Assessment of crack propagation resistance in SMA mixtures with reclaimed asphalt pavement

• Autorzy: Stokfisz Anita , Liphardt Adam

Identyfikatory

DOI

10.7409/RABDIM.023.039

Warianty tytułu

PL

Ocena odporności na propagację spękań mieszanek SMA z granulatem asfaltowym

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The need for periodic replacement of wearing courses, including those made from SMA mixtures, involves the possibility of acquiring and reusing high-quality reclaimed asphalt pavement (RAP). To date, the issue of the use of RAP and asphalt granulate for SMA mixtures has not been extensively analysed and studied. The implementation of the principles of a circular economy will soon force the widespread use of asphalt granulate also for SMA mixtures. In the process of replacing the wearing course, the new asphalt mixture is laid on top of the existing binder course, in which, as a result of previous use, micro-cracks can occur, among others, which will also propagate into the newly built wearing course during the further use of the pavement. The SMA mixture should therefore be characterised by resistance to crack propagation from lower asphalt layers. The use of recycled material containing aged asphalt binder in the SMA mixture may contribute to a reduction in crack resistance. It was assumed that the properties of a mineral-asphalt mixture could be shaped, among others, by modifying the parameters of the mixture production process. The effect of selected technological conditions for the production of SMA mixtures with asphalt granulate on their resistance to crack propagation assessed by the SCB method was analysed. Two SMA 11 asphalt mixtures with a mineral-asphalt granulate content of 20% and 40% m/m produced using hot-mix asphalt granulate batching technology were tested. On the basis of the analysis of the results obtained, it was shown that both the batching scheme adopted for the mixture components and the content of asphalt granulate have a significant influence on the values obtained for the parameters characterising the resistance to cracking of the mineralasphalt mixture.

PL

Konieczność okresowej wymiany warstw ścieralnych w tym z mieszanek typu SMA wiąże się z możliwością pozyskania i ponownego wykorzystania wysokiej jakości destruktu asfaltowego. Dotychczas problem stosowania destruktu oraz granulatu asfaltowego do mieszanek typu SMA nie był przedmiotem szerokich analiz i badań. Wdrażanie zasad gospodarki o obiegu zamkniętym wymusi w najbliższym czasie upowszechnienie stosowania granulatu asfaltowego również do mieszanek typu SMA. W procesie wymiany warstwy ścieralnej nowa mieszanka mineralno-asfaltowa układana jest na istniejącej warstwie wiążącej, w której na skutek wcześniejszej eksploatacji mogą występować m.in. mikrospękania, które w okresie dalszego użytkowania nawierzchni będą propagować również do nowo wykonanej warstwy ścieralnej. Mieszanka SMA powinna zatem charakteryzować się odpornością na propagację spękań z niższych warstw asfaltowych. Zastosowanie w mieszance SMA materiału z recyklingu, zawierającego postarzone lepiszcze asfaltowe może przyczyniać się do zmniejszenia odporności na pękanie. Założono, że właściwości mieszanki mineralno-asfaltowej mogą być kształtowane m.in. poprzez modyfikację parametrów procesu produkcyjnego mieszanki. Analizie poddano wpływ wybranych warunków technologicznych wytwarzania mieszanek SMA z granulatem asfaltowym na ich odporność na propagacje spękań ocenianą metodą SCB. Badaniom poddano dwie mieszanki mineralno-asfaltowe typu SMA 11 o zawartości granulatu asfaltowego 20% oraz 40% m/m wytwarzane w technologii dozowania granulatu asfaltowego na gorąco. Na podstawie analizy uzyskanych wyników wykazano, że zarówno przyjęty schemat dozowania składników mieszanki, jak i zawartość granulatu asfaltowego mają istotny wpływ na uzyskiwane wartości parametrów charakteryzujących odporność na pękanie mieszanki mineralno-asfaltowej.

Słowa kluczowe

EN

binder activation; cracking; reclaimed asphalt pavement; RAP; recycling SCB; SMA mixture

PL

mieszanka SMA; granulat asfaltowy; SCB; recykling; spękania

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 22, no. 4
• Strony: 593--604
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Stokfisz Anita

