The role of bio-based additives in achieving sustainability in asphalt pavements

• Autorzy: Tabatabaee Hassan , Listberger Susan , Black Justin , Machura Magdalena

Identyfikatory

DOI

10.7409/RABDIM.023.040

Warianty tytułu

PL

Rola dodatków na bazie biologicznej w osiąganiu zrównoważonego rozwoju nawierzchni asfaltowych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Increased service demands from asphalt pavements due to ever-increasing volumes, coupled with the aging of highway networks, and calls for improved sustainability across the industry, have rendered the need for smart and sustainable pavement material and design more important than ever. While chemical warm mix additives and rejuvenating technologies have been utilized in pavement materials at various scales of research and practice in the past, in recent years bio-based additives have emerged as increasingly practical solutions for potentially achieving more sustainable pavements, offering the prospect for high performance combined with environmental and economic sustainability. Adaptation of chemical warm mix additives and rejuvenators in practice requires a working knowledge on the definitions, relevant evaluation criteria available to the practitioner, and, perhaps most importantly, demonstrated experience of successful application in practice. The present study will review current efforts underway in the industry to incorporate bio-based chemical warm mix additives and rejuvenators in performance-based design methods for HMA and WMA, using real world Balanced Mix design (BMD). Examples including comprehensive research being carried out in conjunction with NCAT and MnROAD research and test facilities will be reviewed to illustrate the utilization of such concepts in practice today.

PL

Zwiększone zapotrzebowanie na usługi związane z nawierzchniami asfaltowymi ze względu na stale rosnące natężenie ruchu, w połączeniu ze starzeniem się sieci autostrad i wezwaniami do poprawy zrównoważonego rozwoju w całej branży, sprawiły, że potrzeba inteligentnych i zrównoważonych materiałów i konstrukcji nawierzchni stała się ważniejsza niż kiedykolwiek wcześniej. Podczas gdy chemiczne dodatki do mieszanek wykonanych w technologii na ciepło i technologie odświeżające były wykorzystywane w materiałach nawierzchniowych na różną skalę w badaniach i praktyce w przeszłości, w ostatnich latach dodatki na bazie biologicznej pojawiają się jako coraz bardziej praktyczne rozwiązania dla potencjalnie bardziej zrównoważonych nawierzchni, oferując perspektywę wysokiej wydajności w połączeniu z równowagą środowiskową i ekonomiczną. Dostosowanie chemicznych dodatków do mieszanek wykonanych w technologii na ciepło i środków odświeżających w praktyce wymaga praktycznej wiedzy na temat definicji, odpowiednich kryteriów oceny dostępnych dla praktyka i, co być może najważniejsze, udokumentowanego doświadczenia w zakresie skutecznego stosowania w praktyce. W niniejszym opracowaniu dokonano przeglądu bieżących wysiłków podejmowanych w branży w celu włączenia bio-chemicznych dodatków do mieszanek wykonywanych w technologii na ciepło i środków odświeżających do metod projektowania opartych na wydajności dla HMA i WMA, przy użyciu rzeczywistego projektu zrównoważonej mieszanki (BMD). Przykłady, w tym kompleksowe badania prowadzone w połączeniu z NCAT i MnROAD, przeanalizowano w celu zilustrowania wykorzystania takich koncepcji w praktyce.

Słowa kluczowe

EN

rejuvenator; warm mix; recycling; sustainable asphalt; field performance

PL

rejuwenator; mieszanka na ciepło; recykling; zrównoważony asfalt

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 22, no. 4
• Strony: 605--612
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tabatabaee Hassan

• Cargill BioIndustrial, Cargill Office Center, P.O. Box 9300, MN 55440 Minneapolis, USA

