FI90435C - Menetelmä bitumin, asfaltin tai vastaavan materiaalin lujuuden parantamiseksi ja menetelmällä saatu seos - Google Patents

Description

1 90435

Menetelmå bitumin, asfaltin tai vastaavan materiaalin lujuu-den parantamiseksi ja menetelmållå saatu seos - Forfarande for forbåttring av hållfastheten hos bitumen, asfalt eller motsvarande material och en med forfarandet åstadkommen kom-5 position

Keksinto koskee menetelmåå bitumin, asfaltin tai vastaavan materiaalin ominaisuuksien parantamiseksi låmmittåmållå ja 10 sekoittamalla yhteen seuraavat komponentit: a) kestomuovi tai termoelastomeeri ja b) bitumi, asfaltti tai vastaava materiaali.

Keksintd koskee myos bitumiin, asfalttiin tai vastaavaan 15 materiaaliin perustuvaa, sideaineeksi, kyllåstysaineeksi tai pinnoitteeksi kelpaavaa seosta, joka kåsittåå: a) kestomuovia tai termoelastomeeria ja b) bitumia, asfalttia tai vastaavaa materiaalia.

20 Koska jåtemuoveja syntyy paljon, on niille yritetty 16ytåå kåyttosovellutuksia. Jåteongelman ratkaisemiseksi on muoveja aikaisemmin yritetty seostaa bitumiin tarkoituksena saada aikaan myos bitumin lujittuminen. Muovit on silputtu hieno-jakoisiksi ja ne on sekoitettu sellaisenaan bitumiin. Mitåån 25 teknistå etua tållå ei kuitenkaan ole saavutettu. Tunnetaan my5s menetelmå, jossa hienonnettu muovi on emulgoitu vesi-liuokseen suspensioksi, jolloin se on voitu tehokkaasti seostaa emulsiobitumeihin. Tåmå menetelmå soveltuu vain emulsiobitumeille. Muovia on myos aikaisemmin yritetty 30 liuottaa erilaisiin liuottimiin ja nåin saatuja liuoksia on edelleen seostettu bitumiin. Liuottimet ovat kuitenkin bitu-. . miin jouduttuaan huonontaneet sen alkuperåisiå lujuusominai- suuksia tai olleet myrkyllisiå. 1

Esillå olevan keksinn6n tarkoituksena on aikaansaada menetelmå, jonka avulla saadaan bitumin, asfaltin tai vastaavan materiaalin lujuusominaisuuksia såilytettyå tai parannettua seostamalla siihen muovia. Erityisesti pyritåån vålttåmåån 2 90435 em. haitallisten ominaisuuksien syntyå. Keksinnosså pyritåån my5s sellaiseen bitumiin, asfalttiin tai vastaavaan materi-aaliin perustuvaan seokseen, jolla on kåyttokelpoiset omi-naisuudet. Nåmå keksinn6n tavoitteet on nyt saavutettu uu-5 della menetelmallå ja seoksella, joille on pååasiassa tun-nusomaista se, mitå sanotaan itsenåisten patenttivaatimusten 1 ja 9 tunnusmerkkiosissa. On siis oivallettu, ettå kåyttå-mållå kestomuovi- tai termoelastomeerikomponentin ja bi-tumi-, asfaltti- tai vastaavan materiaalikomponentin lisåksi 10 kolmatta komponenttia, joka on måntyhartsi, kantohartsi, pihkahartsi, niiden johdannainen, måntyoljy, måntypiki, nåi-den ainesosa tai seos, saadaan bitumiin, asfalttiin tai vastaavaan materiaaliin perustuva seos, johon muovi on jakautu-nut tasaisesti siten, ettå se jopa parantaa seoksen mekaani-15 sia ominaisuuksia.

Keksinnon mukaisessa menetelmåsså ja seoksessa kåytetty bi-tumi on laaj imman mååritelmånså mukaan luonnossa esiintyvå tai tekniikan kehittåmå eri vårin ja konsistenssin omaava 20 monimutkainen orgaaninen seos, joka pååasiallisesti koostuu hiilivety- ja/tai orgaanisista happiyhdisteistå. Bitumilla tarkoitetaan erityisesti asfaltteja ja maaoljyn tislausjåt-teitå (Asphaltic Bitumen). Bitumit ovat seoksia eri ainetyy-peistå, kuten asfalteeneistå, hartseista, kiinteåparafii-25 neistå, kerosiineistå, hiilivetyoljyistå, esterivahoista, kerogeeneistå, korkeamolekylåårisistå hapoista ja metalli -orgaanisista yhdisteistå. Luonnonbitumeja saadaan mm. maa-kaasusta, raakamaaSljystå, luonnonasfalteista, maavahasta (Otsokeriitti), montaanivahasta (ruskea hiilibitumi) sekå 30 fossiilisista hartseista. Tekniset bitumit saadaan maadljy-tisleistå, kiinteåstå parafiinistå, maaåljytislausjåtteistå, maa6ljytuotteiden happokåsittelyjåånnoksistå, ja maaoljy-tuotteiden liuotin- ja saostinkåsittelytuotteista. Yhdysval-loissa mååritellåån vielå nk. pyrobitumit, jotka jaetaan 35 asfalttipyrobitumeihin (wurtziliitti, elateriitti, alber- tiitti ja impsoniitti) ja kerogeenikiviin (liuskeet ja kalkit).

