wp³yw SBS na w³aœciwoœci asfaltu
Tatiana Brzozowska
*1, Janusz Zieliñski*, Grzegorz Makomaski*
Wp³yw kopolimeru styren–butadien–styren na w³aœciwoœci asfaltu
W pracy przedstawiono wyniki badañ wp³ywu kopolimeru SBS na w³aœciwoœci i strukturê asfaltu dro- gowego. Na podstawie badañ temperatury miêknienia i ³amliwoœci, penetracji, nawrotu sprê¿ystego, lep- koœci dynamicznej w funkcji temperatury, ró¿nicowej kalorymetrii skaningowej oraz mikroskopii fluo- rescencyjnej dokonano oceny w³aœciwoœci fizykochemicznych, reologicznych i termicznych oraz struktu- ry asfaltu modyfikowanego SBS.
S³owa kluczowe: asfalt, kopolimer styren-butadien-styren, elastomeroasfalt, w³aœciwoœci
The influence of styrene–butadiene–styrene block copoly- mer on the properties of asphalt
This work shows the results of studiem on the influence of SBS copolymer on the properties and structure of road asphalt. Basing on the studies of softening and breaking point, penetration, elastic recovery, dy- namic viscosity as a function of temperature, differential scanning calorimetry and fluorescence micro- scopy was evaluated of the physicochemical, rheological and thermal properties and structure of modi- fied asphalt.
Key words: asphalt, SBS copolymer, asphalt-elastomer binder, properties
1. Wprowadzenie
Elastomeroasfalt jest produktem powsta³ym przez wprowadzenie do asfaltu drogowego polimeru z grupy elastomerów (kauczuku syntetycznego). Powsta³y w ten sposób produkt odznacza siê znacznie lepszymi w³aœci- woœciami ni¿ zwyk³y asfalt drogowy
Asfalt modyfikowany ma szerszy zakres stanu lepko- sprê¿ystego. Staje siê on kruchy w ni¿szej temperaturze (d³u¿ej zachowuje elastycznoœæ) i miêknie w wy¿szej temperaturze ni¿ niemodyfikowany asfalt (d³u¿ej zacho- wuje sztywnoœæ). Nawierzchnia z takim lepiszczem jest bardziej odporna na dzia³anie obci¹¿enia pojazdami w wysokiej temperaturze oraz na dzia³anie naprê¿eñ ter- micznych w niskiej temperaturze. W temperaturze 60-70oC asfalt modyfikowany ma znacznie wy¿sz¹ lep- koœæ ni¿ asfalt zwyk³y, dlatego nie koleinuje siê tak szyb- ko podczas upalnego lata. Nawierzchnia z elastomero- asfaltem odznacza siê odpornoœci¹ na dzia³anie niskiej temperatury i roztworów wodnych soli stosowanych podczas zwalczania go³oledzi, a wiêc zwiêkszona jest trwa³oœæ nawierzchni [1,2].
W polskich warunkach klimatycznych najbardziej zasadne jest stosowanie do modyfikacji asfaltu drogowe- go elastomeru termoplastycznego styren-butadien-sty- ren. Modyfikacja elastomerem SBS pozwala na uzyska- nie poprawy w³aœciwoœci asfaltu i nawierzchni zarówno
w wysokiej, jak i niskiej temperaturze. Obok poprawy w³aœciwoœci reologicznych nastêpuje poprawa przyczep- noœci asfaltu do kruszywa. W efekcie nawierzchnia dro- gowa uzyskuje wiêksz¹ odpornoœæ na koleinowanie, pêkanie zmêczeniowe i niskotemperaturowe, trwa³oœæ powierzchniow¹ [3].
