Teknologidagene 2013

Transkript

1 Varige veger Teknologidagene 2013 Erfaringer med PmB Wenche Hovin Sentrallaboratoriet Trondheim Lab og vegteknologiseksjonen Region midt

2 Regler for spesifisering av PmB i Norge i dag

3 Performance Related Spesifications (PRS) Behov for nye metoder for klassifisering av PmB Dagens regelverk har fungert tilfredsstillende for spesifisering av ordinært vegbitumen. Polymermodifiserte bindemidler (PmB) er rheologisk komplekse og lar seg derfor ikke fullt ut beskrive med de tradisjonelle, empiriske metodene som er gitt i spesifikasjonen for PmB per i dag. Det er behov for nye testmetoder som evner å rangere PmB ut fra ytelse. Det har derfor vært en prosess på gang i Europa helt siden 90-tallet. (CEN, Eurobitume, FEHRL, ) Men neste generasjon ytelsesrelatert spesifikasjon er fortsatt ikke klar.

4 Performance Related Spesifications (PRS) Behov for nye metoder for klassifisering av PmB Noen konklusjoner dratt på bakgrunn av den informasjonen som foreligger per i dag (ref. Position Paper fra Eurobitume*): Enkle testmetoder kan, og bør, fortsatt benyttes for enkle bitumen. Når det gjelder lav brukstemperatur, så ansees ingen av dagens metoder fullt ut tilfredsstillende for klassifisering av PmB, slik metodene er beskrevet i dag. Nye metoder vurderes og er under utprøving. I Varige veger har vi valgt å prioritere problemet med deformasjoner ved høy brukstemperatur framfor de som oppstår ved lav brukstemperatur. Utgitt Januar *Position Paper: Performance Related Specifications for Bituminous Binders

5 Performance Related Spesifications (PRS) Behov for nye metoder for klassifisering av PmB For framtidig klassifisering av PmB ved høy brukstemperatur, er testing med dynamisk skjærrheometer (DSR) løsningen. Det er fortsatt et åpent spørsmålet hvilke metoder som skal benyttes, men det er flere gode kandidater. I Varige veger har vi valgt å se på den lovende metoden MSCRT, for bestemmelse av motstand mot permanente plastiske deformasjoner. Samtidig har vi også planer om å teste ut en av metodene for å bestemme strukturell styrke/stivhet. Vi har valgt metoden for Bestemmelse av likeviskøstemperatur. Det er plukket ut 15 bindemidler fra de siste årene med stikkprøvekontroll på PmB ( ). Materialene er korttidsaldret i RTFOT, i tillegg til at de foreligger som ferskt bindemiddel. Utgitt Januar *Position Paper: Performance Related Specifications for Bituminous Binders

6 Draft prenxxxxx (ASTM D7405:10a) DSR-testmetode for motstand mot permanent deformasjon Multiple Stress Creep & Recovery (MSCRT) Prøven utsettes for gjentatt tøyning (x10), med hvilepauser mellom; først ved lav spenning, umiddelbart etterpå gjentas samme prosedyre ved høy spenning.

7 Multiple Stress Creep & Recovery Test (MSCRT) For hvert av spenningsnivående bestemmes: permanent deformasjon relativt til spenningsnivået (J nr i kpa -1 ) og elastisk tilbakegang (R i %). J nr,0,1kpa = Prosent økning i Jnr ved økt spenningsnivå (J nr-diff i %) beregnes for å vurdere om materialet er sensitivt for spenningsnivået. (ε 10 ) 10 tøyninger 0,1kPa = 0,018 kpa 1

8 Multiple Stress Creep & Recovery (MSCRT) En forundersøkelse avdekket at ved testing av de norske PmB-ene ved 40 C og 50 C, ble J nr veldig lav i forhold til hva ASTM oppgir som målbart i forhold til måleusikkerheten (1s%) for metoden. Det ble gjort noen undersøkelser relatert til prøvepreparering, da det opereres med forskjellige prosedyrer i ulike standarder og fagmiljøer. Resultatene viste seg å være avhengig av hvilken av metodene som benyttes. CEN-standarden er fortsatt bare ett utkast, og prepareringsmetoden kan bli endret.

9 Eksempel på en PmB som vil fungere bra ved testtemperaturen.

10 Eksempel på et bindemiddel som er veldig stress sensitivt

11 Eksempel på et mykt bindemiddel med stor elastisk tilbakegang.

12 Elastisitet og Strukturell styrke/stivhet Hva skjer med MSCRT-resultatene når ett bindemiddelet er veldig mykt og veldig elastisk? J nr blir veldig lav, og R blir veldig høy. Altså oppfylles spesifikasjonen. Men hvordan vil dette fungere i asfalten i praksis? Det vil også være behov for å sikre at bindemiddelet har en viss strukturell styrke/stivhet ved høy brukstemperatur. Dette kan vi løse på flere måter. Vi har valgt å se på bestemmelse av likeviskøstemperatur.

13 CEN/TS Bestemmelse av likeviskøstemperatur basert på lav skjærviskositet i lavfrekvent svingetilstand Prinsipp for metoden-kortversjon Viskositeten måles som funksjon av temperatur. Målingen gjennomføres ved oscillerende bevegelse med lav fart og lite utslag, slik at materialets viskøse karakter dominerer måleresultatet. Etterhvert som temperaturen økes, avtar viskositeten, fordi bindemiddelet blir mykere og mykere. Der viskositeten når en erfaringsbasert grenseverdi for bindemiddel i asfalt (η 2,0 kpa s), ligger likeviskøstemperaturen. Gjerne omtalt som DSR-myknigspunkt.

14 Sammenligning med asfaltmassers deformasjonsegenskaper Wheel Track-resultater. Sporutvikling på veg.

15 Varige veger Teknologidagene 2013 Spørsmål/Kommentarer? Wenche Hovin Sentrallaboratoriet Trondheim Lab og vegteknologiseksjonen Region midt