Ocena adhezji asfaltów modyfikowanych - dr J.Król

pkd.org.pl

Ocena adhezji asfaltów modyfikowanych - dr J.Król

dr inż. Jan Król ¹

prof . Jerzy Piłat ¹, mgr inż. Michał Sarnowski ¹, inż. Wioleta Czarnacka²

1) Politechnika Warszawska 2) Eurovia Polska S.A.

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.

POLITECHNIKA

WARSZAWSKA


Adhezja

Odporność mieszanek mineralno-asfaltowych na

działanie wody i mrozu

Asfalty drogowe a polimeroasfalty

Badania porównawcze metod pomiaru adhezji

Wpływ modyfikacji asfaltu polimerem na

przyczepność lepiszcza do kruszywa

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


Odgrywa zasadniczą rolę w trwałości nawierzchni asfaltowych

Warunkuje:

wytrzymałość mechaniczną MMA

odporność na czynniki atmosferyczne

szczelność nawierzchni

odporność na procesy starzeniowe zachodzące podczas eksploatacji

nawierzchni

Podstawowe rodzaje przyczepności:

mechaniczna (bierna lub względna)

fizykochemiczna (właściwa, czynna)

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


Mechaniczne związanie błonki lepiszcza z

powierzchnią materiału mineralnego

Przyczepność mechaniczna zależy od:

porowatości powierzchni materiału

mineralnego

szorstkości powierzchni materiału

mineralnego

kształtu ziaren kruszywa oraz struktury krystalicznej

lepkości lepiszcza (mała lepkość – dobre zwilżenie

powierzchni ziarna kruszywa)

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


Związanie błonki lepiszcza z powierzchnią materiału

mineralnego, wzajemne oddziaływanie sił przyciągania

między cząsteczkami błonki bitumicznej i cząsteczkami

powierzchni kruszywa

Przyczepność fizykomechaniczna zależy od:

składu chemicznego asfaltu

lepkości lepiszcza

składu mineralogicznego kruszywa i pochodzenia materiału

kamiennego – zawartość krzemionki (SiO2)

▪ napięcia powierzchniowego lepiszcza na granicy faz asfalt/kruszywo

▪ kąta zwilżania

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


Powierzchnia odmytego kruszywa

Powierzchnia nieodmytego kruszywa

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


Dobra adhezja

Dobra kohezja

Odporność MMA

na działanie wody

(odporność na odmywanie

lepiszcza z powierzchni

kruszywa i niszczące

działanie mrozu)

Trwałość nawierzchni

Metoda wg PN-EN 12697-12

(Modified Lottman Test, AASHTO T 283)


Odporność zależy min. od:

ilości lepiszcza asfaltowego

grubości otoczki asfaltowej

zawartości wolnych przestrzeni

struktury i rodzaju mieszanki

ITSR

=

ITS

ITS

w

d

⋅100

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


Asfalt niemodyfikowany 50/70

Asfalt modyfikowany 45/80-55



widoczne cząstki

rozproszonego polimeru o

kształcie sferycznym

cząstki polimeru mogą tworzyć

różne struktury

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


Mieszanka mineralno-asfaltowa

(MMA) z asfaltem modyfikowanym


Widoczne cząstki rozproszonego

polimeru o kształcie sferycznym

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


Różne struktury polimeroasfaltów

Różne możliwości rozproszenia polimeru w MMA

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


zwiększenie zawartości lepiszcza

stosowanie dodatków poprawiających

przyczepność (adhezyjnych)



zastosowanie asfaltów modyfikowanych polimerami → wpływ na

poprawę adhezji nie potwierdzony jednoznacznie w badaniach

zastosowanie asfaltów modyfikowanych metodą mieszaną →

polimer + kwas polifosforowy → nowa metoda

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


KRUSZYWO

dolomit 5/8 gabro 5/8

żwiry

polodowcowe

kruszone 5/8

LEPISZCZE

asfalt

PmB

asfalt PmB asfalt

PmB

50/70 45/80-55 50/70 45/80-55 50/70 45/80-55

ŚRODEK

ADHEZYJNY

0%

0,4%

0%

0,4%

0%

0,4%

0%

0,4%

0%

0,4%

0%

0,4%

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


ŻWIRY

KRUSZONE

GABRO

DOLOMIT

GĘSTOŚĆ [g/cm 3 ] 2,680 2,990 2,810

ZAWARTOŚĆ SiO 2 [%]

75 - 90 40 - 50 < 5

LEPISZCZE

50/70 PmB 45/80-55

PiK [°C] 50,8 55,2

PENETRACJA [0,1 mm] 52 51

LEPKOŚĆ w 60°C [Pa*s] 342 1442

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


metoda butelkowa

test gotowania

(PN- EN 12697-11 + AC:2007)

(PN – 84 B-06714/22)


Oddziaływanie wody w temp.

pokojowej na kruszywo otoczone

asfaltem poddane procedurze

mieszania.

