LEPISZCZA
LEPISZCZA
BITUMICZNE
KLASYFIKACJA LEPISZCZY
LEPISZCZA W
GLOWODOROWE
ASFALTY SMOA
OWE
NATURALNE PONAFTOWE SMOA
A
SMOA
OWO-ASFALTOWE
JEZIORNE DROGOWE
SKALNE PRZEMYSA
OWE
UPA
YNNIONE
FLOKSOWANE
EMULSJE ASFALTOWE
MODYFIKOWANE
EMULSJE ASFALTOWE
2
MODYFIKOWANE
1
ROPA NAFTOWA
3
PRODUKCJA ASFALTÓW
4
2
BUDOWA ASFALTÓW (3)
100%
8,3
14,6
19,1
80%
30,8
36,3
asfalteny
60% 41,6
aromaty polarne
nafteno-aromaty
40%
nasycone
48,9
38,7
30,8
20%
12
10,4
8,5
0%
Penetracja 90 90 90
Lepkość (60°C) 140 210 340
PiK 454650
5
SKA
AD ASFALTÓW
" Skład chemiczny: " Metale
Skład chemiczny: Metale
 C - 82÷88%  V - 0,22%
 H - 8÷15%  Ni - 0,12%
 S - 0÷7%  Fe - 0,11%
 O - 0÷3%  Ca - 0,05%
 N - 0÷1%
6
3
FORMY WYST
POWANIA
ASFALTÓW
" zwykłe asfalty drogowe
" zwykłe asfalty drogowe
" emulsje asfaltowe
" asfalty upłynnione
" asfalty modyfikowane (elastomerem,
plastomerem)
plastomerem)
7
8
4
KLASYFIKACJA ASFALTÓW
DROGOWYCH PN-65/C-96170
D300 D200 D100 D70 D50 D35 D20
Penetracja 270÷ 180÷ 90÷ 65÷ 45÷ 30÷ 15÷
Penetracja 270 180 90 65 45 30 15
330 220 110 85 60 40 25
Temp. łamliwości -18 -15 -7 -7 -6 -4 -1
Temp. miÄ™knienia 25÷ 33÷ 38÷ 40÷ 42÷ 50÷ 56÷
40 45 52 55 57 65 71
Temperatura zapłonu 200 220 220 220 220 220 220
CiÄ…gliwość, 25°C 100 100 100 100 100 50 40
Odparowalność 2 1,5 1 1 1 1 1
Po odparowaniu w cienkiej warstwie
Spadek penetracji 40 40 40 40 40 40 40
CiÄ…gliwość, 25°C 60 60 50 50 50 25 20
Temp. łamliwości -15 -12 -7 -5 -4 -2 9 +1
NOWA KLASYFIKACJA
ASFALTÓW DROGOWYCH
10
5
BADANIA ASFALTÓW
" Gęstość " Zawartość parafiny
Gęstość Zawartość parafiny
" Penetracja " Lepkość
" Temperatura " Wygrzewanie
mięknienia
" Jednorodność
" Ciągliwość
" Moduł sztywności
" Temperatura łamliwości
" Badania reologiczne
g
" Temperatura zapłonu
" Temperatura palenia
11
PENETRACJA
Głębokość na jaką
zagłębi się igła
zagłębi się igła
penetracyjna
" obciążenie 100 g,
" temperatura 25°C,
" czas 5 s
" jednostka
penetracji
0,1 mm
12
6
WRAŻLIWOŚĆ TERMICZNA
Penetracja, 0.1 mm
średni
niska
wysoka
25°C
13
Temperatura
INDEKS PENETRACJI PI
PI = (200-500A) / (1+50A)
A = {log[Pen(T1)] - log[Pen(T2)] } / (T1-T2)
" Pen(T)  penetracja w temperaturze T
Pen(T) penetracja w temperaturzeT
" PI < -2.0  duża wrażliwość
" najczęściej  1.0 to +1.0
14
7
TEMPERATURA MI
KNIENIA
METOD
 PIERÅšCIEC
I KULA
Umowna temperatura
p
przejścia asfaltu ze stanu
lepko-sprężystego w stan
płynny
" Temperatura, przy której
asfalt umieszczony w
pierścieniu dotknie
podstawy aparatu pod
ciężarem kulki
" Prędkość przyrostu
temperatury 5°C/min
" Pen (TPiK) = 800 j.pen.