3 90435

Asfaltilla tarkoitetaan låhinnå tavanomaista asfalttia sekå emulgoitua asfalttia, joka on veteen emulgoitu bitumituote.

Bitumia ja asfalttia vastaaviin materiaaleihin kuuluvat mm.

5 maantieoljy, joka on asfalttipitoinen hitaasti kovettuva raakamaaoljy tax sitå sisåltåvå seos. Samaan materiaaliryh-måån kuuluu myos polyå sitova tieoljy, joka on maaoljypoh-jainen asfalttia kevyempi tislausjae. Kemiallisesti låheinen materiaali on myos maantieterva, joka on kivihiiltå karbo-10 noimalla saatu raskaampi tuote. Se muodostuu keskipehmeåstå piestå, joka on tehty pehmeåmmåksi korkealla kiehuvilla ter-va51jyillå. Maantieterva on viskositeetiltaan erityisen herkkå låmmonvaihteluille, jolloin polymeerien lisååminen siihen våhentåå låmpotilaherkkyyttå.

15

Keksinnon mukaisia bitumiin, asfalttiin tax vastaavaan mate-riaaliin perustuvia seoksia voidaan mm. kåyttåå sideaineena mineraaliaggregaattien, tåyteaineiden tax kuituaineiden kanssa, jolloin tyåstd yleenså tapahtuu sulattamalla. Kek-20 sinndn mukaisia seoksia voidaan myos kåyttåå pahvin, paperi-en tax folioiden imeyttåmiseen sekå betonin, laastin tax metallin påållystykseen, jolloin voidaan myos tyoskennellå huoneenlåmpotilassa kåyttåen liuotusta tax dispergointia. Mikåli kåytetåån bitumia, se vox olla mitå tahansa kaupal-25 lista laatua, kuten standardi (ASTM D 5-73) tyyppiå B-45, B-65, B-80, B-200, B-300, B-400 tax B-800. Kokeissa on kåy-tetty "keskimååråistå" standardibitumia B-120.

Keksinndn mukaisen menetelmån ja seoksen toisena komponent-30 tina on kestomuovi tax termoelastomeeri. Kestomuovilla ja termoelastomeerilla tarkoitetaan sellaisia muoveja ja elas-tomeereja, joiden silloittumaton polymeerirakenne sallii niiden liuottamisen ja sulattamisen. Esillå olevalla keksin-nollå on saatu liukenemaan hyvinkin erilaisia kestomuoveja 35 ja kestomuoviseoksia, joista esimerkkinå mainittakoon poly-eteenin ja polyamidin seos. Polyetyleeni on lipofiilinen hiilivety kun taas amidimuovi on polaarinen kondensaatio-tuote, joka muodostaa vahvoja vetysidoksia. On siis oletet- 4 90435 tavissa, ettå esillå olevassa keksinnosså kåytetyksi kesto-muovi- tai termoelastomeerikomponentiksi sopivat kåytånnol-lisesti katsoen kaikki kaupalliset kestomuovit ja termoelas-tomeerit.

5

Keksinnon kannalta sopivia muoveja ja elastomeereja ovat esimerkiksi asetaalimuovi, akryylimuovi, akryylinitriilibu-tadieenistyreenimuovi, amidimuovi, allyyliftalaattimuovi, lineaarinen esterimuovi ja -elastomeeri, olefiinimuovi, 10 kloorieteenimuovi, eteenietyyliakrylaattimuovi, eteenipro- peenikumi, etyleenitereftalaattimuovi, eteenivinyyliasetaat-tikumi, eteenivinyyliasetaattimuovi, eetterisulfonimuovi, isobuteenimuovi, karbonaattimuovi, metyylimetakrylaatti-muovi, oksimetyleenimuovi, styreenimuovi, styreeniakryyli-15 nitriilimuovi, styreenibutadieenitermoelastomeeri, styreeni-isopreenitermoelastomeeri, styreeniolefiinitermoelastomeeri, uretaanimuovi, uretaanitermoelastomeeri, vinyyliasetaatti-muovi, vinyyliasetaalimuovi, vinyylialkoholimuovi, vinyyli-butyraalimuovi, vinyylieetterimuovi, vinyylidieenikloridi-20 muovi, vinyylikloridimuovi, kloorattu vinyylikloridimuovi, vinyylikloridiasetaattimuovi, selluloosaesterimuovi ja sel-luloosaeetterimuovi.