?


Oddziaływanie wrzącej wody na

kruszywo otoczone asfaltem:

Temp. 100 °C


Czas 3 min od zagotowania

Temp. 25 °C


Czas 24 h

Wizualnie określona ocena stopnia odmycia lepiszcza z luźnych ziaren kruszywa

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


100

90

80

70

60

Największą efektywność działania środek adhezyjny wykazuje na próbkach

kruszywa pokrytego asfaltem niemodyfikowanym

ODMYCIE [%]

50/70

50/70+ADH

PmB 45/80-55

PmB 45/80-55+ADH

50/70

50/70+ADH

PmB 45/80-55

PmB 45/80-55+ADH

50/70

50/70+ADH

PmB 45/80-55

PmB 45/80-55+ADH

50

40

30

20

10

0

DOLOMIT GABRO ŻWIRY KR.

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


80

70

ZASTOSOWANIE POLIMEROASFALTU – SPADEK ODMYCIA

ODMYCIE[%]

60

50

40

30

20

10

0

50/70

PmB 45/80-55

50/70

PmB 45/80-55

50/70

PmB 45/80-55

DOLOMIT GABRO ŻWIRY KR.

50/70 PmB 45/80-55

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


100

90

ŻWIRY KRUSZONE - NAJLEPSZA ADHEZJA

KRYTERIUM KWASOWOŚCI NIEJEDNOZNCZNĄ PODSTAWĄ OCENY PRZYDATNOŚCI

80

70

TEST GOTOWANIA

METODA BUTELKOWA

ODMYCIE [%]

60

50

40

30

20

10

0

50/70

50/70

50/70

DE80B

DE80B

DE80B

50/70

50/70

50/70

DE80B

DE80B

DE80B

DOLOMIT(ZASADOWA) 50/70 DE80B GABRO(POŚREDNIA) 50/70 ŻWIRY KR(KWAŚNA) DE80B

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


100

90

METODA GOTOWANIA

TEST BUTELKOWA

80

ODMYCIE [%]

70

60

50

40

30

20

10

0

50/70

PmB 45/80-55

TEST GOTOWANIA

GABRO

50/70

PmB 45/80-55

METODA BUTELKOWA

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


ODMYCIE – TEST GOTOWANIA, [%]

80

75

70

65

60

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

R² = 0,941

R² = 0,9139

R² = 0,704

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

ODMYCIE – TEST BUTELKOWY, [%]

DOLOMIT GABRO ŻWIRY KRUSZONE

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


Dodatek środka adhezyjnego do lepiszcza asfaltowego poprawia

adhezję.

Największą efektywność działania środek adhezyjny wykazuje na

próbkach kruszywa pokrytych asfaltem niemodyfikowanym w teście

gotowania.

Stosowanie asfaltu modyfikowanego polimerem wpływa na

poprawę przyczepności lepiszcza do kruszywa.

Poprawę przyczepności można obserwować szczególnie na próbkach

bez dodatku środka adhezyjnego.

Korzystny wpływ stosowania polimeroasfaltu w poprawie adhezji

należy wiązać z wyższą lepkością lepiszcza modyfikowanego i większą

odpornością na mechaniczne odrywanie od powierzchni kruszywa.

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.


Rodzaj zastosowanego kruszywa ma znaczący wpływ na

przyczepność do lepiszcza asfaltowego.

Kryterium kwasowości kruszywa (zawartość SiO2) nie może stanowić

jedynej podstawy oceny przydatności kruszywa do celów drogowych.

Na przykładzie żwirów kruszonych stwierdzono, że twardość,

ścieralność i struktura krystaliczna oraz mikro- i makro- tekstura w

dużym stopniu wpływają na przyczepność lepiszcza asfaltowego do

kruszywa.

Wyniki badań uzyskane w metodzie gotowania i w metodzie

butelkowej nie są porównywalne.

Obie metody stosują inny mechanizm oddzielenia lepiszcza z

powierzchni ziarna, co w znacznym stopniu różnicuje uzyskane wyniki.

Jakość robót drogowych i jej kontrola

Ostróda 7-8 października 2010 r.

More magazines by this user
Similar magazines