Adezivitatea Liantului La Agregat_P

MIXTURI ASFALTICE CU BITUM ADITIVAT

1. Adezivitatea liantului la agregat

Substanţele bituminoase folosite ca lianţi au proprietatea de a adera pe suprafaţa

agregatelor şi de a lipi granulele între ele.

Rezistenţa pe care o opune la dezlipire o peliculă de liant de pe agregate, sub

acţiunea de infiltrare a apei este funcţie de tensiunile interfaciale de contact ale sistemului

liant – agregat – apă, de aceea adezivitatea depinde, atât de proprietăţile liantului, cât şi

de ale agregatelor şi se verifică numai în prezenţa apei. Bitumurile naturale au o

adezivitate superioară celor de petrol.

Adezivitatea bitumului la agregat constituie o problemă de bază pentru executarea

pavajelor cu astfel de lianţi căci de ea va depinde în mare parte calitatea pavajului şi

comportarea lui în timp sub acţiunea agenţilor externi.

Studiile intense efectuate în străinătate asupra adezivităţii lianţilor hidrocarbonaţi

la agregat au adus lumină asupra acestui proces, dar nu s-a ajuns încă la o unitate de

păreri şi la stabilirea unui procedeu de determinare a adezivităţii.

Factorii care iau parte în procesul de adezivitate a liantului la agregat, s-ar putea

grupa în trei categorii:

- factori legaţi de compoziţia şi structura rocii din care se prepară agregatul;

- factorii legaţi de compoziţia şi structura liantului hidrocarbonat folosit;

- condiţiile de pregătire a materialelor care urmează a intra în amestec, de

prepararea amestecului şi regimul posterior preparării.

Afară de compoziţia mineralogică şi chimică, adezivitatea va fi influenţată şi de

raportul dintre masa sticloasă faţă de masa cristalină; de mărimea cristalelor, de

tratamentele termice suportate de agregat.

Liantul hidrocarbonat (bitumul) influenţează în mod diferit asupra procesului de

adezivitate, în funcţie de compoziţie şi structură şi în consecinţă în funcţie de proprietăţi.

Fracţiunea din bitum care contribuie la o bună adezivitate o constituie acizii

asfaltogeni datorită caracterului pronunţat acid şi a structurii polare care-i face să se

comporte ca substanţe tensio-active.

1

Adezivitatea se datorează în mare parte şi asfaltenelor şi numai în mică parte şi

gudroanelor neutre. Prezenţa parafinelor din contra scade adezivitatea.

Rezultă, deci că pentru a se putea urmări variaţia adezivităţii în funcţie de tipul de

liant hidrocarbonat este necesar ca să se examineze compoziţia chimică şi în special pe

fracţiuni a liantului, indicele de aciditate şi felul acizilor, natura asfaltenelor, greutatea

moleculară.

De asemenea, interesează vâscozitatea liantului, fără a fi o proprietate

determinantă în problema adezivităţii.

Pentru o bună adezivitate, liantul trebuie să aibă un anumit grad de vâscozitate,

care să-i asigure o anumită rigiditate, datorită căreia să se creeze rezistenţa peliculei de

liant la acţiunea de deplasare pe care o exercită apa.

Prin încălzirea liantului se poate varia vâscozitatea pentru a se uşura punerea în

operă, dar trebuie de avut în vedere ca prin răcire să se realizeze acea vâscozitate care

este necesară realizării rezistenţei la apă a peliculei. Încălzirea liantului la temperatură

ridicată duce la creşterea fluidităţii şi în acest caz la slăbirea coeziunii.

Realizarea adezivităţii liantului hidrocarbonat la agregat este pusă de specialişti pe

seama a mai multor fenomene, care pot apărea fie simultan şi în care caz conlucrează sau

izolate.

Poate fi adezivitate realizată pe cale chimică, pe cale fizico-chimică sau numai

prin îmbrăcarea agregatului fără umectare etc.

În cazul adezivităţii realizate pe cale chimică, la interfaţa liant-agregat trebuie să

se formeze un compus insolubil. Pentru a se îndeplini această condiţie va trebui ca atât în

compoziţia rocii cât şi a liantului să fie componenţi care să poată reacţiona între ei şi să

rezulte compuşi insolubili.

În acest caz are loc schimbul de electroni şi se realizează astfel legăturile ionice.

Cu cât ionii care îndeplinesc aceste condiţii sunt în cantitate mai mare pe suprafaţa de

contact cu atât compusul insolubil care se formează este în proporţie mai mare şi deci

adezivitatea este mai puternică. S-a numit “potenţial de adezivitate” numărul de molecule

pe unitatea de interfaţă, capabile să formeze un complex insolubil.

W. Riedel şi Weber încă din 1934 prezintă fenomenul de adezivitate pe baze

chimice ca o consecinţă a formării compuşilor insolubili. Se realizează acest caz când

agregatul este obţinut dintr-o rocă bazică lipsită de compuşi alcalini.

2

Dacă piatra pune în reacţie compuşi alcalini, compusul format este alcalin şi deci

solubil în apă, pelicula de liant va fi uşor îndepărtată de apă.

Majoritatea metodelor pentru determinarea adezivităţii sunt de fapt procedee

indirecte, căci se deduce prin comportarea faţă de apă a probei de liant-agregat, deci pe

baza hidrofiliei respectiv a hidrofobiei rocii, ori şi în acest caz intervine compoziţia

chimică a pietrei şi a liantului, care la rândul lor vor influenţa asupra fenomenelor fizico-

chimice care au loc la contactul liant-agregat adică asupra adsorbţiei şi a tensiunii

superficiale.

Adezivitatea este condiţionată de fenomenele de tensiune superficială care apar în

prezenţa celor trei faze : agregatul, liantul şi apa (fig. 1).

În punctul M, de contact al celor trei faze, relaţia de echilibru este :

TAP = TLP + TAL cosθ , unde :

TAP – tensiunea interfacială apă – piatră ;

TLP - tensiunea interfacială liant – piatră ;

TAL - tensiunea interfacială apă – liant ;

θ – unghi de udare.

a) b)

Fig. 1 : Cazuri de adezivitate : a) suprafaţă liofilă; b) suprafaţă liofobă.

