Anyagmérnöki Tudományok, 37. kötet, 1. szám (2012), pp. 75 84. ASZFALTKEVERÉKEKBEN FELHASZNÁLT ÁSVÁNYI TÖLTŐANYAGOK VIZSGÁLATA EXAMINATION OF MINERAL FILLERS USED IN ASPHALT MIXES GÉBER RÓBERT 1, GÖMZE A. LÁSZLÓ 2 Miskolci Egyetem, Kerámia- és Polimermérnöki Intézet 3515 Miskolc-Egyetemváros 1 femgeber@uni-miskolc.hu, 2 femgomze@uni-miskolc.hu Kutatási munkánk célja a magyarországi aszfalt utak építése során alkalmazott finomszemcsés ásványi anyagok (fillerek) burkolatban betöltött szerepének tanulmányozása. Magyarországon jelenleg a legelterjedtebben alkalmazott töltőanyag a mészkőliszt, melyet vizsgálataink során referenciaanyagnak tekintettünk. Összehasonlításként egy, a mészkőliszthez számos tulajdonságában hasonlító dolomitot vizsgáltunk meg, mellyel célunk a jelenlegi mészkőliszt-felhasználás csökkentése, az ásványi anyag esetleges kiváltása volt. Mivel az aszfaltkeverékek ásványi vázának szemcseeloszlása alapvetően meghatározza a burkolat tulajdonságait, így kutatási irányunkat is eszerint jelöltük ki. A töltőanyagok pontos ásványi összetételének ismeretében a különböző szemcseméret-tartományokra frakcionált anyaghalmazok szemcseeloszlásának meghatározásával (a finom és a durva szemcsék megoszlásának ismeretében) összefüggéseket kerestünk a mikroszerkezet, a fajlagos felület, valamint a töltőanyagok hidrofób tulajdonságai között. Ezen tényezők egyaránt befolyásolják a töltőanyagok bitumennel kialakított kapcsolatát. Kulcsszavak: aszfaltkeverék, töltőanyag, XRD, SEM, BET, hidrofil, hidrofób. The aim of our research project was the study of the role of fine grain mineral fillers used in asphalt pavements. Limestone is a widespread used mineral filler in Hungary, which was used as a reference material in this project. As a comparison, we have examined a dolomite filler which has similar properties as limestone. Our purpose with this was to reduce the use of limestone, or even substitute the mineral filler. As grain size distribution of the mineral skeleton of asphalt mixtures essentially defines the properties of pavement, we have set our research direction accordingly. In the knowledge of the exact mineral composition of fillers, we have defined the grain size distribution of material agglomerations fractioned to different grain size ranges (in the knowledge of the distribution of fine and rough grains) and looked for relationships between microstructure, specific surface area as well as the hidrophobic properties of fillers. These factors equally affect the relation of fillers with bitumen. Keywords: asphalt mixture, filler, XRD, SEM, BET, hydrophilic, hydrophobic. Bevezetés Aszfaltnak nevezzük azokat a természetes, vagy ipari úton előállított anyagokat, melyekben szilárd szemcsés ásványi adalékanyagot bitumen kötőanyag von be [1, 2]. Az aszfaltanyagok készítéséhez a bitumen kötőanyag mellett pontos receptúra szerint adagolt, különböző szemcsenagyság szerint osztályozott (zúzalék, homok, töltőanyag) ásványi
