Effekten av å tilsette tre ulike rejuvenatorer på egenskapene i aldret bitumen.

Abstract

Norge har gjennom «Den europeiske økonomiske (EØS)»-avtalen pliktet seg til å gjenvinne større mengder avfall fra bygg og anleggsprosjekter. Under denne gruppen kommer også gjenbruk av materialer fra veier. I Norge er man allerede flinke på å gjenbruke asfalt som ubundet gjenbruk, men Statens vegvesen er mer konservativ for å gjenbruke høye andeler av resirkulert asfalt i nytt dekke på høytraffikerte veier. Dette er i hovedsak fordi aldret bitumen, i resirkulert asfalt har blitt stiv gjennom en naturlig aldringsprosess, som gjøre den utsatt for lavtemperatur-oppsprekking. For å hjelpe med å løse dette problemet har denne undersøkelsen sett på effekten av tre ulike rejuvenatorer blandet med aldret bitumen for å gjenopprette bindemiddelegenskapene til et fersk 70/100 bitumen.

Metoden som er brukt i denne oppgaven er delt opp i en eksperimentell del og et litteraturstudium. I den eksperimentelle delen ble tre ulike rejuvenatorer blandet med 50 % av et aldret bitumen og 50 % av ferskt 70/100 bitumen. Videre har alle prøvene blitt testet for deformasjonsmotstand og utmatting i Dynamisk Skjær Reometer (DSR), mykningspunkt-test og lavtemperatur-egenskaper gjennom Fraass bruddpunkt. Alle tre testene har blitt gjennomført før aldring, etter kortidsaldring og etter langtidsaldring for å vurdere endringer på bindemiddelegenskaper. Samtidig har alle testene også blitt gjennomført for en referanseprøve av 70/100 bitumen for å kunne sammenligne resultatene av bindemiddelegenskapene med rejuvenator-prøvene. Litteraturstudiet ble utført for å sammenligne resultatene opp mot andre undersøkelser som har sett på effekten av ulike rejuvenatorer i aldret bitumen.

Generelt har det blitt observert forbedret eller nesten tilsvarende lavtemperatur -egenskaper for de tre rejuvenator-prøvene sammenlignet med referanseprøven av 70/100 bitumen. På den andre siden var det en del variasjon i mykningspunkt og deformasjonsmotstanden mellom de ulike rejuvenator-prøvene sammenlignet med referanseprøven. I tillegg ble ikke alle bindemiddelkravene som var testet oppfylt i forhold til krav i Statens vegvesen håndbok «N200» (Statens vegvesen, 2018). Noe av dette skyldes menneskelige feilkilder, mens andre forhold er knyttet opp mot kvaliteten på estimering av rejuvenator-mengden for å oppnå like bindemiddelegnsskaper som referanseprøven.

Through the “European Economic Area (EEA)”- agreement, Norway has committed itself to recycle large amounts of waste from construction and civil engineering projects. Recycling of road materials could be included in this group. Norway is already good at reusing asphalt material in unbound layers of the road, but the Norwegian Public Roads Administration is more conservative in reusing high percentages of asphalt material in the new pavement for high-traffic roads. This is mainly because aged bitumen is stiff, due to a natural ageing process that can make it prone to low-temperature cracking. To help solve this problem, this study investigates the effect of three different rejuvenators mixed with the aged bitumen to restore the binder properties of a fresh 70/100 bitumen.

The method used in this thesis is divided into an experimental and literature study. In the experimental part, the three different rejuvenators have been mixed with 50 % aged bitumen and 50% fresh 70/100 bitumen. All these samples have been tested for deformation- and fatigue resistance in Dynamic Shear Rheometer (DSR), softening point test and low-temperature cracking resistance through the Fraas breaking point. All three tests have also been performed before ageing, after short-term ageing and after long-term ageing to assess the changes in binder properties. At the same time, all the tests mentioned have also been carried out for a reference sample of fresh 70/100 bitumen to compare the results with the rejuvenator samples. The literature study was conducted to compare the results in this thesis against other studies that have also looked at the effect of different rejuvenators in aged bitumen.

In general, the three rejuvenators added in the aged bitumen have improved or almost showed equivalent low-temperature cracking resistance compared to the 70/100 bitumen. On the other hand, there was some variation in the softening point and deformation-resistance in the DSR between the different rejuvenator samples compared to the reference sample. In addition, not all the rejuvenator samples fulfilled the requirements in relation to the Norwegian Public Roads Administration handbook «N200» (Statens vegvesen, 2018) . Some reasons could be connected to human errors, while other factors are connected to the quality of estimating the rejuvenator-amount to achieve the same binder properties as the 70/100 bitumen.