Fatigue performance evaluation of bitumen mastics reinforced with polyolefins through a dissipated energy approach

Abstract

Polymers are known to improve the fatigue resistance of asphalt mastics. However, undesirable results can be obtained if the polymer is not successfully integrated into the bitumen binder. The goal of this work is to evaluate the effect of the addition of three selected polyolefins on their mastic’s fatigue performance. Low and high density polyethylenes (LDPE and HDPE) and polypropylene (PP) were chosen and used at the concentration of 4 wt.%. A dissipated energy approach was used in order to analyze the fatigue resistance, at 25 ºC, of the three composites studied. Dynamic time sweeps at and above the linear viscoelastic threshold were carried out. Based on that, the results demonstrated a better improvement when the LDPE was considered. For that binder, fluorescence optical microscopy observations at 25 ºC provided morphological evidence of a more homogeneous bitumen-polymer distribution which could be behind the improved fatigue behavior.

Evaluación del comportamiento a la fatiga de másticos bituminosos reforzados con poliolefinas a través de una metodología basada en energía disipada. El uso de polímeros mejora la resistencia a la fatiga de los másticos asfálticos. Sin embargo, se pueden obtener resultados no esperados si el polímero no se integra eficientemente en el ligante bituminoso. El objetivo de este trabajo es evaluar el efecto de la adición de 3 poliolefinas sobre el comportamiento a la fatiga. Se seleccionaron polietilenos de baja y alta densidad (PEBD y PEAD) y polipropileno (PP) que se usaron al 4 % en peso. Se empleó una metodología basada en la energía disipada, a 25 ºC. Se realizaron ensayos dinámicos de barrido de tiempo en el límite y por encima del intervalo de viscoelasticidad lineal, que demostraron un mejor comportamiento para el mástico que contenía PEBD. Para él, se observó a través de microscopía óptica de fluorescencia que la distribución de polímero en el betún era mucho más homogénea, y éste podría ser el motivo del comportamiento mejorado.