تشخیص مدول سختی قیر

Share

مدول سختی

همانطور که در شکل 17 نشان داده شده است روش های استفاده شده برای اندازه گیری مدول سختی قیر بر اساس تغییر شکل برشی هستند. مقاومت به برش به عنوان مدول برشی G طبق معادله 13 بیان می شود.

fig28

مدول الاستیک و مدول برشی بوسیله معادله 14 با یکدیگر ارتباط دارند.

fig29

که μ برابر است با نسبت پواسون (Poissons ratio). مقدار μ بستگی به تراکم پذیری مواد دارد و ممکن است برای قیرهای خالص تقریباً غیرتراکم پذیر برابر با 0.5 فرض شود در صورتی که برای مخلوط های آسفالت باید مقدار کمتر از 0.5 در نظر گرفته شود؛ بنابراین: E≈3G

آزمون خزش در برش

آزمون خزش در برش

 

تنش برشی را می توان به صورت استاتیک در آزمون خزش و یا به صورت دینامیک بوسیله بکاربردن یک بار سینوسی تشخیص داد. در یک آزمون خزش، تنش برشی از ابتدای آزمون به کاربرده می شود. تغییر شکل در زمان بارگذاری از حدود 1 تا 105 ثانیه یا بیشتر می تواند اندازه گیری شود. در آزمون های دینامیک معمولاً تنش برشی به عنوان یک فشار متغیر سینوسی با دامنه و فرکانس ثابت به کاربرده میشود. همچنین تغییر شکل مواد تحت آزمون به شکل سینوسی با فرکانس مشابه با فشار بکاررفته تغییر می کند. این پدیده در شکل 18 نشان داده شده است. مدول های برش Gƒ در فرکانس ƒ با استفاده از نسبت دامنه تنش برشی τ و کشش برشی γ به شکل معادله 15 تعریف می شود:

fig30

درنتیجه مدول سختی تحت شرایط دینامیک می شود: Sƒ = 3Gƒ

یک آزمون دینامیک در برش

یک آزمون دینامیک در برش

 

شکل 18 زاویه فاز δ بین تنش برشی و کشش برشی را نشان می دهد. این زاویه فاز اندازه ای از درجه الاستیسیته قیر در شرایط آزمون است. موادی که به طور خالص الاستیک هستند هیچ تفاوت فازی بین برش و کشش نشان نمی دهند، در مقایسه با زاویه فاز 90 درجه یا یک چهارم دایره برای مواد کاملاً ویسکوز. با یک ماده ویسکوز_الاستیک مانند قیر زاویه فاز بین برش و کشش بین 0 تا 90 درجه است که به نوع و درجه قیر، دما و فرکانس بستگی دارد. درجه فاز کوچک در دماهای پایین و فرکانس بالا یافت می شود و برعکس، این مشاهدات اشاره دارد که تحت این شرایط قیر به ترتیب با رفتار الاستیک و ویسکوز تخمین زده می شود.

بوسیله ترکیب کردن آزمون های خزش و دینامیک یک محدوده قابل توجه از مدول و زمان بارگذاری بدست خواهد آمد. مدول های سختی به عنوان تابعی از زمان بارگذاری است بنابراین معمولاً در یک گراف با مقیاس لگاریتمی ارائه می شود. این امر در شکل 19 نشان داده شده است که خطوط مماس تقریبی از پاسخ الاستیک و ویسکوزیته را به ترتیب در زمان بارگذاری کوتاه و بلند نشان می دهد.

مدول های سختی به عنوان تابعی از زمان بارگذاری یا فرکانس

مدول های سختی به عنوان تابعی از زمان بارگذاری یا فرکانس

اندازه گیری سختی به عنوان تابعی از زمان بارگذاری در دماهای مختلف نموداری مانند شکل 20 را نشان می دهد. ظاهراً منحنی های سختی بر اساس زمان بارگذاری بدست آمده در دماهای مختلف برای یک نوع قیر همگی شکل یکسان دارند و اگر در جهت نمودار زمان بارگذاری حرکت کند بر روی یکدیگر منطبق خواهد شد. در این شرایط گفته می شود قیر ترمورئولوژیکی ساده (thermorheologically simple) است. بیشتر قیرهای جاده و صنعتی از این دسته هستند.

