Πτυχιακή (PMB)

96
Πηστιακή Εργαζία : Σροποποιημένη Ελαζηομερής Άζθαληος , Μονάδα Παραγωγής - Παραγωγική Διαδικαζία , Έλεγτος Ποιόηηηας ποσδαζηές : ΘΑΑΚΘΔΗ ΘΩΑΝΝΗ Α.Μ. 5745 ΠΑΠΑΥΡΗΣΟΤ ΔΗΜΗΣΡΘΟ Α.Μ. 5633 Επιβλέπων Καθηγηηής : ΣΘΓΓΟ ΑΝΣΩΝΘΟ ΚΟΖΑΝΗ 2015

Transcript of Πτυχιακή (PMB)

Page 1: Πτυχιακή (PMB)

Πηστιακή Εργαζία :

Σροποποιημένη Ελαζηομερής Άζθαληος , Μονάδα

Παραγωγής - Παραγωγική Διαδικαζία , Έλεγτος

Ποιόηηηας

ποσδαζηές :

ΘΑΑΚΘΔΗ ΘΩΑΝΝΗ Α.Μ. 5745

ΠΑΠΑΥΡΗΣΟΤ ΔΗΜΗΣΡΘΟ Α.Μ. 5633

Επιβλέπων Καθηγηηής :

ΣΘΓΓΟ ΑΝΣΩΝΘΟ

ΚΟΖΑΝΗ 2015

Page 2: Πτυχιακή (PMB)

1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 4

1 ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΕΣ ΚΑΙ ΕΙΔΙΚΕΣ ΑΣΦΑΛΤΟΙ 7

1.1 Γενικά 7

1.2 Χρήση και ρόλος της τροποποιημένης ασφάλτου 8

1.3 Τροποποιητές , μέθοδος τροποποίησης και κύριες μεταβολές

των ιδιοτήτων της ασφάλτου 9

1.4 Τροποποίηση ασφάλτου με ελαστομερή 12

1.4.1 Χαρακτηριστικές ιδιότητες ελαστομερούς ασφάλτου και

ασφαλτομίγματος με ελαστομερή 15

1.4.2 Χαρακτηριστικές ιδιότητες – βελτίωση –

ασφαλτομίγματος 17

1.5 Τροποποίηση ασφάλτου με θερμοπλαστικά 19

1.5.1 Χαρακτηριστικές ιδιότητες θερμοπλαστικής ασφάλτου

και ασφαλτομίγματος με θερμοπλαστική άσφαλτο 19

1.6 Τροποποίηση ασφάλτου με θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή

(ρητίνες) 21

1.6.1 Χαρακτηριστικές ιδιότητες ασφαλτομιγμάτων με

θερμοσκληρυνόμενη άσφαλτο 22

1.7 Τροποποίηση ασφάλτου με ίνες 23

1.8 Τροποποίηση ασφάλτου με οξειδωτικά 24

1.9 Τροποποίηση ασφάλτου με παιπάλες φυσικών ή χημικών

υλικών 26

1.10 Άλλα προσθετικά 27

1.11 Ειδικές άσφαλτοι 27

1.11.1 Άσφαλτοι ανθεκτικές στα καύσιμα (αντικηροζινικές) 27

1.11.2 Χρωματοφόρες άσφαλτοι 28

1.11.3 Άσφαλτοι για πλήρωση αρμών και ρωγμών 29

1.12 Προδιαγραφές τροποποιημένων ασφάλτων με πολυμερή 29

1.13 Προτεινόμενοι τύποι τροποποιημένων ασφάλτων για την

Ελλάδα 30

2 ΜΟΝΑΔΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ – ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣ 33

2.1 Γενικά 33

2.1.1 Χαρακτηριστικά απλής ασφάλτου 33

2.1.2 Συνηθισμένα προβλήματα ασφαλτοτάπητα με απλή

άσφαλτο 34

2.1.3 Πλεονεκτήματα του πολυμερούς SBS 35

2.1.4 Οφέλη της τροποποιημένης ασφάλτου σε σύγκριση με

την απλή 35

Page 3: Πτυχιακή (PMB)

2

2.1.5 Ασφαλτικό μίγμα με τροποποιημένη άσφαλτο 36

2.2 Μονάδα παραγωγής 37

2.2.1 Τροφοδοσία ασφάλτου 38

2.2.2 Τροφοδοσία πολυμερών 38

2.2.3 Μίξερ 40

2.2.4 Δείκτης στάθμης 41

2.2.5 Μύλος ομογενοποίησης 41

2.2.6 Αντλία τροφοδοσίας μύλου 42

2.2.7 Πνευματικές βαλβίδες 43

2.2.8 Αναδευτήρες 45

2.2.9 Μετρητής ροής 46

2.2.10 Καμπίνα ελέγχου 47

2.2.11 Δεξαμενές απλής ασφάλτου 48

2.2.12 Δεξαμενές τροποποιημένης πολυμερούς ασφάλτου

(PMB) 48

2.2.13 Αντλία φόρτωσης – εκφόρτωσης 49

2.2.14 Ελαιόθερμο 50

2.2.14.1 Καυστήρας 50

2.2.14.2 Λέβητας 50

2.3 Παραγωγική διαδικασία 51

2.3.1 Προμήθεια απλής ασφάλτου 51

2.3.2 Προμήθεια πολυμερών 53

2.3.3 Προθέρμανση μονάδος 54

2.3.4 Γραμμή παραγωγής 54

3 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΙ ΕΛΕΓΧΟΙ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ 56

3.1 Γενικά 56

3.2 Δοκιμή διείσδυσης 57

3.3 Δοκιμή μάλθωσης 59

3.4 Δείκτης διείσδυσης 61

3.5 Δοκιμή ολκιμότητας 63

3.6 Δοκιμή ελαστικής επαναφοράς (Τροποποιημένη ολκιμότητα)64

3.7 Ιξώδες 65

3.7.1 Δοκιμή ιξώδους με ιξωδόμετρα ολισθαίνουσας πλάκας68

3.7.1.1 Ιξωδόμετρο ολισθαίνουσας πλάκας 68

3.7.1.2 Ιξωδόμετρο (ρεόμετρο) δυναμικής διάτμησης 69

3.7.2 Δοκιμή ιξώδους με ιξωδόμετρα περιστρεφόμενου

κυλίνδρου 71

3.7.3 Δοκιμή ιξώδους με ιξωδόμετρα κώνου και πλάκας

Page 4: Πτυχιακή (PMB)

3

3.7.4 Δοκιμή ιξώδους με ιξωδόμετρα τριχοειδών

σωλήνων 72

3.7.5 Δοκιμή ιξώδους με ιξωδόμετρα δοχείου (κυπέλου)

3.8 Δοκιμή σημείου Fraass 74

3.9 Δοκιμή σημείου ανάφλεξης και καύσης – Μέθοδος ανοικτού

δοχείου Cleveland 76

3.10 Δοκιμή διαλυτότητας 77

3.11 Δοκιμή δύναμης ολκιμότητας 77

3.12 Δοκιμή εφελκυσμού 78

3.13 Δοκιμή εκκρεμούς vialit 78

3.14 Δοκιμή σταθερότητας σε αποθήκευση 78

3.15 Δοκιμή τέφρας 79

3.16 Δοκιμή καθορισμού ειδικού βάρους και πυκνότητας

ασφαλτικού συνδετικού υλικού – μέθοδος πυκνόμετρου με

επιστόμιο 79

3.17 Δοκιμή καθορισμού περιεκτικότητας ύδατος (υγρασίας)

στην άσφαλτο 79

3.18 Μηχανικές ιδιότητε της ασφάλτου 80

3.18.1 Ιξωδοελαστική συμπεριφορά ασφάλτου 80

3.18.2 Μέτρο δυσκαμψίας ασφάλτου 82

3.18.3 Μέτρηση του μέτρου δυσκαμψίας της ασφάλτου 84

3.18.4 Εκτίμηση του μέτρου δυσκαμψίας της ασφάλτου 84

3.18.5 Εφελκυστική αντοχή ασφάλτου 86

3.18.6 Αντοχή σε κόπωση 87

3.19 Εργαστηριακά αποτελέσματα 88

Βιβλιογραφία 92

Page 5: Πτυχιακή (PMB)

4

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η άσφαλτος είναι γνωστή και χρησιμοποιείται από αρχαιοτάτων

χρόνων. Είναι το παλαιότερο και πλέον διαδεδομένο δομικό υλικό.

Χρησιμοποιείται από το έτος 6.000 π.Χ. ως αρίστης ποιότητας

μονωτικό και συνδετικό υλικό. Πρώτη αναφορά γίνεται στην

Παλαιά Διαθήκη όπου η άσφαλτος χρησιμοποιήθηκε στην

επίστρωση της κιβωτού. Οι Σουμέριοι την χρησιμοποιούσαν στην

ανθούσα βιομηχανία κατασκευής πλοίων ενώ οι Βαβυλώνιοι ως

συνδετικό υλικό στην παραγωγή μίγματος για πυργοποιία (Πύργος

της Βαβυλώνας). Οι Αιγύπτιοι τη χρησιμοποιούσαν τόσο για την

ταρίχευση των νεκρών όσο και για την υγρομόνωση των

δεξαμενών. Οι Πέρσες περί το 3.000 π.Χ. χρησιμοποίησαν

άσφαλτο στην κατασκευή οδών. Τέλος, ο Ηρόδοτος και ο Πλίνιος

περιγράφουν τα της εξαγωγής και χρήσης αυτής.

Η ελληνική λέξη "ασφαλτικό" χρησιμοποιήθηκε στους

Ομηρικούς χρόνους με την έννοια του στέρεου ή σταθερού,

κατόπιν χρησιμοποιήθηκε από τους Λατίνους και μέχρι σήμερα

υπάρχει ο όρος ασφαλτικό ή η ρίζα αυτού σε όλες τις νεώτερες

γλώσσες. Στην Ελλάδα τελευταία και για ένα μεγάλο χρονικό

διάστημα χρησιμοποιούνταν ευρέως και η λέξη "πίσσα".

Η άσφαλτος που χρησιμοποιήθηκε μέχρι και τις αρχές του

εικοστού αιώνα ήταν φυσικό προϊόν. Τα πρώτα φυσικά αποθέματα

βρέθηκαν στη Νεκρά Θάλασσα όπου η άσφαλτος εκκρινόταν από

το βυθό, επέπλεε και εκβαλλόταν στις όχθες από όπου και

συλλεγόταν. Επιφανειακές εκκρίσεις υπήρχαν και σε άλλα σημεία

της Μέσης Ανατολής. Αργότερα (13ος-14ος αιώνας μ.Χ.)

ανακαλύφθηκαν τα μεγαλύτερα επιφανειακά αποθέματα φυσικής

ασφάλτου (λίμνη ασφάλτου) στον κόσμο, στη νήσο της Τρινιντάντ

και στις απέναντι από τη νήσο αυτή ακτές της Βενεζουέλας.

Φυσική άσφαλτος υπάρχει και υπό μορφή πετρώματος

(ασφαλτόλιθος- rock asphalt ή ψαμμάσφαλτος-tar sand), δηλαδή

πετρώματα κυρίως ασβεστολιθικά ή ψαμμιτικά εμπλουτισμένα με

άσφαλτο. Τέτοια πετρώματα, κατά σειρά μεγέθους αποθεμάτων,

βρέθηκαν στην Αλμπέρτα του Καναδά (περιοχή Αθαμπάσκα με τα

μεγαλύτερα αποθέματα στον κόσμο), στην ανατολική Βενεζουέλα,

στη Μαλαγάση, στη Γιούτα, στην Καλιφόρνια, στο Νέο Μεξικό

και στο Κεντάκυ των ΗΠΑ, στη νήσο Μπούτον της Ινδονησίας,

στην Αλβανία (περιοχή Σελενίτζα κοντά στην Αυλώνα), στη

Ρουμανία (περιοχή Ντέρνα), στο Καζακστάν καθώς και σε

διάφορες άλλες περιοχές, σε μικρότερες εκτάσεις, όπως διάφορες

περιοχές της Γαλλίας (Γκαρντ και Θανν) και της Ελβετίας

(κοιλάδα Τραβέρ) και στη Ραγκούσα της Ιταλίας. Στην Ελλάδα

απαντάται σε μικρές ποσότητες κυρίως στις νήσους Παξούς και

Page 6: Πτυχιακή (PMB)

5

Αντίπαξους και στη Μαραθούπολη.

Η φυσική άσφαλτος, πλην της νήσου Τρινιντάντ και της

Βενεζουέλας, χρησιμοποιήθηκε και χρησιμοποιείται περιστασιακά

στην κατασκευή οδοστρωμάτων. Σήμερα, από όλα τα παραπάνω

αποθέματα μόνο λίγα είναι υπό εκμετάλλευση (κυρίως της

Αλβανίας, της Ρουμανίας και του Καζακστάν). Ο λόγος είναι

πρωτίστως οικονομικός, λόγω της δυσκολίας καθαρισμού και

συλλογής της ασφάλτου από το πέτρωμα, σε σύγκριση με την

άσφαλτο που εξάγεται από την κλασματική απόσταξη του αργού

πετρελαίου.

Πλην της φυσικής ασφάλτου υπάρχει και η τεχνητή άσφαλτος.

Η τεχνητή άσφαλτος είναι κατάλοιπο κλασματικής απόσταξης

πρωτογενούς (αργής) πίσσας (crude tar) ή αργού πετρελαίου (crude

oil). Στην πρώτη περίπτωση παράγεται ο πισσίτης ή πισσάσφαλτος

ή κοινώς πίσσα και στη δεύτερη η πετρελαϊκή άσφαλτος ή κοινώς

άσφαλτος. Και τα δύο προϊόντα οπτικώς είναι όμοια, έχουν

παρόμοιες τεχνολογικές ιδιότητες με αυτές της φυσικής ασφάλτου

και χρησιμοποιούνται για τις ίδιες εφαρμογές, όπως κατασκευή

οδοστρωμάτων, υγρομονώσεις και προστατευτικές επιστρώσεις σε

ένα μεγάλο αριθμό βιομηχανικών προϊόντων. Διαφέρουν όμως

ριζικά ως προς τη φυσική και χημική σύστασή τους, καθώς επίσης

και ως προς την οσμή. Η πίσσα έχει περισσότερο έντονη και

χαρακτηριστική αρωματική μυρωδιά από αυτήν της ασφάλτου.

Η άσφαλτος, γενικώς, πλην της χρήσης αυτής στα οδοστρώματα

χρησιμοποιείται επίσης και σε ένα μεγάλο φάσμα άλλων

εφαρμογών όπως: κτιριακές κατασκευές, μόνωση δεξαμενών,

φραγμάτων, καλωδίων, προστασία πρανών και όχθεων από

διάβρωση, παραγωγή βερνικιών, διαποτισμό διαφόρων υλικών

κλπ. Ο αριθμός τους ξεπερνά τις 250 (Asphalt Institute MS-4).

Ορολογία. Στο σημείο αυτό κρίνεται σκόπιμο να διευκρινισθεί ο

όρος "bitumen" (βιτουμένιο σε ελληνική μετάφραση) που, παρόλο

που δε συναντάται στην ελληνική ορολογία των μηχανικών

οδοποιίας, χρησιμοποιείται ευρέως στο εξωτερικό από αρκετές

χώρες. Kατά το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ 12597, από την πλειάδα

ορισμών που υπάρχουν μεταξύ των χημικών επιστημόνων.

Bitumen ορίζεται Το κατ’ ουσία μη πτητικό, συγκολλητικό και

μονωτικό υλικό, παραγόμενο από αργό πετρέλαιο, ή παρόν στη

φυσική άσφαλτο, το οποίο είναι τελείως διαλυτό ή σχεδόν

διαλυτό στην τολουόλη, και μεγάλου ιξώδους ή σχεδόν στερεό

σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος.

Page 7: Πτυχιακή (PMB)

6

Ο όρος bitumen, λοιπόν, είναι ουσιαστικά η πετρελαϊκή

άσφαλτος, και επειδή αυτή είναι που χρησιμοποιήθηκε και

χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά στην οδοποιία, τουλάχιστον

σε ορισμένες χώρες όπως η Ελλάδα, η λέξη άσφαλτος είναι αυτή

που καθιερώθηκε. Σε ορισμένες χώρες, όπως η Ελλάδα, ο όρος

bitumen (βιτουμένιο) ουδέποτε χρησιμοποιήθηκε.

Ως εκ τούτου όλα τα συνδετικά υλικά που προέρχονται από το

αργό πετρέλαιο θα ονομάζονται, από εδώ και πέρα, ασφαλτικά

συνδετικά υλικά, σε αντίθεση με τα πισσούχα, δηλαδή αυτά που

προέρχονται από πίσσα.

Βεβαίως θα πρέπει να αναφερθεί ότι κατά την Ευρωπαϊκή

ορολογία, ΕΝ 12597, η λέξη ‘asphalf, που και αυτή μεταφράζεται

στα ελληνικά ‘άσφαλτος’, σημαίνει ‘Μίγμα αδρανών υλικών και

ασφαλτικών συνδετικών’. Το γεγονός αυτό προκαλεί ίσως

σύγχυση. Για τις ανάγκες της ελληνικής γλώσσας η αντιστοιχία του

αγγλικού όρου ‘asphalt’ θα είναι ‘ασφαλτικό μίγμα’.

Page 8: Πτυχιακή (PMB)

7

1 ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΕΣ ΚΑΙ ΕΙΔΙΚΕΣ ΑΣΦΑΛΤΟΙ

1.1 Γενικά

Τροποποιημένη άσφαλτος είναι η άσφαλτος της οποίας οι

χαρακτηριστικές ιδιότητες έχουν τροποποιηθεί προς το "βέλτιστο"

με την προσθήκη χημικών ή φυσικών ουσιών. Με τη βελτίωση

που επέρχεται στις ιδιότητες της ασφάλτου βελτιώνεται και η

αντίστοιχη συμπεριφορά του ασφάλτομίγματος και κατ' επέκταση

η ποιότητα της κατασκευής.

Η αναγκαιότητα της χρήσης των τροποποιημένων ασφάλτων,

αρχικά, διαφάνηκε τη δεκαετία του 1970 όταν, λόγω των πολλών

πηγών προέλευσης και παραγωγής αργού πετρελαίου,

διαπιστώθηκε στην παγκόσμια αγορά μία μεταβλητότητα στις

ιδιότητες της ασφάλτου με παράλληλη αισθητή αύξηση της τιμής

της, λόγω της ενεργειακής κρίσης. Το πρώτο είχε ως αποτέλεσμα

να παρατηρηθούν αρκετές αστοχίες στην κατασκευή των

οδοστρωμάτων ενώ το δεύτερο να αυξηθεί το συνολικό κόστος της

κατά- σκευής. Αργότερα παρατηρήθηκαν πρόωρες κακώσεις των

οδοστρωμάτων που οφειλόταν στην πρόωρη κόπωση ή την έντονη

παραμορφωσιμότητα του ασφαλτομίγματος. Δημιουργήθηκε,

συνεπώς, η ανάγκη βελτίωσης της ποιότητας της ασφάλτου με

σκοπό τη διασφάλιση της ποιοτικής σταθερότητας και της

βελτίωσης της ποιότητας της κατασκευής.

Τα τελευταία δέκα χρόνια η ραγδαία αύξηση του

κυκλοφοριακού φόρτου και του μεγέθους των αξονικών φορτίων,

οι υψηλότερες απαιτήσεις του χρήστη για καλύτερη και διαρκή

άνεση οδήγησης καθώς και το σημαντικό κοινωνικό κόστος που

προκαλείται από την αναστάτωση της κυκλοφορίας κατά τη

διάρκεια των εργασιών συντήρησης των οδοστρωμάτων έκαναν

ακόμη πιο επιβεβλημένη την ανάγκη βελτίωσης της ασφάλτου και

κατ' επέκταση της κατασκευής.

Η βελτίωση που επιζητείται στο σύνολό της. είναι η μείωση της

ευπάθειας της ασφάλτου στις θερμοκρασιακές μεταβολές και

παράλληλα η αύξηση του μέτρου δυσκαμψίας της και η

ταυτόχρονη βελτίωση της ελαστικότητας και της συγκολλητικής

Page 9: Πτυχιακή (PMB)

8

της ικανότητας. Με άλλα λόγια η άσφαλτος θα έπρεπε να μη

μαλακώνει τόσο πολύ στις υψηλές θερμοκρασίες, να μη

"ρηγματώνεται" ή θραύεται στις χαμηλές υπό το μηδέν

θερμοκρασίες και να προσφύεται καλύτερα στα αδρανή.

Η χημική βιομηχανία ανταποκρίθηκε στα παραπάνω αιτήματα

και παρουσίασε ένα μεγάλο αριθμό χημικών προσθέτων

(τροποποιητών) που το καθένα ικανοποιεί περισσότερο ή λιγότερο

ορισμένες ή όλες τις παραπάνω απαιτήσεις.

Ειδική άσφαλτος είναι η άσφαλτος που παράγεται με

συγκεκριμένες διαδικασίες και από επιλεγμένες πρώτες ύλες

τέτοιες ώστε να δώσουν στην άσφαλτο ειδικές ιδιότητες οι οποίες

πληρούν τις αυστηρές απαιτήσεις για εφαρμογή της στην οδοποιία

ή τη βιομηχανία γενικότερα.

1.2 Χρήση και ρόλος της τροποποιημένης ασφάλτου

Η τροποποιημένη άσφαλτος μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όλο

το φάσμα των ασφαλτικών εργασιών, δηλαδή για την παραγωγή

ασφαλτομιγμάτων (θερμών ή ψυχρών), για ασφαλτικές

επαλείψεις, για στεγάνωση και υγρομόνωση επιφανειών κλπ.

Ο ρόλος της τροποποιημένης ασφάλτου στην οδοποιία σήμερα

είναι τετραπλός. Πρώτον, να αυξήσει την αντοχή του

ασφαλτομίγματος στην παραμένουσα παραμόρφωση σε υψηλές

θερμοκρασίες, δεύτερον να βελτιώσει την ελαστική συμπεριφορά

του ασφαλτομίγματος, τρίτον να αυξήσει το μέτρο δυσκαμψίας

του και τέταρτον να αυξήσει την πρόσφυση μεταξύ ασφάλτου και

αδρανών, σε όλο το φάσμα των θερμοκρασιών κατασκευής και

λειτουργίας του έργου χωρίς να επηρεάσει αλλά αντιθέτως να

βελτιώσει, εάν είναι δυνατόν, και τις άλλες ιδιότητες αυτού όπως

εργασιμότητα, μείωση της οξείδωσης κλπ. Ρόλος πολύπλοκος και

δύσκολος, με αποτέλεσμα ορισμένοι μόνο τροποποιητές να είναι

σε θέση να τον εκπληρώσουν πλήρως.

Η αύξηση της αντοχής του ασφαλτομίγματος σε παραμένουσα

παραμόρφωση επιλύει το πρόβλημα της πρόωρης

παραμορφωσιμότητας των ασφαλτικών ταπήτων που παρατηρείται

σε περιοχές με υψηλό κυκλοφοριακό φόρτο και υψηλές

θερμοκρασίες.

Η βελτίωση της ελαστικής συμπεριφοράς του ασφαλτομίγματος

επηρεάζει άμεσα και θετικά τη συμπεριφορά του

ασφαλτομίγματος σε παραμένουσα παραμόρφωση καθώς και την

εφελκυστική αντοχή αυτού με αποτέλεσμα να μπορεί να

παραλάβει μεγαλύτερες (εφελκυστικές) παραμορφώσεις με

συνέπεια να αποφεύγεται η πρόωρη ρηγμάτωση των ασφαλτικών

Page 10: Πτυχιακή (PMB)

9

στρώσεων. Το φαινόμενο της ρηγμάτωσης παρατηρείται κυρίως

σε περιοχές με υψηλό κυκλοφοριακό φόρτο και χαμηλές

θερμοκρασίες ή σε περιπτώσεις υποδιαστασιολόγησης των

στρώσεων του οδοστρώματος.

Η αύξηση του μέτρου δυσκαμψίας του ασφαλτομίγματος

βελτιώνει την ικανότητα της στρώσης για κατανομή και

μεταβίβαση του φορτίου στις υποκείμενες στρώσεις και στο

έδαφος με αποτέλεσμα να αυξάνει η κατασκευαστική αντοχή του

οδοστρώματος και κατ' επέκταση η διάρκεια ζωής του

οδοστρώματος. Εναλλακτικά, το προηγούμενο θα μπορούσε να

εκληφθεί και ως δυνατότητα μείωσης του πάχους του

οδοστρώματος για την ίδια διάρκεια ζωής του οδοστρώματος.

Τέλος, η βελτίωση της πρόσφυσης ασφάλτου και αδρανών σε

συνδυασμό με τις άλλες μεταβολές επηρεάζει άμεσα τις εργασίες

όπου η συγκόλληση μεταξύ των αδρανών και με την επιφάνεια του

οδοστρώματος είναι βασικότατος παράγοντας. Τέτοιες εργασίες

είναι οι ασφαλτικές επαλείψεις ασφαλτικών στρώσεων και η

κατασκευή επιφανειακών στρώσεων, ιδιαίτερα ανοικτού τύπου

(πορώδεις τάπητες) καιημί-ανοικτού τύπου. Στις περιπτώσεις

αυτές με τη χρήση τροποποιημένης ασφάλτου μειώνεται ή

εξαλείφεται το φαινόμενο αποκόλλησης αδρανών από την

επιφάνεια του οδοστρώματος με αποτέλεσμα οι εργασίες αυτές να

είναι λειτουργικές για μεγάλο χρονικό διάστημα με τα

αναμενόμενα αποτελέσματα.

Οι τροποποιημένες άσφαλτοι χαρακτηρίζονται από το σχετικά

υψηλό κόστος παραγωγής και διάθεσης. Αυτό δε θα πρέπει να

είναι αποτρεπτικός παράγοντας διότι δε θα πρέπει να συγκρίνεται

αποσπασματικά το κόστος αυτών με την άσφαλτο αλλά το

συνολικό κόστος του οδοστρώματος (κόστος κατασκευής και

κόστος μελλοντικών συντηρήσεων) ανηγμένο σε ετήσιο κόστος

κατασκευής λαμβάνοντας υπόψη τη συνολική διάρκεια ζωής του

οδοστρώματος.

Η τροποποιημένη άσφαλτος μπορεί να χρησιμοποιηθεί, όπως

προαναφέρθηκε, σε όλα τα ασφαλτομίγματα ή ασφαλτικές

εργασίες. Πλην όμως, για τη βελτιστοποίηση του κόστους/οφέλους

είναι καλύτερα να χρησιμοποιείται σε περιοχές όπου απαιτείται

υψηλή αντοχή του ασφαλτομίγματος σε κόπωση και

παραμόρφωση (αυτοκινητόδρομοι, αεροδρόμια, καταστρώματα

γεφυρών κλπ) ή με μίγματα που συντίθενται από υψηλής

ποιότητας/κόστους σκληρά αδρανή ή ασφαλτικές επαλείψεις με

υψηλής ποιότητας/κόστους σκληρά αδρανή.

Page 11: Πτυχιακή (PMB)

10

1.3 Τροποποιητές, μέθοδος τροποποίησης και κύριες μεταβολές

των ιδιοτήτων της ασφάλτου

Τα προσθετικά ασφάλτου, ή τροποποιητές ή βελτιωτικά

ασφάλτου που χρησιμοποιήθηκαν και, ορισμένα από αυτά,

χρησιμοποιούνται σήμερα μπορούν να ταξινομηθούν σε οκτώ

κατηγορίες όπως φαίνεται στον Πίνακα

3.16. Από την πλειάδα των τροποποιητών που επιγραμματικά

αναφέρονται στον Πίνακα 3.16, αυτοί που συνήθως

χρησιμοποιούνται σήμερα σε ευρεία κλίμακα κατά σειρά

προτίμησης των χρηστών είναι: τα ελαστομερή, τα

θερμοπλαστικά, τα θερμοσκληρυνόμενα (ρητίνες), τα οξειδωτικά

μεταλλικά άλατα και οι ίνες. Η χρήση των υπολοίπων

προσθετικών περιορίζεται σε ορισμένες εφαρμογές, ο δε βαθμός

χρήσης τους ποικίλλει από χώρα σε χώρα. Τα περισσότερα προσθετικά ασφάλτου είναι σε στερεή μορφή,

κυρίως λεπτόκοκκων κόκκων, ή σε υγρή/ρευστή μορφή κυρίως

ελαϊκού διαλύματος. Όλα σχεδόν τα βελτιωτικά ασφάλτου

προστίθενται στην άσφαλτο, σε ξεχωριστή διαδικασία ανάμιξης-

τροποποίησης, πριν τη χρήση αυτής (παραγωγή ασφαλτομιγμάτων

ή ψεκασμό επιφανειών ή παραγωγή τροποποιημένων

γαλακτωμάτων). Πολύ λίγα είναι τα βελτιωτικά που προστίθενται

ανεξάρτητα στην άσφαλτο κατά τη διάρκεια της χρήσης αυτής

(κυρίως οι ίνες και πολύ λίγα πολυμερή). Η πρώτη μέθοδος

τροποποίησης επιφέρει καλύτερα αποτελέσματα, κυρίως ως προς

την ομοιογένεια του τελικού προϊόντος. Η ομοιογένεια που

συνδέεται με τη σταθερή ποιότητα και αποτελεσματικότατα

επηρεάζεται άμεσα από τη θερμοκρασία ανάμιξης, διάρκεια

ανάμιξης και τρόπο ανάμιξης (ανάπτυξη ή μη υψηλών διατμητι-

κών τάσεων). Ειδικά για τα τροποποιημένα ασφαλτικά

γαλακτώματα, εφ' όσον το προσθετικό υπάρχει στο εμπόριο και σε

υδατικό διάλυμα, η προσθήκη του μπορεί να γίνει και μετά τη

γαλακτωματοποίηση με επαρκή ανάδευση. παραγωγής

τροποποιημένης ασφάλτου. Οι μονάδες αυτές αποτελούνται από

κατάλληλο θερμαινόμενο αναμίκτη, αναλόγως του προσθετικού

που χρησιμοποιείται, σύστημα παροχής ασφάλτου και

προσθετικού, δοσομετρικό σύστημα παροχής προσθετικού,

καυστήρα υψηλής θερμαντικής ικανότητας.

Page 12: Πτυχιακή (PMB)

11

Πίνακας 1.1 Ταξινόμηση προσθετικών ασφάλτου και βελτιώσεις που επέρχονται

Είδος προσθετικού

Τυπικά προσθετικά Κύριες βελτιώσεις

που επέρχονται

Π

ο

λ

υ μ

ε

Ρ ή

Ελαστομερή Συμπολυμερές στυρενίου-

βουταδιενίου-στυρενίου (SBS),

Ελαστικό στυρενίου-βουταδιενίου

(SBR), Συμπολυμερές SIS, ή

SEBS, ή EPDM, ή IIR

(Ισοβουτένιο- ισοπρένιο), Φυσικό

ελαστικό, PBD (Πολυβουταδιένιο),

Πολυισοπρένιο, ή Τρίμματα

ελαστικών.

(1), (2), (3), (4), (8)

(9), (10), (11)

Θερμο-

πλαστικά Συμπολυμερές αιθυλενίου-οξικού,

βινυλεστέρα (EVA), Αιθυλενίου-

μεθυλ-ακρυλίου (ΕΜΑ), Ακριλικό

αιθυλεν-βουτύλιο(ΕΒΑ),Πολυαιθυ-

λένιο (ΡΕ), Πολυπροπυλένιο (ΡΡ),

Χλωριούχο πολυβινϊλιο (PVC),

Πολυστυρένιο (PS).

(2), (3), (8), (9),

(10)

Θερμο-

σκληρυνόμενα Ρητίνες: εποξειδική ρητίνη,

ρητινούχοι εστέρες, ακριλική

ρητίνη, φαινολική ρητίνη.