15
TEMPERATURA A
AMLIWOÅšCI
WG FRAASSA
Umowna temperatura przejścia
asfaltu ze stanu
lepkosprężystego w stan
lepkosprężystego w stan
kruchy (sprężysty)
" Na pÅ‚ytkÄ™ stalowÄ… 41×20 mm
nanieść 0,4 g asfaltu
" Płytkę umieścić w aparacie i
wyginać do długości 36,5 mm
" PrÄ™dkość oziÄ™biania 1°C/min
" Zginanie przeprowadza siÄ™ co
Zginanie przeprowadza siÄ™ co
1 min
" Pojawienie siÄ™ rysy lub
pęknięcia oznacza
temperaturę łamliwości
" Pen (TFraassa) = 1,25÷1,5 j.pen.
16
8
CI
GLIWOŚĆ
Długość próbki asfaltu w
chwili jej zerwania
" Temperatura 25°C, 15°C, ...
" Prędkość rozciągania
Å=5 cm/min dla te"25°C
Å=0,5 cm/min dla td"25°C
17
18
9
TEMPERATURA ZAPA
ONU
WG MARCUSSONA
Najniższa temperatura, przy której
j p, p y j
asfalt wydziela ilość pary
wystarczajÄ…cÄ… do wytworzenia z
powietrzem mieszaniny zapalajÄ…cej
się przy zbliżeniu płomienia
" Szybkość ogrzewania 3÷4°C/min
" Co 1°C zbliżamy pÅ‚omieÅ„ palnika
" Temperatura przy której pary zapalą
Temperatura przy której pary zapalą
siÄ™ z lekkim wybuchem jest
temperaturą zapłonu
19
PARAFINA
Parafiny powszechnie uważa się za szkodliwe:
 wzrost wrażliwości temperaturowej
 zmniejszenie ciągliwości
 zmniejszenie przyczepności do kruszyw
zmniejszenie przyczepności do kruszyw
 występowanie spękań nawierzchni (w niskich temperaturach)
 trudności przy zagęszczaniu,
 mniejsza odporność na deformacje.
" Postacie: krystaliczna, bezpostaciowa (rozproszona)
" Zazwyczaj podaje się wymóg <2%
" Różnice oznaczeń między różnymi metodami są 3-
Ä™ y y Ä…
krotne
20
10
LEPKOŚĆ
LEPKOŚĆ DYNAMICZNA (dla cieczy w ruchu) siła
LEPKOŚĆ DYNAMICZNA (dla cieczy w ruchu)  siła
potrzebna do pokonania tarcia wewnętrznego cieczy
powstającego przy przesuwaniu względem siebie
dwóch warstw cieczy o powierzchni A, odległych od
siebie o dx, z prędkością dŠ[Pa" s = 101 P (puaz)]
F dÅ
· =
A dx
A dx
" LEPKOŚĆ KINEMATYCZNA  iloraz lepkości
dynamicznej i gęstości cieczy [m2/s = 104 St (stokes)]
21
LEPKOŚĆ DYNAMICZNA
22
11
LEPKOŚĆ (1)
23
LEPKOŚĆ KINEMATYCZNA
24
12
LEPKOÅšCIOMIERZ
KAPILARNY
" Mierzy siÄ™ czas
" Mierzy siÄ™ czas
wypełnienia rurki
kapilarnej, pomiędzy
2 zaznaczonymi
punktami
" · = t × staÅ‚a kapilary
· t × staÅ‚a kapilary
25
LEPKOŚĆ KINEMATYCZNA (1)
26
13
KARTA JAKOÅšCI ASFALTU
BTDC
27
28
Zagęszczanie  max.30 Pa*s Mieszanie  0,2 Pa*s
14
STARZENIE ASFALTÓW
Proces powodujący twardnienie asfaltów -
Proces powodujący twardnienie asfaltów -
zwiększenie ich lepkości i zmniejszenie
ich elastyczności w danej temperaturze.