76 Géber Róbert Gömze A. László anyagokra van szükség. Magyarország földrajzi adottságainak köszönhetően jó minőségű, bőséges ásványkincsekkel rendelkezik [3], melyek kiválóan alkalmazhatóak az építőipar számos területén. Aszfalttechnológiai szempontból az ásványi anyagok szemmegoszlása kiemelt jelentőségű, különösképpen nagy hangsúlyt kell fektetni a legfinomabb frakcióra, az ún. töltőanyagra (filler). Ez a 0,063 mm-es szemcseméretnél finomabb anyaghalmaz fontos alkotórésze a burkolatnak, mivel bitumennel keverve (aszfalthabarcs) stabilizáló szerepet tölt be, és egyfajta aktív komponensként növeli az útpályaszerkezet merevségét [1, 2, 4, 5, 6]. A töltőanyag ásványi összetétele, morfológiája, felületi tulajdonságai, granulometrikus összetétele, valamint mennyisége egyaránt befolyásolják a burkolat tulajdonságait, az élettartamát. A különböző típusú ásványi anyagok alkalmazása a földrajzi adottságoknak köszönhetően országonként eltérő. Jelenleg is zajlanak kutatások a természetes állapotukban előforduló töltőanyagok egyéb alternatív adalékanyagok általi kiváltására [7, 8, 9, 10, 11]. Számos kutatás eredménye megerősíti, hogy a meleg aszfaltkeverékek ásványi anyagának legfontosabb szerepét a töltőanyagok játsszák [1, 5, 6, 12, 13, 14, 15]. P. V. Sakharov szerint a finomszemcsés ásványi töltőanyagok hatása azon alapszik, hogy finomságukkal, felületi karakterisztikájukkal egy interaktív szerepet töltenek be. A bitumennel együtt egy aktív komponenssé válnak, amelyek az ásványi váz szemcséit egymáshoz ragasztják [16]. Mivel az aszfaltkeverék ásványi vázában lévő töltőanyagok fajlagos felülete a többi szemcséhez képest igen nagy, emiatt a keverékben lévő bitumen nagy részét képesek adszorbeálni. Töltőanyagként a bázikus, karbonátos kőzetek aprításából származó anyagokat célszerű alkalmazni, mivel ezek a kőzetek hidrofób tulajdonságúak, amely a bitumen megkötését elősegíti. A töltőanyagok megválasztása esetén fontos szempont, hogy az ásványi anyag kellően tiszta legyen. A kőzetek agyagásvány-tartalma például kedvezőtlen, mivel csökkenti a mechanikai szilárdságot, ezáltal az aprózódással szembeni ellenálló-képességet, végső soron pedig a burkolat tervezettnél korábbi tönkremeneteléhez vezethet. Kutatási irányunkat, feladatainkat tehát a fentiek ismeretében úgy állítottuk össze, hogy feltárhassuk a két vizsgált töltőanyag (mészkőliszt /BAUMIT, Alsózsolcai üzem, származási hely:mexikóvölgy/ és dolomit (Saint-Gobain Weber-Terranova, származási hely: Pilisvörösvár/) aszfaltkeverékekben betöltött szerepét. 1. Mintaelőkészítés és vizsgálati módszerek Kutatási munkánk során a töltőanyagokon ásványtani, szemcseszerkezeti, felületi, valamint anyagszerkezeti vizsgálatokat végeztünk el. A módszerek mindegyike megfelelő és pontos minta-előkészítést igényel. A zsákolt formában, ömlesztett állapotában rendelkezésünkre bocsátott mészkőlisztet és dolomitot szabványos szitasor alkalmazásával 4 frakcióra osztályoztuk: d < 0,071 mm, d < 0,063 mm d < 0,05 mm és d < 0,045 mm. (Megj.: Mivel a dolomitot a gyártó két különböző szemcseméretű, előzetesen már frakcionált kiszerelésben (d < 0,3 mm, illetve d < 0,045 mm) forgalmazza, így a vizsgálatok során számunkra is ebben a formában állt rendelkezésre.) A töltőanyagok osztályozásával a szemcseméret befolyását kívántuk feltárni. A szitálást követően az egyes frakciókat 105 C hőmérsékletűre beállított laboratóriumi szárítószekrényben tömegállandóságig szárítottuk, majd a kiszárított és lehűlt mintákat légmentesen lezártuk, elkerülve így a környezet páratartalmának felvételét.