Stosowanie elastomeroasfaltów otworzy³o drogê dla nowych technologii w drogownictwie. Stosuje siê je wszêdzie tam, gdzie konieczna jest wysoka wytrzyma-
³oœæ na rozci¹ganie, ma³a wra¿liwoœæ na zmiany tempe-
wp³yw SBS na w³aœciwoœci asfaltu
30
Dr in¿. Tatiana Brzozowska tytu³ magis- tra in¿yniera uzyska³a w 1995 roku na Politechnice Warszawskiej; stopieñ nau- kowy doktora nauk chemicznych w roku 2000 na Wydziale Chemicznym Politech- niki Wroc³awskiej. Pracuje jako adiunkt w Instytucie Chemii Politechniki War- szawskiej – Filii w P³ocku w Zak³adzie Tworzyw Sztucznych. Specjalnoœæ nauko- wa: tworzywa sztuczne, chemia i techno-
logia otrzymywania bitumów modyfikowanych polimerami. Cz³onek Zwi¹zku Nauczycielstwa Polskiego. Dorobek naukowo-badawczy: 2 monografie, 2 skrypty uczelniane, 44 publikacje w czasopismach kra- jowych i zagranicznych, 77 referatów i komunikatów, 17 grantów dziekañskich i prac statutowych. Za wyró¿niaj¹c¹ siê dzia³alnoœæ dy- daktyczn¹ i naukowo-badawcz¹ zosta³a nagrodzona nagrodami Rek- tora Politechniki Warszawskiej, Medalem Br¹zowym za Wieloletni¹ S³u¿bê Prezydenta RP oraz Prezesa PKN Orlen S.A.
E-mail: t.brzozowska@pw.plock.pl, telefon: +48 24 367-2199, fax +48 24 2623691.
* Politechnika Warszawska, Instytut Chemii w P³ocku, ul. £ukasiewi- cza 17, 09-400 P³ock
1e-mail: t.brzozowska@pw.plock.pl
ratury oraz sprê¿ystoœæ (nawierzchnie na mostach, ultra- cienkie warstwy na gor¹co, warstwy odporne na od- kszta³cenia trwa³e). Stosowanie elastomeroasfaltów na ca³ym œwiecie dowiod³o, ¿e ten nowy materia³ bardzo korzystnie wp³ywa na przed³u¿enie trwa³oœci nawierzch- ni. Poprawiaj¹ one odpornoœæ nawierzchni na zmêcze- nie, odkszta³cenia trwa³e (koleiny i tarki), spêkanie w niskich temperaturach i spêkanie odbite [4-8].
Udoskonalenie receptur kompozycji asfalt drogo- wy/kopolimer styren–butadien–styren jest przedmiotem badañ w wielu oœrodkach naukowych, maj¹cych na celu uzyskanie jednorodnoœci i stabilnoœci mieszanin polime- rowo-asfaltowych, które zale¿¹ od w³aœciwoœci, budowy chemicznej i fizycznej struktury bitumu oraz rodzaju do- datku modyfikuj¹cego [9-12]. Zasady specyfikacji asfal- tów modyfikowanych polimerami s¹ przedmiotem nor- my polskiej [13]. Do badañ asfaltów i polimeroasfaltów wykorzystywane s¹ tak¿e nowe techniki badawcze m.in.
ró¿nicowa kalorymetria skaningowa [14-17].
Celem badañ by³o okreœlenie wp³ywu iloœci kopoli- meru SBS na w³aœciwoœci termoreologiczne i strukturê asfaltu drogowego.
2. Czêœæ doœwiadczalna
2.1. Materia³y
Do badañ zastosowano asfalt drogowy o penetracji (25°C) 70-100 [0,1 mm], temperaturze miêknienia 43-51°C, temperaturze ³amliwoœci£-10°C oraz kopoli- mer liniowy SBS, pochodz¹cy z firmy Kraton Polymers LLC (nazwa handlowa Kraton D 1192), o wskaŸniku szybkoœci p³yniêcia <1 [g/10min].