(1), (2), (3), (4),

(6), (8), (9), (10)

Φυσικές ή Τεχνητές

ίνες

Κυταρρινικές, Ορυκτές, Πλαστικές,

Ζωικές ίνες, ίνες υάλλου, ίνες

σιδήρου..

(7), (9), (11)

Οξειδωτικά Άλας μαγγανίου, Άλας Μαγνησίου. (2), (5), (6), (7),

(9), (12)

Φυσικά ή Χημικά

πολύ λεπτά υλικά

(παιπάλη-φίλλερ)

Θείο, Υδράσβεστος, Άσβεστος,

Τέφρα

(6), (8), (9)

Αναγωγικά Άνθρακας, Φθοριούχα άλατα (5), (7)

Υδρογονάνθρακες Ανακυκλωμένα και

αναζωογονημένα έλαια

(5), (12)

Φυσικές άσφαλτοι Νήσου Τρινιντάντ, Πετρώδη

άσφαλτος, Γκιλσονίτης

(2), (5), (6), (8)

Βελτιώσεις στην άσφαλτο:

(1) : Βελτίωση της ελαστικότητας

(2) : Μικρότερη θερμοκρασιακή ευαισθησία

(3) : Βελτίωση συνδετικής ικανότητας

(4) : Επιβράδυνση γήρανσης

(5) : Μείωση ιξώδους

(6) : Σκλήρυνση ασφάλτου

(7) : Αναζωογόνηση ασφάλτου Βελτιώσεις στο ασφαλτόμιγμα:

(8) : Βελτίωση της δυσκαμψίας

(9) : Καλύτερη αντοχή σε παραμόρφωση

(10) : Βελτίωση της συνοχής του μίγματος

(11) : Καλύτερη αντίσταση σε ρηγμάτωση

(12) :Βελτίωση της εργασιμότητας

Η τροποποιημένη άσφαλτος παράγεται από ειδικές

βιομηχανικές μονάδες και αποθηκευτικές δεξαμενές. Οι

θερμοκρασίες ανάμιξης,ιδιαίτερα όταν χρησιμοποιούνται

θερμοπλαστικά υλικά, είναι υψηλές έως και 200°C. Ο ακριβής

χρόνος ανάμιξης εξαρτάται και αυτός από το προσθετικό υλικό και

Page 13: Πτυχιακή (PMB)

12

τον τύπο του αναμίκτη που χρησιμοποιείται.

Κατά την τροποποίηση της ασφάλτου επέρχονται χημικές ή/και

φυσικοχημικές αλλαγές της ασφάλτου, αναλόγως του είδους του

προσθετικού πουχρησιμοποιείται, που επηρεάζουν τις

χαρακτηριστικές ιδιότητες της ασφάλτου. Κατά κανόνα η

προσθήκη βελτιωτικού αυξάνει το ιξώδες της ασφάλτου, σε όλες

τις περιπτώσεις, πλην της χρήσης μεταλλικών αλάτων. Με τα

μεταλλικά άλατα η αύξηση του ιξώδους επέρχεται σε

μεταγενέστερο στάδιο, αρκετά μετά την προσθήκη αυτού στην

άσφαλτο. Τέλος, η αποτελεσματικότητα της τροποποίησης

εξαρτάται, πλην των παραγόντων που αναφέρθηκαν, και από τη

συμβατότητα της ασφάλτου με το προσθετικό, η οποία

καθορίζεται από τη χημική σύνθεση της ασφάλτου

1.4 Τροποποίηση ασφάλτου με ελαστομερή

Η τροποποίηση της ασφάλτου με ελαστομερή είναι σήμερα η

πλέον διαδεδομένη για την παραγωγή τροποποιημένης ασφάλτου

οδοστρωσίας. Η άσφαλτος που παράγεται ονομάζεται, πολλές

φορές, και ελαστομερής άσφαλτος.

Ελαστομερή (elastomer) ή αλλιώς θερμοπλαστικά ελαστομερή

(thermoplastic elastomer) είναι ελαστικά πολυμερή τα οποία, μετά

το βουλκανισμό τους, μπορούν να εκταθούν με την επίδραση

εφελκυστικής δύναμης και κατόπιν, μετά την απομάκρυνση της

εφελκυστικής δύναμης, να επανέλθουν γρήγορα στο αρχικό

περίπου μήκος τους. Η ελαστική συμπεριφορά των πολυμερών

αυτών οφείλεται στο γεγονός ότι τμήματα των μακρομοριακών

αλυσίδων, σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος, είναι δυνατόν να

μετακινηθούν κάτω από την επίδραση δυνάμεως, αλλά και να

επανέλθουν στην αρχική τους θέση με την απομάκρυνση της

δύναμης, δεδομένου ότι η θερμοκρασία υαλώδους μεταπτώσεως

(Tg) είναι μικρότερη των συνήθων περιβαλλοντικών

θερμοκρασιών. Πολυμερές, κατά τον ορισμό της IUPAC, είναι

μία ουσία, τα μόρια της οποίας αποτελούνται από την επανάληψη

ενός ή περισσοτέρων ειδών ατόμων ή ομάδων ατόμων που

καλούνται δομικές μονάδες και είναι μεταξύ τους ενωμένες με

ομοιοπολικό δεσμό, σε ένα επαρκή αριθμό, για να παρουσιάζει

αυτή ένα σύνολο ιδιοτήτων, το οποίο παραμένει πρακτικώς

αμετάβλητο με την προσθήκη ή αφαίρεση μιας ή περισσοτέρων

δομικών μονάδων (Κεχαγιόγλου et al.).

Η κατηγορία των ελαστομερών περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα

προϊόντων όπως: φυσικό ελαστικό (NR) (natural rubber),

ελαστικό στυρενίου-βουταδιενίου (SBR) (styrene-butadiene

rubber), συμπολυμερές στυρενίου-βουταδιενίου-στυρενίου (SBS)

(styrene-butadiene-styrene copolymer) γνωστό και ως

θερμοπλαστικό ελαστικό (thermoplastic rubber), συμπολυμερές

στυρενίου-ισοπρενίου-στυρενίου (SIS) (styrene-isoprene- styrene

copolymer), ελαστικό πολυουρεθάνης (polyurethane rubber),

συμπολυμερές πολυαιθέρα-πολυεστέρα (polyether-polyester

Page 14: Πτυχιακή (PMB)

13

copolymer), συμπολυμερή ολεφίνων (olefmic copolymers),

ελαστικό αιθυλενίου- προπυλενίου (EPR) (ethylene-propy-lene

rubber) κ.ά. (Πίνακας 1.1)

Από τα προαναφερθέντα ελαστομερή αυτά που χρησιμοποιούνται

ευρέως σήμερα για την παραγωγή ελαστομερούς ασφάλτου είναι

το συμπολυμερές SBS, το ελαστομερές SBR, το συμπολυμερές

στυρενίου- ισοπρενίου-στυρενίου (SIS) και, σε μικρότερη έκταση

το φυσικό ελαστικό (NR). Στο σημείο αυτό θα πρέπει να

αναφερθεί ότι στην κατηγορία αυτή εμμέσως κατατάσσονται και

τα τριμμένα παλαιά ελαστικά.

Τα ελαστομερή κατά το βουλκανισμό τους παράγουν

γραμμικούς ή/και διακλαδισμένους (διασταυρωμένους) δεσμούς

ακτινικής μορφής ή μορφής "Τ", όπως φαίνεται στο Σχήμα 1.1.

Κατά την ενσωμάτωση και διασπορά του ελαστομερούς στη θερμή

άσφαλτο, η άσφαλτος αρχίζει να εισχωρεί μέσα στο πολυμερές, οι

δεσμοί διατηρούνται αλλά η περιοχή επηρεασμού του στυρενίου

διογκώνεται.

Σχήμα 1.1 Δεσμοί ελαστομερών (Vonk et al.

Τυπικό παράδειγμα δομής συμπολυμερούς SBS σε άσφαλτο στον

τριδιάστατο χώρο δίνεται στο Σχήμα 1.2. Τα θερμοπλαστικά ελαστικά

αντλούν τη σκληρότητα και την ελαστικότητά τους από τη φυσική

διασταύρωση των μορίων τους στο χώρο. Η σκληρότητα προσδίδεται

από το πολυστυρένιο και η ελαστικότητα από το πολυβουταδιένιο (Bull

& Vonk).

Page 15: Πτυχιακή (PMB)

14

Σχήμα 1.2 Δομή συμπολυμερούς SBS με άσφαλτο (Vonk et al.)

Για την παραγωγή ομογενούς και σταθερής τροποποιημένης

ασφάλτου απαιτείται συμβατότητα των πολυμερών με την προς

τροποποίηση άσφαλτο. Η χημική σύνθεση της ασφάλτου είναι

καθοριστικής σημασίας. Οι κύριοι παράγοντες από τη χημική

σύσταση της ασφάλτου που επηρεάζουν τη συμβατότητα, για

δεδομένο ελαστομερές, είναι η περιεκτικότητα αυτής σε

ασφαλτένια και μαλτένια (από τα μαλτένια, κυρίως οι αρωματικές

ενώσεις). Κατά κανόνα σε άσφαλτο με πολύ μεγάλη

περιεκτικότητα σε ασφαλτένια και σχετικά κανονική

περιεκτικότητα σε αρωματικές ενώσεις, μετά την προσθήκη

ελαστομερούς, αναμένεται διαχωρισμός των φάσεων (ασφάλτου

και ελαστομερούς). Η άσφαλτος στην περίπτωση αυτή δεν είναι

συμβατή και η τροποποίηση δεν είναι σταθερή. Επίσης δεν

υπάρχει καλή συμβατότητα όταν οι αρωματικές ενώσεις είναι σε

μεγάλο ποσοστό ή τα ασφαλτένια είναι σε πολύ μικρό ποσοστό

(Van Gooswilligen & Vonk).

Ο έλεγχος της συμβατότητας με βάση τις παραπάνω

παραμέτρους είναι μία πολύπλοκη διαδικασία της χημικής

βιομηχανίας που πρέπει να γίνεται κάθε φορά που αλλάζει η πηγή

προέλευσης της ασφάλτου ή αλλάζει αισθητά η χημική σύσταση

της ασφάλτου. Το πλεονέκτημα με τα ελαστομερή είναι ότι η

πιθανότητα συμβατότητας με τις ασφάλτους οδοστρωσίας είναι

πολύ μεγάλη.

Η συμβατότητα του συστήματος ασφάλτου και ελαστομερούς

μπορεί να διαπιστωθεί επί του τελικού προϊόντος- την

τροποποιημένη άσφαλτο- με τη βοήθεια ισχυρού μικροσκοπίου.

Ένα συμβατό σύστημα θα φαίνεται σαν μια ομογενής και

συνεχής "σφουγγαροειδής" δομή ενώ ένα μη συμβατό σύστημα θα

φαίνεται σαν μια μη-συνεχής δομή με χονδρούς κόκκους.

Η συμβατότητα του συστήματος ή η επιτυχής τροποποίηση της

Page 16: Πτυχιακή (PMB)

15

ασφάλτου μπορεί επίσης να διαπιστωθεί εύκολα και με τον

απλούστατο εργαστηριακό έλεγχο "θερμής αποθήκευσης" που

προτάθηκε από τη Shell και έχει τυποποιηθεί από το Ευρωπαϊκό

πρότυπο ΕΝ 13399. Ο έλεγχος θερμής αποθήκευσης συνίσταται στην αποθήκευση

της τροποποιημένης ασφάλτου για κάποιο χρονικό διάστημα σε

υψηλή θερμοκρασία και κατόπιν στον έλεγχο του σημείου

μάλθωσης από το πάνω και κάτω μέρος του δοχείου αποθήκευσης.

Στο Σχήμα 1.3 δίνονται αποτελέσματα αποθήκευσης

τροποποιημένης ασφάλτου για διάρκεια αποθήκευσης 7 ημερών σε

θερμοκρασία 140 °C.

Σχήμα 1.3 Επίδραση συμβατότητας ασφάλτου/πολυμερούς στη θερμή αποθήκευση

τροποιημένης ασφάλτου (EN 12591)

Με διακεκομένη γραμμή φαίνεται το μη συμβατό σύστημα

ασφάλτου/πολυμερούς, υπό την προϋπόθεση ότι η διαδικασία

ανάμιξης τηρήθηκε πιστά, δεδομένου ότι η διαφορά του σημείου

μάλθωσης μεταξύ της ασφάλτου στο πάνω και στο κάτω μέρους

του δοχείου είναι μεγάλη.

1.4.1 Χαρακτηριστικές ιδιότητες ελαστομερούς ασφάλτου και

ασφαλτομίγματος με ελαστομερή άσφαλτο

Η προσθήκη ελαστομερούς στην άσφαλτο μεταβάλλει όλες τις

χαρακτηριστικές ιδιότητες αυτής και το τελικό προϊόν -η

Page 17: Πτυχιακή (PMB)

16

τροποποιημένη άσφαλτος είναι περισσότερο ελαστικό και

λιγότερο ευαίσθητο στις θερμοκρασιακές μεταβολές. Επίσης, η

τροποποιημένη άσφαλτος με ελαστομερή έχει καλύτερες

συνδετικές ιδιότητες και μεγαλύτερη ανθεκτικότητα στη γήρανση

σε σύγκριση με την κοινή άσφαλτο.

Ειδικότερα με την προσθήκη ελαστομερούς μειώνεται η

διεισδυτικότητα και αυξάνει το σημείο μάλθωσης και ο δείκτης

διεισδυτικότητας. Οι μεταβολές αυτές δηλώνουν ότι η άσφαλτος

γίνεται σκληρότερη και λιγότερο ευπαθής στις θερμοκρασιακές

μεταβολές. Επίσης αυξάνει εντυπωσιακά η ελαστική επαναφορά

της ασφάλτου που σημαίνει ότι η άσφαλτος γίνεται περισσότερο

ελαστική. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η θλιπτική παραμόρφωση

στην οποία υπόκειται η άσφαλτος κατά τη φόρτισή της να

επανακτάται κατά ένα μεγάλο βαθμό και συνεπώς να μειώνεται

στο ελάχιστο η πλαστική (παραμένουσα) παραμόρφωση. Με την

προσθήκη ελαστομερούς βελτιώνεται και το σημείο

(θερμοκρασία) θραύσης της ασφάλτου σε θερμοκρασίες υπό το

μηδέν. Ως εκ τούτου η τροποποιημένη άσφαλτος αναμένεται να

ρηγματώνεται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες υπό το μηδέν από

αυτές της κοινής ασφάλτου. Τέλος, με την τροποποίηση αυξάνει

το ιξώδες της ασφάλτου. Αυτό συνεπάγεται την αύξηση της

θερμοκρασίας χρήσης της ασφάλτου για την επίτευξη του αυτού

ιξώδους με την κοινή άσφαλτο.

Όλες οι παραπάνω ιδιότητες της ελαστομερούς ασφάλτου δεν

επηρεάζονται τόσο έντονα όσο της κοινής ασφάλτου, μετά από

εργαστηριακή γήρανση. Αυτό δηλώνει ότι η ελαστομερής

άσφαλτος δε "γηράσκει" τόσο εύκολα όσο η κοινή άσφαλτος.

Ο βαθμός αλλαγής των χαρακτηριστικών ιδιοτήτων είναι

συνάρτηση του ποσοστού του ελαστομερούς που προστίθεται και

των ιδιοτήτων της αρχικής ασφάλτου που πρόκειται να

τροποποιηθεί.

Όπως αναφέρεται στην παράγραφο 4.9, οι χαρακτηριστικές

ιδιότητες της ασφάλτου απεικονίζονται καλύτερα στο διάγραμμα

Heukelom. Για την ελαστομερή άσφαλτο η ευθεία, που

απεικονίζει τη συμπεριφορά της κοινής ασφάλτου σε συνάρτηση

με τη θερμοκρασία, μεταβάλλεται σε χαρακτηριστική καμπύλη

της μορφής που φαίνεται στο Σχήμα 1.4.

Από την καμπύλη αυτή είναι φανερό ότι σε υψηλές

θερμοκρασίες οδοστρώματος 50-60°C η τροποποιημένη άσφαλτος

είναι πιο σκληρή από την κοινή άσφαλτο τύπου 5 Open (καμπύλη

πάνω από την ευθεία) και συνεπώς έχει μεγαλύτερη αντίσταση σε

παραμόρφωση. Αντίστροφα, σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες

μικρότερες του μηδενός η τροποποιημένη άσφαλτος είναι πιο

εύκαμπτη από την κοινή άσφαλτο 50pen (καμπύλη κάτω από την

ευθεία) και συνεπώς έχει μεγαλύτερη αντίσταση στη ρηγμάτωση.

Page 18: Πτυχιακή (PMB)

17

Σχήμα 1.4 Χαρακτηριστική καμπύλη ελαστομερούς ασφάλτου σε σχέση με

τη χαρακτηριστική ευθεία κοινής ασφάλτου (40/60 pen , Shell 2003).

1.4.2 Χαρακτηριστικές ιδιότητες -βελτίωση- ασφαλτομίγματος

Το ασφαλτόμιγμα που παράγεται με ελαστομερή άσφαλτο έχει,

κυρίως, βελτιωμένες ελαστικές ιδιότητες με αποτέλεσμα το

ασφαλτόμιγμα αυτό να μη ρηγματώνεται και να μην

παραμορφώνεται τόσο εύκολα όσο το ασφαλτόμιγμα με κοινή

άσφαλτο. Το δυναμικό και στατικό μέτρο δυσκαμψίας του

τροποποιημένου ασφαλτομίγματος αυξάνει και αυτό σε σχέση με

το κοινό ασφαλτόμιγμα, πλην όμως η αύξηση αυτή δεν είναι η

πλέον χαρακτηριστική μεταβολή που επέρχεται.

Η βελτίωση της ελαστικότητας του ασφαλτομίγματος σε σχέση

με τη μη πρόωρη ρηγμάτωση αυτού τεκμηριώνεται από τη

συμπεριφορά αυτού σε έλεγχο κόπωσης. Χαρακτηριστικό

αποτέλεσμα κόπωσης κοινού και τροποποιημένου

ασφαλτομίγματος δίνεται στο Σχήμα 1.5. Από το σχήμα αυτό

φαίνεται η θετική επίδραση της ελαστομερούς ασφάλτου

δεδομένου ότι για το ίδιο μέγεθος αναπτυσσόμενης εφελκυστικής

ανηγμένης παραμόρφωσης απαιτείται μεγαλύτερος αριθμός

επαναλαμβανόμενων φορτίσεων, δηλαδή αξονικών φορτίων, μέχρι

να επέλθει κόπωση (ρηγμάτωση) του ασφαλτομίγματος.

Η βελτίωση της συμπεριφοράς του τροποποιημένου

ασφαλτομίγματος σε παραμένουσα παραμόρφωση τεκμηριώνεται

με τη δοκιμή τροχοαυλάκωσης. Εκτελώντας τη δοκιμή αυτή, ο

ρυθμός παραμόρφωσης που παρατηρήθηκε σε συγκεκριμένο

τροποποιημένο ασφαλτόμιγμα ήταν μικρότερος του ρυθμού

παραμόρφωσης από αυτόν σε κοινό ασφαλτόμιγμα (0,7 mm/ώρα

έναντι 3.2 mm/ώρα (Denining & Carswell).

Η καλή συμπεριφορά του τροποποιημένου ασφαλτομίγματος

επίσης τεκμηριώνεται και με τη δοκιμή ερπυσμού σε δυναμική

Page 19: Πτυχιακή (PMB)

18

φόρτιση . Εκτελώντας τη δοκιμή αυτή αποδείχθηκε ότι η

παραμένουσα παραμόρφωση του τροποποιημένου

ασφαλτομίγματος, κάτω από τις συνθήκες ελέγχου, είναι

μικρότερη αυτής του κοινού ασφαλτομίγματος (Lenoble et al.).

Τέλος, η χρήση ελαστομερούς ασφάλτου μπορεί να αυξήσει την

παραμόρφωση κατά Marshall. Πλην όμως, η αύξηση αυτή δεν

μπορεί να εκληφθεί ως μειονέκτημα, διότι η φύση της δοκιμής

είναι τέτοια που δε λαμβάνει υπόψη την ελαστικότητα και κατά

συνέπεια την ανάκτηση μέρους της παραμόρφωσης του μίγματος.

Όσον αφορά τη βέλτιστη περιεκτικότητα του μίγματος σε

συνδετικό υλικό, όπως καθορίζεται από τη μεθοδολογία Marshall,

και πάλι δεν παρατηρείται καμία ουσιαστική αυξομείωση με την

αντικατάσταση της κοινής από ελαστομερή άσφαλτο.

Η προσθήκη τριμμένων παλαιών ελαστικών αυτοκινήτων στην άσφαλτο δοκιμάστηκε σε ορισμένες χώρες της Ευρώπης και στις ΗΠΑ με σκοπό αποκλειστικά και μόνο τη βελτίωση της ελαστικότητας του μίγματος και τη μείωση της παραμένουσας παραμόρφωσης των ασφαλτικών στρώσεων. Τα αποτελέσματα ήταν θετικά, πλην όμως δυσκολίες παρουσιάστηκαν ως προς την ομοιογένεια του μίγματος κατά την ανάμιξη με την άσφαλτο. Κατά την ανάμιξη της λεπτόκοκκης σκόνης των τριμμένων ελαστικών με την άσφαλτο μόνο ένα πολύ μικρό ποσοστό του ελαστικού ενσωματώνεται με την άσφαλτο. Οι περισσότεροι κόκκοι παραμένουν στη μάζα της ασφάλτου αναλλοίωτοι ως ελαστικά στερεά σωματίδια. Το ποσοστό που συνήθως προστίθεται, για να υπάρξει ουσιαστικό αποτέλεσμα, κυμαίνεται από 5% έως 40% κατά βάρος ασφάλτου στο μίγμα.

Σε πρόσφατη έρευνα απεδείχθει ότι η προσθήκη τριμμένων

παλαιών ελαστικών, μέγεθος κόκκου από 0/0,4mm έως 0/1,4mm,

σε ποσοστά 5%, 10 και 15% κατά βάρος ασφάλτου βελτιώνουν

σχεδόν όλες τις ιδιότητες της αρχικής ασφάλτου (Neutag &

Beckedahl 2011). Ως επακόλουθο επίσης τεκμηριώθηκε και η

επερχόμενη βελτίωση της συμπεριφοράς του παραχθέ- ντος

ασφαλτομίγματος, ειδικότερα στην παραμένουσα παραμόρφωση

και στο μέτρο δυσκαμψίας αυτού.

Σχήμα 1.5 Ευθείες κόπωσης ελαστομερούς και κοινής ασφάλτου (Shell

2003) .

Page 20: Πτυχιακή (PMB)

19

1.5 Τροποποίηση ασφάλτου με θερμοπλαστικά

Η τροποποίηση της ασφάλτου με θερμοπλαστικά, σήμερα, δεν

είναι τόσο διαδεδομένη όσο η τροποποίηση με ελαστομερή για την

παραγωγή τροποποιημένης ασφάλτου. Η άσφαλτος που παράγεται

ονομάζεται θερμοπλαστική ή πολυμερής άσφαλτος.

Θερμοπλαστικά (thermoplastics) ή θερμοπλαστικά πολυμερή

είναι τα πολυμερή που θερμαινόμενα πάνω από μία θερμοκρασία

(θερμοκρασία υαλώδους μεταπτώσεως, Tg) καθίστανται μαλακά

και μορφοποιήσιμα ενώ με την απομάκρυνση της θερμοκρασίας

σκληραίνουν και διατηρούν το σχήμα τους. Η δυνατότητα

μετακίνησης και επαναφοράς τμημάτων των μακρομοριακών

αλυσίδων, σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος, είναι περιορισμένη. Η

μόνη κίνηση που παρατηρείται είναι οι δονήσεις τάσης, κάμψης ή

στρέψης των δεσμών των μακρομορίων (Godet). Έτσι, σε

θερμοκρασίες περιβάλλοντος τα θερμοπλαστικά πολυμερή δεν

παρουσιάζουν ελαστικές ιδιότητες και είναι γνωστά και ως

πλαστικά υλικά. Θα πρέπει να αναφερθεί ότι ενώ όλα τα πλαστικά

είναι πολυμερή, το αντίστροφο, δεν ισχύει.

Τα κυριότερα θερμοπλαστικά που χρησιμοποιήθηκαν για την

τροποποίηση της ασφάλτου οδοστρωσίας είναι: το πολυαιθυλένιο,

το πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC), το πολυπροπυλένιο, το

πολυστυρόλιο και τα συμπολυμερή αιθυλενίου-οξικού βινυλεστέρα

(EVA). Τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιείται και το συμπολυμερές

αιθυλενίου-μεθυλακρυλίου (ΕΜΑ).

Όλα τα θερμοπλαστικά υλικά και ειδικότερα τα

προαναφερθέντα είναι συμβατά με την άσφαλτο, πλην όμως η

αποτελεσματικότητα του προσθετικού και οι χαρακτηριστικές

ιδιότητες της τροποποιημένης ασφάλτου εξαρ- τώνται, όπως και

στα ελαστομερή πρόσθετα, από το είδος και την ποσότητα του

θερμοπλαστικού, τη χημική σύσταση της ασφάλτου (κυρίως το

ποσοστό των ασφαλτενίων) και τον τρόπο ανάμιξης.

Η προσθήκη θερμοπλαστικού υλικού στην άσφαλτο αυξάνει το

ιξώδες αυτής, και σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος, γίνεται πιο

σκληρή. Η ελαστικότητα της ασφάλτου δεν επηρεάζεται

σημαντικά. Τα κύρια μειονεκτήματα της θερμοπλαστικής

ασφάλτου είναι η μη ουσιαστική βελτίωση της ελαστικότητας της

ασφάλτου καθώς και ο διαχωρισμός του θερμοπλαστικού κατά τη

θέρμανση. Το τελευταίο αποκαθίσταται κατά ένα μεγάλο βαθμό με

την επανακυκλοφορία αυτής στο κύκλωμα των σωληνώσεων λίγο

πριν τη χρήση της.

1.5.1 Χαρακτηριστικές ιδιότητες θερμοπλαστικής ασφάλτου

και ασφαλτομίγματος με θερμοπλαστική άσφαλτο

Με την προσθήκη θερμοπλαστικού υλικού στην άσφαλτο

Page 21: Πτυχιακή (PMB)

20

τροποποιούνται ορισμένες από τις χαρακτηριστικές ιδιότητες της

κοινής ασφάλτου. Ειδικότερα, μειώνεται η διεισδυτικότητα και

αυξάνει το σημείο μάλθωσης. Οι αλλαγές αυτές δηλώνουν ότι η

άσφαλτος μετά την τροποποίηση γίνεται πιο σκληρή και λιγότερο

ευαίσθητη στις υψηλές θερμοκρασιακές μεταβολές. Επίσης,

αυξάνεται η συνδετική ικανότητα της ασφάλτου, θετική αλλαγή

για την καλύτερη πρόσφυση ασφάλτου επί των αδρανών και τη

συνοχή του ασφαλτομίγματος ιδιαίτερα στην περίπτωση ανοικτού

τύπου. Πλην όμως, η θερμοκρασία θραύσης κατά Fraass καθώς

και η ελαστικότητα της ασφάλτου δε βελτιώνεται αισθητά (Brule

& Lebourlot). Αντιθέτως ορισμένες φορές επέρχεται μικρή μείωση

της θερμοκρασίας θραύσης κατά Fraass.

Η χρήση θερμοπλαστικής ασφάλτου για την παραγωγή

ασφαλτομίγματος αυξάνει χαρακτηριστικά το δυναμικό και το

στατικό μέτρο δυσκαμψίας αυτού, πλην όμως δε βελτιώνει, κατά

κανόνα, καθόλου την ελαστική συμπεριφορά του

ασφαλτομίγματος. Έτσι, το ασφαλτόμιγμα με πολυμερή άσφαλτο

παρουσιάζει καλή αντίσταση στην παραμόρφωση για όλο το

φάσμα των θερμοκρασιών, αλλά κατά κανόνα ρηγματώνεται λόγω

κόπωσης το ίδιο εύκολα ή και γρηγορότερα από το κοινό

ασφαλτόμιγμα, ιδιαίτερα σε χαμηλές θερμοκρασίες

περιβάλλοντος. Από έρευνα αξιολόγησης ασφαλτομιγμάτων με

τροποποιημένη άσφαλτο (Anderson et al.), βρέθηκε ότι οι

στρώσεις από ασφαλτικό σκυρόδεμα με θερμοπλαστική άσφαλτο

ρηγματώθηκαν εντονότερα και σε πολύ σύντομο χρονικό

διάστημα έναντι των στρώσεων από ασφαλτικό σκυρόδεμα με

ελαστομερή άσφαλτο. Λόγω των παραπάνω ιδιοτήτων, η

θερμοπλαστική άσφαλτος, εφόσον επιλεχθεί να χρησιμοποιηθεί,

συνιστάται να χρησιμοποιείται σε περιοχές με υψηλές

θερμοκρασίες περιβάλλοντος όπου αναμένεται να υπάρχει έντονο

πρόβλημα παραμορφωσιμότητας των ασφαλτικών στρώσεων και

όχι επί ρηγματωμένων επιφανειών.

Όσον αφορά τις χαρακτηριστικές ιδιότητες Marshall του

ασφαλτομίγματος, η χρήση πολυμερούς ασφάλτου, αυξάνει την

ευστάθεια και μειώνει την παραμόρφωση για το ίδιο ποσοστό

βέλτιστης περιεκτικότητας συνδετικού υλικού στο μίγμα.

Από όλα τα προαναφερθέντα θερμοπλαστικά υλικά, αυτά που

χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα είναι τα συμπολυμερή

αιθυλενίου-οξικού βινυλεστέρα (EVA). Τα συμπολυμερή EVA

παράγονται από συμπολυ- μερισμό του αιθυλενίου και του οξικού

βινυλεστέρα και έχουν τυχαία δομή στο χώρο. Οι ιδιότητες των

συμπολυμερών EVA και κατ' επέκταση της τροποποιημένης

ασφάλτου επηρεάζονται από την περιεκτικότητα σε οξικό

βινυλεστέρα και το μοριακό βάρος του συμπολυμερούς.

Μικρότερο το μοριακό βάρος του συμπολυμερούς, μικρότερο το

ιξώδες αυτού και κατά συνέπεια μικρότερο το ιξώδες της

τροποποιημένης ασφάλτου. Όσο μεγαλύτερη είναι η

Page 22: Πτυχιακή (PMB)

21

περιεκτικότητα του οξικού βιλυνεστέρα τόσο μεγαλύτερο είναι το

ελαστικό μέρος του συμπολυμερούς. Πλην όμως, η κρυσταλλική

δομή του αιθυλενίου, η οποία προσδίδει και τη σκληρότητα, είναι ο

καθοριστικός παράγοντας της συμπεριφοράς του συμπολυμερούς

(Gilby, Wooley).

1.6 Τροποποίηση ασφάλτου με θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή

(ρητίνες)

Η χρήση των θερμοσκληρυνόμενών πολυμερών δεν είναι τόσο

ευρεία όσο των άλλων πολυμερών στην παραγωγή τροποποιημένης

ασφάλτου, παρόλο που οι ιδιότητες της ασφάλτου βελτιώνονται σε

όλους ανεξαιρέτως τους τομείς και η παραχθείσα άσφαλτος έχει

ό,τι καλύτερο μπορεί να παρουσιάσει η χημική βιομηχανία. Η

θερμοσκληρυνόμενη άσφαλτος έχει άριστη αντίσταση σε

παραμόρφωση, άριστη ελαστικότητα, υψηλό μέτρο δυσκαμψίας

και άριστη συγκολλητική ικανότητα.