Twardnienie asfaltu jest wynikiem redukcji
ilości związków o mniejszej masie
cząsteczkowej i wzrostu ilości związków o
cząsteczkowej i wzrostu ilości związków o
dużej masie cząsteczkowej, głównie
asfaltenów.
29
CZYNNIKI POWODUJ
CE
STARZENIE
" wysoka temperatura,
" promieniowanie UV,
" utlenianie.
" Największa część zmian zachodzi w
" Największa część zmian zachodzi w
procesie produkcji i wbudowania
mieszanek mineralno-asfaltowych.
30
15
STARZENIE (1)
31
STARZENIE (2)
32
16
STARZENIE (3)
" W g j
grubej warstwie
" W cienkiej warstwie TFOT
" W cienkiej wirujÄ…cej warstwie
RTFOT
" Warunki badania BN-70/0537-
04:
 5 godzin, 163°C, 50 cm3, 3
mm
mm
 suszarka z obrotowym
talerzem i wymuszonym
przepływem powietrza
" Określa się ubytek masy oraz
zmiany podstawowych
parametrów asfaltu
33
STARZENIE TFOT
34
17
PAV  Pressure Aging Vessel
Po RTFOT
P 2 07 MP 20 d 90 100 l b 110°C
P=2,07 MPa - 20 godz. - 90, 100 lub 110°C
Symulacja  7-10 lat
35
36
18
MODUA
SZTYWNOÅšCI
Ã
Ã
" Służy do wyznaczania
" Służy do wyznaczania
E
E =
sztywności mas bitumicznych i
µ
nośności nawierzchni
" Jest miarą wrażliwości
Ã
temperaturowej
S(T, t) =
" Jest miarą zachowań
µ(T, t)
( , )
reologicznych
l i h
37
NOMOGRAM VAN DER
POELA
38
19
ADHEZJA
39
PRZYCZEPNOŚĆ BIERNA
" PN 84/B 06714 22
PN-84/B-06714-22
 kruszywo 4/6,3; 6,3/10 lub 10/12,5 otoczyć bitumem w ilości
2,5÷3%
 próbki MMA ostudzone do temperatury pokojowej zalać wodą
destylowaną i gotować 3 minuty
 wynik ocenia siÄ™ wzrokowo pod lupÄ…  procent odmytej
powierzchni kruszywa
" METODA LCPC
METODA LCPC
 kruszywo otoczone asfaltem przechowuje siÄ™ w wodzie
destylowanej w temperaturze 40°C w ciÄ…gu 24 godzin
 ocena  j.w.
40
20
ÅšRODKI POPRAWIAJ
CE
ADHEZJ

" Dodatki kationowe: aminy tłuszczowe. Są bardziej
Dodatki kationowe: aminy tłuszczowe Są bardziej
uniwersalne i efektywne.
" Dodatki anionowe: sole tłuszczowe sodu lub potasu
(mydła).
" Wapno hydratyzowane
" Można je dozować do asfaltów jak i do kruszyw
(lepsze efekty, mniejsze zużycie).
