دوام قیر و آسفالت

اینگونه پیش بینی میشود که سطح جاده های آسفالت شده قبل از اینکه نیاز به تعمیر و نگهداری پیدا کنند، سال های زیادی میتوانند قابلیت سرویس دهی به استفاده کنندگان از راه را داشته باشند. در واقع بدون شک نمونه هایی از آسفالت اجرا شده در بسیاری از کشورها وجود دارد که 40 یا 50 سال قدمت دارند و هنوز هم یک روسازی قابل استفاده را در مسیرهایی با ترافیک کم ارائه میدهند.

اصطلاح "دوام" اغلب برای توصیف حفظ خصوصیات مطلوب مهندسی و کارایی در طول عمر یک آسفالت استفاده میشود و در واژه نامه مهندسی از ویژگی های عملکردی آن است.

دوام عبارت است از توانایی مواد تشکیل دهنده برای مقاومت در برابر اثرات مخرب آب، پیری و تغییر دما در مقدار مشخصی از بارگذاری ترافیک، بدون رخ دادن این موضوع زوال برای یک دوره طولانی میباشد.

هر چند یکپارچگی سنگدانه ها عامل مهمی در عملکرد طولانی مدت آسفالت ها میباشد اما در درجه اول جنبه های مرتبط با ویژگی های پیرشدگی قیر است که بیشترین تاثیر را بر دوام آسفالت ها، پوشش های سطحی، چیپ سیل و فوگ سیل دارند.

ثابت شده است کمّی سازی دوام قیر یک کار دشوار است و روش های ارزیابی این ویژگی تقریبی است. سخت شدن قیر در طول مراحل انبارداری و تولید و بهره برداری در طول عمر یک آسفالت اهمیت فوق العاده ای دارد.

مطالعات طولانی مدت نشان داده است قیر بصورت مشابه با بسیاری از مواد آلی تحت تاثیر اکسیژن، اشعه ماوراء بنفش و تغییرات دما قرار میگیرد. این تاثیرات خارجی در قیر باعث سخت شدن آن و در نتیجه باعث کاهش نفوذ قیر، افزایش نقطه نرمی و معمولاً افزایش درجه نفوذ (IP) آن میشود. در سال های اخیر، پدیده سخت شدن قیر و در نتیجه سخت شدن آسفالت در لایه های روسازی اهمیت پیدا کرده است زیرا باعث افزایش سختی مواد و در نتیجه افزایش قابلیت پخش شدن بار وارده می شود. این سخت شدن به عنوان شکست شناخته میشود و اعتقاد بر این است که عمر یک روسازی را افزایش میدهد.

در سطوح آسفالتی در صورتیکه آسفالت در معرض شرایط محیطی قرار بگیرند، سخت شدن قیر میتواند اثرات مخربی بر عملکرد آن داشته باشد و منجر به ایجاد درز و یا ترک شود. این اثر به عنوان سخت شدن شناخته میشود، این اصطلاح حاکی از آن است که تغییر در خواص قیر برای عمر مفید سطح آسفالتی مضر است.

سال هاست که تمایل به سخت شدن قیر تحت تاثیر شرایط جوی شناخته شده و مورد مطالعه قرار گرفته است. پانزده فاکتور مختلف که بر پیری قیر تاثیر میگذارند شناسایی شده که در زیر شرح داده شده است.

مهمترین موارد این پانزده مکانیزم عبارتند از:

اکسیداسیون مهمترین عامل سخت شدن قیر شناخته میشود. مانند بسیاری از مواد آلی، قیر نیز در تماس با اکسیژن به آرامی اکسید میشود. گروه های قطبی حاوی اکسیژن تشکیل میشوند و این گروه ها تمایل دارند که به میسل (جمع مولکول های محلول کلوئیدی) با وزن میسلر بالاتر تبدیل شوند و در نتیجه ویسکوزیته قیر را افزایش دهند. واکنش اکسیژن با مولکول های قیر باعث تشکیل گونه های کربونیل میشود و در نتیجه مولکول های بزرگتر و پیچیده تری ایجاد میشود که قیر را سخت و انعطاف ناپذیر میکند. درجه اکسیداسیون به مقدار زیادی بستگی به دما، دوره قرار گرفتن در معرض و ضخامت نازک فیلم قیر دارد. میزان اکسیداسیون برای هر 10 درجه سانتیگراد افزایش دما تا بیش از 100 درجه سانتیگراد دو برابر میشود. مدتهاست که سخت شدن ناشی از اکسیداسیون دلیل اصلی پیرشدن قیر شناخته میشود، و این اهیمت به حدی میباشد که به سایر عوامل توجه کمتری میشود. با این حال اگر چه عوامل دیگر عموماً کمتر از اکسیداسیون اهمیت دارند اما قابل اندازه گیری هستند.

