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Detailergebnis zu DOK-Nr. 78950

Mikromechanik-basierte Vorhersagen zur Viskoelastizität von mit Gummigranulat modifiziertem Bitumen unter Berücksichtigung von Polymer-Netzwerkeffekten (Orig. engl.: Micromechanics-based viscoelasticity predictions of crumb rubber modified bitumen considering polymer network effects)

Autoren	H. Wang H. Zhang X. Liu P. Apostolidis S. Erkens A. Skarpas Z. Leng G. Airey
Sachgebiete	9.1 Bitumen, Asphalt 9.10 Gummi, Kautschuk, Asbest

Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board Vol. 2676, H. 10, 2022, S. 73-88, 16 B, 3 T, 30 Q. - Online-Ressource: verfügbar unter: https://journals.sagepub.com/home/trr

Das mit Gummigranulat modifizierte Bitumen (CRMB) kann als ein binäres Verbundsystem betrachtet werden, bei dem die gequollenen Gummipartikel in die Bitumenmatrix eingebettet sind. In früheren Studien wurden die mikromechanischen Modelle erfolgreich zur Vorhersage der komplexen Moduln von CRMB-Bindemitteln unter Verwendung repräsentativerer Parameter der Bestandteile eingesetzt. Die Master-Kurven lieferten für diese mikromechanischen Modelle im Hochfrequenzbereich gute Vorhersagen, während im niederfrequenten Bereich der komplexe Modul unterschätzt wurde. Die Studie zielt darauf ab, die Vorhersagegenauigkeit der mikromechanischen Modelle für CRMB weiter zu verbessern, indem die Wechselwirkungen zwischen den Partikeln berücksichtigt werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde ein neuer Verstärkungsmechanismus namens Kettenverknüpfungseffekt (chain entanglement effect) eingeführt, um den Effekt der Partikelwechselwirkung zu berücksichtigen. Die Ergebnisse zeigen, dass dieser Effekt für die Unterschätzung des komplexen Moduls und die fehlende Elastizität (Überschätzung des Phasenwinkels) für CRMB bei hohen Temperaturen und niedrigen Frequenzen verantwortlich ist. Die mechanischen Eigenschaften der Bitumenmatrix und des Polymernetzwerks können auf der Grundlage des Kautschukanteils bestimmt werden. Die Einführung des Polymernetzwerkes in das verallgemeinerte selbstkonsistente Modell verbesserte die Vorhersagegenauigkeit des komplexen Moduls und des Phasenwinkels im gesamten Frequenzbereich. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch die Einbeziehung des physikalisch-chemischen Wechselwirkungsmechanismus in die derzeit verfügbaren Modelle ein neues spezielles mikromechanisches Modell zur Vorhersage der mechanischen Eigenschaften von CRMB entwickelt wurde. Das vorhergesagte viskoelastische Verhalten kann anschließend als Input für ein verbessertes Design verwendet werden.