Optymalizacja składu recyklowanej mieszanki mineralno-asfaltowej wytwarzanej w technologii asfaltu spienionego

• Autorzy: Iwański Marek , Chomicz-Kowalska Anna , Mazurek Grzegorz , Buczyński Przemysław , Iwański Mateusz M. , Maciejewski Krzysztof , Ramiączek Piotr

Warianty tytułu

EN

Optimization of the composition of a cold recycled asphalt mixture with foamed bitumen

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W wyniku prac utrzymaniowych nawierzchni asfaltowych w celu modernizacji jej konstrukcji nawierzchni powstają duże ilości destruktu asfaltowego (RAP). Zgodnie z zasadą zrównoważonego rozwoju należy ten materiał w jak najlepszy sposób wykorzystać do wytwarzania nowej mieszanki mineralno-asfaltowej. Głównym kierunkiem jego zastosowania jest wytwarzanie na jego bazie recyklownej mieszanki mineralno-asfaltowej w technologii na zimno przeznczonej na dolne warstwy konstrukcji nawierzchni. W celu jego wykorzystania do wytwarzania nowej mieszanki Cold Mix Asphalt niezbędne jest zastosowanie spoiwa, które zapewni jak najkorzystniejsze parametry tego rodzaju materiału. W badaniach zastosowani spoiwo, które w swoim składzie zawiera cement CEM I 32.5R, wapno hydratyzowane i uboczne produkty pylaste. W czasie prac badawczych dokonywano oceny różnych kombinacji tego spoiwa w celu uzyskania jak najkorzystniejszych parametrów recyklowanej mieszanki mineralno-asfaltowej. Jako lepiszcze stosowano asfalt spieniony 70/100. Ocenie poddano następujące parametru recyklowanej mieszanki mineralno-asfaltowej: zawartość wolnych przestrzeni, odporność na oddziaływanie wody i mrozu oznaczając parametr ITSR, wskaźnik RWW+M wg AASHTO T283 oraz wskaźnik odporności na spękania wg PANK 4302 oraz moduł sztywności Sm w zakresie temperatur od -10oC do +40oC. Na podstawie kompleksu wykonanych badań ustalono optymalną zwartość składników spoiwa mieszanego zapewniająca odporność na oddziaływanie wody i mrozu recyklowanej mieszanki mineralno-asfaltowej wykonywanej w technologii na zimno. Wykonano odcinek doświadczany konstrukcji nawierzchni na podstawie którego dokonano weryfikacji wyników badań laboratoryjnych.

EN

Reclaimed asphalt pavement (RAP) material is generated in large amounts in asphalt pavement maintenance and modernization works. Having in mind the necessity to implement the principles of sustainable development, this material should be used in the best possible way to produce new paving materials. The main direction of its application is the production of cold recycled asphalt mixtures, intended for the lower layers of the pavement structure. In order to utilize it in a new Cold Mix Asphalt mixture, it is necessary to use a binder that will ensure the best parameters of this type of material. A mixed hydraulic binder containing CEM I 32.5R cement, hydrated lime and dust by-products were used in the investigations. During the research, various combinations of this binder were produced in order to obtain the best parameters of the cold recycled asphalt mix. Foamed bitumen based on a 70/100 paving grade bitumen was used as the asphalt binder in the tested mixtures. The following parameters of the recycled asphalt mixture were evaluated: air void content, resistance to water and frost damage by determining the ITSR parameter, RWW+M index according to AASHTO T283, cracking resistance index according to PANK 4302 and stiffness modulus Sm measured in the temperature range from -10°C to +40°C. On the basis of the performed tests, the optimal composition of the hydraulic binder was determined, ensuring the resistance to water and frost of the recycled cold asphalt mixture. An experimental pavement test section was constructed, where the results of laboratory tests were verified.

Słowa kluczowe

PL

asfalt spieniony; destrukt asfaltowy; spoiwo mieszane; recyklowana mieszanka mineralno-asfaltowa

EN

foamed bitumen; reclaimed asphalt pavement; mixed hydraulic binder; cold recycled asphalt mixture

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Komunikacji Rzeczpospolitej Polskiej
• Czasopismo: Drogownictwo
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 2-3
• Strony: 8--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Iwański Marek

• Politechnika Świętokrzyska

• https://orcid.org/0000-0002-0414-682X

autor

Chomicz-Kowalska Anna

• Politechnika Świętokrzyska

• https://orcid.org/0000-0002-2784-8197

autor

Mazurek Grzegorz

• Politechnika Świętokrzyska

• https://orcid.org/0000-0002-9735-1725

autor

Buczyński Przemysław

• Politechnika Świętokrzyska

• https://orcid.org/0000-0003-0798-8093

autor

Iwański Mateusz M.

