NISKO- I WYSOKOTEMPERATUROWE WŁAŚCIWOŚCI LEPISZCZY ASFALTOWYCH A WYMAGANIA KLIMATYCZNE POLSKI

Transkrypt

1 NISKO- I WYSOKOTEMPERATUROWE WŁAŚCIWOŚCI LEPISZCZY ASFALTOWYCH A WYMAGANIA KLIMATYCZNE POLSKI prof. dr hab. inż. Piotr Radziszewski mgr inż. Piotr Pokorski

2 Plan prezentacji 2 1. Wstęp 2. Właściwości wysokotemperaturowe 3. Właściwości niskotemperaturowe 4. Wymagania klimatyczne Polski 5. Wnioski

3 Wstęp 3 Lepiszcza asfaltowe kształtują właściwości mieszanek mineralno-asfaltowych odporność na odkształcenia trwałe odporność na spękania zmęczeniowe odporność na spękania niskotemperaturowe

4 Wstęp 4 Właściwości reologiczne określenie odporności lepiszcza asfaltowego na odkształcenia w funkcji obciążenia, czasu jego trwania, w szerokim zakresie zmiany temperatury Dobry asfalt to lepiszcze o szerokim temperaturowym zakresie lepkosprężystości zakres lepkosprężystości

5 Wstęp 5 RID-1/25: Asfalty drogowe i modyfikowane w polskich warunkach klimatycznych GDDKIA, NCBIR - projekt w latach Konsorcjum -Politechnika Warszawska -Politechnika Gdańska -Instytut Badawczych Dróg i Mostów

6 Właściwości wysokotemperaturowe 6

7 Właściwości wysokotemperaturowe 7 Badanie właściwości lepiszczy w wysokich temperaturach eksploatacyjnych -DSR Moduł zespolony ścinania lepiszczy przed i po starzeniu RTFOT Lepiszcze oryginalne G*/sinδ 1.00 kpa Lepiszcze po RTFOT - G*/sinδ 2.20 kpa

8 Właściwości wysokotemperaturowe 8 Badanie właściwości lepiszczy w wysokich temperaturach eksploatacyjnych -DSR Górny zakres PG 64 0 C 70 0 C 76 0 C 82 0 C 82 0 C 50/70 70/100 35/50 PmB 45/ /30 PmB 10/40-65 PmB 25/55-60 PmB 45/80-65 PmB 25/55-60 CR PmB 45/80-55 CR MG 35/50-57/69 MG 50/70-54/64

9 Właściwości wysokotemperaturowe 9 Test cyklicznego pełzania z odprężeniem MSCR Lepiszcze asfaltowe PmM 10/40-65 PmB 25/55-60 PmB 45/80-55 PmB 45/80-65 Zawartość polimeru 2,7 % 2,9 % 3,7 % 2,6 %

10 Właściwości niskotemperaturowe 10 m

11 Właściwości niskotemperaturowe 11 Badanie właściwości lepiszczy w niskich temperaturach eksploatacyjnych -BBR Lepiszcze po PAV: S<300 Mpa, m>0,3

12 Właściwości niskotemperaturowe 12 Badanie właściwości lepiszczy w niskich temperaturach eksploatacyjnych -BBR

13 Właściwości niskotemperaturowe 13 Badanie właściwości lepiszczy w niskich temperaturach eksploatacyjnych -BBR Dolne zakres PG C C C -?? 0 C 20/30 35/50 PmB 10/40-65 PmB 25/ /70 70/100 PmB 45-80/55 PmB 45/80-65 PmB 25/55-60 CR PmB 45/80-55 CR MG 35/50-57/69 MG 50/70-54/64

14 Właściwości niskotemperaturowe 14 Badania zjawiska pękania lepiszcza asfaltowego w niskiej temperaturze Analiza zjawiska pękania lepiszcza asfaltowego w niskiej temperaturze na podstawie nowej metodyki badawczej w odniesieniu do istniejących metod Teoretyczny opis zjawiska pękania niskotemperaturowego lepiszcza asfaltowego Model pękania niskotemperaturowego lepiszcza asfaltowego

15 20/30 35/50 50/70 70/100 PMB 10/40-65 PMB 25/55-60 PMB 25/55-60 CR PMB 45/80-55 PMB 45/80-55 CR PMB 45/80-65 PMB 25/55-80 PMB 45/80-80 PMB 65/ /30 35/50 50/70 70/100 PMB 10/40-65 PMB 25/55-60 PMB 25/55-60 CR PMB 45/80-55 PMB 45/80-55 CR PMB 45/80-65 PMB 25/55-80 PMB 45/80-80 PMB 65/ /30 35/50 50/70 70/100 PMB 10/40-65 PMB 25/55-60 PMB 25/55-60 CR PMB 45/80-55 PMB 45/80-55 CR PMB 45/80-65 PMB 25/55-80 PMB 45/80-80 PMB 65/ Właściwości niskotemperaturowe 15 Badania zjawiska pękania lepiszcza asfaltowego w niskiej temperaturze Temperatura T FT (przy przemieszczeniu 0,3 mm) Temperatura T FT (przy przemieszczeniu 0,1 mm) Temperatura T FT (przy przemieszczeniu 0,4 mm)

16 Temperatura T FT (0,3 mm), C Temperatura T FT (0,3 mm), C 50/70 PMB 45/80-55 PMB 45/80-55 CR PMB 45/80-65 PMB 45/ /100 PMB 65/ Temperatura kruchego pękania, C Temperatura T FT (0,3 mm), C 35/50 PMB 25/55-60 PMB 25/55-60 CR PMB 25/55-80 Właściwości niskotemperaturowe 16 Badania zjawiska pękania lepiszcza asfaltowego w niskiej temperaturze Przemieszczenie, mm -20 Śrenia asfalty drogowe Średnia asfalty modyfikowane Średnia asfalty wysoko modyfikowane

