Bitumenarányok hatása

Egyes szakirodalmi közleményekben ugyan foglalkoztak a gumi rlemény desztillációs és fúvatott bitumenekkel történ összeférhet ségének nehézségeivel [Shell 1995], de az esetek többségében gyakorlati szakemberek nem tulajdonítottak túl nagy jelent séget ennek a nehézségnek.

Többféle megfontolásból két eltér tulajdonságú, ill. csoport-összetétel alapbitumenb l készítettük a mintákat, ugyanis a bitumenek tulajdonságainak id szakonkénti változása miatt [Tóth 2001] is fontos, hogy két komponenst alkalmazzunk. A kívánt felhasználási tulajdonságok eléréséhez az alapbitumen arányok változtatásával egyszer en és gazdaságosan lehet beavatkozni a rendszerbe egyéb technológiai paraméter-változtatások nélkül [Geiger 2005-I]. Annak ellenére ugyanis, hogy a fúvatás plusz költséggel jár az alapbitumenek ára kb. ±5%-ban azonos.

Vizsgálni kívántam tehát, hogy a bitumenarányok változtatásának hatására, milyen tartományban változnak a tulajdonságok, kiváltképp a duktilitás (a gumibitumenek esetén rendszeresen fellép túlságosan kis nyújthatóság miatt), a hidegoldali viselkedés (a termikus repedések kialakulásában játszott bitumenes köt anyag-szerep miatt). Emellett tanulmányozni kívántam, hogy ezek az arányok milyen hatással vannak a gumi-bitumen diszperz rendszer stabilitására. A stabilitás kérdése azért fontos, mert nemcsak a gumi rleménnyel, hanem szinte minden szintetikus polimerrel módosított bitumennél problémaként jelentkezik a tárolás során gyorsan bekövetkez szétülepedés.

Két kísérletsorozatban B160/220-as és B50/70-es alapbitumen-összetétel gumibitument kevertünk össze adott arányokban (kezdeti arány), majd B160/220-as vagy pedig B50/70-es bitumennel visszahígítottunk (végs arány) (5.110.-5.111.

táblázatok - 5.11 melléklet).

A 2.19. táblázatban bemutatott minták vizsgálati eredményei alapján azt tapasztaltam, hogy a tulajdonságok a bitumenarányokkal igen széles tartományban változtathatók, és a tárolási stabilitás kivételével gyakorlatilag mindegy, hogy milyen bitumennel végezzük a visszahígítást. A stabilitásra a B50/70-es bitumennel történ visszahígítás, feltehet en a bitumen csoportösszetétele miatt kedvez bb volt.

A nyújthatóság lineáris összefüggés alapján csökkent a B50/70-es bitumen tartalom növekedésével, azaz a B160/220-as bitumen arányának csökkenésével. Ezt az

egyre csökken gyantatartom hatásaként értelmeztem, amit alapjában véve a nem módosított desztillált, ill. fúvatott bitumeneknél már felismertek [Csikós 1965]. A fellép er maximum ezzel fordított arányban növekedett (4,28 N-t), egyrészt a nagyobb B50/70-es bitumen koncentráció, másrészt feltehet en a B50/70-es bitumen nagyobb aszfaltén-tartalmából következ jobb gumi-bitumen kompatibilitás hatására létrejött elasztikusabb rendszer következményeképpen (1.4.2 fejezet - Hideg tulajdonságok és morfológia). Ugyanezzel volt magyarázható a rugalmas visszaalakulások 43-ról 70 %-ra történ növekedése is.

A KSGB-ek Fraass töréspontjai a növekv B50/70-es bitumen aránnyal enyhén ttek, aminek egyértelm en a B50/70-es alapbitumen B160/220-nél nagyobb töréspontja lehetett az oka, de a töréspont egyetlen esetben sem csökkent -20^oC alá, azaz a gumi rlemény módosító hatása dominánsnak mondható a bitumenarányokhoz képest.