41
REOLOGIA ASFALTÓW
42
21
KONSYSTENCJA
43
REOLOGIA ASFALTÓW
MODEL BURGERSA CYKL REAKCJI W
MODELU BURGERSA
44
22
WA
AÅšCIWOÅšCI LEPKO-
SPR
ŻYSTE
45
46
23
ASFALTY MODYFIKOWANE
" Modyfikatory:
Modyfikatory:
 Elastomery
 Plastomery
 Kompozyty elastomer + plastomer
" Najczęściej stosowane są elastomery SBS
(styren-butadien-styren) o budowie liniowej
" Butadien nadaje sprężystość i ciągliwość
" Butadien nadaje sprężystość i ciągliwość
" Styren zwiększa odporność termiczną: lepkość, PiK
" Przestrzenna sieć tworzy się w temperaturze około
100°C
47
ASFALTY MODYFIKOWANE 4
48
24
ASFALTY MODYFIKOWANE
Zwiększona kohezja i nawrót sprężysty asfaltu modyfikowanego
49
KLASYFIKACJA ASFALTÓW
MODYFIKOWANYCH
" Klasyfikacja TWT PAD 97:
" Klasyfikacja TWT-PAD-97:
 ze względu na penetrację:
" DE 30, DE 80, DE 150, DE 250
 ze względu na temperaturę mięknienia (dodatek
modyfikatora)
" A, B, C
50
25
CEL MODYFIKACJI
ASFALTÓW
" wydłużenie okresu eksploatacji nawierzchni drogowej;
y p j g j;
" poprawa właściwości użytkowych asfaltu i mieszanki
mineralno  asfaltowej, tak aby spełniała wymagania
odporności na:
deformacje trwałe lepkosprężyste
pękanie temperaturowe
zmęczenie
starzenie
działanie zewnętrznych czynników destrukcyjnych
51
Podstawowe modyfikatory
(1)
" Elastomery (polimery termoplastyczne):
rożne postaci elastomerów
52
26
KORZYÅšCI ZE STOSOWANIA
ELASTOMEROASFALTÓW (1)
" większy przedział plastyczności
efekt:
- większa odporność na kloleinowanie w lecie i spękania w zimie
53
KORZYÅšCI ZE STOSOWANIA
ELASTOMEROASFALTÓW (2)
" sprężystość (nawrót sprężysty)  zwiększa się:
wytrzymałość zmęczeniowa
y y Ä™
odporność na spękania
odporność na koleinowanie
54
27
KORZYÅšCI ZE STOSOWANIA
ELASTOMEROASFALTÓW (3)
" większa odporność na kolienowanie
" większa odporność na kolienowanie
55
KORZYÅšCI ZE STOSOWANIA
ELASTOMEROASFALTÓW (4)
56
28
KORZYÅšCI ZE STOSOWANIA
ELASTOMEROASFALTÓW (5)
" lepsza adhezja do kruszyw
pjy
" dobra ciągliwość (+sprężystość)
" zwiększona lepkość (+wyższa TPiK)
57
WA
AŚCIWOŚCI ASFALTÓW
WYNIKAJ
CE Z MODYFIKACJI
PLASTOMERAMI (1)
" modyfikacja kopolimerem etylenu PE:
modyfikacja kopolimerem etylenu PE:
 zmniejszenie penetracji;
 wzrost TPiK;
 zmniejszenie wrażliwości temperaturowej;
" modyfikacja kopolimerem PIB:
 zmniejszenie kruchości asfaltu w niskiej temperaturze;
 zmniejszenie kruchości asfaltu w niskiej temperaturze;
" modyfikacja kopolimerem EVA:
 lepsze właściwości lepiszcza w podwyższonych temperaturach
użytkowych;
 zmniejszenie wrażliwości temperaturowej;
58
29
Właściwości asfaltów wynikające
z modyfikacji plastomerami (2)
" modyfikacja mieszaninÄ… PIB i EVA:
 lepiszcze o polepszonych właściwościach w
niskich i wysokich temperaturach:
wzrost TPiK
PiK
obniżenie temperatury łamliwości
rozszerzenie zakresu plastyczności
59
MIESZANINY ELASTOMERÓW