مدول سختی به عنوان تابعی از زمان بارگذاری در دماهای مختلف

مدول سختی به عنوان تابعی از زمان بارگذاری در دماهای مختلف

 

Rate this post

نمودار قیرهای کلاس S، کلاس B و کلاس W

Share

نمودار قیرهای کلاس S، کلاس B و کلاس W

قیرهای کلاس S

اطلاعات آزمون برای گروه بزرگی از قیرها می تواند با تکرارپذیری آزمون به صورت خطوط مستقیم روی BTDC باشد. این گروه که کلاس(S)  (S for Straight line) را طراحی کرده اند شامل قیرهای نفوذی با منبع مختلف و مقدار واکس محدود است. شکل 8 یک نمودار با خطوط مستقیم را برای تعدادی از قیرهای پن گرید ساخته شده از یک منبع نشان می دهد. هرچه قیر نرم­تر می شود خطوط به سمت چپ نمودار حرکت می کند. به هرحال شیب ثابت است و این نشان می دهد حساسیت دمایی یکسان است. قیرهای با نفوذ یکسان ولی با منابع مختلف در شکل 10 نشان داده شده است. تفاوت در منبع نفت خام می تواند بر حساسیت دمایی تأثیرگذار باشد و این اثر بوسیله شیب خطوط منعکس می شود. بر این اساس، مشخصات دمای ویسکوزیته قیرهای نوع S ممکن است بوسیله تنها نفوذ و نقطه نرمی آن ها تشخیص داده شود.

قیرهای کلاس B

اطلاعات آزمون برای قیرهای کلاس (B) (B for Blown) همان طور که در شکل 11 نشان داده شده است به صورت منحنی است. منحنی ها را می توان به وسیله دو خط مستقیم متقاطع ارائه کرد. شیب خط در محدوده دمایی بالا تقریباً با قیر دمیده نشده از یک منبع یکسان است، اما خط در محدوده دماهای پایین دارای شیب تند است. به طور فیزیکی نقطه انتقالی وجود ندارد اما بسیار مطلوب است که آن ها در ناحیه های ویسکوزیته و نفوذ به شکل خط های مستقیم باقی بمانند. هر یک از آن ها می تواند بوسیله دو مقدار آزمون مشخص شود؛ بنابراین در مجموع، چهار آزمون برای توصیف کامل نیاز است، نفوذ، نقطه نرمی و دو اندازه گیری ویسکوزیته دمای بالا.

قیرهای کلاس W

قیرهای کلاس (W) (W for Waxy) منحنی هایی می دهند شامل دو خط راست که به هرحال شبیه منحنی های قیرهای دمیده نیست. دو شاخه منحنی دارای شیب های یکسان است ولی هم‌راستا نیستند. شکل 11 یک مثال از یک قیر نوع S به همراه یک منحنی برای قیر مشابه با مقدار واکس 12 درصد را نشان می دهد. در دماهای پایین وقتی واکس بلوره‌ای می شود به سختی هرگونه تفاوتی بین دو منحنی وجود دارد. در دماهای بالاتر که واکس ذوب شده است منحنی مربوط به قیر واکسی به طور قابل توجهی روی نمودار پایین می آید. بین دو شاخه مستقیم یک محدوده انتقال وجود دارد که در آن داده های آزمون پراکنده می شوند زیرا پیشینه حرارتی نمونه بر روی نتایج ویسکوزیته بدست آمده در این رنج دمایی تأثیر می گذارد.

شکل 8: نمودار اطلاعات آزمون قیر، قیرهای با نفوذ متفاوت تولید شده از یک نفت خام

شکل 8: نمودار اطلاعات آزمون قیر، قیرهای با نفوذ متفاوت تولید شده از یک نفت خام

 

نمودار اطلاعات آزمون مقایسه چندین قیر با نفوذ 100 تهیه شده از منابع مختلف

شکل 10: نمودار اطلاعات آزمون مقایسه چندین قیر با نفوذ 100 تهیه شده از منابع مختلف

 

نمودار اطلاعات آزمون مقایسه قیرهای کلاس S, B و W

شکل 11: نمودار اطلاعات آزمون مقایسه قیرهای کلاس S, B و W

Rate this post

آزمون نقطه شکست فراس

Share

آزمون نقطه شکست فراس

آزمون نقطه شکست فراس (Frass) یکی از معدود آزمون هایی است که می تواند برای توصیف رفتار قیر در دماهای خیلی پایین (کمتر از 30- درجه سانتی گراد) استفاده شود. این آزمون در سال 1937 بوسیله فراس توسعه یافت. در اصل یک وسیله تحقیقاتی است که برای مشخص کردن دمایی که در آن قیر به یک سختی بحرانی می رسد و می شکند استفاده می شود. تعدادی از کشورهای با زمستان های خیلی سرد مانند، کانادا، فنلاند، نروژ و سوئد برای گریدهای قیرشان ماکسیمم فراس ممکن را دارند.

