõõtmised, millest ühe andmepunkti genereerimiseks keskmistatakse viimased 10 andmepunkti. Suhe |G*| / sinδ [kPa] arvutatakse originaali ja RTFO-bituumeni jaoks. PAV-bituumeni puhul on need väärtused aga korrutatud: |G*| x sinδ [MPa]

Tabel 1: Tehnilised andmed vastavalt AASHTO M320/322-le

Algse sideaine ja RTFO-vanandatud bituumeni mõõtmiseks tõstetakse temperatuur automaatselt määratud algtemperatuurilt 6 °C juurdekasvuga. Temperatuuri tõustes väheneb samaaegselt ka hindamisväärtus. Vastupidiselt sellele alandatakse PAV-vanandatud sideaine mõõtmisel temperatuuri automaatselt 3 °C sammu võrra. Sellisel juhul suureneb hinnatud väärtus temperatuuri langedes.

Mõõtmine katkestatakse, kui algse või RTFO-vanandatud sideaine hindamiskriteeriumid langevad allapoole või kui PAV-vanandatud sideaine hindamiskriteeriumid ületavad vastavalt AASHTO M320/322 (tabel 1) määratletud läbimise kriteeriume. Tulemused annavad teavet sideaine vastupidavuse kohta püsivale deformatsioonile.

Joonisel 1 on kujutatud esinduslikult algse sideaine mõõt. Joonisel 64 kuvatud mõõtmise lähtetemperatuuriks valiti 1 °C. Esimene mõõtmine toimub sellel temperatuuril (ülemine, roheline andmekogum). |G*| hindamine / sinδ annab väärtused umbes 1.5 kPa. Seega läbib bituumen kriteeriumid. Seejärel tõstetakse temperatuuri 6 °C, hoitakse kümme minutit ja korratakse ülalkirjeldatud mõõtmist (alumine, sinine andmekogum). Seekord jääb väärtus alla 1.0 kPa läbimispiiri.

Testitud originaalsideaine kohta kehtivad järgmised reeglid:

• sideaine läbib testi, kui arvutatud väärtus ületab määratletud kriteeriume
• sideaine ei läbi testi, kui arvutatud väärtus jääb alla määratletud kriteeriumi

Joonis 1: Standardse tee-ehitusbituumeni mõõtmine purunemistemperatuuriga 70 °C

Pärast mõõtmise katkestamist loob reomeetri tarkvara automaatselt protokolli, mis annab ülevaate olulistest tulemustest.

Originaal-, RTFO- ja PAV-vanandatud sideaine kontroll

Kontrollimine vastab AASHTO T315 ja ASTM D7175 järgi klassifitseerimise juhistele. Kuid see test viiakse läbi ühel temperatuuril. Kontrollimisel kasutatakse liigitamise viimast temperatuuri. Seejärel võrreldakse kahte saadud tulemust.