Detailergebnis zu DOK-Nr. 57542
Hydrodynamisches Berechnungsmodell für das Rotationsviskosimeter (Dynamisches Scher-Rheometer) (Orig. engl.: Computional fluid dynamic modelling of the rotational viscometer)
| Autoren |
D. Hargreaves A. Hunter H. Morvan |
|---|---|
| Sachgebiete |
9.1 Bitumen, Asphalt |
BCRA '05: Proceedings of the 7th International Conference on the Bearing Capacity of Roads, Railways and Airfields, 27-29 June 2005, Trondheim, Norway. Trondheim: NTNU, Norwegian University of Science and Technology, 2005, CD-ROM, Paper No 93 10 S., 4 B, 2 T, 5 Q
Die Viskositäten von verschiedenen Bitumen und Bitumen-Füllergemischen wurden experimentell mit einem Rotationsviskosimeter bei verschiedenen Temperaturen und Rotationsgeschwindigkeiten bzw. Scherraten konventionell ermittelt. Dabei wurden starke Abhängigkeiten der Viskositäten von der Zeit (Versuchsdauer) festgestellt. Zur rheologisch-physikalischen Erklärung dieser Phänomene wurde ein komplexes fluiddynamisches rotationssymmetrisches Finite-Elemente-Modell und Fließberechnungsverfahren unter Verwendung von hydrodynamischen und nichtlinearen Verhaltensansätzen für die Fließgeschwindigkeiten (innerhalb des Rheometers) iterativ entwickelt und auf Verträglichkeit (mit den Probenverhaltensweisen im Rotationsexperiment) getestet sowie kalibriert. Hiermit konnte die sowohl pseudoplastische als auch die thixotrope Natur des Bitumens identifiziert und zuverlässig modelliert werden. Außerdem konnte damit eine Verschiebung (zentrifugale Drift) der Füllerpartikel innerhalb des Gemischs während der Rotation identifiziert und nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Anwendung bzw. Voraussetzung einer konstanten Fließgeschwindigkeit (Newtonsche Flüssigkeit) im Rotationszustand für Füller-Bitumengemische nicht zutrifft und deren Viskositäten somit nicht auf der Grundlage einer konstanten Scherrate bzw. Rotationsgeschwindigkeit ermittelt werden können. Zur Erklärung der Einflüsse der Rotationsgeschwindigkeiten und -dauer auf die Viskositäten bei ansonsten gleichen Temperaturen, kann das Modell in einfacher Weise erweitert und angepasst werden.