از بین رفتن مواد فرار در اثر تبخیر

پدیده سخت شدن استریک برای اولین بار در سال 1944 توسط تراکسلر گزارش شد، زمانیکه مشاهده شد که نمونه های قیر ذخیره شده در 25 درجه سانتیگراد افزایش گرانروی پیدا میکنند، این سخت شدن فیزیکی معمولاً به ترکیبی از تجدید ساختار مولکول های موجود در قیر و تبلور آهسته موم ها نسبت داده می شود. جهت گیری مجدد مولکولی که منجر به سخت شدن میشود، در استفاده از گرما برگشت پذیر است. به گفته تراکسلر با افزایش دمای ذخیره سازی تا 70 درجه سانتیگراد میتوان ساختار تغییر یافته را تغییر داد و نمونه به ویسکوزیته اصلی خود بازگردد.

سخت شدن قیر حاصل از حرکت اجزای روغنی آن است که از قیر به داخل ماده معدنی تراوش میکند، این تابعی از گرایش تراوش قیر و تخلخل سنگدانه است.

شرایطی که سخت شدن در آن اتفاق میفتد به میزان قابل توجهی متفاوت است. در طول ذخیره سازی، قیر برای مدت چند روز یا چند هفته در دمای بالا بصورت فله نگهداری میشود. در طول ذخیره سازی بصورت گرم، مخلوط کردن، حمل و نقل و تحویل، در طول مدت اجرا، برای مدت زمان طولانی قیر بصورت یک فیلم نازک در دمای پایین یا متوسط است.

میزان قرار گرفتن در معرض هوایِ آسفالت در حال اجرا مهم است و به فضای خالی مخلوط بستگی دارد. در مخلوط های متراکم و نسبتاً متراکم، میزان سخت شدن نسبتاً کم است، در حالی که آسفالت هایی که ساختار بازتری دارند مانند آسفالت متخلخل، سخت شدنِ قابل توجهی پیدا میکنند. میزان قرار گرفتن در معرض هوا برای پوشش های سطحی یا سیل های پاششی بطور بالقوه بسیار بیشتر از موردی است که در مورد لایه های آسفالت متراکم وجود دارد.

وقتی قیر در دمای بالا و بصورت فله ذخیره میشود، سخت شدن بسیار کمی اتفاق می افتد. بررسی‌ها نشان میدهد که 3-4 کیلوگرم قیر ذخیره شده در یک مخزن 7 کیلوگرمی که در دمای 150 درجه سانتیگراد قرار دارد؛ در طی یک دوره ذخیره سازی 4 هفته ای تقریباً هیچ تغییری در ویسکوزیته خود نشان نمی دهد. زیرا سطح قیری که در معرض اکسیژن قرار دارد نسبت به حجم آن بسیار ناچیز است. اما اگر قیر در حال سیرکوله باشد و از ورودی لوله در بالای مخزن به سطح قیر در حال سقوط باشد ممکن است سخت شدن قابل توجهی در آن ایجاد شود. این امر به این دلیل بوجود می آید که سطح قیر با سقوط از لوله ورودی نسبتاً بزرگ در معرض اکسیژن قرار میگیرد.

"پیری کوتاه مدت" اصطلاحی در مورد سفت شدن قیر است که در هنگام جابجایی ایجاد میشود. در طی فرآیند اختلاط تخمین زده میشود که تمام سنگدانه ها و مواد پرکننده با یک فیلم نازک از قیر که معمولاً بین 5 تا 15 میکرومتر ضخامت دارند پوشانده شده است. 

