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2001年度・AAPT・アスファルト舗装技術目次へ
技術セッション 16

IMPACT OF FACTORS AFFECTING DETERMINATION OF GLASS TRANSITION TEMPERATURE USING A DYNAMIC SHEAR RHEOMETER INTRODUCTION

ダイナミックシアレオメータの導入によるガラス転移温度の決定に影響する要因の効き方

Gerald H. Reinke And Steven L. Engber, MTE Services, Inc, Onalaska, Wi 54650

Abstract

 数人の研究者がアスファルトバインダのガラス転移温度 (Tg)が、アスファルトが熱的に崩壊するであろう温度のリーズナブルに予測を与えるものであることを示してきた。ガラス転移温度は、もともとはポリマー材料対して定義されたもので、材料の分子量が、コントロールされた冷却によって、有意な崩壊を受ける温度とされている。アスファルト舗装おいては低温ひび割れは重要な損傷であることから、Tgを求めることができるツールはアスファルト研究者および供用性等級のバインダの調製者にとっても重要である。SHRPが開発した試験法はアスファルトバインダが、低温にさらされたてきに破壊する温度の予測にまで至るいくつかの方法を提供している。ベンディングビームれおめーたぃ (BBR)とか、もっと最近では BBRと直接引張試験 (DT)が、こうした温度に到達するために用いられている。たいていのバインダでは、ポリマー改質でも非改質でも、BBR、および BBRとDTの組み合わせのいずれでも同じ低温破壊値を予測することになる。本論文、ほかで報告された手順で求めたガラス転移温度は、しばしば、BBRや、BBRと DTの組み合わせによる得られる結果とよく似た低温破壊温度を予測する。しかしながら、Tg値とBBRクリープ試験や、引張強度試験から求めた値とは1℃の範囲までは一致しないバインダがある。
 Tgを求める代表的な方法は、試料をゆっくり冷却していったときに、熱膨張係数が不連続になる温度を求めるものである。最近、Andersonほかは、アスファルトバインダのガラス転移温度の求め方として膨張法について議論している。この方法によれば、ガラス転移温度は容積熱膨張係数が変わる温度として求められる。同じ論文の中で Andersonは、膨張計測法による Tgと、1.0 radian/secの試験周波数で得られたG"とはよく一致すると報告している。温度が低下する中での微少な容積の変化を注意深く正確に計測する必要から、膨張法もまた、たいていのアスファルト試験室では実施困難な方法である。また、他の研究者らは、試料を冷却していくときに、G"、つまり、動的粘度モデュラスが最大値に達する温度が、ガラス転移温度のリーズナブルで利用恋うな近似値になると述べている。Ferryは、Tgは容積計測の時間スケールに依存するはずだ、と述べており、Pinkほかは、そのアスファルトセメントに関する研究の中で、最大 G"の温度は冷却速度および試験周波数に依存すると述べている。