Study of recycled polyethylene materials as asphalt modifiers

Abstract

There has been interest in modifying asphalt with polyethylene materials, which are a major plastic waste substance, especially low-density polyethylene (LDPE). In this study, combinations of three low molecular weight polyethylene (PE) wax materials and three recycled LDPE materials were used as asphalt modifiers. The modified asphalts were studied using the Superpave TM MP1 and MP1a specifications, 1% direct tension test (DTT) failure strain criteria, phase separation, and microscopy. When the molecular weight distribution of the polyethylene modifiers was widened, the bending beam rheometer thermal stress curve of the modified asphalt shifted to the low-temperature end, giving a better critical cracking temperature. Not all recycled LDPE are the same. When using recycled LDPE in asphalt modification, we have to consider the LDPE properties, such as molecular weight and molecular weight distribution, which have been found to play important roles in asphalt's low-temperature properties, hot storage stability, and polymer phase distribution. This study showed that LDPE with lower molecular weight and wider molecular weight distribution are more suitable materials for asphalt modification, compared with high molecular weight LDPE with very narrow molecular weight distribution.Résumé : Il se développe un intérêt envers la modification de l'asphalte par des polyéthylènes, des déchets de plastiques importants, surtout le polyéthylène à faible densité (LDPE). Dans la présente étude, des combinaisons de trois composés de cire de polyéthylène (PE) de faible poids moléculaire et de trois matériaux en LDPE recyclés ont été utilisées comme agents modificateurs de l'asphalte. Les asphaltes modifiés ont été étudiés selon les spécifications MP1 et MP1a Superpave TM , des critères de contrainte de défaillance par essai en traction pure (DTT) de 1 %, la séparation des phases et la microscopie. Lorsque la répartition des poids moléculaires des agents modificateurs du polyéthylène a été élargie, la courbe de contrainte thermique du rhéomètre de flexion de poutre Bending Beam Rheometer de l'asphalte modifié s'est déplacée vers l'extrémité de basse température, donnant une meilleure température critique de fissuration. Les LDPE recyclés ne sont pas tous les mêmes. Lors de l'utilisation de LDPE recyclés dans l'asphalte modifié, nous avons dû tenir compte des propriétés des LDPE telles que le poids moléculaire et la répartition du poids moléculaire, ce qui s'est avéré jouer un rôle important dans les propriétés de l'asphalte à basse température, la stabilité d'entreposage à chaud et la répartition des phases du polymère. La présente étude montre que les LDPE ayant un poids moléculaire plus faible et une répartition plus large du poids moléculaire sont de meilleurs matériaux pour la modification de l'asphalte par rapport aux LDPE de poids moléculaire plus élevé ayant une répartition très étroite du poids moléculaire.Mots clés : superpave, LDPE, polyéthylène, asphalte, recyclé, rhéomètre à flexion de poutre (« bending beam rheometer (B...

Development of a recycled polymer modified binder for use in stone mastic asphalt

“…They investigated the rheology of binders incorporating large amounts (up to 40%) of recycled plastic and found these blends to be thermodynamically incompatible. Ho et al (2006) investigated the use of recycled low density polyethylene with polyethylene wax and found that polymers with lower molecular weights tended to disperse more evenly within the asphalt binder but again focussed on rheological behaviour of the modified binder. Hinislioglu & Agar (2004) investigated the use of recycled high density polyethylene (HDPE) as a binder modifier for asphalt samples, using the Marshall Stability test as an indicator.…”

Introduction to polymer modified bitumen (PmB)

“…A large number of polymers have been studied for bitumen modification, including polyethylenes (Jew et al, 1986;Bahl et al, 1993;Fawcett et al, 1999a), polyolefins (Morrison et al, 1994;Fawcett and McNally, 2000a;Fawcett et al, 1999b;Yousefi, 2003), most Introduction to polymer modified bitumen (PmB) extensively styrene homopolymers and copolymers (Airey, 2004;Bahl et al, 1993;Blanco et al, 1995;van Beem and Brasser, 1973;Vonk, 1988, 1992;Lu and Isacsson, 2001;Varma et al, 2002;Vonk and Bull, 1989;Heimerikx, 1993;van Gooswilligen and Vonk, 1986;McNally, 2001a, 2003;Wang et al, 2007;Gonzêlez-Águirre et al, 2009), ionomers (Engel at al., 1991), ethylene vinyl acetate and acrylic copolymers (Denning and Carswell, 1981;Fawcett and McNally, 2001b), rubbers (Fawcett and McNally, 2000b), polymer blends (Fawcett et al, 2002; and many other polymeric materials (Boutevin et al, 1989;Fawcett et al, 2000). More recently, there has been intense interest in the use of recycled or scrap plastic, including tyre rubber crumb to modify bitumen (Singh et al, 2003;Ho et al, 2006;Fang et al, 2008;Fuentes-Audén et al, 2008;Cao et al, 2008;Navarro et al, 2010;Naskar et al, 2010).…”

DSC Analysis Of Domestic Waste Old Plastic Modifying Agents And Its Modified Asphalt Property

“…Hence considerable difference in effects of asphalt modifying and segregation property exist in both PMB and PMA. Canadians Susanna Ho, Ronaca Church, Kristel Klassen, Barkley Law and so on once proved in their study that lower molecule PE and wider molecule amount PE materials are better asphalt modifying agents [3] . So PMB has better storage stability and small segregation is due to: (1) its molecule amount distribution is wider, solubility parameter δ is not a relatively fixed values but a wider range.…”