اگر قیر حاصل از یک تن از بتن آسفالتی متراکم با ضخامت 10 میلی متر پخش شود، مساحتی در حدود 10000 متر مربع را اشغال میکند که معادل بیش از یک و نیم برابر زمین فوتبال با اندازه متوسط است. بنابراین هنگامی که قیر با سنگدانه داغ مخلوط میشود و در مخلوط کن پارویی به لایه های نازک پخش میشود، شرایط برای بروز اکسیداسیون و از دست دادن بخش های فرّار درون قیر ایده آل است. سخت شدن قیر در طی این فرآیند کاملاً شناخته شده است و هنگام انتخاب نوع قیر مورد استفاده در نظر گرفته میشود. به عنوان مثال یک تخمین بسیار تقریبی در هنگام اختلاط با سنگدانه داغ در یک میکسر پارویی، درجه نفوذ قیر تا حدود 30 % کاهش می یابد. با این حال میزان سخت شدن به عوامل مختلفی از جمله دما، مدت زمان اختلاط و ضخامت فیلم قیر بستگی دارد. به حداقل رساندن سخت شدن در هنگام اختلاط بستگی به کنترل دقیق همه این عوامل دارد. کنترل دما و مقدار قیر یک ویژگی حیاتی است. شکل زیر به وضوح افزایش سخت شدن قیر را نشان میدهد که با افزایش دمای مخلوط با مقادیر بالاتر نقطه نرمی اندازه گیری میشود.

توجه داشته باشید که شاخص پیری یک پارامتر اساسی تعریف نشده است. معمولاً نسبت دو مقدار است (به عنوان مثال گرانروی، سختی یا نفوذ) در زمان های مختلف اندازه گیری می شود.

نوع میکسر استفاده شده نیز بر میزان سخت شدن در هنگام اختلاط تاثیر میگذارد. مشخص شده است که میزان سخت شدن در یک میکسر درام اغلب کمتر از آن است که در یک میکسربچ معمولی اتفاق می افتد. این به دلیل وجود بخار در درام است که دسترسی اکسیژن را محدود می کند. با این حال، تعدد طرح های مختلف نوع میکسر مورد استفاده بر میزان سخت شدن در هنگام اختلاط تأثیر می گذارد. تغییر در میزان سخت شدن بین طرح های مختلف کارخانه تقریباً اجتناب پذیر است.

کارخانه های درام، مدرن به ویژه آنهایی که دارای درام مخلوط ضد جریان و پیکربندی های درام دوتایی با کارایی اختلاط بسیار بالا هستند منجر به حداقل سخت شدن قیر در مقایسه با کارخانه های قدیمی تر درام مخلوط می شود. با وجود این مطالعه ای که روی دو میکسر مختلف درام انجام شد، نشان داد که برای دمای مخلوط معادل کاهش کلی نفوذ و افزایش نقطه نرم شدن میتواند کمتر از نیمی از آن باشد که در یک میکسر بچ معمولی اتفاق می افتد.

سخت شدن قیر در آسفالت ها در هنگام ذخیره سازی، حمل و نقل و جابجایی میکسرهای درام که حجم زیادی آسفالت را تولید می کنند  نیاز به ذخیره سازی سیلو برای مواد مخلوط دارند. در چنین شرایطی مخلوط ها در سیلوهای گرم و همچنین در وسایل نقلیه هنگام جابجایی ذخیره میشوند.

مقداری از سخت شدن قیر در هنگام ذخیره سازی بصورت گرم چه در مخازن و یا در وسیله نقلیه مانند کامیون صورت خواهد گرفت. همان طور که اشاره شد میزان سخت شدن اساساً به مدت زمان قرار گرفتن در معرض اکسیژن، ضخامت فیلم قیر و دمای مخلوط بستگی خواهد داشت. هنگامی که یک مخلوط در یک سیلوی ذخیره سازی تخلیه می شود، هوا همراه با مخلوط وارد آن شده و مقداری در حفره های فضای خالی به دام می افتد. در طول دوره ذخیره سازی، مقداری از اکسیژن موجود در این هوا با قیر واکنش نشان خواهد داد. اگر هوای اضافی وارد سیلو نشود اکسیداسیون قیر متوقف می شود.