Edellå mainitun polyeteenin, joka on olefiinimuovi, ja ami-25 dimuovin, joka on kondensaatiomuovi, seoksen lisåksi voidaan kåyttåå esimerkiksi low density -polyeteeniå, jonka sulain-deksi on 4-5, tai esimerkiksi sellaista seosta, jonka jakau-ma on seuraava: low density -polyeteeni 60 % 30 polypropeeni 20 % polystyreeni 15 % polyvinyylikloridi 5 %

On erityisen tårkeåå todeta, ettå eo. keksinto toimii erit-35 tåin hyvin eri kestomuovien, termoelastomeerien ja kesto-muovien sekå termoelastomeerien seoksilla.

5 90435

Eråån suoritusmuodon mukaan kestomuovi on polyeteeni, poly-propeeni, polyvinyylialkoholi, polyamidi, polyvinyyliklori-di, polyesteri, polystyreeni, akryylipolymeeri, polybutadi-eeni, polyeetteri, polykarbonaatti, niiden jokin johdannai-5 nen tai seos.

Måntyhartsi on pååasiassa abietiinihappoa ja sen sukulais-happoja eli hartsihappoja noin 90 %. Hartsihapoista mainit-takoon tetrahydroabietiinihappo, dihydroabietiinihappo, pa-10 lustriinihappo, levopiraaarihappo, abietiinihappo ja dehydro-abietiinihappo. Nåistå ja muistakin måntyhartsin komponen-teista voi johtua se, ettå måntyhartsi toimii kestomuoveja ja termoelastomeereja liuottavasti ja liuosta stabiloivasti yhdistettåesså ne bitumiin, asfalttiin tai vastaavaan mate-15 riaaliin. Kantohartsi ja pihkahartsi ovat sukua måntyhart-sille, koska ne on eristetty samasta raaka-aineesta eli puusta. Måntyoljy kuuluu måntyhartsin kanssa samaan ryhmåån, koska se on viimeksi mainitun raaka-aine. Måntypiki taas on raakamåntyoljyn tislausjåte.

20

On siis havaittu, ettå måntyhartsilla ja sen mainituilla sukulaisyhdisteillå on erinomainen kyky liuottaa useita po-lymeereja. Hartseista, oljyistå ja piestå tulee muovisilla ja elastomeerisillå dljytuotteilla pehmennettyinå hyvin 25 kiinnitarttuvia, jolloin måntyhartsin ja sen sukulaisainei-den kåytto bitumissa lisåå sen tartuntakykyå. Måntyhartsin ja sen sukulaisaineiden kåytto liuottimena parantaa siis sellaisenaan bitumin ominaisuuksia.

30 Paitsi måntyhartsia, voidaan siis liuottimena kåyttåå my6s kantohartsia, pihkahartsia, niiden johdannaista, månty61jyå, måntypikeå, nåiden aineiden ainesosaa tai seosta. Nåitå kaikkia mainittuja aineita kutsutaan jåljempånå yhteisnimel-lå måntyjalostustuotteet, vaikka ne voivat olla peråisin 35 muustakin puusta kuin månnystå. Måntyoljytisleesså on hartsihappoja noin 25-30 paino-% ja rasvahappoja noin 70 paino-%. Måntypiki on hSyrystymåton osa raakamåntyoljyå tislatta-essa. Se sisåltåå hartsihappoja noin 10 paino-%, raskaita 6 90435 rasvahappoja 3-4 paino-% sekå neutraaleja estereitå noin 5 paino-%. Sen molekyylipaino on noin 350-600 g/mooli.

Keksinndn mukaisen menetelmån laajimman suoritusmuodon mu-5 kaan mainitut kolme komponenttia voidaan sekoittaa yhteen misså jårjestyksesså tahansa. Tållåin on edullista sekoittaa ne yhteen låmpotilassa, joka on alueella noin 130-300°C. Edullisempi låmpotila-alue on noin 150-260°C ja edullisin noin 200-230°C.