Τα θερμοσκληρυνόμενα υλικά ή ρητίνες είναι πολυμερή που

μορφοποιούνται με χημική αντίδραση με την επίδραση

θερμοκρασίας, καταλύτη ή και παρουσία χημικών ενώσεων σε

άτηκτη, αδιάλυτη μάζα η οποία δεν μπορεί να ξαναμορφοποιηθεί,

δηλαδή να καταστεί εύπλαστη, με θέρμανση. Τα

θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή παράγονται από την ανάμιξη δύο

ρευστών συστατικών, από τα οποία το ένα περιέχει μία ρητίνη και

το άλλο ένα σκληρυντικό το οποίο αντιδρά χημικά και σχηματίζει

ένα πυκνό και ισχυρό δικτυωτό πλέγμα στο χώρο. Από τις ρητίνες,

συνήθως, για την παραγωγή τροποποιημένης ασφάλτου,

χρησιμοποιείται η εποξειδική ρητίνη. Έτσι, η άσφαλτος που

παράγεται ονομάζεται και εποξειδική άσφαλτος ή ρητινούχα

άσφαλτος.

Η εποξειδική άσφαλτος παρουσιάζει τις ιδιότητες του

θερμοσκληρυνόμενου πολυμερούς και όχι της ασφάλτου. Έτσι, ο

διαθέσιμος χρόνος χρησιμοποίησης της τροποποιημένης ασφάλτου

είναι περιορισμένος και εξαρτάται πάρα πολύ από τη θερμοκρασία

ανάμιξης. Όσο πιο μεγάλη είναι η θερμοκρασία, τόσο πιο

σύντομος είναι ο χρόνος χρησιμοποίησης. Μετά την εφαρμογή, η

θερμοσκληρυνόμενη άσφαλτος αρχίζει να "ωριμάζει" και να

αυξάνει την αντοχή της (σκληραίνει). Ο χρόνος ωρίμανσης

εξαρτάται από τις θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Όσο πιο χαμηλές

είναι οι θερμοκρασίες περιβάλλοντος τόσο μεγαλύτερος είναι ο

χρόνος ωρίμανσης. Αφού επέλθει η πλήρης ωρίμανση, η

μελλοντική αύξηση της θερμοκρασίας, που την κοινή άσφαλτο θα

τη μαλάκωνε, δεν επιφέρει καμία μεταβολή στη σκληρότητα της

θερμοσκληρυνόμενης ασφάλτου. Η τελείως ωριμασμένη άσφαλτος

είναι ένα ελαστικό υλικό που δεν έχει ιξώδη συμπεριφορά και

επίσης είναι πολύ ανθεκτική στις διάφορες χημικές ουσίες

Page 23: Πτυχιακή (PMB)

22

συμπεριλαμβανομένων και των διαλυτών, του πετρελαίου και των

λαδιών.

1.6.1 Χαρακτηριστικές ιδιότητες ασφαλτομιγμάτων με

θερμοσκληρυνόμενη άσφαλτο

Τα ασφαλτομίγματα που παράγονται με θερμοσκληρυνόμενη

άσφαλτο υπερτερούν κατά πολύ των ασφαλτομιγμάτων με κοινή

άσφαλτο. Τα ασφαλτομίγματα αυτά έχουν πολύ υψηλό δυναμικό

και στατικό μέτρο δυσκαμψίας ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες

περιβάλλοντος, υψηλή ευστάθεια κατά Marshall, άριστη

αντίσταση σε παραμόρφωση, είναι περισσότερο ελαστικά με

συνέπεια να παρουσιάζουν πολύ καλή συμπεριφορά σε κόπωση

και έχουν υψηλή συνεκτικότητα. Τυπικά συγκριτικά

αποτελέσματα από ασφαλτόμιγμα κυλινδρούμενου τύπου με

εποξειδική και κοινή άσφαλτο δίνονται στον Πίνακα 1.2 (Dinnen).

Όπως φαίνεται στον πίνακα αυτόν όλες οι χαρακτηριστικές

ιδιότητες του ασφαλτομίγματος βελτιώθηκαν κατά πολύ

σημαντικό ποσοστό.

Παρόλο που η χρήση θερμοσκληρυνόμενων πολυμερών έχει τα

πλέον θετικά αποτελέσματα από όλα τα πολυμερή, η χρήση αυτών

είναι περιορισμένη. Ο λόγος της μη ευρείας χρήσης αυτών είναι το

υψηλότερο, από κάθε άλλο προσθετικό, κόστος προμήθειας και

εφαρμογής του τελικού προϊόντος, της τροποποιημένης ασφάλτου.

Έτσι, σήμερα η τροποποιημένη άσφαλτος με θερμοσκληρυνόμενα

πολυμερή χρησιμοποιείται σε συγκεκριμένες περιπτώσεις όπου το

κόστος της κατασκευής δεν είναι καθοριστικός παράγοντας, όπως

μείωση ή εξάλειψη κινδύνου ατυχημάτων που οφείλονται στην

ολισθηρότητα, ή όπου το σύστημα άσφαλτος-αδρανή καταπονείται

ιδιαίτερα και ταυτόχρονα επιζητείται διαρκής και άριστη

συμπεριφορά αυτού. Τέτοιες περιπτώσεις είναι: α) η άριστη

αντιολισθηρή ικανότητα της επιφάνειας του οδοστρώματος που

απαιτείται σε πολύ επικίνδυνες θέσεις με υψηλό κυκλοφοριακό

φόρτο, β) οι γέφυρες με σιδηρό κατάστρωμα, όπου το

ασφαλτόμιγμα καταπονείται ιδιαίτερα και υπάρχει απαίτηση για

άριστη συγκόλληση του τάπητα με το κατάστρωμα της γέφυρας

καθώς και για αυξημένη αντίσταση του μίγματος σε παραμένουσα

παραμόρφωση και γ) θέσεις όπου, λόγω του υψηλού

κυκλοφοριακού φόρτου και της χρησιμότητας της οδού

(αυτοκινητόδρομοι ή αστικές οδοί), οι συχνές συντηρήσεις πρέπει

να αποφεύγονται.

Θα πρέπει να αναφερθεί ότι σε ορισμένες χώρες όπως η Αγγλία,

η ρητινούχα άσφαλτος είναι το μόνο συνδετικό υλικό που

συνιστάται και προδιαγράφεται να χρησιμοποιηθεί, μαζί με πολύ

σκληρά αδρανή (όπως πεφρυγμένος βωξίτης), για την επίτευξη

Page 24: Πτυχιακή (PMB)

23

συστήματος που παρέχει υψηλή αντιολισθηρή ικανότητα μεγάλης

διάρκειας.

Τέλος, τα τελευταία χρόνια εμφανίσθηκαν στην ευρωπαϊκή

αγορά νέα θερμοπλαστικά πολυμερισμένα ρητινούχα υλικά σε

αντικατάσταση της εποξειδικής ρητίνης. Αυτά είναι

πολυμερισμένοι ρητινούχοι εστέρες, ακρυλικές ρητίνες και

πολυουρεθανικές ρητίνες. Το πλεονέκτημα αυτών των υλικών είναι

ότι ο χρόνος ωρίμανσης είναι πολύ σύντομος (μόλις 15 λεπτά) και

ανεξάρτητος της θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Επίσης τα υλικά

αυτά είναι πολύ εύκολα στη χρήση τους διότι διατίθενται στο

εμπόριο ως έτοιμο μίγμα σκόνης μαζί με τα αδρανή και το μόνο

που απαιτείται είναι η θέρμανση του μίγματος πριν την εφαρμογή

του.

Πίνακας 1.2 Συγκριτικά αποτελέσματα ασφαλτομίγματος κυλινδρούμενου

τύπου με κοινή και εποξειδική άσφαλτο (Dinnen). Ιδιότητες μίγματος Με εποξειδική

άσφαλτο Με κοινή άσφαλτο

Ευστάθεια Marshall, (kN) 45 7,5 Παραμόρφωση Marshall, (mm) 4,0 4,0

Λόγος Marshall, kN/mm 11,2 1,9 Ρυθμός τροχοαυλάκωσης, (mm/h) 0 3,2

Μέτρο δυσκαμψίας(α)

, (kN/m2)

στους 0°C στους

20°C στους 40°C στους 60°C 2,0x10'° 1,2χ ΙΟ

10

3,3χ109 9,5χ10

8 1,5χ ΙΟ

10 3,0x10

9

4,0x108

Αντίσταση σε κόπωση(α)

, (φορτήσεις)

με 6% συνδετικό υλικό 7% συνδετικό

υλικό

1,0x106

>2,0x106

3,0x104 2,0x10

5

1.7 Τροποποίηση ασφάλτου με ίνες

Η προσθήκη ινών στην άσφαλτο δεν τροποποιεί καμία

χαρακτηριστική ιδιότητα αυτής, πλην όμως λειτουργεί ως

ενισχυτικό της αντοχής του ασφαλτομίγματος. Επειδή τροποποιεί

την αντοχή του ασφαλτομίγματος ο όρος τροποποιημένη

άσφαλτος με ίνες χρησιμοποιείται με την ευρεία έννοια του.

Οι ίνες που προστίθενται στην άσφαλτο ή το ασφαλτόμιγμα

είναι φυσικής ή τεχνητής προέλευσης όπως: κυτταρινικής φύσης,

ορυκτές ίνες αμιάντου, σιδήρου (Gottschall & Hollnsteiner),

υάλου, ζωικές, άνθρακα και πλαστικές ίνες (πολυεστερικές,

Page 25: Πτυχιακή (PMB)

24

πολυακρυλικές, πολυπροπυλενικές κ.α.).

Η προσθήκη των ινών γίνεται στο στάδιο της παραγωγής του

ασφαλτομίγματος καθώς επίσης και αμέσως μετά τον ψεκασμό της

επιφάνειας με άσφαλτο ή ασφαλτικό γαλάκτωμα. Με το τελευταίο

επιτυγχάνεται η δημιουργία μιας μεμβράνης που δύναται να

απορροφήσει υψηλές εφελκυ- στικές τάσεις. Η μεμβράνη αυτή

λέγεται ότι μπορεί να λειτουργήσει ως επιβραδυντής της

εμφάνισης των ρωγμών σε συντηρηθέντα ρηγματωμένο τάπητα

(reflecting cracking) (Yeates).

Ο σκοπός που χρησιμοποιούνται οι ίνες στο ασφαλτόμιγμα

είναι σήμερα δυαδικός. Πρώτον για να αυξήσουν την αντοχή του

μίγματος και δεύτερον για να επιτρέψουν την προσθήκη

περισσότερης ποσότητας ασφάλτου στο μίγμα και να

επιβραδύνουν την οξείδωση της ασφάλτου αυξάνοντας έμμεσα την

αντοχή τους σε κόπωση και τη διάρκεια ζωής του τάπητα. Από

όλες τις ίνες, αυτές που επιτρέπουν μεγαλύτερη αύξηση ασφάλτου

στο μίγμα είναι οι κυτταρινικές (Peltonen). Τα μίγματα στα οποία

συνήθως προστίθενται ίνες είναι αυτά που χρησιμοποιούνται για

λεπτοτάπητες με άριστη μακροϋφή, όπως το γερμανικό

Splittmastix, ή για πορώδεις τάπητες με μεγάλο ποσοστό κενών ή

για μίγματα με χαμηλό ποσοστό κενών και με μεγάλη αντίσταση

σε κόπωση (Samanos & Serfass). Πρόσφατα, η προσθήκη

πλαστικών ινών καθώς και ινών σιδήρου έδωσε ασφαλτομίγματα

με καλή συμπεριφορά και στην παραμένουσα παραμόρφωση

(Courard & Rigo). Στα μίγματα αυτά είχε προστεθεί, για μεν τα

μίγματα με ίνες σιδήρου, ποσότητα 0,4-1,5%, για δε τα μίγματα με

πλαστικές ίνες, ποσότητα 0,1-0,7% κατά βάρος μίγματος.

Σε κάθε περίπτωση χρήσης ινών, εκτός της επαρκούς

ποσότητας ινών, θα πρέπει να εξασφαλίζεται: α) η ομοιόμορφη

κατανομή αυτών στο μίγμα, β) το βέλτιστο μήκος αυτών που είναι

συνάρτηση του είδους των ινών που χρησιμοποιείται και γ) η

ανθεκτικότητα αυτών σε υψηλές θερμοκρασίες (μεγαλύτερες

αυτής της θερμής ασφάλτου).

1.8 Τροποποίηση ασφάλτου με οξειδωτικά

Τα οξειδωτικά υλικά είναι οργανομεταλλικά άλατα, κυρίως

οξείδιο του μαγγανίου ή μαγνησίου, τα οποία προστιθέμενα στην

άσφαλτο προκαλούν την οξείδωση αυτής με αποτέλεσμα η

άσφαλτος να γίνεται λιγότερο ευαίσθητη στις θερμοκρασιακές

μεταβολές και κατά συνέπεια να βελτιώνεται η ευστάθεια και η

δυσκαμψία του ασφαλτομίγματος καθώς και η αντίστασή του σε

παραμένουσα παραμόρφωση και όχι η ελαστικότητα ή η αντοχή

του σε εφελκυσμό (ρηγμάτωση).

Τα οργανομεταλλικά άλατα για να είναι δυνατόν να διαλύονται

Page 26: Πτυχιακή (PMB)

25

στην άσφαλτο αναμιγνύονται με άλλες ελαϊκές χημικές ενώσεις

(φορέας) και έτσι παράγεται ο τελικός τροποποιητής, με μορφή

ρευστού, χρώματος καφέ σκούρου. Ο βαθμός επίδρασης των

τροποποιητών αυτών στην άσφαλτο εξαρτάται από τη

συγκέντρωση του οργανομεταλλικού άλατος και από το ιξώδες του

ελαϊκού φορέα. Έτσι οι δύο αυτές παράμετροι θα πρέπει να

λαμβάνονται υπόψη για κάθε συγκεκριμένη εφαρμογή.

Στο εμπόριο κυκλοφορεί κυρίως ένας τύπος τροποποιητή αυτού

του είδους με την πατενταρισμένη ονομασία Chemcrete. To

Chemcrete είναι άλας μαγγανίου με ή χωρίς την προσθήκη

οργανοκοβαλτίου ή οργανοχαλκού (Chemcrete). Ο τροποποιητής

αυτός προστίθεται στην άσφαλτο σε θερμοκρασίες όμοιες των

θερμοκρασιών ανάμιξης ανά τύπο ασφάλτου (135-165°C). Με την

προσθήκη του τροποποιητού αυτού στην άσφαλτο επέρχεται, στο

αρχικό στάδιο, μείωση του ιξώδους αυτής. Αυτό συμβάλλει στην

αύξηση της εργασιμότητας του μίγματος. Αμέσως μετά την

παραγωγή και διάστρωση του ασφαλτομίγματος αρχίζει η

ελεγχόμενη αντίδραση οξείδωσης και η ωρίμανση του μίγματος. Ο

ρυθμός της αντίδρασης εξαρτάται κατά κύριο λόγο από το

διαθέσιμο οξυγόνο στο μίγμα (κενά αέρος), από το πάχος υμένα

της ασφάλτου και από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Όσο

περισσότερα κενά υπάρχουν στο μίγμα, όσο λεπτότερος είναι ο

υμένας ασφάλτου και όσο μεγαλύτερη είναι η ατμοσφαιρική

θερμοκρασία τόσο πιο γρήγορος είναι ο ρυθμός ωρίμανσης.

Κατά την ωρίμανση αυξάνει η δυσκαμψία και η ευστάθεια του

ασφαλτομίγματος. Ο χρόνος της τελικής ωρίμανσης είναι

συνάρτηση πολλών παραγόντων (όπως τύπος μίγματος, συνθήκες

έργου, ποσοστό τροποποιη- τού κ.ά.) και μπορεί να είναι από

λίγους μήνες έως λίγα χρόνια. Από εφαρμογή βρέθηκε ότι η

ευστάθεια κατά Marshall ενός μίγματος αμμα- σφάλτου αυξήθηκε

κατά τεσσεράμισι φορές περίπου τους πρώτους 12 μήνες. Η

μέγιστη αύξηση που παρατηρήθηκε στο ίδιο μίγμα ήταν περίπου

επτά φορές μετά από τρία περίπου χρόνια (Denning & Carswell).

Όσον αφορά τη συμπεριφορά του ίδιου ασφαλτομίγματος σε

παραμόρφωση βρέθηκε ότι, ενώ ο ρυθμός αυλάκωσης στους 45°C

τις πρώτες μέρες μετά την κατασκευή ήταν 5mm/h, έξι μήνες μετά

μειώθηκε στο lmm/h.

Σε έρευνα που έγινε στην Ελλάδα χρησιμοποιώντας ασφαλτικό

σκυρόδεμα εξήχθησαν τα ίδια αποτελέσματα όσον αφορά τις

αλλαγές που επέρχονται στην τροποποιημένη άσφαλτο και τη

συμπεριφορά του ασφαλτομίγματος (Εργαστήριο Οδοποιίας ΑΠΘ

1992). Η αύξηση που παρατηρήθηκε στην ευστάθεια και στην

αντίσταση του μίγματος σε παραμόρφωση, μετά από

εργαστηριακή ωρίμανση των δοκιμίων (μία εβδομάδα σε φούρνο

60°C) ήταν της τάξεως του 10-30% για την ευστάθεια και 200-

300% για το στατικό μέτρο δυσκαμψίας.

Θα πρέπει να τονισθεί ότι σε κάθε χρήση του Chemcrete θα

Page 27: Πτυχιακή (PMB)

26

πρέπει να ελέγχεται επιμελώς το ποσοστό που πρέπει να προστεθεί

στην άσφαλτο διότι όχι μόνο μπορεί να παραχθεί μίγμα με πολύ

μεγάλη δυσκαμψία -με συνέπεια να ρηγματώνεται εύκολα τους

χειμερινούς μήνες- αλλά να παραχθεί μίγμα που να

παραμορφώνεται υπερβολικά τους πρώτους μήνες μετά την

κατασκευή με αποτέλεσμα την πρόωρη εμφάνιση αυλακώσεων.

Για τους παραπάνω λόγους η χρήση του τροποποιητή αυτού έχει

περιο- ρισθεί στο ελάχιστο.

1.9 Τροποποίηση ασφάλτου με παιπάλες φυσικών ή χημικών

υλικών

Η τροποποίηση της ασφάλτου με παιπάλες φυσικών ή χημικών

υλικών είναι μία παλαιά και πολύ οικονομική τακτική που σκοπό

έχει να αυξήσει τη σκληρότητα μόνο της ασφάλτου προς

αντιμετώπιση της παραμορφω- σιμότητας των ταπήτων. Σήμερα,

με την εμφάνιση όλων των προαναφερ- θέντων υλικών, η τακτική

αυτή δε χρησιμοποιείται σχεδόν καθόλου στην κατασκευαστική

οδοποιία. Προσθήκη παιπάλης στην άσφαλτο χρησιμοποιείται

ευρέως για την παραγωγή ασφαλτούχων υγρομονωτικών υλικών.

Ως υλικά χρησιμοποιήθηκαν κατά καιρούς τσιμέντο, ασβέστης,

παιπάλη από ασβεστολιθικά ή άλλα πετρώματα, όπως μίγματος

διαβάση και δολομίτη (Piber & Pichler) και θείο. Με όλα τα

πρόσθετα πλην του θείου δεν επέρχεται καμία ουσιαστική

μεταβολή στη δομή της ασφάλτου. Με το θείο επέρχεται μεταβολή

της δομής της ασφάλτου διότι αναπτύσσεται χημική αντίδραση με

το αρωματικό μέρος, κυρίως ναφθένια, της ασφάλτου. Η

θερμοκρασία ανάμιξης θείου και ασφάλτου καθώς και η ποσότητα

που προστίθεται είναι καθοριστικοί παράγοντες για τη σκληρότητα

της τροποποιημένης ασφάλτου. Οι θερμοκρασίες που

χρησιμοποιούνται είναι 120-150°C ενώ το ποσοστό που

προστίθεται μπορεί να φτάσει μέχρι και το 30% κατά βάρος

ασφάλτου (Denning & Carswell).To ασφαλτόμιγμα που παράγεται

έχει μεγάλο μέτρο δυσκαμψίας με συνέπεια να συμβάλλει αισθητά

στη μείωση των τάσεων που μεταφέρονται στις υποκείμενες

στρώσεις και παράλληλα είναι πολύ ανθεκτικό στην παραμένουσα

παραμόρφωση (Fromm & Kennepohl). Ένα επιπλέον πλεονέκτημα

των μιγμάτων με θείο είναι το γεγονός ότι είναι περισσότερο

εργάσιμα και συμπυκνώνεται πολύ εύκολα, εάν η συμπύκνωση

γίνει στις ενδεδειγμένες θερμοκρασίες.Το γεγονός αυτό οφείλεται

στο πολύ χαμηλό ιξώδες του θείου σε σύγκριση με την άσφαλτο.

Για τους παραπάνω λόγους συν το γεγονός ότι το κόστος του

είναι πολύ μικρό και βρίσκεται σε αφθονία σε ορισμένες χώρες, το

θείο χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα σε αρκετές χώρες. Το

βασικό μειονέκτημα της χρήσης του θείου είναι η παραγωγή

Page 28: Πτυχιακή (PMB)

27

υδροθείου, το οποίο είναι τοξικό αέριο. Σε θερμοκρασίες πάνω από

150°C ο ρυθμός εκπομπής υδροθείου αυξάνει δραστικά και μπορεί

να προξενήσει βλάβες στην υγεία μέχρι και το θάνατο. Έτσι

λοιπόν, σε περίπτωση που ήθελε χρησιμοποιηθεί, θα πρέπει να

τηρούνται με ευλάβεια οι θερμοκρασίες ανάμιξης και οι κανόνες

προστασίας των εργαζομένων.

1.10 Άλλα προσθετικά

Στην άσφαλτο ορισμένες φορές προστίθενται διάφορα έλαια

υψηλού μοριακού βάρους (συνήθως προέρχονται από παλαιά λάδια

αφού γίνει η σχετική κατεργασία αναζωογόνησης) ή αναγωγικά

υλικά (όπως άνθρακας ή φθοριούχα άλατα) που σκοπό έχουν να

βελτιώσουν το ιξώδες (συνήθως να το μειώσουν) ή να

αναζωογονήσουν τις ιδιότητες της ασφάλτου. Οι περιπτώσεις κατά

τις οποίες χρησιμοποιούνται αυτού του είδους προσθετικά είναι

δύο: στην ανακύκλωση παλαιών ασφαλτικών οδοστρωμάτων και

στις χώρες με πολύ χαμηλές περιβαλλοντικές θερμοκρασίες για

μεγάλο χρονικό διάστημα του έτους.

Στην πρώτη περίπτωση μαζί με τα βαρέα έλαια προστίθεται και

άσφαλτος για να βελτιωθεί και η συγκολλητική ικανότητα της ήδη

γηρασμένης ασφάλτου.Το ποσοστό και είδος που προστίθεται

καθορίζεται από τη χημική βιομηχανία που προμηθεύει τα υλικά

αυτά λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιότητες της γηρασμένης ασφάλτου

που εμπεριέχεται στο παλαιό προς ανακύκλωση οδόστρωμα.Τα

υλικά αυτά είναι επίσης γνωστά και ως αναζωογονητές ασφάλτου.

Στη δεύτερη περίπτωση η προσθήκη των ελαίων αποσκοπεί

αποκλειστικά και μόνο στη μείωση του ιξώδους της ασφάλτου

προς βελτίωση της εργασιμότητας του μίγματος κατά το στάδιο της

διάστρωσης και της συμπύκνωσης. Η τακτική αυτή είναι πολύ

συνήθης σε χώρες με ψυχρά κλίματα, όπως οι Σκανδιναβικές

χώρες, με αποτέλεσμα τα έλαια (μαζί με κάποιο ποσοστό διαλύτη)

να φέρουν την ονομασία Σκανδιναβικό λάδι.

1.11 Ειδικές άσφαλτοι

1.11.1 Άσφαλτοι ανθεκτικές στα καύσιμα (αντικηροζινικές)

Οι άσφαλτοι που είναι ανθεκτικές στα καύσιμα είναι ειδικά

τροποποιημένες άσφαλτοι και διατίθενται στο εμπόριο με

πατενταρισμένες εμπορικές ονομασίες. Με την τροποποίηση που

επέρχεται για να ανθίστανται στα καύσιμα και έλαια δεν χάνουν

καμία από τις απαιτούμενες ιδιότητες για την παραγωγή

ικανοποιητικού ασφαλτικού μίγματος αντικηρο- ζινικής στρώσης.

Page 29: Πτυχιακή (PMB)

28

Σημειώνεται ότι οι άσφαλτοι αυτές δεν είναι πισσούχες.

Οι άσφαλτοι αυτές χρησιμοποιούνται σε θέσεις όπου

αναμένεται να χυθούν καύσιμα, όπως δάπεδα στάθμευσης

αεροσκαφών, βενζινάδικα, χώροι στάθμευσης κλπ.

1.11.2 Χρωματοφόρες άσφαλτοι

Οι χρωματοφόρες ή έγχρωμες άσφαλτοι είναι αυτές που το

χρώμα τους είναι διάφορο του μαύρου προσδίδοντας έτσι στην

επιφάνεια, μετά την ανάμιξη της με τα αδρανή, έγχρωμη

επιφάνεια.

Οι περισσότερες έγχρωμες άσφαλτοι παράγονται με την

προσθήκη χρωστικής ουσίας κατά τη διάρκεια της ανάμιξης με τα

αδρανή. Η περισσότερο διαδεδομένη χρωστική ουσία είναι το

οξείδιο του σιδήρου, με την οποία παράγεται η πλέον σταθερή

έγχρωμη άσφαλτος χρώματος κόκκινου.

Τα μειονεκτήματα με τις έγχρωμες ασφάλτους που περιέχουν

χρωστικές ουσίες είναι α) το υψηλό κόστος λόγω της προσθήκης

υψηλού ποσοστού χρωστικής ουσίας και β) το γεγονός ότι το μόνο

σταθερό χρώμα που μπορεί να επιτευχθεί είναι το κόκκινο.

Τα τελευταία χρόνια η βιομηχανία ανέπτυξε συνθετικές

ασφάλτους οι οποίες, επειδή λείπουν τα ασφαλτένια τα οποία

προσδίδουν το μαύρο χρώμα, μπορούν να χρωματισθούν σε

οποιαδήποτε χρώμα. Οι συνθετικές άσφαλτοι έχουν τις ίδιες

σχεδόν ιδιότητες με αυτές των κοινών ασφάλτων οδοστρωσίας.

Περισσότερες πληροφορίες δίνονται στη βιβλιογραφία (Shell

2003) και στο διαδίκτυο.

Για τη διατήρηση του χρώματος στην επιφάνεια του

οδοστρώματος, συνιστάται να χρησιμοποιούνται αδρανή του ιδίου

χρώματος με το χρώμα της έγχρωμης ασφάλτου.

Σημειώνεται ότι έγχρωμες επιφάνειες μπορούν να παραχθούν

και με ασφαλτικά γαλακτώματα κάνοντας χρήση έγχρωμων

γαλακτωμάτων.

Έγχρωμες άσφαλτοι χρησιμοποιούνται στην παραγωγή

ασφαλτικών μιγμάτων για λωρίδες λεωφορείων, για δρόμους

αναψυχής, για τούνελ όπου ένα ανοικτότερου του μαύρου

χρώματος θα ήταν επιθυμητό κλπ. Μία άλλη εφαρμογή έγχρωμης

ασφάλτου που τυγχάνει ευρείας κατανάλωσης είναι για την

κατασκευή κόκκινης λεπτής διαχωριστικής στρώσης σε

καταστρώματα γεφυρών. Η διαχωριστική έγχρωμη στρώση

διαστρώνεται πάνω από το σύστημα στεγανοποίησης και πριν τη

διάστρωση της κανονικής ασφαλτικής στρώσης. Σκοπός της είναι

κατά τη συντήρηση του ασφαλτομίγματος του καταστρώματος να

γίνεται εμφανέστατο το επίπεδο από όπου ξεκινάει το σύστημα

στεγανοποίησης της γέφυρας και έτσι να μην καταστρέφεται.

Page 30: Πτυχιακή (PMB)

29

1.11.3 Άσφαλτοι για πλήρωση αρμών και ρωγμών

Οι άσφαλτοι για πλήρωση αρμών και ρωγμών οδοστρωμάτων

οδών, αεροδρομίων, χώρων στάθμευσης και άλλων

κυκλοφορούμενων περιοχών, είναι ειδικά τροποποιημένες

άσφαλτοι έτσι ώστε να αντέχουν τόσο στις εφελκυστικές όσο και

στις οριζόντιες θλιπτικές τάσεις που αναπτύσσονται λόγω

θερμοκρασιακών συστολο-διαστολών. Παράλληλα, έχουν άριστη

συμπεριφορά σε παραμένουσα παραμόρφωση. Ανάλογα με τα

πρόσθετα που ενσωματώνονται στην άσφαλτο μπορούν να είναι

και ανθεκτικές στα καύσιμα.

Οι άσφαλτοι για πλήρωση αρμών εφαρμόζονται ‘εν θερμώ’,

χρησιμοποιώντας υψηλές θερμοκρασίες (160 °C -180 °C), ή ‘εν

ψυχρώ’, σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος.

Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις προδιαγραφόμενες

ιδιότητες των ‘θερμών’ και ‘ψυχρών’ ασφάλτων πλήρωσης αρμών

και ρωγμών, κατά τα Ευρωπαϊκά πρότυπα δίνονται στα ΕΝ 14188-

1 και ΕΝ 14188-2, αντίστοιχα.

Επίσης, για τις ασφάλτους πλήρωσης αρμών και ρωγμών τα

αντίστοιχα Αμερικανικά πρότυπα είναι τα ASTM D 3406-95R06,

D 5329-07, D 5893- 04 και D 7116-05.

1.12 Προδιαγραφές τροποποιημένων ασφάλτων με πολυμερή

Για τη διασφάλιση της ποιότητας της κατασκευής και

δεδομένου ότι υπάρχει πληθώρα τροποποιημένων ασφάλτων με

πολυμερή, με διάφορες εμπορικές ονομασίες οι οποίες διαφέρουν

από χώρα σε χώρα αλλά και από εταιρεία σε εταιρεία, θα πρέπει να

υπάρχουν προδιαγραφές που να καθορίζουν τις απαιτούμενες

ιδιότητες της τροποποιημένης ασφάλτου.

Στην Ευρωπαϊκή Ένωση για τις τροποποιημένες ασφάλτους με

πολυμερή, ανεξαρτήτως πολυμερούς, έχει θεσπιστεί το πρότυπο

ΕΝ 14023.

Στο πρότυπο καθορίζονται θεμελιώδεις ιδιότητες με τις οποίες

διασφαλίζεται: α) η σταθερότητα σε ενδιάμεσες θερμοκρασίες

χρήσης (αντιπροσωπευτική ιδιότητα η διείσδυση), β) η

σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες χρήσης (αντιπροσωπευτική

ιδιότητα το σημείο μάλθωσης), γ) η συνοχή, και δ) η διάρκεια

σταθερότητας.

Οι βασικές ιδιότητες για όλες τις τροποποιημένες ασφάλτους

δίνονται στον Πίνακα 1.3.

Στο πρότυπο καθορίζονται και ιδιότητες που απαιτούνται ώστε

οι τροποιημένες άσφαλτοι να ανταποκριθούν σε ειδικές

καταστάσεις περιοχής (του έργου), βλέπε Πίνακα 1.4. Οι ιδιότητες

αυτές σχετίζονται με κανονιστικές ή άλλες απαιτήσεις της

Περιφέρειας.

Page 31: Πτυχιακή (PMB)

30

Στο πρότυπο επίσης καθορίζονται και πρόσθετες ιδιότητες, οι

οποίες δεν είναι υποχρεωτικές, αλλά είναι χρήσιμες για να

περιγραφούν καλύτερα οι τροποποιημένες άσφαλτοι, βλέπε

Πίνακα 1.5.

