Underlagför diskussion av specxflkaäloner för as'altlosnmgar Resultatfrån destillationsanalyser av asfaltlosnmgar av olika sammansättning,

Transkript

1 -NP ] ) Statensväg- ochtrafikinstitut (VT!) : Fack Linköping.',W-.._._...._l_r.. ESP l e & - ISSN $ sign National Road & Traffic Research Institute- Fack - S Linköping - Sweden - Underlagför diskussion av specxflkaäloner för as'altlosnmgar Resultatfrån destillationsanalyser av asfaltlosnmgar av olika sammansättning, avake Rosengren

2 n_ m- 03 ' Statens väg- och trafikinstitut (VTi) - Fack Linköping N National Road & Traffic Research Institute - Fack Linköping ' Sweden I Underlag för diskussion av specifikationer för asfaltiösningar Resultat från destiilationsanalyser av asfaltlösningarav olika sammansättning av Åke Rosengren

3 Förord En bindemedelskommittê har tillsatts av Nordiska Vägtekniska Förbundet för att taga fram gemensamma provningsmetoder och helst även gemensamma specifikationer för vägbindemedel i Norden. Som vägbindemedel används asfalt, asfaltlösning, vägolja och asfaltemulsion, Efter att ha satt upp ett förslag till asfaltspecifikationer, som nu för Sveriges del är under behandling på Statens Vägverk, har kommittén intensifierat sitt arbete på asfaltlösning och vägolja och i en särskild arbetsgrupp börjat med emulsion. Beträffande asfaltlösning är man inom kommittén bl a överens om att destillatet bör redovisas i procent av mängden prov för destillationsanalysen, som fallet är för vägolja, och ej i procent av totalt destillat intill 36OOC enligt nu gällande specifikationer. Destillationsfordringarna i de nu gällande specifikationerna låter sig inte översättas till fordringar enligt den nya principen. Ett experimentellt underlag är nödvändigt. De i föreliggande meddelande redovisade undersökningarna har finansierats av Statens Vägverk tillsammans med Statens Väg--och Trafikinstitut. Linköping i augusti 1979 Åke.Rosengren

4 UNDERLAG FÖR DISKUSSION AV SPECIFIKATIONER FÖR ASFALT- LÖSNINGAR - RESULTAT FRÅN DESTILLATIONSANALYSER AV ASFALTLÖSNINGAR AV OLIKA SAMMANSÄTTNING Underlag för diskussion av specifikationer för asfaltlösningar av R- och M-typ har framtagits. Detta har skett genom att prov på asfaltlösningar framställts och underkastats destillationsanalys enligt ASTM D På destillationsåterstoderna har penetrationen bestämts enligt ASTM D Vad beträffar S-lösningar och vägolja kan nu gällande specifikationer i de olika länderna bedömas vara tillräckligt diskussionsunderlag. Vid planeringen av arbetet har vi utgått från det förslag till asfaltlösningskvaliteter som NVF:s bindemedelskommittê enades om i Köpenhamn11978, se tabell 1. När det gäller R-kvaliteterna skall man alltså ha asfaltkvaliteterna alternativt som utgångsmaterial och när det gäller M-lösningarna asfaltkvaliteten Med avseende på viskositeten vid 600C, uttryckt i mmz/s och bestämd enligt ASTM , skall man ha gränserna 15-30/ och för R-lösningarna samt gränserna 30-60, för M-lösningarna. Tabell och NVF:s förslag till asfaltlösningskvaliteter och dessas användning. FÖRSLAG TILL ASFALTLÖSNINGSKVALITETER OCH DESSAS ANVÄNDNING. = 1 DESTILLATIONS- VISKOSITET 50 c mmz/s TYP ÅTERSTOD (i princip) eller asfalt ytbehandling ytbehandling R alternativt n asfalt klistring och ytbehandling ytbehandling försegling och asfaltl.- och asfalt1.- betong betong asfalt ytimpregner- lappnings- asfaltl.- ing massa, as- betong, ytbe-; M faltl.-betong, handling med ytbehandling grus. lapp- I med grus ningsmassa g asfalt lappningsmas- asfalt1.-,asfaltl.- 2 s massa och as- betong och ibetong och i faltl.betong lappnings- ;lappnings-, massa :massa j '7VTI'MRnnnnAth 1ag'