10

Kuten jo mainittiin, eri komponentit voidaan sekoittaa yhteen misså jårjestyksesså tahansa eli kestomuovi tai ter-moelastomeeri voidaan esim. ensin liuottaa måntyjalostus-tuotteeseen, minkå jålkeen nåiden kahden komponentin liuos 15 tai seos lisåtåån bitumin, asfaltin tai vastaavan materiaa-lin sekaan. Eråån toisen suoritusmuodon mukaan bitumi, asfaltti tai vastaava materiaali voidaan sekoittaa måntyjalos-tustuotteeseen ja lisåtå nåiden kahden komponentin muodosta-maan seokseen kestomuovi tai termoelastomeeri. Kolmanneksi 20 voidaan bitumi, asfaltti tai vastaava materiaali sekoittaa yhteen kestomuovin tai termoelastomeerin kanssa ja lisåtå lopuksi nåiden kahden komponentin muodostamaan seokseen mai-nittu måntyjalostustuote.

25 Keksinnon mukaisen menetelmån eråån edullisen suoritusmuodon mukaan kestomuovi tai termoelastomeeri liuotetaan ensin kuu-maan sulaan måntyjalostustuotteeseen ja saatu liuos seoste-taan sitten bitumiin, asfalttiin tai vastaavaan materiaa-liin. Tåll6in on edullista, ettå liuottaminen suoritetaan 30 låmp6tilassa 15Q-270°C ja edullisesti 230°C. Sen jålkeen tapahtuva seostus bitumiin, asfalttiin tai vastaavaan mate-riaaliin tapahtuu eråån suoritusmuodon mukaan låmpotilassa 150-260°C ja edullisesti låmpotilassa noin 200°C. 1

Keksinnon mukaisessa menetelmåsså on edullista, jos ainekom-ponentit lisåtåån siten, ettå kestomuovin ja/tai termoelas-tomeerin suhde måntyjalostustuotteeseen on vålillå 1:0,5 ja 1:4, edullisesti 1:2. On myos edullista, mikåli kestomuovin 7 90435 ja/tai termoelastomeerin osuus lopullisessa bitumin, asfal-tin tai vastaavan materiaalin seoksessa on noin 2-60 %, edullisesti noin 4-50 % ja kaikkein edullisimmin 5-20 % lopullisen seoksen painosta.

5

Kuten jo mainittiin, keksinto koskee myos bitumiin, asfalt -tiin tai vastaavaan materiaaliin perustuvaa seosta, joka kåsittåå: a) kestomuovia tai termoelastomeeria, 10 b) bitumia, asfalttia tai vastaavaa materiaalia, ja jolle on tunnusomaista, ettå se myos kåsittåå: c) måntyhartsia, kantohartsia, pihkahartsia, niiden johdan-naista, måntyoljyå, måntypikeå, nåiden ainesosaa tai seosta.

15 Keksinnon mukaisessa seoksessa kåytetty kestomuovi tai ter-moelastomeeri on tietenkin sama kuin edellå menetelmån yh-teydesså esitetty kestomuovin ja/tai termoelastomeerin suhde måntyjalostustuotteeseen ja sen osuus seoksen painosta. Bi-tumi, asfaltti tai vastaava materiaali, johon keksinnon mu-20 kainen seos perustuu, on myås mååritykseltåån sama kuin edellå on esitetty menetelmåkuvauksen yhteydesså. Sama påtee ns. måntyj alostustuotteeseen.

Keksinndn mukainen menetelmå ja seos on siis erinomainen 25 ratkaisu jåtemuoviongelmaan. Koska kyseesså ovat bitumin, asfaltin tai vastaavan materiaalin muodostamat seokset, voi-daan niisså sallia pienet mååråt epåpuhtauksia.

