Rheological properties of road bitumens modified by natural asphalt

• Autorzy: Gajewski M. , Horodecka R.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.018.006

Warianty tytułu

PL

Właściwości reologiczne asfaltów drogowych zmodyfikowanych asfaltem naturalnym

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono kompleksowe wyniki badań funkcjonalnych oraz niestandardowych badań reologicznych wybranych asfaltów drogowych zmodyfikowanych dodatkiem asfaltu naturalnego. Wykazano, że w przypadku normowych badań funkcjonalnych asfalty o istotnie różnych właściwościach reologicznych są klasyfikowane jednakowo. W takich sytuacjach konieczne są badania cech lepko-sprężystości (badania zespolonych modułów ścinania) oraz badania cech lepko-sprężysto-plastyczności (badania przy powtarzalnym impulsie naprężeniowym, tj. np. badanie MSCR). Dodatkowo przeprowadzono badanie, które pośrednio jest używane do wyznaczania tzw. wyraźnych przejść fazowych. W przypadku lepiszczy asfaltowych przejścia fazowe nie są wyraźne, jednak temperatura odpowiadająca maksymalnej wartości części urojonej zespolonego modułu sztywności może być traktowana jako parametr istotny z punktu widzenia termodynamiki i reologii. Zalety modyfikacji lepiszcza asfaltem naturalnym są wyraźnie widoczne w normowym badaniu przyczepności do kruszyw. Z kolei w przypadku badań niestandardowych dopiero badanie MSCR i badanie przejść fazowych pozwoliły na wykazanie zalet asfaltów drogowych modyfikowanych asfaltem naturalnym.

EN

The paper presents comprehensive results of the performance and non-standard rheological tests of chosen paving-grade bitumens modified by adding natural asphalt. It has been demonstrated that standard performance tests give the same classification rating to bitumens that have considerably different rheological properties. In such situations it is indispensable to test visco-elastic properties (complex shear modulus test) and visco-elastic-plastic properties (using tests with repeated stress pulse, such as MSCR). Additionally, a test used for indirect determination of so-called distinct phase transitions was carried out as part of this research. Although phase transitions are not distinct in the case of bitumen binders, the temperature corresponding to the maximum value of the imaginary part of the complex stiffness modulus can be treated as an important parameter from the point of view of thermodynamics and rheology. The benefits of modification of binders by addition of natural asphalts are clearly evident in the standard binder/aggregate bond strength test. Conversely, the respective non-standard tests failed to demonstrate the advantages of paving-grade bitumens modified with natural asphalt until MSCR and phase transition tests were carried out to this effect.

Słowa kluczowe

PL

asfalt naturalny; DSR; moduły zespolone; MSCR; przejścia fazowe; właściwości reologiczne

EN

complex moduli; DSR; dynamic shear rheometer; MSCR; multiple stress creep recovery; natural/native asphalt; phase transition; rheological properties

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 17, no. 2
• Strony: 93--109
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gajewski M.

• Instytut Badawczy Dróg i Mostów, ul. Instytutowa 1, 03-302 Warszawa

autor

Horodecka R.