Dacă unghiul de udare este mai mic de 90° ( fig. 1 a) liantul înveleşte agregatul iar

când unghiul de udare este mai mare de 90° ( fig. 1 b) apa înveleşte agregatul.

Deoarece agregatele acide, cu un conţinut de SiO2 peste 65 %, au suprafaţa liofobă

este necesară luarea unor măsuri de asigurare a adezivităţii lianţilor hidrocarbonaţi.

Îmbunătăţirea adezivităţii se realizează prin utilizarea unor substanţe tensio – active

denumite aditivi.

În consecinţă se va realiza o bună adezivitate a bitumului la agregat.3

liant

apa

piatra

M

TAL

TAP TLP

M θ

Astăzi se pot folosi cu bune rezultate atât rocile hidrofile cât şi bitumurile care nu

au compuşi corespunzători pentru o bună adezivitate, dacă se aplică în prealabil un

tratament, de ameliorare pe bază de aditivi suprafaţa pietrei să se acopere cu ioni care să

asigure formarea compuşilor insolubili, iar bitumului să i se adauge compuşi tensio-activi

adecvaţi.

Influenţa asupra adezivităţii exercită şi gradul de umiditate a rocii precum şi faptul

dacă suprafaţa agregatului este curată sau prezintă praf, emulsifianţi.

În concluzie, pentru a se realiza o bună adezivitate a bitumului la agregat să se

prefere agregate din roci pozitive (bazice) şi deci hidrofobe sau tratate cu substanţe

bazice, uscate în prealabil şi cu suprafeţele neprăfuite; liantul să fie moale şi bogat în

acizi asfaltogeni sau tratat pentru îmbunătăţirea în componenţi tensio-activi.

Procedeele de lucru propuse şi aplicate în străinătate sunt multe însă nici unul nu

este normalizat, căci nu satisface întru totul. Toate se bazează pe hidrofilia respectiv

hidrofobia agregatului şi măsoară numai indirect adezivitatea.

Multe dintre metodele propuse pentru determinarea adezivităţii dau rezultate

nesatisfăcătoare sau o valoare limitată. Cea mai răspândită în practica de laborator este

metoda clasică de determinare a adezivităţii aparţine lui Riedel – Weber şi-i poartă

numele.

Cu toate criticile care i se aduc este totuşi cea mai frecvent aplicată. Dintre alte

metode aplicate cităm metoda Nicholson, procedeul static şi dinamic.

2. Determinarea adezivităţii

Adezivitatea este proprietatea lianţilor bituminoşi de a adera la suprafaţa

agregatelor şi de a lipi granulele între ele.

Metode mai cunoscute de determinare a adezivităţii sunt:

- metoda Riedel –Weber ;

- metoda colorimetrică (cantitativă)

- metoda calitativă : - metoda statică şi metoda dinamică ;

- metoda cu placa (Vialit)

4

2.1. Metoda Riedel – Weber

Pentru determinarea gradului de adezivitate dintre agregate şi lianţii bituminoşi,

metoda Riedel – Weber foloseşte acţiunea apei, prin fierbere timp de un minut, ajutată de

acţiunea chimică a carbonatului de sodiu, dizolvat în apă în proporţie crescătoare până la

soluţia molară.

Modul de lucru

Din sortul de piatră 0,2-0,6 mm se ia o cantitate de 15g care se pune într-o capsulă

şi se ţine în etuvă la 150C timp de o oră. Apoi, folosind o capsulă şi baia de aer sau nisip

la 150C, se prepară un amestec alcătuit din 71% piatră şi 29% liant, măsurate în volum.

Amestecul se face la o temperatură, care variază între 60-160C, în funcţie de

vâscozitatea liantului, astfel încât să se asigure fluiditatea, necesară îmbrăcării granulelor

cu o peliculă de liant.

Amestecul se lasă să se răcească timp de 24 ore acoperind, capsula, cu o placă de

sticlă.

Din amestecul bituminos astfel pregătit se fierb cca. 0,5g într-o eprubetă cu 6cm

de apă distilată timp de un minut. Se umple eprubeta cu apă distilată şi se decantează cu

grijă.

Apoi se pune din nou apa cca. jumătate de eprubetă, se fixează etanş dopul şi se

agită timp de 10 secunde. Se observă dacă granulele minerale s-au separat din amestec,

dacă s-au lăsat la fundul eprubetei sau dacă au apărut fenomene de cojire. Dacă se

produce separarea majorităţii granulelor din liantul bituminos, adezivitatea amestecului

este considerată de gradul zero.

Dacă nu s-a produs nici o separare, se reia operaţia, însă în loc de apă, se lucrează

cu soluţii de sodă tot mai concentrate. Concentraţia soluţiei la care începe cojirea

agregatelor caracterizează adezivitatea materialelor respective.

Amestecurile bituminoase care nu rezistă la proba fierberii cu apa distilată timp de

un minut au o adezivitate insuficientă. Afinitatea dintre liant şi suprafaţa agregatului este

în acest caz prea slabă pentru a rezista unei îndelungate acţiuni a apei la rece aşa cum se

întâmplă în natură.

Amestecurile bituminoase care rezistă la proba de fierbere cu apa distilată au o

adezivitate mai mult sau mai puţin bună de aceea ele sunt diferenţiate mai departe prin

5

fierbere cu soluţii de sodă în concentraţii crescătoare, a căror acţiune dislocuitoare este

proporţională cu concentraţia.

Adezivitatea unui amestec este cu atât mai bună, cu cât este nevoie de o soluţie

mai concentrată pentru a se obţine o separare a granulelor minerale de liantul bituminos.

Gradul de adezivitate are o valoare relativă, dar aplicarea în practică a metodei

Riedel – Weber se dovedeşte utilă. În tabelul 1 se indică concentraţia soluţiei de sodă

pentru aprecierea gradului de adezivitate.

