A bio-based composite material to enhance sustainability in road infrastructure
Tid: Fr 2026-03-27 kl 13.00
Plats: M108, Brinellvägen 23, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/69565662241
Språk: Engelska
Ämnesområde: Väg- och banteknik
Licentiand: Aleksandra Kuksova , Väg- och banteknik
Granskare: Associate Professor Katerina Varveri, Delft University of Technology, Netherlands
Huvudhandledare: Professor Nicole Kringos, Väg- och banteknik; Associate Professor Maria Chiara Cavalli, Väg- och banteknik
QC 20260223
Abstract
Denna licentiatavhandling undersöker hur skogsbaserade biomaterial kan minska andelen fossilt bitumen i asfaltbindemedel samtidigt som den funktionella prestandan bibehålls. Arbetet fokuserar på lignin som en biobaserad extender och på talloljeprodukter som kompletterande mjukgörande bioadditiv i ett biokompositbindemedel. Studien motiveras av två praktiska osäkerheter i litteraturen: den otydliga funktionella rollen som lignin har i bitumen (ofta beskriven som modifierarlikt eller fillerlikt beteende) och hur denna roll påverkar kompromissen mellan styvhet och flexibilitet.
Avhandlingen behandlar dessa frågor genom en kombinerad ansats: en systematisk litteraturöversikt och ett riktat experimentellt program på bindemedelsnivå. Översikten bekräftar att lignin förbättrar högtemperaturstyvhet, spårbildningsmotstånd och åldringsbeständighet, men identifierar också centrala kunskapsluckor: oenhetlig mekanistisk tolkning av lignins roll, brist på strategier för att balansera prestanda samt otillräckliga jämförande referenser.
Med utgångspunkt i dessa kunskapsluckor utvärderar den experimentella studien ett 70/100-beläggningsbitumen som extenderats med 15 wt% kraftlignin (KL) eller hydrolyslignin (HL), med en kalkstensfiller-mastix (LSM) som inert referens. Råtallolja (CTO) och tallbeck (TOP PN) utvärderades som sekundära additiv (5 och 10 wt%) i det KL-extenderade bindemedlet. Kemiska och termiska analyser med Fouriertransformerad infraröd spektroskopi och termogravimetrisk analys bekräftade fysisk inblandning och termisk stabilitet upp till 190 °C för samtliga bindemedel. Reologisk karakterisering med dynamisk skjuvreometri samt test av kryp och återhämtning vid flera spänningsnivåer visade en tydlig funktionell skillnad: KL uppvisade ett fillerlikt beteende, med komplex modul- och spänningskänslighet som var mycket lik LSM-mastixen. HL uppvisade däremot en mer modifierarlik karaktär, med avsevärt högre elastisk återhämtning och lägre icke-återhämtningsbar krypkomplians. Talloljeprodukter fungerade som effektiva bio-fluxer; en dosering på 5 wt% gav en optimal balans genom förbättrad bearbetbarhet och lågtemperaturflexibilitet samtidigt som den förbättrade spårbildningsresistensen från KL i stort sett bibehölls. En dosering på 10 wt%, särskilt av CTO, ledde däremot till överdriven uppmjukning, ökad spänningskänslighet och en tydlig försämring av högtemperaturprestandan.
Sammantaget föreslår avhandlingen ett funktionsbaserat ramverk för utformning av biokompositbindemedel, där lignintyp och talloljedosering väljs utifrån deras påvisade roll i bindemedelsmatrisen, snarare än att behandlas som generella bitumenersättare.