A termikus degradáció hmérsékletének hatása a kémiailag stabilizált gumibitumenek tulajdonságaira

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A termikus degradáció hmérsékletének hatása a kémiailag stabilizált gumibitumenek tulajdonságaira"

Sarolta Péter
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 34. Mszaki Kémiai Napok Veszprém, április A termikus degradáció hmérsékletének hatása a kémiailag stabilizált gumibitumenek tulajdonságaira Buda Botond, Bíró Sz., Fazekas B., Geiger A., Deák Gy., Bartha L. budab@almos.vein.hu Pannon Egyetem, Ásványolaj- és Széntechnológiai Tanszék 2006

stabilizált gumibitumenek tulajdonságaira Buda Botond, Bíró Sz., Fazekas B.

2 Gumibitumenek A gumibitumen olyan keverék, mely bitumenbl, gumirleménybl és bizonyos adalékanyagok hozzáadásával készül. Gumitartalma legalább 15%-os és a gumi, mint aktív töltanyag vesz részt a kompozícióban, azaz reakcióba lép a forró bitumennel (ASTM).

Gumitartalma legalább 15%-os és a gumi, mint aktív töltanyag

3 Gumibitumenek elnyei hosszabb élettartam, kisebb életciklus-költség, felhasználás során kevesebb bitumen veszteség, kisebb deformálódás, jobb tapadás, ezáltal kisebb kkihordás, jobb vízelvezetés, kisebb közlekedési zaj, szélesebb alkalmazhatósági hmérséklet-intervallum, vékonyabb burkolat, könnyebb jégmentesítés, nagyobb csúszásgátlás.

kkihordás, jobb vízelvezetés, kisebb közlekedési zaj, szélesebb alkalmazhatósági

4 Probléma megoldása elállítás nedves eljárással => nem megfelel ülepedési stabilitás Módosított nedves eljárás => kémiailag stabilizált gumibitumen (KSGB) elállítása, mely gazdasági szempontból hosszútávon elnyös lehet, s így a jövben az útépítés terén mint lehetséges kötanyag jelenhet meg.

gumibitumen (KSGB) elállítása, mely gazdasági szempontból hosszútávon

5 Módosított nedves eljárás 1. lépés: Termikus degradálás: C 2. lépés: Mechano-kémiai diszpergálás: C (nagy fordulatszámon végzett nyírás) Újdonság: termikus degradálás felületaktív adalék jelenlétében.

lépés: Mechano-kémiai diszpergálás: 150-250 C (nagy

6 Célok A termikus degradáció során alkalmazott hmérséklet hatásának vizsgálata az optimális hmérséklet meghatározása érdekében. Vizsgált hmérséklet-intervallum: T-T+50 C

7 Bitumenek Lágyuláspont, o C Penetráció, 25 o C-on, 0,1mm Töréspont Fraass szerint, C Viszkozitás 135 o C-on, mpas Viszkozitás 180 o C-on, mpas Rövid távú öregedés után (RTFOT) - tömegváltozás, % - penetráció az eredeti %-ában - lágyuláspont növekedés, C Hosszú távú öregedés után (PAV) -Kúszási merevség, MPa, -12 C-on -m-érték B , ,421 B , ,310

penetráció az eredeti %-ában - lágyuláspont növekedés, C Hosszú távú öregedés után (PAV) -Kúszási

8 Gumirlem rlemény és s adalék Szemcseméret, mm Fémszennyezdés Vászon szennyezdés Elállítás módja <2 mentes mentes környezeti hmérsékleten A stabilitás növelésének érdekében, detergensdiszpergens és egyben térhálósító tulajdonságú adalék alkalmazása.

környezeti hmérsékleten A stabilitás növelésének érdekében,

9 Vizsgálatok Minsítés : MSZ-EN SHRP PG Elvégzett vizsgálatok: Lágyuláspont Penetráció Tárolási stabilitás Dinamikai viszkozitás Fraass töréspont Rövid távú oxidatív öregítés (RTFOT) Hosszú távú oxidatív öregítés (PAV) Kúszási merevség

Dinamikai viszkozitás Fraass töréspont Rövid távú oxidatív

10 Reológiai tulajdonságok vizsgálata 72 R 2 =0, Lágyuláspont, C f (T d ) = a 1 (T d -b 1 ) 2 +c 1 T T+10 T+20 T+30 T+40 T+50 Termikus degradáció hmérséklete

11 Reológiai tulajdonságok vizsgálata Penetráció, 0,1mm, 25 C-on f(t d )=a 2 (T d -b 2 ) 2 +c 2 R 2 =0, T T+10 T+20 T+30 T+40 T+50 Termikus degradáció hmérséklete

f(t d )=a 2 (T d -b 2 ) 2 +c 2 R 2 =0,9999 40

12 Reológiai tulajdonságok vizsgálata Tárolási stabilitás, C R 2 =0,9999 f (T d ) = b 8 /(1+((T d -a 8 )/c 8 ) 2 ) maximum T T+10 T+20 T+30 T+40 T+50 Termikus degradáció hmérséklete

