Advanced

Påverkan av asfaltens egenskaper efter förbättrad konsistens - Mätningar med dynamisk skjuvreometer, DSR, på bitumen och asfaltbruk

Haxhibeqiri, Egzon LU and Mouhsen, Mohammed LU (2017) VVB820 20171
Transport and Roads
Abstract
Sustainable achievement is the overall objective of all road building undertakings. An important part of this is recycling. Reclaimed asphalt is not only renewable but contains vast volumes of finite resources and the interest for the recycling modes of operation is on the rise. However, the impact of additives and the production processes must not adversely affect the properties of the pavements on the road. The purpose of the thesis is to measure and assess viscoelastic properties of bitumen and bitumen-filler mastics with various additives that are considered to affect the consistency of asphalt during manufacture and the properties of finished asphalt.
Popular Abstract
Sustainable development is an overall goal in society. An important aspect of a sustainable society is the recycling of materials. It's about protecting and utilizing given resources in a sustainable way. Asphalt is the most common paving type in Sweden and consists of bitumen, filler, rock material and possible additives. Bitumen and rock material are two finite natural resources that are recyclable. Recently recycling of these materials has increased considerably however there is room for development in this field of technology. An important part of the recycling process is to get the right properties on the asphalt for the intended climate. An asphalt pavement should be sufficiently elastic in winter not to crack and stiff enough in the... (More)
Sustainable development is an overall goal in society. An important aspect of a sustainable society is the recycling of materials. It's about protecting and utilizing given resources in a sustainable way. Asphalt is the most common paving type in Sweden and consists of bitumen, filler, rock material and possible additives. Bitumen and rock material are two finite natural resources that are recyclable. Recently recycling of these materials has increased considerably however there is room for development in this field of technology. An important part of the recycling process is to get the right properties on the asphalt for the intended climate. An asphalt pavement should be sufficiently elastic in winter not to crack and stiff enough in the summer to avoid deformation.
There are a number of methods used today to determine the bitumen properties. The most advanced measuring instrument today is DSR, Dynamic Shear Rheometer, which measures the rheological properties of a material, which means that elasticity and permanent deformation are evaluated at different temperatures and frequencies. This provides a more detailed description of the bitumen properties and enables a categorization of bitumen qualities.
The purpose of the thesis is to measure and assess viscoelastic properties off bitumen and bitumen-filler mastics with various additives that are considered to affect the consistency of asphalt during manufacture and the properties of finished asphalt. The additives used were either temperature reducing or rejuvenating agents. The properties are measured with LTH's DSR manufactured by Anton Paar in the form of sweep test and MSCR, Multiple Stress Creep Recovery. The purpose of the sweep tests was to measure the effects of temperature and frequency on the bitumen properties. MSCR is essentially a creep test that measures the asphalt's ability to resist plastic rutting.
Measurements were made on 24 mixtures with different additives and master curves and black diagrams were drawn for all varieties. Master curves describe measured value with a relationship from which stiffness and phase angle can be calculated at any temperature and frequency. The black diagram shows the relationship between the complex shear module and the phase angle.
Two of the additives for temperature reduction showed tendencies to increase resistance to rutting. This means that the agent contributes to increased stiffness at high temperatures without deteriorating the properties at low temperatures. One of the rejuvenating agent gave a signicantly better result when it comes to crack- and fatigueproperties. The measurements on asphalt and pure bitumen are broadly consistent. There are differences in rheological character between new bitumen and rejuvenated, as evidenced by the blackdiagrams. This may be positive for lowtemperature properties; however, this must be investigated more. For example, the specimen should have been aged before running the test. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Hållbar utveckling är ett övergripande mål i samhället. En viktig aspekt i ett hållbart samhälle är återvinning av material. Det handlar om att värna och nyttja givna resurser på ett hållbart sätt. Asfalt är den vanligaste vägbeläggningstypen i Sverige och utgörs av bitumen, filler, stenmaterial och eventuella tillsatser. Bitumen och stenmaterial är två ändliga naturresurser som är återvinningsbara. På senare tid har återvinningen av dessa material ökat avsevärt dock finns det utrymme för utveckling inom området. En väsentlig del i återvinningsprocessen är att få rätt egenskaper på beläggningen för det avsedda klimatet. En asfaltbeläggning ska vara tillräckligt elastisk under vintern för att inte spricka och tillräckligt styv på sommaren... (More)
Hållbar utveckling är ett övergripande mål i samhället. En viktig aspekt i ett hållbart samhälle är återvinning av material. Det handlar om att värna och nyttja givna resurser på ett hållbart sätt. Asfalt är den vanligaste vägbeläggningstypen i Sverige och utgörs av bitumen, filler, stenmaterial och eventuella tillsatser. Bitumen och stenmaterial är två ändliga naturresurser som är återvinningsbara. På senare tid har återvinningen av dessa material ökat avsevärt dock finns det utrymme för utveckling inom området. En väsentlig del i återvinningsprocessen är att få rätt egenskaper på beläggningen för det avsedda klimatet. En asfaltbeläggning ska vara tillräckligt elastisk under vintern för att inte spricka och tillräckligt styv på sommaren för att inte deformeras.
