17
03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das Logo einsetzen Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken Bestimmung der Dynamischen Viskosität Motivation Kennwerte für die Viskosität anzugeben nach den TL Bitumen-StB für Straßenbaubitumen gemäß TL Bitumen StB für Straßenbaubitumen gemäß TL Bitumen-StB kin. Viskosität bei 135 °C (DIN EN 12595) - NR dyn. Viskosität bei 60 °C (DIN EN 12596) - NR für Polymermodifizierte Bitumen gemäß den TL Bitumen kein Prüfgegenstand Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 2 EVT 1000 EVT 100, Äquiviskositätstemperatur Viskosität unabdingbar zur Beurteilung viskositätsveränderter Bitumen

Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

  • Upload
    donhan

  • View
    224

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

1

Workshop Dynamisches Scherrheometer30. April 2013 in Köln

Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das Logo einsetzen

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken

Bestimmung der Dynamischen Viskosität

Motivation

Kennwerte für die Viskosität anzugeben nach den TL Bitumen-StB

für Straßenbaubitumen gemäß TL Bitumen StBfür Straßenbaubitumen gemäß TL Bitumen-StBkin. Viskosität bei 135 °C (DIN EN 12595) - NRdyn. Viskosität bei 60 °C (DIN EN 12596) - NR

für Polymermodifizierte Bitumengemäß den TL Bitumen kein Prüfgegenstand

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 2

EVT 1000 EVT 100, Äquiviskositätstemperatur

Viskosität unabdingbar zur Beurteilung viskositätsveränderter Bitumen

Page 2: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

2

Viskosität - Teil der Gebrauchseigenschaft

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 3

Quelle: SHRP/Bellin

Definitionen

Viskosität

Eigenschaft eines Stoffes unter Einwirkung einer Spannung zu g g p gfließen und sich dabei irreversibel zu verformen.

Die bei der Verformung aufgenommene Spannung hängt von der Verformungsgeschwindigkeit ab.

Bei newtonschen Flüssigkeiten verhalten sich Scherspannung und Schergeschwindigkeit zueinander proportional.

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 4

Bei nicht-newtonschen Flüssigkeiten besteht keine Proportionalität zwischen Scherspannung und Schergeschwindigkeit.

Page 3: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

3

Newtonsche Flüssigkeit –Dynamische Viskosität η

Bitumen verhalten sich bei Temperaturen oberhalb des EP RuKim Regelfall wie newtonsche Flüssigkeiten

Dyn. Viskosität η

η = τ /D [Pa⋅s] es gilt: 1 Pa⋅s = 1 N⋅s/m²

Kinematische Viskosität ν

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 5

ν kinematische Viskosität ist dichtebezogen, wird nachMaxwell abgeleitet

ν=η/ρ [m²/s] ! Angabe meist in mm²/s !

Zusammenhang kinematischer νund dyn. Viskosität η

Beziehungen: ν=η/ρ [m²/s] bzw. η= ν⋅ ρ [Pa⋅s]

100·

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 6

Näherungsweise: 1.000 ν [mm²] ≈ 1 η [Pa·s]

²100

Page 4: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

4

Normen, die die Viskosität bitumenhaltiger Bindemittel zum Inhalt habenNummer Titel Bitumenhaltige Bindemittel - Jahr

DIN 1342-2 Viskosität – Teil 2: Newtonsche Flüssigkeiten 11/2003

E DIN 52007-1 Bestimmen der Viskosität - Teil 1: Allgemeine Grundlagen und Auswertung

4/2013 Entwurf

E DIN 52007-2 Bestimmen der Viskosität-Teil 2: Messung mit dem Kugelzieh-Viskosimeter

10/2012Entwurf

E DIN EN 12595 Bestimmung der kinematischen Viskosität 02/2013 Entwurf

E DIN EN 12596 Bestimmung der dynamischen Viskosität mit Vakuum-Kapillaren

02/2013 Entwurf

DIN EN 13302 Bestimmung der dynamischen Viskosität mit einem Viskosimeter mit rotierender Spindel

06/2010

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 7

DIN EN 13702 Bestimmung der dynamischen Viskosität von modifiziertem Bitumen mit dem Platte-Kegel-Verfahren

11/2010

DIN CEN/TS 15324

Bestimmung der Äquiviskositätstemperatur basierend auf Viskosität bei niedriger Schergeschwindigkeit mithilfe des DSR

08/2008

DIN CEN/TS 15325

Bestimmung der Null-Scherviskosität mittels Schubspannungs-Rheometer

04/2008

Genormte Viskosimeter n. E DIN 52007-1 (4/2013)

nicht aufgeführt in der Liste sind:

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 8

Page 5: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

5

Messgeräte: Auswahl kin. Viskosität E DIN 12595

Cannon-Fenske-Viskosimeter

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 9

Zeitfuchs-Kreuz-Viskosimeter

BS/IP/RF- Rückfluss-Viskosimeter

Messgeräte: Auswahl dyn. Viskosität E DIN 12596

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 10

Kugelzieh-Viskosimeter Cannon-Manning-Vakuum-Kapillar-Viskosimeter

Asphalt-Institut-Vakuum-Kapillar-Viskosimeter

Page 6: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

6

Messgeräte – Familie: rotierende SpindelDIN EN 13302:2010

Beispiele für Spindel und Koaxialkörper

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 11

Quelle: Haake-Handbuch

Dyn. ViskositätPlatte-Kegel-Verfahren DIN EN 13702

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 12

Page 7: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

7

Dyn. Viskosität – Platte-Kegel-VerfahrenDIN EN 13702

Applizieren der Bitumenprobe auf die PlatteAnfahren des oberen Kegels bis zum Spitzenabstand 1,5 mmRotieren des Kegels durch Aufbringen einer Schergeschwindigkeit Messen des Drehmoments Berechnen der Scherspannung Berechnen der dyn. Viskosität

η=τ/γ mit:γ = Schergeschwindigkeit in s-1

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 13

τ = Scherspannung in Pa

τ= A x Md

A der Kegelfaktor in m-3

Md das Drehmoment in N⋅ m

Komplexe Viskosität –Platte-Platte-Verfahren mittels DSR

1 mm dicke Bitumenprobe zwischen einer festen und einer sich drehenden Scheibe Aufbringen einer definierten Schergeschwindigkeit (Schergefälle, Scherrate) dadurch bewegt sich der Punkt A in Richtung Punkt B und darüber hinausMessen des Drehmoments, Berechnen der SchubspannungBerechnen der komplexen Viskosität

Scherge-schwindigkeit

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 14

sich drehende Platte

Page 8: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

8

Baupraktisch interessierende Viskositätsbereiche

In der Praxis kann für die kinematische Viskosität mit folgenden Werten gearbeitet werden:

Spritzen 40 - 50 mm²/sHerstellen/Mischen 100 - 200 mm²/sVerdichten im Labor 500 bis 600 mm²/s

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 15

(s. DIN 1996 T 4)Mindestgrenze für Einbau 1.000 mm²/s (* E DIN 52007:2013

Viskositäten Straßenbaubitumen und PmB

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 16

TV=135 °C

TV=145 °C

Quelle: Shell Bitumen

Page 9: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

9

Was wird gemessen?

Zeit TemperaturSoll-Scherrate Scherrate AbweichungSchub-

spannungDyn.

Viskosität Normalkaft(s) (°C) (1/s) (1/s) (%) (Pa) (Pa·s) (g)(s) ( C) (1/s) (1/s) (%) (Pa) (Pa s) (g)

10 150,00 0,16 0,16 0,48 0,04 0,25 -0,1020 149,90 0,25 0,25 0,45 0,06 0,24 -0,0430 149,90 0,40 0,40 0,44 0,10 0,24 -0,2040 150,00 0,63 0,63 0,45 0,15 0,24 0,0350 150,10 1,01 1,00 0,45 0,23 0,23 -0,0760 150,10 1,59 1,58 0,45 0,37 0,23 0,0571 149,90 2,52 2,51 0,45 0,59 0,23 0,10

81 149 90 3 99 3 97 0 45 0 93 0 23 0 00

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 17

81 149,90 3,99 3,97 0,45 0,93 0,23 0,0091 150,10 6,32 6,29 0,45 1,46 0,23 0,20

101 150,10 10,00 9,96 0,45 2,30 0,23 -0,20

Protokollauszüge 50/70 bei 150 °C

Temperature(°C)

Shearstress(Pa)

Shearrate(s‐¹)

Dyn.viscosity(Pa s)

Normal force(N)

150,01 1,08 2,571 0,42 ‐0,06787150 1,331 3,215 0,4139 ‐0,06815

150,01 1,67 4,016 0,4158 ‐0,06818150,01 2,088 5,019 0,416 ‐0,06825150,01 2,609 6,273 0,416 ‐0,06815150 3,266 7,837 0,4167 ‐0,06798150 4,118 9,874 0,417 ‐0,06828