Tabel 1 : Concentraţia soluţiei de sodă pentru aprecierea gradului de adezivitate

Nr.

probei

Lichidul cu care se

trateazăConcentraţia Granule separate Adezivitatea

1 Apă distilată - majoritatea 0

2 “ “ - < 10 granule 0 - 1

3 Sol. CO3Na2 n/256 ( 0,41 g/l ) < 10 granule 1







10 Sol. CO3Na2 n/2 ( 53 g/l ) < 10 granule 8

11 Sol. CO3Na2 n ( 106 g/l ) < 10 granule 9

12 Sol. CO3Na2 n ( 106 g/l ) nici o separare 10

Această metodă, deşi este foarte expeditivă, reprezintă totuşi o cale indirectă

pentru măsurarea adezivităţii . În plus, temperatura la care se face încercarea este prea

severă şi se îndepărtează de realitate, iar aprecierea dezanrobării se face vizual. Pentru a

se remedia în parte aceste inconveniente, s-au propus metode bazate pe imersarea la

temperatura ordinară, în care efectul dezanrobării este pus în evidenţă analitic, prin

colorimetrie sau spectrofotometrie.

6

2.2. Metoda colorimetrică

Metoda se bazează pe capacitatea agregatului mineral ca atare de absorbi un

colorant dintr-o soluţie de concentraţie dată fără ca acest colorant să se absorbă şi pe

bitum.

Adezivitatea se exprimă prin raportul procentual al absorbţiei unui colorant dintr-o

soluţie de concentraţie dată de agregatul ca atare şi de către agregatul peliculizat cu

bitum.

Adezivitatea S se determină cu formula :

S = 100 – x 100, [%] în care :

C – concentraţia iniţială a soluţiei în procente ;

C1 – concentraţia soluţiei după recircularea peste agregatul ca atare, în procente ;

C2 – concentraţia soluţiei după recircularea peste agregatul natural peliculizat cu

bitum, în procente.

Analiza soluţiilor de colorant după cele două recirculări se efectuează, fie prin

procedeul chimic, fie prin procedeul spectrofotometric.

a) Prelevarea şi pregătirea probelor

Din proba de bitum prelevată de la pompa de alimentare a utilajelor de lucru cu

bitum se ia o cantitate de 200 g şi se deshidratează prin încălzire pe baia de nisip la o

temperatură de 80-90°C . Bitumul topit se filtrează prin sita de sârmă de 0,71 într-o

capsulă de porţelan sau metalică.

Din proba de agregat natural, care se pregăteşte fie prin concasare şi cernere, fie

uneori, prin cernerea sortului 5-8 mm, se extrage o cantitate de 600 g.

Pentru îndepărtarea prafului aderent la suprafaţa granulelor, acestea se spală pe

ciur sub curent de apă prin frecare cu pensula până ce apa de spălare rămâne curată.

Granulele curate se spală apoi cu apă distilată, după care se usucă în etuvă la temperatura

de 105°C, materialul astfel pregătit se păstrează, până la determinare, în exicator.

Se cântăresc într-o capsulă de porţelan 250 g agregat natural sort 5-8 mm, iar în

alta capsulă 12,5 g bitum . Capsulele se introduc în etuvă şi se încălzesc la temperaturile

date în tabelul 2, în funcţie de tipul bitumului.

7

Tabel 2 : Temperatura bitumului şi agregatului natural la amestecare în funcţie de tipul bitumului

Tipul bitumuluiTemperatura bitumului şi a agregatului natural la amestecare

în °CB 180/200 130 2B 120/180 135 2B 180/120 140 2B 50/80 145 2B 40/50 150 2B 25/40 160 2

După încălzire în capsula de bitum se introduce cantitatea de bitum de 250 g

agregat natural şi se amestecă energic cu o spatulă sau baghetă de sticlă până la

omogenizare . În timpul amestecării capsula se menţine pe baia de nisip.

După omogenizare capsula se dă jos de pe baia de nisip şi se continuă amestecarea

până ce pelicula de bitum nu se mai scurge de pe suprafaţa agregatului natural.

Se trece amestecul într-un pahar Berzelius, se acoperă cu o sticlă de ceas şi se lasă

în repaus să se răcească la temperatura camerei, timp de o oră.

După răcire peste amestec se introduce apa distilată la temperatura de 20-25°C;

astfel ca nivelul apei să depăşească pe cel al amestecului cu 7-8 cm şi se lasă în repaus la

temperatura camerei 24 ore.

b) Prepararea soluţiei

Soluţia de colorant foloseşte colorant roşu 4 G, conform STAS 4797/76.

Pentru prepararea soluţiei cu concentraţia C cuprinsă între 3,2 x 10 -3 % se

cântăreşte la balanţa analitică cantitatea de colorant corespunzătoare (0,032…0,044g) şi

se introduce cu ajutorul unei pâlnii într-un balon, cotat de 1000 cm.

Se dizolvă şi se aduce la semn cu apa distilată, după care se omogenizează.

Se prepară circa 3 l de soluţie.

c) Determinarea adezivităţii

Pentru determinarea adezivităţii se recirculă soluţia de colorant peste agregatul

natural, ca atare, şi peste agregatul natural peliculizat cu bitum .

Recircularea soluţiei se realizează cu aparatul pentru determinarea adezivităţii în

metoda calorimetrică din figura 2.

În vasul de sticlă (1) al dispozitivului se aşează ciurul (5) la 1/3 înălţime de fundul

vasului. Pe ciur se pune proba de 250 g agregat natural sortul 5/8 mm.

8

Fig. 2. Aparat pentru determinarea adezivităţii în metoda calorimetrică

Se adaugă 1300 cm3 soluţie de colorant cu concentraţia C cu care se acoperă

proba.

Prin acţionarea pompei de vid (7) soluţia de colorant din vasul (1) se ridică în

vasul (2) în timp de 7 secunde (t1), timp reglementat de un releu T1 (10).

După acest timp t1 se întrerupe funcţionarea pompei de vid şi soluţia revine în

vasul (1), în timp de 12 secunde (t2) timp reglementat, de asemenea, de un releu T2 (11).

Cele două aparate de ridicare a soluţiei în vasul 2 şi revenire în vasul (1) se repetă

succesiv timp de 30 min. (t3) timp reglementat de releul T3 (12).