• Instytut Badawczy Dróg i Mostów, ul. Instytutowa 1, 03-302 Warszawa

Bibliografia

• 1. Ameri M., Mansourian A., Ashani S., Yadollahi G.: Technical study on the Iranian Gilsonite as an additive for modification of asphalt binders used in pavement. Construction and Building Materials, 25, 2011, 1379-1387
• 2. Ameri M., Mansourian A., Sheikhmotevali A.: Investigating effects of ethylene vinyl acetate and gilsonite modifiers upon performance of base bitumen using Superpave tests methodology. Construction and Building Materials, 36, 2012, 1001-1007
• 3. Bilski M.: Właściwości reologiczne asfaltów drogowych modyfikowanych dodatkiem asfaltów naturalnych z uwzględnieniem wpływu starzenia. Rozprawa doktorska, Politechnika Poznańska, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Lądowej, Poznań, 2017, 289p
• 4. Cholewińska M., Iwański M.: Modification of petroleum road asphalt 50/70 with natural asphalt Gilsonite. Structure & Environment, 2, 3, 2011, 5-10
• 5. Danowski M.: Nawierzchnie z dodatkiem asfaltu naturalnego Trynidad. Nawierzchnie asfaltowe, 2, 2009, 7-13
• 6. Grabowski W., Słowik M.: Nawierzchnie asfaltowe z dodatkiem asfaltu naturalnego Trinidad Epuré. Przegląd Budowlany, 83, 9, 2012, 20-23
• 7. Babagoli R., Hasaninia M., Namazi N.M.: Laboratory evaluation of the effect of Gilsonite on the performance of stone matrix asphalt mixtures. Road Materials and Pavement Design, 16, 4, 2015, 889-906
• 8. Król J., Radziszewski P., Kowalski K., Swieżewski P.: Właściwości niskotemperaturowe lepiszczy asfaltowych z dodatkiem parafin nowej generacji. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej: nr 283, Budownictwo i Inżynieria Środowiska, 59, 3/12/III, 2012, 265-271
• 9. Somé S.C., Pavoine A., Chailleux E.: Evaluation of the potential use of waste sunflower and rapeseed oils-modified natural asphalt as binders for asphalt pavement design. International Journal of Pavement Research and Technology, 9, 2016, 368-375
• 10. Themeli A., Chailleux E., Farcas F., Chazallon C., Migault B., Didelet G.: Ageing performances of asphaltite modified asphalts; Comparisons with equivalent petroleum asphalts. Materiały konferencyjne: 8RILEM International Symposium on Testing and Characterization of Sustainable and Innovative Bituminous Materials, 2015, 89-102
• 11. Yasar E.: Obtaining of modified asphalt with optimum quality through mixing of natural asphalt (gilsonite), asphalt and thinner oil. Geomech. Geophys. Geo-energy Geo-resour., 1, 2015, 103-107
• 12. Yilmaz M., Ertugrul Çeloglu M.: Effects of SBS and different natural asphalts on the properties of bituminous binders and mixtures. Construction and Building Materials, 44, 2013, 533-540
• 13. Błażejowski K., Olszacki J., Peciakowski H.: Poradnik asfaltowy. ORLEN Asphalt, Płock, 2014, 144p
• 14. Król J., Matraszek K.: Właściwości wysokotemperaturowe lepiszczy asfaltowych w badaniu cyklicznego pełzania z odprężeniem (MSCR). Drogownictwo, 10, 2012, 321-324
• 15. Piłat J., Radziszewski P.: Nawierzchnie asfaltowe. Wydawnictwa Komunikacji i Łaczności, Warszawa, 2010, 544p
• 16. Soenen H., Besamusca J., Fischer H., Poulikakos L., Planche J., Das P., et al.: Laboratory investigation of asphalt based on round robin DSC and AFM tests. Materials and Structures, 47, 7, 2014, 1205-1220
• 17. Styk S., Błażejowski K.: Technologia warstw asfaltowych. Wydawnictwa Komunikacji i Łaczności, Warszawa, 2014, 408p
• 18. Mezger T.G.: The Rheology - Handbook, For users of rotational and oscillatory rheometers. Vincentz Verlag, Hannover, 2002, 432p
• 19. Błażejowski K., Wójcik-Wiśniewska M.: Poradnik asfaltowy. ORLEN Asphalt, Płock, 2016, 147p
• 20. Barnes H.A., Hutton J.F., Walters K.: An Introduction to Rheology. Rheology Series, Elsevier, 3, 1989, 200p
• 21. Jemioło S., Gajewski M.: Modele konstytutywne do opisu zachowania się asfaltów i mas mineralno-asfaltowych w drogowo-lotniskowych nawierzchniach komunikacyjnych. Theorethical Foundations of Civil Engineering, Polish-Ukrainian Transactions, W. Szcześniak [ed], Oficyna Wydawnicza PW, 2002, Warszawa, 939-960
• 22. Ward J.M.: Mechaniczne własności polimerów jako tworzyw konstrukcyjnych. PWN, Warszawa, 1975, 374p
• 23. Gajewski M.: Comparison of rheological properties of chosen elastomers used in production of bridge bearings. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 16, 1, 2017, 47-64
• 24. D’Angelo J., Kluttz R., Dongré R., Stephens K., Zanzotto L.: Revision of the Superpave High Temperature Binder Specification: The Multiple Stress Creep Recovery Test. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 76, 2007, 123?157
• 25. Zoorob S.E., Castro-Gomez J.P., Pereira Oliveira L.A., O’Connell J.: Investigating the Multiple Stress Creep Recovery Asphalt Characterization Test. Construction and Building Materials, 30, 2012, 734-745
• 26. Gajewski M., Wróbel A., Jemioło S., Sybilski D.: Ocena wybranych lepiszczy asfaltowych pod względem ich odporności na deformacje trwałe. Logistyka, 6, 2009, cd, 1-10
• 27. Gajewski M., Bańkowski W., Sybilski D.: The influence of binder rheological properties on asphalt mixture permanent deformation. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, 10, 1, 2015, 54-60
• 28. Pszczoła M.: Spękania niskotemperaturowe warstw asfaltowych nawierzchni. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 5, 3, 2006, 76-110
• 29. Read J., Whiteoak D.: The Shell Asphalt Handbook. Wyd. 5, Thomas Telford Publishing, Londyn, 2003, 464p

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).