Система классифицирования по вязкости

Данная система, основывающаяся показателях вязкости первичного (поставляемого) битумного вяжущего, наиболее широко применяется в США. В таблице 2-7 приводятся требования к вязкости битумного  вяжущего при температуре 140°F (60°C), в соответствии с ASTM D3381. ASTM таблицы 1 и 2 содержат классификацию битумных вяжущих со следующими показателями вязкости: АС-2,5, АС-5, АС-10, АС-20, АС-30, и АС-40. Таблица 3 (ASTM), отражающая систему классифицирования по вязкости состаренного остатка (AR), рассматривается далее в этой работе.

 

Рисунок 2-21. Температурная чувствительность битумных асфальтовых вяжущих, классифицированных по пенетрации

 

 

Таблица 2-7. Требования ASTM к битумным  вяжущим, классифицированным по вязкости (D 3381-83)

Таблица 1 Требования к битумным  вяжущим, классифицированным по вязкости, при температуре 140°F (60°C)

Примечание: классификация на основе первичного битума

Испытание	Класс вязкости
	АС-2,5	АС-5	АС-10	АС-20	АС-40
Вязкость, 140°F (60°C), Р	250±50	500±100	1000±200	2000±400	4000±800
Вязкость 275°F (135°C), мин. сСт	80	110	150	210	300
Пенетрация 77°F (25°C), 100 г, 5 s, мин.	200	120	70	40	20
Температура вспышки. Отрытый тигель Cleveland, мин. °F (°C)	325 (163)	350 (177)	425 (219)	450 (232)	450 (232)
Растворимость в трихлоэтилене, мин. %	99,0	99,0	99,0	99,0	99,0
Испытания на остатке (TFO): Вязкость: 140°F (60°C), макс. Р Пластичность, 77°F (25°C) 5см/мин., мин. см.	1250 100А	2500 100	5000 50	10000 20	20000 10

^А Если показатель пластичности - менее 100 см, то материал испытывают при 60°F (15,5°C) и принимают, если показатель составит 100 см минимум при скорости вытягивания 5 см/мин

Таблица 2 Требования к битумным  вяжущим, классифицированным по вязкости, при температуре 140°F (60°C)

Примечание: классификация на основе первичного битума

Испытание	Класс вязкости
	АС-2,5	АС-5	АС-10	АС-20	АС-30	АС-40
Вязкость, 140°F (60°C), Р	250±50	500±100	1000±200	2000±400	3000±600	4000±800
Вязкость 275°F (135°C), мин. сСт	125	175	250	300	350	400
Пенетрация 77°F (25°C), 100 г, 5 s, мин.	220	140	80	60	50	40
Температура вспышки. Отрытый тигель Cleveland, мин. °F (°C)	325 (163)	350 (177)	425 (219)	450 (232)	450 (232)	450(213)
Растворимость в трихлоэтилене, мин. %	99,0	99,0	99,0	99,0	99,0	99,0
Испытания на остатке (TFO): Вязкость: 140°F (60°C), макс. Р Пластичность, 77°F (25°C) 5см/мин., мин. см.	1250 100А	2500 100	5000 75	10000 50	15000 40		20000 25

^А Если показатель пластичности - менее 100 см, то материал испытывают при 60°F (15,5°C) и принимают, если показатель составит 100 см минимум при скорости вытягивания 5 см/мин

Таблица 3 Требования к битумным вяжущим, классифицированным по вязкости, при температуре 140°F (60°C)

Примечание: классификация на основе остатка из печи прокатки тонких пленок

Испытание	Класс вязкости
	AR-1000	AR-2000	AR-4000	AR-8000	AR-16000
Вязкость, 140°F (60°C), Р	1000±50	2000±500	4000±1000	8000±2000	16000±4000
Вязкость 275°F (135°C), мин. сСт	140	200	275	400	550
Пенетрация 77°F (25°C), 100 г, 5 s, мин.	65	40	25	20	20
% от первичной пенетрации, 77°F (25°C), мин.		40	45	50	52
Пластичность, 77°F (25°C), 5 см/мин, мин. См	100В	100В	75	75	75
Испытания первичном асфальте: Температура вспышки. Отрытый тигель Cleveland, мин. °F (°C) Растворимость в трихлоэтилене, мин. %	400(205   99,0	425(219)   99,0	440(227)   99,0	450(232)   99,0	460(238)   99,0

^А Можно проводить испытание в печи для тонких пленок, испытание в печи для прокатки тонких пленок следует проводить в качестве контроля.

