Undersökning av viskositet hos asfaltbruk - Mätningar med rotationsviskosimeter på bruk med olika fillersorter och mängder

Sammanfattning: Bitumen och dess egenskaper har länge ansetts vara den viktigaste faktorn för en asfalts funktion. Egenskaperna som finns är hos bitumen är relativt enkla att kontrollera. Eftersom egenskaperna är relativt lätta att kontrollera och mycket kunskap redan finns om bitumen har dess egenskaper ansetts vara det som är avgörande gällande hur en asfaltbeläggning kommer att agera då den brukas. Mätmetoderna, mjukpunkt och penetrationstal, som används för att kvantifiera egenskaperna hos bitumen är relativt lättanvända. Vid användning av mätmetoderna ges ett mätetal på bituminets beteende. Mätetalen som ges vid mätmetoderna har, under flera år av uppföljning och undersökning, kunnat kopplas till asfaltens egenskaper. Metoderna som används är accepterade inom branschen då de visat sig lättanvända och tydligt kopplade till verkligheten. Mjukpunkt och penetrationstal brister dock då bituminet blandas med tillsatser och nämnda metoder kan inte beskriva vad som händer med bituminet efter blandning då det saknas historisk kunskap. Sedan några år tillbaka har det framkommit att det är asfaltbruket, det som uppstår vid blandning av bitumen och filler, som styr asfaltens eftergivlighet, stabilitet och i förlängningen hållbarhet och inte bituminet. En standard för utvärderingar och tester har dock aldrig gjorts på asfaltbruk i något omfattande arbete. Det bristande intresset för asfaltbruk beror förmodligen på svårigheterna som finns att mäta materialets egenskaper då materialet inte lämpar sig för de traditionella mätmetoder som finns. En annan anledning kan vara att fillerns egenskaper kan variera beroende på vilket asfaltverk fillern kommer från och ibland kan fillerns egenskaper variera över tid. Verkligheten beter sig som sådan men det komplicerar även utformningen av regelverk för tillverkning och kvalitetskontroller. Syftet med examensarbetet är att undersöka hur viskositeten hos asfaltbruk påverkas med filler från olika asfaltverk i en rotationsviskosimeter av typ Brookfield, RVB i ett laboratorium på LTH, Lund. Även olika halter av filler i asfaltbruket undersöks. Syftet är även att utveckla mätmetoden med RVB. RVB har använts och utvecklats i en rad examensarbeten på LTH och har visat upp god precision för rent bitumen och bitumen med tillsatser som vax och polymerer. Trots möjliga problem med homogenisering och separation verkar metoden kunna fungera lika bra för fillerinblandat asfaltbruk. Resultaten från RVB:n presenterades grafiskt i Heukelom BTCD-diagram i form av serier av mätpunkter sammanbundna till viskositetslinjer. BTDC-diagrammet visar hur viskositet och temperatur förhåller sig till varandra och hur bitumen reagerar på olika filler samt olika fillerhalter vid samma temperaturer. Alla mätvärden i en serie utgörs av enkelmätningar. Inga ommätningar har gjorts eller strykningar av extremvärden. Med hjälp av WLF-sambandet, som är viskositetsmätningarnas masterkurva, kan viskositeten beräknas vid valfri temperatur och omvänt, temperaturen kan beräknas vid valfri viskositet. Det senare används för att beräkna Mjukpunkt enligt RVB. Efter genomgång av resultaten valdes en viskositet som kan anses vara acceptabel under blandningsförloppet. Temperaturen vid denna viskositet är vid sidan av Mjukpunkt jämförelseparameter för de olika asfaltbruken och respektive fillersorter. Från resultaten kan man se att filler från de studerade, vanligt förekommande bergmaterialen tycks inte skilja sig åt i förstyvning av asfaltbruket. Däremot har mängden filler stor betydelse och frågan är hur Filler/bitumen-kvoten verkligen ser ut på asfaltverken. Det kontrolleras lätt i sammansättningsanalysen av asfaltmassorna och i asfaltverkens doseringsrecept. Utbyte av förekommande naturfiller är inte särskilt populärt av ekonomiska och praktiska skäl (man har kanske redan ett överskott) men filler från kalkberg har en gynnsam inverkan på asfaltbrukets smidighet. Det är ingen nyhet men nu finns det mätetal på effekten. Cement har kraftigare förstyvande inverkan på asfaltbruk jämfört med övriga fillertyper. Eftersom det inte används som filler i Sverige utan bara som vidhäftningsmedel i små tillsatser har det ingen praktisk betydelse. Ett högre Rigdenhålrum anses orsaka ökad förstyvning av asfaltbruk. Fallet med cement, som har relativt lågt Rigdenhålrum, visar att det måste finnas andra faktorer som betyder mer. Sådana faktorer kan vara kornfördelningen, som inte kunde bestämmas här, eller kemisk inverkan.