5 Provens sammansättning har varierats så att proven direkt skulle ge de olika kvaliteternas yttersta gränser för destillationsanalysen. Minimigränserna för en kvalitet når man genom att utgå från den mjukast tillåtna asfalten och blanda denna med så mycket lösningsmedel att lösningen får den högsta tillåtna viskositeten. Omvänt får man maximigränserna genom att utgå från den hårdast tillåtna asfalten och blanda denna med lösningsmedel till lägsta tillåtna viskositet. Av t ex 'asfaltlösning M skall man alltså framställa två prov - ett av asfalt med penetrationen l45 blandad med lösningsmedel till viskositeten 1000 mmz/s och ett av asfalt med penetrationen 210 blandad med lösningsmedel till viskositeten 2000 mmz/s. Förutsättning härvidlag är en lösningsmedelskvalitet. Vill man göra undersökningen med två lösningsmedelskvaliteter måste man naturligtvis framställa två prov till. För R-lösningar är destillationsanalysens maximigränser bara av teoretiskt intresse. Maximigränserna styrs liksom hos M-lösningar av utgångsasfaltens lägsta tilllåtna penetration, lösningens lägsta tillåtna viskositet och det oblandade lösningsmedlets destillationsanalys. Till skillnad från M-lösningarna skall emellertid lösningsmedlet vara så flyktigt som möjligt (men flyktigheten och därmed destillationsanalysen begränsas av att lösningens flampunkt skall ligga över 30OC). Därmed blir destillationsanalysens maximigränser betydelselösa från specifikationssynpunkt. Asfalterna för framställning av lösningarna hade erhållits genom blandning av handelskvaliteter till följande ungefärliga penetrationsvärden: 70, 100, 145 och 210. Mer exakta penetrationsvärden och andra egenskaper ges i tabell 2. Förfarandena för framställning av asfalterna och asfaltlösningarna beskrivs i bilaga 2. VTI MEDDELANDE l 6 8

6 Tabell 2. Asfalternas egenskaper Penetration 25 c ASTM Mjukpunkt IP 58/65 utan omrörn 00 48,5 44, ,5 Viskositet 600C ASTM D Ns/m TFOT ASTM vikt-z 0,27 0,44 0,67 0,84 Lösningsmedlen har betecknats R, RM och M. R-lösningar har framställts dels med R, dels med RM. Mulösningar har framställts dels med RM, dels med M. Analyser för lösningsmedlen ges i tabell 3. Tabell 3. Lösningsmedlens egenskaper. i ä. I E R RM PI; Destillation SIS (=ASTM D 86) 0 ä Temperatur vid 5 Z dest OC 159 g ! " 10 " " OC g " 50 " " OC g 170 g ; " 95 " C i ; Maximitemperatur 0C i Aromathalt ASTM D ,5 i 13 21,5% Slutresultatet av undersökningarna, som ju är det sökta diskussionsunderlaget för asfaltlösningsspecifikationer R och M, ges i tabellerna 4-6. I tabellerna har förutom "föreslagna" gränser för destillationsanalysen och destillationsåterstodens penetration även redovisats viskositeten och sammansättningen av de lösningar varpå "förslagen" baserats. I bilaga 1 ges de enskilda värdena från destillationsanalyserna och penetrationsbestämningarna. VTI MEDDELANDE 3.6 8

7 Det må nämnas att det visade vara av utomordentlig betydelse att man har materialet vid så låg temperatur som möjligt när detta fylls på viskosimetern. En för låg temperatur kan visserligen medföra att luftblåsor fångas i materialet, men dessa röjer sig i bristande samstämmighet mellan värdena. En för hög temperatur medför för stor avdunstning, och denna ger sig i regel icke till känna i bristande samstämmighet. Avdunstning ger naturligtvis för höga viskositetsvärden. Tabell 4. Slutresultat. R-lösningar av asfalt och R-lösningsmedel : Viskositet mmz/s Sammansättning: Asfalt vol-z 81,0 85,6 Lösn.m. " 19,0 14,4 Destillat intill vol-z C " min 1,5-2602C " min 9 min 2,5 2850C " min 12 min C " min 14 min 8 "600C min 16 min 11 Återstodens pen 250C