Keksinndn eråån suoritusmuodon mukaisesti muovin ja månty-30 jalostustuotteen sekoittaminen tapahtuu siten, ettå jalos- tustuote ensin kuumennetaan låmpotilaan noin 150-270°C edul-lisen låmpotilan ollessa noin 230°C. Muovi tai termoelasto-meeri lisåtåån våhitellen sekoittaen koko ajan siivellå va-rustetulla potkurisekoittimella, jonka kierrosluku on noin 35 50-120 rpm. Seossuhde muovi:jalostustuote on vålillå 1:0,5 ja 1:4, edullisesti kuitenkin 1:2. Nåin saatu muovi/månty-jalostustuoteliuos seostetaan bitumiin. Bitumi voi olla ta-vallista "keskimååråistå" standardityyppiå B-120, mutta voi- 8 90435 daan esim. valita mikå tahansa standardityypeistå B-45, B-65, B-80, B-200, B-300, B-400 tai B-800. Voidaan my6s kåyttåå nk. tiedljyå bitumin sijasta. Seostaminen tapahtuu kuumentamalla bitumi låmpotilaan noin 150-260°C, edullisesti 5 låmpotilaan noin 200°C ja lisååmållå siihen noin 200-230 C-asteinen muovi/måntyjalostustuoteliuos. Muovi/måntyjalos-tustuoteliuos kaadetaan bitumin sekaan hitaasti ja jatkuvas-ti sekoittaen bitumiseosta potkurisekoittimella. Lisåyksen jålkeen seosta sekoitetaan vielå noin 2 minuuttia. Seostet-10 taessa muovi/måntypikiliuosta bitumiin on kåytettåvå disper-goinnin vuoksi tehosekoittajaa.

Muovi/måntyjalostustuoteliuoksen lisåys suoritetaan yleenså mååråsså, joka tuottaa bitumin, asfaltin tai vastaavan mate-15 riaalin lopulliseksi muovipitoisuudeksi edullisesti noin 4-20 % koko seoksen painosta.

Seuraavassa keksintoå valaistaan esimerkkien avulla.

20 Esimerkki 1 Låhtoaineet: Måntyhartsi 331 H (Veitsiluoto Oy) 720 g

Polyeteeni NCPE 4927 (Neste Oy) 240 g

Bitumi B-120 3840 g 25 Måntyhartsi sulatettiin 3 litran dekantterilasissa keittole-vyllå. Sulamisen jålkeen låmpotila kohotettiin 200°C:een ja : siihen alettiin våhitellen lisåtå polyeteeniå, jonka sulain- deksi oli 4. Sekoittamiseen kåytettiin siivellå varustettua 30 potkurisekoittajaa, jonka kierrosluku oli 60-100 rpm. Sekoi-tuslåmpotila oli 190-220°C. Muovin ja hartsin seos kuumen-nettiin 200°C:een ja seos kaadettiin 200 C-asteisen bitumin joukkoon samalla sekoittaen potkurisekoittajalla kierrosno-peudella 100 rpm. Sekoittamista jatkettiin koko kaatamisen 35 ajan ja vielå noin 2 minuuttia kaatamisen pååtyttyå. Muovin osuus lopullisessa bitumiseoksessa oli 5 %.

9 90435

Esimerkki 2 Låhtoaineet: Måntyhartsi Beviros 90 (Bergvik Kemi AB) 720 g Jåtemuoviseos Pael PE 50 % - PP 50 % (Valke Oy) 180 g 5 Bitumi B-120 2920g

Toimittiin kuten esimerkisså 1. Polyeteenin sijasta kåytet-tiin jåtemuoviseosta ja seoksen hartsirmuovi-suhdetta lisåt-tiin 2:l:een. Muovia on edellå olevan mukaisesti 5,2 % lo-10 pullisessa hartsi/muovi/bitumi-seoksessa.

Esimerkki 3 Låhtoaineet: Måntypiki Oulu 90 (Veitsiluoto Oy) 360 g 15 Jåtemuoviseos Pael PE 50 % - PP 50 % (Valke Oy) 180 g

Bitumi B-120 2824 g

Toimittiin kuten esimerkisså 1. Piki/muovi-liuoksen saami-seksi tehokkaammin sekoitetuksi bitumiin kåytettiin tur-20 bosekoittajaa, jotta piki/muovi pysyisi erottumattomana lopullisessa seoksessa. Muovin osuus koko seoksessa oli 5,35 %.

Esimerkeisså 1-3 valmistettuja seoksia (bitumi/hartsi tai 25 måntypiki/muovi) kåytettiin sideaineena sekoittamalla se 200°C:n låmpotilassa samaan låmpotilaan kuumennettuun kivi-ainekseen, jonka rakeisuuskåyrå oli AB20. Saatua massaa kåytettiin koelaattojen valmistamiseen. Laatoille tehtiin kulu-miskoe ja niiden Marshall-arvo mitattiin.

30

Tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa, jossa arvot on mitattu bitumille B-120 yksinåån ja samalle bitumille, johon on lisåtty muovi/hartsi- tai måntypikiosa.

