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

Miftah Farid; Jan Król

doi:10.7409/rabdim.023.020

Opublikowane: 2023-12-30

Tom 22 Nr 4 (2023)

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

Miftah Farid , Jan Król

Dział: Articles

https://doi.org/10.7409/rabdim.023.020

Abstrakt

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.

Słowa kluczowe:

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

Podobne artykuły

Mehdi Kalantari, Recykling na zimno ze spienionym asfaltem, wiedza zdobyta z toru testowego w Niemczech , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 4 (2023)
Adam Liphardt, Piotr Radziszewski, Michał Sarnowski, Ocena możliwości stosowania zwiększonej zawartości granulatu asfaltowego w betonie asfaltowym z wykorzystaniem dodatków poprawiających urabialność mieszanek mineralno-asfaltowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 4 (2023)
Robert Jurczak, Paweł Mieczkowski, Oliwia Merska, Maria Ratajczak, Skuteczność specjalistycznego preparatu chemicznego w odświeżaniu granulatu asfaltowego , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 4 (2023)
Katarzyna Konieczna, Jan Król, Wykorzystanie metody Flow Number do oceny odporności na deformacje trwałe mieszanek stabilizowanych emulsją asfaltową , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 4 (2023)
Marek Iwański, Grzegorz Mazurek, Anna Chomicz-Kowalska, Przemysław Buczyński, Małgorzata Cholewińska, Mateusz Marek Iwański, Krzysztof Maciejewski, Piotr Ramiączek, Wpływ spoiwa mieszanego na właściwości recyklowanej mieszanki mineralno-asfaltowej z asfaltem spienionym w aspekcie jej uziarnienia , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 1 (2023)
Magdalena Wesołowska, Dawid Ryś, Analiza trwałości zmęczeniowej asfaltów drogowych i modyfikowanych z wykorzystaniem testu liniowego zwiększania amplitudy , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 17 Nr 4 (2018)
Adam Zofka, Dominika Maliszewska, Maciej Maliszewski, Jacek Boratyński, Zastosowanie metody FTIR ATR do badania zawartości polimeru w asfaltach modyfikowanych oraz do oceny podatności asfaltu na starzenie , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 3 (2015)
Piotr Radziszewski, Michał Sarnowski, Piotr Pokorski, Lepiszcza asfaltowe modyfikowane dodatkiem miału gumowego ze zużytych opon samochodowych – badania i praktyka , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 4 (2023)
Michał Sarnowski, Asfalty modyfikowane chemicznie o poprawionej adhezji do kruszywa , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 4 (2015)
Mateusz Marek Iwański, Małgorzata Linek, Piotr Nita, Patrycja Piotrowska, Eva Remišová, Ocena przydatności destruktu asfaltowego do drogowych nawierzchni betonowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 1 (2023)

1 2 3 4 5 6 7 8 > >>

Możesz również Rozpocznij zaawansowane wyszukiwanie podobieństw dla tego artykułu.

Inne teksty tego samego autora

Marcin Błaszczak, Karol J. Kowalski, Jan Król, Metoda oceny współczynnika tarcia, głębokości makrotekstury i poziomu dźwięku za pomocą analizy obrazu pola kontaktu opony z nawierzchnią , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 2 (2015)
Jan Król, Nowa metoda analizy mikrostruktury asfaltów modyfikowanych polimerami , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 7 Nr 4 (2008)
Piotr Radziszewski, Jerzy Piłat, Andrzej Plewa, Jan Król, Konstrukcje asfaltowych nawierzchni drogowych z zastosowaniem kruszyw polodowcowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 9 Nr 4 (2010)
Jan Król, Badania jednorodności zagęszczenia betonów asfaltowych z wykorzystaniem analizy obrazu , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 13 Nr 1 (2014)
Katarzyna Konieczna, Jan Król, Wykorzystanie metody Flow Number do oceny odporności na deformacje trwałe mieszanek stabilizowanych emulsją asfaltową , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 4 (2023)

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Farid, M., & Król, J. (2023). Badanie procesu starzenia asfaltu modyfikowanego polimerami przy zastosowaniu zmodyfikowanej metody cienkiej warstwy w aspekcie recyklingu. Roads and Bridges - Drogi I Mosty, 22(4), 379–386. https://doi.org/10.7409/rabdim.023.020

Cited by / Share

Bibliografia

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

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

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
Google Scholar

Miftah Farid

miftah.farid.dok@pw.edu.pl

Afiliacja:

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej, Al. Armii Ludowej 16, 00-637 Warszawa

Jan Król