Wybrane zagadnienia lepkosprężystości drogowych asfaltów modyfikowanych zawierających elastomer SBS

Przedmiotem podjętych prac badawczych była ocena właściwości lepkosprężystych drogowych asfaltów modyfikowanych zawierających elastomer SBS w ilości 0–9%, wykazujących jednakową penetrację w temperaturze 25°C. Próbki asfaltów modyfikowanych zostały przygotowane metodą alternatywną, poprzez wymieszanie asfaltów drogowych rodzaju 50/70 z koncentratem asfaltu modyfikowanego o zawartości 9% elastomeru SBS.

W zasadniczej części programu badawczego wykonano testy rozciągania prętów asfaltowych w duktylometrze w temperaturze 0–25°C, zginanie belek asfaltowych w reometrze BBR w temperaturze od –40 do –16°C oraz badanie ścinania lepiszczy w reometrze DSR przy kinematycznym wymuszeniu oscylacyjnym, w zakresie temperatury od +80 do –40°C.

Podczas badań lepiszczy asfaltowych zaobserwowano zjawiska reologiczne charakterystyczne dla materiałów o właściwościach lepkosprężystych: pełzanie, pełzanie odwrotne oraz relaksację naprężeń. Dane uzyskane z badań doświadczalnych zostały poddane modelowaniu matematycznemu polegającemu na ich aproksymacji z użyciem modeli reologicznych ciał liniowo lepkosprężystych. Stwierdzono bardzo dużą zgodność przebiegu krzywych modelowych z wynikami badań empirycznych, w szczególności przy zastosowaniu modeli uogólnionych (wartości współczynnika determinacji R₂ > 0,99).

Na podstawie wyników badań wykonanych metodą reometru DSR stwierdzono, że wszystkie badane asfalty modyfikowane wykazują właściwości lepkosprężyste w całym zakresie temperatur występujących podczas eksploatacji nawierzchni asfaltowych w Polsce (od –30 do +60°C). Wykazano również, że znaczne polepszenie właściwości sprężystych, zmniejszenie wrażliwości temperaturowej oraz zwiększenie wskaźnika odporności mieszanek mineralno- -asfaltowych koleinowanie G* / sind , możliwe jest dopiero przy takich zawartościach kopolimeru SBS w asfalcie modyfikowanym, gdy dochodzi do utworzenia ciągłej sieci polimerowej w strukturze lepiszcza. W przypadku asfaltów badanych w pracy, taki efekt uzyskano przy zawartości elastomeru SBS wynoszącej co najmniej 4,5%.

Zaproponowano dwa parametry służące do oceny właściwości asfaltów modyfikowanych. Pierwszym jest wskaźnik wartości maksymalnych MVR, zdefiniowany jako stosunek wartości sił rozciagających osiąganych w drugim i w pierwszym maksimum (mierzonych w duktylometrze), będący prostą miarą efektywności modyfikacji asfaltów polimerami. Natomiast drugim jest indeks modułu zespolonego CMI, wyznaczony na podstawie wartości zespolonego modułu ścinania oznaczonego w reometrze DSR w temperaturach –30°C oraz +60°C, który umożliwia kompleksową ocenę wrażliwości temperaturowej asfaltów w całym zakresie temperatur, w jakich lepiszcze pracuje w nawierzchni asfaltowej.