Κατά το πρότυπο η τροποποιημένη άσφαλτος χαρακτηρίζεται

από το εύρος της διείσδυσης και το σημείο μάλθωσης, όχι

αναγκαία από την ίδια στήλη (κατηγορία). Για τον καθορισμό των

υπολοίπων ιδιοτήτων επίσης δεν είναι αναγκαία η χρήση τιμών της

ίδιας στήλης. Έτσι, μπορούν να επιλεχθούν διαφορετικές ιδιότητες

από οποιαδήποτε στήλη των Πινάκων 1.3, 1.4 και 1.5, ώστε η

τροποποιημένη άσφαλτος να ικανοποιεί τις απαιτήσεις του έργου,

στη συγκεκριμένη χώρα.

Παραδείγματος χάριν, μία τροποποιημένη άσφαλτος με

πολυμερή (polymer modified bitumen-pmb) που χαρακτηρίζεται

ως 25/55-70, είναι μια άσφαλτος με διείσδυση από 25dmm έως

55dmm, που ανήκει στην κατηγορία 3 του Πίνακα 1.3, και με

σημείο μάλθωσης >70 °C, που ανήκει στην κατηγορία 4 του ίδιου

πίνακα. Οι υπόλοιπες βασικές, ειδικές και συμπληρωματικές

ιδιότητες επιλέγονται έτσι ώστε η τροποποιημένη άσφαλτος να

ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις του έργου (κυκλοφοριακός

φόρτος, θερμοκρασία, κλπ). Αυτό επιτυγχάνεται με την ελευθερία

επιλογής ορίου ιδιότητας από διαφορετικές κατηγορίες.

Στις ΗΠΑ οι ιδιότητες των χημικά τροποποιημένων ασφάλτων

προδιαγράφονται από το πρότυπο ASTM D 6154. Σχετικά με τις

τροποποιημένες ασφάλτους, και ειδικότερα για τροποποιημένη

άσφαλτο Τρινιντάντ είναι και τα πρότυπα ASTM D 5710 και

ASTM D 6626.

1.13 Προτεινόμενοι τύποι τροποποιημένων ασφάλτων για την

Ελλάδα

Καθίσταται σαφές ότι λόγω της ελευθερίας που δίνει το

Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ 14023, ο κάθε μελετητής μπορεί να

επιλέξει μία τροποποιημένη άσφαλτο της αρεσκείας του. Αυτό

επιφέρει δυσκολία στη βιομηχανία παραγωγής τροποιημένων

ασφάλτων με αμφισβητούμενο όφελος στην ποιότητα της

κατασκευής. Εξάλλου, το πρότυπο ενθαρύνει τα μέλη-κράτη να

επιλέξουν κάποιους συγκεκριμένους τύπους τροποποιημένων

ασφάλτων, ανάλογα των επικρατούντων συνθηκών στην κάθε

χώρα.

Μετά από διερεύνηση του θέματος τόσο σε ερευνητικό επίπεδο

όσο και σε επίπεδο εφαρμογής, ο συγγραφέας προτείνει όπως

χρησιμοποιούνται τρεις μόνο τύποι τροποποιημένων ασφάλτων για

εφαρμογές σε έργα οδοποιίας της Ελλάδος. Οι τρείς τύποι είναι:

ΡΜΒ 10/40-80, ΡΜΒ 25/55-70 και ΡΜΒ 25/55-60.

Ο πρώτος τύπος είναι κατάλληλος για θέσεις με υψηλό

Page 32: Πτυχιακή (PMB)

31

κυκλοφορικό φόρτο (İTA > 5x 107) και μέση ετήσια θερμοκρασία

αέρος (ΜΕΘΑ >17 °C), όπως επίσης και για δάπεδα διεθνών

αεροδρομίων (ανεξαρτήτως ΜΕΘΑ).

Ο δεύτερος τύπος είναι κατάλληλος για θέσεις με μέτριο

κυκλοφοριακό φόρτο (ΙΤΑ=1χ107 έως 5χ10

7), ή/και για δάπεδα

λοιπών αεροδρομίων, ανεξαρτήτως ΜΕΘΑ,

Τέλος, ο τρίτος τύπος συνιστάται για θέσεις με χαμηλό

κυκλοφοριακό φόρτο (ΙΤΑ <1x107), ανεξαρτήτως ΜΕΘΑ.

Οι χαρακτηριστικές ιδιότητες των προτεινόμενων

τροποποιημένων ασφάλτων δίνονται στον Πίνακα 1.6

Πίνακας 1.3 Πλαίσιο προδιαγραγών για τροποποιημένες ασφάλτους – Ιδιότητες

για όλες τις τροποποιημένες ασφάλτους κατά EN 14023

Πίνακας 1.4 Πλαίσιο προδιαγραφών τροποποιημένες ασφάλτους – Ιδιότητες

σχετικές με ρυθμιστικές ή άλλες απαιτήσεις , κατά EN 14023

Πίνακας 1.5 Πλαίσιο προδιαγραφών τροποποιημένες ασφάλτους – Πρόσθετες

ιδιότητες κατά EN 14023

Page 33: Πτυχιακή (PMB)

32

Πίνακας 1.6 Προτεινόμενοι τύποι τροποποιημένων ασφαλτών για την Ελλάδα

Page 34: Πτυχιακή (PMB)

2 ΜΟΝΑΔΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ – ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

2.1 Γενικά Για τις ανάγκες της συγκεκριμένης εργασίας εισχωρήσαμε σε μία

μονάδα παραγωγής τροποποιημένης – πολυμερής ασφάλτου (PMD)

η οποία βρίσκεται στο Καλοχώρι Θεσσαλονίκης . Πριν απ’όλα

αυτά θέτουμε ένα ερώτημα το οποίο είναι και το πιο σύνηθες όσο

αναφορά την τροποποιημένη άσφαλτο με πολυμερή τύπου SBS το

οποίο αφορά τα πλεονεκτήματα της τροποποιημένης ασφάλτου

έναντι της απλής ασφάλτου οδοστρωσίας.

2.1.1 Χαρακτηριστικά απλής ασφάλτου

Θερμικά ευάλωτη

H απλή άσφαλτος είναι θερμικά ευάλωτη. Επηρεάζεται άμεσα από

τη θερμοκρασία, ιδιότητα η οποία δεν επιτρέπει στα ασφαλτικά

μίγματα να έχουν καλή συμπεριφορά τόσο σε υψηλές, όσο και σε

χαμηλές θερμοκρασίες και έτσι αναζητήθηκαν τρόποι

«τροποποίησης» των ιδιοτήτων της.

Η συνοχή

Η συνοχή της απλής ασφάλτου εξαρτάται από τη θερμοκρασία

(γραμμική σχέση). Συνεπώς, η άσφαλτος στο οδόστρωμα θα είναι

πολύ σκληρή και εύθραυστη σε χαμηλές θερμοκρασίες και πολύ

μαλακή και εύπλαστη σε υψηλές.

Υλικό ελαστικό και ανελαστικό ταυτόχρονα

Έχει ελαστική συμπεριφορά σε υψηλές θερμοκρασίες και μεγάλα

φορτία πίεσης και πλαστική συμπεριφορά σε χαμηλές

θερμοκρασίες και ελαφρά φορτία. Σαν ελαστική συμπεριφορά

ορίζεται όταν η παραμόρφωση είναι αναστρέψιμη εφόσον το

φορτίο απομακρυνθεί, ενώ με την πλαστική συμβαίνει το αντίθετο.

Συνεπώς, για τις ενδιάμεσες θερμοκρασίες η άσφαλτος παρουσιάζει

μια ενδιάμεση συμπεριφορά.

Όλα τα παραπάνω χαρακτηριστικά της απλής ασφάλτου είναι αυτά

Page 35: Πτυχιακή (PMB)

34

που επιτάσσουν την ανάγκη για τη βελτίωσή των, ώστε να

ικανοποιούν τις απαιτήσεις για ποιότητα των οδοστρωμάτων και

για οδική ασφάλεια και άνεση.

2.1.2 Συνηθισμένα Προβλήματα Ασφαλτοτάπητα με Απλή

Άσφαλτο

Τα προβλήματα που συνήθως παρατηρούνται σε έναν

ασφαλτοτάπητα με απλή άσφαλτο είναι άμεσα συνδεδεμένα με τις

προαναφερθείσες ιδιότητές της. Παρατηρούνται συχνά:

Αυλακώματα (τα λεγόμενα σαμαράκια – κυματοειδείς

σχηματισμοί στο οδόστρωμα)

Σπασίματα σε διάφορες μορφές – τριχοειδή, εγκάρσια,

παράλληλα, κλπ

Καθιζήσεις και σπασίματα τοπικού χαρακτήρα και άλλα

Όλα τα παραπάνω προβλήματα δημιουργούνται σε συνδυασμό με

τις ιδιότητες της απλής ασφάλτου, την σωστή παραγωγή και

εφαρμογή του ασφαλτομίγματος και φυσικά με την κυκλοφοριακή

κίνηση. Όσον αφορά στο κομμάτι της ασφάλτου, αυτό μπορεί να

βελτιωθεί με τη χρήση των πολυμερών τύπου SBS.

Φωτογραφία 2.1 Πολυμερή SBS

Page 36: Πτυχιακή (PMB)

35

2.1.3 Πλεονεκτήματα του πολυμερούς SBS

Η προτίμηση στα ελαστομερή SBS εξηγείται από τις ιδιότητες που

προσδίδουν στο οδόστρωμα. Μερικά πλεονεκτήματα που τα

διαφοροποιούν από τα άλλα πολυμερή είναι:

Η βελτίωση αντοχής στην κόπωση στην οποία υπόκεινται

τα οδοστρώματα από την κυκλοφοριακή κίνηση και στην

παραμόρφωση του οδοστρώματος όταν τα φορτία της

κυκλοφοριακής κίνησης είναι μεγάλα.

Η μείωση αυλακωμάτων στο οδόστρωμα.

Η βελτίωση αντοχής ώστε να μην δημιουργούνται

σπασίματα και ρωγμές λόγω χαμηλών θερμοκρασιών και

απότομων αλλαγών στα φορτία που δέχεται το οδόστρωμα.

Η ελαστο-πλαστική συμπεριφορά της τροποποιημένης

πίσσας μπορεί να εγγυηθεί μια πιο εύκολη διασπορά

ενέργειας που παράγεται λόγω μεγάλης κυκλοφοριακής

κίνησης καθώς και μεγαλύτερη αντοχή σε μόνιμες

παραμορφώσεις.

Μειώνεται το κόστος συντήρησης των οδοστρωμάτων,

εφόσον αναμένεται μείωση των φθορών που θα

εμφανίζονται και συνεπώς αυξάνεται η ωφέλιμη διάρκεια

ζωής.

Μεγιστοποιείται η πρόσφυση των ελαστικών των

αυτοκινήτων στο οδόστρωμα και μειώνεται ο θόρυβος που

δημιουργείται από αυτά.

2.1.4 Οφέλη της τροποποιημένης ασφάλτου σε σύγκριση με την

απλή

Με τη σωστή επιλογή πολυμερών και της ποσότητάς τους το εύρος

χρήσης της τροποποιημένης ασφάλτου μπορεί να επεκταθεί

σημαντικά από τους -10C έως +50C διευρύνεται στους -25C

έως +110C. Είναι φανερό ότι η τροποποιημένη άσφαλτος έχει

καλύτερη συμπεριφορά σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες

Page 37: Πτυχιακή (PMB)

36

σε σύγκριση με την απλή.

Σχήμα 2.1 Άσφαλτος VS Τροποποιημένη Άσφαλτος – Σχέση Θερμοκρασίας &

Συνοχής

2.1.5Ασφαλτικό μίγμα με τροποποιημένη άσφαλτο

Η μόνη διαφορά είναι οι θερμοκρασίες. Τα αδρανή θερμαίνονται

στους 170C και η τροποποιημένη πίσσα όχι λιγότερο από 180C.

Η ανάγκη της αύξησης αυτής έχει να κάνει με το υψηλό ιξώδες της

και το πρόβλημα που δημιουργεί στην μίξη και τη διάστρωση εάν

δεν τηρηθούν οι προδιαγραφές αυτές.

Συμπέρασμα

Συμπερασματικά, η παρουσία ενός πολυμερούς πάντα βελτιώνει τις

τεχνολογικές ιδιότητες της ασφάλτου. Γενικά, όλα τα είδη των

ασφαλτικών μιγμάτων που παράγονται με τροποποιημένη πίσσα

βρίσκουν μεγαλύτερο πεδίο εφαρμογών σε σχέση με τα

συνηθισμένα, είτε σε σχέση με διαφορετικές θερμοκρασίες (πολύ

κρύα και πολύ θερμά κλίματα) ή σε σχέση με όλες τις διαφορετικές

συνθήκες κυκλοφοριακής κίνησης, χάρη στο αυξημένο

ελαστοπλαστικό εύρος (-25C έως +110C).

Page 38: Πτυχιακή (PMB)

37

2.2 Μονάδα Παραγωγής

Η μονάδα παραγωγής της τροποποιημένης ασφάλτου με πολυμερή

τύπου SBS αποτελείται από ένα συγκρότημα δεξαμενών , αντλιών

, κινητήρων και λοιπών μελών. Ενδεικτικά :

Σχήμα 2.2 Συγκεντρωτική παρουσίαση τροποποιητικού

συγκροτήματος

Κάθε μέλος έχει τις δικές του ιδιότητες , ανάγκες και συστήματα

ελέγχου. Αναλυτικότερα :

Page 39: Πτυχιακή (PMB)

38

2.2.1 Τροφοδοσία Ασφάλτου

Αντλία Ασφάλτου

Φωτογραφία 2.2 Αντλία Ασφάλτου

Νο 1 ΟΓΚΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΤΛΙΑ ΜΕ ΤΑΧΥΤΗΤΑ

- Αποστολή 60.000 l/h

- Επενδυμένη βαλβίδα για by-pass

- Νο 2 DN 100 φλάντζες – PN 16

- Συνδεδεμένο με ηλεκτρικό κινητήρα 15kW , 50Hz

- 4 πόλους με εύκαμπτη σύζευξη

2.2.2 Τροφοδοσία πολυμερών

Κοχλιοτροφοδότης

Φωτογραφία 2.3 Κοχλιοτροφοδοτ

Page 40: Πτυχιακή (PMB)

39

Νο 1 Κοχλιομεταφορέας

- Αποστολή 9.000 lt/h

- Διάμετρος 168 mm

- 45o κλίση

- 600 λίτρα χωρητικότητα χοάνης

- Η φόρτωση γίνεται από πάνω και προστατεύεται από ένα

πλέγμα και πλευρικά

- Ηλεκτρικός κινητήρας 3 kW – 50 Hz – 4 πόλους με

μειωτήρα κλίμακας 1:10 τοποθετημένος πάνω στον κοχλία

- Δυναμοκυψέλη με μέτρηση απώλειας μάζας με λογισμικό

διαχειριζόμενο από το PLC

Page 41: Πτυχιακή (PMB)

40

2.2.3 Μίξερ

Φωτογραφία 2.4 Μίξερ

Νο 2 Τετράγωνα Μίξερ

- Γεωμετρική χωρητικότητα 5.8m3 , λειτουργική

χωρητικότητα 5 m3

- Εξωτερικές σπείρες για θέρμανση με διαθερμικό λάδι

- Χειροκίνητες βαλβίδες διαθερμικού λαδιού

- Μόνωση με πετρόμαλλο πάχους 100mm καλυμμένο από

γαλβανισμένη λαμαρίνα πάχους 1mm

- Μια ανθρωποθυρίδα διαμέτρου 500mm

- Κάθε μίξερ είναι εξοπλισμένο με δύο (2) κάθετους

αναδευτήρες 3 πτερυγίων έκαστος οδηγούμενοι από

ηλεκτρικό κινητήρα 7,5 kW – 50 Hz – 4 πόλων με μειωτήρα

κλίμακας 2:1

Page 42: Πτυχιακή (PMB)

41

2.2.4 Δείκτης Στάθμης

Φωτογραφία 2.5 Δείκτης Στάθμης

Νο 6 Δείκτης Στάθμης

- Ένα σε κάθε μίξερ , σε κάθε δεξαμενή απλής ασφάλτου και

σε κάθε δεξαμενή τροποποιημένης πολυμερούς ασφάλτου

(PMB)

- Για υψηλές θερμοκρασίες

- Σήμα 4 – 20 mA

- Εγκατάσταση φλάντζας στην πλευρά του μίξερ και των

δεξαμενών αντίστοιχα

Page 43: Πτυχιακή (PMB)

42

2.2.5 Μύλος ομογενοποίησης

Φωτογραφία 2.6 Massenza μύλος τύπου PMB490-S

Νο 1 Massenza Μύλος τύπου “PMB490-S”

- Οδηγούμενο από ηλεκτρικό κινητήρα 160 kW – 50 Hz – 4

πόλων

- Μετάδοση από οχτώ (8) τραπεζοειδείς ιμάντες , τροχαλία

- Ρύθμιση εντατήρα ιμάντα

- Φλάντζες αναρρόφησης και εκφόρτωσης DN150 – PN 16

- Φλάντζες για σύνδεση θέρμανσης DN 25 – PN 16

- Μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας 230ο C

- Μέγιστη πίεση στην επένδυση : 8 bar

- Χειροκίνητες βαλβίδες διαθερμικού λαδιού

- Ταχύτητα περιστροφής άξονα 1.800 r.p.m.

- Σφράγιση με σύστημα ψύξης , ελεγχόμενο από θερμοστάτη

και μετρητή ροής

- Χειροκίνητος τροχός για ρύθμιση κενού με ενδείξεις

ρύθμισης κενού

Page 44: Πτυχιακή (PMB)

43

2.2.6 Αντλία Τροφοδοσίας Μύλου

Φωτογραφία 2.7 Αντλία Ταχυτήτων

Νο 1 Αντλία Ταχυτήτων

- Αποστολή έως 75.000 l/h AT 1.900 r.p.m.

- Ενσωματωμένη βαλβίδα για by-pass

- Μονωμένη

- Νο 2 φλάντζες DN 100 – PN 16 συνδεδεμένες με ηλεκτρικό

κινητήρα 11 kW – 50 Hz – 4 πόλων και μειωτήρα με

ταχύτητες

Page 45: Πτυχιακή (PMB)

44

2.2.7 Πνευματικές βαλβίδες

Φωτογραφία 2.8 Σφαιρική βαλβίδα

Σφαιρική βαλβίδα

- DN 100 στην γραμμή αναρρόφησης

- DN 80 στην αποστολή

- Πνευματικής λειτουργίας

- Ειδική σφράγιση για υψηλές θερμοκρασίες

Page 46: Πτυχιακή (PMB)

45

2.2.8 Αναδευτήρες

Φωτογραφία 2.9 Αναδευτήρας

- Ηλεκτρικός κινητήρας 7,5 kW

- Κιβώτιο μειωτήρα με ταχύτητες

- Άξονας με τρία πτερύγια υψηλής ταχύτητας για ανάδευση

Page 47: Πτυχιακή (PMB)

46

2.2.9 Μετρητής Ροής

Φωτογραφία 2.10 Μετρητής ροής

Επενδυμένο σύστημα μέτρησης ροής μάζας με χρήση της αρχής

corioli. Μετράει απευθείας το ρυθμό ροής μάζας ανεξάρτητα από

άλλες παραμέτρους του υγρού , όπως η πυκνότητα , η θερμοκρασία

, η πίεση , το ιξώδες , την αγωγιμότητα και το προφίλ ροής.

Εγκατεστημένο με ειδικό πλαίσιο στήριξης και ευέλικτη σωλήνωση

για να αποφεύγει την αντανάκλαση ενέργειας από εξωτερική πηγή.

Επίσης εξοπλισμένο με επενδυμένη σωλήνωση διαθερμικού λαδιού

για αποφυγή προβλήματος απόφραξης από κρύα άσφαλτο. Σύνδεση

Page 48: Πτυχιακή (PMB)

47

με φλάντζα DN 80 – PN 16.

Η ποσότητα στις ενδείξεις μπορεί να ρυθμιστεί είτε σε κιλά είτε σε

λίτρα.

2.2.10 Καμπίνα Ελέγχου

Φωτογραφία 2.11 Καμπίνα Ελέγχου

- Καμπίνες εξοπλισμένες με αεραγωγούς , ατσάλινο κάλυμμα

για όλο τον πίνακα ελέγχου για προστασία κατά την

μεταφορά , προστασία από τις καιρικές συνθήκες κατά την

παραγωγή

- Όργανα τοποθετημένα πάνω στο πάνελ

- Γενικός διακόπτης μαχαιριού για μανούβρες

- Διακόπτης εκτάκτου ανάγκης

- Βολτόμετρο και κομιτατέρ βολτόμετρου

- Μετρητής συχνότητας

- Αμπερόμετρο

- Πάνελ touch screen με :

Page 49: Πτυχιακή (PMB)

48

- Σύνοψη του συγκροτήματος με ένδειξη της κατάστασης των

βαλβίδων και των κινητήρων , τις θερμοκρασίες και τις

στάθμες

- Βαλβίδες ελέγχου και των μοτέρ σε χειροκίνητη λειτουργία

- Εισαγωγή θερμοκρασιών , στάθμεων , ρεύμα μύλου ,

ποσότητα ασφάλτου , ποσοστό πολυμερούς

- Ρύθμιση αυτόματου κύκλου

- Ρύθμιση των συναγερμών και αποθήκευση του ιστορικού

αυτών

2.2.11 Δεξαμενές Απλής Ασφάλτου

No 2 Δεξαμενές Απλής Ασφάλτου

- Γεωμετρική χωρητικότητα 50m3 , λειτουργική

χωρητικότητα 45m3 λόγω διαστολής της ασφάλτου σε

υψηλές θερμοκρασίες

- Εσωτερικές σπείρες για θέρμανση με διαθερμικό λάδι

- Χειροκίνητες βαλβίδες διαθερμικού λαδιού

- Μία ανθρωποθυρίδα διαμέτρου 500mm

- Μόνωση με υαλοβάμβακα πάχους 100mm καλυμμένο από

γαλβανισμένη λαμαρίνα πάχους 1mm

2.2.12 Δεξαμενές Τροποποιημένης Πολυμερούς Ασφάλτου

(PMB)

Νο 2 Δεξαμενές Τροποποιημένης Πολυμερούς Ασφάλου (PMB)

- Γεωμετρική χωρητικότητα 50m3 , λειτουργική

χωρητικότητα 45m3 λόγω διαστολής της ασφάλτου σε

υψηλές θερμοκρασίες

Page 50: Πτυχιακή (PMB)

49

- Εσωτερικές σπείρες για θέρμανση με διαθερμικό λάδι

- Χειροκίνητες βαλβίδες διαθερμικού λαδιού

- Μία ανθρωποθυρίδα διαμέτρου 500mm

- Μόνωση με υαλοβάμβακα πάχους 100mm καλυμμένο από

γαλβανισμένη λαμαρίνα πάχους 1mm

- Κάθε δεξαμενή είναι εξοπλισμένη με τρεις (3) κάθετους

αναδευτήρες 3 πτερυγίων έκαστος οδηγούμενοι από

ηλεκτρικό κινητήρα 7,5 kW – 50 Hz – 4 πόλων με μειωτήρα

κλίμακας 2:1

2.2.13 Αντλία Φόρτωσης - Εκφόρτωσης

Φωτογραφία 2.12 Αντλία Ταχυτήτων

Νο 1 Αντλία Ταχυτήτων

- Αποστολή έως 75.000 l/h AT 1.900 r.p.m.

- Ενσωματωμένη βαλβίδα για by-pass

- Μονωμένη

- Νο 2 φλάντζες DN 100 – PN 16 συνδεδεμένες με ηλεκτρικό

κινητήρα 11 kW – 50 Hz – 4 πόλων και μειωτήρα με

ταχύτητες

Page 51: Πτυχιακή (PMB)

50

2.2.14 Ελαιόθερμο

2.2.14.1 Καυστήρας

Φωτογραφία 2.13 Καυστήρας Πετρελαίου

Νο 1 Riello Burner

- Μοντέλο RL 190/M TC FS2 3/400/50 230/50-60

- Θερμική ισχύς 534/1423 – 2431 kW , 45/120 – 205 kg/h

- Κινητήρια ισχύς μονάδος 5,5 kW

Page 52: Πτυχιακή (PMB)

51

2.2.14.2 Λέβητας

Φωτογραφία 2.14 Λέβητας Πετρελαίου

Νο 1 Bauherr

- Θερμική ισχύς 60.000 kcal/h

- Παροχή πετρελαίου

- Επιδαπέδια τοποθέτηση

- Χαλύβδινος

Page 53: Πτυχιακή (PMB)

52

2.3 Παραγωγική Διαδικασία

2.3.1 Προμήθεια Απλής Ασφάλτου

Η απλή άσφαλτος προμηθεύεται μέσω των ΕΛ.ΠΕ από τα

διυλιστήρια Διαβατών Θεσσαλονίκης και μεταφέρεται στη μονάδα

τροποποίησης της ασφάλτου με βυτιοφόρα φορτηγά.

Κάθε φορτίο απλής ασφάλτου συνοδεύεται από την ανάλυση της

εκάστοτε δεξαμενής από την οποία φορτώθηκε.(φωτ 2.15).

Φωτογραφία 2.15 Ανάλυση απλής ασφάλτου

Page 54: Πτυχιακή (PMB)

53

2.3.2 Προμήθεια Πολυμερών

Τα πολυμερή εισάγονται από την Ravenna της Ιταλίας σε “big

bags” 700 kg και μεταφέρονται στη μονάδα τροποποίησης με

φορτηγά πάνω σε παλέτες , η εταιρεία η οποία τα εμπορεύεται είναι

η “ENI Versalis s.p.a “. Κάθε φορτίο συνοδεύεται με την χημική

του ανάλυση. (φωτ.2.16)

Φωτογραφία 2.16 Ανάλυση πολυμερών

Page 55: Πτυχιακή (PMB)

54

2.3.3 Προθέρμανση Μονάδος

Πριν την έναρξη της γραμμής παραγωγής προθερμαίνεται

ολόκληρο το συγκρότημα ώστε να είναι εφικτό και λειτουργικό το

διάγραμμα ροής της παραγωγής . Η προθέρμανση

πραγματοποιείται από το παραπάνω σύστημα θέρμανσης (βλέπε

….. ) μέσω διαθερμικού λαδιού . Η απλή άσφαλτος για να

επεξεργαστεί σωστά πρέπει να βρίσκεται στους min 160οC – max

175oC εντός των αντίστοιχων δεξαμενών . Η αντλία τροφοδοσίας

ασφάλτου πρέπει να βρίσκεται στους min 135οC. Ο μύλος , η

αντλία του μύλου καθώς και τα δύο (2) μίξερ πρέπει να βρίσκονται

σε θερμοκρασία min 120oC στην έναρξη της παραγωγής και κατά

τη διάρκεια αυτής μπορούν να φτάσουν έως και τους max 180oC.

2.3.4 Γραμμή Παραγωγής

Εφόσον έχουμε φτάσει εντός των αναγκαίων θερμοκρασιών για τη

λειτουργία της μονάδος , θέτουμε σε λειτουργία την αντλία

τροφοδοσίας ασφάλτου η οποία γεμίζει το 1ο μίξερ με 3.6m

3 απλής

ασφάλτου οδοστρωσίας , όταν η συγκεκριμένη ποσότητα φτάσει

στο ¼ της ξεκινάμε την τροφοδοσία του 1ου

επίσης μίξερ με το

πολυμερές σε ποσότητα η οποία αντιστοιχεί στο 4% της ποσότητας

ασφάλτου στο μίξερ , 4% * 3.600 kg= 144 kg.

Εν συνεχεία και ενώ οι αναδευτήρες είναι σε πλήρη λειτουργία το

μίγμα περνάει από τον μύλο ομογενοποίησης κι έπειτα στο 2ο μίξερ

όπου συνεχίζεται η ανάδευση του. Αυτός ο κύκλος εργασιών

επαναλαμβάνεται 4 φορές μετά από τις οποίες οδηγείται το μίγμα

στη δεξαμενή τροποποιημένης ασφάλτου όπου συνεχίζεται η

ανάδευση του για δύο τουλάχιστον ώρες ώστε να ολοκληρωθεί η

διόγκωση του πολυμερούς και να απορροφήσει τυχόν

εναπομείναντα έλαια , καθώς και η διατήρηση της θερμοκρασίας

του.

Page 56: Πτυχιακή (PMB)

55

Για την πλήρωση ενός ολοκληρωμένου φορτίου τροποποιημένης

πολυμερούς ασφάλτου (PMB) απαιτούνται τουλάχιστον εφτά (7)

επαναλήψεις της παραπάνω διαδικασίας, 7*(3.600+144)=26.208kg.

Ο χρόνος για κάθε 3.744kg PMB είναι 20 λεπτά της ώρας συνεπώς

για ένα ολοκληρωμένο φορτίο χρειάζονται περίπου 2 ώρες και 20

λεπτά. Σε αυτόν τον χρόνο προσθέτουμε και τον χρόνο φόρτωσης

του PMB στο εκάστοτε βυτιοφόρο φορτηγό ο οποίος είναι 30 λεπτά

. Συμπεραίνουμε ότι για να αποσταλεί το φορτίο στο εκάστοτε

εργοτάξιο χρειάζονται περίπου 2.30 ώρες προθέρμανση και 3 ώρες

παραγωγής και φόρτωσης . Ο αστάθμητος παράγοντας στον χρόνο

όλης αυτής της διαδικασίας έχει να κάνει με τον χρόνο

προθέρμανσης του συγκροτήματος ο οποίος εξαρτάται από την

εξωτερική θερμοκρασία ( καιρικές συνθήκες) αλλά και την

θερμοκρασία παραλαβής της απλής ασφάλτου οδοστρωσίας.

Page 57: Πτυχιακή (PMB)

56

3

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟΙ ΕΛΕΓΧΟΙ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ

3.1 Γενικά

Οι εργαστηριακές δοκιμές που εκτελούνται στην άσφαλτο σκοπό έχουν να

καθορίσουν τις χαρακτηριστικές ιδιότητες αυτής για να διαπιστωθεί η καταλληλότητά

της και να προβλεφθεί η συμπεριφορά αυτής, καθώς και του ασφαλτομίγματος, κατά

τη διάρκεια ζωής του οδοστρώματος. Στον όρο χαρακτηριστικές ιδιότητες

εμπεριέχονται όλες οι ιδιότητες, όπως τεχνολογικές, μηχανικές, ρεολογικές, φυσικές

και χημικές. Τεχνολογικές ιδιότητες είναι αυτές που καθορίζονται από εμπειρικές

δοκιμές και όχι θεμελιώδεις, όπως οι δοκιμές που καθορίζουν τις μηχανικές ή τις

ρεολογικές ιδιότητες. Οι κυριότερες τεχνολογικές ιδιότητες είναι η Διείσδυση, η

Μάλθωση, η Ολκιμότητα, το Σημείο ανάφλεξης, η Διαλυτότητα σε συγκεκριμένο

διαλύτη, η Απώλεια βάρους μετά από θέρμανση και το Σημείο θραύσης κατά Fraass.

Όλες οι προαναφερθείσες τεχνολογικές ιδιότητες, πλην της τελευταίας, μαζί με το

ιξώδες αυτής (ρεολογική ιδιότητα) αποτελούν τα κύρια κριτήρια καταλληλότητας των

ασφάλτων οδοστρωσίας που προδιαγράφονται από τις διεθνείς προδιαγραφές.

Θα πρέπει να αναφερθεί ότι η ανάπτυξη των εμπειρικών δοκιμών και η καθιέρωση

μέτρησης μη θεμελιωδών ιδιοτήτων (τεχνολογικές ιδιότητες) έγινε για λόγους

ευκολίας και οικονομίας. Ο καθορισμός θεμελιωδών ιδιοτήτων σε ένα αρκετά

πολύπλοκο ιξωδοελαστικό υλικό όπως η άσφαλτος απαιτούσε ακριβό και πολύπλοκο

εργαστηριακό εξοπλισμό. Ο εξοπλισμός αυτός ήταν, αρχικά τουλάχιστον, σχεδόν

αδύνατο να αποκτηθεί από όλα τα εργαστήρια ποιοτικού ελέγχου. Επίσης, στα αρχικά

στάδια ευρείας εφαρμογής της ασφάλτου υπήρχε, πρωτίστως, η ανάγκη να

διασφαλίζεται ο έλεγχος της ποιοτικής σταθερότητας και της καταλληλότητας της

ασφάλτου.