17 Właściwości niskoi wysokotemperaturowe 17 Indeks penetracji Rodzaj lepiszcza Indeks penetracji PI 20/30_1-0,06 20/30_2 0,00 35/50_1-0,48 35/50_2-0,53 50/70_1-1,04 50/70_2-0,90 70/100_1-0,83 70/100_2-0,97 PmB 10/40-65_1 0,92 PmB 10/40-65_2 2,16 PmB 25/55-60_1 1,61 PmB 25/55-60_2 1,24 PmB 45/80-55_1 2,93 PmB 45/80-55_2 1,50 PmB 45/80-65_1 5,14 PmB 45/80-65_2 3,70 PmB 25/55-80_1 4,95 PmB 25/55-80_2 6,43 PmB 45/80-80_1 5,59 PmB 45/80-80_2 6,72 PmB 65/105-80_1 7,17 PmB 65/105-80_2 7,94 PmB 25/55-60 CR_1 0,74 PmB 45/80-55 CR_1 1,48 MG 35/50-57/69 1,63 MG 50/70-54/64 1,67

18 Właściwości niskoi wysokotemperaturowe 18 Temperaturowe zakresy plastyczności i lepkosprężystości Rodzaj lepiszcza Temp. łamliwości wg Frassa Temp. pękania kruchego wg BBR Temp. mięknienia wg PiK Temp. płynięcia lepkiego wg DSR Zakres plastyczności Zakres lepkosprężystości 20/ , , / , , / , , / , ,0 80 PMB 10/ , ,2 93 PMB 25/ , ,6 105 PMB 45/ , ,2 93 PMB 45/ , ,6 98 PMB 25/55-60 CR , PMB 45/80-55 CR , ,6 103 MG 35/50-57/ ,0 102 MG 50/70-54/ ,0 111

19 Właściwości niskoi wysokotemperaturowe 19 Klasyfikacja PG badanych lepiszczy asfaltowych Rodzaj funkcjonalny PG 20/30 35/50 50/70 70/100 PmB 10/40-65 PmB 25/55-60 PmB 45/80-55 PmB 45/80-65 PmB 25/55-60 CR PmB 45/80-55 CR MG 35/50-57/69 MG 50/70-54/64 PG PG PG PG PG PG PG PG PG PG PG 82-?? PG 82-??

20 Wymagania klimatyczne Polski 20 Zakres PG dla warstwy ścieralnej nawierzchni Wymagane PG P=98% Warstwa ścieralna PG PG PG PG /100 PMB 45/80-55 PMB 45/80-65 PMB 25/55-60 CR PMB 45/80-55 CR

21 Wymagania klimatyczne Polski 21 Zakres PG dla warstwy wiążącej nawierzchni Wymagane PG P=98% Warstwa wiążąca PG PG /100 PMB 45/80-55 PMB 45/80-65 PMB 25/55-60 CR PMB 45/80-55 CR PG PG /100 PMB 45/80-55 PMB 45/80-65 PMB 25/55-60 CR PMB 45/80-55 CR

22 Wymagania klimatyczne Polski 22 Zakres PG dla warstwy podbudowy nawierzchni Wymagane PG P=98% Warstwa podbudowy PG PG PG /100 PMB 45/80-55 PMB 45/80-65 PMB 25/55-60 CR PMB 45/80-55 CR PG /70 70/100 PMB 45/80-55 PMB 45/80-65 PMB 25/55-60 CR PMB 45/80-55 CR

23 Wnioski 23 Wszystkie badane lepiszcza asfaltowe wykazują bardzo dobrą odporność na wysokie temperatury eksploatacyjne. Istnieje problem oceny właściwości niskotemperaturowych lepiszczy asfaltowych - badanie wg Fraassa jak i badanie wg BBR nie daje pełnej oceny odporności na niskie temperatury Na podstawie badań BBR stwierdzono, że lepiszcza asfaltowe charakteryzują się niekorzystnymi właściwościami niskotemperaturowymi Dolne zakresy temperatury wg PG dla badanych lepiszczy są bardzo wysokie (niekorzystne) i zawierają się od -10 C do -22 C Temperaturowy zakres lepkosprężystości wszystkich badanych lepiszczy asfaltowych jest bardzo szeroki i przekracza wartość 80 0 C lecz zakres ten niekorzystnie przesunięty jest w stronę bardzo wysokich temperatur eksploatacyjnych

24 Wnioski 24 Badania w reometrze BBR wykazały dużą różnicę pomiędzy temperaturą przy której moduł sztywności S w badaniu pełzania w 60 sekundzie obciążenia równa się 300 MPa, a temperaturą przy której parametr m w badaniu pełzania w 60 sekundzie obciążenia równa się 0,300 MPa. Należy stwierdzić, że metoda ta jest obciążona pewną niedoskonałością i w niewystarczający sposób różnicuje asfalty drogowe i asfalty modyfikowane. Metoda badawcza pomiaru temperatury odporności na kruche pękanie jest dobrą metodą do określania właściwości niskotemperaturowych lepiszczy asfaltowych. Najsilniej różnicuje ona właściwości lepiszczy asfaltowych (asfalty modyfikowane i asfalty drogowe) o stosunkowo małej penetracji. W zakresie lepiszczy o większej penetracji nie stwierdzono znacznych różnic pomiędzy właściwościami niskotemperaturowymi asfaltów drogowych i lepiszczy modyfikowanych.

25 Dziękuję za uwagę 25