Influence of composition and properties of mastic with natural asphalt on mastic asphalt mixture resistance to permanent deformation

• Autorzy: Kołodziej Krzysztof , Bichajło Lesław , Siwowski Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.021.004

Warianty tytułu

PL

Wpływ składu i właściwości mastyksu na odporność asfaltu lanego na deformacje trwałe

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Properties of an asphalt mixture are significantly influenced by the mastic, whose characteristics are related not only to the properties of its ingredients, but also to their relative content – especially to the filler-binder ratio. Assessment of mastic may be performed using the same test methods as those used for road bitumen, treating the material as if it were a very viscous binder. The results may be useful in preliminary design of mastic asphalt mixtures, particularly in the context of service life of road bridge pavements, where mastic asphalt provides a protective layer over the waterproofing. The article presents the results of ductility tests performed on mastic as well as permanent deformation resistance tests performed on mastic asphalt mixture. The materials were based on road bitumen 35/50 modified with an addition of natural Trinidad Epuré bitumen. The aim of the research was to determine the influence of the filler-binder ratio and the quantity of the natural bitumen additive on the conventional tensile energy in ductility test as well as to determine the correlation between the properties of mastic containing the modified binder and the characteristics of the obtained mastic asphalt mixture.

PL

Mastyks asfaltowy ma duży wpływ na właściwości mieszanki mineralno-asfaltowej. O jego cechach decydują nie tylko właściwości poszczególnych składników, ale także wzajemne proporcje między nimi – głównie stosunek wypełniacz/lepiszcze. Do oceny mastyksu można stosować te same metody badań, co do oceny asfaltów drogowych, traktując go jako lepiszcze o bardzo dużej lepkości. Wyniki badań mogą posłużyć do wstępnego projektowania składu mieszanki asfaltu lanego, zwłaszcza w kontekście trwałości nawierzchni na obiektach mostowych, gdzie asfalt lany stanowi warstwę ochronną izolacji. W artykule przedstawiono wyniki badań ciągliwości mastyksu i odporności na deformacje trwałe asfaltu lanego, zawierających asfalt drogowy 35/50 zmodyfikowany dodatkiem asfaltu naturalnego Trinidad Epuré. Celem przeprowadzonych badań było ustalenie wpływu stosunku wypełniacz/lepiszcze oraz dodatku asfaltu naturalnego na umowną energię rozciągania w badaniu ciągliwości, a także określenie korelacji pomiędzy właściwościami mastyksu zawierającego zmodyfikowane lepiszcze a cechami mieszanki asfaltu lanego.

Słowa kluczowe

EN

filler-binder ratio; mastic; mastic asphalt; natural asphalt; resistance to permanent deformation

PL

asfalt lany; asfalt naturalny; mastyks asfaltowy; odporność na deformacje trwałe; stosunek wypełniacz/lepiszcze

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 20, no. 1
• Strony: 57--73
• Opis fizyczny: Bibliogr. 51 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kołodziej Krzysztof

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering and Architecture, Department of Roads and Bridges, 2 Poznańska Str., 35-084 Rzeszów

autor

Bichajło Lesław

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering and Architecture, Department of Roads and Bridges, 2 Poznańska Str., 35-084 Rzeszów

autor

Siwowski Tomasz

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering and Architecture, Department of Roads and Bridges, 2 Poznańska Str., 35-084 Rzeszów