I PLASTOMERÓW
" mieszaniny plastomerów i elastomerów (głównie
EVA + SBS):
- do MMA na warstwy ścieralne, gdzie wymagana jest wysoka
odporność na koleinowanie i spękania;
- poprawa cech technicznych lepiszczy drogowych ale również
względy ekonomiczne
60
30
WYKAZ PRODUCENTÓW
POLIMEROASFALTÓW W POLSCE
Miejsce Rodzaj Nazwa
Producent
produkcji polimeroa. handlowa
Rafineria
Gdańsk elastomeroasfalt Modbit (Elastobit)
Gdańska
BP Bitumen
Åšcinawa elastomeroasfalt Olexobit
Poland
PKN Orlen PÅ‚ock elastomeroasfalt Orbiton
Rafineria
Rafineria
T bi i l t f lt El t f lt RT
Trzebinia elastomeroasfalt Elastofalt RT
Trzebinia
INCO Veritas Warszawa elastomeroasfalt Incobit B
PL Bitunova Bierawa elastomeroasfalt PmA PL-Bitunowa
61
ASFALTY UPA
YNNIONE
" Produkuje się z asfaltu i lżejszych węglowodorów:
 asfalt+benzyna  AU szybkowiążący
 asfalt+nafta  AU średniowiążący
f lt+ ft AU ś d i i ż
 asfalt+oleje  AU wolnowiążący
" Przez dobór dodatku oraz proporcje można otrzymać
asfalt upłynniony o pożądanej lepkości
" Stosuje się aby uprościć technologię, nie wymaga
podgrzewania na budowie, jest bezpieczniejszy
" PN 70/C 96171 Asfalt upłynniony AUG do stabilizacji
PN-70/C-96171 Asfalt upłynniony AUG do stabilizacji
gruntów
" PN-74/C-96173 Asfalt upłynniony AUN do
nawierzchni drogowych
 AUN 250/400
 AUN 10/15
62
31
EMULSJE ASFALTOWE
" BN-71/6771-02, EmA-94
" Czą ( ź ) p
Ä…steczki asfaltu (0,1÷5 źm) rozproszone w wodzie
" Rodzaje: anionowa (zasadowe)
kationowa (kwaśne)
" Rodzaje 2:szybkorozpadowe S do 5 min
Å›redniorozpadowe ÅšR 5 min ÷ 5 h
wolnorozpadowe W 5 h ÷ 24 h
nadstabilne e"24 h
nadstabilne e"24 h
" SkÅ‚ad: woda 30÷50%
asfalt ~D200 50÷70%
emulgator 0,4÷1%
63
EMULSJE ASFALTOWE 2
" Produkowane w młynkach koloidalnych. Składniki
sÄ… przepuszczane przez wÄ…skÄ… szczelinÄ™ (0,1÷0,3
mm) z rotorem (1400÷7000 obrotów/min)
64
32
EMULSJE ASFALTOWE 3
" Emulgator:
" Emulgator:
 zmniejszenie napięcia międzyfazowego 
umożliwienie wymieszania cieczy niemieszalnych
 zapewnienie stabilności
 współdziałanie przy wytrącaniu asfaltu na ziarnach
kruszywa
" Rodzaje emulgatorów:
 związki kwasów tłuszczowych
 sole aminowe
65
BADANIA EMULSJI
" zawartość wody (asfaltu) - destylacja, suszarka
" lepkość (wg Englera i BTA)
jednorodność pozostałość na sicie 0,63 i 0,16 mm przesiew na
" jednorodność - pozostałość na sicie 0,63 i 0,16 mm  przesiew na
mokro
" kwasowość (pH)  papierkiem wskaz
nikowym
" sedymentacja
" czas rozpadu
" przyczepność
" trwałość  wszystkie badania po 3 miesiącach (jednorodność 28 dni)
" odp Ä… y
porność na wstrząsy
" odporność na niskie temperatury
" rozcieńczalność wodą
" indeks rozpadu
" kohezja - metoda Vialit w temperaturze -15°C i 60°C
" stabilność na cemencie - emulsje nadstabilne
66
33
WYMAGANIA DLA EMULSJI
67
WYMAGANIA DLA EMULSJI
MODYFIKOWANYCH
68
34