În cazul în care soluţia nu este urcată în vasul (2) în timpul (t1) se reglează

robinetele (8) şi (9) ale pompei de vid.

Se prelevează 20 cm3 din soluţia de colorant recirculat de concentraţie C1.

Această operaţie de recirculare a soluţiei cu concentraţia C se repetă aşezând pe

ciurul din vasul (1) o probă de 250 g agregat peliculizat cu bitum . În final, se prelevează

20 cm3 de soluţie cu concentraţie C2.

Soluţiile de colorant cu concentraţiile C1 şi C2 prelevate se analizează separat.

9

d) Analiza soluţiilor de colorant

Analiza soluţiilor de colorant de la cele două recirculări se efectuează, fie prin

procedeul chimic, fie prin procedeul spectrofotometric.

Procedeul chimic

Procedeul constă în compararea culorii soluţiei de analizat după recircularea cu

cea a unei soluţii de concentraţie cunoscută, considerată soluţie de control.

Soluţia de control se prepară cu o concentraţie cuprinsă între 3 x 10-3 %, la fel ca şi

soluţia de concentraţie C utilizată la recirculare.

Se iau 5 cm3 din soluţia de analizat, rezultată după recirculare şi se introduc într-o

eprubetă calorimetrică (1).

În alte 5 eprubete se introduc câte 5 cm3 apă distilată.

Se titrează fiecare din cele cinci eprubete cu soluţia de control dintr-o microbiuretă

până se obţine aceeaşi intensitate de culoare cu soluţia de analizat din epubeta (1) . Se

notează cu “Vi” volumul soluţiei de control consumat pentru fiecare din cele cinci

eprubete şi se face media aritmetică a acestor volume (V). Masa (g) de colorant în 5 cm3

soluţie :

M = , [gr]

Concentraţia soluţiei :

C = , [%] .

A = concentraţia soluţiei de control, gr/cm3.

Trasarea curbei de etalonare

Se prepară o soluţie cu concentraţia A = 4,3 x 10-3 %.

Soluţia folosită pentru recircularea peste agregatul mineral, ca atare, are

concentraţia C = 1,75 x 10-3 %. Se măsoară cu o microbiuretă 2 cm3 ; 3 cm3 ; 4 cm3 ; 5

cm3 , din soluţie şi se introduce fiecare într-un balon cotat de 50 cm3 .

În fiecare balon se introduce apa distilată până la un semn şi se omogenizează . Se

obţin astfel soluţii cu concentraţiile respective de : 1,6 x 10-3 % ; 2,4 x 10-3 % ; 4,0 x 10-3

%.

Soluţiile astfel preparate se introduc succesiv în cuvele uscate, de analiză, ale

spectrofotometrului.

Se determină pe rând extinţiile în comparaţie cu apa distilată.

10

Se trasează grafic curba etalon marcând pe abscisă concentraţiile şi pe ordonată

extinţiile corespunzătoare citite la aparat.

Din punctele marcate pe cele două coordonate se trasează paralele la cele două

axe. Se unesc punctele rezultate la intersecţia paralelelor şi se obţine astfel curba etalon.

Valoarea adezivităţii este media aritmetică a două determinări care nu trebuie să

difere între ele cu mai mult de 5 % .

Se consideră că adezivitatea bitumului la agregatul natural este corespunzătoare,

dacă valoarea acesteia (S) este de min. 75 %.

Procedeul spectrofotometric

În acest procedeu este necesar de stabilit curba etalon pentru soluţia de colorant.

Pentru stabilirea curbei etalon se prepară o soluţie de colorant cu concentraţia de

0,04 %.

2.3. Aprecierea calitativă a adezivităţii

Determinarea adezivităţii se realizează prin estimarea în procente a suprafeţei

agregatului natural rămasă peliculizată cu bitum după imersie în apă.

Estimarea suprafeţei acoperită cu bitum se face vizual, amestecul menţinându-se

sub apă.

Estimarea adezivităţii se realizează prin două metode :

- metoda statică, după imersie în apă ;

- metoda dinamică, după desprinderea granulelor una de alta, sub apă, folosind o

spatulă sau o baghetă, urmată de amestecarea forţată a granulelor prin rotirea

acestora sub apă de 100 ori în acelaşi sens, timp de 3 min.

a) Prelevarea şi pregătirea probelor

Este similară cu cea de la metoda colorimetrică (absorbţie de colorant) cu

deosebirea că pentru peliculizarea agregatului natural sunt folosite următoarele cantităţi şi

sorturi de agregate : se foloseşte sortul 8-12 mm (100 g) şi bitum 5,5 g în metoda statică

şi sortul 5-8 mm (100 g) şi bitum 5,0 g în metoda dinamică.

b) Metoda de lucru

Amestecul agregat-liant se prepară la fel ca în metoda calorimetrică şi se păstrează

imersat în apa distilată astfel ca nivelul acesteia să depăşească pe cel al amestecului cu 7-

8 cm şi se lasă în repaus la temperatura de 20° - 25° C timp de 18 ore în metoda statică şi

24 ore în metoda dinamică.

11

În metoda dinamică se pot efectua determinări şi după 144 ore de păstrare în apă în

condiţiile în care încercarea probelor după 24 ore conduc la valori ale adezivităţii care

diferă între ele cu mai mult de 10 %

c) Interpretarea rezultatelor

Adezivitatea se estimează în procente din suprafaţa agregatului mineral rămasă

peliculizată cu bitum .

Rezultatul este media a două determinări care nu trebuie să difere între ele cu mai

mult de 10 %.

2.3.1.Metoda statică pentru determinarea adezivităţii

Principiul metodei statice constă în menţinerea în apă distilată a granulelor de

agregat natural sau artificial, peliculizate cu bitum (anrobate cu bitum) în animite

condiţii.