^В Если показатель пластичности - менее 100 см, то материал испытывают при 60°F (15,5°C) и принимают, если показатель составит 100 см минимум при скорости вытягивания 5 см/мин

Спецификация AASHTO М226 для битумных вяжущих, классифицированных по вязкости, в целом сходна со спецификацией ASTM D3381, имеются лишь незначительные расхождения.

Пуаз – это стандартная единица измерения вязкости. Чем ниже значение в пуазах, тем ниже вязкость битумного вяжущего. АС-2,5 (битумное вяжущее, вязкость которого при температуре 140°F (60°C) составляет 250 пуаз) – «мягче», чем АС-40 (битумное вяжущее, вязкость которого при той же температуре, составляет 4000 пуаз). В Соединенных Штатах для дорожного строительства чаще всего применяется сорт АС-20. Сорт АС-30 был включен в спецификацию недавно, его используют в некоторых юго-восточных штатах. Другие требования к испытаниям, такие как: пенетрация при 77°F (25°C), вязкость при 275°F (135°C), вязкость при 140°F (60°C), пластичность при 77°F (25°C) остатка после испытания в печи тонких пленок, и температура вспышки тоже включены спецификацию. Показатель пенетрации при температуре 77°F (25°C) определяет консистенцию битумного вяжущего для средней рабочей температуры, а показатель вязкости при температуре 275°F (135°C) определяет его консистенцию для температур смешивания и уплотнения. Оба этих установленных требования определяют также температурную чувствительность битумного вяжущего, как показано на рисунке 2-22. Основное различие между ASTM таблицами 1 и 2 (в пределах таблицы 2-7) заключается в том, что битумные вяжущие в таблице 2 – менее восприимчивы к температуре, поскольку минимальные значения пенетрации установленные при 77°F (25°C) и минимальные значения вязкости при 275°F (135°C) – выше значений, приведенных в таблице 1.

Рисунок 2-22. Температурная чувствительность битумных вяжущих, классифицированных по вязкости

Система классифицирования по вязкости имеет следующие преимущества:

1. Вязкость является фундаментальным свойством, а не эмпирическим критерием, и поэтому, не зависит от системы испытаний и величины образца.

2. Она подходит под широкий диапазон внешних условий (температуры дорожного покрытия от 77до 140°F или от 25 до 60°C).

3. Система основывается на показателе вязкости при температуре 140°F (60°C), который приближается к максимальной поверхностной температуре дорожного покрытия, свойственной для США. Этот температурный уровень является существенным при выполнении дорожных работ в летний период.

4. Данная система частично перекликается с другими системами классифицирования (рисунок 2-23).

5. В распоряжении имеется широкий ассортимент испытательных приборов.

6. Стандарты по методике испытаний согласуются с установленными пределами погрешности.

7. Температурную чувствительность битумного вяжущего можно установить, если для определения консистенции использовались три температурных режима.

Недостатки системы классифицирования по вязкости перечисляются ниже:

1. Попытка классифицировать материал по аналогии с температурным режимом 140°F (60°C) при определении пенетрации при средних и низких рабочих температурах может привести к неверным результатам (рисунок 2-22).

2. Не учитывает защиту от низкотемпературного растрескивания несмотря на то, что в пределах таблицы 2-7 технические требования таблицы 2 выше тех, что приводятся в таблице 1.

3. Использование пенетрометра обходится дешевле, чем испытательной системы для подобного классифицирования.

4. Продолжительное время испытания.

5. Вязкость остатка TFOT значительно колеблется в пределах одного сорта. Например, битумное вяжущее АС-20, полученное из двух разных источников может иметь показатели вязкости остатка TFOT от 3500 до 10000 пуаз. Такие битумы будут вести себя по-разному во время и после строительства.

Рисунок 2-23. Сравнительная характеристика классов пенетрации и вязкости битумного вяжущего (на основании RFOT остатка для сортов AR и классов пенетрации; TFOT остатка для AC-сортов).