Έτσι, οι προταθείσες προδιαγραφές βασίσθηκαν σε ιδιότητες που καθορίζονταν από

απλές δοκιμές που δεν απαιτούσαν τη χρήση πολύπλοκων συσκευών και οργάνων. Η

διατήρηση και χρήση των δοκιμών αυτών μέχρι και σήμερα οφείλεται στο γεγονός

ότι έχει αποκτηθεί τεράστια εμπειρία μεταξύ των εργαστηριακών αποτελεσμάτων και

της συμπεριφοράς ασφάλτου στο έργο. Πλην όμως, προβλέπεται ότι σύντομα οι

νεώτερες προδιαγραφές ποιοτικού ελέγχου θα ενσωματώσουν θεμελιώδη μηχανικά

μεγέθη για την περαιτέρω διασφάλιση της ποιότητας της κατασκευής.

Ήδη, εκτός των δοκιμών που απαιτούνται από τις ισχύουσες προδιαγραφές, πολλά

εργαστήρια εκτελούν, σε μόνιμη βάση, και δοκιμές για τον κα-θορισμό θεμελιωδών

μηχανικών ιδιοτήτων της ασφάλτου, όπως μέτρο δυσκαμψίας, αντοχή σε εφελκυσμό

και αντοχή σε κόπωση. Οι ιδιότητες αυτές είναι καθοριστικής σημασίας για την

πρόβλεψη της μηχανικής συμπεριφοράς της ασφάλτου και κατ' επέκταση του

ασφαλτομίγματος του οδοστρώματος.

Page 58: Πτυχιακή (PMB)

57

Με την εμφάνιση των τροποποιημένων ασφάλτων δημιουργήθηκε η αναγκαιότητα

καθορισμού συμπληρωματικών δοκιμών. Έτσι σήμερα προ-στέθηκαν δοκιμές

συνοχής, η δοκιμή της ελαστικής επαναφοράς, και οι δοκιμές σταθερότητας.

Παράλληλα δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση στη δοκιμή καθορισμού του Σημείου θραύσης

κατά Fraass, καθώς επίσης και στις δοκιμές καθορισμού των μηχανικών ιδιοτήτων

της τροποποιημένης ασφάλτου.

Στο παρόν κεφάλαιο γίνεται περιγραφή όλων των πλέον γνωστών εργαστηριακών

δοκιμών που εκτελούνται τόσο στην κοινή όσο και στην τροποποιημένη άσφαλτο.

Παράλληλα περιγράφονται και οι εργαστηριακές δοκιμές που εκτελούνται στα

ασφαλτικά γαλακτώματα.

3.2 Δοκιμή διείσδυσης

Η δοκιμή της διείσδυσης, με βελόνα, είναι η πλέον γνωστή δοκιμή που καθιερώθηκε

τον 19° αιώνα και χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα από όλα σχεδόν τα εργαστήρια για

την ταξινόμηση και τον καθορισμό του τύπου της ασφάλτου. Με την εκτέλεση της

δοκιμής μετράται έμμεσα η συνεκτικότητα και κατ' επέκταση η σκληρότητα της

ασφάλτου.

Η δοκιμή συνίσταται στον καθορισμό του βάθους διείσδυσης πρότυπης βελόνης μέσα

σε δοκίμιο ασφάλτου κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες θερμοκρασίας (25 °C),

φορτίου και χρόνου διείσδυσης. Η τυποποιημένη βελόνη έρχεται αρχικά σε επαφή με

την επιφάνεια του δοκιμίου της ασφάλτου που βρίσκεται μέσα σε κυλινδρικό δοχείο

και υπό την επίδραση του ιδίου βάρους της καθώς και συμπληρωματικού φορτίου

έτσι ώστε το συνολικό φορτίο να είναι (100±0,1 )g, αφήνεται ελεύθερη να

εισχωρήσει για 5 δευτερόλεπτα (sec) στην άσφαλτο. Μετά το πέρας φόρτισης,

μετράται το βάθος διείσδυσης της βελόνας σε 0,1mm. Η μονάδα αυτή είναι επίσης

γνωστή ως ‘pen’ (1 pen=0,lmm). Η δοκιμή περιγράφεται στο Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ

1426 και στο Αμερικανικό ASTM D 5.Στη Φωτογραφία 3.1 δίνεται τυπική σύγχρονη

συσκευή δοκιμής διείσδυσης.

Page 59: Πτυχιακή (PMB)

58

Φωτογραφία 3.1 Συσκευή δοκιμής διείσδυσης

Κατά το Ευρωπαϊκό πρότυπο, το εσωτερικό βάθος του μεταλλικού ή υάλινου δοχείου

θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 10mm μεγαλύτερο της αναμενόμενης διείσδυσης και

όχι μικρότερο των 35mm. Επίσης, η εσωτερική του διάμετρος θα πρέπει να είναι

55mm έως 70mm. Για ασφάλτους οδοστρωσίας με αναμενόμενη διείσδυση

μικρότερη των 200 dmm οι συνιστώμενες εσωτερικές διαστάσεις του δοχείου είναι

διάμετρος 55mm και βάθος 35mm.

Κατά την εκτέλεση της δοκιμής λαμβάνονται τρεις τουλάχιστο μετρήσεις σε

διαφορετικά σημεία της επιφάνειας του δοκιμίου (απόσταση μεταξύ των όχι

μικρότερη των 10mm) και κατόπιν εξάγεται ο μέσος όρος των τιμών αυτών

(στρογγύλευση προς την πλησιέστερη μονάδα) που είναι η τελική τιμή διείσδυσης της

ασφάλτου. Για να είναι αντιπροσωπευτική η τιμή αυτή, κατά το Ευρωπαϊκό πρότυπο,

οι τρεις διαδοχικές μετρήσεις δε θα πρέπει να διαφέρουν (μεταξύ της μέγιστης και της

ελάχιστης τιμής) περισσότερο από 2, 4, 6, και 8 dmm, όταν η διείσδυση βρίσκεται

μεταξύ 0 έως

49, ή 50 έως 149, ή 150 έως 249 dmm, ή >250 dmm, αντίστοιχα. Οι αντίστοιχες

επιτρεπτές αποκλίσεις κατά το Αμερικανικό πρότυπο διαφέρουν.

Οι παραπάνω συνθήκες ελέγχου είναι οι τυπικές για τον έλεγχο ασφάλτων με

διείσδυση μέχρι και 200pen. Για ασφάλτους με διεισδυτικότητα μεγαλύτερη των

200pen έως και 350pen αλλάζει μόνο το μέγεθος του κυλινδρικού δοχείου (διάμετρος

55mm με ύψος 70mm). Για μαλακότερες των 35Open ασφάλτους αλλάζει τόσο το

δοχείο όσο και το μήκος της τυπικής βελόνης.

Άλλες μη τυπικές συνθήκες ελέγχου είναι σε χαμηλότερες θερμοκρασίες όπως 0°C ή

4°C όπου αλλάζει το συνολικό φορτίο και ο χρόνος φόρτισης, 200gr και 60sec

αντίστοιχα, ή σε υψηλότερες θερμοκρασίες όπως 46,1°C όπου οι αντίστοιχες

μεταβολές είναι 50gr και 5sec. Αναλυτικότερη περιγραφή της δοκιμής δίνεται στη

Page 60: Πτυχιακή (PMB)

59

βιβλιογραφία (ΕΝ 1426, ASTM D 5).

Θα πρέπει να αναφερθεί ότι ουσιαστικής σημασίας είναι η διατήρηση της

θερμοκρασίας ελέγχου καθ' όλη τη διάρκεια των μετρήσεων. Αυτό επιτυγχάνεται με

υδρόλουτρο όπου το νερό κυκλοφορεί μέσω συστήματος θέρμανσης και/ή ψύξης

(ψυκτικό μηχάνημα χρειάζεται όταν οι θερμοκρασίες περιβάλλοντος είναι

μεγαλύτερες των 25°C, για τυπικές συνθήκες ελέγχου). Επίσης, ιδιαίτερη προσοχή θα

πρέπει να δίνεται στην προετοιμασία των δοκιμίων της ασφάλτου έτσι ώστε να μη

δημιουργούνται εγκλωβισμένες φυσαλίδες αέρος στη μάζα της ασφάλτου ή μη καλή

επιπεδότητα ή ύπαρξη σκόνης και άλλων ξένων μικροσωμάτων στην επιφάνεια. Τα

παραπάνω διασφαλίζονται εάν το ζεστό δοκίμιο αφεθεί, σε επίπεδη επιφάνεια, να

κρυώσει σιγά-σιγά σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος αφού προηγουμένως καλυφθεί με

προστατευτικό κάλυμμα.

3.3 Δοκιμή μάλθωσης

Η συνεκτικότητα της ασφάλτου μπορεί να καθορισθεί εμπειρικά και από τη δοκιμή

μάλθωσης ή δοκιμή "δακτυλίου και σφαίρας" (R & Β). Μαζί με τη δοκιμή της

διείσδυσης, η δοκιμή μάλθωσης χρησιμοποιείται για την ταξινόμηση/καθορισμό του

τύπου των οξειδωμένων ασφάλτων.

Με τη δοκιμή αυτή καθορίζεται το σημείο μάλθωσης ή ‘μαλακώματος’ της

ασφάλτου, στη περιοχή των 30 °C έως 150 °C. Η δοκιμή αυτή βρίσκει εφαρμογή

τόσο σε ‘παρθένες’ ασφάλτους, άνευ σκλήρυνσης ή μετά από σκλήρυνση, όσο και σε

ανακτηθείσες ασφάλτους από ασφαλτόμιγμα.

Ως σημείο μάλθωσης ορίζεται η θερμοκρασία στην οποία συγκεκριμένη ποσότητα

ασφάλτου κάτω από ειδικές συνθήκες φόρτισης διανύει απόσταση 25,4mm. Έτσι,

εμπειρικά, καθορίζεται η θερμοκρασία σταδιακής μεταβολής της ασφάλτου από

στερεή σε ρευστή κατάσταση. Η άσφαλτος ως ιξωδοελαστικό υλικό δεν έχει

συγκεκριμένο σημείο τήξης. Με την αύξηση της θερμοκρασίας αρχίζει να μαλακώνει

και να γίνεται περισσότερο ρευστή.

Η ποσότητα της ασφάλτου είναι αυτή που περικλείεται από τυπικό δακτύλιο και το

φορτίο εξασκείται από τυπική μεταλλική σφαίρα διαμέτρου 9,5mm και βάρους 3,5gr.

Ο δακτύλιος με την άσφαλτο τοποθετείται σε ειδική πλατφόρμα που βρίσκεται σε

υδρόλουτρο με πάγο. Ο δακτύλιος αφή-νεται μέσα στο υδρόλουτρο για περίπου 15

λεπτά έτσι ώστε να επιτευχθεί ομοιόμορφη θερμοκρασία σε όλη τη μάζα της

ασφάλτου (θερμοκρασία εκκίνησης περίπου (5±1) °C). Κατόπιν τοποθετείται η

μεταλλική σφαίρα στο κέντρο του δακτυλίου και αμέσως θερμαίνεται το υδρόλουτρο

με σταθερό ρυθμό (5°0/λεπτό). Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, η άσφαλτος

μαλακώνει και υποβοηθούμενη από την επίδραση του βάρους της μεταλλικής

σφαίρας αρχίζει να σχηματίζει μηνίσκο ο οποίος αυξάνεται συνεχώς καθώς αυξάνεται

η θερμοκρασία. Τη στιγμή κατά την οποία ο μηνίσκος της ασφάλτου που περικλείει

τη μεταλλική σφαίρα διανύσει την προκαθορισμένη απόσταση των 25,4mm μετριέται

η θερμοκρασία.

Κατά τη δοκιμή χρησιμοποιούνται δύο δακτύλιοι προς επίτευξη δύο ταυτοχρόνων

μετρήσεων. Ο μέσος όρος των δύο μετρήσεων, στρογγυλευμένος στους

πλησιέστερους 0,2°C για ασφάλτους με σημείο μάλθωσης έως και 80 °C

οδοστρωσίας ή στους 0,5°C για ασφάλτους με σημείο μάλθωσης >80 °C, ορίζεται ως

η θερμοκρασία ή το σημείο μάλθωσης.

Εάν οι δύο μετρήσεις για μάλθωση <80 °C διαφέρουν μεταξύ τους πλέον του 1,0 °C,

κ πλέον των 2,0 °C, για μάλθωση >80 °C, η δοκιμή επαναλαμβάνεται. Σχηματική

Page 61: Πτυχιακή (PMB)

60

περιγραφή της δοκιμής φαίνεται στη Φωτογραφία 3.2.

Φωτογραφία 3.2 Συσκευή δοκιμής μάλθωσης (απλή και αυτόματη συσκευή)

Για τροποποιημένες ασφάλτους η δοκιμή επαναλαμβάνεται όταν: α) η διαφορά

μεταξύ των δύο μετρήσεων είναι >2 °C ή/και β) η μεταλλική σφαίρα διαχωρίζεται

από τον υμένα ασφάλτου που την περιβάλει πριν την επαφή με την κάτω πλατφόρμα,

ή γ) παρατηρηθεί μερική αποκόλληση της ασφάλτου από την μεταλλική σφαίρα.

Θα πρέπει να αναφερθεί ότι ουσιαστικής σημασίας για την ακρίβεια του

αποτελέσματος, είναι η ομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας στο υδρό-λουτρο και η

καλή παρασκευή των δοκιμίων-δακτυλίων ασφάλτου. Το πρώτο διασφαλίζεται με τη

συνεχή ανάδευση του υδρόλουτρου (συνήθως με μαγνητικό αναδευτήρα). Για την

καλή παρασκευή των δοκιμίων χρησιμοποιείται λεία επιφάνεια, συνήθως γυάλινη, επί

της οποίας έχει προηγουμένως τοποθετηθεί, σε λεπτή στρώση, μίγμα ταλκ και

γλυκερίνης έτσι ώστε να μην κολλήσει η θερμή άσφαλτος που θα τοποθετηθεί εντός

του δακτυλίου. Αφού αφεθεί η άσφαλτος μέσα στο δακτύλιο να κρυώσει, σε

θερμοκρασίες περιβάλλοντος, η μικρή περίσσεια ασφάλτου στην πάνω επιφάνεια του

δακτυλίου απομακρύνεται και επιπεδώνεται με πολύ ζεστό μαχαίρι ή σπάτουλα.

Για ασφάλτους που αναμένεται να έχουν σημείο μάλθωσης πάνω από 80°C το νερό

αντικαθίσταται με γλυκερίνη και η θερμοκρασία έναρξης της δοκιμής είναι οι 30°C.

Page 62: Πτυχιακή (PMB)

61

Επίσης αντί για νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί και μίγμα αιθυλογλυκόλης. Το μίγμα

αυτό παρέχει τη δυνατότητα να ελεγχθούν άσφαλτοι με αναμενόμενο σημείο

μάλθωσης έως και 110°C. Αναλυτικότερη περιγραφή της δοκιμής δίνεται στη

βιβλιογραφία (ΕΝ 1427, AASHTO Τ 53).

Το σημείο μάλθωσης κοινών ασφάλτων οδοστρωσίας μπορεί να καθο- ρισθεί, σε

περίπτωση έλλειψης χρόνου ή συσκευής, από τη διείσδυση αυτής με την προϋπόθεση

ότι έχει καθορισθεί η σχέση των δύο παραμέτρων. Μετά από εκτεταμένους

εργαστηριακούς ελέγχους από το γράφοντα, σε ασφάλτους οδοστρωσίας που

χρησιμοποιούνται στην Ελλάδα στην περιοχή των 40 έως 1 OOpen βρέθηκε ότι

ισχύει, με πολύ καλό συντελεστή συσχέ- τισης (0,98), η σχέση:

Σημείο μάλθωσης (°C) = 87,3 - 22,5xlog(Pen) (3.1)

όπου:

Pen = διείσδυση στους 25°C.

Η παραπάνω σχέση έχει τροποποιηθεί ελαφρώς, σε σχέση με αυτήν που αναφέρεται

στη βιβλιογραφία (Νικολάίδης), λόγω πρόσθετων εργαστηριακών δοκιμών. Θα

πρέπει να τονισθεί ότι η σχέση 3.1, δεν αντικαθιστά σε καμία περίπτωση τη δοκιμή

μάλθωσης δεδομένου ότι είναι πολύ πιθανόν δύο άσφαλτοι με την ίδια τιμή

διείσδυσης να έχουν διαφορετικό σημείο μάλθωσης ή και το αντίθετο.

3.4 Δείκτης διείσδυσης

Η θερμοκρασιακή επιδεκτικότητα (ευαισθησία) της ασφάλτου, δηλαδή το πόσο

εύκολα μαλακώνει με την αύξηση της θερμοκρασίας και το πόσο σκληραίνει με την

πτώση της θερμοκρασίας, δεν μπορεί να προσδιορισθεί από τη διείσδυση ή από το

σημείο μάλθωσης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι και οι δύο δοκιμές αναφέρονται

σε μία, ουσιαστικά, συγκεκριμένη θερμοκρασία. Μετά από εκτεταμένες έρευνες των

Pfeiffer & Van Doormaal για τον καλύτερο προσδιορισμό της θερμοκρασιακής

ευαισθησίας των ασφάλτων, κατηγοριών από 20/30 έως 160/220, προτάθηκε ο

Δείκτης διείσδυσης (Ιρ). Ο καθορισμός του δείκτη διείσδυσης γίνεται υπολογιστικά

χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα της διείσδυσης και του σημείου μάλθωσης.

Οι παραπάνω ερευνητές βρήκαν ότι στην πλειάδα των ασφάλτων που εξέτασαν, η

διείσδυση σε θερμοκρασία ίση με τη θερμοκρασία μάλθωσης ήταν 800 dmm. Υπό

αυτή την προϋπόθεση και όταν ο λογάριθμός με βάση το 10 της διείσδυσης (Pen)

συσχετισθεί με τη θερμοκρασία (Τ), η σχέση είναι γραμμική, ήτοι logPen = A x Τ +

Β, με την κλίση (Α) της ευθείας να καθορίζεται από τη σχέση:

Α = [(20-Ιρ)/(10+Ιρ)]χ(1/50) (3.2)

Μετά από αυτό και εάν χρησιμοποιηθεί η διείσδυση στους 25°C, ο Δείκτης

διείσδυσης, σύμφωνα και με την ΕΝ 12591 -Annex Α, υπολογίζεται από την

παρακάτω σχέση:

Ιρ = (20χΣΜ +500xlogPen25 - 1952)/( ΣΜ - 50xlogPen25 + 120) (3.3)

όπου:

Pen25 = διείσδυση στους 25°C, και ΣΜ = σημείο μάλθωσης, °C.

Το αποτέλεσμα στρογγυλοποιείται στην πλησιέστερη 0,1 μονάδα.

Μεταγενέστερες έρευνες από άλλους ερευνητές (Lefebvre, Heukelom) έδειξαν πως, η

υπόθεση ότι σε θερμοκρασία ίση με το σημείο μάλθωσης η διείσδυση όλων των

ασφάλτων είναι ίση με 800pen δεν ισχύει απολύτως. Για ορισμένες ασφάλτους,

ιδιαίτερα για τις σκληρές ασφάλτους με υψηλό σημείο μάλθωσης (>65°C) και μεγάλο

Page 63: Πτυχιακή (PMB)

62

δείκτη διείσδυσης (+3,6) καθώς και για τις ασφάλτους με υψηλό ποσοστό παραφίνης

(>2%), η απόκλιση είναι σημαντική. Παρόμοια αποτελέσματα βρέθηκαν και σε

έρευνα που έγινε σε ασφάλτους οδοστρωσίας στην Ελλάδα (Νικολάίδης). Έτσι

συνιστάται όπως, για τον ακριβέστερο υπολογισμό του Ιρ να χρησιμοποιείται η

γενική μορφή της σχέσης που δίνεται στην εξίσωση 3.4 και η οποία προϋποθέτει τον

καθορισμό της διείσδυσης σε δύο διαφορετικές θερμοκρασίες.

(20-Ιρ)/(10+Ιρ) = 50 (logPenrlogPen2)/(TrT2) (3.4)

όπου:

Peni, Pen2 = διείσδυση σε θερμοκρασία Τ] και Τ2, αντίστοιχα

Οι οριακές θεωρητικές τιμές του δείκτη διείσδυσης είναι -10 για ασφάλτους με πάρα

πολύ μεγάλη επιδεκτικότητα σε θερμοκρασιακές μεταβολές έως +20 για ασφάλτους

σχεδόν ανεξάρτητες των θερμοκρασιακών μεταβολών. Στην πράξη, για ασφάλτους

οδοστρωσίας και βιομηχανικές ασφάλτους (οξειδωμένες), ο δείκτης διείσδυσης

μεταβάλλεται μεταξύ -3 και +7. Όσο μικρότερος είναι ο δείκτης διείσδυσης τόσο πιο

ευαίσθητη είναι η άσφαλτος στις θερμοκρασιακές μεταβολές.

Σημειώνεται ότι, τιμή δείκτη διείσδυσης ίση με μηδέν (Ιρ = 0) θεωρείται ότι

αντιστοιχεί σε άσφαλτο με διείσδυση 200pen και σημείο μάλθωσης 40°c.

3.5 Δοκιμή ολκιμότητας

Η δοκιμή ολκιμότητας εξετάζει έμμεσα την αντοχή της ασφάλτου σε εφελκυσμό.

Κατά τη δοκιμή αυτή εξετάζεται κατά πόσο μία άσφαλτος δύναται να επιμηκυνθεί.

Το γεγονός ότι όλες σχεδόν οι άσφαλτοι οδοστρωσίας, στη θερμοκρασία των 25°C,

ικανοποιούν πλήρως την απαίτηση των προδιαγραφών έχει ως συνέπεια ο εμπειρικός

αυτός έλεγχος να αμφισβητείται από πολλούς ερευνητές.

Κατά τη δοκιμή της ολκιμότητας, κατά ASTM 113, δοκίμιο ασφάλτου επιμηκύνεται

σε ειδική συσκευή κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες ταχύτητας και θερμοκρασίας

(5 cm/min, 25°C) μέχρι να σπάσει. Το μήκος της επιμήκυνσης μόλις επέλθει η

θραύση, μετρούμενο σε εκατοστόμετρα, ορίζεται ως ολκιμότητα της ασφάλτου. Η

δοκιμή εκτελείται σε τρία δοκίμια και σαν αντιπροσωπευτική τιμή λαμβάνεται ο

μέσος όρος των τριών αποτελεσμάτων. Για να είναι αποδεκτό το αποτέλεσμα, η

τυπική απόκλιση των αποτελεσμάτων θα πρέπει να είναι σύμφωνη με την τιμή που

ορίζεται από τις προδιαγραφές (ASTM D 113).

Η παρασκευή των δοκιμίων γίνεται δια εγχύσεως της θερμής ασφάλτου μέσα σε

ειδικές επίπεδες ορειχάλκινες μήτρες οι οποίες παρέχουν τη δυνατότητα, το μεσαίο

τμήμα αυτών να αποσπάται αφήνοντας έτσι την άσφαλτο ελεύθερη να επιμηκυνθεί.

Κατά την παρασκευή των δοκιμίων θα πρέπει να αποφεύγεται η δημιουργία

φυσαλίδων και να διασφαλίζεται η ομοιόμορφη ποσότητα και καθαρότητα της

ασφάλτου μέσα στη μήτρα. Επίσης πρέπει να διασφαλίζεται η εύκολη αποκόλληση

των μεσαίων τμημάτων της μήτρας λίγο πριν την έναρξη της δοκιμής. Αυτό

επιτυγχάνεται αλείφοντας τα τοιχώματα με μίγμα ταλκ και γλυκερίνης. Κατά τη

διάρκεια του ελέγχου θα πρέπει να διατηρείται σταθερή η θερμοκρασία του

υδρόλουτρου και να αποφεύγονται οι οποιεσδήποτε ταλαντώσεις ή κυματισμοί που

προκαλούν την πρόωρη θραύση της δημιουργηθείσης, μετά από κάποια επιμήκυνση,

"κλωστής" ασφάλτου. Τυπική συσκευή για τη δοκιμή ολκιμότητας δίνεται στη

Φωτογραφία 3.3.

Page 64: Πτυχιακή (PMB)

63

Φωτογραφία 3.3 Συσκευή δοκιμής ολκιμότητας και προσδιορισμού δύναμης ολκιμότητας

Σημειώνεται ότι η ίδια συσκευή χρησιμοποιείται και για τη δοκιμή προσδιορισμού

της ελαστικής επαναφοράς, βλέπε παράγραφο 3.6.

Επίσης, με πρόσθετο εξοπλισμό η συσκευή προσδιορίζει και τη δύναμη ολκιμότητας.

Η δοκιμή αυτή εκτελείται σε τροποποιημένες ασφάλτους κατά το πρότυπο ΕΝ 13589,

βλέπε Κεφάλαιο 1, Πίνακα 1.3.

3.6 Δοκιμή ελαστικής επαναφοράς (Τροποποιημένη ολκιμότητα):

Η δοκιμή της ελαστικής επαναφοράς χρησιμοποιείται ως ένας βασικός έλεγχος

καθορισμού της βελτίωσης της ελαστικότητας της ασφάλτου στην περίπτωση που

προστίθενται βελτιωτικά ασφάλτου (τροποποιημένη άσφαλτος), ειδικότερα

θερμοπλαστικά ελαστομερή. Ο έλεγχος αυτός αρχικά προτάθηκε και προδιαγράφηκε

στη Γερμανία (TL-PmB 89) και αργότερα συμπεριλήφθηκε τόσο στα Αμερικανικά

όσο και στα Ευρωπαϊκά πρότυπα (ASTMD6084, ΕΝ 13398).

Για τη δοκιμή της ελαστικής επαναφοράς χρησιμοποιείται η ίδια ακριβώς συσκευή με

αυτήν της δοκιμής ολκιμότητας, παρόμοιες μήτρες και η ίδια ταχύτητα έλξης του

δοκιμίου, βλέπε Φωτοφραφία 3.3. Η δοκιμή εκτελείται συνήθως στους 25 °C. Το

μόνο που διαφέρει είναι ότι το δοκίμιο δεν επιμηκύνεται μέχρι θραύσης αλλά μόνο

κατά 200mm, σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 13398 και αμέσως κόβεται στη μέση με τη

βοήθεια ψαλιδιού. Μετά από 30 λεπτά ηρεμίας μετριέται η συνολική απόσταση

επαναφοράς (d), που οφείλεται στη συρρίκνωση του δοκιμίου λόγω ελαστικότητας.

Η ελαστική επαναφορά (RE) καθορίζεται από τη σχέση:

RE =(d/200)xl00 (3.5)

όπου:

d = απόσταση μεταξύ των δύο συρρικνωμένων τμημάτων ασφάλτου, σε mm,

RE = ελαστική επαναφορά, επί τοις εκατό (%), στον πλησιέστερο ακέραιο αριθμό.

Page 65: Πτυχιακή (PMB)

64

Η δοκιμή εκτελείται αρχικά σε δύο δοκίμια και λαμβάνεται ο μέσος όρος, στον

πλησιέστερο ακέραιο αριθμό, ως η αντιπροσωπευτική τιμή επαναφοράς της

ασφάλτου. Η απόκλιση μεταξύ των δύο μετρήσεων θα πρέπει να είναι μικρότερη των

5 μονάδων μετρήσεων (ήτοι <5%). Σε αντίθετη περίπτωση, εξετάζεται ένα τρίτο

δοκίμιο. Η αντιπροσωπευτική τιμή της ελαστικής επαναφοράς, στην περίπτωση αυτή,

είναι ο μέσος όρος των δύο μετρήσεων που διαφέρουν λιγότερο. Εάν και η τρίτη

μέτρηση διαφέρει πάνω από 5%, η δοκιμή επαναλαμβάνεται.

Όπως αναφέρθηκε, η τυπική θερμοκρασία εκτέλεσης της δοκιμής είναι οι 25°C. Πλην

όμως, η δοκιμή μπορεί να εκτελεσθεί, εάν ζητηθεί, και σε χαμηλότερες

θερμοκρασίες. Στην περίπτωση αυτή, το ελάχιστο προδιαγραφόμενο ποσοστό

ελαστικής επαναφοράς αλλάζει, δεδομένου ότι η ελαστική συμπεριφορά της

ασφάλτου επηρεάζεται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Λόγω της μικρής σχετικά τροποποίησης που επήλθε στη δοκιμή σε σύγκριση με την

τυπική δοκιμή ολκιμότητας, η δοκιμή της ελαστικής επαναφοράς ονομάζεται και

δοκιμή τροποποιημένης ολκιμότητας.

3.7 Ιξώδες

Το ιξώδες είναι μια θεμελιώδης χαρακτηριστική ιδιότητα της ασφάλτου διότι

καθορίζει πώς αυτή θα συμπεριφερθεί σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία ή σε ένα

φάσμα θερμοκρασιών. Ως ιξώδες ορίζεται "η αντίσταση που παρουσιάζει το ρευστό

στην ικανότητά του να ρέει". Έτσι, όταν σε ρευστό επιβάλλεται μια δύναμη, όσο

μικρότερη είναι η μετακίνηση τόσο μεγαλύτερο είναι το ιξώδες αυτού. Με την

ευρύτερη έννοια το ιξώδες θα μπορούσε να ειπωθεί ότι είναι μια έκφραση της

συνοχής του ρευστού που στην περίπτωση της ασφάλτου ή των θερμοπλαστικών

υλικών μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και αυξάνεται, αντίστοιχα, με την

πτώση της θερμοκρασίας.

Στη θεμελιώδη μέτρηση του ιξώδους, το διάκενο μεταξύ δύο παράλληλων πλακών (η

μία εκ των οποίων δύναται να μετακινηθεί ως προς την άλλη) γεμίζει με ρευστό, στην

περίπτωση αυτή με άσφαλτο. Η δύναμη η οποία αντιτίθεται στην κίνηση

αναπτύσσεται αποκλειστικά και μόνο λόγω της παρουσίας της ασφάλτου. Η δύναμη

αυτή (F) είναι ανάλογη της επιφάνειας (Α) που καλύπτεται με το ρευστό, της

σχετικής ταχύτητας μετακίνησης της μίας πλάκας ως προς την άλλη (ν) και

αντιστρόφως ανάλογη της απόστασης (d) μεταξύ των πλακών. Εάν εισαχθεί και μία

σταθερά (η) που εκφράζει το ενδιάμεσο υλικό, σταθερά ιξώδους ή για χάρη

συντομίας ιξώδες (η), τότε ισχύει η σχέση:

F = (η)χ(Α)χ(ν)Λ1 ή (η) = (F)x(d)/(A)x(v) (3.6)

Στο διεθνές σύστημα μέτρησης (SI), η μονάδα μέτρησης του ιξώδους (δυναμικού)

είναι το Pascal.second (Pa.s) (=lN.s/m2). Η μονάδα αυτή είναι η βασική (θεμελιώδης)

μονάδα μέτρησης του ιξώδους. Αντίστοιχα, στο σύστημα cgs η μονάδα μέτρησης του

ιξώδους είναι το dyne.s/cm (=lgr.s/cm). Η μονάδα αυτή είναι γνωστή ως Poise (Ρ). Η

σχέση μεταξύ Pa.s και Poise είναι: 1 Pa.s = 10 Poise. Ορισμένες φορές

χρησιμοποιείται και το centipoise (cP), όπου 1 cP = 0.01 Poise. To centipoise πιθανόν

να υιοθετήθηκε από το γεγονός ότι, το νερό στους 30°C έχει ιξώδες 1 cP.

