Roads and Bridges - Drogi i Mosty
22, 4, 2023, 379-386

Badanie procesu starzenia asfaltu modyfikowanego polimerami przy zastosowaniu zmodyfikowanej metody cienkiej warstwy w aspekcie recyklingu

Miftah Farid Poczta
https://orcid.org/0000-0001-5555-3073
Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej, Al. Armii Ludowej 16, 00-637 Warszawa
Jan Król Poczta
https://orcid.org/0000-0001-8728-3530
Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej, Al. Armii Ludowej 16, 00-637 Warszawa
Published: 2023-12-30

Streszczenie

Asfalt modyfikowany polimerami (PMB) to szeroko stosowany materiał do budowy dróg. Powszechnie asfalt modyfikowany polimerami wytwarzany jest poprzez mieszanie bitumu z różnymi rodzajami kopolimerów styrenowo-butadienowo-styrenowych (SBS) oraz, w razie potrzeby, z innym dodatkiem, takim jak środek sieciujący, w celu poprawy wydajności materiału. Proces starzenia asfaltów modyfikowanych polimerami jest bardziej złożony niż niemodyfikowanego asfaltu ze względu na interakcje molekularne między asfaltem a polimerem. Wcześniejsze badania sugerują, że modyfikator polimeru dominuje w degradacji chemicznej asfaltów modyfikowanych polimerami podczas starzenia krótkoterminowego, podczas gdy starzenie długoterminowe jest zdominowane przez utlenianie bitumu. W rezultacie destrukt asfaltowy zawierający asfalt modyfikowany polimerami jako spoiwo nadal zawiera polimer w swoim składzie chemicznym, co podkreśla potrzebę kompleksowego zrozumienia procesu starzenia asfaltów modyfikowanych polimerami. W obecnej praktyce destrukt asfaltowy jest podgrzewany przed zmieszaniem z materiałami pierwotnymi, aby umożliwić reaktywację jego starzejącego się spoiwa. W niniejszym badaniu zaproponowano metodę cienkiej warstwy (TFOT) jako metodę symulacji starzenia, ze zmianami czasu i temperatury w celu symulacji starzenia podczas procesu mieszania destruktu asfaltowego. Zjawisko utleniania bitumu przeważnie dominuje w procesie starzenia. Z analizy wskaźników ilościowych wynika, że w warunkach krótkiego czasu trwania i niższej temperatury degradacja polimeru pomaga w krótkim czasie ograniczyć proces starzenia. Co więcej, badanie DSR wykazało, że starzenie spowodowało wzrost złożonego modułu asfaltu modyfikowanego polimerami przy jednoczesnym zmniejszeniu kąta fazowego, co wskazuje na utwardzenie i przesunięcie w kierunku bardziej elastycznego zachowania. Najbardziej widoczny efekt starzenia można zaobserwować w niższej temperaturze testowej dla kąta fazowego i wyższej temperaturze testowej dla modułu zespolonego. Ogólnie rzecz biorąc, temperatura warunków starzenia odgrywa bardziej znaczącą rolę w dyktowaniu wpływu starzenia na asfalt modyfikowany polimerami niż czas jego trwania.

SÅ‚owa kluczowe


asfalt modyfikowany polimerami, recykling, destrukt asfaltowy, starzenie, FTIR

Pełny tekst:

PDF

Bibliografia


Sabadra V.: Use of polymer modified bitumen in road construction. International Research Journal of Engineering and Technology, 4, 12, 2017, 799–801

Zhang J., Huang W., Zhang Y., Yan C., Lv Q., Guan W.: Evaluation of the terminal blend crumb rubber/SBS composite modified asphalt. Construction and Building Materials, 278, 2021, 122377, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.122377

McNally T.: Introduction to polymer modified bitumen (PmB). In: McNally T. (ed.): Polymer Modified Bitumen, Woodhead Publishing, 2011, 1–21, DOI: 10.1533/9780857093721.1

Bíró S., Fazekas B.: Asphalt rubber versus other modified bitumens, 2012, api.semanticscholar.org/CorpusID:201858741

Ge D., Yan K., You L., Wang Z.: Modification mechanism of asphalt modified with Sasobit and Polyphosphoric acid (PPA). Construction and Building Materials, 143, 2017, 419–428, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.03.043

Honarmand M., Tanzadeh J., Beiranvand M.: Bitumen and Its Modifier for Use in Pavement Engineering. In: Hemeda S. (ed.): Sustainable Construction and Building Materials, IntechOpen, London, 2019, DOI: 10.5772/intechopen.82489

Wang S., Huang W.: Investigation of ageing behavior of terminal blend rubberized asphalt with SBS polymer. Construction and Building Materials, 267, 2021, 120870, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.120870

Jew P., Shimizu J.A., Svazic M., Woodhams R.T.: Polyethlene-modified bitumen for paving applications. Journal of Applied Polymer Science, 31, 8, 1986, 2685–2704, DOI: 10.1002/app.1986.070310824

Liang Z.-Z., Woodhams R., Wang Z., Harbinson B.: Utilization of Recycled Polyethylene in the Preparation of Stabilized, High Performance Modified Asphalt Binders. In: Waller H. (ed.): Use of Waste Materials in Hot-Mix Asphalt, ASTM International, 1993, DOI: 10.1520/STP19851S

Yu J.-Y., Feng Z.-G., Zhang H.-L.: Ageing of polymer modified bitumen (PMB). In: McNally T. (ed.): Polymer Modified Bitumen, Woodhead Publishing, 2011, DOI: 10.1533/9780857093721.2.264