10 90435

Taulukko 1 B-120 Esim. 1 Esim. 2 Esim. 3 muovia muovia muovia 5 5 % 5,2 % 5,35 %

Sideaine:

Pehmenemispiste R&K, ASTM D2398-76°C 44 51 48 50 10 Tunkeuma ASTM D 5-73 120 70 72 74

Massa (6 % side-ainetta) 15 Kulumiskoe: SRK Tie 406, cm3 51,9 47,3 47,9 51,0

Marshal1-arvo, KN 4-5 6,3 6,4 4,8 20

Esimerkit 4-10 Nåisså esimerkeisså meneteltiin seuraavasti.

Kåytetyt ainemååråt (g) saadaan kertomalla taulukon 2 pro-25 senttimååråt (ks. sarake "Sideainekoostumus") luvulla 30. Ilmoitettu måårå måntypikeå ja/tai måntyhartsia lisåtåån 5 litran astiaan, joka on keittolevyn påållå. Siihen lisåtåån sitten hitaasti sekoittaen ilmoitettu måårå muovia, joka on 70 paino-% polyeteeniå ja 30 % polyamidia sisåltåvå lami-30 naattijåtemuovi. Sekoitus voi alkaa vasta kun piki on saa-vuttanut 200°C:n låmpdtilan, jolloin potkurisekoittimen no-peudeksi såådetåån 150 rpm. Kun muovi on tasaisesti liuennut måntypikeen ja/tai måntyhartsiin, kaadetaan muovi/måntypiki-(hartsi)liuos l80°C:n låmpdtilassa olevaan bitumiin, jonka 35 laatu on B-120 ja jota on 2100 g, seosta koko ajan potkuri-sekoittimella sekoittaen noin 5 minuutin ajan. Esimerkisså 8 ty5 aloitettiin kaatamalla hartsi ja piki samanaikaisesti astiaan. Tulokset on esitetty taulukossa 2.

90435

Esimerkki 11

Sekoitusastiaan (5 litraa) punnittiin 2250 g bitumia B-120, jonka låmp6tila oli 200°C. Siihen lisåttiin 600 g laminaat-tijåtemuovia sekoittamalla kåyttåen potkurisekoittajaa, 5 kiertoluku 150 rpm. Laminaattijåtemuovin koostumus: 70 % polyteeniå, 30 % polyamidia. Kun jåtemuovin lisåyksen jål-keen låmpotila oli nostettu 210°C, lisåttiin siihen månty-hartsia 150 g. Nyt muovi liukeni tåydellisesti sekoituksen alaisena, kun låmpotila oli jålleen noussut 210°C:een. Hart-10 silisåyksen jålkeen tapahtuneeseen liuotukseen raeni noin 20 minuuttia. Tulokset on esitetty taulukossa 2.

Esimerkki 12 Jåtemuovia LDPE+PP+PS+PVC punnittiin 210 g ja måntypikeå 15 540 g sekå bitumia B-120 2400 g. Haluttiin todeta, liukenee- ko tåmå jåtemuoviseos ja mitata sen tasa-aineisuus. Måntypi-ki kuumennettiin låmpotilaan 220°C ja siihen alettiin lisåtå våhitellen jåtemuovia. Kun 180 g jåtemuovia oli lisåtty, lisåttiin 180 C-asteista bitumia 400 g sekå låmpotilan ko-20 hottua jålleen 220°C:een lisåttiin loppuosa muovia 30 g.

Nåin syntynyt seos kaadettiin 180 C-asteisen bitumin jouk-koon. Tasa-aineisuuden toteamiseksi otettiin suuresta nåyt-teestå rengas-kuula-pehmenemispisteitå, joita oli vålillå 93-96°C.

12 90435

Taulukko 2 5 --—-—-

Sideainekoostumus Sideaine Massa AB20/IV

Sek. Creep SRK

Esim. B120 mu pi ha Tunk. r-k låmp6 stp syk 10 4 85 5 5 5 107 47 215 0,77 41 - 5 70 12 18 - 56 96 200 0,61 17 49,9 6 80 7 13 - 123 48 210 0,71 19 44,7 7 60 20 20 - 54 97 220 0,59 23 44,4 8 80 7 10 3 156 44 210 0,92 30 44,7 15 9 75 15 10 - 55 92 210 0,51 11 46,1 10 55 27 18 - 29 101 220 0,45 19 42,0 11 75 20 - 5 29 98 200 0,45 5 42,0 20 Taulukossa 2 kåytettvien lyhennelmien måårityksiå B120 = Bitumi, jonka tunkeuma on 120 mu = laminaattijåtemuovi, 70 % polyeteeniå, 30 % poly- amidia pi = måntypiki (mååritelty patenttihakemuksessa) 25 ha = måntyhartsi (mååritelty patenttihakemuksessa) tunk = tunkeuma, penetraatio, bitumin kovuus ASTM D 5-88, yksikkS 0,1 mm r-k = pehmenemispiste, rengas-kuula ASTM D-36-86, yksikko C-aste 30 Fraass = murtumispiste, Fraass IP 80/53, yksikko C-aste.