Με τον προαναφερθέντα τρόπο μέτρησης του ιξώδους, δηλαδή της σχετικής κίνησης

της πλάκας (ολισθαίνουσα πλάκα), μετράται το απόλυτο ή αλλιώς γνωστό Δυναμικό

ιξώδες (ηδ). Στο σημείο αυτό, θα πρέπει να αναφερθεί ότι η σχετική κίνηση των δύο

στερεών επιφανειών θα μπορούσε να είναι και περιστροφική, δηλαδή σύστημα

κυλινδρικού δοχείου και περιστρεφόμενου κυλίνδρου, ή σύστημα επίπεδης

επιφάνειας (πλάκα) με περιστρεφόμενο κώνο, ή σύστημα επίπεδης επιφάνειας

Page 66: Πτυχιακή (PMB)

65

(πλάκας) με ταλαντούμενη περιστροφικά κυκλική πλάκα. Τα συστήματα αυτά είναι

ουσιαστικά η βάση διαφορετικών συσκευών μέτρησης ιξώδους (ιξωδόμετρα). Όλα

μετρούν δυναμικό ή απόλυτο ιξώδες και αναπτύσσονται παρακάτω.

Το ιξώδες μπορεί επίσης να μετρηθεί και με ιξωδόμετρα όπου η κίνηση ή

αναπτυσσόμενη δύναμη οφείλεται στη βαρύτητα, δηλαδή στο ίδιο βάρος του

ρευστού. Τέτοιο σύστημα αναπτύσσεται όταν το ρευστό ρέει μέσα σε ειδικούς

γυάλινους σωλήνες (τριχοειδείς σωλήνες). Στην περίπτωση αυτή μετράται το

Κινηματικό ιξώδες (η^, και η μονάδα μέτρησης είναι το τετραγωνικό χιλιοστόμετρο

ανά δευτερόλεπτο (mm2/s). Η μονάδα αυτή είναι γνωστή και ως centistoke (cSt).

Αντίθετα, όταν το ρευστό ‘εξαναγκάζεται’ να ρέει υπό την επίδραση αρνητικής

πίεσης (κενό) τότε μετράται το δυναμικό ιξώδες (Pa.s).

Μεταξύ δυναμικού ιξώδους και κινηματικού ιξώδους ισχύει η σχέση: Κινηματικό

ιξώδες (ηκ) = Δυναμικό ιξώδες/πυκνότητα ρευστού (3.7)

Τέλος, το ιξώδες πολλές φορές μετριέται σε συνάρτηση με το χρόνο που απαιτείται

ώστε μία συγκεκριμένη μάζα ρευστού να διέλθει δια μέσου οπής εκροής. Η κίνηση

οφείλεται, όπως και στην προηγούμενη περίπτωση, στο ίδιο βάρος του ρευστού.

Τέτοιο σύστημα αναπτύσσεται όταν, ποσότητα ρευστού τοποθετηθεί σε ειδικό δοχείο

και διαμέσου συγκεκριμένης οπής εκροής, αφεθεί να διέλθει συγκεκριμένη ποσότητα

ρευστού. Το ιξωδόμετρο αυτό ονομάζεται ιξωδόμετρο δοχείου. Η μονάδα μέτρησης

του ιξώδους στην περίπτωση αυτή είναι το δευτερόλεπτο (s). Το ιξώδες μετρούμενο

σε δευτερόλεπτα μπορεί να μετατραπεί σε δυναμικό (ηδ ή η) ή σε κινηματικό ιξώδες

(ηκ ή ν) χρησιμοποιώντας τις σχέσεις 3.8 και 3.9, αντίστοιχα, εάν είναι γνωστή η

ειδική σταθερά μετατροπής του ιξωδομέτρου (C).

ηδ ή η = χρόνος ροής χ πυκνότητα ρευστού χ σταθερά C, (Pa.s) (3.8)

ηκ ή ν = χρόνος ροής x σταθερά C, (mm2/s) (3.9)

Τύποι Ιξωδομέτρων

Από τα παραπάνω διαφαίνεται ότι υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός συ-σκευών

μέτρησης ιξώδους. Τα ιξωδόμετρα αυτά θα μπορούσαν να ταξινομηθούν συναρτήσει

της μονάδος μέτρησης του ιξώδους διευκολύνοντας έτσι τον αναγνώστη και τον

ερευνητή. Η ταξινόμηση των περισσότερο κοινών ιξωδομέτρων που

χρησιμοποιούνται στις μετρήσεις ασφάλτου και ασφαλτικών συνδετικών υλικών

οδοποιίας δίνεται στον Πίνακα 3.1.

Οι τυπικές διατάξεις των πέντε βασικών τύπων ιξωδομέτρων που αναφέρονται στον

Πίνακα 3.1, δίνονται στο Σχήμα 3.1.

Για τη μέτρηση του ιξώδους της ασφάλτου χρησιμοποιούνται όλα τα ιξωδόμετρα

αναλόγως του εργαστηρίου αλλά και των προδιαγραφών που ακολουθούνται. Τα

Ευρωπαϊκά και Αμερικανικά πρότυπα προτείνουν να χρησιμοποιούνται τα

ιξωδόμετρα Cannon-Manning, Asphalt Institute ή Modified Koppers με υποπίεση,

όταν το ιξώδες (δυναμικό) της ασφάλτου μετράται στους 60°C και τα ιξωδόμετρα

Cannon-Fenske, Zeitfuchs Croos- arm ή BS/IP/RF όταν το ιξώδες (κινηματικό)

μετράται στους 135°C. Οι τιμές αυτές επιλέχθηκαν από το γεγονός ότι οι 60°C είναι η

μέση μέγιστη θερμοκρασία του οδοστρώματος κατά τη διάρκεια της ζωής του και οι

135°C είναι η μέση θερμοκρασία ανάμιξης και διάστρωσης των ασφαλτομιγμάτων.

Page 67: Πτυχιακή (PMB)

66

Αντίστοιχα για τα γαλακτώματα και τα διαλύματα προτείνεται το ιξωδόμετρο Saybolt

Furol και για την τροποποιημένη άσφαλτο το ιξωδόμετρο Brookfield. Θα πρέπει να

τονισθεί ότι, για τον καθορισμό του ιξώδους θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και

οποιοδήποτε άλλο από τα προαναφερθέντα ή μη ιξωδόμετρα φτάνει να τηρούνται

πιστά οι οδηγίες χρήσης και οι συνθήκες ελέγχου.

Πίνακας 3.1 Ταξινόμηση ιξωδομέτρων ασφαλτικών συνδετικών υλικών

Page 68: Πτυχιακή (PMB)

67

3.7.1 Δοκιμή ιξώδους με ιξωδόμετρα ολισθαίνουσας πλάκας

3.7.1.1 Ιξωδόμετρο ολισθαίνουσας πλάκας

Η δοκιμή ιξώδους με ιξωδόμετρο ολισθαίνουσας πλάκας (sliding plate viscometer),

Σχήμα 3.1 (α), είναι η θεμελιώδης δοκιμή μέτρησης δυναμικού ιξώδους. Η συσκευή

αποτελείται από σύστημα επιβολής διατμητικής τάσης και σύστημα καταγραφής της

μετακίνησης συναρτήσει του χρόνου. Η άσφαλτος τοποθετείται μεταξύ των δύο

πλακών δημιουργώντας έναν υμένα πάχους 5 - 50μm. Η συσκευή μπορεί να μετρήσει

ιξώδες μόνο στην περιοχή ΙΟ5 έως ΙΟ9 Pa.s (δηλαδή είναι κατάλληλη μόνο για

άσφαλτο και τροποποιημένη άσφαλτο) και χρησιμοποιείται κυρίως για ερευνητικούς

σκοπούς.

Το χαρακτηριστικό γνώρισμα του ιξωδομέτρου αυτού είναι ότι η διατμητική τάση

που αναπτύσσεται είναι ομοιόμορφη σε όλη τη μάζα του δοκιμίου της ασφάλτου

(Shell 2003).

3.7.1.2 Ιξωδόμετρο (ρεόμετρο) δυναμικής διάτμησης

Το ιξωδόμετρο (ή ρεόμετρο) δυναμικής διάτμησης (dynamic shear rheometer)

μετρά, πλην του δυναμικού ιξώδους, και άλλες χαρακτηριστικές ιδιότητες που

καθορίζουν την ιξώδη και ελαστική συμπεριφορά της ασφάλτου. Η βασική διαφορά

στην αρχή λειτουργίας του σε σύγκριση με το ιξωδόμετρο ολισθαίνουσας πλάκας

είναι ότι, η ολισθαίνουσα πλάκα (στην περίπτωση αυτή κυκλικής μορφής και σε

Page 69: Πτυχιακή (PMB)

68

οριζόντιο επίπεδο) κάνει περιστροφικές ταλαντώσεις με συγκεκριμένη συχνότητα (10

radians/see, δηλαδή περίπου 1.59 Hz). Δηλαδή, το σημείο Α, Σχήμα 3.2,

ταλαντώνεται περιστροφικά μεταξύ του σημείου Β και Γ.

Οι συσκευές που κυκλοφορούν στο εμπόριο είναι δύο ειδών: της ελεγχόμενης τάσης

και β) της ελεγχόμενης ανηγμένης παραμόρφωσης. Δηλαδή, η διάτμηση επιβάλλεται

κάτω από ελεγχόμενη σταθερή τάση ή κάτω από ελεγχόμενη σταθερή ανηγμένη

παραμόρφωση. Η συσκευή που χρησιμοποιείται συνήθως είναι αυτή της ελεγχόμενης

τάσης. Και οι δύο συσκευές με-τρούν, πλην του δυναμικού ιξώδους, το σύνθετο

μέτρο διάτμησης G και τη γωνία φάσεως ή χρόνο υστέρησης μεταξύ της

εφαρμοσμένης διατμητικής τάσης και της παραχθείσης ανηγμένης παραμόρφωσης

(δ). Το "δ" λαμβάνει τιμές από 0 έως 90 μοίρες (δ=0° για ελαστικά υλικά και δ=90°

για ιξώδη υλικά).

Page 70: Πτυχιακή (PMB)

69

Μετά τον καθορισμό των παραπάνω δύο μεταβλητών, σε διαφορετικές θερμοκρασίες

(από 4 έως 82°C), υπολογίζεται ο λόγος (G*/sin δ). Από την τιμή του λόγου (G*/sin

δ), όταν η δοκιμή εκτελείται σε χαμηλές θερμοκρασίες, λαμβάνονται πληροφορίες για

τη συμπεριφορά της ασφάλτου σε παραμένουσα παραμόρφωση, ενώ από την τιμή του

ίδιου λόγου σε υψηλές θερμοκρασίες, λαμβάνονται πληροφορίες για τη συμπεριφορά

της ασφάλτου σε ρηγμάτωση από κόπωση. Περισσότερες πληροφορίες για τον τρόπο

εκτέλεσης της δοκιμής καθώς και για τον υπολογισμό των παραπάνω μεταβλητών

δίνονται στη βιβλιογραφία (ASTM D 7175).

Το ιξωδόμετρο αυτό αναπτύχθηκε τη δεκαετία του ’90 και συνιστάται, από τις

νεότερες Αμερικανικές προδιαγραφές ποιοτικού ελέγχου ασφάλτων (Superpave), να

χρησιμοποιείται ως μία από τις πρότυπες συσκευές μέτρησης ιξώδους και ελαστικής

συμπεριφοράς της ασφάλτου (όχι του ιξώδους ως φυσικό μέγεθος) σε υψηλές και

μεσαίες θερμοκρασίες, αντίστοιχα, βλέπε παράγραφο 3.22.

3.7.2 Δοκιμή ιξώδους με ιξωδόμετρο περιστρεφόμενου κυλίνδρου

Η δοκιμή αυτή κάνει χρήση, συνήθως, του ιξωδομέτρου Brookfield και το ιξώδες που

μετράται είναι το δυναμικό ή απόλυτο ιξώδες. Το ιξωδόμετρο αυτό, παρόλο που

αρχικά προτάθηκε να χρησιμοποιείται μόνο για τροποποιημένες ασφάλτους, σήμερα

χρησιμοποιείται για όλα τα είδη των ασφαλτικών συνδετικών υλικών. Λόγω της

ευκολίας στη χρήση του και του σχετικά μικρού κόστους, χρησιμοποιείται από πολλά

εργαστήρια σε αντικατάσταση όλων των άλλων ιξωδομέτρων. Το ιξωδόμετρο αυτό

προδιαγράφεται, από τις Αμερικανικές προδιαγραφές ποιοτικού ελέγχου ασφάλτων

(Superpave), να χρησιμοποιείται ως μία από τις πρότυπες συσκευές μέτρησης

ιξώδους σε υψηλές θερμοκρασίες (>135°C).

Κατά τη δοκιμή, μικρή ποσότητα ασφαλτικού υλικού τοποθετείται σε μεταλλικό

κυλινδρικό δοχείο και αυτό σε ειδική θερμαντική κάψα. Κατόπιν τοποθετείται ο

κατάλληλος περιστρεφόμενος ομοαξονικός μεταλλικός κύλινδρος μέσα στο δοχείο.

Αφού επιτευχθεί η απαιτούμενη θερμοκρασία αρχίζει η περιστροφή του μεταλλικού

κυλίνδρου, δηλαδή η επιβολή της διατμητικής τάσης με σταθερό ρυθμό διάτμησης

(περιστροφή). Το δυναμικό ιξώδες, που είναι ο λόγος της διατμητικής τάσης

(dynes/cm2) προς το ρυθμό διάτμησης (s'1), υπολογίζεται αυτόματα από το

ηλεκτρονικό ιξωδόμετρο σε μονάδες cP ή Poise. Η συσκευή, πλην του συστήματος

επιβολής διατμητικών τάσεων και υπολογισμού του ιξώδους, παρέχει τη δυνατότητα

μέτρησης και ψηφιακής ανάγνωσης της επιβαλλόμενης διατμητικής τάσης καθώς και

την αυτόματη καταγραφή του ιξώδους και της θερμοκρασίας σε ειδικό καταγραφέα.

Κατά την ανακοίνωση του αποτελέσματος του ιξώδους συνιστάται όπως αναφέρεται

και ο ρυθμός διάτμησης στον οποίο επιτεύχθηκε το αποτέλεσμα του ιξώδους. Το

ιξωδόμετρο Brookfield σε πλήρη διάταξη φαίνεται στη Φωτογραφία 3.4.

Τέλος, με την αλλαγή των περιστρεφόμενων κυλίνδρων, το ιξωδόμετρο είναι σε θέση

να μετρήσει το ιξώδες οποιουδήποτε υγρού ή ρευστού. Επίσης, λόγω του ότι η

συσκευή έχει τη δυνατότητα αυξομείωσης του ρυθμού διάτμησης και της αντίστοιχης

διατμητικής τάσης, παρέχει την ευχέρεια εξακρίβωσης του τύπου της ροής του

ρευστού σε Νευτωνικό ή μη Νευτωνικό ρευστό. Καθώς επίσης, στην περίπτωση μη

Νευτωνικού ρευστού, να εξακριβωθεί εάν η συμπεριφορά είναι ψευδοπλαστική ή

πλαστική ή ακόμη θιξοτροπική ή ρεοπηκτική. Φωτογραφία 3.4 Ιξωδόμετρο Brookfield

Page 71: Πτυχιακή (PMB)

70

Οι θερμοκρασίες ελέγχου που συνήθως χρησιμοποιούνται είναι για την άσφαλτο

90,105 και 135°C, για την τροποποιημένη άσφαλτο με πολυμερή 135, 150 και 165°C

και για τα γαλακτώματα και τα ασφαλτικά διαλύματα 25 ή 50°C. Λεπτομερής

περιγραφή της δοκιμής κατά ASTM D 4402 ή ΕΝ 13302 δίνεται στη βιβλιογραφία

(ASTM D 4402, ΕΝ 13302).

3.7.3 Δοκιμή ιξώδους με ιξωδόμετρο κώνου και πλάκας

Η συσκευή (περιστρεφόμενου) κώνου-πλάκας μετρά και αυτή δυναμικό ιξώδες και η

αρχή λειτουργίας της είναι μεταξύ του ιξωδομέτρου δυναμικής διάτμησης και του

ιξωδομέτρου περιστρεφόμενου κυλίνδρου. Η άσφαλτος τοποθετείται μεταξύ του

κώνου και της ειδικής θερμαινόμενης πλάκας. Ο κώνος έχει πολύ μεγάλη αμβλεία

γωνία και εκτελεί πλήρη περιστροφή. Κατά την περιστροφή επιβάλλεται σταδιακά

και φορτίο από 100 έως 10.000gr. Η συσκευή έχει τη δυνατότητα να μετρήσει ιξώδες

μεταξύ 102 έως ΙΟ9 Pa.s (δηλαδή κατάλληλη για άσφαλτο και τροποποιημένη

άσφαλτο μόνο). Όπως και στο ιξωδόμετρο Brookfield, έτσι και στη συσκευή αυτή,

μπορεί να μεταβληθεί ο ρυθμός διάτμησης και κατά συνέπεια να εξακριβωθεί η

Νευτωνική ή μη-Νευτωνική συμπεριφορά του ρευστού. Λεπτομερής περιγραφή της

δοκιμής κατά τα Ευρωπαϊκά πρότυπα δίνεται στη βιβλιογραφία (ΕΝ 13702).

3.7.4 Δοκιμή ιξώδους με ιξωδόμετρα τριχοειδών σωλήνων

Η δοκιμή ιξώδους με ιξωδόμετρα τριχοειδών σωλήνων χρησιμοποιεί ειδικούς

γυάλινους σωλήνες σχήματος, γενικώς, U, βλέπε Σχήμα 3.1 (δ), όπου η άσφαλτος

στους 135°C ή το ασφαλτικό διάλυμα στους 60°C ρέει από το ένα σκέλος του

σωλήνα στο άλλο. Το ένα σκέλος των σωλήνων, στο οποίο τοποθετείται η

απαιτούμενη ποσότητα της ασφάλτου, έχει σχετικά μεγάλη διάμετρο και το άλλο

σκέλος έχει τριχοειδή διάμετρο και μικρούς σφαιρικούς χώρους για να παραλάβει

συγκεκριμένο όγκο ασφάλτου καθώς αυτή ρέει από το ένα σκέλος στο άλλο. Στην

περίπτωση αυτή μετράται το κινηματικό ιξώδες.

Η μέτρηση του κινηματικού ιξώδους (ν), σε μονάδες mm2/s γίνεται χρονομετρώντας

τη ροή συγκεκριμένης ποσότητας ασφάλτου και πολλαπλασιάζοντας το χρόνο αυτό

(t) με το συντελεστή διαβάθμισης του σωλήνα (C). Ο κάθε σωλήνας φέρει δύο ή

περισσότερους δείκτες για τον καθορισμό δύο ή περισσότερων χρόνων ροής.

Page 72: Πτυχιακή (PMB)

71

Αναλυτική περιγραφή της δοκιμής για τον καθορισμό του κινηματικού ιξώδους με

τριχοειδείς σωλήνες κατά ΕΝ ή ASTM δίνεται στη βιβλιογραφία (ΕΝ 12595, ASTM

D 2170).

Η μέτρηση του δυναμικού ιξώδους (η) με τριχοειδείς σωλήνες εκτελείται με

παρόμοιους σωλήνες, βλέπε Cannon-Manning Σχήμα 4.1, πλην όμως λόγω του ότι η

δοκιμή εκτελείται στους 60 °C η ροή της ασφάλτου υποβοηθείται ή εξαναγκάζεται με

την επιβολή υποπίεσης (κενό). Και στην περίπτωση αυτή, το δυναμικό ιξώδες (η), σε

μονάδες Pa.s, βρίσκεται από το γινόμενο του συντελεστή διαβάθμισης του σωλήνα

(Κ) επί του χρόνου ροής (t) συγκεκριμένης ποσότητας ασφάλτου. Αναλυτική

περιγραφή της δοκιμής για τον καθορισμό του δυναμικού ιξώδους με τριχοειδείς

σωλήνες κατά τα Ευρωπαϊκά και Αμερικανικά πρότυπα δίνεται στη βιβλιογραφία

(ΕΝ 12596, ASTM2171).

Και στις δύο περιπτώσεις, η διατήρηση και η ακρίβεια της θερμοκρασίας εκτέλεσης

της δοκιμής είναι ουσιαστικής σημασίας και επιτυγχάνεται με τη χρήση ελαιόλουτρου

και συστήματος ανάδευσης. Οι θερμοκρασίες ελέγχου είναι αυτές που

υποδεικνύονται από τις προδιαγραφές. Τις περισσότερες φορές το ιξώδες μετράται σε

περισσότερες των δυο θερμοκρασιών για να καθορισθεί η σχέση ιξώδους-

θερμοκρασίας. Όταν ο λογάριθμος των τιμών του ιξώδους απεικονίζεται συναρτήσει

των τιμών των θερμοκρασιών σε γραμμική κλίμακα η σχέση που λαμβάνεται είναι

αυτή της ευθείας γραμμής. Από το διάγραμμα αυτό καθορίζονται οι ακριβείς

ενδεδειγμένες θερμοκρασίες των ασφάλτων για κάθε στάδιο χρήσης.

3.7.5 Δοκιμή ιξώδους με ιξωδόμετρα δοχείου (κυπέλλου)

Τα ιξωδόμετρα δοχείου (κυπέλλου) χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό του ιξώδους

των γαλακτωμάτων και των διαλυμάτων. Κατά τη δοκιμή, το συγκεκριμένο δοχείο

(κύπελλο) γεμίζει με ποσότητα γαλακτώματος ή διαλύτου και αφήνεται για επαρκή

χρόνο μέχρι να αποκτήσει τη θερμοκρασία ελέγχου (συνήθως 40°C, 50°C ή 25°C).

Κατόπιν αφήνεται να διέλθει συγκεκριμένη ποσότητα (60 ή 50ml αναλόγως της

συσκευής) γαλακτώματος ή διαλύματος διαμέσου της οπής εκροής, η οποία

συλλέγεται σε ειδικό γυάλινο δοχείο και μετράται ο χρόνος εκροής της ποσότητας

αυτής. Ο χρόνος αυτός ορισμένες φορές πολλαπλασιάζεται με το διορθωτικό

συντελεστή του ιξωδομέτρου για τη θερμοκρασία που επιλέχθηκε και το τελικό

αποτέλεσμα είναι το ιξώδες του ρευστού σε δευτερόλεπτα (s).

Το αποτέλεσμα του ιξώδους από τη δοκιμή αυτή εκφράζεται πάντα σε δευτερόλεπτα.

Πλην όμως, αν ήθελε μετατραπεί σε δυναμικό ιξώδες ή κινηματικό ιξώδες θα πρέπει

να χρησιμοποιηθούν η σταθερά μετατροπής του ιξωδομέτρου (Saybolt-Fyrol) ή άλλο

(Engler) και οι σχέσεις 3.7 και 3.6.

Αναλυτική περιγραφή της δοκιμής κατά τα Ευρωπαϊκά και Αμερικανικά πρότυπα

δίνονται στη βιβλιογραφία (ΕΝ 12846-2, ASTM D 88 και ASTM D 1665).

3.8 Δοκιμή σημείου Fraass

Η δοκιμή αυτή καθορίζει τη θερμοκρασία (υπό του μηδενός) στην οποία η άσφαλτος

αποκτά μια κρίσιμη τιμή δυσκαμψίας και ρηγματώνεται υπό την επίδραση

εφελκυστικής δυνάμεως. Έτσι, θα μπορούσε να ειπωθεί ότι με τη δοκιμή αυτή

καθορίζεται η συμπεριφορά της ασφάλτου, η ευθραυστότητα αυτής, στις πολύ

χαμηλές θερμοκρασίες καλύπτοντας έτσι, μαζί με όλους τους προαναφερθέντες

ελέγχους, όλο το φάσμα των θερμοκρασιών.

Παρόλο που ο έλεγχος αυτός αναπτύχθηκε και προτάθηκε το 1937 (Fraass),

ουσιαστικά άρχισε να χρησιμοποιείται ευρέως με την εμφάνιση των τροποποιημένων

Page 73: Πτυχιακή (PMB)

72

ασφάλτων, διότι έτσι μπορούσε να καθορισθεί η θετική ή η αρνητική επίδραση του

χημικού προσθέτου στις θερμοκρασίες υπό το μηδέν. Σήμερα έχει υιοθετηθεί από

πολλούς οργανισμούς και έχει ενταχθεί στα Ευρωπαϊκά πρότυπα (ΕΝ 12593).

Η συσκευή Fraass αποτελείται από έναν ειδικό βραχίονα που έχει τη δυνατότητα να

επιβάλλει επαναλαμβανόμενες εφελκυστικές τάσεις επί της ασφάλτου δια μέσου

μεταλλικής λάμας, από ένα γυάλινο κυλινδρικό δοχείο με διπλά τοιχώματα, από

ειδικό θερμόμετρο με βαθμονόμηση από +30 έως -38°C και με 0,5°C διαβαθμίσεις

και συσκευή παραγωγής δοκιμίων (δημιουργία υμένα ασφάλτου πάνω σε ειδικές

λάμες). Η πτώση της θερμοκρασίας γίνεται με την προσθήκη ξηρού πάγου σε

αλκοόλη. Η συσκευή Fraass σε πλήρη διάταξη φαίνεται στη Φωτογραφία 3.5. Φωτογραφία 3.5 Συσκευή δοκιμής Fraass

Κατά τη δοκιμή παρασκευάζονται δοκίμια ασφάλτου που συνίστανται στη

δημιουργία υμένα ασφάλτου πάνω σε μεταλλικές λάμες διαστάσεων, (20mmx41

mmx0,l 5mm)±0.2mm. Η ποσότητα του ασφαλτικού συνδετικούπου τοποθετείται

πάνω στη λάμα είναι 0,4χρ25 (g), όπου ρ25 η πυκνότητα του συνδετικού στους 25 °C

κατά ΕΝ 3838.

Η λάμα με την άσφαλτο τοποθετούνται επί της συσκευής Fraass, με θερμοκρασία

Page 74: Πτυχιακή (PMB)

73

εκκίνησης τουλάχιστον 15 °C πάνω από την αναμενόμενη θερμοκρασία θράυσης, και

επιβάλλεται σε επαναλαμβανόμενη κάμψη, με παράλληλη σταθερή μείωση της

θερμοκρασίας (1°C ανά λεπτό), μέχρι η άσφαλτος να αποκτήσει την κρίσιμη τιμή

δυσκαμψίας και να ρηγματωθεί. Η θερμοκρασία κατά τη ρηγμάτωση ορίζεται ως το

σημείο θραύσης. Ως αντιπροσωπευτική τιμή θραύσης κατά Fraass λαμβάνεται ο

μέσος όρος δύο αποτελεσμάτων, υπό την προϋπόθεση ότι οι δύο λαμβανόμενες τιμές

δεν διαφέρουν περισσότερο από 2 °C. Σε αντίθετη περίπτωση εκτελούνται άλλες δύο

δοκιμές και ως αντιπροσωπευτική τιμή λαμβάνεται ο μέσος όρος των τεσσάρων

τιμών. Το αποτέλεσμα, σε κάθε περίπτωση εκφράζεται στον πλησιέστερο ακέραιο

βαθμό κελσίου. Αναλυτική περιγραφή της δοκιμής δίνεται στο πρότυπο ΕΝ 12593.

Ουσιαστικά το σημείο αυτό αντιστοιχεί σε μία θερμοκρασία ισοδυσκαμψίας, δηλαδή

θερμοκρασία στην οποία η άσφαλτος αποκτά τέτοια δυσκαμψία που η αντοχή της σε

κόπωση (ρηγμάτωση) λόγω επαναλαμβανόμενων φορτίσεων είναι ανεξάρτητη του

αριθμού φορτίσεων (μία μόνο φόρτιση είναι αρκετή να προκαλέσει ρηγμάτωση) και

ρηγματώνεται αμέσως μόλις το μέτρο δυσκαμψίας λάβει αυτή την κρίσιμη τιμή. Έχει

αποδειχθεί (Thenoux et al.) ότι κοντά στο σημείο θραύσης κατά Fraas η άσφαλτος

έχει μέτρο δυσκαμψίας 2.1x109, το οποίο πλησιάζει το μέγιστο μέτρο δυσκαμψίας

των ασφάλτων 2.7x109 Pa.

3.9 Δοκιμή σημείου ανάφλεξης και καύσης - Μέθοδος ανοικτού δοχείου

Cleveland

Η δοκιμή σημείου ανάφλεξης και καύσης φωτιάς καθορίζει τις θερμοκρασίες κατά τις

οποίες οι ατμοί, που παράγονται κατά τη θέρμανση του ασφαλτικού συνδετικού

υλικού, αναφλέγονται για πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, παρουσία γυμνής φλόγας

και κατόπιν, σε υψηλότερη θερμοκρασία, καίγονται συνεχώς για χρονικό διάστημα

τουλάχιστον 5 δευτερολέπτων. Η δεύτερη θερμοκρασία ονομάζεται θερμοκρασία

καύσης (φωτιάς) και συνήθως δε χρησιμοποιείται, διότι πριν από αυτήν υπάρχει η

θερμοκρασία ανάφλεξης που μπορεί να δημιουργήσει εξίσου σοβαρό κίνδυνο. Έτσι,

η δοκιμή ανάφλεξης είναι κυρίως δοκιμή ασφάλειας για την αποφυγή ατυχημάτων

κατά την περίπτωση υπερθέρμανσης της ασφάλτου.

Κατά τη δοκιμή αυτή, ποσότητα ασφάλτου που έχει τοποθετηθεί σε ειδικό ανοικτό

δοχείο (δοχείο Cleveland) θερμαίνεται αρχικά με έντονο ρυθμό (14-17 °C/min). Όταν

η θερμοκρασία ανέλθει στους περίπου 56 °C κάτω από το αναμενόμενο σημείο

ανάφλεξης, ο ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας μειώνεται, έτσι ώστε στους

τελευταίους (23±5) °C κάτω από το αναμενόμενο σημείο ανάφλεξης ο ρυθμός να

είναι 5-6°C/min . Κατά το στάδιο αυτό της θέρμανσης, από το κέντρο του δοχείου

διέρχεται περιοδικά (κάθε 2°C) γυμνή φλόγα. Η θερμοκρασία στην οποία εμφανίζεται

ανάφλεξη των ατμών ορίζεται ως σημείο ανάφλεξης. Με την ίδια συσκευή, αν

συνεχιστεί η θέρμανση, καθορίζεται και το σημείο καύσης.

Οι θερμοκρασίες ανάφλεξης και καύσης που μετρήθηκαν σε βαρομετρική πίεση

περιβάλλοντος διορθώνονται για κανονική ατμοσφαιρική πίεση

101.3 kPa χρησιμοποιώντας σχετική εξίσωση. Αναλυτική περιγραφή της δοκιμής

δίνεται στη βιβλιογραφία (ΕΝ 2592, ASTM D 92).

Το σημείο ανάφλεξης είναι καθοριστικής σημασίας για την ασφαλή μεταφορά

ασφαλτικών υλικών. Το σημείο ανάφλεξης των περισσοτέρων ασφάλτων

οδοστρωσίας είναι μεταξύ 210-235°C, ενώ των ασφαλτικών δια-λυμάτων πάρα πολύ

χαμηλό, συνήθως από 27 έως 100°C για ταχείας και μέσης εξάτμισης. Τα βραδείας

εξάτμισης διαλύματα μπορεί να έχουν σημείο ανάφλεξης και πάνω από 110°C.

Page 75: Πτυχιακή (PMB)

74

3.10 Δοκιμή διαλυτότητας

Η δοκιμή διαλυτότητας εκτελείται για να διαπιστωθεί ο βαθμός διαλυτότητας του

ασφαλτικού συνδετικού υλικού, που έχει λίγες ή καθόλου μη οργανικές προσμίξεις ή

ορυκτά υλικά (άλατα, ελεύθερος άνθρακας κλπ.) εκτός από ανακτηθέν συνδετικό

υλικό από ασφαλτόμιγμα, σε ειδικό διαλύτη. Το τολουένιο χρησιμοποιείται ως

διαλύτης αναφοράς. Σημειώνεται ότι ασφαλτικά συνδετικά υλικά θα έχουν

διαφορετική διαλυτότητα σε διαφορετικούς διαλύτες.