2.2. Kompozycje asfalt-elastomer
Kompozycje asfalt–kopolimer SBS sporz¹dzono kie- ruj¹c siê g³ównie mo¿liwoœci¹ uzyskania mieszanin jed- norodnych. Modyfikacja asfaltu drogowego kopolime- rem SBS sk³ada³a siê z dwóch etapów: I – œcinania kom- pozycji asfalt–SBS, II – dojrzewania kompozycji po œci- naniu. Asfalt w iloœci 600 g umieszczono w mieszalniku i po uzyskaniu za³o¿onej temperatury œcinania 190oC rozpoczynano dozowanie liniowego kopolimeru SBS w iloœci od 1 do 5% mas, przy szybkoœci obrotów mieszad-
³a œcinaj¹cego 5000 obr/min. Po up³ywie ustalonego czasu œcinania (30 min) zmodyfikowany asfalt przeno- szono do mieszalnika, w którym prowadzono proces doj- rzewania. Dojrzewanie asfaltu prowadzono w tempera- turze 190°C, przy ci¹g³ym mieszaniu z u¿yciem mie- szad³a kotwicowego przy szybkoœci obrotów mieszad³a 65 obr/min, w czasie 120 min.
2.3. Badanie w³aœciwoœci polimeroasfaltów
Otrzymane polimeroasfalty poddano badaniom:
l temperatury miêknienia metod¹ „Pierœcieñ i Kula”
wg PN-EN 1427:2009,
l temperatury ³amliwoœci metod¹ Fraassa wg PN-EN 12593:2009,
l penetracji w temperaturze 15 i 25°C wg PN-EN 1426:2009. Na podstawie wartoœci penetracji w ró¿- nych temperaturach wyznaczono indeks penetracji, l nawrotu sprê¿ystego wg PN-EN 13398:2012, l lepkoœci dynamicznej w temperaturze 60, 90, 135 i
150°C za pomoc¹ reowiskozymetru Rheotest RN 3.1. Na podstawie pomiaru lepkoœci w funkcji tem- peratury, z wartoœci wspó³czynników kierunkowych prostych zale¿noœci lnh=f(1/T) wyznaczono energiê aktywacji z równania Arrheniusa, przekszta³conego do postaci:
ln( )h =lnA+E R T
1
gdzie: E – energia aktywacji lepkoœci [J/mol], R – sta³a gazowa (R = 8.314) [J/mol·K], T – temperatura [K],
A – sta³a zale¿na od materia³u.
l w³aœciwoœci termicznych za pomoc¹ skaningowego kalorymetru ró¿nicowego (DSC), typ DSC 200 F3 Maia firmy NETZSCH. Pomiary wykonano w prze- dziale temperatury od (-100)oC do 530oC, przy wzroœcie temperatury 10°C/min, w cyklu ogrzewa- nie, ch³odzenie, ogrzewanie.
Strukturê polimeroasfaltów okreœlono za pomoc¹ mi- kroskopu fluorescencyjnego Olympus BX41 w œwietle ultrafioletowym. Próbki do obserwacji mikroskopowych przygotowywano wed³ug normy PN-EN 13632:2012.
3. Wyniki badañ i dyskusja
Wyniki badañ w³aœciwoœci fizykochemicznych i reo- logicznych asfaltu modyfikowanego kopolimerem SBS przedstawiono w tabeli 1. Na rys. 1 przedstawiono zale¿- noœæ lepkoœci dynamicznej od temperatury.
