Bituminøse materialer Sammensetning

Transkript

1 Bituminøse materialer Sammensetning Foreleser: Geir Berntsen Hensikt med et vegdekke Bære påført last og fordele den til underliggende lag Bedre kjørekomfort og fremkommelighet Drenerende (sammen med geometri forhindre at vann trenger ned i vegkonstruksjonen) Dekkekategorier Bundne Fleksible dekker (asfalt) Rv: : 99,4 %, Fv: : 79,0 % Stive dekker (betong) Rv: : 0,4 % (104,5 km), Fv: : 0,1 % (13,9 km) Ubundne grusdekker Rv: : 0,2 % (45,7 km), Fv: : 20,9 % (5657 km) 1

2 Tverrsnitt av prosesjonsgate i Babylon år 600 f.kr. Historikk i moderne tid Forsøk med bergbitumen i Sveits på tallet Første moderne dekke lagt i Paris i 1852 (patentert an belgieren Edmund J. DeSmedt) Første dekke i 1870 i USA i New Jersey Første norske dekke lagt i 1914 mellom Nestun og Bergen. Overflatebeh. med tjære som bindemiddel. Kilde: Bitumen Steinmateriale Tilsetningsstoffer Blandeprosess Utlegging av dekke/bærelag 2

3 Steinmaterialer Kilde: Kornform Kilde: Flisighetsindeks Bestemmelse av kornform ut fra siktig av materialet på kvaderatsikt og splatesikt. Bestemmes for fraksjonen 4-80 mm. 3

4 Los Angeles-test 11 stålkuler med diameter mm og en samlet vekt mellom 4.69 og 4.86 kg prøven skal være på 5 kg i fraksjonen mm utsettes for 500 omdreininger hastigheten på trommelen er omdreininger pr. minutt. LA-verdi bestemmes ut fra materiale som er knust til størrelse mindre enn 1.6 mm. Kulemølle Mølleverdi er prosentandelen som knuses ned til størrelsen mindre enn 2 mm Knusningsgrad Bestemmes av fraksjonen 4-63 mm Partiklene sorteres etter følgende: Helt knust partikkel Delvis knust partikkel Delvis rundet partikkel Helt rundet partikkel Knusningsgraden angis med C xx/yy xx minimum andel helt knuste og delvis knuste partikler yy maksimum andel helt rundede korn 4

5 Poleringsmotstand PSV Polished Stone Value en mekanisk testmetode som benyttes for å registrere poleringsmotstanden for steinmaterialer viktig faktor for bestemmelse av friksjonsegenskaper til vegdekket Ikke vært noe problem i Norge pga. piggdekkslitasje, men nå går piggdekkbruken ned. (Viktig i andre land i Europa) Forenklet oversikt over krav til flisighetsindeks (FI), Los Angeles-verdi (LA) og mølleverdi (AN) for tilslag til dekker og bærelag. For noen massetyper er kravene strengere enn vist i tabellen. Knustandel og poleringsmotstand 5

6 Bitumen Foto: Nynäs Hydrogen og Carbon Hydrogen Carbon Hydrocarboner Metan Etan Propan Butan Benzen 6

7 Parafinske hydrocarboner (alkaner) Navn Formel Kokepunkt Metan CH4-161,4 C Etan C2H6-88,0 C Propan C3H8-42,1 C Butan C4H10-0,5 C Pentan C5H12 36,1 C Oktan C8H18 125,6 C Destillasjon av råolje Gass Bensin Råolje Nafta Parafin Diesel Lett fyringsolje Videreforedling Vakumdestillasjon Bitumen/smøroljer Tungolje Petroleumskoks Sammensetning av råolje 7

8 Bituminøse bindemidler Bitumen Mykbitumen Bitumenemulsjon Skumbitumen Bitumenløsning Polymermodifisert bitumen (og emulsjon) Penetrasjon Temperatur: 25 C Viskositet Kapillarviskosimeter Temperatur 60, 90 eller 135 C Standard tjæreviskosimeter 8

9 Flammepunktbestemmelse Flammepunkt er definert som den laveste temperaturen en brennbar væske har, når dampen fra væsken antennes av en åpen flamme. Mykningspunkt Uttrykk for hvor høy temperatur bitumenet tåler før den begynner å sige. Thin Film Oven Test Simulerer høy temperatur under blandeprosessen simuleres Bitumenfilm med tykkelse 3.2 mm varmes opp til 163 C i 5 timer (120 C for mykbitumen) Flyktige bestanddeler vil fordampe og en del av hydrokarbonene vil oksydere Erstattes av RTFOT 9

10 Bruddpunkt etter Fraass Duktilitet Bitumen Angis med øvre og nedre grense for penetrasjonsstivhet Eksempel 35/50 50/70 250/300 Krav til bitumen 10

11 Mykbitumen Angis med bokstaven V og et tall som angir midlere viskositet ved 60 ºC Standardtyper: V1500 V3000 V6000 V12000 Krav til mykbitumen Definisjon på emulsjon 11

12 Bitumendråper. Overflateladning Mikroskopbilde av bitumenemulsjon Bitumenemulsjon Steinmateriale + + Benevning: C +prosentandel bitumen + bitumentype i emulsjonen (B, P eller F), brytningshastighet (2 (raskest) til 7 (saktest)) + bindemiddelgraden. Eksempel: C70B3-160/220 12

13 Skumbitumen Fremstilles ved at varm bitumen eller harde mykbitumener ( C) tilsettes 1-4 % vann. Ved fordamping øker 1 l vann sitt volum til 1725 l ved normale trykkforhold, og ved temperatur C skjer dette nesten momentant slik at en voldsom skumdannelse oppstår. Skummingen gir bindemiddelet lav viskositet, stort volum og stor overflate på bindemiddelet. Bindemiddelet får en kortvarig volumøkning på ganger. Bitumenløsning Bitumen blandet med lavaromatisk destillat (fluks) Av miljøhensyn bør bindemidler uten løsemiddel velges hvis de ellers er teknisk likeverdige. Tilsettingsstoffer (1) Polymerer Stoffer med store molekyler Danner nettverk som hindrer at bindemidlet evne til å flyte ut Økt stabilitet og stivhet for bindemiddelet; forhindrer deformasjoner 13

14 Polymerer Elastomerer Gummi i pulverform eller latex. Termoplast Polyetylen (PE), polypropylen (PP), Etylen-acetat (EVA), etylen-metaktylat (EMA) Termoplastiske elastomerer Kombinerer egenskapene til gummi og termoplast. Smeltbare og elastiske. Styren-butadien-gummi (SBR), styren-butadien-styren (SBS), styrenisopren-styren (SIS), styren-butyl-akrylat (EBA) Tilsetningsstoffer (2) Vedheftningsstoffer amin, fettsyrer, hydratkalk og sement 14

15 Tilsettingsstoffer (3) Naturasfalt Voks Fiber Fillerstoff Plast/gummi Slutt på presentasjon! 15