Κατά το πρότυπο ΕΝ 12592, 2 γραμμάρια ασφάλτου διαλύονται σε 100ml διαλύτου

και κατόπιν το διάλυμα φιλτράρεται. Το ποσό των ουσιών που παρακρατούνται από

το φίλτρο πλένεται, ξηραίνεται ζυγίζεται και εκφράζεται επί τοις εκατό συναρτήσει

του αρχικού βάρους της ασφάλτου. Το ποσοστό αυτό αφαιρούμενο από το 100

καθορίζει τη διαλυτότητα της ασφάλτου. Η ύπαρξη αδιάλυτων ουσιών πλέον του

μεγίστου προδιαγραφομένου ποσοστού απαγορεύεται. Αναλυτική περιγραφή της

δοκιμής δίνεται στη βιβλιογραφία (ΕΝ 12592). Παρόμοια είναι η διαδικασία της

δοκιμής και κατά το αμερικανικό πρότυπο ASTM D 2042.

3.11 Δοκιμή δύναμης ολκιμότητας

Με τη δοκιμή αυτή καθορίζονται οι εφελκυστικές ιδιότητες ασφαλτικών συνδετικών

υλικών, ειδικότερα της τροποποιημένης ασφάλτου, υπό την έννοια της δύναμης

ολκιμότητας. Η ενέργεια που δαπανάται κατά τη διάρκεια της δοκιμής δύναμης

ολκιμότητας είναι κριτήριο αποτίμησης της ποιότητας των υλικών. Η δοκιμή

εκτελείται σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 13589 και ο υπολογισμός της ενέργειας των

ασφαλτικών συνδετικών υλικών από εφελκυστικές ιδιότητες γίνεται σύμφωνα με το

πρότυπο ΕΝ 13703.

Η δοκιμή εκτελείται με τη συσκευή ολκιμότητας, η οποία έχει τροποποιηθεί έτσι

ώστε να καταγράφεται με ακρίβεια ±0,1 Ν η εφελκυστική δύναμη (εντός της

περιοχής από 1Ν έως 300Ν) που ασκείται στο δοκίμιο καθώς και η επερχόμενη

επιμήκυνση αυτού (εντός της περιοχής lmm έως όχι περισσότερο των 450mm) με

ακρίβεια ±lmm. Ο ρυθμός έλξης του δοκιμίου, 50±2,5mm/min, είναι ο ίδιος με τον

ρυθμό που χρησιμοποιείται στη δοκιμή ολκιμότητας, βλέπε παράγραφο 4.5.

Κατά τη δοκιμή, το ασφαλτικό συνδετικό υλικό ‘χύνεται’ (τοποθετείται) σε

μεταλλικές μήτρες παρόμοιες με αυτές της δοκιμής ολκιμότητας, αφήνεται να

κρυώσει και κατόπιν τοποθετείται εντός της συσκευής που φέρει, πλην της συσκευής

επιβολής/καταγραφής δύναμης ολκιμότητας, και υδρόλουτρο ακρίβειας ±0,5 °C.

Η θερμοκρασία εκτέλεσης της δοκιμής είναι συνήθως (5±0,5) °C, πλην όμως μαλακές

άσφαλτοι θα μπορούσαν να δοκιμαστούν σε χαμηλότερη θερμοκρασία δηλαδή

(0±0,5) °C, ενώ σκληρές τροποποιημένες άσφαλτοι στους (10±0,5) °C ή ακόμη και

(15±0,5) °C.

Το δοκίμιο (ή δοκίμια) ασφάλτου αφού αποκτήσουν την ενδεδειγμένη θερμοκρασία

και έχουν τοποθετηθεί στη συσκευή, επιμηκύνονται με σταθερό ρυθμό μέχρι να

επιτευχθεί επιμήκυνση 1333% (400mm). Σε περίπτωση που το δοκίμιο σπάσει πριν

την επιθυμητή επιμήκυνση, η δοκιμή επαναλαμβάνεται. Εάν και το δεύτερο δοκίμιο

σπάσει πριν την επιθυμητή επιμήκυνση η δοκιμή επαναλαμβάνεται αυξάνοντας τη

θερμοκρασία σε βήματα των 5 °C, μέχρι να επιτευχθεί η επιθυμητή επιμήκυνση.

Κατά τη διάρκεια επιβολής της έλξης, καταγράφεται συνεχώς η δύναμη που

επιβάλεται, όπως και η επιμήκυνση.

Η συμβατική ενέργειαΕ\, σε μονάδες J/cm2, υπολογίζεται ως ορίζεται από το

πρότυπο ΕΝ 13703 και είναι ο μέσος όρος τιμών από τρία δοκίμια.

Η δοκιμή δύναμης ολκιμότητας επίσης περιγράφεται και από το Αμερικανικό

πρότυπο AASHTO Τ 300

.

Page 76: Πτυχιακή (PMB)

75

3.12 Δοκιμή εφελκυσμού

Η δοκιμή εφελκυσμού είναι μία εναλλακτική δοκιμή προσδιορισμού των

εφελκυστικών ιδιοτήτων των τροποποιημένων ασφάλτων, παρόμοια της δοκιμής

δύναμης ολκιμότητας.

Η δοκιμή εκτελείται, σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 13587, σε θερμοκρασία 5 °C και με

μεγαλύτερη ταχύτητα έλξης από αυτήν της δοκιμής δύναμης ολκιμότητας. Η

συμβατική ενέργεια και στην περίπτωση αυτή υπολογίζεται ως ορίζεται από το

πρότυπο ΕΝ 13703.

3.13 Δοκιμή εκκρεμούς vialit

Η δοκιμή αυτή καθορίζει τη συνεκτικότητα των ασφαλτικών συνδετικών υλικών στην

περίπτωση που αυτά ήθελαν χρησιμοποιηθούν σε ασφαλτικές επαλείψεις (surface

dressing).

Η δοκιμή εκτελείται, σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 13588, σε διάφορες θερμοκρασίες

εντός του εύρους -10 °C έως +80 °C και το αποτέλεσμα εκφράζει τη συνεκτικότητα

του ασφαλτικού συνδετικού υλικού σε διάφορες θερμοκρασίες. Η συνεκτικότητα

τελικά μετατρέπεται σε ενέργεια η οποία εκφράζεται σε μονάδες σε J/cm2.

Περισσότερες πλκηροφορίες δίνονται στη βιβλιογραφία (ΕΝ 13588).

3.14 Δοκιμή σταθερότητας σε αποθήκευση

Η δοκιμή αυτή προσδιορίζει τη σταθερότητα αποθήκευσης της τροποποιημένης

ασφάλτου σε υψηλές θερμοκρασίες. Η τροποποιημένη άσφαλτος και ειδικότερα με

πολυμερή είναι γνωστό ότι παρουσιάζει διαχωρισμό κάτω από ειδικές συνθήκες.

Κατά τη δοκιμή, η οποία εκτελείται κατά ΕΝ 13399 ένα ομοιογενές δείγμα

τροποποιημένης ασφάλτου τοποθετείται σε ειδικό σωληνάριο λεπτού αλουμινίου και

τοποθετείται κάθετα σε φούρνο θερμοκρασίας 180±5 °C για τρεις (3) ημέρες.

Κατόπιν το δείγμα αφήνεται να κρυώσει και κόβεται σε τρία ίσα μέρη. Το υλικό που

περιέχεται στα δύο άκρα (πάνω και κάτω) αναλύεται περεταίρω για πιθανές αλλαγές

στις χαρακτηριστικές του ιδιότητες.

Συνήθως, μετά την αποθήκευση των τριών ημερών, ελέγχεται η εισδυτικότητα και το

σημείο μάλθωσης και οι τιμές που λαμβάνονται συγκρίνονται με αυτές πριν την

αποθήκευση. Η διαφορές θα πρέπει να είναι εντός των προδιαγραφόμενων ορίων.

Περισσότερες πληροφορίες δίνονται στη βιβλιογραφία (ΕΝ 13399).

3.15 Δοκιμή τέφρας

Η δοκιμή αυτή εκτελείται για τον καθορισμό του ποσοστού ανόργανων

υπολειμμάτων που προκύπτουν μετά την καύση της ασφάλτου. Κατά τη δοκιμή αυτή

μικρή ποσότητα ασφάλτου ή πίσσας καίγεται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες μέχρι η

στάχτη να είναι ελεύθερη από άνθρακα. Η εναπομένουσα ποσότητα ανόργανων

προσμίξεων ζυγίζεται και η ποσότητα εκφράζεται επί τοις εκατό συναρτήσει του

αρχικού βάρους του δείγματος. Η δοκιμή αυτή, επειδή η παρουσία ανόργανων

προσμίξεων δεν είναι αναγκαστικά επιβλαβής στην άσφαλτο, δεν εκτελείται

συστηματικά από πολλά εργαστήρια. Αναλυτική περιγραφή της δοκιμής δίνεται στη

βιβλιογραφία (AASHTO Τ 111).

3.16 Δοκιμή καθορισμού ειδικού βάρους και πυκνότητας ασφαλτικού

συνδετικού υλικού-μέθοδος πυκνόμετρου με επιστόμιο

Με τη δοκιμή αυτή καθορίζεται το ειδικό βάρος και η πυκνότητα ασφαλτικού

συνδετικού υλικού, εκτός από ασφαλτικά γαλακτώματα, κάνοντας χρήση ειδικών

υάλινων πυκνόμετρων. Η δοκιμή εκτελείται σε θερμοκρασία 25±0,2 °C.

Στα πυκνόμετρα αυτά τοποθετείται ποσότητα θερμού συνδετικού υλικού (πλήρωση

περίπου μέχρι τα 3/4 του πυκνομέτρου) αποφεύγοντας τη δημιουργία φυσαλίδων

αέρα. Αφού το πυκνόμετρο με την άσφαλτο αφεθεί να κρυώσει σε θερμοκρασία

περιβάλλοντος για τουλάχιστον 40 λεπτά, ζυγίζεται (βάρος Α) μαζί με το επιστόμιο

Page 77: Πτυχιακή (PMB)

76

του (γυάλινη τάπα). Στη συνέχεια συμπληρώνεται πλήρως ο υπόλοιπος όγκος με

αποσταγμένο, κατά προτίμηση, νερό και αφού τοποθετηθεί στο υδρόλουτρο για

τουλάχιστον 30 λεπτά για να λάβει τη θερμοκρασία των 25°C ζυγίζεται (βάρος Β).

Αφού καθαρισθεί πλήρως το πυκνόμετρο ζυγίζεται στον αέρα άδειο και γεμάτο με

αποσταγμένο νερό, στην ίδια θερμοκρασία, (βάρος Γ και Δ αντίστοιχα, όλα τα βάρη

συμπεριλαμβάνουν το κάλυμμα του πυκνομέτρου). Το ειδικό βάρος της ασφάλτου

υπολογίζεται από τον τύπο:

Ειδικό βάρος = (Α-Γ) / [(Δ-Γ)-(Β-Α)], και (3.10)

Πυκνότητα = ειδικό βάρος ασφάλτου x pw (3.11)

όπου:

pw το ειδικό βάρος του νερού στους 25°C που είναι 0,9971.

Για οποιαδήποτε άλλη θερμοκρασία δοκιμής ακολουθείται η ίδια διαδικασία αλλά για

τον υπολογισμό της πυκνότητας χρησιμοποιείται, αντίστοιχα, το ειδικό βάρος του

νερού στη θερμοκρασία αυτή.

Αναλυτική περιγραφή της δοκιμής δίνεται στη βιβλιογραφία (ΕΝ 15326, ASTM D

70).

3.17 Δοκιμή καθορισμού περιεκτικότητας ύδατος (υγρασίας) στην άσφαλτο

Ο καθορισμός του ποσοστού υγρασίας στην άσφαλτο, τις πολύ λίγες φορές που

απαιτείται να προσδιοριστεί, γίνεται με απόσταξη. Κατά τη δοκιμή, ποσότητα

ασφάλτου διαλύεται με κατάλληλο διαλύτη (ξυλένιο) και κατόπιν το διάλυμα

αποστάζεται. Κατά την απόσταξη η ποσότητα της υγρασίας συλλέγεται σε ειδικό

γυάλινο διαβαθμισμένο σωλήνα. Ο όγκος του συλλεχθέντος νερού προς το αρχικό

βάρος του δείγματος της ασφάλτου επί τοις εκατό εκφράζει το ποσοστό ύδατος στην

άσφαλτο. Αναλυτική περιγραφή της δοκιμής δίνεται στη βιβλιογραφία (AASHTO Τ

55).

3.18 Μηχανικές ιδιότητες της ασφάλτου

Σε αντίθεση με πολλά παραδοσιακά δομικά υλικά, όπως σίδηρο, τσιμέντο κλπ., των

οποίων οι ιδιότητες είναι σταθερές, η συμπεριφορά της ασφάλτου υπό την επίδραση

της διάρκειας φόρτισης και της θερμοκρασίας μεταβάλλεται από ελαστική σε ιξώδη.

Όταν η εντατική κατάσταση (επιβολή τάσης) είναι για πολύ σύντομο χρονικό

διάστημα και ταυτόχρονα η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή, η άσφαλτος

συμπεριφέρεται ως καθαρά ελαστικό (ψαθυρό) υλικό. Αντίθετα, όταν η τάση

επιβάλλεται για μεγάλο χρονικό διάστημα και/ή η θερμοκρασία είναι υψηλή, η

συμπεριφορά της ασφάλτου είναι ιξώδης.

Μεταξύ των παραπάνω δύο ακραίων καταστάσεων, η συμπεριφορά της ασφάλτου

είναι ιξωδοελαστική. Οι συνθήκες που εμφανίζονται στην πράξη είναι μία ενδιάμεση

κατάσταση των παραπάνω συνθηκών. Κατά συνέπεια, η άσφαλτος, στην πράξη,

συμπεριφέρεται ως ιξωδοελαστικό υλικό και οι μηχανικές της ιδιότητες εξαρτώνται

τόσο από τη θερμοκρασία (Τ) όσο και από το χρόνο επιβολής (t) της τάσης (σ).

3.18.1 Ιξωδοελαστική συμπεριφορά ασφάλτου

Η γνώση της ιξωδοελαστικής συμπεριφοράς και γενικότερα της μηχανικής

συμπεριφοράς της ασφάλτου είναι ουσιαστικής σημασίας για το μηχανικό διότι μόνο

έτσι μπορεί να υπολογίσει τις αναπτυσσόμενες παραμορφώσεις υπό συνθήκες έργου,

και γενικότερα να υπολογίσει τις θεμελιώδεις μηχανικές ιδιότητες τόσο της ασφάλτου

όσο και των αντιστοίχων ασφαλτομιγμάτων.

Πολλοί ερευνητές προσπάθησαν να απεικονίσουν την ιξωδοελαστική συμπεριφορά

της ασφάλτου με μαθηματικές εξισώσεις. Οι εξισώσεις αυτές βασίζονταν στη

συμπεριφορά δύο μηχανικών στοιχείων που αποδίδουν,

μεμονωμένα, την ελαστικότητα και το ιξώδες του υλικού. Τα στοιχεία αυτά είναι το

ελατήριο και το υδραυλικό έμβολο, Σχήμα 4.6(α),(β), αντίστοιχα. Το μέγεθος της

Page 78: Πτυχιακή (PMB)

77

παραμόρφωσης (ε), για το πρώτο, είναι ανάλογο της τάσης (σι) που εφαρμόζεται

(νόμος Hooke) και είναι πάντοτε αντιστρεπτό (αναιρέσιμο), ενώ για το δεύτερο, είναι

ανάλογο του ιξώδους του ρευστού (η) και είναι μη αντιστρεπτό (μη αναιρέσιμο), -

νευτώνεια συμπεριφορά. Σχήμα 3.4 Συμπεριφορά ελαστικών, ιξώδων και ιξωδοελαστικών υλικών

Η τελική μαθηματική σχέση της ιξωδοελαστικής συμπεριφοράς της ασφάλτου μπορεί

να προκύψει από συνδυασμό των παραπάνω δύο στοιχείων. Δύο από αυτούς τους

συνδυασμούς, γνωστοί ως πρότυπο Voigt- Kelvin και ως πρότυπο Burgers-Frankel,

δίνονται στο Σχήμα 3.4 (γ) και (δ). Στο πρώτο πρότυπο, κατά τη φόρτιση η ανηγμένη

παραμόρφωση αυξάνεται προοδευτικά, αλλά με επιβραδυνόμενη ταχύτητα, με την

πάροδο του χρόνου. Μετά την αποφόρτιση (σ=0) η παραμόρφωση αρχίζει να

μειώνεται προοδευτικά και μετά από άπειρο χρόνο, η παραμόρφωση μηδενίζεται.

Ουσιαστικά, η συμπεριφορά αυτή είναι η τυπική συμπεριφορά ενός ιδανικού

ελαστομερούς υλικού (Κεχαγιόγλου et al.).

Το δεύτερο πρότυπο, Σχήμα 3.4 (δ), περιγράφει ουσιαστικά, την πολύπλοκη

Page 79: Πτυχιακή (PMB)

78

ιξωδοελαστική συμπεριφορά της ασφάλτου. Με την εφαρμογή της τάσης το πρότυπο

παρουσιάζει αμέσως μία ελαστική παραμόρφωση, στη συνέχεια αρχίζει να

παραμορφώνεται με αυξανόμενο ρυθμό αλλά μη γραμμικά. Έτσι, εάν στο πρότυπο

αυτό εφαρμοσθεί σταθερή τάση (σι), η ανηγμένη παραμόρφωση (ε) μετά από χρόνο

(t), για συγκεκριμένη θερμοκρασία, θα μπορούσε να υπολογισθεί, για το πρότυπο

Burgers- Frankel, από την παρακάτω εξίσωση:

ε = σι/Ει + (σι/Ε2) x (1 -e‘k) + (σι/η3) x t (3.12)

όπου:

Ει = μέτρο ελαστικότητας του ελατηρίου

Ε2 = μέτρο ελαστικότητας της ελαστομερούς συμπεριφοράς

η2, η3 = ιξώδες της ελαστομερούς (πρότυπο Voigt-Kelvin) και νευτώνειας

συμπεριφοράς (υδραυλικό έμβολο) k = t χ (Ε2/η2),

t = χρόνος φόρτισης

Μετά την αποφόρτιση ανακτάται αμέσως η ελαστική παραμόρφωση, κατόπιν

ανακτάται σιγά-σιγά και η παραμόρφωση που οφείλεται στην ιξωδοελαστική

συμπεριφορά της ασφάλτου και τέλος, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα παραμένει

μία παραμόρφωση, μη αναιρέσιμη, γνωστή ως παραμένουσα παραμόρφωση. Η

τελευταία οφείλεται στην ιξώδη συμπεριφορά της ασφάλτου. Η μη αναιρέσιμη

παραμόρφωση είναι ίση με [(σι/η3) χ t] και είναι και η αιτία της παραμένουσας

παραμόρφωσης που εμφανίζουν οι ασφαλτοτάπητες (τροχοαυλάκωση).

Πλην των παραπάνω μηχανικών προτύπων αναπτύχθηκαν και άλλα, περισσότερο

πολύπλοκα πρότυπα, τα οποία είναι διάφοροι συνδυασμοί των προαναφερθέντων, με

σκοπό να προσομοιάσουν καλύτερα την καμπύλη μετά την αποφόρτιση. Για τις

ανάγκες της οδοποιίας το πρότυπο Burgers- Frankel είναι επαρκέστατο.

3.18.2 Μέτρο δυσκαμψίας ασφάλτου

Τα μηχανικά πρότυπα που αναφέρθηκαν προηγουμένως, αλλά και τα περισσότερο

σύνθετα μαθηματικά μοντέλα, δεν μπορούν να περιγράφουν απόλυτα την πολύπλοκη

μηχανική συμπεριφορά των ασφάλτων και να καθορίσουν εύκολα τις μηχανικές

ιδιότητες αυτών. Το 1954 ο Van der Poel πρωτοπαρουσίασε την έννοια του μέτρου

δυσκαμψίας ως τη θεμελιώδη παράμετρο για την περιγραφή των μηχανικών

ιδιοτήτων των ασφάλτων, κατ' αναλογία με το μέτρο ελαστικότητας των στερεών

υλικών.

Το μέτρο δυσκαμψίας της ασφάλτου (Sbit ή πολλές φορές χάριν συντομίας Sb), κατά

αναλογία του μέτρου ελαστικότητας (Ε) (μέτρο Young), είναι ο λόγος της τάσης (σ)

προς την ανηγμένη παραμόρφωση (επιμήκυνση) (ε). Το μέγεθος όμως του μέτρου

δυσκαμψίας εξαρτάται από τη θερμοκρασία (Τ) και το χρόνο φόρτισης (t). Επίσης,

έγινε η παραδοχή ότι η παραμόρφωση είναι ανάλογη της επιβαλλόμενης τάσης. Η

παραδοχή αυτή ισχύει με την προϋπόθεση ότι η ανηγμένη παραμόρφωση είναι

μικρότερη του 1%. Καθώς ο κύριος σκοπός, κατά τη διαστασιολόγηση των

οδοστρωμάτων, είναι να περιορίζεται ή να αποτρέπεται παραμόρφωση πολύ

μικρότερη του 1%, η παραπάνω προϋπόθεση ικανοποιείται πλήρως. Έτσι ισχύει η

γενική εξίσωση:

(Sbit)t,T = (σ/ε)(,τ (3.13)

Η μεταβλητότητα του μέτρου δυσκαμψίας της ασφάλτου συναρτήσει του χρόνου

φόρτισης και της θερμοκρασίας επεξηγείται στο Σχήμα 3.5.

Page 80: Πτυχιακή (PMB)

79

Σχήμα 3.5 Μηχανική συμπεριφορά ασφάλτου συναρτήσει του χρόνου φόρτισης και της θερμοκρασίας

Όπως φαίνεται στο σχήμα αυτό, σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες και όταν ο χρόνος

φόρτισης είναι πολύ χαμηλός η συμπεριφορά της ασφάλτου είναι ελαστική

(απεικόνιση με ευθεία γραμμή) και το μέγεθος του μέτρου δυσκαμψίας λαμβάνει τη

μέγιστη τιμή. Η μέγιστη αυτή τιμή είναι ανεξάρτητη της θερμοκρασίας και του

χρόνου φόρτισης. Συνεπώς το μέτρο δυσκαμψίας της ασφάλτου είναι ίσο με το μέτρο

ελαστικότητας αυτής (Sbit = Ε). Η τιμή αυτή βρέθηκε ότι είναι μεταξύ 2.6 και

3.0x109 Pa και συνήθως λαμβάνεται ίση με 2.7x109 Pa.

Αντιθέτως, όταν ο χρόνος φόρτισης είναι πολύ μεγάλος ή/και οι θερμοκρασίες πολύ

υψηλές η άσφαλτος συμπεριφέρεται ως καθαρά ιξώδες υλικό (απεικόνιση με

κεκλιμένη ευθεία 45°). Στο ενδιάμεσο διάστημα, όπως προ- αναφέρθηκε, η

συμπεριφορά είναι ιξωδοελαστική.

Έτσι, για έναν αντιπροσωπευτικό χρόνο φόρτισης 0,01 sec (αντιστοιχεί σε ταχύτητα

50km/h), το μέτρο δυσκαμψίας της ασφάλτου μειώνεται με την αύξηση της

θερμοκρασίας. Ομοίως για μια αντιπροσωπευτική θερμοκρασία 20°C, το μέτρο

δυσκαμψίας μειώνεται με την αύξηση του χρόνου φόρτισης. Οι αυξομειώσεις αυτές

επηρεάζουν τις αντίστοιχες μηχανικές ιδιότητες των ασφαλτομιγμάτων και κατ'

επέκταση τη μηχανική συμπεριφορά του οδοστρώματος.

3.18.3 Μέτρηση του μέτρου δυσκαμψίας της ασφάλτου

Το μέτρο δυσκαμψίας της ασφάλτου σε διάφορες θερμοκρασίες μπορεί να μετρηθεί

εργαστηριακά με ειδικά όργανα (συσκευές). Η μέθοδος μέτρησης βασίζεται στη

μέτρηση της διατμητικής παραμόρφωσης (γ). Η αντίσταση σε διάτμηση εκφράζεται

με το μέτρο διάτμησης (G) και ορίζεται ως:

G = διατμητική τάση (τ)/διατμητική παραμόρφωση (γ) (3.14)

Page 81: Πτυχιακή (PMB)

80

Το μέτρο διάτμησης και το μέτρο ελαστικότητας Ε συνδέονται με τη σχέση: Ε =

2(1+μ)G (3.15)

όπου:

μ = λόγος Poisson.

Η τιμή του λόγου Poisson για τη σχεδόν ασυμπίεστη άσφαλτο λαμβάνεται ίση με 0.5.

Έτσι, η σχέση 3.15 γίνεται:

E = 3G (3.16)

Η διατμητική τάση μπορεί να καθορισθεί από το στατικό φορτίο κατά τη δοκιμή

ερπυσμού ή από το δυναμικό φορτίο, κατά την επιβολή ημιτονοειδούς φορτίου. Στην

περίπτωση που επιβάλλεται στατικό φορτίο η διατμητική παραμόρφωση, και κατ'

επέκταση το μέτρο διάτμησης, μετράται σε διαφορετικούς χρόνους φόρτισης,

συνήθως από 1 έως 105 δευτερόλεπτα.

Κατά τη δυναμική φόρτιση, η διατμητική τάση, συνήθως εφαρμόζεται με τη μορφή

ημιτονοειδούς μεταβλητής τάσης με συχνότητα σταθερή και

σταθερού πλάτους. Ως εκ τούτου, και η διατμητική παραμόρφωση μεταβάλλεται

ημιτονοειδώς με την ίδια συχνότητα και πλάτος, όπως και η εφαρμοσμένη τάση. Το

μέτρο διάτμησης, συνεπώς, για συγκεκριμένη συχνότητα (Gf) καθορίζεται από τη

σχέση:

Gf = (τ/γ)f (3.17)

Συνεπώς, το μέτρο δυσκαμψίας της ασφάλτου, με τις προϋποθέσεις του Van der Poel,

είναι:

Sf=3Gf ή St = 3Gt (3.18)

όπου:

f = σε Hz

t = σε sec.

Έτσι, εκτελώντας έναν από τους παραπάνω ελέγχους σε διαφορετικές θερμοκρασίες

και διαφορετικούς χρόνους φόρτισης καθορίζεται το μέτρο δυσκαμψίας της

ασφάλτου και λαμβάνονται καμπύλες της μορφής του Σχήματος 3.5.

Η συσκευή που συνήθως χρησιμοποιείται σήμερα, κυρίως για λόγους οικονομίας και

ευκολίας, είναι αυτή που αναπτύχθηκε από το εργαστήριο της Shell (KSLA) στο

τέλος της δεκαετίας του '60. Η συσκευή (Fenijin Krooshof) είναι παρόμοια με το

ιξωδόμετρο ολισθαίνουσας πλάκας (παράγραφος 3.7.1.1), με μόνη τη διαφορά ότι το

πάχος του υμένα της ασφάλτου είναι πολύ μεγαλύτερο. Γνωρίζοντας τη μετατόπιση

της πλάκας, τη διατμητική τάση και το πάχος του δοκιμίου της ασφάλτου, μπορεί να

μετρηθεί το μέτρο δυσκαμψίας της ασφάλτου στην περιοχή από 103 έως ΙΟ9 Pa.

3.18.4 Εκτίμηση του μέτρου δυσκαμψίας της ασφάλτου

Η μέτρηση του μέτρου δυσκαμψίας, σε όλο το φάσμα των θερμοκρασιών και χρόνων

φόρτισης, είναι χρονοβόρα υπόθεση και απαιτεί την ύπαρξη καλά εξοπλισμένου

εργαστηρίου. Ο Van der Poel στη θεμελιώδη έρευνά του, το 1954 (Van der Poel),

μετά από έλεγχο πολλών ασφάλτων σε διαφορετικές συνθήκες, απέδειξε ότι, κάτω

από οποιεσδήποτε συνθήκες, το μέτρο δυσκαμψίας της ασφάλτου μπορεί να

εκτιμηθεί από το σημείο μάλθωσης και το δείκτη διείσδυσης (ΡΙ) κάνοντας χρήση του

ειδικού νομογραφήματος που πρότεινε. Το νομογράφημα Van der Poel, Σχήμα 3.6

είναι γενικώς αποδεκτό και χρησιμοποιείται διεθνώς, μέχρι και σήμερα, από όλους

τους ενασχολούμενους με θέματα ασφάλτου και ασφαλτομιγμάτων στην

κατασκευαστική οδοποιία.

Η χρήση του νομογραφήματος για τον καθορισμό του μέτρου δυσκαμψίας της

ασφάλτου είναι απλή. Εφ' όσον είναι γνωστό το σημείο μάλθωσης (ΣΜ), ή

γενικότερα η θερμοκρασία στην οποία η διείσδυση είναι 800pen (Τ8οο),και Ή

θερμοκρασία (Τ) στην οποία απαιτείται ο καθορισμός του Sbit, υπολογίζεται η

Page 82: Πτυχιακή (PMB)

81

διαφορά (Τ800-Τ). Το σημείο αυτό τοποθετείται στο μεσαίο οριζόντιο άξονα των

θερμοκρασιών. Ο άξονας αυτός έχει τιμές εκατέρωθεν του μηδενός. Οι τιμές δεξιά

του μηδενός αντιπροσωπεύουν τις θετικές τιμές της παραπάνω διαφοράς, στη

περίπτωση αυτή η θερμοκρασία καθορισμού του μέτρου δυσκαμψίας είναι μικρότερη

της θερμοκρασίας Τ800 (η πλέον συνήθης των περιπτώσεων). Οι τιμές αριστερά του

μηδενός, αντιπροσωπεύουν ουσιαστικά τις αρνητικές τιμές της διαφοράς Τ8οο-Τ,

δηλαδή όταν η θερμοκρασία καθορισμού του μέτρου δυσκαμψίας είναι μεγαλύτερη

της Tgoo (σπάνια περίπτωση).

Από το σημείο του επιθυμητού χρόνου φόρτισης, δηλαδή κάτω οριζόντιος άξονας,

σχεδιάζεται ευθεία που διέρχεται από το σημείο της διαφοράς των θερμοκρασιών και

προεκτείνεται μέχρι να τμήσει την οριζόντια ευθεία του δείκτη διείσδυσης (ΡΙ),

Σχήμα 3.8. Από το σημείο αυτό καθορίζεται το μέτρο δυσκαμψίας της ασφάλτου,

ακολουθώντας την αντίστοιχη καμπύλη μέχρι να τμήσει τον άξονα της δυσκαμψίας, ή

σχεδιάζοντας καμπύλη παράλληλη με τις πλησιέστερες του νομογραφήματος και

προεκτείνοντάς τη μέχρι να τμήσει και αυτή τον άξονα του μέτρου δυσκαμψίας.

Όταν πρόκειται να χρησιμοποιηθεί το μέτρο δυσκαμψίας της ασφάλτου για

περαιτέρω εκτιμήσεις της συμπεριφοράς της ασφάλτου κατά τη διάρκεια ζωής του

οδοστρώματος ή για τη διαστασιολόγηση οδοστρωμάτων, θα πρέπει να λαμβάνεται

υπόψη η σκλήρυνση της ασφάλτου που επέρχεται κατά το στάδιο ανάμιξης,

διάστρωσης και συμπύκνωσης του ασφαλτομίγματος. Έτσι, θα πρέπει να καθορίζεται

το σημείο μάλθωσης και ο δείκτης διείσδυσης της ασφάλτου που προέρχεται από το

παραχθέν ασφαλτόμιγμα και όχι της αρχικής ασφάλτου πριν την ανάμιξη. Συνήθως, η

άσφαλτος κατά τη διάρκεια της παραγωγής και διάστρωσης του ασφαλτομίγματος

σκληραίνει κατά μία κατηγορία, δηλαδή η 80/100 γίνεται 60/70, η 60/70 γίνεται

40/50 και η 40/50 γίνεται 30/40pen.