Xing C., Liu L., Sheng J.: A new progressed mastic ageing method and effect of fillers on SBS modified bitumen ageing. Construction and Building Materials, 238, 2020, 117732, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117732

Yan C., Huang W., Tang N.: Evaluation of the temperature effect on Rolling Thin Film Oven ageing for polymer modified asphalt. Construction and Building Materials, 137, 2017, 485–493, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.01.135

Tian Y., Li H., Zhang H., Yang B., Zuo X., Wang H.: Comparative investigation on three laboratory testing methods for short-term ageing of asphalt binder. Construction and Building Materials, 266, 2021, 121204, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121204

Mallick R.B., Brown E.R.: An evaluation of superpave binder ageing methods. International Journal of Pavement Engineering, 5, 1, 2004, 9–18, DOI: 10.1080/10298430410001720774

Airey G.D.: Factors affecting the rheology of polymer modified bitumen (PMB). In: McNally T. (ed.): Polymer Modified Bitumen, Woodhead Publishing, 2011, DOI: 10.1533/9780857093721.2.238

Xu S., Yu J., Zhang C., Sun Y.: Effect of ultraviolet ageing on rheological properties of organic intercalated layered double hydroxides modified asphalt. Construction and Building Materials, 75, 2015, 421–428, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.11.046

Subhy A., Pires G.M., Lo Presti D., Airey G.: The effects of laboratory ageing on rheological and fracture characteristics of different rubberized bitumens. Construction and Building Materials, 180, 2018, 188–198, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.05.273

Tarsi G., Varveri A., Lantieri C., Scarpas A., Sangiorgi C.: Effects of different ageing methods on chemical and rheological properties of bitumen. Journal of Materials in Civil Engineering, 30, 3, 2018, 04018009, DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002206

Petersen J.C.: Transportation Research Circular E-C140. A review of the fundamentals of asphalt oxidation: chemical, physicochemical, physical property, and durability relationships. Transportation Research Board, Washington, 2009, https://www.trb.org/Publications/Blurbs/162366.aspx

Singh B., Saboo N., Kumar P.: Use of Fourier transform infrared spectroscopy to study ageing characteristics of asphalt binders. Petroleum Science and Technology, 35, 16, 2017, 1648–1654, DOI: 10.1080/10916466.2017.1350710

Yan C., Huang W., Ma J., Xu J., Lv Q., Lin P.: Characterizing the SBS polymer degradation within high content polymer modified asphalt using ATR-FTIR. Construction and Building Materials, 233, 2020, 117708, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117708

Nivitha M.R., Prasad E., Krishnan J.M.: Ageing in modified bitumen using FTIR spectroscopy. International Journal of Pavement Engineering, 17, 7, 2016, 565–577, DOI: 10.1080/10298436.2015.1007230

Branthaver J.F., Petersen J.C., Robertson R.E., Duvall J.J., Kim S.S., Harnsberger P.M., Mill T., Ensley E.K., Barbour F.A., Schabron J.F.: Binder Characterization and Evaluation Vol. 2: Chemistry. Strategic Highway Research Program, National Academy of Sciences, Washington 1993

Polacco G., Berlincioni S., Biondi D., Stastna J., Zanzotto L.: Asphalt modification with different polyethylene-based polymers. European Polymer Journal, 41, 12, 2005, 2831–2844, DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2005.05.034

Wilson A., Fuchs G., Scramoncin C., Martin D., Planche J.P.: Localization of the polymer phase in bitumen/polymer blends by field emission cryo-scanning electron microscopy. Energy & Fuels, 14, 3, 2000, 575–584, DOI: 10.1021/ef9902303

Yousefi A.A.: Polyethylene dispersions in bitumen: The effects of the polymer structural parameters. Journal of Applied Polymer Science, 90, 12, 2003, 3183–3190, DOI: 10.1002/app.12942

Xiaohu L., Yohann T., Redelius P.: Ageing of bituminous binders – laboratory tests and field data. E&E Congress, Copenhagen, 2008, DOI: 10.13140/2.1.4101.2487

Liu M., Ferry M.A., Davison R.R., Glover C.J., Bullin J.A.: Oxygen uptake as correlated to carbonyl growth in aged asphalts and asphalt corbett fractions. Industrial & Engineering Chemistry Research, 37, 12, 1998, 4669–4674, DOI: 10.1021/ie980450o

Lu X., Isacsson U.: Chemical and rheological evaluation of ageing properties of SBS polymer modified bitumens. Fuel, 77, 9–10, 1998 961–972, DOI: 10.1016/S0016-2361(97)00283-4

Yan C., Huang W., Lin P., Zhang Y., Lv Q.: Chemical and rheological evaluation of ageing properties of high content SBS polymer modified asphalt. Fuel, 252, 2019, 417–426, DOI: 10.1016/j.fuel.2019.04.022


Badanie procesu starzenia asfaltu modyfikowanego polimerami przy zastosowaniu zmodyfikowanej metody cienkiej warstwy w aspekcie recyklingu

  
Farid, Miftah; Król, Jan. Badanie procesu starzenia asfaltu modyfikowanego polimerami przy zastosowaniu zmodyfikowanej metody cienkiej warstwy w aspekcie recyklingu. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, [S.l.], v. 22, n. 4, p. 379-386, gru. 2023. ISSN 2449-769X. Available at: <>. Date accessed: 15 maj. 2024 doi:http://dx.doi.org/10.7409/rabdim.023.020.


Bookmark and Share