PROCESUL DE MODIFICARE AL BITUMURILOR

Modificarea bitumurilor sau a gudroanelor face apel la un ansamblu de procese de asemeni complexe, câteodată simultane, care pot fi realizate după o primă etapă iniţială care constă totdeauna în dispersarea polimerului în liantul de bază :

1) printr-o disoluţie (dizolvare) parţială sau totală a polimerului;2) printr-o umflare a polimerului care absoarbe o fracţiune a liantului de

bază;3) printr-o reacţie chimică a polimerului cu liantul de bază, în general sub

acţiunea unui catalizator (operaţie numită grefare);4) printr-o reacţie chimică între adaosuri care creează, în mod ireversibil, o

reţea tridimensională ce include liantul de bază (cazul reticulării răşinilor epoxidice).

Ca adaosuri utilizate la modificarea bitumurilor se folosesc :- EVA – Etilenă-vinil-acetat;- SBS – Stiren-butadien-stiren;- Cauciuc;- Poliolefine;- Gudroane-polimer;- Smoale epoxidice;- Sulf.

1. Bitumuri – EVA

Copolimerii de etilenă-vinil-acetat (EVA) sunt materiale termoplastice obţinute prin copolimerizarea etilenei cu un monomer de acetat de vinil:

Repartizarea grupelor acetoxy este aleatorie în lanţul etilenic.Bitumurile –EVA se obţin prin dispersia copolimerului în bitum încălzit

indirect la temperaturi controlate.Proprietăţi specifice ale liantului modificat:- creşterea coeziunii într-o largă de temperatură şi în mod special în zona

temperaturilor de lucru;

ETILENĂ ACETAT DE VINIL+

GRUPARE ACETOXY ACETAT DE VINIL GRUPARE ACETOXY

- creşterea consistenţei şi a modulului de elasticitate la temperaturi ridicate conducând la ameliorarea rezistenţei la deformaţii;

- mărirea elasticităţii la temperaturi negative;- obţinerea unei susceptibilităţi termice moderate ceea ce duce la

obţinerea unui câmp de plasticitate mai mare;- creşterea ductilităţii care asigură mărirea rezistenţei la oboseală a

liantului.Domenii de utilizare:- lianţi sub formă de emulsii pentru tratamente de suprafaţă;- straturi subţiri şi membrane puse în operă prin metoda la cald;- mixturi utilizate în stratul de uzură pe drumuri, pentru toate clasele de

trafic;- straturi (covoare) bituminoase subţiri, îmbrăcăminţi drenante, straturi de

ranforsare, mixturi preparate prin metoda la rece;- mixturi pentru îmbrăcăminţi realizate pe suport deformabil, căi de rulare

la podurile cu dală ortotropă;- realizarea straturilor de hidroizolaţii: in situ sau prin prefabricare;- straturi de amorsare pentru covoare asfaltice.

2. Bitumuri

SBS sunt polimeri constituiţi din trei secvenţe succesive de polistiren-polibutadien-polistiren.

Ei se diferenţiază după:- formă (liniară sau radială); Formă liniară Radial cu 3 braţe Radial cu 4 braţe

- masa lor moleculară;- procentele de stiren şi butadien.Ca structură SBS sunt elastomeri termoplastici a căror comportare depinde

de temperatură. Sub sau în apropierea temperaturii de 100°C ei se comportă ca nişte corpuri elastice putând suporta deformaţii mari fără a se fisura.

Bloc de polistiren

Braţ (lanţ) de polibutadienă

Prepararea bitumurilor – SBS se face prin amestecarea, în condiţii de termostatare, a bitumului cu adaosul de SBS. Ei se prepară, în general, în instalaţii fixe, apoi stocaţi şi după un timp puşi în operă.

Un caz particular îl reprezintă lianţii modificaţi prin reticulare. Acest procedeu constă în provocarea unei modificări chimice a amestecului de bitum + polimer printr-o reacţie exotermă în prezenţa unui agent de reticulare, în general fiind utilizat sulful. În acest caz polimerul utilizat este de preferinţă un SB (Polistiren – polibutadien).