Aparatura şi reactivii : vas metalic pentru topirea bitumului, etuvă

termoreglabilă, capsule metalice sau de porţelan ( 16 cm), paharul Berzelius de 600

cm3, sticle de ceas ( 12 cm), pensulă, spatule metalice sau baghete de sticlă, termometru

gradat de la 0…200°C, baie de nisip, exicator, balanţă cu precizie de 0,1 g, sită cu

ţesătură de sârmă de 071, ciururi din tablă perforată cu diametrul ochiurilor de 5;8 şi 12,5

apă distilată.

Modul de lucru

Se cântăresc într-o capsulă 5 g bitum încălzit şi filtrat şi 100 g agregat natural într-

o altă capsulă, care se introduc în etuvă şi se încălzesc la temperatura indicată în tabelul 3

După încălzire, se amestecă bitumul cu agregatul amestecând energic cu o spatulă

şi menţinându-se pe baia de nisip în timp ce are loc omogenizarea. După omogenizare,

capsula cu agregatul anrobat cu bitum se ia de pe baia de nisip şi se continuă amestecarea

până ce pelicula de bitum nu se mai scurge de pe suprafaţa granulelor.

12

Tabel 3 .

Nr. crt. Condiţii de lucru

Metode de determinare

Metoda statică la

rece (20…25ºC)

Metoda statică la

cald (60ºC)

Metoda

dinamică

(20…25ºC)

1 Sortul de agregat 8 – 12,5 5-8

2 Cantitatea de bitum 5,3…5,7 g 4,8…5,2 g

3 Temp. agregatului natural

şi a bitumului (în funcţie

de tipul acestuia) la

D 181/200

D 121/180

D 81/120

D 51/80

D 41/50

D 25/40

128…132ºC

133…137ºC

138…142ºC

143…147ºC

148…152ºC

158…162ºC

4 Temperatura apei

distilate20…25ºC 60ºC 20…25ºC

5 Condiţii de păstrare în

apă: durată/temperatură8h/20…25ºC

16h/60ºC 24h

6 zile /20…25ºC

Se trec apoi granulele anrobate cu bitum într-un pahar Berzelius, se acoperă cu o

sticlă de ceas şi se lasă în repaus să se răcească, la temperatura camerei.

Se toarnă apoi, apă distilată în pahar cu 7…8 cm deasupra granulelor anrobate cu

bitum, la temperatura prevăzută în tabelul anterior acoperindu-se cu sticlă de ceas şi

lăsându-se la păstrare în condiţiile de durată şi temperatură prevăzute în acelaşi tabel,

după care se face estimarea suprafeţei acoperite cu bitum. Această operaţie se face cu

ochiul liber, amestecul menţinându-se sub apă.

2.3.2. Metoda dinamică pentru determinarea adezivităţii

Pregătirea probei şi modul de lucru sunt identice cu cele de la metoda statică,

tabelul anterior cu deosebire că la 24 h sau la 6 zile, când se face aprecierea adezivităţii,

13

se amestecă energic de 100 ori cu spatula timp de 3 min. proba (granule anrobate cu

bitum ) supusă încercării.

Interpretarea rezultatelor se efectuează în condiţiile arătate în tabelul 4

Tabel 4

Metoda statică la rece Metoda statică la cald. Metoda dinamică

Suprafaţa granulelor rămasă acoperită cu bitum:

- mai mult de 95% din suprafaţă;

- 95% din suprafaţă;

- mai puţin de 95% din suprafaţă.

- 100% când suprafaţa este complet acoperită;

- 90% când peste 90% din suprafaţă rămâne

acoperită;

- 75% când 75…90% din suprafaţă rămâne acoperită;

- 50% când 50…75% din suprafaţă rămâne acoperită;

- sub 50% când mai puţin de 50% din suprafaţă

rămâne acoperită;

- 0% când bitumul se desprinde complet de pe

granule.

2.4. Metoda de determinare a adezivităţii cu ajutorul dispozitivului cu placă

(Vialit)

Dispozitivul cu placă, pentru determinarea adezivităţii, este construit pe principiul

aparatului Vialit.

Fig.3. Aparatul Vialit

14

Aparatul se compune din : stativ metalic (5), placă metalică (4) 300x300 mm cu

grosimea de 2 mm; bilă de metal (2) de 500 g îmbrăcată în cauciuc; tijă verticală cu

dispozitiv orizontal de ghidare a bilei metalice.

Modul de lucru

Bitumul se încălzeşte la temperatura de 150..160°C şi se întinde într-un strat

subţire de 0,5 mm pe placa metalică încălzită în prealabil în etuvă la 150°C.

Suprafaţa pe care se întinde bitumul este de 230/230 mm (529 cm2) utilizându-se

deci 26…27 g bitum topit.

Este necesar ca stratul de bitum să fie cât mai uniform repartizat pe suprafaţa

plăcii, această operaţie realizându-se cu o riglă metalică adecvată.

Pe suprafaţa bitumul cald, întins pe placa metalică, se aşază cu mâna 100 granule

din agregatul natural (criblură 3-8 sau 8-16) de încercat. Pentru a avea granule de o

dimensiune cât mai apropiată, s-a utilizat întotdeauna materialul care a rămas pe ciurul

limită inferior (adică rest pe ciurul de 3 sau 8 mm). Placa cu granule fixate în bitum se

lasă timp de 2 ore la temperatura camerei (pentru răcirea bitumului).

Se fac 3 imersări a 10 secunde fiecare, a plăcii cu granulele lipite pe ea, în apă

potabilă.

Se aşază placa pe cei 4 suporţi fixaţi pe stativul metalic, cu faţa pe care sunt lipite

granulele, în jos. De la înălţimea de 50 cm se lasă să cadă liber bila de 500 g de 5 ori pe

suprafaţa plăcii, astfel ca loviturile să fie plasate în mijlocul plăcii şi spre cele patru

colţuri.

Se ridică placa şi se numără granulele dezlipite şi căzute pe masa stativului.

Adezivitatea se exprimă în procente.

În general, pe roci bazice, aparatul indică o adezivitate de 80…90 %.