مهم است که در دریچه های ورود و خروجی هوا نباشد و هیچ روزنه دیگری وجود نداشته باشد که هوا بتواند وارد سیلو شود. اگر در دریچه تخلیه هوا نباشد سیلو ممکن است مانند دودکش رفتار کند، هوا را از دریچه تخلیه (که از دروازه بارگیری خارج می شود) وارد کند و منجر به اکسید و خنک سازی مواد ذخیره شده شود. علاوه بر این مخازن با سطح بالای ماده واکنش خواهد داد. این واکنش دی اکسید کربن تشکیل میدهد که چون سنگین تر از هوا است میتواند سطح مخلوط را پوشش دهد و از آن در برابر اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند. در ایالات متحده آمریکا برخی از سیلوها میتوانند تحت فشار گازهای خروجی بدون اکسیژن از مشعل قرار گیرند. این گازهای خروجی سیلو را از هوا خارج میکنند و با ایجاد فشار مثبت جزئی، مانع ورود بیشتر هوا به سیلو میشوند.

مطالعات انجام شده در ایالات متحده آمریکا نشان میدهد که اگر اکسیداسیون در سیلو محدود به القاء شدن توسط هوای ورودی باشد، در طول حمل و نقل و جابجایی اکسیداسیون اضافی کم یا بدون آن اتفاق می افتد. فرضیه این است که به هنگام تخلیه در کامیون، مقدار قابل توجهی از هوای تازه در مخلوط جذب نمی شود. بنابراین هوای اضافی کمی وجود دارد یا هوا برای اکسیداسیون در دسترس نیست. در حقیقت مشاهده شد که اگر مخلوط مستقیماً از میکسر پارو به وسیله حمل و نقل تخلیه شود میزان سخت شدن آن در حین حمل بسیار شبیه به آنچه در هنگام ذخیره سازی سیلو اتفاق می افتد میباشد.

اگر مواد در دمای پایین محیط قرار میگیرند یا اگر مخلوط برای مدتی در انبار گرم نگهداری شود، وسوسه افزایش دمای مخلوط برای جبران این دو عامل وجود دارد. با این حال افزایش دمای مخلوط کردن سرعت اکسیداسیون قیر را بطور قابل توجهی تسریع میکند و در نتیجه ویسکوزیته قیر را افزایش میدهد. بنابراین بخش قابل توجهی از کاهش ویسکوزیته حاصل از افزایش دمای اختلاط به دلیل اکسیداسیون اضافی قیر است که ممکن است بر عملکرد طولانی مدت ماده تاثیر منفی بگذارد و از بین خواهد رفت.

همانطور که در بالا توضیح داده شد مقدار قابل توجهی از سخت شدن قیر در هنگام اختلاط و تا حدی در هنگام ذخیره سازی و حمل و نقل آن رخ میدهد. این رفتار به عنوان پیری طولانی مدت توصیف شده است و در شکل زیر نشان داده شده است که شاخص پیری قیر را پس از مخلوط کردن، ذخیره سازی، حمل و نقل، اجرای آسفالت و خدمات بعدی نشان میدهد.

عامل اصلی که روی سخت شدن قیر در آسفالت ها از جمله راه های آسفالتی تاثیر میگذارد شامل فضای خالی مخلوط است. جدول زیر خواص قیرهای بازیابی شده از سه بتن آسفالت پس از 15 سال را نشان میدهد.

ویژگی های قیر درجا بتن آسفالت پنج ساله را با فضای خالی از 3 تا 12 درصد نشان میدهد. در فضای خالی کمتر از 5 %، سخت شدن بسیار کمی در حال استفاده رخ داده است. با این حال در فضای خالی بیش از 9، نفوذ درجا از 70 میلی متر به کمتر از 25 میلی متر کاهش یافت.

به دلیل وجود دلایل زیر قیر در سطح رویی جاده بسیار سریعتر از قیر در قسمت داخل آن سخت می شود. 

-  وجود یک منبع ثابت اکسیژن تازه

-  بروز گاه به گاه دمای بالا در سطح جاده

-  وقوع فوتواکسیداسیون قیر توسط اشعه ماوراء بنفش

فوتواکسیداسیون باعث میشود پوسته ای به ضخامت 4-5 میلی متر روی سطح فیلم قیر به سرعت تشکیل شود. این امر توسط اشعه ماوراءبنفش طبیعی ایجاد میشود. اعتقاد بر این است که به 10 میلی متری بالای یک فیلم قیر جذب می شود. تشکیل پوسته میتواند باعث کاهش جذب اکسیژن و از بین رفتن مواد فرّار شود. با این حال مواد اکسید شده در آب باران محلول است و میتوان آن را از بین برد در نتیجه در معرض قیر تازه قرار میگیرد.

