NABin seminar 31.10.2017 KFA-forsøk 2016: Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Wenche Hovin Sentrallaboratoriet Trondheim Lab og vegteknologiseksjonen Region midt
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Tema for dette foredraget er kun resultatene fra bindemiddeltestingen.
Veien videre fra KFA-forsøket i 2014 (hentet fra Olga Mirochnikovas Masteroppgave)
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Forsøksoppsett PMB i et er fra 2011: Nypol 65/105-80 Ny PMB i ny asfaltmasse : Nypol 65/105-80 Teststrekning: A B C D E F Massetype: Referanse I 10 % tilsetting av forvarmet 20 % tilsetting av forvarmet 30 % tilsetting av forvarmet 10 % tilsetting, uten forvarming Referanse II
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Testoppsett for bindemiddelanalysene Testing av ferske / uherdete prøver: Kohesjon ved kraftduktilitet 10 C Mykningspunkt Penetrasjon ved 25 C Egenskaper det er krav til for inngående, ferskt bindemiddel Testing etter oppherding i RTFOT: Bending Beam Rheometer (BBR), lavtemperaturegenskaper MSCRT ved 60 C, deformasjonsegenskaper (permanente) G* og δ ved T fra 10 til 80 C, temperatursensitivitet Det ble også tatt ut asfaltmasse, slik at testing etter gjenvinning kan utføres.
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Følgende har bidratt til bindemiddeltestingen: Veiteknisk Institutt har utført all gjenvinning av bindemiddel fra asfalt Nynas har utført all RTFOT-herding, tillaging av bindemiddelblandingene og BBR-testingen Statens vegvesen har testet penetrasjon, mykningspunkt, kohesjon og DSR-målingene. Tillaging av uherdede bindemiddel-blandinger.
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Viktige forbehold ved vurdering av bindemiddeltestingen Vi mangler gode testmetoder for å vurdere bestandighet og lavtemperaturegenskaper både for bindemiddel og for asfaltmasse/asfaltdekke. I hvilken grad blandes bindemiddelet på et med det ferske bindemiddelet i asfalten? Foto: Olga Mirochnikova, 2015
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Testing av blandinger av uherdet bindemiddel
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Testing av uherdede blandinger Penetrasjon ved 25 C [1/10 mm] 80 60 40 20 0 70 65 Nypol 82 + 10 % 55 + 20 % 49 + 30 % 26 100 % Ved gjenbruk av asfalt i asfaltmasser med ordinært bitumen velger man den bitumengraden som gir riktig sluttverdi for penetrasjon og mykningspunkt. Her er samme PMB 65/105-80 benyttet i alle blandingene
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Testing av uherdede blandinger Mykningspunkt [ C] 100 80 60 40 20 0 95,0 94,5 78,0 72,8 66,6 Nypol 82 + 10 % + 20 % + 30 % 100 %
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Testing av uherdede blandinger 5 4,9 Kohesjon ved 10 C [J/cm 2 ] 4 3 2 1 0 2,5 2,1 Nypol 82 + 10 % 3,0 + 20 % 3,4 + 30 % 100 %
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Testing av uherdede blandinger 100 Kraftkurver @ 10 C Påført kraft [N] 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100 % 30 % 20 % 10 % Nypol 82 0 100 200 300 400 500 Strekklengde [mm]
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Hvilken vei bøyer siste del av kurven? Strekkbelastning(kraft) [N] 160 140 120 100 80 60 40 20 2. grads polynom fra 400 til 440 mm 30 % 20 % 10 % Nypol 82 0 400 700 1000 Strekklengder [mm]
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Testing etter oppherding i RTFOT
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Testing etter RTFOT-herding Kompleksmodul, log G* 100000 10000 1000 100 10 1 10 C Nypol 82 (RTFOT) +10 % +20 % +30 % 20 C 35 40 45 50 55 60 65 70 Fasevinkel, δ 30 C 40 C 50 C 60 C 70 C f=1,59 Hz og γ = 1% for alle målinger PP08: 50-10 C (100-10.000 kpa) PP25: 40-80 C (1-100 kpa) Øverste og laveste temperatur ligger utenfor gyldighetsområdet for hver av spindlene. 80 C
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Testing etter RTFOT-herding 10000 20 C f=1,59 Hz og γ = 1% for alle målinger 1000 30 C PP08: 40-20 C PP25: 50-80 C Kompleksmodul, log G* 100 10 Nypol 82 (RTFOT) +10 % +20 % +30 % 40 C 50 C 60 C 70 C 1 45 50 55 60 65 70 Fasevinkel, δ 80 C
