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Detailergebnis zu DOK-Nr. 75730

Rheologische Eigenschaften und Modifikationsmechanismus von Polyphosphorsäure-modifiziertem Bitumen (Orig. engl.: Rheological properties and modification mechanism of polyphosphoric acid-modified asphalt)

Autoren	H. Liu M. Zhang Y. Wang Z. Chen P. Hao
Sachgebiete	9.1 Bitumen, Asphalt

Road Materials and Pavement Design 21 (2020) Nr. 4, S. 1078-1095, 13 B, 5 T, zahlr. Q

In der Studie wurden die rheologischen Eigenschaften und der Modifizierungsmechanismus von Polyphosphorsäuremodifiziertem Bitumen (PPA) durch technische und chemische Tests untersucht. Zur Herstellung der Bindemittel wurden Bitumen unterschiedlicher Herkunft mit verschiedenen PPA-Gehalten und -Dosierungen angewendet. Das rheologische Verhalten der Bindemittel wurde durch experimentelle und theoretische Methoden beschrieben, einschließlich konventioneller Tests, Temperatur-Sweep-Tests und mit dem Burgers-Modell, basierend auf dem Biegebalken-Rheometer-Test. Die chemische Charakterisierung wurde anhand der SARA-Fraktionen, der funktionellen Gruppen und Molekülgrößen unter Verwendung eines Dünnschichtchromatographie-Flammenionisationsdetektors, einer Kernspinresonanzspektroskopie und einer Gelpermeation-Chromatographie untersucht. Es wurde die Beziehung zwischen den chemischen und physikalischen Eigenschaften von Bindemitteln hergestellt. Die Ergebnisse zeigten, dass die PPA-Dosierung und die Bindemittelherkunft eine signifikante Rolle bei der Penetration, dem Erweichungspunkt und der Duktilität spielten. Das PPA-Niveau hat dabei nur geringe Auswirkungen. Der Verformungswiderstand wurde durch Zugabe von PPA verbessert. Die Anpassungsparameter des Burgers-Modells zeigten, dass PPA-modifizierte Bitumen bei niedriger Temperatur ein besseres Kriechverhalten auf-weisen und die Spannungsrelaxation ebenfalls beschleunigt wird. Die PPA-Zugabe überführte das kolloidale Bindemittelsystem vom Sol-Typ zum Gel-Typ. Es werden die chemischen Strukturen in der Weise verändert, dass die Hydroxylgruppen der PPA mit den polaren Gruppen im Bindemittel reagieren und möglicherweise Äther oder Ester erzeugen. Es können eine Ringbildung und Pfropfung (grafting in) zwischen den Kohlenstoffketten auftreten und weiter ein komplexes Bindemittel und eine Molekularstruktur mit einem hohen Gewicht entwickeln. Der kolloidale Index (CI) und der prozentuale Anteil der großen Moleküle könnten verwendet werden, um die Änderung der physikalischen Eigenschaften anzuzeigen und den Modifikationsgrad der Bindemittel vorherzusagen.