اگرچه هر دو مخلوط با دانه بندی پیوسته و دانه بندی باز به عنوان متراکم در نظر گرفته میشوند، مواد دانه بندی شده باز با دوام بیشتر در نظر گرفته می شوند. یکی از عواملی که دوام را تحت تاثیر قرار میدهد قابلیت نفوذپذیری مخلوط به هوا است. مخلوط های دانه بندی باز معمولاً نسبت به مخلوط های دانه بندی پیوسته برای فضای خالی، کمتر در هوا نفوذ میکنند. این به این دلیل است که خلاء موجود در مخلوط های دارای دانه بندی باز به طور کلی گسسته هستند و بهم پیوسته نیستند، همان طور که ممکن است در مورد مخلوط های دانه بندی پیوسته وجود داشته باشد.

سرعت اکسیداسیون در شکل زیر نشان داده شده که در آن نفوذ، نقطه نرم شدن و PI قیرهای بازیابی شده از سطح و بتن آسفالت فله طی چندین سال ترسیم شده است.

پس از هفت سال نفوذ در سطح 25 میلی متر است، در حالیکه قیر در قسمت عمده ای از مخلوط دارای نفوذ 45 میلی متر است. به همین ترتیب تفاوت اساسی در PI وجود دارد. در بخش عمده ای از مخلوط، PI فقط اندکی تغییر کرده است، در حالیکه PI قیر در سطح به بالاتر از 4 رسیده است. در واقع اکسیداسیون سطح مطلوب است زیرا باعث میشود که قیرها نسبتاً سریع فرسایش داده شوند. سطوح سنگدانه جدیدی در معرض دید قرار گیرد و در نتیجه مقاومت در برابر لغزش سطح جاده بهبود یابد.

محتوای قیر (ضخامت فیلم قیر) نیز نقش بسیار مهمی در سرعت سخت شدن قیر در جاده دارد. آزمایش های انجام شده در این زمینه نشان داده است که اکسیداسیون یک فیلم قیر در دمای محیط بالا (یعنی بین 40 ℃ و 60 ℃) به عمق حدود 4 میلی متر محدود میشود، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.

اهمیت این امر به ضخامت متوسط فیلم قیر بستگی دارد، همان طور که قبلاً گفته شد میتواند از 5 تا 15 میلی متر باشد. پیشنهاد شده است برای عملکرد رضایت بخش مخلوط های با دانه بدی پیوسته و باز حداقل ضخامت فیلم قیر باید بین 6 تا 8 میکرومتر باشد.

بنابراین بطور کلی هرچه قیر کمتر باشد فیلم قیر نازک تر و سخت شدن سریعتر اتفاق می افتد.

ضخامت های معمول قشر نازک قیر به شرح زیر است:

•  بتن آسفالت متراکم بیشتر از 5 میکرومتر

•  روکش آسفالت گرم بیشتر از 7 میکرومتر

•  آسفالت متخلخل بیشتر از 12 میکرومتر

•  آسفالت ماستیک سنگی بیشتر از 6 میکرومتر

این روش برای محاسبه ضخامت فیلم قیر را برای سنگدانه تا 75 میلی متر تعیین میکند. بدیهی است که برخی از مواد عبوری از این غربال به میزان قابل توجهی ریزتر از 75 میلی متر خواهند بود، مخصوصاً برای مواردی که مواد پرکننده سنگ آهک به مخلوط اضافه میشود. بنابراین برای مواد با پرکننده بالا مانند آسفالت روکش گرم، ضخامت فیلم قیر کمتر از مقدار داده شده در بالا خواهد بود. با این حال اگر فرض شود که قیر و پرکننده سنگدانه درشت و ریز را میپوشاند مقادیر فوق ضخامت لایه چسب را دست کم میگیرند.

برخلاف اثرات سخت شدن قیر در روی سطح بالای راه، سخت شدن تدریجی لایه های اصلی روسازی مفید به نظر میرسد و بعنوان شکست توصیف می شود و با وجود قفل شدن آسفالت در داخل روسازی و محافظت از قرار گرفتن در معرض محیط، سخت شدن را نشان میدهد.

