AQ²UABIT – geAvanceerde Qualitatieve en QUantitatieve oppervlakte Analyse van BITumineuze bindmiddelen door middel van laser scanning confocal microscopy.

In dit project wordt een innovatieve methodologie ontwikkeld om met behulp van de Laser Scanning Confocaal Microscoop (LSCM) het gedrag van bitumineuze bindmiddelen en mortel onder specifieke fysieke en mechanische omstandigheden, alsook de impact van verschillende additieven, te onderzoeken. Bitumen, een oliederivaat, is een belangrijk bindmiddel dat gebruikt wordt in asfaltmengsels, dakbaanmaterialen en emulsies. Naar aanleiding van de circulaire economie visie wordt van dit materiaal een hoger recyclinggehalte en een langere levensduur verwacht in toekomstige toepassingen. Dit biedt namelijk economische en ecologische voordelen. Een LCA-studie toonde aan dat een asfaltonderlaag met 40% asfaltgranulaat, ca. 25% goedkoper is en dat de totale milieubelasting met 6% vermindert ten opzichte 0% recycling. Een langere levensduur en kwaliteit vermijden mobiliteitsproblemen en cumulatieve schade. In de meeste gevallen worden beide aspecten bewezen door mechanische tests in het laboratorium. Efficiënt gebruik van dit materiaal vereist echter steeds meer wetenschappelijk inzicht in het structureel gedrag van het bitumen. Om de huidige duurzaamheidsvisie positief bij te stellen, moeten naast de mechanische eigenschappen ook de fysisochemische aspecten in aanmerking worden genomen. In het bijzonder dient dit te gebeuren bij hogere recyclingpercentages, vezelversterking en specifieke additieven, die het zelfherstellend vermogen en de weerstand tegen vermoeidheid verbeteren. Bovendien hebben we bij de ontwikkeling van innovatieve technologieën, zoals het toevoegen van slimme vezels, en het begrijpen van het gedrag van het bitumineuze mengsel, b.v. het verouderingsmechanisme, gevalideerde fysiso-chemische modellen nodig. In dit project worden de mechanische en fysico-chemische methodes gebruikt om de eigenschappen van bitumineuze monsters (bitumen en mortel) te onderzoeken. Er wordt een nieuwe technologie geïntroduceerd en gevalideerd: de nieuwste LSCM maakt metingen over een gebied van 50 mm mogelijk met een nanometer resolutie (5 nm in de Z-richting en 10 nm in de XY-richting). Met deze technologie kan het bitumenoppervlak snel (5 s meettijd) worden gescand om aspecten zoals beestructures (wasgehalte) en bitumencoating (adhesie tussen bindmiddel en granulaat) te visualiseren. Verder worden ook het oppervlakteprofiel en de filmdikten gemeten, wat belangrijk is in de analyse van bitumenmengsels. Ten slotte wordt er door het combineren van de kwalitatieve afbeeldingen met de Digital Image Correlation (DIC)-methodologie, gedetailleerde kwantitatieve resultaten verkregen en zullen wijzigingen in het bitumineuze mengsel op nanometerschaal, b.v. tijdens het mengen of helen, bepaald kunnen worden. De LSCM technologie zal samen met mechanische tests (Dynamic Shear Rheometer, trekproeven, Fraass-buigpunt) gebruikt worden om o.a. het verouderings- en herstellingsproces, recycling en het gebruik van additieven, zoals vezels, vermalen bandenrubber en verjongers te onderzoeken. Het project is onderverdeeld in drie stappen: - de integratie en aanpassing van deze nieuwe hightech-apparatuur aan bitumenonderzoek in EMIB-bitumenlaboratorium, inclusief Matlab-software voor gegevensanalyse; - de ontwikkeling van een methodologie voor het testen van bitumineuze monsters met behulp van een LSCM met het oog op een breed inzicht van bitumenmorfologie en fysischchemische mechanismen, gerelateerd aan veroudering / herstelling, verbeterd gebruik van additieven en ter verificatie voor mechanische testen. Een open-source database van 6 binders, met de fysisch-chemische en reologische eigenschappen, zal beschikbaar worden gesteld en een afgesloten database met de speciale binders zal beschikbaar zijn voor onderzoek binnen samenwerkingsverbanden. - uitwerken van valorisatietrajecten voor het ontwerpen van nieuwe materialen in een bitumineuze matrix, zoals slimme vezels of verbeterd rubber-gemodificeerd bitumen.

Trefwoorden:BITUME, OPPERVLAKTEKARAKTERISERING

Disciplines:Bouwmaterialen, Destructieve en niet-destructieve materiaaltesten, Materiaalrecyclage en -valorisatie