Na podstawie wyników badañ stwierdzono, ¿e dobór iloœci u¿ytego elastomeru mia³ du¿e znaczenie w stoso- wanej technologii procesu otrzymywania asfaltu modyfi- kowanego. Kompozycje asfalt-SBS zawieraj¹ce od 1 do 3% mas. elastomeru odznacza³y siê korzystnymi w³aœci- woœciami termoreologicznymi. Wiêksza iloœæ SBS w as- falcie tworzy usieciowan¹ strukturê przestrzenn¹, co po- woduje wzrost temperatury miêknienia, wzmocnienie jego odpornoœci na deformacje w wy¿szej temperaturze, natomiast w ni¿szej temperaturze staje siê kruchy. Na podstawie wartoœci lepkoœci w temperaturze 135°C okreœla siê w³aœciwoœci reologiczne podczas przepompo- wywania/transportu lepiszczy asfaltowych. Przyjmuje siê, ¿e lepkoœæ lepiszcza w tej temperaturze powinna byæ mniejsza ni¿ 3 Pa·s. Wszystkie badane polimeroasfalty spe³nia³y ten warunek. Lepkoœæ asfaltów jest œciœle zwi¹zana z penetracj¹ bitumów. Asfalty odznaczaj¹ce siê najmniejsz¹ penetracj¹ charakteryzuj¹ siê najwiêk- sz¹ lepkoœci¹. Spoœród badanych kompozycji najwiêk- sz¹ lepkoœci¹ w temperaturze 135°C odznacza³ siê asfalt
wp³yw SBS na w³aœciwoœci asfaltu 31
z udzia³em 5% mas. SBS, najmniejsz¹ asfalt z udzia³em 1% mas. SBS.
Otrzymane asfalty modyfikowane zawieraj¹ce £3%
mas. SBS, w porównaniu z handlowymi asfaltami mody- fikowanymi Orbiton odznacza³y siê ni¿sz¹ temperatur¹ miêknienia. Jedynie asfalty zawieraj¹ce³4% mas. SBS odpowiada³y pod wzglêdem temperatury miêknienia as- faltom Orbiton. Wszystkie uzyskane asfalty odpowiada-
³y zakresom penetracji (w temperaturze 25°C) asfaltom Orbiton o zakresie penetracji 45-80 [1/10 min]. Z kolei polimeroasfalty zawieraj¹ce SBS w iloœci³3% mas. od- powiada³y asfaltom Orbiton o zakresie penetracji 25-55 [1/10 min].
Lepkoœæ wszystkich kompozycji asfalt-SBS mala³a ze wzrostem temperatury. Na podstawie wspó³czynników kierunkowych prostych lnh = f(T) wyznaczonych w za- kresie temperatury 60-150°C okreœlono wra¿liwoœæ ter- miczn¹ kompozycji. Wskazane jest, by wra¿liwoœæ ter- miczna lepkoœci w strefie temperatur technologicznych (80-200°C) charakteryzowa³a siê du¿ym nachyleniem prostej na wykresie logarytmicznym lepkoœci w funkcji temperatury. Wszystkie kompozycje z SBS odznacza³y siê zbli¿on¹ wra¿liwoœci¹ termiczn¹. Energia aktywacji przep³ywu lepkiego jest wielkoœci¹ wi¹¿¹c¹ lepkoœæ z temperatur¹. Badane kompozycje asfalt – kopolimer SBS odznacza³y siê zbli¿on¹ wartoœci¹ energii aktywacji od 90,66 kJ/mol do 93,68 kJ/mol. Dodatek elastomeru SBS do asfaltu spowodowa³ wzrost nawrotu sprê¿ystego, najwiêkszy w przypadku 4 i 5% mas. SBS.
Na podstawie przeprowadzonych badañ, stwierdzo- no, ¿e modyfikacja asfaltu kopolimerem liniowym SBS w iloœci£3% wag. elastomeru korzystnie wp³ywa na jego w³aœciwoœci termoreologiczne, np. powoduje wzrost lep- koœci, co jest szczególnie wa¿ne ze wzglêdu na przezna- czenie asfaltu do budowy dróg. Mniejsza iloœæ SBS to równie¿ mniejsze koszty wytwarzania mieszanek as- falt–kopolimer.
Na rys. 2 przedstawiono obrazy mikroskopowe (mi- kroskopia fluorescencyjna) asfaltu modyfikowanego SBS w iloœciach 1, 2, 3, 4, 5% mas.