Tutkimuskaaviosta puuttuvat Fraass-arvot:

Esim. 6 Fraass -21°C 7 Fraass -25°C

35 Massa AB 20/IV tarkoittaa sideaineen ja kiviaineksen muodos-tamaa seosta eli asfalttia, jossa kiviaines noudattaa måå-råttyå rakeisuuskåyråå ja jossa suurin kivikoko on 20 mm. Sideainetta tavallisesti on massassa (asfaltissa) 5,8 %.

40 Creep = Nottingham-testerillå mitattu muodonmuutoskeståvyys (Creep-koe): Creep-kokeessa nåytettå puristetaan akselinsa 13 90 435 suuntaisesti staattisesti (stp) tai sykkivåsti (syk) 100 , kPa:n paineella. Yhden tunnin kuormituksen jålkeen mitataan laitteen kokonaisdeformaatio ja yhden tunnin palautumisvai-heen jålkeen pysyvå muutos. Yksikko mm tai %.

5 SRK (Tie 406) = Tien påållysteen kulumisen tutkiminen Sivu-Rulla-kulutuslaitteella. Kulutuslaitteessa on halkaisijal-taan 90 mm nastoitettuja kumipyoriå, jotka kuluttavat nåyte-lieriotå sivulta. Nåytettå kastellaan +5 C-asteisella vedel-10 lå. Kaksi tuntia keståvån kokeen tulos ilmoitetaan kulutus-arvona, joka on kulumisuran tilavuus cm3:nå.

Taulukosta 2 ilmenee mm. seuraavaa.

15 Rengas-kuula-pehmenemispisteet eli -låmpotilat kasvavat sel- våsti muovimåårån kasvaessa. Referenssibitumin B-120 arvo on 44 °C, joten muovilisåyksellå parannetaan r-k- arvoja låhelle 100°C. Fraas-murtumispiste eli kylmålujuus on bitumi B-120:lle -16°C, joten kokeissa saatu arvo -25°C on varsin 20 hyvå ja merkitsee kylmåkeståvyyden paranemista.

Asfalttimassalle, jonka sideaineena on referenssi bitumi B-120, on SRK-kulumatestin arvo 48 cm3, Creep-staattinen muo-donmuutos 1,2 mm ja sykkivå viruminen 53 promillea.

25

Kuvissa 1-4 on esitetty taulukon 2 tulokset graafisesti.

Kuvassa 1 on esitetty SRK-arvo eli poiskuluma eri esimerkki-en sideainetta kåytettåesså. Referenssibitumina olivat B-120 30 ja B-65, joista edellå mainittu oli myos suoritusesimerkkien mukaisten seosten perustana. Suurta kåytånnållistå eroa ei suoritusesimerkkien ja referenssien vålillå ollut, vaikka muovin måårå sideaineessa kasvaa. Varovasti sanoen parannus-ta on noin 10 %, vaikkei tåmå ns. nastarengaskoe ole suures-^') r i r i ippuvai nen sideaineesta yleensåkåån.

Kuva 2 esittåå staattista muodonmuutosta (virumista). Ensim-måinen pylvås nåyttåå 100 kPa:n paineen aiheuttciman muodon- 14 90 435 muutoksen millimetreisså ja vieresså oleva pylvås lopullisen muodonmuutoksen millimetreisså, kun nåyte on saanut palautua paineen poistuttua. Muodonmuutos pienenee muovimåårån kasva-essa ja on keskimåårin n. 30-50 % pienempi kuin referenssin 5 B-120, joka on noin 1,2 mm.

Kuvassa 3 nåkyy sykkivån kuorman antama muodonmuutos. Tie-kåytåsså haitallinen muodonmuutos pienenee jyrkåsti muovimåårån kasvaessa ja on suuruusluokkaa noin 50-65 % pienempi 10 kuin referenssillå (ensimmåinen pylvås). Muovin merkitys asfaltissa nåkyy tåsså kokeessa selvimmin. Virumiskokeen tulokseen ei juuri kiven laatu vaikuta.

Kuvassa 4 nåkyy graafisena esityksenå virumisen riippuvuus 15 keksinnån mukaisen seoksen muovimååråstå. Sekå staattinen ettå sykkivå viruminen våhenee ratkaisevasti muovimåårån kasvaessa.