13 Reológiai tulajdonságok vizsgálata 135 C-on 180 C-on R 2 =0, R 2 =0,9953 Dinamikai viszkozitás, mpas f(t d )=a 3 +b 3 exp(-c 3 T d ) T T+10 T+20 T+30 T+40 T+50 Dinamikai viszkozitás, mpas szivattyúzhatósági határ f(td)=a 4 +b 4 exp(-c 4 T d ) T T+10 T+20 T+30 T+40 T+50 Termikus degradáció hmérséklete Termikus degradáció hmérséklete

T+40 T+50 Dinamikai viszkozitás, mpas 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 szivattyúzhatósági határ

14 Hideg-tulajdons tulajdonságok vizsgálata -16 f (T d )= a 5 (T d -b 5 ) 2 +c 5 R 2 =0,9997 Fraass töréspont, C legszigorúbb hazai elírás (minimum) -28 T T+10 T+20 T+30 T+40 T+50 Termikus degradáció hmérséklete

-18-20 -22-24 -26 legszigorúbb hazai elírás (minimum)

15 Öregedés s vizsgálata Rövid távú öregedés után (RTFO teszt) Termikus degradáció idtartama SBS-sel módosított útépítési bitumenek Elírás T T+10 T+20 T+30 T+40 T+50 PmB 1 PmB 2 Tömegváltozás, % -0,21-0,26-0,23-0,18-0,14-0,18-0,01-0,04 ± 0,50 Penetráció az eredeti %-ában 73,1 72,2 75,5 75,5 75,2 76,2 78,8 66,1 min. 50 Lágyuláspont növekedés, C

Tömegváltozás, % -0,21-0,26-0,23-0,18-0,14-0,18-0,01-0,04 ± 0,50 Penetráció az eredeti

16 Öregedés s vizsgálata Hosszú távú öregedés után (PAV teszt) Termikus degradáció idtartama SBS-sel módosított útépítési bitumenek Elírás T T+10 T+20 T+30 T+40 T+50 PmB 1 PmB 2 Kúszási merevség, S, [MPa], -12 C-on 70 77,2 75,6 61,5 61,6 63, max.300 m-érték, -12 C-on 0,324 0,326 0,325 0,336 0,357 0,330 0,341 0,360 min.0.3

PmB 1 PmB 2 Kúszási merevség, S, [MPa], -12 C-on 70 77,2 75,6 61,5 61,6 63,5 197

17 Összefoglalás Megfelel degradációs hmérséklet esetén (T+40-T+50 C) kedvez tárolási stabilitással rendelkez, KSGB-ek állíthatók el a meghatározott peremfeltételek mellett. Megállapítottam, hogy a degradációt minimum T+40 C-on kell végezni, hogy gyakorlati felhasználás szempontjából megfelel végterméket kapjunk. A vizsgált KSGB-ek mindegyike kitn hidegtulajdonságokat mutatott, még hosszú távú öregítés után is. A degradáció hmérséklete a rövid távú öregedést nem befolyásolta az általunk vizsgált intervallumban, minden minta hasonló lágyuláspont- és penetrációváltozást mutatott, mint az SBS-sel módosított útépítési bitumenek.

Megállapítottam, hogy a degradációt minimum T+40 C-on kell végezni, hogy gyakorlati felhasználás szempontjából megfelel végterméket kapjunk.

18 Összefoglalás Hosszú távú öregítés után a gumibitumenek mindegyike sokkal kedvezbb hidegtulajdonságokat mutatott, mint az SBS-sel módosított bitumenek. Matematikai egyenletek segítségével sikerült jó korrelációs együtthatóval leírni a jellemzk változását a termikus degradáció függvényében. A kívánt tulajdonságok elérése érdekében így becsülhetvé vált az elállítás során alkalmazandó degradációs hmérséklet a peremfeltételek mellett. Vizsgálataink alapján termikus degradáció optimális hmérsékletének a T+40 C-ot határoztam meg.

Matematikai egyenletek segítségével sikerült jó korrelációs együtthatóval leírni a jellemzk változását a termikus degradáció

19 Köszönet Vegyészmérnöki Intézet Kooperációs Kutatási Központ MOL Rt

Hasonló dokumentumok

Gumibitumennel kapcsolatos tapasztalatok és lehetőségek

Hotel Azúr - Siófok, 2014. október 28-30. Újdonságok és alkalmazott technológiák a hazai közlekedésben szekció Gumibitumennel kapcsolatos tapasztalatok és lehetőségek Dr. Geiger András MOL Király Ákos