Asphalt concrete produced from rejuvenated reclaimed asphalt pavement (RAP)

• Autorzy: Sorociak W. , Grzesik B. , Bzówka J. , Mieczkowski P.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2020.131812

Warianty tytułu

PL

Betony asfaltowe z odświeżonego granulatu asfaltowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The problem of recycled materials application in road construction is one of the key issues in contemporary road engineering. This article describes attempts to produce a hot mix asphalt (HMA) mixture entirely from processed reclaimed asphalt pavement (RAP) material. Due to the binder ageing process, rejuvenating agent was a necessary additive to the mixture. The mixture was tested to determine its parameters, including the content of voids, fatigue life, rutting resistance, stiffness and water sensitivity. The test results demonstrated that the rejuvenated RAP mixture is not inferior to fresh produced mixtures in terms of physical and strength parameters. Such results are, however, conditional on appropriate handling of the RAP material.

PL

Problem z wykorzystaniem destruktu asfaltowego jest jednym z najbardziej aktualnych zagadnień budownictwa drogowego. Problem ten dotyczy w szczególności krajów wysokorozwiniętych, gdzie występuje znacząca przewaga remontów i przebudów nad budową nowych odcinków dróg. Niezbędne jest zatem umożliwienie optymalnego przetworzenia destruktu asfaltowego. Artykuł zawiera rozbudowaną część teoretyczną, w której wymienione zostały różne możliwości wykorzystania destruktu asfaltowego. Dalsza część przeglądu literatury dotyczyła wykorzystania destruktu asfaltowego w mieszankach mineralnoasfaltowych, reakcjom zachodzącym w asfalcie oraz możliwościom stosowania wysokich zawartości destrukty w nowych mieszankach mineralno-asfaltowych. Kolejna część artykułu opisywała dobór materiałów do badań. Opisany został sposób poboru destruktu asfaltowego oraz zostały przedstawione jego badania. Finalnie została wykonana mieszanka mineralno-asfaltowa składająca się w 100% z wyselekcjonowanego destruktu asfaltowego. W dalszej części ta mieszanka była nazywana mieszanką referencyjną. Na tej mieszance wykonano badania zawartości wolnych przestrzeni, trwałości zmęczeniowej, koleinowania, sztywności oraz odporności na działanie wody. Wyniki z badań mieszanki referencyjnej pozwoliły na ustalenie, iż mieszanka składająca się z samego granulatu asfaltowego charakteryzuje się zbyt wysoką zawartością wolnej przestrzeni, zbyt wysoką sztywnością oraz niewystarczającą trwałością zmęczeniową. Wyniki pozostałych badań mieściły się w oczekiwanych granicach. W celu przywrócenia mieszance odpowiednich parametrów dodawano do mieszanki składającej się z granulatu asfaltowego rejuvenatory – dodatki chemiczne umożlwiające odwrócenie efektów starzenia lepiszcza asfaltowego. Po zastosowaniu dodatków, przy odpowiednim doborze ilości i rodzaju rejuvenatora udało się uzyskać pożądane parametry mieszanki mineralno-asfaltowej w zakresie zbadanych właściwości. Dodatek rejuvenatorów powodował spadek odporności na koleinowanie, spadek sztywności, spadek zawartości wolnych przestrzeni, wzrost trwałości zmęczeniowej oraz odporności na działanie wody w stosunku do mieszanki referencyjnej. Osiągniecie wymaganych parametrów nie oznacza zakończenia prac nad wykorzystaniem wysokich zawartości destruktu asfaltowego do nowych mieszanek mineralno-asfaltowych. Określenie możliwości przywracania pierwotnych właściwości mieszankom mineralno-asfaltowym ze starych nawierzchni wymaga jeszcze licznych badań. Badania te są obecnie istotnym zagadnieniem naukowym, ze względu na konieczność dążenia do pełnego wykorzystania materiałów stanowiących odpad produkcyjny, co wpisuje się w ideę zrównoważonego rozwoju, umożliwiając poprawnie zarządzać zasobami nieodnawialnymi.

Słowa kluczowe

EN

asphalt concrete; reclaimed asphalt pavement; RAP; rejuvenator; hot mix asphalt; recycling

PL

beton asfaltowy; destrukt asfaltowy; granulat asfaltowy; odmładzacz; mieszanka mineralno-asfaltowa; recyklizacja

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 66, nr 2
• Strony: 321--337
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Sorociak W.

• Silesian University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Gliwice, Poland

autor

Grzesik B.

• Silesian University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Gliwice, Poland

autor

Bzówka J.

• Silesian University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Gliwice, Poland

autor

Mieczkowski P.