Zastosowanie mikroskopu z nasadk¹ fluorescencyj- n¹ przy u¿yciu œwiat³a odbitego pozwoli³o na obserwacjê rozproszenia kopolimeru w asfalcie. Na zdjêciach obser- wujê siê czarn¹ albo ciemnobrunatn¹ fazê asfaltow¹ oraz fazê kopolimeru SBS, która emituje zielone b¹dŸ te¿
zielono¿ó³te œwiat³o.
Stwierdzono, ¿e we wszystkich badanych kompozy- cjach asfalt stanowi³ fazê ci¹g³¹, a kopolimer SBS by³ w nim rozproszony. Wszystkie uk³ady mia³y charakter ziarnisty. W asfalcie modyfikowanym 1 i 2% mas. SBS kopolimer wystêpowa³ w postaci ma³ych, kulistych cz¹s- tek rozproszonych równomiernie w asfalcie. Podobnie przedstawia³a siê struktura mikroskopowa asfaltu mo- dyfikowanego kopolimerem SBS w iloœciach 3 i 4% mas.
W tych przypadkach cz¹stki kopolimeru rozproszone w asfalcie by³y wiêksze, jednak¿e w kompozycji modyfiko- wanej 3% mas., cz¹stki by³y rozmieszczone równomier- nie, natomiast w kompozycji zawieraj¹cej 4% mas. nie-
wp³yw SBS na w³aœciwoœci asfaltu
32
Tabela1.W³aœciwoœcifizykochemiczneireologiczneasfaltumodyfikowanegokopolimeremSBS Table1.PhysicochemicalandrheologicalpropertiesofSBScopolymermodifiedasphalt Sk³adkompozycjiTemperatura miêknienia, °C Temperatura ³amliwoœci, °C Zakres plastycz- noœci,°C Penetracja,0,1mm Indeks penetracji
Nawrót sprê¿ysty, %
Lepkoœædynamiczna,Pa·sEnergia aktywacji, kJ/molw15°Cw25°C150°C135°C90°C60°C Asfalt49,0-11,060,024,065,0-0,77-0,210,4610,24284,8093,00 Asfalt+1%mas.SBS49,5-15,064,528,061,0-0,9123,00,290,6213,64413,4093,68 Asfalt+2%mas.SBS51,0-17,068,026,057,0-0,6232,00,380,8417,38532,3093,24 Asfalt+3%mas.SBS54,0-15,569,524,053,0-0,1638,50,571,1822,53763,7092,71 Asfalt+4%mas.SBS61,0-14,575,522,051,01,3289,00,711,5326,58833,8090,66 Asfalt+5%mas.SBS73,5-14,588,023,044,03,0496,00,942,0433,871267,0092,12
wp³yw SBS na w³aœciwoœci asfaltu 33
Asfalt + 1% mas. SBS Asfalt + 2% mas. SBS
Asfalt + 3% mas. SBS Asfalt + 4% mas. SBS Asfalt + 5% mas. SBS
Rys. 2. Obrazy mikroskopowe asfaltu modyfikowanego SBS w iloœciach 1, 2, 3, 4, 5% mas.
Fig. 2. Microscopic images of modified asphalt containing 1, 2, 3, 4, 5 wt.% of SBS 0,10
1,00 10,00 100,00 1000,00 10000,00
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
Temperatura, C°
Temperatura, C°
ç,Pa·s
Asfalt
Asfalt + 1%mas. SBS Asfalt + 2%mas. SBS Asfalt + 3%mas. SBS Asflat + 4%mas. SBS Asfalt + 5%mas. SBS
2 3 4 5 6 7 8
50 70 90 110 130 150
logç,Pa·s
Asfalt
Asfalt + 1%mas. SBS Asfalt + 2%mas. SBS Asfalt + 3%mas. SBS Asfalt +4%mas. SBS Asfalt + 5%mas. SBS
a)
b)
Rys. 1. Zale¿noœæ lepkoœci dynamicznej asfaltu modyfikowanego SBS od temperatury: a) w uk³adzieh = f(T), b) w uk³adzie logh = f(T)
Fig. 1. Dependence of the dynamic viscosity on the temperature of SBS modified asphalt: a)h = f(T), b) log h = f(T)
równomiernie. Asfalt modyfikowany kopolimerem SBS w iloœci 5% mas. charakteryzowa³ siê du¿ymi okr¹g³ymi cz¹stkami elastomeru, które by³y nierównomiernie roz- proszone w asfalcie. Mo¿na przypuszczaæ, ¿e w tej kom- pozycji wystêpuje wewnêtrzna struktura o kszta³cie przypominaj¹cym „plaster miodu”. Asfalt modyfikowa- ny SBS by³ mieszanin¹ jednorodn¹.