• https://orcid.org/0000-0001-7983-024X

autor

Listberger Susan

• Cargill BioIndustrial, Cargill Office Center, P.O. Box 9300, MN 55440 Minneapolis, USA

autor

Black Justin

• Cargill BioIndustrial, Cargill Office Center, P.O. Box 9300, MN 55440 Minneapolis, USA

autor

Machura Magdalena

• Cargill, Klaus-Bungert-Str. 5b, 40468 Düsseldorf

Bibliografia

• 1. Bonaquist R.: NCHRP Report 691: Mix Design Practice for Warm Mix Asphalt. National Cooperative Highway Research Program, Washington D.C., 2011
• 2. Caputo P., Abe A.A., Loise V., Porto M., Calandra P., Angelico R., Rossi C.O.: The Role of Additives in Warm Mix Asphalt Technology: An Insight into Their Mechanisms of Improving an Emerging Technology. Nanomaterials, 10, 6, 1202, 2020, DOI: 10.3390/nano10061202
• 3. Kheradmand B., Law T.H., Muniandy R., Yunus R.: An overview of the emerging warm mix asphalt technology. International Journal of Pavement Engineering, 15, 1, 2014, DOI: 10.1080/10298436.2013.839791
• 4. Kakar M.R., Hamzah M.O., Akhtar M.N., Woodward D.: Surface free energy and moisture susceptibility evaluation of asphalt binders modified with surfactant-based chemical additive. Journal of Cleaner Production, 112, 4, 2016, 2342–2353, DOI: 10.1016/j.jclepro.2015.10.101
• 5. Lei Z., Golalipour A., Tabatabaee H., Bahia H.: Prediction of Effect of Bio-Based and Refined Waste Oil Modifiers on Rheological Properties of Asphalt Binders. Transportation Research Board 93rd Annual Meeting Compendium of Papers, Washington D.C., 2014
• 6. Hill B., Oldham D., Behnia B., Fini E., Buttlar W., Reis H.: Low Temperature Performance Characterization of Bio-Modified Asphalt Mixtures Containing Reclaimed Asphalt Pavement. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2371, 1, 2013, 49–57, DOI: 10.3141/2371-06
• 7. Nahar S.N., Qiu J., Schmets A.J.M., Schlangen E., Shirazi M., Van De Ven M.F.C., Schitter G., Scarpas A.: Turning Back Time: Rheological and Microstructural Assessment of Rejuvenated Bitumen. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2444, 1, 2014, DOI: 10.3141/2444-06
• 8. Zaumanis M., Mallick R.B., Poulikakos L., Frank R.: Influence of six rejuvenators on the performance properties of Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) binder and 100% recycled asphalt mixtures. Construction and Building Materials, 71, 2014, 538–550, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.08.073
• 9. Tabatabaee H., Kurth T.: Analytcial Investigation of the Impact of a Novel Bio-based Recycling Agent on the Colloidal Stability of Aged Bitumen. Journal of Road Materials and Pavement Design, 18, Sup2: EATA 2017, 2017, 131–140, DOI: 10.1080/14680629.2017.1304257
• 10. Tabatabaee H., Kurth T.: Rejuvenation vs. Softening: Reversal of the Impact of Aging on Asphalt Thermo-Rheological and Damage Resistance Properties. Proceedings of the International Society for Asphalt Pavers (ISAP), Jackson, WY, USA, 2016
• 11. Tabatabaee H., Kurth T.: Critical Comparison of Asphalt Recycling Agents From Bio-based and Petroleum Sources. Proceedings of the 22 Encandro de Asfalto (IBP), Rio de Janeiro, Brazil, 2016
• 12. Johnson K.-A.N., Hesp S.A.M.: Effect of Waste Engine oil Residue on Quality and Durability of SHRP Materials Reference Library Binders. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2444, 1, 2014, DOI: 10.3141/2444-12
• 13. West R., Timm D., Powell B., Tran N., Yin F., Bowers B., Rodezno C., Leiva F., Vargas A., Gu F., Moraes R., Nakhaei M.: NCAT Report 21–03 – Phase VII (2018-2021) NCAT Test Track Findings, National Center for Asphalt Technology, 2021

Uwagi

An extended version of the article from the Conference ‟Modern Road Pavements – MRP’2023” – Recycling in road pavement structures co-edited by Martins Zaumanis and Marcin Gajewski, published in frame of the Ministry of Education and Science project No. RCN/SP/0569/2021/1.