Adhesion of bituminous crack sealants to aggregates

The performance of bituminous sealants in the field is partly controlled by the properties and strength of the sealant aggregate interface. The thermodynamic work of adhesion represents the energy required for reversible separation of the two materials at the interface. The work of fracture includes the energy required for both reversible and irreversible processes during separation. The excess of work of facture over work of adhesion represents the energy consumed byirreversible processes in the specimen during loading and fracture. In addition, the adhesion strength is related to the properties of the constitutive components. The objective of this study is to measure or predict the adhesion of hot poured bituminous-based sealant to aggregates of different chemical composition. In order to accomplish this, the work of fracture and the thermodynamic work of adhesion were estimated for 14 hot-poured bituminous-based sealants withtwo types of aggregate: limestone and quartzite. The work of adhesion for each sealant-aggregate system was calculated from the contact angle measurements of the system components at corresponding sealant installation temperature. In general, limestone showed better adhesion to hot-poured crack sealant than quartzite. Interfacial parameters such as contact angles and surface tensions were successfully used to differentiate between sealants. These findings were in agreement with preliminary testing results of 14 sealants using a newly developed fixture in the direct tension testing machine. Provided the sealant has an appropriate viscosity to fill the crack, as the sealant surface tension decreases, its adhesion strength increases.La performance des mat\ue9riaux d'\ue9tanch\ue9it\ue9 bitumineux sur le terrain d\ue9pend en partie des propri\ue9t\ue9s et de la force de l'interface d'agr\ue9gation du mat\ue9riau d'\ue9tanch\ue9it\ue9. L'activit\ue9 thermodynamique de l'adh\ue9sion repr\ue9sente l'\ue9nergie n\ue9cessaire \ue0 la s\ue9paration r\ue9versible des deux mat\ue9riaux au point d'interface. Le travail de rupture comprend l'\ue9nergie n\ue9cessaire aux processus r\ue9versibles et irr\ue9versibles durant la s\ue9paration. Le surplus du travail de rupture par rapport au travail d'adh\ue9sion repr\ue9sente l'\ue9nergie consomm\ue9e par les processus irr\ue9versibles dans l'\ue9chantillon durant le chargement et la rupture. De plus, la force d'adh\ue9sion est li\ue9e aux propri\ue9t\ue9s des composantes constitutives. L'\ue9tude a pour objectif de mesurer ou de pr\ue9voir l'adh\ue9sion des produits de calfeutrage \ue0 base de bitume appliqu\ue9s \ue0 chaud dans la granulation de diverses compositions chimiques. Pour ce faire, il a fallu \ue9valuer le travail de rupture et le travail thermodynamique de l'adh\ue9sion de 14 produits de calfeutrage \ue0 base de bitume appliqu\ue9s \ue0 chaud avec deux types de granulat, soit le granulat calcaire et celui au quartzite. Le travail d'adh\ue9sion de chacun des syst\ue8mes de calfeutrage par granulat a \ue9t\ue9 calcul\ue9 \ue0 partir de la mesure de l'angle de contact des composantes de ces syst\ue8mes, \ue0 la temp\ue9rature pr\ue9cise au moment de la pose du produit de calfeutrage. En g\ue9n\ue9ral, le granulat calcaire a d\ue9montr\ue9 une meilleure adh\ue9sion aux produits de calfeutrage appliqu\ue9s \ue0 chaud que le granulat au quartzite. Des param\ue8tres d'interface tels que l'angle de contact et la surface de tension ont permis de distinguer efficacement chacun des produits de calfeutrage. Les r\ue9sultats ont corrobor\ue9 les r\ue9sultats des tests pr\ue9liminaires r\ue9alis\ue9s sur 14 produits de calfeutrage au moyen d'un tout nouveau dispositif install\ue9 dans l'appareil d'essai de traction pure. Si la viscosit\ue9 du produit de calfeutrage permet de combler la fissure, la force d'adh\ue9sion augmente \ue0 mesure que diminue la tension de surface du produit de calfeutrage.Peer reviewed: NoNRC publication: Ye