Na rys. 3 przedstawiono krzywe DSC asfaltu i kom- pozycji asfalt-SBS, a na rys. 4 kopolimeru SBS. W da- nych literaturowych [16], w temperaturze powy¿ej 20°C, na krzywych DSC asfaltu i polimeroasfaltów podczas
ch³odzenia nie by³y widoczne przemiany fazowe, st¹d te¿
ch³odzenie badanych materia³ów prowadzono w zakre- sie temperatury od 30 do -100°C. W celu wyznaczenia temperatury procesu rozk³adu badanych materia³ów, badania DSC prowadzono do temperatury 530°C.
Temperatury przemian dla asfaltu naftowego przyjmowa³y wartoœci: proces zeszklenia podczas ch³odzenia (Tgc= -32°C), I proces zeszklenia podczas ogrzewania (Tg1= -21,9°C), topnienie wêglowodorów nasyconych (18,1°C), II proces zeszklenia podczas ogrzewania (Tg2=37,6°C), pocz¹tek procesu rozk³a-
wp³yw SBS na w³aœciwoœci asfaltu
34
Rys. 3. Krzywa DSC asfaltu drogowego i kompozycji asfalt-SBS w cyklu: a) ch³odzenie, b) ogrzewanie Fig. 3. DSC curves of asphalt and asphalt-SBS compositions: a) cooling, b) heating
du (371,1°C) (rys. 3). Z kolei temperatury przemian dla kopolimeru SBS przyjmowa³y wartoœci: proces zeszklenia (Tg= -69,3°C), pocz¹tek procesu rozk³adu (389,8°C) (rys.4).
Na podstawie przebiegu krzywych DSC polimeroas- faltów stwierdzono, ¿e pod wp³ywem ciep³a zachodzi³y w nich przemiany charakterystyczne tylko dla bitumów naftowych:
l proces zeszklenia (Tgc), zachodz¹cy podczas ch³o- dzenia (rys. 3a), wystêpuj¹cy w temperaturze od (-33,6) do (-25,1)°C, œwiadcz¹cy o amorficznej natu- rze asfaltów,
l I proces zeszklenia (Tg1), zachodz¹cy podczas ogrze- wania (rys. 3b), wystêpuj¹cy w temperaturze od (-29,2) do (-19,0)°C, zwi¹zany z przemianami malte- nów,
l przemiana endotermiczna, zachodz¹ca podczas ogrzewania (rys. 3b), wystêpuj¹ca w temperaturze od 16,3 do 18,8°C, zwi¹zana z topnieniem wêglowodo- rów nasyconych,
l II proces zeszklenia (Tg2), zachodz¹cy podczas ogrzewania (rys. 3b), wystêpuj¹cy w temperaturze od 37,3 do 38,1°C, zwi¹zany z przemianami asfaltenów, l przemiana endotermiczna zwi¹zana z procesem roz- k³adu próbek. Pocz¹tek tej przemiany w badanych uk³adach asfalt–SBS wystêpowa³ w temperaturze oko³o 372°C.
Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, ¿e pod wp³ywem kopolimeru SBS nastêpowa³y zmiany w war- toœciach temperatury charakterystycznych przemian, zale¿nych od iloœci dodanego modyfikatora. I tak:
l dodatek 1% mas. SBS do asfaltu spowodowa³ pod- wy¿szenie temperatury zeszklenia Tg2o 0,4°C oraz
obni¿enie temperatury zeszklenia Tgci Tg1oraz top- nienia wêglowodorów nasyconych odpowiednio o 1,6, 1,5 i 1,8°C,
l dodatek 2% mas. SBS do asfaltu spowodowa³ obni¿e- nie temperatury zeszklenia Tgc, Tg1i Tg2odpowied- nio o 1,6, 1,6 i 1,8°C oraz topnienia wêglowodorów nasyconych o 1,6°C,
l dodatek 3% mas. SBS do asfaltu spowodowa³ pod- wy¿szenie temperatury zeszklenia Tgc i Tg2 odpo- wiednio o 0,9 i 0,5°C oraz topnienia wêglowodorów nasyconych o 0,7°C oraz obni¿enie temperatury zeszklenia Tg1o 3,3°C,
l dodatek 4% mas. SBS do asfaltu spowodowa³ pod- wy¿szenie temperatury zeszklenia Tgc i Tg1 odpo- wiednio o 2,8 i 0,7°C oraz obni¿enie temperatury topnienia wêglowodorów nasyconych i zeszklenia Tg2odpowiednio o 0,5°C o 0,2°C,
l dodatek 5% mas. SBS do asfaltu spowodowa³ pod- wy¿szenie temperatury zeszklenia Tgc i Tg1 odpo- wiednio o 6,9 i 2,9°C oraz obni¿enie temperatury topnienia wêglowodorów nasyconych i zeszklenia Tg2odpowiednio o 0,6°C o 0,3°C.
Dodatek kopolimeru SBS do asfaltu drogowego powodo- wa³ podwy¿szenie temperatury rozk³adu polimeroasfal- tów do 372,5°C.
4. Podsumowanie
Wobec uzyskanych prawid³owoœci dotycz¹cych wp³ywu kopolimeru SBS na w³aœciwoœci asfaltu uznano za celowe przeprowadzenie dalszych badañ nad dosko- naleniem receptur kompozycji asfalt drogowy / kopoli- mer styren–butadien–styren.
wp³yw SBS na w³aœciwoœci asfaltu 35
Rys. 4. Krzywa DSC kopolimeru SBS Fig. 4. DSC curve of SBS copolymer
Proces modyfikacji asfaltu elastomerem SBS zale¿y od: gatunku elastomeru, postaci fizycznej elastomeru, natury chemicznej i rodzaju asfaltu, mieszaj¹cego sposo- bu modyfikacji, temperatury i czasu mieszania. Dodatek kopolimeru SBS do asfaltu drogowego spowodowa³ zwiêkszenie lepkoœci, zmniejszenie wartoœci penetracji, a tak¿e podwy¿szenie temperatury miêknienia, przy jed- noczesnym obni¿eniu temperatury ³amliwoœci, co spo- wodowa³o zwiêkszenie zakresu plastycznoœci.
Dziêki badaniom mikroskopowym polimeroasfaltów mo¿na okreœliæ rozmiar cz¹stek elastomeru w asfalcie i wp³ywaæ na efektywne przygotowanie (mieszanie) elas- tomeru z asfaltem (d¹¿¹c do zmniejszenia rozmiarów cz¹stki SBS). Mo¿na monitorowaæ stabilnoœæ i charakter uk³adu dyspersyjnego wytworzonego przez rozproszony kopolimer (polimer) w asfalcie (bitumie).
Dodatek kopolimeru SBS do asfaltu spowodowa³ ob- ni¿enie temperatury zeszklenia podczas ch³odzenia Tgc (poza kompozycjami zawieraj¹cymi ³3% mas. SBS), zeszklenia podczas ogrzewania Tg1(poza kompozycjami zawieraj¹cymi³4% mas. SBS) i Tg2(poza kompozycjami zawieraj¹cymi 1 lub 3% mas. SBS) oraz temperatury topnienia wêglowodorów nasyconych (poza kompozycj¹ zawieraj¹c¹ 3% mas. SBS), przy jednoczesnym podwy¿- szeniu temperatury rozk³adu.