8 Tabell 5. Slutresultat. R-lösningar av asfalt och R- resp RM-lösningsmedel ' R R RM R RM å Viskositet mmz/så i Sammansättning: Asfalt vol-z: 54 84,2 81,5 Å 89,1 87,3 ; Lösn.m. " i 46 15,8 18,5 ' 10,9 12,7 3 Destillat intill ; min i - - i '225 c " g " _ - l " vi " 37 min. 5 min. 2 : m1n 1 min. 1 i i n H 4 H 9 H ,5 1! 2,5 i i 1' 2 H H H V N H 6! 3600C " 5 " 44 " 14 " 16 " 9 " 10 i E Återstodens pen 25 c L L Tabell 6. Slutresultat. M-lösningar av asfalt och RM- resp M-lösningsmedel ' i RM M RM M 5 RM M _ Viskositet mm /s 60 30, I,. ;. i 1, 1 ' 1 1 ; : : i 1 ' * 1 1 _ ; 2 Sammansättning: Asfalt vol-z? 57,1 49,7 59,1 50,5 84,5 85,7 85,/ 80,0! 89,9 85,7 91,1 86,0 Lösn.m. " 3 42,9 50,3 40,9 49,5 15,5 14,3 14,3 20,0 10,1 14,3 8,9 14,0 a Descillat intill vol-z " C " , C " , , " c " Återstadens pen. 25 c

9 Sidan 1(21) Asfaltlösningar framställda med asfalt pen 72 som utgångsmaterial Sammansättning R Asfalt, pen; 72: 81J3vol-Z Lösningsmedel F. : 19.0 'vol-z Viskositet vid 6006: 1898 m2/s Densitet vid 25 C (ber.):0.974 g/ml Destillation nr X Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destillat; ml ml ml ml ml Z intill 190% _ 0.0 A " 225% " 2600:; av n 315% X14.2 n 360% Barometertryck E x stått utan folie 23-26/3 - Destillationsåterstodens pen vid 25 C Enskilda Värden: M.V

10 Sidan 2 Sammansättning R Asfalt, pen:72 : 85.6 vol-z Lösningsmedel R :14-4 vol-z Viskositet vid mmZ/s Densitet vid 25 C (ber.): g/ml Destillation nr ' Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destillat: m1 m1 m1 m1 m1 Z int-;ill 190 c O O ' " 225 C O 0 0 O O vv 260 C vv 285 C uu v: 3600C 21, Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid 25 C Enskilda värden: M.V

11 Sidan 3 Sammansättning *M Asfalt, pen:72 : 73-8 vol-z LösningsmedelRNÃ:26-2 vol-z viskositet vid 60 C:.811 mmz/s Densitet vid 25 C (ber.): g/ml Destillation nr 1 X Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destillat; m1 ml ml m1 ml Z intill 190 c "0.0 " 225 c " 260 C " 285 c rv 315 c " 360 C Barometertryck Det tog några minuter innan dest111at10nsåterstoden kunde hållas upp ty korken runt termometern gick sönder X 0 I. O 0 Destillationsåterstodens pen vid ZSOC Enskilda Värden: M. v

12 Sidan 4 Sammansättning RM Asfalt, penz72 : 82,2 val-z LösningsmedelRM :17.8 vol-z 9 Viskositet vid 6000:3006 mm'/s Densitet vid ZSOC (ber.): g/ml I - Destillation nr Medelvärde Temperatur för 1:a dr * Destillat: 'm1 m1 m1 m1 ml 8% intill 190 c " 225 c 'v zeooc vv 235 C 'v 315 c C Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid 25 C Enskilda värden: M.V

13 Sidan 5 Sammansättning Asfalt, pen:103: 54 vol-z Lösningsmedel R : 46 vol-z Viskositet vid 6000: 29 mmz/s Densitet vid ZSOC (ber.): g/ml Destillaticn nr Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destillat: ml ml m1 ml m1 Z intill lgooc :. 225oC C :c 315 C :0 3600C ; Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid 25 C Enskilda Värden: M.V

14 Sidan 6 Sammansättning R Asfalt, pen:103: Lösningsmedel R 84-2v01-Z : 15-8 vol-z Viskositet vid 600C: 2119 mmz/s Densitet vid 2500 (ber.): g/ml Deetillation nr Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destillat; m1 'm1 m1 m1> m1 Z intill 190 c O 0 I vv 225 c " ut ' » Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid 25 C Enskilda Värden: M.V

15 Sidan 7 Sammansättning R 6000'100 Asfalt, pen2103: 89.1v01-Z Lösningsmedel R : 10-9 vol-z Viskositet vid 6OOC: 6422'mmz/s Densitet vid 2500 (ber.): g/ml Destillation nr Medelvärde Temperatur för 1:a dr. _ Destillat: m1 m1 m1 m1 m1 Z intill 190 c O O O 0 0 :. 2250C O 0 c' 2600C oC O 3 5 :v 3150C ,. 36OoC Barometertryck 748 Destillationsåterstodens pen vid 2500 Enskilda Värden: H.v