Bibliografia

• 1. Piłat J., Radziszewski P., Kowalski J.: Jaka nawierzchnia, taki most. Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, 4, 2007, 49-52
• 2. Sybilski D.: Nawierzchnie mostów drogowych. Inżynier Budownictwa, 1, 2009, 62-65
• 3. Wojnarski R.: Doświadczenia ze stosowaniem asfaltów twardolanych w polskim drogownictwie w latach 70. Pierwsze nawierzchnie z asfaltu twardolanego. Polskie Drogi, 4, 2014, 60-62
• 4. Jurczak R.: Nowoczesne nawierzchnie asfaltowe w budownictwie mostowym. Mosty, 2, 2015, 42-43
• 5. Hering M., Ruttmar I.: Nowoczesne nawierzchnie z asfaltu lanego na obiektach mostowych w Toruniu. Mosty, 4, 2014, 34-38
• 6. Radziszewski P., Sarnowski M., Piłat J., Mieczkowski P., Kowalski K., Król J.: Innovative SMA-MA mixture for bridge asphalt pavement. 6th Eurasphalt & Eurobitume Congress, Praga, 2016, 1-8
• 7. Radziszewski P. i in.: Rozwiązania materiałowo-technologiczne izolacji i nawierzchni obiektów mostowych. Raport końcowy, Warszawa, 2013, https://www.gddkia.gov.pl/userfiles/articles/p/prace-naukowo-badawcze-w-trakcie_3434/Raport%20MOSTY_2013.pdf, 10.07.2020
• 8. Jurczak R.: Asfalt naturalny w nawierzchniach mostowych. Mosty, 4, 2014, 30-32
• 9. Widyatmoko D., Elliott R., Read J.: Development of Heavy-Duty Mastic Asphalt Bridge Surfacing, Incorporating Trinidad Lake Asphalt and Polymer Modified Binders. Road Materials and Pavement Design, 6, 4, 2005, 469-483
• 10. Gajewski M., Horodecka R.: Właściwości reologiczne asfaltów drogowych zmodyfikowanych asfaltem naturalnym. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 17, 2, 2018, 93-109
• 11. Ruttmar I., Hering M.: Renesans asfaltu lanego w Polsce? Pierwsze doświadczenia z niekonwencjonalnego projektu przy realizacji nawierzchni mostowych w Toruniu. Nawierzchnie Asfaltowe, 37, 2014, 4-11
• 12. Li R., Wang P., Xue B., Pei J.: Experimental study on aging properties and modification mechanism of Trinidad lake asphalt modified bitumen. Construction and Building Materials, 101, 2015, 878-883
• 13. Piłat J., Radziszewski P.: Nawierzchnie asfaltowe. WKŁ, Warszawa, 2010
• 14. Luszawski S., Wojdanowicz S.: Nowoczesne nawierzchnie bitumiczne, WKŁ, Warszawa, 1977
• 15. Sybilski D.: Długowieczne nawierzchnie asfaltowe w świecie i w Polsce. Drogownictwo, 59, 3, 2004, 79-85
• 16. Řdeĺgrd I., Řdeĺgrd Y.: Effects of Mastic Ingredients and Composition on Asphalt Mixture Properties. Norwegian University of Science and Technology, Department of civil and transport, Master thesis, 2015
• 17. Jiménez F.P., Recasens R.M., Martínez A.: Effect of Filler Nature and Content on the Behaviour of Bituminous Mastics. Road Materials and Pavement Design, 9, 1, 2008, 417-431
• 18. Wang H., Al-Qadi I.L., Faheem A.F., Bahia H.U., Yang S.H., Reinke G.H.: Effect of Mineral Filler Characteristics on Asphalt Mastic and Mixture Rutting Potential. Transportation Research Record, 2208, 1, 2011, 33-39
• 19. Grabowski W.: Struktura a właściwości funkcjonalne wypełniaczy mineralnych stosowanych w drogownictwie. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2007
• 20. Mazurek G., Iwański M.: Modelling the criticalconcentration of mixedfiller in mastic with syntheticwax, MATEC Web of Conferences, Krynica, 262, 2019, 05008, DOI: 10.1051/matecconf/201926205008
• 21. Huang B., Shu X., Chen X.: Effects of mineral fillers on hot-mix asphalt laboratory-measured properties. International Journal of Pavement Engineering, 8, 1, 2007, 1-9
• 22. Radziszewski P.: Badania reologicznych cech mastyksów asfaltowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej, 21, 140, 2001, 251-261
• 23. Cao L.: Experiment Research of Filler-Bitumen Ratio Impact on Asphalt Mixture Performance. Applied Mechanics and Materials, 361-363, 2013, 1851-1856
• 24. Judycki J.: Niewłaściwe proporcje 'wypełniacz-asfalt' w betonie asfaltowym możliwą przyczyną uszkodzeń nawierzchni. Drogownictwo, 62, 10, 2007, 311-313
