Wybrane zagadnienia lepkosprężystości drogowych asfaltów modyfikowanych zawierających elastomer SBS

Przedmiotem podjętych prac badawczych była ocena atrybuty lepkosprężystych drogowych asfaltów modyfikowanych zawierających elastomer SBS w ilości 0–9%, wykazujących jednakową penetrację w temperaturze 25°C. Próbki asfaltów modyfikowanych zostały przygotowane metodą alternatywną, przez wymieszanie asfaltów drogowych typu 50/70 z koncentratem asfaltu modyfikowanego o zawartości 9% elastomeru SBS.
W stanowczej części programu badawczego wytwarzano testy rozciągania prętów asfaltowych w duktylometrze w temperaturze 0–25°C, zginanie belek asfaltowych w reometrze BBR w temperaturze od –40 do –16°C oraz badanie ścinania lepiszczy w reometrze DSR przy kinematycznym wymuszeniu oscylacyjnym, w zakresie temperatury od +80 do –40°C.
w trakcie badań lepiszczy asfaltowych zaobserwowano zjawiska reologiczne standardowe dla materiałów o właściwościach lepkosprężystych: pełzanie, pełzanie odwrotne oraz relaksację naprężeń. Informacje uzyskane z badań doświadczalnych zostały poddane modelowaniu matematycznemu polegającemu na ich aproksymacji z zastosowaniem modeli reologicznych ciał liniowo lepkosprężystych. Stwierdzono niezwykle dużą zgodność przebiegu krzywych modelowych z wynikami badań empirycznych, w szczególności przy zaimplementowaniu modeli uogólnionych (wartości współczynnika determinacji R₂ > 0,99).
Na podstawie wyników badań produkowanych metodą reometru DSR stwierdzono, iż wszystkie badane asfalty modyfikowane wykazują właściwości lepkosprężyste w całym zakresie temperatur występujących w trakcie eksploatacji nawierzchni asfaltowych w Polsce (od –30 do +60°C). Wykazano jeszcze,obszerne polepszenie cechy rozciągliwych, zmniejszenie wrażliwości temperaturowej i rozszerzenie wskaźnika oporności mieszanek mineralno- -asfaltowych koleinowanie G* / sind, realne jest dopiero przy tego typu zawartościach kopolimeru SBS w asfalcie modyfikowanym, gdy dochodzi do utworzenia ciągłej sieci polimerowej w strukturze lepiszcza. W przypadku asfaltów badanych w pracy, taki efekt uzyskano przy zawartości elastomeru SBS wynoszącej co najmniej 4,5%.
Zaproponowano dwa cechy służące do oceny atrybuty asfaltów modyfikowanych. Pierwszym jest wskaźnik wartości maksymalnych MVR, zdefiniowany jako stosunek wartości sił rozciagających osiąganych w drugim i w pierwszym maksimum (mierzonych w duktylometrze), będący prostą miarą efektywności modyfikacji asfaltów polimerami. Natomiast drugim jest indeks modułu zespolonego CMI, wyszczególniony na podstawie wartości zespolonego modułu ścinania oznaczonego w reometrze DSR w temperaturach –30°C, a także +60°C, który pozwala na kompleksową ocenę wrażliwości temperaturowej asfaltów w całym zakresie temperatur, w jakich lepiszcze pracuje w nawierzchni asfaltowej.