Mathematical modelling of rheological properties of polymer modified bitumens

• Autorzy: Grabowski W. , Kuczma M. S. , Słowik M.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie matematyczne właściwości reologicznych asfaltów drogowych modyfikowanych polimerami

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with the problem of improving the rheological properties of bitumens through modification with polymers. The purpose of the paper is to extend the knowledge on the rheology of polymer modified bitumens and the mathematical description of phenomena occurring in modified binders by making use of linear visco-elastic rheological models. Two domestic road bitumens, D70 and D200, were used in our laboratory experiments. These bitumens have been modified with three types of elastomers: SBS, SIS and SBR. The amount of the elastomer added to the bitumen was of 4%, 6% and 8%. The samples of the binders have been investigated in the basic rheological tests: creep and elastic recovery. First, for the approximation of the nonlinear experimental curves obtained the simple linear visco-elastic models of Kelvin, Lethersich, Burgers and a three-parameter standard model have been utilized. It was shown that these models, which seem to be appropriate for description of the visco-elastic behaviour of asphalt binders and asphalt mixtures, especially the Burgers model, exhibit significant limitations. On the other hand, a very good approximation of the experiment results of elastic recovery and creep was obtained by making use of a generalised Kelvin model (correlation ratio R > 0.999).

PL

Tematyka pracy jest związana z zagadnieniem polepszenia właściwości Teologicznych asfaltów drogowych w wyniku modyfikacji elastomerami. Celem pracy jest rozszerzenie aktualnego stanu wiedzy na temat reologii asfaltów modyfikowanych polimerami oraz próba matematycznego opisu zjawisk zachodzących w lepiszczach asfaltowych poddanych obciążeniu. Przedmiotem badań byty dwa krajowe asfalty drogowe rodzaju D70 i D200. Asfalty te poddano modyfikacji w warunkach laboratoryjnych dodatkiem trzech elastomerów: SBS, SIS oraz SBR. Elastomery dodawano do asfaltu w ilości 4%, 6% i 8%. Próbki lepiszczy poddano badaniom wybranych właściwości Teologicznych: lepkości dynamicznej, nawrotu sprężystego oraz pełzania. Do opisu matematycznego krzywych eksperymentalnych wykorzystano metodę aproksymacji oraz interpolacji nieliniowej punktów pomiarowych. Zastosowano następujące proste modele reologiczne ośrodków liniowo lepko-sprężystych: model Kelvina, model standardowy, model Lethersicha oraz model Burgersa. Wykazano, że modele te, uznawane za dobrze opisujące lepko-sprężyste zachowanie lepiszczy asfaltowych i mieszanek mineralno-asfaltowych (szczególnie model Burgersa), mają istotne ograniczenia. Natomiast zastosowanie uogólnionego modelu Kelvina do opisu zjawiska pełzania i nawrotu odkształceń pozwoliło na uzyskanie bardzo dobrej zgodności krzywych teoretycznych i krzywych eksperymentalnych (przy współczynniku korelacji R > 0,999).

Słowa kluczowe

EN

bitumen; polymer; rheology; elastic recovery; creep

PL

asfalt drogowy; polimery; reologia; odprężenie; pełzanie

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Foundations of Civil and Environmental Engineering
• Rocznik: 2002
• Tom: No. 2
• Strony: 27--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Grabowski W.

autor

Kuczma M. S.

autor

Słowik M.

• Poznan University of Technology. Institute of Civil Engineering