Με τη βοήθεια του νομογραφήματος του Van der Poel είναι δυνατόν να καθορισθεί η

δυσκαμψία της ασφάλτου κάτω από οποιεσδήποτε συνθήκες που εμφανίζονται στην

πράξη. Δηλαδή, για τη δεδομένη θερμοκρασία περιβάλλοντος όταν η ταχύτητα

φόρτισης είναι ίση με αυτή του βραδέως ή ταχέως κινούμενου οχήματος ή ακόμη και

όταν η ταχύτητα φόρτισης είναι πολύ μικρή, μία ώρα ή μία μέρα, περίπτωση

σταθμευμένου οχήματος ή δοκιμής ερπυσμού. Οι εξαγόμενες τιμές δυσκαμψίας είναι

χρήσιμες για περαιτέρω εκτίμηση της συμπεριφοράς του οδοστρώματος κάτω από

αυτές τις συνθήκες.

Τέλος, θα πρέπει να αναφερθεί ότι το νομογράφημα Van der Poel δεν μπορεί να

χρησιμοποιηθεί για τροποποιημένες ασφάλτους ή με κερί. Σχήμα 3.8 Νομογράφημα Van der Poel για τον καθορισμό του μέτρου δυσκαμψίας (Sbjt) της

ασφάλτου (Van del Poel)

Page 83: Πτυχιακή (PMB)

82

3.18.5 Εφελκυστική αντοχή ασφάλτου

Ακόμη μία ενδιαφέρουσα μηχανική ιδιότητα της ασφάλτου είναι και η εφελκυστική

αντοχή αυτής. Και αυτό διότι, αστοχία μπορεί να επέλθει και από τη θραύση της

ασφάλτου κάτω από κρίσιμες εντατικές καταστάσεις. Η εφελκυστική αντοχή της

ασφάλτου μπορεί να αντιπροσωπευθεί με την εφελκυστική ανηγμένη παραμόρφωση

κατά τη θραύση ή με την εφελκυστική τάση κατά τη θραύση. Έχει αποδειχθεί από

τον Heukelom (1966) ότι η εφελκυστική παραμόρφωση κατά τη θραύση εξαρτάται

αποκλειστικά και μόνο από τη δυσκαμψία της ασφάλτου μετρούμενη στον εκάστοτε

χρόνο φόρτισης και την εκάστοτε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Από τη σχέση αυτή, η

εφελκυστική ανηγμένη παραμόρφωση κατά τη θραύση, μπορεί να εκτιμηθεί από το

νομογράφημα που δίνεται στο Σχήμα 3.7. (Ανηγμένη παραμόρφωση = αύξηση

μήκους λόγω εφελκυσμού/αρχικό μήκος).

Έτσι, η εφελκυστική παραμόρφωση κατά τη θραύση, για άσφαλτο με ΡΙ=0, ΣΜ=53

°C και όταν ο χρόνος φόρτισης είναι 2x10"2 και η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι

10 °C (συνεπώς Τ8οο - Τ=43 °C), από το Σχήμα 3.7, είναι 0.075 ή 7.5%.

Στην πράξη, θραύση της ασφάλτου λαμβάνει χώρα κάτω από συνθήκες όπου

αναπτύσσονται υψηλές τάσεις. Υψηλές τάσεις συνήθως εμφανίζονται σε χαμηλές

θερμοκρασίες, κατά συνέπεια υψηλό μέτρο δυσκαμψίας. Στην περίπτωση αυτή, η

εφελκυστική παραμόρφωση κατά τη θραύση λαμβάνει τη μικρότερή της τιμή. Σε

υψηλές θερμοκρασίες, όπου το μέτρο δυσκαμψίας είναι πολύ μικρό, η εφελκυστική

παραμόρφωση είναι πολύ μεγάλη και δεν επέρχεται θραύση. Αντίθετα αναμένεται να

εμφανισθεί παραμόρφωση της ασφάλτου.

3.18.6 Αντοχή σε κόπωση

Η αντοχή της ασφάλτου, όπως σε πολλά υλικά, μειώνεται με την επανάληψη της

επιβολής του φορτίου και μετά από κάποιο χρονικό διάστημα επέρχεται κόπωση

αυτής. Ο Heukelom, από την ίδια έρευνα που έκανε για την αντοχή της ασφάλτου σε

εφελκυσμό, απέδειξε ότι η αντοχή της ασφάλτου σε κόπωση καθορίζεται

αποκλειστικά και μόνο από τη δυσκαμψία της ασφάλτου. Έτσι, κατασκεύασε το

νομογράφημα του Σχήματος 3.8, από το οποίο μπορεί να καθορισθεί η αντοχή

κόπωσης μετά από διάφορο αριθμό επαναλαμβανομένων φορτίσεων.

Η αντοχή της ασφάλτου, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3.8, μειώνεται με την αύξηση του

αριθμού των φορτίσεων. Πλην όμως, η μείωση αυτή δεν είναι αισθητή, ή καλύτερα η

Page 84: Πτυχιακή (PMB)

83

επίδραση των επαναλαμβανομένων φορτίσεων στην αντοχή της ασφάλτου μειώνεται

καθώς αυξάνεται η δυσκαμψία αυτής.

Σχήμα 3.7 Νομογράφημα εκτίμησης ανηγμένης εφελκυστικής παραμόρφωσης κατά τη θραύση

(Heukelom, Shell 2003).

Page 85: Πτυχιακή (PMB)

84

Σχήμα 3.8 Αντοχή ασφάλτου σε κόπωση συναρτήσει του μέτρου δυσκαμψίας (Heukelom 1966, Shell

2003)

Όταν η δυσκαμψία λάβει την οριακή τιμή 2.7x109 Pa (Sbıt = Ε) η αντοχή σε κόπωση

είναι ανεξάρτητη του αριθμού των φορτίσεων. Η ευθεία για μία μόνο φόρτιση (Ν=1),

ουσιαστικά αντιπροσωπεύει την αντοχή θραύσης, που είναι σταθερή, περίπου 4x106,

για μέτρα δυσκαμψίας μεγαλύτερα από 5x107 Pa.

Θα πρέπει να αναφερθεί ότι οι τιμές της αντοχής σε κόπωση καθορίσθηκαν από τη

δοκιμή δοκού σε κάμψη με σταθερό εύρος καμπτικής τάσης.

3.19 Εργαστηριακά αποτελέσματα

Κατόπιν της περάτωσης των εργαστηριακών ελέγχων με το εξειδικευμένο προσωπικό

της NETOIL S.A. προέκυψαν τα παρακάτω αποτελέσματα τα οποία και παραθέτουμε

στις τυποποιημένα έντυπα της εταιρείας .

Page 86: Πτυχιακή (PMB)

85

Page 87: Πτυχιακή (PMB)

86

Page 88: Πτυχιακή (PMB)

87

Page 89: Πτυχιακή (PMB)

88

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Anderson D.A. et. al., Field performance of modified asphalt binders

evaluated with Superpave test methods: 1-80 Test project, TRR No. 1661, Journal of

the Transportation Research Board, TRB - National Research Council, Washington

D.C., 1999.

2. Anderson D.A., E.L. Dukaz, J.C. Peterson, The effect of antistrip additives on

the properties of asphalt cement, Assoc, of Asphalt Paving Technologists, Vol.51,

p.298, 1982.

3. Asphalt Institute, Superpave: Performance graded asphalt binder

specification and testing, SP-1, Lexington, USA, 3rd Edition, 2003.

4. Asphalt Institute, The Asphalt Handbook, MS-4, 7th Edition, Kentucky, USA,

2007.

5. ASTM D0449-03(2008), Standard Specification for Asphalt used in

dampproofing and waterproofing, 2010.

6. ASTM D0946/D946-09a, Standard specification for Penetration- Graded

asphalt cement for use in pavement construction, 2010.

7. ASTM D0977-05, Standard Specification for Emulsified Asphalt, 2005

(AASHTO M 140-08).

8. ASTM D1074-09, Standard test method for Compressive strength of

bituminous mixtures, (AASHTO T 167-10).

9. ASTM D1075-07, Standard test method for effect of water on compressive

strength of compacted bituminous mixtures, 2007 (AASHTO T 165-02(2009)).

10. ASTM D2027-97 (Reapproved 2004), Standard Specification for Cutback

Asphalt (Medium-Curing Type), 2008 (AASHTO M 82- 75 (2008)).

11. ASTM D2397-05, Standard Specification for Cationic Emulsified Asphalt,

2005 (AASHTO M 208-01(2009)).

12. ASTMD3381/D3381M-09a, Standard specification for Viscosity- Graded

asphalt cement for use in Pavement construction, 2008, (AASHTO M 226-80

(2008)).

13. ASTM D3406-95R06, Specification for Joint Sealant, Hot- Applied,

Elastomeric-Type, for Portland Cement Concrete Pavements, 2010.

14. ASTM D5329-09, Test Methods for Sealants and Fillers, Hot- Applied, for

Joints and Cracks in Asphaltic and Portland Cement Concrete Pavements, 2010.

15. ASTM D5710-05 Specification for Trinidad Lake Modified Asphalt, 2010.

16. ASTM D5893/D5393M-10, Specification for Cold Applied, Single

Component, Chemically Curing Silicone Joint Sealant for Portland Cement Concrete

Pavements, 2010.

17. ASTM D6154-09 Specification for Chemically Modified Asphalt Cement for

Use in Pavement Construction, 2010.

18. ASTM D6373-07, Standard Specification for Performance graded asphalt

binder, 2010.

19. ASTM D6626-09 Specification for Graded Trinidad Lake Modified Asphalt

Binder, 2010.

20. ASTM D7116-05, Specification for Joint Sealants, Hot Applied, Jet Fuel

Resistant Types, for Portland Cement Concrete Pavements, 2010.

21. Barth E.J., Science and Technology, Gordon & Breach Publication, Chapter

7, New York, 1962.

22. Bohn A.O, Chemistry of breaking of asphalt emulsions, Highway Research

Record, Vol.67.,p.l95, 1965.

Page 90: Πτυχιακή (PMB)

89

23. Brien D., Bituminous binders, Lecture Notes from Highway Conference,

Newcastle University, 1981.

24. Brule B., F. Lebourlot, Choix de bitumes pour melanges bitumes- EVA, 5th

Eurobitume, Vol.l, p.91, Stockholm, 1993.

25. BS 76, Specifications for tars for road purposes, British Standards Institution,

London, 1974.

26. Bull A.L., W.C. Vonk, Thermoplastic rubber/bitumen blends for roof and

road, Thermoplastic Rubbers Technical Manual, TR 8.15, Second Edition, 1988.

27. Cawsey D.C., C.S. Gourlet, Bitumen-aggregate adhesion: Develop-ment of a

stripping index, 4th Eurobitume, Madrid, 1989.

28. Chemcrete Co., Tougher flexible roads and Modified binders, Note 87,

Internal Reports, 1987, www.chem-crete.com

29. Chilingarian G.V., T.F. Yen, Bitumens, Asphalts, and Tar sands, Elsevier,

1978.

30. Chipperfıeld E.H., J.L. Duthie, R.B. Girdler, Asphalt characteristics in

relation to road performance, Proceedings of the Association of Asphalt Paving

Technologists, Vol.39, p.575,1970.

31. Chipperfıeld E.H., Leonard M.J., How our European neighbours tackle with

bitumen road construction, Journal of the Institution of Highway Engineering, p.9,

Dec. 1976.

32. Christensen D.W., D.A. Anderson, Effect of amine additives on the properties

of asphalt cement, Assoc, of Asphalt Paving Technologists, Vol.54, p.593, 1985.

33. Courard L., Rigo J.M., The use of fibers in bituminous concrete as a solution

to decrease rutting, 5th Eurobitume, Session 3, p.497, Stockholm, 1993.

34. Denining J.H., J. Carswell, Improvements in rolled asphalt surfacing by the

addition of organic polymers, Transport and Road Research Laboratory, Report LR

989, 1981.

35. Denning J.H., J. Carswell, Improvements in rolled asphalt surfacing by the

addition of sulphur, Transport and Road Research

Laboratory, Report LR 963, Crowthome, 1981.

36. Dinnen A., Epoxy bitumen binders for critical road conditions, 2nd

Eurobitume, p.294, Cannes, 1981.

37. EAPA, European Asphalt Pavement Association, Asphalts in figures 2009,

Brussels, Belgium, 2010.

38. Economou N.D, V.P. Papageorgiou, A.F. Nikolaides, New organoboron

complexes as catalysts in asphalt blowing, Chimika Chronika, New Series, 19, 233-

241, 1990.

39. ΕΝ 1427, Bitumen and bituminous binders - Determination of the softening

point - Ring and Ball method, CEN, 2007.

40. EN 12272-3, Surface dressing - Test methods - Part 3:

Determination of binder aggregate adhesivity by the Vialit plate shock test method,

CEN, Brussels, 2003.

41. EN 12591, Bitumen and bituminous binders-Specificatrions for

paving paving grade bitumens, CEN, Brussels, 2009.

EN 12592, Bitumen and bituminous binders - Determination of

solubility, CEN, Brussels, 2007.

42. EN 12597, Bitumen and bituminous binders-Terminology, CEN, Brussels,

2000.

43. EN 12697-11/AC, Bituminous mixtures-Test methods for hot mix asphalts-

Part-11: Determination of the affinity between aggregate and bitumen, CEN,

Page 91: Πτυχιακή (PMB)

90

Brussels, 2007.

44. EN 12697-12, Bituminous mixtures-Test methods for hot mix asphalts-Part-

11: Determination of the water sensitivity of bituminous specimens, CEN, Brussels,

2008.

45. ΕΝ 12697-17+A1, Bituminous mixtures-Test methods forhotmix

asphalts-Part-11: Particle loss of porous asphalt specimen, CEN, Brussels, 2007.

46. EN 12697-23, Bituminous mixtures-Test methods for hot mix

asphalts- Part 23: Determination of the indirect tensile strength of bituminous

specimens, CEN, Brussels, 2003.

47. EN 13074-1, Bitumen and bituminous binders - Recovery of

binder from bituminous emulsion or cut-back or fluxed bituminous binders - Part 1:

Recovery by evaporation, CEN, Brussels, 2011.

48. EN 13302, Bitumen and bituminous binders. Determination of

dynamic viscosity of bituminous binder using a rotating spindle apparatus, CEN,

Brussels, 2010.

49. EN 13304, Bitumen and bituminous binders - Framework for

specification of oxidised bitumens, CEN, Brussels, 2009.

50. ΕΝ 13358, Bitumen and bituminous binders - Determination of the distillation

characteristics of cut-back and fluxed bituminous binders made with mineral fluxes,

CEN, Brussels, 2010.

51. EN 13399, Bitumen and bituminous binders - Determination of storage

stability of modified bitumen, CEN, Brussels, 2010.

52. ΕΝ 13589, Bitumen and bituminous binders - Determination of the tensile

properties of modified bitumen by the force ductility method, CEN, Brussels, 2008.

53. EN 13702-1, Bitumen and bituminous binders. Determination of dynamic

viscosity of modified bitumen. Part 1: Cone and plate method, CEN, 2004.

54. EN 13703, Bitumen and bituminous binders - Determination of deformation

energy, CEN, Brussels, 2003.

55. EN 13808, Bitumen and bituminous binders-Framework for specifying

cationic bituminous emulsions, CEN, Brssels, 2005.

56. EN 13924/AC, Bitumen and bituminous binders - Specifications for hard

paving grade bitumens, CEN, Brussels, 2006.

57. EN 14023, Bitumen and bituminous binders-Framework specification for

polymer modified bitumens, CEN, Brussels, 2010.

58. EN 14188-1, Joint fillers and sealants - Part 1: Specifications for hot applied

sealants, CEN, Brussels, 2004.

59. EN 14188-2, Joint fillers and sealants - Part 2: Specifications for cold applied

sealant, CEN, Brussels, 2004.

60. EN 15322, Bitumen and bituminous binders - Framework for specifying cut-

back and fluxed bituminous binders, CEN, Brussels, 2009.

61. ΕΝ 15326 +A1, Bitumen and bituminous binders. Measurement of density

and specific gravity. Capillary-stoppered pyknometer method, CEN, Brussels, 2009.

62. EN ISO 13736, Determination of flash point-Abel closed-cup method, 2008.

63 EN ISO, 2592, Determination of flash and fire points. Cleveland open cup

method, 2001.

64 EN ISO, EN 2719, Determination of flash point. Pensky-Martens closed cup

method, 2002.

65. Fromm H.J., G.J.A. Kennepohl, Sulfur-asphaltic concrete on three

Ontario test roads, Association of Asphalt Paving Technologists, Vol.48, p.135, 1979.

66. Gaestel C.,The breaking mechanism of asphalt emulsions, Chemistry and

Page 92: Πτυχιακή (PMB)

91

Industry, p.221, 1967.

67. Gilby G.W., Ethylene-vinylacetate (EVA) copolymers as modifiers for

bitumen binders, Asphalt Technology, No.36, p.37-

41, June, 1985.

68. Girdler R.B., Constitution of asphaltenes and related studies, Proceedings of

association of Asphalt Paving Technologists, Vol.34, p.34, 1965.

69. Godet A., Why an elastomer modified binder for thin, very thin and porous

asphalt concrete, 5th Eurobitume, Vol.l, p.40, Stockholm, 1993.

70. Gottschall A., S. Hollnsteiner, Steel fiber reinforced asphalt, 3rd Eurobitume,

Session IV, p.518, Hauge, 1985.

71. Hangebrauck R.P., J.U. von Lehmden, J.E. Meeker, Sources of polynuclear

hydrocarbons in the atmosphere, U.S. Department of Health, Education and Welfare,

Publication No.999-AP-33,1967.

72. Hoiberg A.J., Bituminous Materials: Asphalts, Tars and Pitches, Vol.II,

Chapt. 10, Interscience, New York, 1965.

73. Lenoble C., Vercoe J., Soto T., Rheology as a performance indicator for

modified bitumen, 5th Eurobitume Congress, Vol.l, p.71, Stockholm, 1993.

74. Lyttleton D.Y., R.N. Traxler, Flow properties of asphaltic emulsions,

Industrial and Engineering Chemistry, Vol.40, p.2115, 1948.

75. Mertens E.W and J.R. Wright, Cationic asphalt emulsions: How they differ

from conventional emulsions in theory and practice, Proc. of Highway Research

Board, Vol.38, p.386, 1959.

76. MoPW, Ministry of Public Works, Supervision Manual for Lasbutag,

Directorate General Bina Marga, Jakarta, 1989.

77. Neutag L. and H.J. Beckedahl, Performance of crumb rubber modified

binders and asphalts, Proceedings, 5th International Conference ‘Bituminous

Mixtures and Pavements’, Thessaloniki, Greece, June 2011.

78. Nikolaides A., Asbuton-Micro: Pilot project in Bandung- Evaluation, Internal

Report, Ministry of Public Works, Jakarta, 1991b.

79. Nikolaides A., ASDP Method: Evaluation of performance of Lasbutag and

Latasbusir trial sections, Internal Report, Ministry of Public Works, Jakarta, 1990.

80. Nikolaides A., Evaluation of performance of Lasbutag pilot projects in S.Ε.

Sulawesi, Internal Report, Ministry of Public Works, Jakarta, 1991a.

81. Nikolaides A.F., Design of dense graded cold bituminous emulsion mixtures

and evaluation of their engineering properties, Ph.D. Thesis, University of Leeds,

Department of Civil Engineer¬ing, 1983.

82. Peltonen P., Fibres as additives in bitumen, 4th Eurobitume, Session IV,

p.938, Madrid, 1989.

83. Piber H., W. Pichler, Mineral fiber for the modification of asphalt, 5th

Eurobitume, Session 2, p.493, Stockholm, 1993.

84. Redilius P., A novel syste for delayed breaking control of bituminous

emulsions, 1st World Congress on Emulsions, Vol.l, Workshop 22, Order No. 147,

Paris, 1993.

85. Samanos J., J.P. Serfass, New developments in fiber-based bitu-minous mixes

for road maintenance, 5th Eurobitume, Session 3, p.579, Stockholm, 1993.

86. Scott J.A., A general description of the breaking process of cationic emulsions

in contact with mineral aggregate, Proceedings of Symposium on Theory and

Practice of Emulsion Technology, Brunei University, p. 151, 1974.

87. Shell Bitumen U.K., The Shell Bitumen Handbook, Thomas Telford

Publishing, London, 2003.

Page 93: Πτυχιακή (PMB)

92

88. The Asphalt Institute, A Basic Asphalt Emulsion Manual, MS-19, 4th Edition,

Maryland, USA.

89. The Asphalt Institute, Energy requirements for roadway pavements, IS-173,

1979.

90. Transportation Research Board, Bituminous emulsions for highway

pavement, NCHR Programme Synthesis of Highway Practice, No.30, National

Research Council, Washington, 1975.

91. Traxler R.N., The physical chemistry of asphaltic bitumen, Chemical Review,

Vol. 19, No.2, 1958.

92. Van Gooswilligen G., W.C. Vonk, The role of bitumen in blends with

thermoplastic rubbers for roofing applications, Thermoplastic Rubbers Technical

Manual TR 8.16, 1986.

93. Vonk W.C., M.C. Phillips, M Roele, Ageing resistance of bituminous road

binders: The benefit of SBS modification, 5th Eurobitume, Vol.l, p.156, Stockholm,

1993.

94. Wallcave L, H. Garcia et.al., Skin tumorigenesis in mice by petro-leum

asphalts and coal tar pitches of known polynuclear aromatic hydrocarbon content,

Toxicology and Applied Pharmacology, Vol.18, p.41, 1971.

95. Woodside A., P. Macoal, The use of adhesion agents and their effect, 4th

Eurobitume Symposium, Madrid, 1989.

96. Woolley K.G., Polymer modified bitumen for extra value asphalt, Asphalt

Technology, No.38, p.45, September 1986.

97. Yeates C., An evaluation of the use of a fiber-reinforced membra¬ne to

inhibit reflecting cracking, Symposium on Performance and Durability of Bituminous

Materials, Leeds, 1994.

98. EN 12846-2, Bitumen and bituminous binders - Determination of efflux time

by the efflux viscometer - Part 2: Cut-back and fluxed bituminous binders, CEN,

Brussels, 2011.

99. Εργαστήριο Οδοποιίας ΑΠΘ, Ερευνητικό πρόγραμμα με τίτλο "Χρήση

χημικών προσθετικών για την παραγωγή θερμών ή ψυχρών ασφαλτομιγμάτων",

Χρηματοδότηση Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., ΓΓΕΤ, Θεσσαλονίκη, 1992.

100. Κεχαγιόγλου Α., Γ.Καραγιαννίδη, Ε. Σιδερίδου, Σημειώσεις Χημείας και

Τεχνολογίας Πολυμερών, Αριστοτέλειο Πανεπιστή¬μιο Θεσσαλονίκης, 1989.

101. Νικολάίδης Α., Γ. Τσώχος, Ν. Τρέσσος, Η επίδραση των βελτιω-τικών

ασφάλτου στις ρεολογικές ιδιότητες αυτής, Ιο Πανελλήνιο Συνέδριο

Ασφαλτοσκυροδέματος και Ευκάμπτων Οδοστρωμά¬των, σελ.394, Θεσσαλονίκη,

1992.

102. Νικολάίδης Α.Φ., Οικονόμου Ν., Η αναγκαία αντικατάσταση των

ασφαλτικών διαλυμάτων με ασφαλτικά γαλακτώματα στα έργα οδοποιίας, Τεχνικά

Χρονικά Α, Τομ.7, Τεύχ.1, 1987.

103. Νικολάίδης Αθ., Γ. Τσώχος, Μηχανικές ιδιότητες ασφαλτοσκυρο-δέματος

τύπου Α265-Β με τροποποιημένες ασφάλτους, Ιο Πανελλήνιο Συνέδριο

Ασφαλτοσκυροδέματος και Ευκάμπτων Οδοστρωμάτων, σελ. 417, Θεσσαλονίκη,

1992.

104. Οικονόμου Ν., Νικολάίδης Α.Φ., Κατιονικά γαλακτώματα για αντιολισθηρά

οδοστρώματα, 10ο Πανελλήνιο Συνέδριο Χημείας, Τόμος Β, σελ. 1094, Πάτρα,

1985.

105. ASTM D 5-97, Standard test method for Penetration of bituminous materials, 1998

(AASHTO T 49-97)

106. ASTM D 36-95, Standard test method for Softening point of bitumen (Ring and ball

Page 94: Πτυχιακή (PMB)

93

apparatus), 1998 (AASHTO T 53-86 (1993))

107. Νικολαΐδης Α., Μηχανική συμπεριφορά των ασφάλτων οδοστρωσίας που

χρησιμοποιούνται στην Ελλάδα, ΤΕΕ, Τεχνικά Χρονικά, Επιστημονική Έκδοση Α, Τομ. 8,

Τεύχ. 3, 1988

108. Pfeiffer J., Van Doormaal P., The rheological properties of asphaltic bitumens, Journal

of the Institution of Petroleum, Vol.22, p.414, 1936

109. Lefebvre J.A., A modified penetration index for Canadian asphalt, Assoc, of Asphalt

paving Technologists, Vol.39, p.443, 1970

110. Heukelom W., An improved method of characterizing asphaltic bitumens with the aid of

their mechanical properties, Assoc, of Asphalt Paving Technologists, Vol.42, p.65, 1973

111. ASTM D 113-86 (1992), Standard test method for Ductility of bituminous materials,

1998 (AASHTO T 51-94(1998))

112. Forschungsgesellschaft fur StraPen-und Verkehrswesen, Teil 1: Gebrauchsfertige

PolymermodifizierteBitumen TL-PmB 89 Teil 1, s.Abschn.3.2.1, Ausgabe 1989

113. Shell Bitumen U.K., The Shell Bitumen Handbook, Chapter 5, Surrey, 1990

114. AASHTO TP 5, Test method for determining rheological properties of asphalt binder

using a dynamic shear rheometer, 1994

115. Refined Bitumen Association, Towards a European bitumen specification, 4th

Eurobitume Symposium, Madrid, p.205, 1989

116. ASTM D 4402-87 (1995), Standard test method for Viscosity determinations of unfilled

asphalt using the Brookfield thermosel apparatus, 1998

117. Brookfield Engineering, Brookfield DV-II digital viscometer manual, Massachusetts,

USA, 1989

118. ASTM D 3205-86 (1991), Standard test method for Viscosity of asphalt with cone and

plate viscometer, 1998

119. ASTM D 2170-95, Standard test method for Kinematic viscosity of asphalts (Bitumens),

1998 (AASHTO T 201-95)

120. ASTM D 2171 -94, Standard test method for Viscosity of asphalts by vacuum capillary

viscometer, 1998 (AASHTO T 202-91)

121. ASTM D 88-94, Standard test method for Saybolt viscosity, 1998 (AASHTO T 72-97)

122.ASTM D 1665-91, Standard test method for Engler specific viscosity of tar products,

1998

123. Fraass A., Test method for bitumen and bituminous mixture with specific reference to

low temperature, Bitumen, p. 152, 1937

124. DIN 52012, Testing of bitumen, determination of the Fraass breaking point, Deutsches

Institute fur Normung, Berlin, Germany, 1985

Institute of Petroleum, IP/53, Breaking point of bitumen, Fraass method, London, 1986

125. Thenoux G., Lees G. and Bell C. A., Laboratory investigation of the Fraass brittle test,

Asphalt Technology, No.39, p.34, July 1987

126. Heukelom W. A., A bitumen test data chart for showing the effect of temperature on the

mechanical behaviour of asphaltic bitumens, Journal of the Institution of Petroleum

Technologists, Vol.55, p.404, 1969

127. Heukelom W., An improved method of characterizing asphaltic bitumens with the aid of

their mechanical properties, Association of Asphalt Paving Technologists, Vol.42, p.67, 1973

128. ASTM D 1754-97, Standard test method for Effect of heat and air on asphaltic materials

(Thin-Film Oven Test), 1998 (AASHTO T 179-97)

129. ASTM D 2872-97, Standard test method for Effect of heat and air on a moving film of

asphalt (Rolling thin-Film oven test), 1998 (AASHTO T 240-97)

Page 95: Πτυχιακή (PMB)

94

130. ASTM D 92-96, Standard method of test for Flash and fire points by Cleveland open

cup, 1999 (AASHTO T 48-99)

131. ASTM D 2042-97, Standard test method for Solubility of asphalt materials in

trichioroethylene, 1998 (AASHTO T 44-97)

132. ASTM D 2415-66 (1991), Standard test method for Ash in coal tar and pitch, 1996

133. ASTM D 70-97, Standard test method for density of semi-solid bituminous materials

(pycnometer method), 1998 (AASHTO T 228-94)

134. ASTM D 95-83 (1990), Standard test method for Water in petroleum products and

bituminous materials by distillation, 1998 (AASHTO T 55-89 (1996))

135. Green E.H., An acceptance test for bitumen for rolled asphalt wearing course, Transport

and Road Research Laboratory, Report LR 777, 1977

136.Daines M.E, Bitumen permittivity and texture depth of rolled asphalt: An experiment on

motorway M4, Transport and Road Research Laboratory, Supplementary Report 816, 1983

137. Please A. and Lamb D.R., The role of binder in the maintenance of resistance to

skidding of dense asphalt surfacing under heavy traffic, Transport and Road Research

Laboratory, Report LR 319, 1970

138. Please A. and Lamb D.R., Binder properties and the texture of asphalt surfacing,

Proceedings of the Association of Asphalt Paving Technologists, Vol.40, 1971

139. BS 3690, Bitumens for building and civil engineering, Part 1: Specification for bitumens

for roads and other paved areas, British Standard Institution, London, 1989

140. ASTM D 244-97c, Standard test methods for Emulsified asphalt, 1998 (AASHTO T 59-

97)

141. Κεχαγιόγλου Α., Καραγιαννίδη Γ., Σιδερίδου-Καραγιαννίδου E., Σημειώσεις Χημείας

και Τεχνολογίας Πολυμερών, Υπηρεσία Δη μοσιευμάτων ΑΠΟ, Θεσσαλονίκη, 1989

142. Van der Poel C., A general system describing the visco-elastic properties of bitumen and

its relation to routine test data, Journal of Applied Chemistry, Vol.4, p.221, 1954

143. Fenijn J., and Krooshof R.C., The sliding plate rheometer. A simple instrument for

measuring the visco-elastic behaviour of bitumens and related substances in absolute units,

Proceedings of the 9th Annual Conference CTAA, Vol. 15, p. 123, 1970

144. Heukelom W., Observations on the rheology and fracture of the bitumens and asphalt

mixes, Proceedings of the Association of Asphalt Paving Technologists, Vol.35, p.358, 1966

145. Asphalt Institute, Superpave: Performance graded asphalt binder specification and

testing, SP-1, Lexington, USA, 1994

146. AASHTO TP 1, Test method for determining the flexural creep stiffness of asphalt

binder using the bending beam rheometer (BBR), 1994

147. AASHTO TP 3, Test method for determining the fracture properties of asphalt binder in

direct tension (DT), 1994

148. ASTM D 6084-97, Standard test method for Elastic recovery of bituminous materials by

ductilometer, 1998 (AASHTO T 301-99)

149. ΟΔΟΠΟΙΪΑ , ΟΔΟΣΤΡΩΜΑΤΑ – ΥΛΙΚΑ – ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ , ΑΘ.

Φ. ΝΙΚΟΛΑΪΔΗΣ 3Η ΕΚΔΟΣΗ 2011

Page 96: Πτυχιακή (PMB)

95

Ευχαριστήρια :

Ευχαριστούμε θερμά για την βοήθεια και παραχώρηση υλικού ,

εμπειρίας και γνώσεων τις παρακάτω εταιρίες .

- ΒΙΟΜΑΚ ΑΒΕΤΕ

- ΕΛ.ΠΕ.

- NETOIL S.A.

- VERSALIS S.P.A.

- E.KAMPOYRIS LTD

- TRANS OIL LTD