Kuitubitumikomposiittien testaus ja käyttö asfaltin sideaineena

Petri Peltonen

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Tutkimuksessa selvitettiin neljän selluloosa- ja lasikuidun sekä kolmen mineraalikuidun vaikutus kuitubitumikomposiitin ominaisuuksiin. Mukana olivat myös hiili-, teräs- sekä lampaanvillakuitu. Testatut tuotteet sisälsivät asfalttialaa varten kehitetyt, yleisimmät kaupalliset kuitutyypit. Seostutkimusten pohjalta valituilla kymmenellä kuitubitumikomposiitilla testattiin avoimen asfalttibetonin AAB 12 halkaisuvetolujuus ja vedenkestävyys. Asfalttipäällysteen SMA 16 kulumiskestävyys testattiin päällysteen pinnan lämpötilan ollessa +5 °C kuivana jamärkänä sekä -20 °C kuivana. Parhaat kuidut lisäsivät komposiitin vetolujuutta sekä säilyttivät tämän venymän ja elastisuuden hyvänä. Vetolujuutta sekä venymää pystyttiin parantamaan, kun bitumiin lisättiin kuidun ja bitumin kytkeytymisaineeksi amiinia. Kun bitumiin B-120 lisättiin 5 painoprosenttia sellukuitua, oli seoksen pehmenemispiste 70 °C. Polyesterikuidulla tehty bitumiseos oli tutkituista jäykin ja sen pehmenemispiste oli 118 °C.Kuidut eivät kuitenkaan parantaneet SMA 16 -päällysteen Marshall-stabiilisuutta, koska päällyste oli hyvinbitumipitoista. Kuidutettujen SMA 16 -päällysteiden optimibitumimäärä Marshall-suhteituksessa oli 1,0-1,6 painoprosenttia vertailupäällystettä suurempi. Niiden tyhjätilan täyttöaste oli samalla 4-8 % suurempi ja tyhjätila-arvo 0,1-0,9 % pienempi. Synteettisten polyesteri- ja polyamidikuitujen heikkous oli niiden taipumus imeä vettä halkaisuvetolujuustestin vesivarastoinnissa. Tästä syystä niiden kuiva- ja märkävarastoinnin jälkeen määritetty säilyneen vetolujuuden suhdeluku AAB 12 -päällysteellä oli ainoastaan 48 ja 55 %. Vertailupäällysteellä indeksi oli 79 % ja sellukuitupäällysteellä 82 %. Laboratoriossa SMA 16 -päällysteet kulutettiin porakiekon kulutuslaitteella. Lyhytaikaisessa kulumistestissä pinnan ollessa märkänä polyesteripäällysteen huono vetolujuussuhde ei kuitenkaan vaikuttanut epäedullisesti. Tällä kuidulla modifioidun asfaltin SMA 16 kulumiskestävyys oli tutkituista paras, 34,8 cm3. Kuiduton vertailupäällyste kului tällöin vastaavasti enemmän eli 42,7 cm3. Selluloosakuidulla modifioidun päällysteen kuluma pakkasessa oli pieni, 12,9 cm3, verrattuna kuiduttoman päällysteen kulumaan, joka oli 20,2 cm3. Yleisesti arvioitiin kuitua sisältäneiden päällysteiden paremman kulumistuloksen johtuvan suuremmasta bitumipitoisuudesta. Kulumiseroja selittivät lineaarisen korrelaation avulla parhaiten kuitubitumikomposiitin venymä ja vääntöpalautuma eli kuitujen orientoitumiskyky sekä kylmässä halkaisuvetolujuussuhde. Näiden ominaisuuksien ja kulumisen välinen korrelaatiokerroin R oli 0,68-0,90. Kuitupäällysteistä kentällä tehdyt havainnot puoltavat käsitystä, jonka mukaan kulumiserojen muodostumisessa merkitseviä ovat päällysteessä käytetty kuidun ja bitumin suhde, kiviaineksen laatu ja päällysteen tiiviys. Sellukuitua voitiin tulosten pohjalta luonnehtia yleiskäyttökuiduksi, joka täyttää vaatimuksen kuidun hyvästä bitumin sitomiskyvystä. Polyesteri on varteenotettava kuitu, vaikka sen käytöstä ei ole riittävästi kokemuksia. Vähemmän kokeiltuja kuituja ehdotetaan kokeiltaviksi yhdessä selluloosakuidun kanssa ASTON koetieohjelmassa v. 1990.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages72
ISBN (Print)951-38-3791-2
Publication statusPublished - 1990
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
Number709
ISSN0358-5077

Keywords

  • road construction
  • road surface
  • flexible pavements
  • asphalts
  • wear
  • bitumens
  • utilization
  • materials spesifications
  • glass fibers
  • cellulose

Cite this

Peltonen, P. (1990). Kuitubitumikomposiittien testaus ja käyttö asfaltin sideaineena. VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 709