Az öregedési jellemz k a B160/220-as bitumen tartalom növekedésével romlottak, de minden minta esetében kielégítették a hazai elasztomerekkel módosított bitumenekre vonatkozó el írásokat.

2.19. táblázat Kezdeti bitumenarányok és a B160/220 vagy B50/70 utóhígítószerek hatása.

Minta jele 934 935 936 937 938 939

Visszahígításra alkalmazott bitumen: B160/220

kezdeti B50/70:B160/220 arány 0:100 30:70 40:60 60:40 70:30 100:0 -végs B50/70:B160/220 arány 0:100 20:80 30:70 40:60 50:50 70:30

-Lágyuláspont,^oC 45 49 50 53 56 63 45-63

Penetráció 25^oC-on, 0,1 mm 152 122 107 81 78 67 67-152

Töréspont, Fraass szerint,^oC -28 -26 -26 -25 -24 -23 -28--23

Duktilitás 25^oC-on, mm 297 287 264 235 174 119 119-297

Maximális er , N 0,95 0,76 1,05 2,02 2,63 5,23 0,95-5,23

Rug. visszaalakulás 25^oC-on, % 43 49 53 62 68 70 43-70

Din. Viszkozitás 135^oC-on, mPas 1800 1950 2000 2350 2900 3370 1800-3370 Din. Viszkozitás 180^oC-on, mPas 350 360 340 380 460 480 350-480 Tárolási stab.; Fels rész lp.-ja,^oC 45 50 51 52 54 60 -Tárolási stab.; Alsó rész lp.-ja,^oC 51 56 59 59 61 67

-T,^oC 6 6 8 7 7 7

-RTFOT, tömegváltozás, % -0,25 -0,22 -0,18 -0,15 -0,09 -0,03 -0,25--0,03 RTFOT, penetr. az eredeti %-ában 58,5 58,9 60,4 63,1 75,6 71,0 58,5-75,6

RTFOT, lágyuláspontnöv, °C 8 9 7 6 4 3 3-8

Minta jele 940 941 942 943 944 945

Visszahígításra alkalmazott bitumen: B50/70

kezdeti B50/70:B160/220 arány 0:100 30:70 40:60 60:40 70:30 100:0 -végs B50/70:B160/220 arány 30:70 50:50 60:40 70:30 80:20 100:0

-Lágyuláspont,^oC 51 56 60 65 68 71 51-71

Penetráció 25^oC-on, 0,1 mm 95 84 71 65 67 44 44-95

Töréspont, Fraass szerint,^oC -27 -25 -24 -25 -22 -21 -27--21 Duktilitás 25^oC-on, mm 248,2 146,6 118,9 93,8 127,2 73,4 73,4-248,2

Maximális er , N 1,18 2,93 3,91 5,24 6,21 9,95 1,18-9,95

Rug. visszaalakulás 25^oC-on, % 55 65 71 72 71 72 55-72

Din. Viszkozitás 135^oC-on, mPas 2175 2750 3925 3325 4350 6300 2175-6300 Din. Viszkozitás 180^oC-on, mPas 427 422 690 510 735 820 427-820 Tárolási stab.; Fels rész lp.-ja,^oC 50 54 58 60 62 71 -Tárolási stab.; Alsó rész lp.-ja,^oC 56 59 62 62 65 72

-T,^oC 6 5 4 5 3 1

-RTFOT, tömegváltozás, % -0,18 -0,13 -0,11 -0,09 -0,06 -0,015 -0,18--0,015 RTFOT, penetr. az eredeti %-ában 74 70 75,3 81 84,1 83,4 70-84,1

RTFOT, lágyuláspontnöv., °C 7 7 5 4 3 2 2-7

A B160/220-as és a B50/70-es alapbitumennel történ visszahígítás összehasonlítására az el ekb l következ en három bázis-pár, azaz hat azonos termék összetétel minta állt rendelkezésre (936-940, 938-941, 939-943).