• 25. Cong Z., Zheng N.: The effect of fillerasphalt ratio on the performance of hot-mix asphalt, Proceedings of the 24Southern African Transport Conference (SATC 2005), Pretoria, 2005, 973-978
• 26. Błażejowski K.: SMA. Teoria i praktyka. Rettenmaier Polska, Warszawa, 2007
• 27. Teng T.P.: Superpave Mixture Design Guide. FHWA, Washington, D.C., 2001
• 28. Superpave Fundamentals Reference Manual. FHWA, Washington, D.C., 2000
• 29. Wang H., Li G.:Study of factors influencing gussasphalt mixture performance. Construction and Building Materials, 101, 2015, 193-200
• 30. Jian-Shiuh C., Min-Chih L., Chien-Chung H., Ching-Hsiung W.: Fundamental Characterization of Engineering Properties of Gussasphalt Mixtures. Journal of Materials in Civil Engineering, 23, 12, 2011, 1719-1726
• 31. PN-EN 12591:2010 Asfalty i lepiszcza asfaltowe - Wymagania dla asfaltów drogowych. PKN, Warszawa, 2010
• 32. PN-EN 13108-4:2006 Mieszanki mineralno-asfaltowe. Wymagania. Część 4: Mieszanka HRA. PKN, Warszawa, 2006
• 33. WT-1 Kruszywa do mieszanek mineralno-asfaltowych i powierzchniowych utrwaleń na drogach krajowych. GDDKiA, Warszawa, 2014
• 34. PN-EN 13043:2004 Kruszywa do mieszanek bitumicznych i powierzchniowych utrwaleń stosowanych na drogach, lotniskach i innych powierzchniach przeznaczonych do ruchu. PKN, Warszawa, 2004
• 35. Grabowski W., Słowik M., Bilski M.: Ocena wpływu dodatku asfaltu naturalnego Trynidad Epuré na wybrane właściwości asfaltów drogowych, Problemy naukowo-badawcze budownictwa. 56 Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN oraz Komitetu Nauki PZITB, Krynica, 2010, 279-286
• 36. Bichajło L., Kołodziej K.: Wpływ dodatku asfaltu naturalnego Trynidad Epure na podstawowe cechy asfaltu drogowego. Technika Transportu Szynowego, 22, 2015, 126-130
• 37. Isacsson U., Zeng H.: Low-temperature cracking of polymer-modified asphalt. Materials and Structures, 31, 1998, 58-63
• 38. PN-EN 12594:2007 Asfalty i produkty asfaltowe – Przygotowanie próbek do badań. PKN, Warszawa, 2007
• 39. PN-S 96025:2000 Drogi samochodowe i lotniskowe – Nawierzchnie asfaltowe – Wymagania. PKN, Warszawa, 2000
• 40. WT-2 2014 – Część I. Nawierzchnie asfaltowe na drogach krajowych. Mieszanki mineralno-asfaltowe. Wymagania techniczne. GDDKiA, Warszawa, 2014
• 41. Laborhandbuch für Trinidad Naturasphalt. Carl Ungewitter Trinidad Lake Asphalt GmbH & Co., Brema, 2013
• 42. PN-EN 13589 Asfalty i lepiszcza asfaltowe – Oznaczanie siły rozciągania asfaltów modyfikowanych, metoda z duktylometrem. PKN, Warszawa, 2011
• 43. Noguera A.H., Miró R.: Asphalt toughness effect on bituminous mixture fatigue behavior. Revista Ingeniería de Construcción, 26, 2, 2011, 224-239
• 44. Lyngdall E.T.: Critical analysis of PH and PG + asphalt binder test methods.University of Wisconsin, Madison, 2015
• 45. Zhang F., Yu J.: The research for high-performance SBR compound modified asphalt. Construction and Building Materials, 24, 3, 2010, 410-418
• 46. Wang J., Qin Y., Huang S., Xu J.: Laboratory Evaluation of Aging Behaviour of SBS Modified Asphalt. Advances in Materials Science and Engineering, 2017, 2017, 1-12, DOI: 10.1155/2017/3154634
• 47. Mohammed M., Parry T., Grenfell J.R.A.: Influence of fibres on rheological properties and toughness of bituminous binder. Construction and Building Materials, 163, 2018, 901-911
• 48. Andriescu A., Hesp S., Youtcheff J.: Essential and Plastic Works of Ductile Fracture in Asphalt Binders. Transportation Research Record, Journal of the Transportation Research Board, 1875, 2004, 1-7
• 49. PN-EN 12697-20:2012 Mieszanki mineralno-asfaltowe – Metody badań mieszanek mineralno-asfaltowych na gorąco – Część 20: Badanie twardości (penetracji) na próbkach sześciennych lub cylindrycznych (CY). PKN, Warszawa, 2009
• 50. PN-EN 12697-25:2016 Mieszanki mineralno-asfaltowe – Metody badań – Część 25: Badanie cyklicznego ściskania. PKN, Warszawa, 2016
• 51. PN-EN 13108-20:2016 Mieszanki mineralno-asfaltowe – Wymagania – Część 20: Badanie typu. PKN, Warszawa, 2016

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).