Literatura
1. B³a¿ejowski K., Styk S., „Technologia warstw asfaltowych.
Nawierzchnie drogowe. Poradnik”, WK£, Warszawa 2004, 408.
2. Sybilski D., „Polimeroasfalty drogowe. Jakoœæ funkcjonal- na, metodyka i kryteria oceny”, IBDiM, Warszawa 1996.
3. Sybilski D., „Opracowanie sk³adów i technologii produkcji asfaltów drogowych modyfikowanych elastomerem termo- plastycznym kopolimerem blokowym styren-butadien-sty- ren (SBS) w Petrochemii S.A. w P³ocku”, IBDiM, Warszawa 1994.
4. Tymczasowe Wytyczne Techniczne. TWT PAD-97. Polime- roasfalty Drogowe. IBDiM 1997.
5. Sybilski D., Drogownictwo, 1998, 12, 27.
6. B³a¿ejowski K., Polskie Drogi, 1998, 42, 3, 65.
7. B³a¿ejowski K., Drogownictwo, 1999, 8, 5.
8. Pi³at J., Radziszewski P., „Nawierzchnie asfaltowe”, WK£, Warszawa 2007, 526.
9. Król J., Drogi i Mosty, 2008, 4, 23.
10. Airey G.D., Fuel, 2003, 82, 1709.
11. Wu S., Pang L., Mo L., Chen Y., Zhu G., Construction and Buildings Materials, 2009, 23, 1005.
12. Lesueur D., Advances in Colloid and Interface Science, 2009, 145, 42.
13. Asfalty i lepiszcza asfaltowe. Zasady specyfikacji dla asfal- tów modyfikowanych polimerami, PN-EN 14023.
14. Collins P., Masson J.F., Polomark G., Energy & Fuels, 2006, 20, 1266.
15. Masson J.F., Polomark G., Collins P., Energy & Fuels, 2002, 16, 470.
16. Masson J.F., Polomark G., Thermochimica Acta, 2001, 374, 105.
17. Masson J.F, Polomark G., Collins P., Thermochimica Acta, 2005, 436, 96.
wp³yw SBS na w³aœciwoœci asfaltu
36
Ksi¹¿ka jest adresowana do szerokiego grona odbiorców – od studentów i nauczycieli akademickich kierunków technicznych, takich jak technologia polimerów, in¿ynieria materia³owa, technologia i budowa maszyn, a¿ po in¿ynierów i techników zatrudnionych przy konstruowaniu, budowie i eksploatacji ró¿nego rodzaju maszyn i urz¹dzeñ.
Monografiê poœwiêcono w³aœciwoœciom ciernym elastomerów i gumy oraz ich interpretacji od strony in¿ynieryjno-materia³owej. Przedstawiono w niej wyniki ostatnich prac prowadzonych w Instytucie, dotycz¹cych modyfikacji w³aœciwoœci trybologicznych na tle aktualnego stanu techniki w tym obszarze.
Cena 1 egzemplarza 40 z³ + VAT 5% (do ceny zostan¹ doliczone koszty wysy³ki)
Zamówienia prosimy kierowaæ na adres:
Instytut In¿ynierii Materia³ów Polimerowych i Barwników Oddzia³ Elastomerów i Technologii Gumy w Piastowie 05-820 Piastów, ul. Harcerska 30
e-mail: t.kleps@impib.pl, t.jedrzejak@impib.pl; fax: 22 723-71-96, tel. 22 723 60 25 wew. 289 lub 250
Instytut IMPiB oferuje monografiê autorstwa U. Ostaszewskiej, D. Bieliñskiego, J. Magryty, M. Tomaszewskiej opracowan¹ w Oddziale Elastomerów i Technologii Gumy w Piastowie
