Chemical and Rheological Investigations of Bitumen with Bio-based Rejuvenators
2020 (English)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE credits
Student thesisAlternative title
Kemiska och reologiska undersökningar av bitumen med biobaserad föryngningsmedel (Swedish)
Abstract [en]
In order to guarantee a sustainable future for environment, recycling of reclaimed asphalt pavement (RAP) with addition of bio-based rejuvenators is promising.
This thesis presents a laboratory study that is investigating the chemistry and rheology of rejuvenated field aged RAP binder. The field aged binder was mixed with different types of bio-based and petroleum-based rejuvenators, which are compared to each other in this study. Each rejuvenator was added at various percentages ranging from 5 to 10% by weight of the rejuvenated bitumen. The effects of rejuvenators were characterized by mechanical, rheological and chemical analyses. For comparison, a hard, virgin bitumen was also investigated after being added with these different rejuvenators.
The results obtained show that all the rejuvenators affect penetration, softening point and rheological properties of the binders that demonstrates possibility of rejuvenating aged asphalt binder to a certain quality level. It is found that rejuvenators reduce the aging functional groups of the RAP binder due to diluting effect. However, bio-based rejuvenators consist of a higher amount of oxygen related functional groups in comparison to petroleum-based rejuvenator which show a higher degree after aging.
Further studies are recommended on the chemistry, particularly about how bio- based rejuvenators affect RAP with use of Thin Layer Chromatography Flame Ionization Detector (TLC-FID). Such studies could give answers about molecular interactions and correlations between different fractions of bituminous binders.
Abstract [sv]
För att säkerställa en hållbar miljö i framtiden, är återvinning av returasfalt med addering av biobaserat föryngringsmedel lovande.
Denna rapport presenterar en laborativ studie för att undersöka kemin och reologin hos föryngrad åldrad bindemedel från returasfalt. Bindemedlet från returasfalten blandades med olika typer av biobaserat och petroleumbaserat föryngringsmedel som jämförs med varandra i denna studie. Varje föryngringsmedel adderades till olika procentsatser, från 5 till 10 viktprocent av föryngrad bitumen. Effekterna av föryngringsmedlen karaktäriserades av mekaniska, reologiska och kemiska analyser. För jämförelse, hård obrukad bitumen undersöktes också efter tillsats av dessa olika föryngringsmedel.
De erhållna resultaten visar att alla föryngringsmedel påverkar penetrationsvärdet, mjukningspunkt och reologiska egenskaper som visar möjligheten att föryngra åldrat bindemedel från asfalt till en viss kvalitetsnivå. Det har visat sig att föryngringsmedel minskar de åldrande funktionella grupperna av bindemedlet från returasfalt på grund av utspädningseffekt. Dock, består biobaserade föryngringsmedel av en högre mängd syrebaserade funktionella grupper jämfört med petroleumbaserat föryngringsmedel som visar en högre grad efter åldring.
Ytterligare studier rekommenderas kring kemin, särskilt om hur biobaserade föryngringsmedel påverkar bindemedel från retursfalt med användning av tunnskiktskromatografi flamjonisationsdetektor (TLC-FID). Sådana studier kan ge svar om molekylära interaktioner och korrelationer mellan olika fraktioner hos bituminösa bindemedel.
Place, publisher, year, edition, pages
2020.
Keywords [en]
Sustainability, Reclaimed asphalt pavement, Bitumen, Bio-oils, Rejuvenator
National Category
Chemical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-278831OAI: oai:DiVA.org:kth-278831DiVA, id: diva2:1455903
Educational program
Bachelor of Science in Engineering - Chemical Engineering
2020-07-292020-07-292022-06-26Bibliographically approved