Proprietăţi specifice :- o susceptibilitate termică foarte redusă în domeniul temperaturilor de

lucru;- o consistenţă îmbunătăţită la temperaturi ridicate ce permite utilizarea

lor în condiţiile de utilizare curentă a bitumurilor rutiere;- o coeziune mărită, într-o gamă de temperatură foarte largă;- un modul de elasticitate ridicat la temperaturile ridicate de utilizare ;- o comportare mai elastic care se traduce printr-o mărire a alungirii

înainte de rupere, în special la temperaturi coborâte şi o revenire elastică importantă după solicitare;

- îmbunătăţirea comportării la oboseală.Domenii de utilizare :- la realizarea tratamentelor de suprafaţă bituminoase, atât sub formă de

emulsii cât şi sub formă de lianţi solizi;- la straturi de amorsare preparate cu emulsii sub covoare subţiri şi foarte

subţiri;- la realizarea membranelor, prin topirea bitumului modificat, necesare

etanşărilor (hidroizolaţii la lucrări de artă);- la prepararea mixturilor pentru stratul de uzură în grosimi de 2 până la 8

cm (foarte subţiri, subţiri, drenante şi foarte groase);- la realizarea impermeabilizărilor : in situ sau prin prefabricare.

3. Bitumuri – cauciuc

Se utilizează ca adaos pudreta de cauciuc (sub 2 mm dimensiune de granulă) obţinută din procesul de reşapare al anvelopelor uzate.

Prepararea bitumurilor-cauciuc se realizează prin amestecarea pudretei de cauciuc, în proporţie de 16-25 %, cu un bitum care este preamestecat cu un ulei compatizant. Schema de fabricare este prezentată în figura 1.

Proprietăţi specifice :- micşorarea susceptibilităţii termice în domeniul temperaturilor de

exploatare;- o vâscozitate mai mare la temperaturile de anrobare şi de răspândire;- o creştere puternică a coeziunii într-o gamă largă de temperatură;- îmbunătăţirea deformării la temperaturi coborâte;- o elasticitate îmbunătăţită;

- o susceptibilitate redusă la îmbătrânire care se traduce printr-o mai bună conservare (păstrare) a proprietăţilor în timp.

Domenii de utilizare :- la tratamente bituminoase de suprafaţă cu utilizarea lianţilor fluxaţi sau

fluidizaţi;- la tratamente subţiri sau în membrane dintre straturi sub formă de lianţi

vâscoşi nefluxaţi unde proprietăţile lor (coeziune, elasticitate) sunt puse în evidenţă prin întârzierea deschiderii fisurilor;

- în mixturi pentru straturi de rulare, foarte subţiri, subţiri, drenante, pentru toate clasele de trafic şi pentru alte cazuri particulare conduc la ameliorarea rezistenţei la oboseală micşorând apariţia făgaşelor.

Prepararea amestecurilor bitum-cauciuc necesită utilizarea unor instalaţii specifice pentru punerea în operă în cazul realizării tratamentelor bituminoase de suprafaţă şi la realizarea membranelor.

Fig.1 Procesul de preparare a bitumului-cauciuc

4. Bitumuri – latex

Latexul de cauciuc reprezintă suspensii de particule de polimer în apă.Latexul se poate încorpora în timpul preparării emulsiei de bitum, fie în

amonte fie în aval de moara coloidală sau prin amestecarea ulterioară cu emulsie de bitum. Pentru evitarea ruperii premature a emulsiei (separarea fazelor componente) este necesară asigurarea unei tratări speciale.

Proprietăţi specifice :- o susceptibilitate termică redusă;- o coeziune ridicată într-o gamă largă de temperatură;- alungiri la rupere sporite la temperaturi coborâte;

BITUM ULEI COMPATIBILIZANT

BITUM + ULEI PUDRETĂ DE CAUCIUC

DIZOLVARE

BITUM - CAUCIUC

- îmbunătăţirea comportării la îmbătrânire.Domenii de utilizare :- tratamente bituminoase de suprafaţă pe drumuri cu trafic mediu şi

intens;- amorsări (dozaj 0,3 – 1,0 Kg/m2 pentru covoare subţiri;- prepararea şlamurilor bituminoase sau anrobate preparate la rece.

5. Bitumuri – gudroane – polimeri

Polimerii sunt de tip EVA.Prepararea se face prin amestecarea bitumului topit cu gudron de cărbune şi

EVA în instalaţii fixe.Proprietăţi specifice :- creşterea consistenţei;- diminuarea susceptibilităţii termice;- creşterea coeziunii.Domenii de utilizare :- tratamente de suprafaţă pe drumuri cu trafic intens.

6. Bitumuri sulf

Proprietăţi specifice :- la temperaturi ridicate: vâscozitatea redusă a sulfului conferă

amestecului o vâscozitate mult mai redusă decât a bitumului de bază ;- la temperaturi coborâte: precipitarea sulfului dizolvat conduce la un

amestec plastic iar cristalizarea sulfului conferă liantului o rigiditate sporită.

Conţinutul optim de sulf este în general apropiat de 30 % iar liantul obţinut se recomandă la prepararea mixturilor asfaltice.