Influence of high temperature on properties of materials used in bridge asphalt pavement structures

• Autorzy: Radziszewski P. , Piłat J. , Sarnowski M. , Kowalski K. J. , Król J. B.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.015.012

Warianty tytułu

PL

Wpływ wysokiej temperatury na właściwości materiałów stosowanych w konstrukcjach asfaltowych nawierzchni mostowych

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Nawierzchnia mostowa w szczególnych przypadkach może być poddawana krótkotrwałym oddziaływaniom ekstremalnie wysokiej temperatury, która jest wynikiem pożarów spowodowanych, np. awarią pojazdów. Lepiszcza asfaltowe i mieszanki mineralno-asfaltowe, jako materiały termoplastyczne w warstwach nawierzchniowych i izolacyjnych zmieniająswoje właściwości w zależności od temperatury. W artykule przedstawiono wyniki badań i analiz dotyczących wpływu krótkotrwałego działania wysokiej temperatury na zachowanie się lepiszczy i mieszanek mineralno-asfaltowych stosowanych do izolacji i nawierzchni mostowych. Badaniom wpływu wysokiej temperatury wygrzewania poddano papy izolacyjne, mastyksy tradycyjne (M), nowe rodzaje mastyksów wysokogrysowych (SMA-MA), mieszanki grysowo-mastyksowe (SMA), asfaltu lanego (MA) oraz betonu asfaltowego (AC). Stwierdzono, że temperaturę 250°C należy uznać za temperaturę graniczną. Powyżej tej temperatury w lepiszczach asfaltowych następuje nieodwracalna utrata właściwości lepkosprężystych, co w konsekwencji powoduje zniszczenie nawierzchni. Istnieje możliwość budowy nawierzchni mostowych o zwiększonej odporności na działanie wysokiejtemperatury, będącejwynikiem wystąpienia pożarów, poprzez właściwy dobór konstrukcji nawierzchni, materiałów i zastosowanie odpowiedniej technologii wykonania.

EN

Bridge deck surface might exceptionally become exposed to extreme high temperature conditions during fires caused, for example by vehicle failures. Bituminous binders and asphalt mixtures are thermoplastic components of surfacing and waterproofing layers, which means that their properties vary depending on the temperature. These materials, when exposed to high temperature conditions, may lose their viscoelastic properties, resulting in failure of pavement. This paper presents the results of experimental research and analyses of the effect of exposure to high temperature for a short period of time on the behaviour of bitumens and asphalt mixtures used for installation of waterproofing layers and bridge deck surfacing courses. The following materials were subjected to thermal conditioning under this research: bituminous waterproofing membranes, traditional mastic (M), mastic asphalt enriched with chippings (SMA-MA), stone mastic asphalt (SMA), mastic asphalt (MA) and asphalt concrete (AC). The temperature of 250°C was found to be the limit above which the bituminous binders permanently lose their viscoelastic properties, this resulting in irrecoverable damage of pavement. It is possible to obtain bridge deck surfaces featuring increased resistance to high temperature exposure during fire by appropriately designing the pavement structure, selecting adequate materials and choosing optimum installation method.

Słowa kluczowe

PL

nawierzchnia asfaltowa; nawierzchnia mostowa; izolacja; lepiszcze; mieszanki mineralno-asfaltowe; temperatura wysoka

EN

binder; asphalt bridge deck surfacing; asphalt mixture; high temperature; waterproofing

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 14, no. 3
• Strony: 175--191
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Radziszewski P.

• Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska

autor

Piłat J.

• Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska

autor

Sarnowski M.

• Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska

autor

Kowalski K. J.

• Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska

autor

Król J. B.

• Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Piłat J., Radziszewski P.: Nawierzchnie asfaltowe. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2010
• [2] Stosch H.J.: Błędy wykonawstwa nawierzchni bitumicznych. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1977
• [3] Bocci E., Canestrari F.: Analysis of Structural Compatibility at Interface Between Asphalt Concrete Pave-ments and Orthotropic Steel Deck Surfaces. Journal of the Transportation Research Board: Asphalt Materials and Mixtures, 2293, 1, 2012, 1-7
• [4] Stefańczyk B., Mieczkowski P. : Dodatki, katalizatory i emulgatory w mieszankach mineralno-asfaltowych. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2010
• [5] Radziszewski P., Kowalski K.J., Król J.B., Sarnowski M., Piłat J.: Quality assessment of bituminous binders based on the viscoelastic properties: Polish experience. Journal of Civil Engineering and Management, 20,1, 2014,111-120
• [6] Radziszewski P., Piłat J., Sarnowski M., Kowalski K.J., Król J.B., Pokorski P., Liphardt A.: Raport z pracy badawczej dla Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad w Warszawie - Rozwiązania materiałowo-technologiczne izolacji i nawierzchni obiektów mostowych, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2013
• [7] Mieczkowski P. : Izolacje z pap asfaltowych na obiektach mostowych. Izolacje, 15, 2, 2010, 16-18
• [8] Sarnowski M., Radziszewski P., Piłat J., Kowalski K.J., Król J.B.: Ocena trwałości mieszanek mineralno-asfaltowych stosowanych do izolacji i nawierzchni obiektów mostowych, 60 Konferencja Naukowa Lublin-Krynica 2014, Wydawnictwa Politechniki Lubelskiej, Lublin, 2014
• [9] Zobel H., Golubińska A.: Pożary mostów. Studia i Materiały, z. 52, IBDiM, Warszawa, 2000
• [10] Rimac I., Simun M., Dimter S. : Comparison of Pavement Structuresin Tunnels. e-GFOS, 5,8,2014,12-18
• [11] Kowalski K.J., McDaniel R.S., Olek J., Shah A.: Modified Ignition Oven Test Procedure for Determination of Binder Content in Hot Mix Asphalt Containing Dolomite Aggregate. Journal of Testing and Evaluation, 39, 6, 2011, 1060-1069
• [12] Gaweł I., Kalabińska M., Piłat J.: Asfalty drogowe. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2014
• [13] Danowski M.: Nawierzchnie z dodatkiem asfaltu naturalnego Trynidad. Nawierzchnie asfaltowe, 18, 2, 2009, 7-13
• [14] Gaweł I., Piłat J., Radziszewski P., Kowalski K.J., Król J.B.: Rubber modified bitumen, in: Polymer modified bitumen. Properties and characterization. Woodhead Publishing Limited, Oxford, 2011, chapter 4
• [15] Way G.B. : Asphalt-Rubber 45 Years of Progress. Proceedings of the Asphalt Rubber 2012 Conference, Munich, Germany, October 2012
• [16] Radziszewski P., Piłat J., Sarnowski M., Kowalski K.J., Król J.B., Krupa Z.: Asphalt Rubber as Alternative of Polymer Modified Bitumen. Asphalt Rubber 2012 Conference Roads Of the Future, Munich, Germany, October2012, 475-488
• [17] Król J.B.: Nowa metoda analizy mikrostruktury asfaltów modyfikowanych polimerami. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 7, 4, 2008, 23-46
• [18] Fritc H.W., Hean S.: Doświadczenia z izolacjami i nawierzchniami na obiektach mostowych (Erfahrungen mit Bruckenabdichtungen und Bruckenbelagen). Nowości Zagranicznej Techniki Drogowej, 141, 2000, 85-104
• [19] Sarnowski M., Radziszewski P., Kowalski K.J., Król J.B.: Impact of high process temperature on viscoelastic properties of polymer modified asphalt insulations and bridge pavements. 3rd International Conference on Road and Rail Infrastructure, CETRA 2014, 28-30 April 2014, Split, Croatia, 325-330