15

3. Mixturi asfaltice preparate cu bitum modificat

3.1. Aditivul ADIROL ALCAMID A

Pentru aditivarea bitumului s-a recurs la un aditiv indigen – ADIROL ALCAMID A –

produs de S.C. “ICERP” S.A. Ploieşti, care este o compoziţie de substanţe tensioactive de tip

amido-amină cu stabilitate termică ridicată iar caracteristicile sale sunt prezentate în tabelul 5.

Tabelul 5 : Caracteristicile aditivului ADIROL ALCAMID A

Caracteristica Valoarea

Aspect

Densitatea la 20˚C g/cm3, min.

Punct de inflamabilitate M, ˚C, min.

Stabilitate termică, ˚C, max.

Conţinut de azot, % min.

Bazicitate totală, mgKOH/g, min.

Date toxicologice:

Toxicitate acută orală (pe şobolani) :

DL50 mg/kg

Toxicitate acută dermală (pe iepuri) :

DL50 mg/kg

pastă de culoare brună până la brun închis

0,95

200

350

11

270

peste 800

peste 2500

Aditivul ADIROL ALCAMID A se recomandă a se utiliza în proporţie de 0,2 …1,0 %

(în greutate) aditivarea făcându-se la cald prin amestecarea cu bitum topit .

Trebuie precizat că procesul tehnologic de preparare a mixturii asfaltice nu se modifică

prin utilizarea bitumului aditivat.

În cazul emulsiilor de bitum se recomandă utilizarea unui procent de 0,3…1,5 % aditiv

din greutatea liantului.

Pentru verificarea adezivităţii bitumului martor şi a aceluiaşi bitum cu o,8 % ADIROL

s-au făcut determinări ale adezivităţii pe agregate naturale de carieră (Iglicioara-Măcin) – porfir

cuarţos şi de balastieră (Siret).

Determinarea s-a făcut prin metoda calitativă- varianta dinamică.

3.2. Încercări efectuate în laborator

16

Pentru evaluarea ameliorării caracteristicilor fizico-mecanice ale mixturilor asfaltice

preparate cu bitum aditivat cu ADIROL ALCAMID A s-au realizat, în cadrul laboratorului de

Drumuri, o serie de mixturi alcătuite din agregate naturale de balastieră .

Ca liant s-a folosit un bitum neparafinos de tip D 80/120 produs de rafinăria ASTRA

Ploieşti a căror principale caracteristici sunt prezentate în tabelul 6 împreună cu cele ale aceluiaşi

bitum aditivat cu 0,8% (în greutate ) ADIROL ALCAMID A .

Tabelul 6 : Caracteristicile bitumurilor utilizate

Caracteristica Bitum martor Bitum + 0,8 % aditiv

Penetraţie la + 25˚C, 1/10 mm

Punct de înmuiere (I.B.), ˚C

Indice de penetraţie I.P.

(Susceptibilitate termică – “a”)

Structură tip :

64

51,3

- 0,277

(0,042)

sol-gel

66

52

-0,022

(0,040)

sol-gel

Tipurile de agregate naturale utilizate şi curbele granulometrice ale acestora sunt

prezentate în tabelul 7 .

În cadrul cercetărilor s-au proiectat compoziţiile a trei tipuri de mixturi asfaltice şi anume :

I. – Beton asfaltic deschis cu pietriş sortat : BADPS 31 – SR 174 – 1/97, pentru

stratul de legătură al îmbrăcăminţilor bituminoase cilindrate ;

II. – Mixtură cu agregate mijlocii 0 – 10 mm : tip B – STAS 7970 – 76, pentru straturi

de bază ;

III. – Mixtură cu agregate mijlocii 0 – 16 mm : tip B – STAS 79 70 – 76, pentru straturi

de bază .

IV. - Beton asfaltic bogat în criblură : BA 8 – SR 174-1/97 pentru stratul de uzură al

îmbrăcăminţilor bituminoase cilindrate ;

V. - Beton asfaltic bogat în criblură : BA 16 – SR 174-1/97 pentru stratul de uzură al

îmbrăcăminţilor bituminoase cilindrate.

Compoziţiile amestecurilor din agregate şi curbele granulometrice aferente sunt

prezentate în tabelul 8.

Pentru fiecare tip de mixtură s-au preparat un număr de 3…4 şarje cu conţinut variabil de

bitum . Mixturile martor sunt cele preparate cu bitum simplu, iar mixturile experimentale sunt

cele preparate cu bitum aditivat . Din fiecare şarjă de mixtură s-au confecţionat epruvete cubice

(cu latura de 7,07 cm) şi cilindrice tip Marshall (D = 10,16 cm şi H = 6,35 cm) pe care s-au

determinat valorile caracteristicilor fizico-mecanice prezentate în tabelurile 9 şi 10.

17

4. Concluzii

Analiza variaţiei valorilor caracteristicilor fizico-mecanice ale seriilor de mixturi

preparate cu bitum aditivat faţă de cele ale seriilor de mixturi martor (considerate ca elemente de

referinţă şi notate cu 100 %) prezentată în tabelul 11, a dus la următoarele concluzii :

a) Mixturi alcătuite cu agregate de carieră: I şi II.

Proprietăţi fizice: densitate aparentă, determinată atât pe epruvete cubice cât şi cilindrice,

rămâne practic neschimbată. Se remarcă o mică scădere de (5…9) % a absorbţiei de apă

determinată pe epruvete cubice şi o reducere considerabilă, între (46…70) %, a umflării

determinate pe epruvete cubice şi cilindrice.

Proprietăţi mecanice: rezistenţa la compresiune determinată la temperatura de 22ºC

înregistrează creşteri substanţiale de (26…37) %.

De asemenea se observă micşorarea reducerii rezistenţei la compresiune la 22ºC, după 28

zile de păstrare în apă, cu 15 % până la 40 %. Deşi valorile stabilităţii Marshall suferă reduceri

cuprinse între 25 % şi 33 % ele sunt, în valoare absolută, cu mult deasupra limitei de 7 kN,

valoare minimă impusă de SR 174-1/97 pentru drumuri de clasa tehnică I şi II. În ceea ce

priveşte valorile indicelui de curgere Marshall acestea suferă o creştere de (5…14) %.

b) Mixturi alcătuite cu agregate de balastieră:

- III – BADPS 31 –

Propietăţi fizice: se constată reducerea puternică a absorbţiei de apă – 45% şi a umflării – 94 %.