در آزمون فراس نشان داده شده در شکل 3 یک پلاک فولادی با ابعاد 41*20 میلیمتر که با 0.5 میلی متر قیر پوشش داده شده به آهستگی خم شده و رها می شود. دما با نرخ 1 درجه سانتی گراد کاهش می یابد تا قیر به سختی بحرانی رسیده و ترک بخورد. دمایی که در آن نمونه ترک بخورد نقطه شکست نامیده می شود و یک دمای equi-viscous یا equi-stiffness را ارائه می دهد. نشان داده شده است که در نقطه شکست سختی قیر 109*2.1 پاسکال است که به ماکزیمم سختی 109*2.7 پاسکال نزدیک است. با استفاده از نقطه نرمی و درجه نفوذ می توان نقطه فراس را پیش بینی کرد، زیرا معادل دمایی است که قیر دارای نفوذ 1.25 می شود.

آزمون تعیین نقطه شکست فراسThe Fraass breaking test

آزمون تعیین نقطه شکست فراسThe Fraass breaking test

آزمون نقطه شکست فراس
5 (100%) 1 vote

آزمون (تست) های استاندارد تعیین خواص قیرها

Share

آزمایشات قیر، آزمایش افت وزنی قیر، آزمایش مارشال آسفالت، مجموعه آزمایشات قیر و آسفالت، گزارش کار آزمایشگاه قیر و آسفالت

آزمون (تست) های  استاندارد تعیین خواص قیرها

قیر یک ماده پیچیده است و نسبت به تنش یک واکنش پیچیده نشان می دهد. پاسخ قیر به یک تنش، به دما و مدت زمانی که این تنش وارد می شود بستگی دارد؛ بنابراین، طبیعت هر آزمون قیر و آنچه به خواص قیر اشاره دارد باید متناسب با طبیعت مواد تفسیر شود.

طیف وسیعی از آزمون ها شامل آزمون های تعیین خواص تا آزمون های بسیار بنیادی رئولوژیک و آزمون های مکانیکی روی قیرها انجام شده است. در این فصل به دسته بندی آزمون های قیر و معرفی خواص مهم قیرها می پردازیم.

  1. آزمون های  استاندارد خواص قیرها

از آنجایی که طیف گسترده ای از قیرها تولید می شود، داشتن آزمون هایی برای مشخص کردن گریدهای مختلف ضروری است. آزمون های نفوذ و نقطه نرمی دو آزمونی هستند که در انگلستان برای مشخص کردن گریدهای مختلف قیر استفاده می شود. اگرچه این دو آزمون های تجربی دلخواه هستند، با استفاده از نتایج آن ها ممکن است خواص مهندسی مهمی مانند ویسکوزیته دمای بالا و سختی در دمای پایین را تخمین زد. استفاده از آزمون نفوذ برای مشخص کردن انسجام قیر به اواخر قرن نوزدهم باز می گردد.

همانطور که آزمون های نفوذ و نقطه نرمی تجربی هستند، ضروری است که همیشه در شرایط یکسانی انجام شوند. موسسه نفت (IP)، انجمن آزمون و مواد آمریکا (ASTM) و موسسه استاندارد انگلیس (BS) برای قیر آزمون های استانداردی تعریف کرده اند. در بسیاری از موارد روش ها یکسان است و بنابراین به صورت مشترک منتشر شده اند. به هرحال برخی روش ها مانند روش نقطه نرمی در IP و ASTM در جزئیات باهم تفاوت دارند و به همین دلیل برای مربوط کردن نتایج این دو روش از فاکتور تصحیح استفاده می کنند.

اکثر روش ها محدودیت هایی برای ارزیابی قابل قبول بودن نتایج آزمون ها بیان می کنند. محدودیت تنوع نتایج به دست آمده بوسیله یک کاربر (Repeatability) و بوسیله کاربران مختلف در آزمایشگاه های مختلف (Reproducibility) مشخص شده است؛ بنابراین، تلرانس (Tolerance) اجازه تفاوت بین کاربرها و تجهیزات در آزمایشگاه های مختلف را داده است.

دانلود کاتالوگ قیر (مشخصات بشکه قیر و قیرهای نفوذی)

آزمون (تست) های استاندارد تعیین خواص قیرها
5 (100%) 2 votes