Imbunatatirea adezivitatii bitumurilor rutiere

Cresterea intensitatii traficului rutier si a sarcinii pe osie a dus la solicitarea puternica a imbracamintei drumurilor de catre actiunile tangentiale la contactul dintre roata si cale. Aceste actiuni, prin marimea si schimbarea lor de sens, conduc la indepartarea din stratul de uzura a materialelor inclestate numai prin cilindrare. Traficul modern, caracterizat prin viteze ridicate de circulatie si sarcini sporite pe roata, necesita pentru desfasurarea sa, in conditii de confort si siguranta, sisteme rutiere rezistente. Pentru cresterea rezistentei sistemului rutier nerigid, se impune imbunatatirea calitatii liantului (bitumului) rutier.

Adezivitatea este cea mai importanta caracteristica a liantilor. Ea reprezinta proprietatea liantilor de a adera la suprafata agregatelor si de a lipi granulele intre ele.

Adezivitatea liantului este eficienta daca se realizeaza pe orice fel de roca si se mentine in prezenta apei. Bitumul are afinitate fata de materialele hidrofobe cu reactie bazica, cum sunt cele care provin din calcare si bazalt. In schimb, in cazul materialelor hidrofobe, cu reactie acida, cum sunt cele silicioase, ramane un strat de apa adsorbita care nu poate fi deplasat de liant sau care inlesneste ulterior separarea liantului de pe agregate. Adezivitatea liantilor bituminosi poate fi imbunatatita prin adaosuri de substante tensioactive sau polimeri. Totusi, sub influenta apei, fenomenul de dezanrobare poate aparea mai tarziu, datorita faptului ca agregatele au o atractie mai mare pentru apa decat pentru bitum. Adeziunea pasiva poate fi protejata prin adaugarea unei mici cantitati de aditiv. Aditivii sunt produse tensioactive, cu o compozitie si o structura specifica polar-apolara fiind alcatuiti dintr-o grupare liofila, care se fixeaza in bitum, si o grupare hidrofila, care se fixeaza la suprafata agregatului natural.

Aditivi testati in laborator

Pentru studierea influentei aditivilor: Atica ABR 1 – produs de Atica Chemicals S.R.L. Ramnicu Valcea si Adeten 01 – produs de S.C. Poll Chimic S.A. Giurgiu asupra bitumurilor rutiere s-au facut testari in Laboratorul „Drumuri“ din cadrul Universitatii Tehnice Iasi, Facultatea de Constructii, pe doua tipuri de bitum: D70/100 produs de Transbitum S.A. Mangalia si D60/80 produs de Arpechim Pitesti. Ambelor bitumuri li s-au determinat valorile principalelor  caracteristici, atat in stare pura (bitum martor), cat si in amestec cu: 0,4% (din greutate) aditiv Atica ABR1, respectiv 0,5% (din greutate) aditiv Adeten 01, care sunt prezentate in tabelul 1.

Atat bitumurile pure (martor), cat si bitumurile aditivate au fost folosite ca lianti la prepararea a 5 mixturi: beton asfaltic bogat in criblura – BA8 (D70/100), beton asfaltic bogat in criblura – BA8 cu 0,4% aditiv Atica ABR 1 (D70/100), beton asfaltic bogat in criblura – BA8 (D60-80), beton asfaltic bogat in criblura – BA8 cu 0,4% aditiv Atica ABR 1 (D60/80), beton asfaltic bogat in criblura – BA8 cu 0,5% aditiv Adeten 01 (D60/80).

Tipurile de agregate naturale utilizate, dozajele folosite pentru mixturile asfaltice de tip BA8, precum si curba granulometrica a amestecurilor de agregate sunt prezentate in tabelul 2.

Curba granulometrica a agrega­telor naturale utilizate la prepararea mixturii BA8 se incadreaza in zona recomandata de SR 174-1/2002, fiind prezentata in fig. 1.

In laborator s-au preparat mixturi asfaltice cu 6 dozaje de bitum, din care s-au confectionat 8 epruvete cilindrice tip Marshall (D = 10,16 cm si H = 6,35 cm) pe care s-au determinat valorile caracteristicilor fizice si mecanice care sunt prezentate in tabelul 3. Variatia valo­rilor caracte­risticilor fizico-mecanice ale mixtu­rilor experimentale, fata de mixturile martor, este prezentata in figurile 2-9.

Din analiza rezultatelor obtinute in urma cercetarii s-au constatat urmatoarele:

I. Utilizarea aditivilor nu modifica semnificativ valorile principalelor caracteristici ale bitumurilor (penetratia la 25 0C si punctul de inmuiere) si nici tipul de structura initial (sol-gel) caracteristic bitumurilor rutiere.

II. Analiza variatiei valorilor caracteristice fizico-mecanice ale seriilor de mixturi preparate cu bitumuri aditivate fata de cele ale seriilor de mixturi preparate cu bitumuri neaditivate (martor) a dus la urmatoarele concluzii:

a. Seria de mixturi tip BA8 preparate cu bitum D70/100 aditivat cu ABR1

Proprietati fizice: densitatea aparenta determinata pe epruvetele martor si cele experimentale ramane practic neschimbata (1,2%). Se remarca o scadere de 5-10% a absorbtiei de apa la mixturile cu bitum aditivat.