Aszfaltkeverékben felhasznált ásványi töltőanyagok vizsgálata 77 A töltőanyagok szemcseeloszlásának meghatározása A töltőanyagok szemcseméret-eloszlása aszfalttechnológiai szempontból kiemelt jelentőséggel bír. Szemcseméretük és polidiszperzitásuk a bitumen viszkozitását, ezáltal a burkolat szilárdságát is nagymértékben befolyásolja. A finomrész jelenléte pedig a kötőanyag adszorpciós képességére is hatással van. Éppen ezért tartottuk fontosnak az egyes frakciók szemcseméret-eloszlásának pontos meghatározását. A frakcionált anyagok szemcseeloszlás-vizsgálata Horiba LA-950V2 típusú lézergranulométeren történt. A berendezés nedves eljárású módszerrel működik, ezért sajátos minta-előkészítést igényel. Minden egyes minta esetében szükséges volt 0,5 ml nátriumpirofoszfát diszpergálószer adagolása, valamint a szemcsék jobb eloszlatása érdekében 1 perces ultrahangos kezelés alkalmazása. A vizes közegű zárt rendszerben a vizsgálati anyag folyamatos keringetésben van. A mintakamrán átáramló vizsgálati anyagot monokromatikus fény (lézersugár) világítja meg, amely a szemcséken többféle szögben szóródik; ezt detektor érzékeli és dolgozza fel. A berendezés a mintán több száz mérést végez el, amelynek átlageredménye alapján a vizsgált térfogat részeit különböző méretosztályokba sorolja, ezáltal térfogati részecskeméret-eloszlás határozható meg. A töltőanyagok ásványi összetételének meghatározása Az aszfalttechnológiában kiemelt szerepe van a burkolatot felépítő ásványi anyagok jelenlétének és azok tulajdonságainak. A teherbírást nagymértékben elviselő kővázzal szemben támasztott fontos követelmények a jó mechanikai szilárdság és az aprózódással szembeni ellenállóképesség. Mindezeket jelentősen befolyásolja ásványi összetételük. A töltőanyagok ásványi összetételének meghatározása röntgen pordiffrakciós módszerrel (XRD vizsgálat), egy Bruker D8 ADVANCE típusú röntgen diffraktométer alkalmazásával történt, mellyel mind minőségi, mind pedig mennyiségi fázisanalízis elvégezhető. A méréshez szükséges röntgensugárzás forrása egy réz anóddal felszerelt röntgencső, mely 40 kv-os gyorsító feszültséggel és 40 ma-es csőárammal állítja elő a röntgensugárzást. A mérés során a berendezés Göbel tükör feltéttel előállított párhuzamos nyaláb geometriában üzemelt, a divergens nyalábok korlátozása pedig hosszú Soller résekkel történt. A diffrakciós jelek rögzítésére egy szekunder grafit monokromátor szolgált, a detektor résmérete pedig 0,2 mm volt. A vizsgálatok során a 2θ szög értéke 4 70 között változott, a detektor lépésnagysága 0,01, míg a mérési idő (a detektor egy adott pozícióban eltöltött ideje) 0,2 szekundum volt. Az XRD vizsgálatok eredményeinek kiértékelése az ún. Rietveld-féle profilillesztéses módszerrel történt, melynek előnye, hogy a röntgensugárzás diffrakciójával kapott intenzitáscsúcsok térbeli helyzetéből és relatív erősségéből meghatározhatóak az ismeretlen anyagok kristályszerkezetei.