150,01 5,14 12,36 0,4159 ‐0,06771150 6,435 15,44 0,4167 ‐0,06849150 8,043 19,3 0,4168 ‐0,06744150 10,05 24,11 0,4167 ‐0,06782150 12,67 30,36 0,4173 ‐0,06724150 15,86 37,94 0,4179 ‐0,06744150 19,89 47,41 0,4195 ‐0,06802150 24,73 59,24 0,4175 ‐0,06782

1,E+00

y [P

a*s]

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 18

150 30,97 74,44 0,4161 ‐0,0682150 38,67 93,01 0,4158 ‐0,06776

1,E-011,00E+00 1,00E+01 1,00E+02

Shea

r vis

cosi

t

Shear rate(s-¹)

Page 10: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

10

Protokollauszüge 50/70 bei 90 °C

Temperature(°C)

Shearstress( Pa)

Shearrate(s‐¹)

Dyn.viscosity(Pa s)

Normal force(N)

89,92 0,5189 0,0222 23,37 ‐0,0789489,92 0,6484 0,0277 23,41 ‐0,07843, , , , ,89,93 0,8108 0,03465 23,4 ‐0,0789589,93 1,014 0,04328 23,42 ‐0,0786989,93 1,268 0,05408 23,44 ‐0,0797889,94 1,585 0,06758 23,46 ‐0,0798289,94 1,983 0,08445 23,48 ‐0,0784689,94 2,48 0,1055 23,5 ‐0,0790689,94 3,102 0,1318 23,53 ‐0,0788489,95 3,879 0,1647 23,55 ‐0,0787889,95 4,847 0,2059 23,55 ‐0,0783689,95 6,151 0,2612 23,55 ‐0,07879

1,E+02

Pa*s

]

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 19

1,E+00

1,E+01

1,E-02 1,E-01 1,E+00 1,E+01 1,E+02

Shea

r vis

cosi

ty [P

Shear rate(s-¹)

Protokollauszüge 50/70 bei 30 °C

Temperature(°C)

Shearstress(Pa)

Shea rrate(s‐¹)

Dyn.viscosity(Pa s)

Normal force(N)

29,96 1,67E+03 0,01736 9,62E+04 ‐0,201529,97 1,95E+03 0,02295 8,52E+04 ‐0,193429,97 2,66E+03 0,02857 9,30E+04 ‐0,160429,97 2,66E 03 0,02857 9,30E 04 0,160429,97 3,28E+03 0,03541 9,26E+04 ‐0,12429,97 4,22E+03 0,04466 9,45E+04 ‐0,0673229,98 5,28E+03 0,0554 9,53E+04 0,0135229,98 6,68E+03 0,06954 9,60E+04 0,126529,98 8,38E+03 0,08672 9,66E+04 0,283629,98 1,05E+04 0,1086 9,68E+04 0,506229,98 1,31E+04 0,1358 9,64E+04 0,814229,98 1,61E+04 0,1699 9,50E+04 1,23129,98 1,97E+04 0,2122 9,27E+04 1,768

1,E+06

1,E+07

[Pa*

s]

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 20

1,E+03

1,E+04

1,E+05

1,E-02 1,E-01 1,E+00

Shea

r vis

cosi

ty

Shear rate(s-¹)

Page 11: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

11

Protokollauszüge 50/70 Temperatursweep, Auflösung 5 K bzw. 10 K

Tempe‐rature [°C]

Dyn.     viscosity[Pa∙s]

150 0,41691140 0,65329130 1 11317130 1,11317120 2,06228115 2,90790110 4,18962105 6,1862495 14,7019490 23,4546780 66,7603670 226,750001,E+03

1,E+04

1,E+05

y [P

a*s]

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 21

,60 910,7062550 3643,5882440 13491,1764730 94165,00000

1,E-01

1,E+00

1,E+01

1,E+02

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160

Shea

r vis

cosi

t

Temperature [°C]

Protokollauszüge 50/70 organischer Zusatz (Wachs) –bei 150 °C

Temperature(°C)

Shearstress(Pa)

Shearrate(s‐¹)

Dyn.viscosity(Pa s)

Normal force(N)

150,1 0,7543 2,031 0,3715 8,54E‐03150,1 0,957 2,569 0,3724 0,01029150,09 1,174 3,215 0,3651 9,75E‐03150,09 1,467 4,017 0,3652 0,01109150,09 1,812 5,02 0,3609 9,88E‐03150,09 2,26 6,272 0,3603 0,01102150,08 2,824 7,838 0,3602 0,01141150,08 3,507 9,794 0,3581 0,01111150,08 4,388 12,36 0,355 0,01166150,08 5,474 15,44 0,3545 0,01159150,07 6,822 19,3 0,3535 0,0129150,07 8,527 24,11 0,3536 0,01293