Desi determinarea valorilor umflarii nu mai este obli­gatorie dupa ultimul standard, SR 174-1/2002, s-au determinat valorile umflarii la: 7, 14, 21 si 28 zile. Asa cum se observa din tabelul 3, se constata o reducere a umflarii cu circa 11,75%, ceea ce denota o buna comportare a mixturilor la actiunea apei in timp.

Proprietati mecanice: se observa ca valoarea stabi­litatii Marshall sufera reduceri pana la 6,25% dozaj de bitum, iar peste aceasta valoare stabilitatea Marshall prezinta cresteri considerabile.

In ceea ce priveste valoarea indicelui de curgere Marshall, acesta sufera scaderi in medie de 34%.

b. Seria de mixturi tip BA8 preparate cu bitum D60/180 aditivat cu ABR1

Proprietati fizice: densitatea aparenta determinata pe epruvetele martor si cele experimentale ramane practic neschimbata (2,7%). Se constata o scadere a absorbtiei de apa cu circa 7,6% si o scadere conside­rabila a umflarii determinata la 28 de zile, cuprinsa intre 50 si 79%.

Proprietati mecanice: se observa o crestere a stabilitatii Marshall si a indicelui de curgere pana la dozajul 6,25% bitum, iar peste 6,25% dozaj bitum o scadere a stabilitatii Marshall si a indicelui de curgere.

La indicele de curgere se constata o crestere pana la 6,25% dozaj bitum si o scadere considerabila peste acest dozaj.

Se constata o scadere considerabila a umflarii in medie de 79,22%.

c. Seria de mixturi tip BA8 preparate cu bitum D60/180 aditivat cu Adeten 01

 Proprietati fizice: densitatea aparenta are variatii nesemnificative(3,8%).

Se constata o reducere considerabila a absorbtiei de apa (57%).

Din tabelul 3, se observa ca umflarea determinata la 28 de zile este zero, deci mixturile asfaltice tip BA8 aditivate cu 0,5% Adeten 01 sunt rezistente si durabile.

Proprietati mecanice

Se constata o crestere a stabilitatii Marshall (exclusiv la dozajul de 5,5% bitum), iar cresterea maxima se observa la dozajul de 6,25% bitum (dozaj optim).

Referitor la indicele de fluaj se constata o crestere a acestuia in medie cu 28%; pana la dozajul de 6,25% bitum cresterea este mai redusa, iar peste 6,25% bitum cresterea este semnificativa.

In urma cercetarii efectuate in laborator, se constata ca rezultatele cele mai bune se obtin prin utilizarea aditivului ADETEN 01 cu dozajul de bitum de 6,25%.

Adaugarea unei mici cantitati de aditiv in bitum ofera protectie adeziunii pasive, adica in cazul in care s-a realizat adeziunea intre bitum si agregatele uscate, de natura bazica. Daca se doreste anrobarea agregatelor ude, cantitatea de aditiv necesara este mai mare, deoarece, in acest ultim caz, trebuie sa se realizeze adeziunea activa.

Bibliografie

Coquard R. – Drumuri, Editura tehnica, Bucuresti, 1968;

Paunel E. – Lianti hidrocarbonati, Iasi, Litografia invatamantului de drumuri. Editura tehnica, Bucuresti, 1985. 1958;

ICERP S.A. Ploiesti– Adirol Alcamid A – Aditiv pentru bitumuri rutiere. Fisa de prezentare. Ploiesti,1996;

xxx – SR 174-1/97. Lucrari de drumuri. Imbracaminti bituminoase cilindrate executate la cald. Conditii tehnice de calitate;

xxx – STAS 7970-76.Lucrari de drumuri. Straturi de baza din mixturi bituminoase cilindrate, executate la cald;

Dimitrie M.– Studiul proprietatilor de adezivitate ale diferitelor tipuri de roci din R.P.R. Comitetul Geologic, Studii Tehnice si Economice seria B-Chimie-nr.34. Centrul Poligrafic nr. 2, Filiala 3, 1952;

Eminet R.– Constructia drumurilor. Editura militara, 1973;

Huma C., Ciubotaru A., Ignat A. – Ameliorarea carac­teristicilor mixturilor asfaltice. Volumul primei Conferinte Tehnico-Stiintifice Studentesti din Republica Moldova si Romania, Chisinau, 1997;

Jercan S.– Suprastructura si intretinerea drumurilor. Editura didactica si pedagogica, Bucuresti, 1980;

Gugiuman Gh.– Suprastructura drumurilor. Editura Tehnica, Chisinau, 1996;

xxx – SR 174-1/2002: Lucrari de drumuri. Imbracaminti bituminoase cilindrate executate la cald. Conditii tehnice de calitate;

www. asphaltinstitute.org.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 35 – martie 2008

Autor:
ing. drd. Elena Veronica OAJDEA (URSACHI) – Facultatea de Constructii Iasi