78 Géber Róbert Gömze A. László A töltőanyagok morfológiai vizsgálata Az aszfaltkeverékek ásványi váza a burkolat teherbíró képességére is hatással van, ugyanis a szemcsék mérete és geometriája az aszfaltkeverék belső súrlódását döntően befolyásolja. A töltőanyagok morfológiai vizsgálatához egy Hitachi TM-1000 típusú pásztázó elektronmikroszkópot (SEM) használtunk. A berendezés lehetővé teszi tömbi és szemcsés anyagok anyagszerkezeti vizsgálatát, valamint azok energiadiszperzív röntgen mikroanalízisét (EDX). A vizsgálathoz szükséges közepes vákuum egy turbómolekuláris vákuumszivattyú és egy diafragma szivattyú segítségével állítható elő, melyben 15 kv konstans gyorsító feszültség hozható létre. A műszer konstrukciós kialakításából adódóan a vizsgálathoz speciális minta-előkészítés nem szükséges, a visszavert elektronsugarak (BSE) segítségével a képalkotás során pedig 60 10 000-szeres nagyítás érhető el. Elemanalízis is lehetséges a rendelkezésre álló energiadiszperzív mikroszonda alkalmazásával, mely egy berillium-ablakos detektor segítségével a nátrium és az annál nagyobb atomtömegű kémiai elemek kvantitatív meghatározását teszi lehetővé. A töltőanyagok fajlagos felületének meghatározása A bitumen és a kőváz közötti kölcsönhatás a határfelületükön végbemenő adszorpciós folyamatoktól függenek, a fizikai adszorpciót pedig a töltőanyagok felületi sajátosságai, porozitása jelentősen befolyásolja. A töltőanyagok fajlagos felületének meghatározása Micromeritics gyártmányú TRISTAR 3000 típusú gázadszorpciós elven működő készülékkel, az egyes frakciók előkészítése pedig SMARTPREP berendezéssel történt. A fajlagos felület meghatározása volumetrikus módszer szerint történt, mely során a műszer a gáztalanított mintákat alacsony hőmérsékletre hűtötte, majd növekvő nyomásértékek mellett gázzal telítette. A nyomás növekedésével növekszik a töltőanyagok felületén megkötött gázmolekulák száma, ezáltal az adszorbeálódott réteg vastagsága. A folyamat mindaddig tart, ameddig a mintán adszorbeálatlan felület található. Ezt követően a nyomás csökkentésével a felületen megkötött gázmolekulák felszabadulnak (deszorpció). A nyomásértékek és a megkötött gáz mennyisége alapján meghatározható a BET (Brunauer Emmett Teller)-féle fajlagos felület. Az eredmények ismeretében nemcsak a burkolat merevségére, hanem az aszfaltgyártáshoz szükséges bitumen mennyiségére is következtetni lehet. A töltőanyagok hidrofil tényezőjének meghatározása A hidrofil tényező megállapítása a töltőanyag víz és olaj abszorbeáló képességének összehasonlításán alapszik. Az olaj a bitumenhez hasonlóan apoláros folyadék. Vizsgálataink során azonban olaj helyett petróleumot használtunk, ugyanis ez a folyadék a kísérlet szempontjából az olajjal azonos tulajdonságokkal rendelkezik, azonban kisebb sűrűsége miatt a szemcsék ülepedése gyorsabban végbemegy. Ez azért fontos, mert a hidrofil tényező (η) [1, 17] értéke tulajdonképpen az ülepedési térfogatok arányából határozható meg:
Aszfaltkeverékben felhasznált ásványi töltőanyagok vizsgálata 79 V V víz η = (1) petróleum A vizsgálat során párhuzamosan 5-5 vízzel és petróleummal töltött kémcsőben követtük nyomon a töltőanyagok ülepedését. Az ülepedési térfogatokat 72 óra elteltével határoztuk meg, a hidrofil tényezőt az (1) egyenlet alapján számítottuk ki. Ha az arány értéke 1-nél nagyobb, akkor a töltőanyag hidrofil, ha 1-nél kisebb, akkor pedig hidrofób tulajdonságú. Szakirodalmi adatok [1] alapján a jó töltőanyag hidrofil tényezője 0,7 0,85 közötti. 2. Eredmények A töltőanyagok szemcseeloszlásának meghatározása A töltőanyagok szemcseeloszlásának vizsgálati eredményeit az 1. ábrán foglaltuk össze, a későbbi jobb értelmezhetőség szempontjából eloszlásfüggvények formájában. Az eredmények alapján megállapítható, hogy a vizsgált frakciók polidiszperz rendszerek, melyekben a szemcsék mérete mintegy két nagyságrendet ölel át. A két töltőanyag szemcseeloszlásában jelentős különbségek fedezhetőek fel. Míg a mészkőliszt összes frakciója nagy mennyiségben tartalmaz finom szemcséket (jellemzően 10 µm-nél kisebb szemcséket), valamint a szemcseméret-tartomány növelésével is a finom szemcsék jelenléte a meghatározó, addig a dolomitnál csak a d<0,045 mm-es frakció rendelkezik jelentős mennyiségű finomrésszel, a nagyobb tartományokat pedig jellemzően a nagyobb méretű szemcsék töltik ki. A dolomitnál jelentkező nagy eltérés a már korábban említett, gyártó általi frakcionálásnak köszönhető. Megfigyelhető továbbá az is, hogy a mészkőliszt szélesebb eloszlású, a dolomit három frakciója pedig lényegesen szűkebb eloszlást, és az ezekben előforduló szemcsék nagyobb mennyiségét mutatja. a) Mészkőliszt b) Dolomit 1. ábra. A vizsgált töltőanyagok szemcseméretének eloszlásfüggvényei A töltőanyagok ásványi összetételének meghatározása A mészkőliszt és a dolomit 4 4 frakciójának ásványtani vizsgálati eredményeit az 1. táblázatban foglaltuk össze, melyben a töltőanyagokat alkotó ásványok összetétele és azok mennyisége is bemutatásra kerül.
80 Géber Róbert Gömze A. László Töltőanyag Ásvány Képlet Mennyiség Mészkőliszt kalcit CaCO 3 100 % Dolomit dolomit CaMg(CO 3 ) 2 100 % 1. táblázat. A vizsgált töltőanyagok ásványi összetétele A mészkőliszt vizsgálati eredményei szennyeződésektől mentes, tiszta kalcit jelenlétét mutatják. Kiértékeléskor a vizsgálat során rögzített röntgenspektrumok egyes intenzitáscsúcsaira kizárólag kalcit volt illeszthető. A különböző szemcseméretek között ásványtani szempontból eltérést nem tapasztaltunk, összetételére nézve mind a 4 frakció homogén. Mivel a kőzetben egyéb ásványok nem találhatóak, így a mészkőliszt felhasználása aszfalt töltőanyagként ásványtani szempontból célszerű. A dolomit röntgenspektrumából is hasonló következtetések vonhatóak le. Ahogyan azt az 1. táblázat is mutatja, a vizsgált töltőanyagot 100%-ban dolomit ásvány alkotja, egyéb alkotórész, illetve szennyezőanyag nem mutatható ki. Az egyes frakciókban egyéb ásványtani különbségek ebben az esetben sem fedezhetőek fel. A vizsgált anyag ásványtani szempontból a mészkőliszthez hasonlóan aszfalt töltőanyagként jól alkalmazható. A töltőanyagok morfológiai vizsgálata A töltőanyagok morfológiai sajátosságainak vizsgálata során készített pásztázó elektronmikroszkópos felvételek a 2. ábrán kerülnek bemutatásra. A vizsgált mészkőliszt polidiszperz rendszernek tekinthető; a nagy mennyiségben előforduló finomrész a nagyobb szemcsékkel együtt jó térkitöltést, ezáltal nagyobb szilárdságot biztosít az aszfaltkeverékekben. Az egyes szemcsék töretfelületei változatosak, éles határokkal tagoltak [2. a) ábra], melyek