1,E+00

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 22

1,E-011,00E-02 1,00E-01 1,00E+00 1,00E+01 1,00E+02

Shea

r vis

cosi

ty [P

a*s]

Shear rate(s-¹)

Page 12: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

12

Protokollauszüge 50/70 organischerZusatz (Wachs) - bei 80 °C

Temperature(°C)

Shearstress( Pa)

Shearrate(s‐¹)

Dyn.viscosity(Pa s)

Normal force(N)

79,86 4,52 6,67E‐03 677,3 0,0139379,86 10,22 0,01394 732,8 0,0132679,87 16,34 0,01975 827,1 0,0133779,88 20,84 0,02302 905,2 0,01358, , , , ,79,88 25,87 0,02957 874,9 0,0140679,89 29,68 0,03461 857,4 0,0155779,89 34,63 0,04463 775,9 0,0159479,9 38,87 0,05527 703,2 0,01898

1,E+02

1,E+03

sity

[Pa*

s]

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 23

1,E+00

1,E+01

1,E-02 1,E-01 1,E+00 1,E+01 1,E+02

Shea

r vis

cos

Shear rate(s-¹)

Protokollauszüge 50/70 organischer Zusatz (Wachs) - bei 70 °C

Temperature(°C)

Shearstress(Pa)

Shear rate(s‐¹)

Dyn.viscosity(Pa s)

Normal force(N)

69,86 14,48 4,44E‐03 3,26E+03 ‐9,02E‐0369,86 28,56 0,01204 2,37E+03 ‐7,93E‐0369,87 56,5 ‐2,13E‐0369,87 52,99 0,01939 2,73E+03 3,13E‐0369,88 61,65 0,02775 2,22E+03 8,42E‐0369,89 74,24 0,03623 2,05E+03 0,0121969,89 82,99 0,04527 1,83E+03 0,015169,89 92,8 0,05531 1,68E+03 0,01838

1,E+03

1,E+04

sity

[Pa*

s]

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 24

1,E+00

1,E+01

1,E+02

1,E-02 1,E-01 1,E+00 1,E+01 1,E+02

Shea

r vis

cos

Shear rate(s-¹)

Page 13: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

13

Protokollauszüge 50/70 organischer Zusatz (Wachs) - bei 30 °C

Temperature(°C)

Shearstress(Pa)

Shearrate(s‐¹)

Dyn.viscosity(Pa s)

Normal force(N)

29,97 4,21E+03 0,03416 1,23E+05 ‐0,0108929,97 5,44E+03 0,04488 1,21E+05 0,0683129,98 6,85E+03 0,05539 1,24E+05 0,174429,98 8,59E+03 0,06913 1,24E+05 0,317129,98 1,08E+04 0,08685 1,25E+05 0,515129,98 1,35E+04 0,1083 1,24E+05 0,789429,98 1,67E+04 0,1357 1,23E+05 1,15929,98 2,04E+04 0,1696 1,21E+05 1,64629,98 2,48E+04 0,2122 1,17E+05 2,258

1,E+06

[Pa*

s]

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 25

1,E+04

1,E+05

1,E-02 1,E-01 1,E+00

Shea

r vis

cosi

ty

Shear rate(s-¹)

Protokollauszüge 50/70 organischer Zusatz (Wachs) - TemperatursweepTemperature[°C]

Shear viscosity[Pa∙s]

150 0,35876140 0,54472130 0,89713

1,E+06

120 1,60694115 2,21684110 3,13138105 4,54481100 6,7019295 10,2830890 15,9714880 794,2250070 2306 28571

1,E+02

1,E+03

1,E+04

1,E+05

Shea

r vis

cosi

ty [P

a*s]

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 26

70 2306,2857160 2498,9166750 6218,812504030 122400,00000

1,E-01

1,E+00

1,E+01

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

S

Temperature [°C]

Page 14: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

14

Dyn. Viskositäten: Einfluss der PrüfgeometrieKoaxial (Spindel) - Platte/Kegel - Platte/Platte (DSR)

1,E+05

1,E+06

1,E+01

1,E+02

1,E+03

1,E+04

Shea

r vis

cosi

ty [P

a*s]

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 27

1,E-01

1,E+00

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150Temperature [°C]

50/70_Kegel 50/70+Wachs A_Spindel 50/70+Wachs A_Kegel 50/70+Wachs A_Platte (DSR)