A minta-párok egyes tagjainak mért jellemz i a tárolási stabilitástól eltekintve közel azonos értéket adtak (2.20. táblázat). A szétülepedés vizsgálatának eredményei szerint a kevésbé viszkózus B160/220-as alapbitumennel való visszahígítás után ülepedésre hajlamosabb kompozitokat kaptam. Ez összhangban van azon feltételezésünkkel, hogy a mechano-kémiai diszpergálás során létrejöv intenzív érintkeztetés hatására kedvez bb kapcsolatok jönnek létre nem öregedett, friss B50/70-es bitumen bekeverésével.

A tárolási stabilitás szempontjából tehát kedvez bb a B160/220-as bitument nagyobb százalékban tartalmazó kompozitokból való kiindulás és a B50/70-es bitumennel való visszahígítás.

2.20. táblázat Azonos végs bitumenarányú KSGB-k tulajdonságai.

Minta jele 936 940 938 941 939 943

kezdeti B50/70:B160/220 arány 40:60 0:100 70:30 30:70 100:0 60:40 végs B50/70:B160/220 arány 30:70 30:70 50:50 50:50 70:30 70:30

Lágyuláspont,^oC 50 51 56 56 63 65

Penetráció 25^oC-on, 0,1 mm 107 95 78 84 67 65

Töréspont, Fraass szerint,^oC -26 -27 -24 -25 -23 -25

Duktilitás 25^oC-on, mm 264 248,2 174 146,6 119 93,8

Maximális er , N 1,05 1,18 2,63 2,93 5,23 5,24

Rugalmas visszaalakulás 25^oC-on, % 53 55 68 65 70 72 Din. Viszkozitás 135^oC-on, mPas 2000 2175 2900 2750 3370 3325 Din. Viszkozitás 180^oC-on, mPas 340 427 460 422 480 510 Tárolási stab.; Fels rész lp.-ja,^oC 51 50 54 54 60 60 Tárolási stab.; Alsó rész lp.-ja,^oC 59 56 61 59 67 62

T,^oC 8 6 7 5 7 5

RTFOT, tömegváltozás, % -0,18 -0,18 -0,09 -0,13 -0,03 -0,09 RTFOT, penetráció az eredeti %-ában 60,4 74 75,6 70 71,0 81

RTFOT, lágyuláspontnövekedés, °C 7 7 4 7 3 4

Megállapítottam, hogy a húzásvizsgálatok tekintetében az azonos összetétel minta-párok (936-940, 938-941, 939-943) er -id görbéi azonos lefutásúak, valamint a B50/70-es bitumen koncentrációjának növelésével az er maximumok is n ttek.

Összességében azonban a minta-párokat tekintve a visszahígításra használt bitumennek a duktilitásra nem volt szignifikáns hatása (2.15. ábra), de az arányok változtatásával mind az er k (0,95-10N), mind nyújthatóság széles tartományban változott (297-73,4 mm). A 2.15.a ábrán összehasonlításként egy-egy vizsgálatsorozaton kívüli, gumi rleményt nem tartalmazó B160/220-as és B50/70-es mintát is bemutattunk. A tisztán csak B50/70-est tartalmazó KSGB (945-ös számú minta) és a B50/70-es alapbitumen görbéje, valamint a csak B160/220-asból készült KSGB (934-es minta) és a B160/220-as alapbitumen görbéje nagy-mértékben különbözött, nyilvánvalóan a gumi rleménynek, illetve a bel le kialakult polimer-szerkezetnek köszönhet en.

Az egykomponens bitumenb l készült kompozitok nyújthatósága mind er , mind megnyúlás szempontjából igen jelent s eltéréseket mutatott (5.63. ábra - 5.7.1 melléklet).

Idõ, s

2.15. a-b ábra. A különböz végs B50/70:B160/220 alapbitumen-arányú köt anyagok er -id összefüggése.

A bitumenarányok változtatása tehát egy igen hatékony eszköze a módosított nedves eljárásnak, mivel a tulajdonságokat tekintve széles min ségtartomány elégítethet ki.