• Warsaw University of Technology, 16 Armii Ludowej St., 00-637 Warsaw

autor

Liphardt Adam

• Warsaw University of Technology, 16 Armii Ludowej St., 00-637 Warsaw

• https://orcid.org/0000-0001-6641-8141

Bibliografia

• 1. Bańkowski W., Król J., Gałązka K., Liphardt A., Horodecka R.: Design and verification of bituminous mixtures with the increased content of reclaimed asphalt pavement. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 356, 12009, 2018, 1–10, DOI: 10.1088/1757-899X/356/1/012009
• 2. Alenowicz J., Dołżycki B., Jaskuła P.: Wytyczne projektów RID. Wykorzystanie materiałów pochodzących z recyklingu: Wytyczne cząstkowe w zakresie wymagań i projektowania mieszanek mineralno-asfaltowych z granulatem asfaltowym produkowanych na gorąco. Załącznik nr 9.2.3. 2019
• 3. Bańkowski W., Sybilski D., Król J., Kowalski K., Radziszewski P., Skorek P.: Wykorzystanie destruktu asfaltowego – konieczność i innowacja. Budownictwo i Architektura, 15, 1, 2016, 157–167
• 4. Piłat J., Radziszewski P.: Nawierzchnie asfaltowe. Warszawa, WKŁ,2010
• 5. Hyzl P., Dasek O., Coufalikova I., Varaus M., Stehlik D.: Usage of Reclaimed Asphalt Material in Stone Mastic Asphalt. Advances in Materials Science and Engineering, Special Issue: Novel Bituminous Materials for Sustainable Pavements, 2019, DOI: 10.1155/2019/3078708
• 6. Bhanuprasad K., Ravindra W.A., Kota S.K., Raju S.: RAP-added SMA mixtures: how do they fare? Journal of Materials in Civil Engineering, 33, 8, 2021, DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0003807
• 7. Watson D.E., Vargas-Nordcbeck A., Moore J., Jared D., Wu P.: Evaluation of the Use of Reclaimed Asphalt Pavement in Stone Matrix Asphalt Mixtures. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2051, 1, 2008, 64–70, DOI: 10.3141/2051-08
• 8. Adiman E.Y., Sebayang M., Ermiyati E., Morena Y.: The Durability of Stone Matrix Asphalt (SMA) Mixtures Designed Using Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) Aggregates Against Floodwater Immersion. Journal of Applied Engineering and Technological Science (JAETS), 4, 2, 2023, 921–928, DOI: 10.37385/jaets.v4i2.1842
• 9. Ahmad A.: Utilizing Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) Materials in New Pavements – A Review. The International Journal of Thermal & Environmental Engineering (IJTEE), 12, 2016, 61–66, DOI: 10.5383/ijtee.12.01.008
• 10. Król J., Włodarski P., Jackowski Ł.: Właściwości mieszanek mineralno-asfaltowych ze zwiększoną ilością granulatu asfaltowego. Drogownictwo, 11, 2014, 373–379
• 11. Jaczewski M., Dołżycki B., Alenowicz J., Jaskuła P.: Impact of reclaimed asphalt pavement (RAP) on low-temperature properties of asphalt concrete. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 18, 4, 2019, 303–315, DOI: 10.7409/rabdim.019.020
• 12. Zhou Z., Xingyu G., Dong Q., Ni F., Jiang Y.: Investigation of the oxidation ageing of RAP asphalt blend binders and mixtures. International Journal of Pavement Engineering, 23, 3, 2022, 571–587, DOI: 10.1080/10298436.2020.1763345
• 13. Liphardt A.: Ocena mieszalności lepiszczy w aspekcie stosowania destruktu asfaltowego do mieszanek mineralno-asfaltowych. Rozprawa doktorska. Warszawa, Politechnika Warszawska, 2018
• 14. Roberto A., Król J., Romeo E., Liphardt A., Tebaldi G., Montepara A.: Evaluation of the Role of Reclaimed Asphalt Pavement Preheating on Cracking Behavior of Hot Mix Asphalt Recycled Mixtures by Digital Image Analysis. Journal of Testing and Evaluation, 50, 1, 2021, 1–13, DOI: 10.1520/JTE20200465
• 15. Bressi S., Pittet M., Dumont A.G., Partl M.N.: A framework for characterizing RAP clustering in asphalt concrete mixtures. Construction and Building Materials, 106, 2016, 564–574, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.12.132
• 16. Bovell K., Leon L.P.: Evaluation of Fracture Resistance of SMA Mixtures with Various Percentages of TLA-RAP Through the Semi-circular Bend (SCB) Test. in: Proceedings of the RILEM International Symposium on Bituminous Materials, 27, 2022, 795–801, DOI: 10.1007/978-3-030-46455-4_101
• 17. Soleimani S., Sahaf S.A.: Effect of reclaimed asphalt pavement (RAP) on fracture properties of stone matrix asphalt (SMA) at low temperature. Construction and Building Materials, 352, 2022, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.128899
• 18. Devulapalli L., Kothandaraman S., Sarang G.: Effect of rejuvenating agents on stone matrix asphalt mixtures incorporating RAP. Construction and Building Materials, 254, 2020, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119298
• 19. Fakhri M., Ahmadi T., Shahryari E., Jafari E.: Evaluation of fracture behavior of stone mastic asphalt (SMA) containing recycled materials under different loading modes at low temperatures. Construction and Building Materials, 386, 2023, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.131566
• 20. Liphardt A., Król J., Radziszewski P.: Influence of Polymer Modified Binder Content from RAP on Stone Mastic Asphalt Rutting Resistance. Procedia Engineering, 153, 2016, 407–413, DOI: 10.1016/j.proeng.2016.08.142
• 21. Zaumanis M., Mallick R., Frank R.: Evaluation of different recycling agents for restoring aged asphalt binder and perofrmance of 100% recycled asphalt. Materials and Structures, 48, 2015, 2475–2488, DOI: 10.1617/s11527-014-0332-5
• 22. Król J., Gałązka K., Szyller A., Bańkowski W.: 30+ czyli doświadczenia krajowe w recyklingu na gorąco. Konferencja „Drogownictwo po COP24: nowy wymiar recyklingu”, Poznań, 27 lutego 2019
• 23. Madrigal D.P., Iannone A., Martinez A., Giustozzi F.: Effect of mixing time and temperature on cracing resistance of bituminous mixtures containing reclaimed asphalt pavement material. Journal of Materials in Civil Engineering, 29, 8, 2017, DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001831
• 24. EN 12697-44:2019 Bituminous Mixtures – Test method – Part 44: Crack propagation by semi-circular bending test
• 25. ASTM D8044-16 Standard Test Method for Evaluation of Asphalt Mixture Cracking Resistance using the Semi-Circular Bend Test (SCB) at Intermediate Temperatures
• 26. Nsengiyumva G.: Development of Semi-Circular Bending (SCB) Fracture Test for Bituminous Mixtures. Master Thesis. University of Nebraska Lincoln, Lincoln, NE, 2015

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.