a kőváz és burkolat belső súrlódását növelik. Megfigyelhetőek egészen lapos szemcsék is, amelyek nagy valószínűséggel a nagyobb szemcsék hasadási síkjairől pattantak le. A nagyobb szemcséken jól kivehetőek a hasadási síkok, ezek felülete viszonylag sima, melyekre mikronos, és szubmikronos kristályok tapadtak fel [2. b) ábra]. Más szemcsék töretfelülete azonban szabálytalan, egyenetlen, amelyek szintén növelik a belső súrlódást. A szemcsékről elmondható, hogy tömörek, a felületükön pórusok nem láthatóak. Ennek alapján relatíve kis fajlagos felületre és porozitásra lehet következtetni, mely a bitumen adszorpciója szempontjából előnyös. A nagyobb szemcsék hasadási síkjaira merőlegesen több helyen repedések fedezhetőek fel, amelyek a mészkő aprításakor, őrlésekor keletkezhettek. A pilisvörösvári dolomit esetén a szemcsék alaktani sajátosságai között eltéréseket figyeltünk meg. Ennek bizonyítására az egymástól lényegesen eltérő (nyíllal jelölt) szemcséken pontelemzést végeztünk. A 2. c) ábrán egy tömör, szögletes szemcsét emeltünk ki, amelyen sem repedések, sem hasadási síkok nem láthatóak. Néhány mikronos kristályok tapadtak fel a nagyrészt sima felületekre, amelyek felületén nagymértékű porozitásra utaló jelek nem figyelhetőek meg. Az EDX spektrum 91 tömegszázaléknál nagyobb mennyiségű kalcium jelenlétét mutatta ki. A 2. d) ábrán egy lényegesen porózusabb, sokkal bonyolultabb felületű szemcse látható, melyen hasadási síkok nem figyelhetőek meg. A felületet a feltapadt, apró szemcsék teszik változatossá. Az első esettel ellentétben nagyobb belső porozitás figyelhető meg. Az EDX pontelemzés ~80 m% kalcium, és ~20 m% magnézium jelenlétét mutatta ki.
Aszfaltkeverékben felhasznált ásványi töltőanyagok vizsgálata 81 a) Kalcium: 100 m% b) Kalcium: 100 m% Mészkőliszt c) Kalcium: 91,4 m% d) Magnézium: 8,6 m% Kalcium: 79,6 m% Magnézium: 20,4 m% Dolomit 2. ábra. A mészkőliszt (a, b) és a dolomit (c, d) jellemző SEM felvételei és EDX analízise (a nyíllal jelölt szemcsék EDX pontelemzésének eredményei az ábrán láthatóak) A töltőanyagok fajlagos felületének meghatározása A fajlagos felületi vizsgálatok eredményeit a 3. ábrán mutatjuk be. Az eredmények alapján megállapítható, hogy a dolomit fajlagos felülete a mészkőliszthez hasonlítva alacsonyabb. Ennek oka a dolomit szemcseeloszlása alapján jól magyarázható. A d < 0,045mm frakció BET-féle fajlagos felülete közel azonos a mészkőliszt hasonló frakciójának fajlagos felületével. A d < 0,045mm-es frakció nagy mennyiségben tartalmaz 10 µm alatti szemcséket, a fennmaradó anyaghalmaz pedig jellemzően szintén finomabb szemcsékből áll. Ezzel szemben a nagyobb szemcseméretű frakciók esetében (d < 0,05 mm d < 0,07 mm) a finom szemcsék jelenléte minimális, a szűk szemcseeloszlású frakciók pedig relatíve nagy mennyiségű durvább szemcséket tartalmaznak, melyek a fajlagos felület csökkenését okozzák. A szerzők korábbi munkáik során [18] különböző típusú töltőanyagok (andezit, bazalt, dolomit, mészkőliszt) fajlagos felületeit is vizsgálták. Azt tapasztalták, hogy egyes ásványi anyagok (pl. andezit) fajlagos felülete elérte a 8 m 2 /g értéket. Más kutatások különböző potenciális töltőanyagokat vizsgáltak [19, 20], melyek közül messze a legkisebb fajlagos felülettel a karbonátos kőzetek rendelkeztek.
