Kuitubitumikomposiittien testaus ja käyttö asfaltin sideaineena

Petri Peltonen

Research output: Book/ReportReportProfessional

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

NameTutkimuksia / Valtion teknillinen tutkimuskeskus
PublisherVTT
Volume709
ISSN (Print)0358-5077

Fingerprint

asphalt
carbosulfan

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. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 709
Peltonen, Petri. / Kuitubitumikomposiittien testaus ja käyttö asfaltin sideaineena. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1990. 72 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 709).
@book{ad25e8885c924036b39aeeba2c34806b,
title = "Kuitubitumikomposiittien testaus ja k{\"a}ytt{\"o} asfaltin sideaineena",
abstract = "Tutkimuksessa selvitettiin nelj{\"a}n selluloosa- ja lasikuidun sek{\"a} kolmen mineraalikuidun vaikutus kuitubitumikomposiitin ominaisuuksiin. Mukana olivat my{\"o}s hiili-, ter{\"a}s- sek{\"a} lampaanvillakuitu. Testatut tuotteet sis{\"a}lsiv{\"a}t asfalttialaa varten kehitetyt, yleisimm{\"a}t kaupalliset kuitutyypit. Seostutkimusten pohjalta valituilla kymmenell{\"a} kuitubitumikomposiitilla testattiin avoimen asfalttibetonin AAB 12 halkaisuvetolujuus ja vedenkest{\"a}vyys. Asfalttip{\"a}{\"a}llysteen SMA 16 kulumiskest{\"a}vyys testattiin p{\"a}{\"a}llysteen pinnan l{\"a}mp{\"o}tilan ollessa +5 °C kuivana jam{\"a}rk{\"a}n{\"a} sek{\"a} -20 °C kuivana. Parhaat kuidut lis{\"a}siv{\"a}t komposiitin vetolujuutta sek{\"a} s{\"a}ilyttiv{\"a}t t{\"a}m{\"a}n venym{\"a}n ja elastisuuden hyv{\"a}n{\"a}. Vetolujuutta sek{\"a} venym{\"a}{\"a} pystyttiin parantamaan, kun bitumiin lis{\"a}ttiin kuidun ja bitumin kytkeytymisaineeksi amiinia. Kun bitumiin B-120 lis{\"a}ttiin 5 painoprosenttia sellukuitua, oli seoksen pehmenemispiste 70 °C. Polyesterikuidulla tehty bitumiseos oli tutkituista j{\"a}ykin ja sen pehmenemispiste oli 118 °C.Kuidut eiv{\"a}t kuitenkaan parantaneet SMA 16 -p{\"a}{\"a}llysteen Marshall-stabiilisuutta, koska p{\"a}{\"a}llyste oli hyvinbitumipitoista. Kuidutettujen SMA 16 -p{\"a}{\"a}llysteiden optimibitumim{\"a}{\"a}r{\"a} Marshall-suhteituksessa oli 1,0-1,6 painoprosenttia vertailup{\"a}{\"a}llystett{\"a} suurempi. Niiden tyhj{\"a}tilan t{\"a}ytt{\"o}aste oli samalla 4-8 {\%} suurempi ja tyhj{\"a}tila-arvo 0,1-0,9 {\%} pienempi. Synteettisten polyesteri- ja polyamidikuitujen heikkous oli niiden taipumus ime{\"a} vett{\"a} halkaisuvetolujuustestin vesivarastoinnissa. T{\"a}st{\"a} syyst{\"a} niiden kuiva- ja m{\"a}rk{\"a}varastoinnin j{\"a}lkeen m{\"a}{\"a}ritetty s{\"a}ilyneen vetolujuuden suhdeluku AAB 12 -p{\"a}{\"a}llysteell{\"a} oli ainoastaan 48 ja 55 {\%}. Vertailup{\"a}{\"a}llysteell{\"a} indeksi oli 79 {\%} ja sellukuitup{\"a}{\"a}llysteell{\"a} 82 {\%}. Laboratoriossa SMA 16 -p{\"a}{\"a}llysteet kulutettiin porakiekon kulutuslaitteella. Lyhytaikaisessa kulumistestiss{\"a} pinnan ollessa m{\"a}rk{\"a}n{\"a} polyesterip{\"a}{\"a}llysteen huono vetolujuussuhde ei kuitenkaan vaikuttanut