Proprietăţi mecanice: valorile stabilităţii Marshall sunt sporite cu circa 20 %, iar valorile

indicelui de curgere, deşi cresc cu 53 %, nu depăşesc însă valoarea maximă de 4,5 mm impusă

de SR 174-1/97.

- IV, V – Mixturi cu agregate mijlocii 0-10 mm şi 0-16 mm – tip B, STAS 7970-76.

Prprietăţi fizice: se remarcă scăderea puternică cu 53 până la 61 % a umflării pe epruvete

cubice şi cu circa 74 % pe epruvete cilindrice .

Proprietăţi mecanice : valorile rezistenţelor la compresiune la 22ºC suferă variaţii între –

24 % şi + 8 %. Valorile stabilităţii Marshall sunt în medie cu circa 6 % mai mici iar cele ale

indicelui de curgere prezintă o creştere medie de 15 %.

Concluzia generală care se desprinde din analiza rezultatelor încercărilor efectuate în

laborator cu bitum aditivat este că utilizarea aditivului ADIROL ALCAMID A aduce

îmbunătăţiri substanţiale modului de comportare al mixturilor asfaltice în prezenţa apei prin

micşorarea absorbţiei şi în special a umflării cât şi prin diminuarea reducerii rezistenţei la

compresiune la 22ºC după 28 zile de păstrare în apă.

Din acest motiv considerăm că utilizarea aditivului ADIROL ALCAMID A este

avantajoasă, atât din punt de vedere tehnic cât şi din punt de vedere economic, la prepararea

tuturor mixturilor utilizate în straturile îmbrăcăminţilor bituminoase la drumuri18

Tabelul 7 : Tipurile de agregate naturale utilizate şi curbele lor granulometrice.

Agregatul naturalTrecut, % prin ciurul (sita) mm:

31 16 10 7 3 1 0,63 0,2 0,09 0,071

Criblură 8-16Criblură 3-8Nisip concasaj 0-7Nisip natural 3-10Nisip natural 0-7Filer Bicaz

------

100,0-----

47,82100,0

-100,0

--

8,9597,91100,033,78100,0

-

0,2969,0789,1921,8198,41

-

-17,9251,732,30

80,81100,0

-8,61

35,731,58

75,6799,25

-2,41

15,84-

18,8489,55

-1,237,92

-4,29

66,20

-1,016,12

-2,73

58,20

Pietriş 16 – 31Pietriş 7 – 16Nisip natural 3 – 7Nisip natural 0 – 7 (I)Nisip natural 0 – 7 (II)Filer Bicaz

100,00-----

40,96100,00

----

3,9752,51

----

0,8711,60

100,00100,00100,00

-

-2,42

19,5298,4195,75

-

--

0,7180,8179,38

100,00

--

0,4375,6771,6599,50

---

18,814,1990,90

---

4,291,97

67,45

---

2,731,00

58,65

19

Tabelul 8 : Compoziţiile amestecurilor din agregate naturale şi curbele granulometrice pentru mixturile I…III .

Agregatul natural Compoziţie %

Trecut (%) prin ciurul (sita), mm :

31 16 10 7 3 1 0,62 0,2 0,09 0,071I - BADPS 31

Pietriş 16 – 31 = 50,00Pietriş 7 – 16 = 20,00Nisip natural 0 – 7 (I) = 25,00Filer Bicaz = 5,00Total agregate = 100,00Curbă granulometrică :

100,00 70,84 42,49 32,76 29,42 24,85 22,89 8,10 3,86 3,18II - Mixtură tip B (0 – 10) mm

Nisip natural 3 – 7 = 65,00Nisip natural 0 – 7 (II) = 20,00Filer Bicaz = 15,00Total agregate = 100,00Curbă granulometrică :

- - - 100,00 46,84 31,34 29,54 16,58 10,41 9,00III – Mixtură tip B (0 – 16) mm

Pietriş 7 – 16 = 40,00Nisip natural 3 – 7 = 20,00Nisip natural 0 – 7 (II) = 25,00Filer Bicaz = 15,00Total agregate = 100,00Curbă granulometrică :

- . 100,00 81,00 64,64 43,81 34,99 32,93 17,22 10,61 9,05

20

Tabelul 8 (continuare) : Compoziţiile amestecurilor de agregate naturale şi curbele granulometrice pentru mixturile IV ş V .

Agregatul naturalCompoziţie

%Trecut, % prin ciurul (sita) mm :

31 16 10 7 3 1 0,62 0,2 0,09 0,071

IV – BA 8Criblură 3-8 = 45,00Nisip concasaj 0-7 = 10,00Nisip natural 3-10 = 20,00Nisip natural 0-7 = 10,00Filer Bicaz = 15,00 Total agregate = 100,00 %Curbă granulometrică : - - 100,00 85,82 69,20 36,77 30,19 17,97 11,70 10,06

V – BA 16Criblură 8-16 = 35,00Criblură 3-8 = 20,00Nisip concasaj 0-7 = 10,00Nisip natural 0-7 = 20,00Filer Bicaz = 15,00 Total agregate = 100,00 % Curbă granulometrică : - 100,00 81,74 67,71 57,51 39,91 35,28 19,26 11,83 10,09

21

Tabelul 9 : Valorile caracteristicilor fizico-mecanice ale mixturilor alcătuite cu agregate de carieră.