82 Géber Róbert Gömze A. László 3. ábra. A vizsgált töltőanyagok BET-féle fajlagos felülete A töltőanyagok hidrofil tényezőjének meghatározása Az elvégzett vizsgálatok eredményeit összefoglaló diagramok a 4. ábrán láthatóak. a) Mészkőliszt b) Dolomit 4. ábra. A vizsgált töltőanyagok hidrofil tényezői A frakciókon párhuzamosan 5-5 kémcsőben végzett mérések relatív szórása 1,25% 6% között változott. Mivel az ülepedési térfogatok aránya minden esetben 1 alatti, ezért megállapítható, hogy mindkét ásványi anyag hidrofób tulajdonságú. A töltőanyagok jó alkalmazhatóságát jelzi, hogy az egyes frakciók hidrofil tényezőinek értékei két kivételtől eltekintve az optimum tartományba esnek. Visszavezetve a gondolatmenetet a szemcseeloszlás görbékre, belátható, hogy a finom szemcsék jelenléte a hidrofil tényező értékét csökkenti, míg a nagyobb szemcsék nagyobb hidrofilitást eredményeznek. Összegzés Jelen kutatási projekt célja a magyarországi útépítések során alkalmazott ásványi töltőanyagok aszfaltburkolatokban betöltött szerepének tanulmányozása. Két tulajdonságukban sok szempontból hasonló töltőanyag (mészkőliszt, dolomit) különböző szemcse-
Aszfaltkeverékben felhasznált ásványi töltőanyagok vizsgálata 83 méretű frakcióit hasonlítottunk össze. Az elvégzett vizsgálatok eredményei alapján az alábbi következtetések vonhatóak le: A röntgen diffrakciós elemzés a mészkőliszt esetében 100% CaCO 3, míg a dolomit esetén 100% CaMg(CO 3 ) 2 jelenlétét mutatta ki. A tiszta, szennyezőanyagoktól mentes töltőanyagok felhasználása kifejezetten előnyös, ugyanis jó kapcsolatot képesek kialakítani a bitumennel, így a burkolat számára jó mechanikai szilárdságot biztosítanak, és növelik annak élettartamát. A lézergranulometriai vizsgálat a mészkőliszt frakcióiban nagy mennyiségű finomrészt mutatott ki. A 10 µm alatti szemcsék mennyisége meghatározó a töltőanyagok aszfaltkeverékben betöltött szerepe szempontjából. A dolomit 3 frakciójában (d < 0,05 mm d < 0,071 mm) ezzel szemben a finomrész mennyisége minimális. Ugyanakkor a d < 0,045 mm-es frakció esetében igen jelentős a finomrész mennyisége. A BET vizsgálat eredményei megerősítették, hogy a töltőanyagok fajlagos felülete más típusú aszfalt töltőanyagokhoz viszonyítva lényegesen kisebb, emiatt felhasználásuk előnyös. Megfigyelhető, hogy a mészkőliszt esetében a fajlagos felület háromszorosa a dolomitéhoz képest, ami a töltőanyagok szemcseeloszlásával magyarázható. A frakciók szemcseméretének csökkenése a töltőanyagok fajlagos felületének enyhe növekedését eredményezte. A finomrész jelenléte nagymértékben növeli a töltőanyagok fajlagos felületét, amely a bitumen adszorpciós képességének köszönhetően növeli az aszfaltburkolat merevségét. A vizsgált ásványi anyagok hidrofób tulajdonságúak, amely az aszfaltkeverékekben történő felhasználásuk szempontjából előnyös. A töltőanyagok jó alkalmazhatóságát jelzi, hogy az egyes frakciók hidrofil tényezőinek értékei két kivételtől eltekintve az optimum tartományba esnek. A töltőanyagok szemcseméretének csökkenésével a hidrofil tényező értékének csökkenése volt megfigyelhető. A finom szemcsék jelenlétének növekedése a hidrofil tényező csökkenését okozza. Összességében tehát elmondható, hogy az aszfaltkeverékekben felhasználni kívánt töltőanyagok szemcseeloszlása alapvetően meghatározza a bitumennel kialakított