16 Sidan 8 Sammansättning RM 2000'100 Asfalt,äpen:103: 81.5v01-Z LösningsmedelRM : 18.5 vol-z Viskositet vid 60 C:1908 mmz/s Densitet vid 25 C (ber.): g/ml Destillation nr v Medelvärde Temperatur för 1:a dr. 228: Destillat: m1 m1 m1 m1 Z intill 190 c h I :g 225oC C oC :c BISOC BÖOOC Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid 2500 Enskilda Värden: N.v

17 Sidan 9 Sammansättning'RM Asfalt, pen;103: 87.3vn1-Z Lösningsmedel WH: 12.7 vol-z Viskositet vid 60 C: 5997 mz/s Densitet vid ZSOC (berg): g/ml Destillation nr Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destillat; m1 m1 m1 m1 ml 2 intill 190 c, 0 _ 0 ' : O O " 260 C. I oC ,. 3150C _ : Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid ZSOC Enskilda Värden: M.V

18 Sidan 10 Sammansättning RM 30'145 Asfalt, pen:143: LösningsmedelRM : 49.7v01-Z 50.3 vol-z Viskositet vid 6000: 30.6 mmz/s Densitet vid 2500 (ber.): g/ml Destillaticn nr Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destillat; m1 m1 m1 m1 m1 Z Vinâill lggoc av 225 C ' ZÖOOC av ZSSOC ? C oC Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid 250C - Enskilda värden: M.V

19 Sidan 11 Sammansättning :mn Asfalt, pen2143: 79;7vol-Z Lösningsmedel Ru: 20,3 vol-z Viskositet vid 60 C: 1048 mz/s Densitet vid 25 c (ber.): g/m1 Destillation nr Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destillat: ml m1 m1 m1 m1 Z ingill 190 c ' 225 c " 260 c " 235 c vv 315 c vv géooc Barnmetertryck Destillationsåterstodens pen vid ZSOC Enskilda Värden: M.V '

20 Sidan 12 Sammansättning RM Asfalt, penzl43: 85.7v01-Z LösningsmedelRM : 14.3 vol-z Viskositet vid 6OOC: 3101 mmz/s Densitet vid 25 C (ber.): g/ml Destillation nr 1 2 I 3 4 Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destillat; _ ml ml m1 m1 m1 Z ingill 190 c 0 0 " vi O O O " 260 c r: 285 C " 315 c _ av Barometertryck g 763 Destillationsåterstodens pen vid 25 C Enskilda värden: M.v VTI MEDDELANDE 16 8

21 Sidan 13 Sammansättning M Asfalt,'pen:143: 50.5v01-Z Lösningsmedel M : 49.5 vol-z Viskositet vid 60 C: 27 mmz/s Densitet vid 2500 (ber.): g/ml Destillation nr Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destilfatg. m1 m1 m1 m1 m1 Z ingill 190 c " 225 c vv 250 c " 285 C ao vc 360 C Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid 25 C Enskilda värden: M.V

22 Sidan 14 Sammansättning Asfalt, pen:143 : 80.0 v01-7. Lösningsmedellâ : 20.0 'vol-z Viskositet vid 60 C: 1025 mm2/3 Densitet vid 25 C (ber.):00976 g/ml Destillation nr Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destillat: m1 m1 m1 m1 m1 Z in c " 225 c " 260 c " 285 c ' 315 c " 360 c Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid 2500 Enskilda Värden: M.V

23 Sidan 15 Sammansättning M Asfalt, penz143: Lösningsmede1 M : 86.0VOl-Z 14.0 vol-z Viskositet vid ÖOOC: 2895 mmz/s Densitet vid 25 C (beru):0.990 g/ml Destillation nr Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destillat; m1 m1 m1 m1 m1 Z inrill 190% " " 260% av 285 C " 315 c ' 360 C Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid 25 C Enskilda värden: M.V

24 U1 U1 Sidan 16 Sammansättning RM 60'210 Asfalt, pen:213: Lösningsmedel RM: 57.1v01-Z 42.9v01-Z Viskositet vid ÖOOC: 60 mmz/s Densitet vid ZSOC (bar.): g/m1 Destillation nr Medelvärde Temperatur för 1:a dr, Destillat: Dml m1 m1 m1 m1 Z intill 190 c V :' 225 C tv '1 285 C :1 3150C Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid ZSOC Enskilda värden:

25 Sidan 17 Sammensättning RM Asfalt, pen:213: 84.5vol-Z Lösningsmedel KM: 15.5 vol-z viskositet vid 6000: 1996 mmz/s Densitet vid 2500 (berg):0.989 g/ml Destillation ur Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destillatz. m1 m1 m1 m1 m1 m ingill 190 c O " " 260 c vv '9 315 C " 360 c Barometertryck Destillationsåterstodeus pen vid 25 C Enskilda värden: M.v