1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Testing etter RTFOT-herding 1,36 1,39 1,36 1,33 G*/sinδ i kpa @ 80 C G*/sinδ Nypol i82 kpa @ 60 C RTFOT + 10 % G*/sinδ Nypol 82 i kpa @ 20 C RTFOT + 20 % + 30 % KFA-forsøk 2016 Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Ved 20 C ser vi betydelig forskjell i stivhet 14 12 11,2 11,5 11,4 11,4 10 8 6 4 2 0 6000 5000 4000 3000 2000 4 930 5 044 4 420 3 280 Alle blandingene 0gav G*/sinδ > 1 ved 80 C Det er utbetydelig forskjell i resultatene + 10 % Nypol 82 + 20 % Minimal forskjell i G*/sinδ ved 60 C + 10 % + 30 % + 20 % 1000 RTFOT + 30 %
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Testing etter RTFOT-herding 0,16 MSCRT @ 60 C 0,15 Ingen av prøvene er stresssensitive. 0,14 0,12 0,11 Jnr [1/kPa] 0,10 0,08 0,06 0,04 0,04 0,05 0,07 Jnr 0,1 kpa Jnr 3,2 kpa 0,02 0,00 Nypol 82 + 10% + 20% + 30% uherdet
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Testing etter RTFOT-herding Strain (forlengelse) Nypol 82 +10 % +20 % +30 % rent
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Sammenlignet med resultatene fra Varige veger, gitt i Statens vegvesens Rapporter Nr. 489 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,04 0,15
Jnr @ 3,2 kpa, 1/kPa 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 KFA-forsøk 2016 Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Sammenlignet med resultatene fra KFA-forsøk 2014 (hentet fra Olga Mirochnikovas Masteroppgave) og med tre prøver gjenvunnet fra asfaltmasse 0,04 0,10 RI MSCRT @ 60 C 0,19 RII 0,15 Nypol 82 Referanse, ingen gjenbruk 0,5 KFA-2016 (RTFOT-lab) KFA-2016 (fra masse) KFA-2014 (fra masse) Jnr @ 3,2 kpa, 1/kPa 1,5 1,0 0,5 0,0 MSCRT @ 60 C MSCRT @ 60 C KFA-2016 (PMB 65/105-80) KFA-2014 (B 70/100) 0,15 1,47 uherdet 0,48 Jnr @ 3,2 kpa, 1/kPa 0,4 0,3 0,2 0,1 KFA-2016 (RTFOT-lab) KFA-2016 (fra masse) KFA-2014 (fra masse) 0,24 0,13 0,05 0,07 0,11 0,0 + 10% +15% + 20% + 30%
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Testing etter RTFOT-herding Elastisk tilbakegang, R % 100 90 80 70 60 50 40 94 MSCRT @ 60 C 91 88 R % 0,1 kpa R % 3,2 kpa 82 50 30 Nypol 82 + 10% + 20% + 30% uherdet
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse 100 90 80 70 Testing etter RTFOT-herding Høy elastisk tilbakegang og lav uopprettet deformasjon sammenlignet med resultatene i Varige veger: Nypol 82 + 10% Recovery, R % 60 50 40 30 20 10 0 + 20% + 30% uherdet 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 Jnr 3,2 kpa, 1/kPa
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Sammenlignet med resultatene fra KFA-forsøk 2014 (hentet fra Olga Mirochnikovas Masteroppgave) Og med tre prøver gjenvunnet fra asfaltmasse Recovery @ 3,2 kpa, % 100 80 60 40 20 0 94 88 RI RII Nypol 82 MSCRT @ 60 C 81 82 Recovery @ 3,2 kpa, % 50 KFA-2016 (RTFOT-lab) KFA-2016 (fra masse) KFA-2014 (fra masse) uherdet 100 80 60 40 20 0 3 91 88 81 71 + 10% +15% Det er for stor forskjell mellom resultater etter RTFOT og resultater etter gjenvinning fra asfaltmasse. MSCRT @ 60 C + 20% 82 43 + 30% KFA-2016 (RTFOT-lab) KFA-2016 (fra masse) KFA-2014 (fra masse)
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Bending Beam Rheometer Testing (BBR)
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse BBR Krypstivhet, S 500 Krypstivhet, S [MPa] 450 400 350 300 250 200 150 172 Nypol 82 RTFOT + 10 % granlat + 20 % granlat + 30 % granlat Rent granlat 187 179 188 193 324 369 378 391 398 100 S [MPa] @ -18 C S [MPa] @ -24 C Krypstivheten viser materialets evne til å stå imot belastningen. SHRP krever S etter langtidsaldring (PAV) 300 MPa Høyere verdier betyr at materialet er sprøtt, og i større grad utsatt for oppsprekking.
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse BBR - Kryphastighet, m-verdi Kryphastighet, m-verdi 0,34 0,32 0,30 0,28 0,26 0,24 0,22 0,20 0,325 0,321 0,313 0,314 0,315 0,263 0,253 0,255 Nypol 82 RTFOT + 10 % granlat + 20 % granlat + 30 % granlat Rent granlat 0,256 0,254 m-verdi @ -18 C m-verdi @ -24 C Høyere m-verdi gir raskere spredning av belastninger SHRP krever m-verdi etter langtidsaldring (PAV) 0,300 Ved lavere verdier øker faren for oppsprekking
Gjenbruk av asfalt med PMB i ny PMB-masse Kritisk temperatur fra BBR Nypol 82 Nypol 82 + 10 % + 20 % + 30 % fersk RTFOT granlat granlat granlat Rent granlat -17,0-18,0-19,0-19,0-20,0-20,0-19,5-19,5-21,0-20,5-22,0-23,0-22,0 MEN: i følge Shell Bitumen Handbook evner ikke BBR-testen å avdekke hvilket bindemiddel som tåler mest tøyning før det går i brudd. Noe som er avgjørende for resultatet på vegen.
Takk for din oppmerksomhet