kapcsolatát. Köszönetnyilvánítás Jelen kutatómunka a TÁMOP-4.2.2/B-10/1-2010-0001 jelű projekt részeként az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. A szerzők köszönetet mondanak továbbá a minták rendelkezésre bocsátásáért a BAUMIT Kft-nek, valamint a Saint-Gobain Weber-Terranova Kft-nek. Irodalom [1] Gezentsvey, L. B.: Aszfaltbeton útburkolatok; Moszkva (1960) [2] Ferenczy G.: Aszfaltburkolatok I.; Tankönyvkiadó, Budapest (1968) [3] Reznák L., Kovács J., Badinszky P.: Hazai útépítési kőanyagok; KTI, Budapest (1982) [4] D. N. Little; J. C. Petersen: Unique effects of hydrated lime filler on the performance-related properties of asphalt cements: physical and chemical interactions revisited; Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 17. No. 2., pp. 207 218 (2005)
84 Géber Róbert Gömze A. László [5] W. Grabowski, J. Wilanowicz: The structure of mineral fillers and their stiffening properties in filler-bitumen mastics; Materials and Structures, Vol. 41. pp. 793 804 (2008) [6] J. Chen: Rheological properties of asphalt-mineral filler mastics; Journal of Materials, Concrete Structures and Pavements, Vol. 36. No. 571. pp. 269 277 (1997) [7] S. Liu, C. Ma, W. Cao, J. Fang: Influence of aluminate coupling agent on low-temperature rheological performance of asphalt mastic; Construction and Building Materials, Vol. 24. Issue 5. pp. 650 659 (2009) [8] Asi, A. Assa ad: Effect of Jordanian oil shale fly ash on asphalt mixes; Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 17. No. 5., pp. 553 559 (2005) [9] M. Chen, J. Lin, S. Wu, C. Liu: Utilization of recycled brick powder as alternative filler in asphalt mixture; Construction and Building Materials, Vol. 25. Issue 4, pp. 1532 1536 (2011) [10] S. Wu, M. Chen: Potential of recycled fine aggregates powder as filler in asphalt mixture; Construction and Building Materials, Vol. 25. Issue 10, pp. 3909 3914 (2011) [11] D. A. Anderson: Influence of fines on performance on asphalt concrete mixtures; International Center for Aggregates Research (ICAR), 4th Annual Symposium (1996) [12] Y. R. Kim, D. N. Little, I. Song: Mechanistic evaluation of mineral fillers on fatigue resistance and fundamental material characteristics; TRB 2003 Annual Meeting CD-ROM [13] Chen, P. Kuo, P. Lin, C. Huang, K. Lin: Experimental and theorethical characterization of the engineering behavior of bitumen mixed with mineral filler; Materials and Structures, Vol. 41, pp. 1015 1024 (2008) [14] Y. R. Kim, D. N. Little: Linear viscoelastic analysis of asphalt mastics; Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 16. No. 2. pp.122 132 (2004) [15] Sakharov, P. V.: Methods for designing asphalt mixtures; Transport and Roads of the city, No. 12 (1935) [16] Ren, S. Lu, J. Shen, C. Yu: Electrostatic dispersion of fine particles in the air; Powder Technology, Vol. 120, pp. 187 193. (2001) [17] R. Géber: The selection of asphalt fillers by the comparison of hydrophilic properties; Építőanyag, Vol. 59. No. 3. pp. 73 76. (2007) [18] S. Hu, H. Zhang, J. Wang: Research onalkaline filler flame-retarded asphalt pavement; Journal of Wuhan University of Technology, Vol. 21. No. 3. pp. 146 148. (2006) [19] Chen, J. Lin, S. Wu, C. Liu: Utilization of recycled brick powder as alternative filler in asphalt mixture; Construction and Building Materials, Vol. 25. pp. 1532 1536. (2011)