26 U1 LD Sidan 18 Sammansättning RM Asfalt, pen:213:. LösningsmedelRM : 89.9v01-Z 10.1 vol-z 'Viskositet vid GOOC: 5768 mmz/s Densitet vid 25 C (ber.): g/ml Destillation nr Medelvärde 1 Temperatur för 1:a dr _ Destillat; ml nu. m1 m1 ml Z in c " 225 c ' ' g. 3150C C Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid 25 C Enskilda_värden: K.v '"

27 Sidan 19 Sammansättning M Asfalt, pen:213: Lösningsmedel M : 59.1vol-Z 40.9 vol-z Viskositet vid 6000: 58 mmz/s Densitet vid 25 c (ber.): g/ml Destillationsanalvs Destillation nr Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destillat: ml ml ml ml ml Z intill 190 c O i' 225 C I' I' H 315 C av BÖOOC Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid 250C Enskilda värden: M.V

28 Sidan 20 Sammansättning M Asfalt, pen:213: Lösningsmedel M 85.7v01-Z : 14." vol-z Viskositet vid 60 C: 2031 mmz/s Densitet vid 25 C (ben): g/ml Destillation ur Medelvärde Temperatur för 1:a dr Destillat: m1 m1 m1 m1 ml 2 ingill 190 c " 225 c 0* " 260 c ' 285 c " 290 6_5 " 315 c " Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid 2500 Enskilda Värden: 25_ K.v _ '

29 Sidan 21 Sammansättning M Asfalt, pen:213: Lösningsmedel M 91.1V01-Z 8.9 vol-z Viskositet vid 60 C: 6036 mmz/s Densitet vid 25 c (ber;>:1.001 g/ml Destillation nr i l Medelvärde Temperatur för 1:a dr { Destillat; ml ml ml ml "ml Z ineill 190 c 0 0 * " 225 c ZÖOOC O 0 O 0 0 " 285 C 1.5 l av 315 C _ i! Barometertryck Destillationsåterstodens pen vid 25 C Enskilda värden: M.V

30 Bilaga 2 Sida 1(2) Framställning av asfalterna och asfaltlösningarna Utgångsmaterial har varit asfalterna A 120, A 140, levererade av Nynäs-Petroleum AB. A 135 och Asfaltkvaliteter av önskad penetration, t ex 70, har blandats av ovanstående. För varje kvalitet tillblandades två halvfabrikat med penetrationsvärden på ömse sidor om det önskade. De två halvfabrikaten blandades sedan i sådana proportioner att det önskade penetrationsvärdet skulle erhållas. Proportioneringen har baserats på följande formel:v Log P - Log P A = Log P: - Log PZlandn. 100 där A = halten asfalt A i blandningen, % PA = penetrationen hos asfalt A PB = penetrationen hos asfalt B Pblandn= penetrationen hos blandningen Blandningsverktyget var av smörkärnartyp. Hålskivan var väl anpassad till blandningskärlets diameter. Blandningen utfördes övermaterialens benämningstemperatur. Prov på slutprodukten fick mogna ett dygn vid lso-lgsoc (pen 210 vid 150 c, pen 70 vid lgsoc) före analysernas utförande. Därvid skyddades asfaltytan mot luften medelst Al-folie, som var i direkt kontakt med asfalten. Asfaltlösningarna blandades likaledes i två steg, också med hjälp av smörkärneliknande verktyg. Blandningstemperaturen hölls så låg som möjligt. Avdunstningen av lösningsmedel följdes genom Vägning. I fallen halvfabrikat, där avdunstningen var störst, kompenserades förlusterna, som dock var mycket små, genom tillsats av lösningsmedel. Halvfabrikaten fick mogna minst 2

31 Bilaga 2 Sida 2 dygn vid lbsoc. Lösningsytan var då täckt och i direkt kontakt med Al-folie. Efter mogningen omrördes materialet något med blandarverktyget och viskositeten bestämdes. I fallen helfabrikat (slutprodukt) kunde ma--= terialet tagas direkt till analys. Lämpliga sammansättningar av halvfabrikaten bestämdes med ledning av försöksblandningars och motsvarande asfalters benämningstemperaturer; Dessa omvandlades till absoluta temperaturer och logaritmerades. Logaritmen för blandningen var approximativt en lineär funktion av sammansättningen. För helfabrikatet bestämdes den lämpliga sammansättningen med hjälp av VTI:s viskositetsdiagram. Anvisningarna "Beräkning av viskositeten för en blandning av två bindemedel A och B" följdes. Sammansättningar har beräknats i räkning av satsade viktmängder. volym-% genom omr

32