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動態剪切流變儀

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動態剪切流變儀(DSR),是一款用於研究瀝青流變學特性的精密分析儀器,例如進行瀝青的SHRP(美國公路戰略研究計劃)分級測量、多應力蠕變測量、應變掃描測量、黏度測量等,可用於測量基質瀝青、聚合物改性瀝青、橡膠粉改性瀝青,以及經過壓力老化、旋轉薄膜烘箱處理後的老化瀝青,從而確定瀝青抗老化、抗車轍和疲勞開裂等各方面的能力。
中文名
動態剪切流變儀
外文名
Dynamic Shear Rheometer
應用範圍
瀝青、改性瀝青、瀝青混合料
簡    稱
DSR

動態剪切流變儀技術參數

動態剪切流變儀有多種不同的型號,有些型號只能進行標準的分級測量(對原樣瀝青測試條件為ω=10rad/s,剪切應變為12% [3]  ),有些型號除可以進行分級測量外,還可以進行各種科研用途的測量模式;一般性技術參數為:
  • 馬達軸承:空氣軸承
  • 馬達類型:無刷直流EC馬達
  • 温度範圍:-30℃~+120℃
  • 扭矩範圍:5nNm~200mNm
  • 旋轉角速度:10-8rad/s~314 rad/s
  • 角頻率範圍:10-7rad/s~628 rad/s
  • 具有自動間隙設置和控制功能

動態剪切流變儀用途

動態剪切流變儀DSR)具有多種用途,其在瀝青中的基本功能是按照美國的公路戰略研究計劃(SHRP計劃)中的SuperPave相關標準 [1]  測量給定温度和荷載頻率下瀝青的複數剪切模量G*和相位角δ,複數剪切模量可解釋為重複剪切下瀝青總的抵抗變形能力,由與相位角δ有關的G'和G''組成,G'是瀝青的儲存模量或彈性性能,而G''是瀝青的損失模量或粘性部分 [2]  ,從而預測抵抗車轍和疲勞開裂的能力,對瀝青進行分級;另外還具備旋轉流變儀的各種測試模式,如黏度測試、頻率掃描測試、振幅掃描測試、温度曲線測試等,用於高等級的研究工作。

動態剪切流變儀測試原理

動態剪切流變儀動態模式

該儀器通過馬達對樣品施加正弦波應變,同時測量樣品響應的正弦波應力,通過兩個正弦波信號的振幅值(即應變振幅
和應力振幅
)來計算樣品的複數剪切模量,同時測量兩個正弦波波形的延遲時間,得到相位差δ。

動態剪切流變儀穩態模式

該儀器通過馬達對樣品施加剪切速率
,同時測量樣品響應的應力
,通過剪切速率和應力來計算樣品的動力黏度η;馬達可以控制施加恆定的剪切速率或施加階梯變化的剪切速率。

動態剪切流變儀控温系統

動態剪切流變儀Peltier控温
動態剪切流變儀Peltier控温(2張)
温度是影響瀝青黏度和模量的最重要因素之一,因此在進行測試時必須要對樣品進行準確的温度控制,温度偏差要求小於±0.1℃,並且操作要方便。動態剪切流變儀的平行板測量使用Peltier控温系統進行温度控制,並且需要由下板和上罩同時加熱控温,Peltier控温的優點是使用方便、控温速度快、精確性高,並且既具有加熱功能,也具有製冷功能。温度範圍一般為-30℃到120℃,可擴展到-40℃到200℃。

動態剪切流變儀測試夾具

動態剪切流變儀的標準測試系統為平行板,規格為直徑4mm、8mm和25mm三種;如果需要進行瀝青高温黏度測量,則還需要同軸圓筒測量轉子。
動態剪切流變儀測試夾具 動態剪切流變儀測試夾具

動態剪切流變儀參考標準

瀝青測量主要參照標準如下:
  • AASHTO T315 [4]  /ASTM D7175瀝青流變性質的動態剪切流變儀測定法
  • AASHTO T316/ASTM D 4402旋轉粘度計測量瀝青高温黏度標準方法
  • AASHTO T350/ASTM D7405 瀝青多應力蠕變測量方法
  • AASHTO TP101-UL 瀝青線性振幅掃描測試方法

動態剪切流變儀擴展功能

除平板板測試外,動態剪切流變儀還可以擴展專用於橡膠粉改性瀝青測量的圓筒測量系統,以及用於瀝青混合料固體測量的專用夾具。
參考資料