Productieproces Sealoflex
In het algemeen worden twee typen polymeren gebruikt om bitumen te modificeren voor wegenbouwtoepassingen: plastomeren en elastomeren. EVA (Ethyleen – Vinyl – Acetaat) en PE (Polyetheen) zijn voorbeelden van vaak gebruikte plastomeren. SBS (Styreen (vinylbenzeen) – Butadiëen – Styreen) is het meest gebruikte elastomeer. Feitelijk vergroten plastomeren de viscositeit en stijfheid van de bitumen. Elastomeren verbeteren ook het elastische gedrag van de bitumen.
De toepassing van stijvere bitumen in de asfaltmengsels resulteert doorgaans in een verbeterd gedrag weerstand tegen spoorvorming.
SBS, EVA en PE gemodificeerde bitumen zijn succesvol toegepast in situaties waar spoorvorming een probleem was met penetratie bitumen. Hoe dan ook, de bitumen mag niet te stijf zijn, omdat dit zou kunnen resulteren in brosse asfaltmengsels, wat ernstige scheuren heeft veroorzaakt bij enkele plastomeer gemodificeerde bitumina in de praktijk, zelfs bij (lucht) temperaturen van 40 °C en hoger.
Scheurvorming door vermoeiing wordt bepaald door de vermoeiingslevensduur van het mengsel en de spanningen in de asfaltverharding. Voor penetratie bitumen resulteert het gebruik van een stijver bitumen (lagere penetratie) doorgaans in een asfaltmengsel met een lagere vermoeiingslevensduur. Tegelijker tijd verminderen echter de rekken onderin de verharding. Plastomeer gemodificeerde bitumina vertonen in dit geval vergelijkbaar gedrag met penetratiebitumina. Daarentegen laten elastomeer gemodificeerde bitumina doorgaans, dankzij het verbeterde elastische gedrag, een betere weerstand tegen vermoeiingsscheuren zien. Het uiteindelijke effect kan geanalyseerd worden door middel van moderne verhardingsontwerpmethoden.
Oppervlaktescheuren kunnen veroorzaakt worden door temperatuur- of verkeersbelasting. In beide gevallen kan het beste resultaat worden verwacht bij een bitumen dat is geoptimaliseerd wat betreft stijfheid en scheurtaaiheid (splijtsterkte en splijtenergie); dit na veroudering. Wat dit betreft heeft elastomeer gemodificeerde bitumen meer mogelijkheden dan plastomeer gemodificeerde bitumen.
De prestatie van asfaltlagen is niet alleen afhankelijk van de eigenschappen van het materiaal, maar ook van de variatie in eigenschappen (de zwakste schakel bepaalt de sterkte van de ketting). Wat dit betreft is er een belangrijk verschil tussen (op de juiste wijze geproduceerde) elastomeer gemodificeerde bitumen en plastomeer gemodificeerde bitumen. Een plastomeer gemodificeerde bitumen is meestal een onstabiele twee-fasen-systeem, terwijl een elastomeer gemodificeerde bitumen een stabiele twee fasen of zelfs een één-fase-systeem (chemisch gebonden) kan zijn. Wanneer onstabiele systemen onvoldoende gemengd worden, scheiden de polymeren zich van de bitumen. Dit zal resulteren in een inhomogeen bitumen met gebieden met hoge en lage polymeerinhoud.
Wanneer een verenigbaar elastomeer wordt toegevoegd aan het bitumen (bijvoorbeeld SBS) zal dit het oliefragment absorberen van het bitumen, waardoor het polymeer opzwelt (tot acht keer het originele formaat). Na een tijd begint het opgezwollen polymeer in het bitumen op te lossen. Dit fysische proces kost tijd (minstens een paar uur) en kan beïnvloed worden door het productieproces en het gebruik van additieven.
Plastomeren (bijvoorbeeld EVA) smelten bij een hoge temperatuur. Als deze bij bitumen worden toegevoegd, duiken ze op als kleine druppels die zijn verspreid in de bitumen. Hoe groter het volume van het polymeer in de bitumen, hoe meer het de eigenschappen van de bitumen (positief) zal beïnvloeden.
Lage polymeer inhoud (continue bitumenfase)
Hoge polymeer inhoud (continue bitumenfase)
Soms wordt het polymeer direct toegevoegd bij het asfaltmengsel in een asfaltinstallatie. In dit geval heeft het polymeer bijna geen tijd om te reageren met de bitumen en daarom zal het geen duidelijke toename in volume laten zien. Daarnaast is het onwaarschijnlijk dat een homogeen eindproduct zal worden verkregen. Alles bij elkaar zal de verbetering van de asfalteigenschappen duidelijk minder zijn dan bij een echt polymeer gemodificeerd bitumen met hetzelfde polymeergehalte.