Tipul de mixtură

Bitum, %, din greut. mixturii

Densitateaaparentă, Kg/m3

Absorbţie volum, %

Umflare volum, %

Rezistenţa la compresiune N/mm2, la:

Reduc.Rc22/28zile, %

Stabili-tate M kN

Indic.curg.I, mm

ModulM.,S/I,kN/mm cub cilind. cub cilind. cub cilind. 22˚C 50˚C Kt

I Martor

5,50 5,75 6,00

2.2402.2422.272

2.3192.3282.332

6,5435,0504,813

2,0601,6681,564

5,6422,5673,325

0,7320,9580,877

2,8704,0673,425

0,5601,3250,896

5,1253,0693,823

70,4557,3152,82

14,3012,6012,60

3,854,154,68

3,713,042,69

IExperim

5,505,756,00

2.2142.2192.258

2.3292.3482.357

5,5105,4114,494

2,5441,6771,298

1,0021,2871,498

1,2091,0851,071

3,0923,4053,985

0,8370,9231,416

3,6943,6892,814

54,0152,2545,52

10,308,408,00

3,884,355,12

2,651,931,56

I IMartor

5,255,505,75

2.3022.3242.332

2.3582.3612.369

3,4942,4661,702

1,0630,7900,276

1,4651,2820,770

0,4070,3720,099

4,2793,9323,916

1,1280,9770,988

3,7934,0253,964

52,3041,0234,24

14,0014,9013,30

3,855,226,12

3,642,852,17

IIExperim

5,255,505,75

2.3102.3202.332

2.3632.3722.363

2,8642,3911,621

0,9180,3090,489

0,4940,2950,254

0,2130,0850,085

3,9144,4593,972

1,2061,5961,397

3,2452,7942,843

33,5224,5818,71

9,8011,6010,30

4,685,786,65

2,092,011,55

22

Tabelul 10 : Valorile caracteristicilor fizico-mecanice ale mixturilor alcătuite cu agregate de balastieră

Tipul de mixtură

Bitum, %din greut.mixt.

Densit.apar.,Kg/m3

Absorb.volum,%

Umflare volum,%

Rezist.la compres.N/mm2, la :


Stabilit.M,S,kN

Indicede curg.I, mm

Modul M.,S/I,kN/mmcub. cilind. cub. cilind. cub. cilind. 22˚C 50˚C Kt

IMartor

4,004,254,50

- - -

2.3252.3292.341

- - -

2,8382,6291,792

- - -

0,1220,1220,298

- - -

- - -

- - -

- - -

6,405,004,00

2,761,892,56

2,322,651,56

IExperim.

4,004,254,50

- - -

2.3292.3572.363

- - -

3,0941,4381,015

- - -

0,0000,1000,000

- - -

- - -

- - -

- - -

4,007,006,30

2,453,954,15

1,631,771,54

IIMartor

4,254,504,75

2.3082.3182.335

2.3642.3752.397

3,0232,9962,565

1,8221,0280,135

0,2840,3430,129

0,1790,1990,007

3,9243,7433,385

1,2411,1830,806

3,1623,1644,200

22,3013,1729,75

9,406,408,80

2,863,293,96

3,291,952,22

IIExperim.

4,254,504,75

2.2942.3212.348

2.3842.3942.398

4,0993,3032,008

1,2460,5080,219

0,1890,1470,010

0,2790,2490,278

3,3553,4123,146

0,8110,8580,725

4,1373,9774,339

38,7727,0222,44

7,608,807,40

3,253,784,08

2,342,331,81

IIIMartor

4,004,254,504,75

2.3372.3782.3782.393

2.3972.4002.4102.411

3,2101,2891,2130,481

0,9830,8730,3410,155

0,2250,4890,3810,371

0,0000,1890,1460,233

3,9183,8923,1522,950

1,2991,2380,9900,812

3,0163,1443,1843,633

38,302,600,000,00

10,308,208,007,40

3,452,865,504,58

2,992,872,291,62

IIIExperim.

4,004,254,504,75

2.3352.3832.3942.394

2.3942.4102.4082.404

2,9861,5660,9840,752

1,1050,5700,3250,267

0,0290,2910,2600,174

0,0000,1080,0300,000

3,9203,6933,5472,958

1,3971,1461,1100,963

2,8063,2233,1953,072

25,2610,186,515,04

8,409,206,605,40

3,503,984,584,75

2,402,311,441,14

23

Tabelul 11 : Variaţia valorilor caracteristicilor fizico–mecanice ale mixturilor experimentale faţă de mixturile martor

Tipul de mixtură

Bitum, %din greut.mixt.

Densit.apar.,Kg/m3

Absorb.volum,%

Umflare volum,%

Rezist.la compres.N/mm2, la :


Stabilit.M,S,kN

Indicede curg.I, mm

Modul M.,S/I,kN/mm

cub. cilind. cub. cilind. cub. cilind. 22˚C 50˚C Kt

IExperim.

4,004,254,50

- - -

100,17101,20100,94

- - -

109,0254,7056,64

- - -

0,0081,970,00

- - -

- - -

- - -

- - -

62,50140,00157,50

88,77208,99162,11

x x x

IIExperim.

4,254,504,75

99,39100,13100,56

100,85100,80100,04

135,59110,2578,28

68,3949,42162,22

66,5542,867,75

155,86125,13 x

85,50108,5692,94

65,3572,5389,95

x x x

173,86205,1675,43

80,85137,5084,09

113,64114,89103,03

x x x

IIIExperim.

4,004,254,504,75

99,91100,21100,67100,04

99.87100,4299,9299,71

93,02121,4981,12156,34

112,4165,2995,31172,26

12,8959,5168,2446,90

x57,1420,55 x

100,0594,89112,53120,24

107,5492,57112,12118,60

x x x x

65,95391,54 x x

81,55112,2082,5072,97

101,45139,16130,86103,71

x x x x

IVExperim.

5,50 5,75 6,00

98,84 98,97 99,38

100,43100,86101,07

84,21107,15 93,37

123,50100,54 82,99

17,76 50,14 45,05

165,16113,26122,12

107,74 83,72116,35

149,46 69,66158,04

x x x

76,6691,1786,18

72,0366,6763,49

100,78104,82109,40

x x x

VExperim.

5,50 5,75 6,00

100,35 99,83100,00

100,21100,47 99,75

81,97 96,96 95,24

86,36 39,11177,17

33,72 23,01 32,99

52,33 22,85 85,86

91,47113,40101,43

106,91163,36141,40

x x x

64,0959,9254,64

70,0077,8577,44

121,56110,73108,66

x x x

24

Adezivitatea Liantului La Agregat_P

Documents

Transcript of Adezivitatea Liantului La Agregat_P