• Politechnika Świętokrzyska

• https://orcid.org/0000-0002-3183-0141

autor

Maciejewski Krzysztof

• Politechnika Świętokrzyska

• https://orcid.org/0000-0002-3002-9547

autor

Ramiączek Piotr

• Politechnika Świętokrzyska

• https://orcid.org/0000-0002-8143-4788

Bibliografia

• [1] Sybilski,D., Matras,J., Mechowski,T., Zawadzki,J., Warunki techniczne wykonywania warstw podbudowy z mieszanki mineralno-cementowo-emulsyjnej (MCE), Warszawa, IBDiM 61, 1999,
• [2] Dołżycki, B., Instrukcja projektowania i wbudowania mieszanek mineralno-cementowo-emulsyjnych (MCE), 2014,
• [3] Asphalt Academy, 2009. Technical Guideline TG2: Bitumen Stabilised Materials. A Guideline for the Design and Construction of Bitumen Emulsion and Foamed Bitumen Stabilised Materials, 2nd ed. Pretoria, South Africa, 2009,
• [4] Niazi, Y., Jalili, M., Effect of Portland cement and lime additives on properties of cold in-place recycled mixtures with asphalt emulsion. Constr. Build. Mater., 2009, 23, 1338–1343,
• [5] Wirtgen Group, Cold Recycling Technology, First edition, Wirtgen GmbH, Windhagen, 2012,
• [6] Iwański, M., Mazurek, G., Buczyński, P., Iwański, M.M., Effects of hydraulic binder composition on the rheological characteristics of recycled mixtures with foamed bitumen for full depth reclamation, Const. Build. Mater. 2022, 330, 127274,
• [7] Buczyński, P., Iwański, M., 2017. Inactive Mineral Filler as a Stiffness Modulus Regulator in Foamed Bitumen-Modified Recycled Base Layers. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 245, 032042. https://doi.org/10.1088/1757-899X/245/3/032042
• [8] Jenkins,K.J., Mix Design Considerations for Cold and Half-Warm Bituminous Mixes with Emphasis on Foamed Bitumen, PhD Dissertation. Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Stellenbosch, 2000,
• [9] Iwański M., Chomicz-Kowalska A., Application of the foamed bitumen and bitumen emulsion to the road base mixes in the deep cold recycling technology, The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering. 11, 291-301, 2016,
• [10] Iwański M.M., Synergistic Effect of F–T Synthetic Wax and Surface-Active Agent Content on the Properties and Foaming Characteristics of Bitumen 50/70, Materials. 2021, 14, 300,
• [11] Report TECHMATSTRATEG1/349326/9/NCBR/2017, „Innowacyjna technologia wykorzystująca optymalizację środka wiążącego przeznaczonego do recyklingu głębokiego na zimno konstrukcji nawierzchni zapewniająca jej trwałość eksploatacyjną”. NCBR, 2019,
• [12] Czapik, P., Zapała-Sławeta, J., Owsiak, Z., Stępień, P., 2020. Hydration of cement by-pass dust. Constr. Build. Mater. 231, 117139,
• [13] Iwański, M.; Chomicz-Kowalska, A.; Mazurek, G.; Buczyński, P.; Cholewińska, M.; Iwański, M.M.; Maciejewski, K.; Ramiączek, P.; Effects of the Water-Based Foaming Process on the Basic and Rheological Properties of Bitumen 70/100, Materials, 2021, 14, 2803, 1-16,
• [14] Lazić, Ž.R., Design of experiments in chemical engineering: a practical guide. Wiley-VCH, Weinheim , Germany, 2004,
• [15] MontgomeryD. C., Design and analysis of experiments, Eighth edition, John Wiley & Sons, Inc, Hoboken, NJ, 2013,
• [16] WT-2, część I Mieszanki mineralno-asfaltowe. Wymagania Techniczne. Nawierzchnie asfaltowe na drogach krajowych. Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad, Warszawa, 2014,
• [17] STATISTICA 13.3. Statsoft. Available online: www.statsoft.com (accessed on 20 August 2019),
• [18] Sebaaly P. E., Little D. N., Epps J. A., The Benefits of Hydrated Lime in Hot Mix Asphalt, The National Lime Association, Arlington.
• 2006,
• [19] Luxemburk, G.F. Lime Hydrate as an Additive to Improve the Adhesion of Bitumen to the Aggregates. In Proceedings of the II International Conference Durable and Save Road Pavements, Kielce, Poland, 15–16 May 1996; pp. 296–302,
• [20] Piasta Z., Lenarcik A., Applications of statistical multi-criteria optimization in design of concretes. Optimization Methods for Material Design of Cement-based Composites, 1998,
• [21] Piepel G. F., Cornell J. A., Mixture Experiment Approaches: Examples, Discussion, and Recommendations. Journal of Quality Technology, 26, 177–196, 1994.