آزمایشگاه تحقیقات حمل و نقل (TRL) تحقیقات گسترده ای راجع به رفتار روسازی آسفالت در حال استفاده انجام داد. یکی از یافته های این تحقیق این بود که تغییرات در طول عمر آسفالت جاده رخ می دهد در درک رفتار آن بسیار مهم است. این تغییرات که بعنوان شکست شناخته میشوند، میتوانند روشن کنند که چرا مکانیسم های متداول خرابی رخ نمی دهد؛ به شرطی که جاده بیش از حداقل مقاومت آستانه ساخته شود باید عمر ساختاری بسیار طولانی اما نامشخص داشته باشد. افزایش سختی پایه آسفالت باعث میشود که با گذشت زمان کرنش های ناشی از ترافیک در ساختار روسازی که خستگی و تغییر شکل ساختار را کنترل میکنند کاهش یابد. بنابراین قبل از اینکه مقاومت سازه ای مواد را افزایش دهد یک جاده در اوایل زندگی خود در معرض آسیب ساختاری قرار میگیرد. اگر جاده با مقاومت کافی برای جلوگیری از آسیب سازه ای در اوایل زندگی خود طراحی و ساخته شده باشد مشخص شده است که در چند سال اول کار، سختی پایگاه جاده DBM (البته اکنون پایه) را دو برابر میکند و این بطور قابل توجهی مقاومت کلی روسازی در برابر خستگی و تغییر شکل ساختار را بهبود میدهد. بهبود ظرفیت تحمل جاده همانطور که با اندازه گیری انحراف تعیین می شود تایید این بهبود را فراهم میکند.

پوشش های سطحی احتمالاً بیشترین تماس را با مکانیستم های پیری محیطی در بین تمام آسفالت های قیری دارند. پوشش های پاشیده شده، معروف به روکش سطحی در انگلیس، چیپ سیل در ایالات متحده آمریکا و نیوزیلند و اسپری سیل در استرالیا، یک فیلم اتصال دهنده با عمق حدود 1.5 میلی متر در سطح جاده موجود ارائه میدهند که روی آن قطعات خرد شده پخش می شود.

موزاییک حاصل از چیپ سیل ها میزان پوشش را که مستقیماً در معرض هوا قرار میگیرد تعیین میکند اما نزدیکی کلی سطح به عناصر به این معنی است که اتصال دهنده در معرض عوامل پیری قرار دارد.

کشورهایی مانند استرالیا که در بیشتر قسمت های شبکه راه روستایی از آسفالت سطحی استفاده کرده اند توجه زیادی به میزان سخت شدن قیر در آن کرده اند. هیئت تحقیقات جاده استرالیا تحقیقاتی را در مورد عملکرد و طول عمر سیل های اسپری شده انجام داد و رابطه ای بین پیری اتصال دهنده و عمر سیل پیشنهاد داد. 

به وضوح مطلوب است که باید نتایج تست های آزمایشگاهی در دسترس باشد که بطور کمی مقاومت قیرها در برابر سخت شدن را در مراحل مختلف در طول فرآیند تولید تعیین کند. تعدادی آزمایش برای اندازه گیری تاثیر گرما و هوا بر قیر وجود دارد. هدف اصلی این آزمایش ها شناسایی قیرهایی است که بیش از حد فرّار هستند و یا در برابر اکسیداسیون حساس هستند و نمیتوانند عملکرد خوبی داشته باشند.

تست لایه نازک(لوییس و ولبرن-1940) شرایط عملی را شبیه سازی میکند. در این آزمایش قیر در دمای 163 درجه سانتیگراد به مدت 5 ساعت در لایه ای به ضخامت 3.2 میلیمتر ذخیره میشود. ادعا میشود که در این آزمایش میزان سخت شدن صورت گرفته تقریباً همان چیزی است که در عمل اتفاق می افتد. با این حال انتشار در فیلم قیر نیز محدود است و نمیتوان سخت شدن یا پیر دشن هموژن را به دست آورد. بر این اساس آزمون ایده آل نیست. این آزمون در ابتدا توسط انجمن آمریکایی آزمایش مواد (ASTM) در سال 1969 بعنوان روش ASTM D1754 به تصویب رسید و از آن زمان تاکنون اصلاح شده است (شامل ASTM، 2009)