Tuloksista voidaan nåhdå, ettå muovi/hartsi- tai måntypi-20 kiseoksen lisååmisellå bitumiin saavutettiin sideaineelle selvåsti paremmat ominaisuudet kuin pelkkåå bitumia kåytet-tåesså. Tien påållysteenå kåytetyn massan kulumiskeståvyys parani, kun siihen oli lisåtty sideaineeksi muovi/hartsi-tai måntypikiseosta sisåltåvåå bitumia.

Claims (12)

15 90435 Patenttivaatimukaet

1. Menetelmå bitumin, asfaltin tai vastaavan materiaalin ominaisuuksien parantamiseksi låmmittåmållå ja sekoittamalla yhteen seuraavat komponentit: 5 a) kestomuovi tai termoelastomeeri ja b) bitumi, asfaltti tai vastaava materiaali, tunnet tu siitå, ettå j ommankumman tai molempien em. kompo-nenttien joukkoon sekoitetaan myos seuraava komponentti, joka on valittu seuraavista: 10 c) måntyhartsi, kantohartsi, pihkahartsi, niiden johdannai-nen, måntydljy, måntypiki, nåiden aineiden ainesosa ja seos.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå komponentit sekoitetaan yhteen låmpotilassa noin 15 130-300°C.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå kestomuovi tai termoelastomeeri liuotetaan ensin kuumaan, sulaan måntyhartsiin, kantohartsiin, pihkahartsiin, 20 niiden johdannaiseen, måntyåljyyn, måntypikeen, nåiden aineiden ainesosaan tai seokseen ja saatu liuos seostetaan bitu-miin, asfalttiin tai vastaavaan materiaaliin.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmå, tun-25 nettu siitå, ettå kestomuovi on polyeteeni, polypropeeni, polyvinyylialkoholi, polyamidi, polyvinyylikloridi, polyes-teri, polystyreeni, akryylipolymeeri, polybutadieeni, poly-eetteri, polykarbonaatti, niiden johdannainen tai seos.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå liuottaminen suoritetaan låmpotilassa 150-270°C, edullisesti låmpotilassa 230°C. 1 Patenttivaatimuksen 3, 4 tai 5 mukainen menetelmå, tun-35 nettu siitå, ettå liuos seostetaan bitumiin, asfalttiin tai vastaavaan materiaaliin, jonka låmpotila on 150-260°C, edullisesti noin 200°C. 16 90435

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå kestomuovin ja/tai termoelastomeerin suhde måntyhartsiin, kantohartsiin, pihkahartsiin, niiden johdannaiseen, måntyoljyyn, måntypikeen, nåiden ainesosaan 5 tai seokseen on vålillå 1:0,5 ja 1:4, edullisesti noin 1:2.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå kestomuovin ja/tai termoelastomeerin osuus lopullisessa bitumin, asfaltin tai vastaavan materiaa- 10 lin seoksessa on noin 2-60 %, edullisesti noin 4-50 %, kaik-kein edullisimmin noin 4-20 % lopullisen seoksen painosta.

9. Bitumiin, asfalttiin tai vastaavaan materiaaliin perus-tuva, sideaineeksi, kyllåstysaineeksi tai pinnoitteeksi kel- 15 paava seos, joka kåsittåå: a) kestomuovia ja/tai termoelastomeeria, b) bitumia, asfalttia tai vastaavaa materiaalia, tunnettu siitå, ettå se myos kåsittåå: c) måntyhartsia, kantohartsia, pihkahartsia, niiden johdan-20 naista, måntydljyå, måntypikeå, nåiden ainesosaa tai seosta.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen seos, tunnettu siitå, ettå kestomuovi on polyeteeni, polypropeeni, polyvinyylial-koholi, polyamidi, polyvinyylikloridi, polyesteri, polysty- 25 reeni, polyakryyli, polybutadieeni, polyeetteri, polykar-bonaatti, niiden jokin johdannainen tai seos.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen seos, tunnettu siitå, ettå kestomuovin ja/tai termoelastomeerin suhde mån- 30 tyhartsiin, kantohartsiin, pihkahartsiin, niiden johdannaiseen, måntyoljyyn, måntypikeen, nåiden ainesosaan tai seokseen on vålillå 1:0,5 ja 1:4, edullisesti noin 1:2.

12. Patenttivaatimuksen 9, 10 tai 11 mukainen seos, tunnettu 35 siitå, ettå kestomuovin ja/tai termoelastomeerin osuus seoksessa on noin 2-60 %, edullisesti noin 4-50 % ja kaikkein edullisimmin noin 4-20 % seoksen painosta. 77 90435