Dyn. ViskositätEinfluss der Bitumenart und -sorte

1,E+03

1,E+04

1,E+01

1,E+02

Shea

r vis

cosi

ty [P

a*s]

∆≈25 K

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 28

1,E-01

1,E+00

70 80 90 100 110 120 130 140 150Temperature [°C]

70/100_Z 30/45_Z 25/55-55_Z

Page 15: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

15

Viskosität - Einfluss organischer Zusätze (Wachse) Beispiel 50/70

1,E+03

1,E+04

1,E+01

1,E+02

Shea

r vis

cosi

ty [P

a*s]

∆ 7 K

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 29

1,E-01

1,E+00

70 80 90 100 110 120 130 140 150Temperature [°C]

50/70_Z 50/70+Sasobit_Z 50/70+Licomont_Z 50/70+Asphaltan B_Z50/70 + Wachs B 50/70 + Wachs C

∆≈ 7 K

50/70 + Wachs A

Viskosität - organischer Zusatz (Wachs)Wachs A_Z Zylinder (Spind)Temperature [°C] Shear viscosity [Pa*s]

160,0 1,08E‐02155,0 1,11E‐02150,0 1,17E‐02145,0 1,24E‐02140 0 1 36E 02

120 °C

140,0 1,36E‐02135,0 1,46E‐02130,0 1,56E‐02120,0 1,82E‐02115,0 2,06E‐02110,0 1,94E‐01105,0 6,63E+00100,0 4,14E+0295,0 1,37E+07

1 E+051,E+061,E+071,E+08

Pa*s

]

110 °C

100 °C

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 30

1,E-021,E-011,E+001,E+011,E+021,E+031,E+041,E+05

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160

Shea

r vis

cosi

ty [P

Temperature [°C]

Page 16: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

16

Viskosität eines Wachses und eines 50/70 mit 3% Wachs A

1,E+03

1,E+04

1,E+00

1,E+01

1,E+02

Shea

r vis

cosi

ty [P

a*s]

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 31

1,E-02

1,E-01

70 80 90 100 110 120 130 140 150Temperature [°C]

Sasobit_Z 50/70+Sasobit_Z50/70 + Wachs AWachs A

Einfluss der Richtung der Temperierung

1,E+04

Dynamische Viskosität an PmB 25/55-55 A – Wachs C Erwärmungs- und Abkühlungstrend von 60°C --> 130°C -->60°

1,E+04

Dynamische Viskosität an PmB 25/55-55 A – Wachs C Erwärmungs- und Abkühlungstrend von 60°C --> 130°C -->60°

1,E+01

1,E+02

1,E+03

mis

che

Visk

ositä

t η[P

as]

FrischErwärmungstrend1,E+01

1,E+02

1,E+03

mis

che

Visk

ositä

t η[P

as]

FrischFrischAbkühlungstrendErwärmungstrend

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 32

1,E-01

1,E+00

60 70 80 90 100 110 120 130

dyna

m

Temperatur [°C]

1,E-01

1,E+00

60 70 80 90 100 110 120 130

dyna

m

Temperatur [°C]

Page 17: Bestimmung der Dynamischen Viskosität - fgsv.de · 03.05.2013 1 Workshop Dynamisches Scherrheometer 30. April 2013 in Köln Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das

03.05.2013

17

Zusammenfassung

Bitumen besitzt viskose ElementeKinematische und dynamische Viskosität sind über die Dichte des Bitumens miteinander verknüpftWird nur von Viskosität gesprochen ist meist die kinematischeWird nur von Viskosität gesprochen, ist meist die kinematische Viskosität gemeintZahlenwertmäßig unterscheidet sich die kin. Viskosität (mm²/s) mit Faktor 1.000 von der dyn. Viskosität (Pa·s)Prüfgeometrie Spindel und Platte/Kegel sind anwendbar, sofern Gerätefaktoren bekannt sind und Gerät kalibriert wurde. DSR-Gerät kann mit Spindel, Patte/Kegel und Platte/Platte-Geometrie bestückt werden

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 33

Platte/Platte Geometrie für Viskositätsmessungen nur mit EinschränkungenÜberprüfung des newtonschen Verhaltens immer erforderlichInsbesondere bei viskositätsveränderten Bitumen sind Kenntnisse über die Viskosität äußerst hilfreich

Kontakt

[email protected]

Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Renken | DSR-Workshop Dynamisches Scherrheometer I 30. April 2013 Köln-Deutz I 34

Tel.: 0049 531- 62062 (Sek)

Tel.: 0049 531- 62052 (D)