در سال 1963 بخش بزرگراه ها، ایالت کالیفرنیا، آزمایشی را انجام داد که با دقت بیشتری آنچه را که برای قیر در هنگام اختلاط اتفاق می افتد، شبیه سازی می کند. این تست لایه نازک چرخشی (RTFOT) نامیده می شود. در این آزمایش هشت ظرف شیشه ای استوانه ای حاوی 35 گرم قیر در یک قفسه چرخان عمومی ثابت می شوند. در طول آزمایش، قیر به طور مداوم در اطراف سطح داخلی هر ظرف در یک فیلم نسبتاً نازک جریان می یابد، هوای گرم شده به طور دوره ای در هر ظرف شیشه ای دمیده میشود. دمای آزمون بطور معمول 163 درجه سانتیگراد برای یک دوره 75 دقیقه ای است. این روش اطمینان حاصل میکند که تمام قیرها در معرض گرما و هوا قرار میگیرند و حرکت مداوم اطمینان حاصل میکند که هیچ پوستی برای محافظت از قیر ایجاد نمی شود. ماده ای با پیرشدگی یکنواخت، مشابه آنچه در طی اختلاط در مقیاس کامل تولید می شود بدست می آید. واضح است که شرایط در آزمون با شرایط موجود در عمل یکسان نیست اما تجربه نشان داده است که میزان سخت شدن در RTFOT با آنچه در یک میکسر بچ معمولی مشاهده میشود رابطه خوبی دارد. با این حال شرایط اختلاط در کارخانه های با درام مدرن کمتر تهاجمی هستند و سخت شدن قیر در طی تولید آسفالت در چنین کارخانه هایی کمتر از پیش بینی شده توسط RTFOT است.

RTFOT در سال 1970 توسط ASTM بعنوان روش (2012, ASTM D2872-12e1 ASTM) پذیرفته شد و بعنوان بخشی از مشخصات اروپایی برای قیرهای روسازی در (BSI BS EN 12591:2000) گنجانده شد و بخشی از مشخصات Super pave است که در ایالات متحده استفاده میشود.

استرالیا از دستگاه RTFOT بطور مصنوعی استفاده میکند تا نمونه های قیر را تا سطح ویسکوزیته مشخص پیر نماید (SAVL-5.67 log Pa.sat458C) در نظر گرفته میشود که SALV برابر با ویسکوزیته یک قیر در یک سیل اسپری شده در پایان عمر مفید آن است و با استفاده از ویسکومتر صفحه کشویی شل اندازه گیری می شود(شکل زیر)

همبستگی بین زمان مصرف یک قیر برای رسیدن به SALV و عمر مفید درجا توسط یک هیئت تحقیقات راه استرالیا (ARRB) از داده های بدست آمده از قیر بازیافت شده از سیل اسپری شده پیر شده پیشنهاد شده است، این ارزیابی آزمون دوام نامیده میشود و توسط تعدادی از آژانس های جاده ای در استرالیا بعنوان نقطه کنترل مناسب بودن قیر برای استفاده در سیل اسپری شده اعمال می شود. (استرالیا یکی از معدود کشورهایی است که برای تعیین کمّی دوام قیر آزمایش مشخصی انجام میشود)

در طول سال ها تلاش های زیادی برای شبیه سازی پیری طولانی مدت قیر در آسفالت ها انجام شده است اما به دلیل تعداد متغیرهایی که بر میزان خنثی شدن پیری اتصال دهنده، نوع مخلوط، نوع کل و غیره تاثیر میگذارد، این بسیار دشوار است. برنامه تحقیقاتی بزرگراه راهبردی (SHRP) تکنیک های پیری تسریع شده را مورد بررسی قرار داده و پیری فشار (PAV) را به عنوان دستگاه ترجیحی برای شبیه سازی پیری طولانی مدت قیر شناسایی کرده است.

مشخصات Super pave ایالات متحده از RTFOT برای شبیه سازی پیری اولیه و به دنبال آن پیر شدن بیش از 20 ساعت در دمای بالا (90، 100 یا 110) و فشار 2070 کیلوپاسکال در PAV استفاده میکند. پس از این روش پیری از مانده برای ریومتری برشی پویا، رئومتری تیرخمشی و آزمایش کشش مستقیم استفاده میشود. 

استفاده از PAV، با استفاده از شرایط اصلاح شده در حال حاضر در اروپا بعنوان روشی برای پیری قیر در آزمایشگاه در نظر گرفته شده است. پیری مصنوعی اتصال دهنده ها در PAV برای شبیه سازی پیری درجا هنوز کاملاً معتبر است اما این روش اکنون بعنوان یک روش رضایت بخش بطور گسترده ای پذیرفته شده است.