ep{\"a}edullisesti. T{\"a}ll{\"a} kuidulla modifioidun asfaltin SMA 16 kulumiskest{\"a}vyys oli tutkituista paras, 34,8 cm3. Kuiduton vertailup{\"a}{\"a}llyste kului t{\"a}ll{\"o}in vastaavasti enemm{\"a}n eli 42,7 cm3. Selluloosakuidulla modifioidun p{\"a}{\"a}llysteen kuluma pakkasessa oli pieni, 12,9 cm3, verrattuna kuiduttoman p{\"a}{\"a}llysteen kulumaan, joka oli 20,2 cm3. Yleisesti arvioitiin kuitua sis{\"a}lt{\"a}neiden p{\"a}{\"a}llysteiden paremman kulumistuloksen johtuvan suuremmasta bitumipitoisuudesta. Kulumiseroja selittiv{\"a}t lineaarisen korrelaation avulla parhaiten kuitubitumikomposiitin venym{\"a} ja v{\"a}{\"a}nt{\"o}palautuma eli kuitujen orientoitumiskyky sek{\"a} kylm{\"a}ss{\"a} halkaisuvetolujuussuhde. N{\"a}iden ominaisuuksien ja kulumisen v{\"a}linen korrelaatiokerroin R oli 0,68-0,90. Kuitup{\"a}{\"a}llysteist{\"a} kent{\"a}ll{\"a} tehdyt havainnot puoltavat k{\"a}sityst{\"a}, jonka mukaan kulumiserojen muodostumisessa merkitsevi{\"a} ovat p{\"a}{\"a}llysteess{\"a} k{\"a}ytetty kuidun ja bitumin suhde, kiviaineksen laatu ja p{\"a}{\"a}llysteen tiiviys. Sellukuitua voitiin tulosten pohjalta luonnehtia yleisk{\"a}ytt{\"o}kuiduksi, joka t{\"a}ytt{\"a}{\"a} vaatimuksen kuidun hyv{\"a}st{\"a} bitumin sitomiskyvyst{\"a}. Polyesteri on varteenotettava kuitu, vaikka sen k{\"a}yt{\"o}st{\"a} ei ole riitt{\"a}v{\"a}sti kokemuksia. V{\"a}hemm{\"a}n kokeiltuja kuituja ehdotetaan kokeiltaviksi yhdess{\"a} selluloosakuidun kanssa ASTON koetieohjelmassa v. 1990.",
keywords = "road construction, road surface, flexible pavements, asphalts, wear, bitumens, utilization, materials spesifications, glass fibers, cellulose",
author = "Petri Peltonen",
year = "1990",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-3791-2",
series = "Tutkimuksia / Valtion teknillinen tutkimuskeskus",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
address = "Finland",

}

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

Kuitubitumikomposiittien testaus ja käyttö asfaltin sideaineena. / Peltonen, Petri.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1990. 72 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 709).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Kuitubitumikomposiittien testaus ja käyttö asfaltin sideaineena

AU - Peltonen, Petri

PY - 1990

Y1 - 1990

N2 - 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.

AB - 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.

KW - road construction

KW - road surface

KW - flexible pavements

KW - asphalts

KW - wear

KW - bitumens

KW - utilization

KW - materials spesifications

KW - glass fibers

KW - cellulose

M3 - Report

SN - 951-38-3791-2

T3 - Tutkimuksia / Valtion teknillinen tutkimuskeskus

BT - Kuitubitumikomposiittien testaus ja käyttö asfaltin sideaineena

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Peltonen P. Kuitubitumikomposiittien testaus ja käyttö asfaltin sideaineena. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1990. 72 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 709).