Det finns ett antal metoder som används idag för att fastställa bitumens egenskaper. Det mest avancerade mätinstrument idag är DSR, Dynamisk Skjuvreometer, som mäter de reologiska egenskaperna för ett material. Detta görs genom mätning av elasticitet och permanentdeformation vid olika temperaturer och frekvenser. Detta ger en mer detaljerad beskrivning av bitumens egenskaper och möjliggör en kategorisering av bitumenkvaliteter.
Syftet med detta examensarbete är att mäta de viskoelasitiska egenskaperna, det vill säga ett materials egenskap att deformeras elastiskt och visköst samtidigt. Mätningarna kommer utföras på bitumen och på bitumen blandat med filler. Dessa innehåller olika tillsatsmedel som anses påverka konsistensen i asfalten under tillverkning och egenskaperna i färdig beläggning. Tillsatsmedlen som användes var antingen temperaturreducerande eller föryngrande medel. Egenskaperna mäts med LTH:s DSR av fabrikat Anton Paar i form av svepmätning och MSCR, Multiple Stress Creep Recovery. Syftet med svepmätningen var att mäta vilka effekter temperatur och frekvens har på bitumens egenskaper. MSCR är i huvudsak ett kryptest som mäter asfaltens förmåga att motstå plastisk spårbildning.
Mätningar utfördes på 24 blandningar med 7 olika tillsatsmedel och masterkurvor samt blackdiagram togs fram för samtliga sorter. Masterkurvan är ett verktyg som beskriver hur bindemedlet och dess kemiska uppbyggnad påverkar de viskoelastiska egenskaperna hos materialet. Ett blackdiagram är en graf vilket beskriver sambandet mellan den komplexa skjuvmodulen (G*) och fasvinkeln (δ).
Två av tillsatsmedlen för temperaturreducering visade tendens till ökad resistens mot spårbildning. Detta innebär att medlet bidrar till ökad styvhet vid hög temperatur utan att det försämrar egenskaperna vid låg temperatur. Ett av föryngringsmedel gav ett avsevärt bättre resultat för lågtemperatur- och utmattningegenskaper. Mätningarna på asfaltbruk och rent bitumen överensstämmer i stort med varandra. Det finns skillnader i reologisk karaktär mellan nytt bitumen och föryngrat, vilket framgår av Blackdiagrammen. Detta kan vara positivt gällande lågtemperaturegenskaper dock måste detta utredas mer. Då åldring av provet inte har utförts. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Haxhibeqiri, Egzon LU and Mouhsen, Mohammed LU
supervisor
organization
alternative title
Impact of asphalt properties after improved workability - Measurements with Dynamic Shear Rheometer, DSR, on bitumen and bitumen-filler mastics.
course
VVB820 20171
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Bitumen, asfaltbruk, DSR, temperatursänkning, återvinning, föryngring, reologi
report number
Thesis 307
language
Swedish
id
8937245
date added to LUP
2018-04-17 15:06:44
date last changed
2018-04-17 15:06:44
@misc{8937245,
  abstract     = {Sustainable achievement is the overall objective of all road building undertakings. An important part of this is recycling. Reclaimed asphalt is not only renewable but contains vast volumes of finite resources and the interest for the recycling modes of operation is on the rise. However, the impact of additives and the production processes must not adversely affect the properties of the pavements on the road. The purpose of the thesis is to measure and assess viscoelastic properties of bitumen and bitumen-filler mastics with various additives that are considered to affect the consistency of asphalt during manufacture and the properties of finished asphalt.},
  author       = {Haxhibeqiri, Egzon and Mouhsen, Mohammed},
  keyword      = {Bitumen,asfaltbruk,DSR,temperatursänkning,återvinning,föryngring,reologi},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Påverkan av asfaltens egenskaper efter förbättrad konsistens - Mätningar med dynamisk skjuvreometer, DSR, på bitumen och asfaltbruk},
  year         = {2017},
}