• West Pomeranian University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Szczecin, Poland

Bibliografia

• 1. Wang AP., Shen SH., Li XH., Song B., Micro-surfacing mixtures with reclaimed asphalt pavement: Mix design and performance evaluation, Construction and Building Materials, 2019, Volume: 201 Pages: 303-313 DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.12.164
• 2. Locander R., Analysis of Using Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) as a Base Course Material, Colorado Department of Transportation - Materials/Geotechnical Branch, Report CDOT-2009-5, 2009, USA
• 3. Faramarzi M., Lee K.W., Kim Y., Kwon S., A case study on a cement treated RAP containing asphalt emulsion and acryl polymer, Case Studies in Construction Materials, 2018, ISSN: 2214-5095
• 4. Lee K. W., Brayton T. E., Huston M., Development of Performance Based Mix Design for Cold In-place Recycling (CIR) of Bituminous Pavements Based on Fundamental Properties, US Department of Transportation, Federal Highway Administration, 2002.
• 5. Raschia S., Graziani A., Carter A., Perraton D., Laboratory mechanical characterisation of cold recycled mixtures produced with different RAP sources, Road Materials and Pavement Design, 2019, Article Number: UNSP 1588775 DOI: 10.1080/14680629.2019.1588775
• 6. Boulange L., Claudel D., Dumont H., Triquigneaux J. P., Semi-Cold Mixes with 100% Recycled Materials, 5th Eurasphalt & Eurobitume Congress, 13-15th June 2012, Istanbul
• 7. Sanchez DB., Airey G., Caro S., Grenfell J., Effect of foaming technique and mixing temperature on the rheological characteristics of fine RAP-foamed bitumen mixtures, Road Materials and Pavement Design, 2019, DOI: 10.1080/14680629.2019.1593228
• 8. Cao W., Barghabany P., Mohammad L., Cooper S.B., Balamurugan S., Chemical and rheological evaluation of asphalts incorporating RAP/RAS binders and warm-mix technologies in relation to crack resistance, Construction and Building Materials, 2019, Volume: 198 Pages: 256-268 DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.11.122
• 9. Mieczkowski P., Możliwości zastosowania imidazoliny jako modyfikatora parametrów lepiszczy asfaltowych, 62. Konferencja Naukowa KILiW PAN oraz KN PZITB Krynica, 2016
• 10. Petersen J.C., A Review of the Fundamentals of Asphalt Oxidation, Transportation Research Board, Washington, 2009
• 11. Corbett, L. W., and Merz, R. E., Asphalt binder hardening in the Michigan Test Road after 18 years of service, Transportation Research Record, (544), 1975
• 12. Lesueur, D., The colloidal structure of bitumen: consequences on the rheology and on the mechanisms of bitumen modification, Advances in Colloid and Interface Science, 2009, 145(1-2), 42-82.
• 13. Noesler I., Beitrag zur prueftechnischen Ansprache des Haftverhaltens zwischen Mineralstoff und Bitumen, Aachen: Shaker, 2000, Schriftenreihe des Fachzentrums Verkehr; Bd 5, Zugl: Wuppental Univ.-GH, Diss., 2000 ISBN3-8265-7453-2.
• 14. Sybilski D., Sprawozdanie – Temat TN-238 „Ocena wpływu wdrożenia nowej normy PN-EN dla asfaltu drogowego na trwałość nawierzchni”, Instytut Badawczy Dróg i Mostów, Zakład Technologii Nawierzchni, Pracownia Lepiszczy Bitumicznych, 2005, Warszawa
• 15. Bell, A., Summary report on the aging of asphalt-aggregate systems, Transportation Research Board, 1989, 10, 1-121
• 16. Vallerga, B., Pavement deficiencies related to asphalt durability, Association of Asphalt Paving Technologist, 1981, Vol. 50, pp. 481-491
• 17. Coons R.F., Wright P.H., An Investigation of the Hardening of Asphalt Recovered from Pavements of Various Ages, Association of Asphalt Paving Technologists, 1967
• 18. Warren R.S., McGennis R.B., Bahia H.U., SUPERPAVE Asphalt Binder Test Methods, An Illustrated Overview, Asphalt Institute Lexington for Federal Highway Administration, 1994, Lexington
• 19. Zhou Z., Gu XY., Dong Q., Ni FJ., Jiang YX., Rutting and fatigue cracking performance of SBS-RAP blended binders with a rejuvenator, Construction and Building Materials, 2019, Volume: 203 Pages: 294-303 DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.01.119
• 20. Sreeram A., Leng Z., Variability of rap binder mobilisation in hot mix asphalt mixtures, Construction and Building Materials, 2019, Volume: 201 Pages: 502-509 DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.12.212
• 21. Mohammadafzali M., Ali H., Sholar G.A., Rilko, W.A., Baqersad M., Effects of Rejuvenation and Aging on Binder Homogeneity of Recycled Asphalt Mixtures, Journal of Transportation Engineering Part B-Pavements, 2019, Volume: 145 Issue: 1 Article Number: 04018066 DOI: 10.1061/JPEODX.0000089
• 22. Brown-Ridge H., The Role of Asphalt Rejuvenator in Pavement Preservation: Use and Need for Asphalt Rejuvenation, First International Conference on Pavement Preservation, 2010, Newport Beach
• 23. Mansourkhaki A., Ameri, M., Daryaee D., Application of different modifiers for improvement of chemical characterization and physical-rheological parameters of reclaimed asphalt binder CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS, 2019, Volume: 203 Pages: 83-94 DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.01.086
• 24. Carrion A. J. D., Carvajal-Munoz J. S., Lo Presti D., Airey G., Intrinsic adhesive and cohesive assessment of the moisture sensitivity of bio-rejuvenated recycled asphalt binders, Road Materials and Pavement Design, 2019, DOI: 10.1080/14680629.2019.1588778
• 25. Ding XH., Chen LC., Ma T., Ma HX., Gu LH., Chen T., Ma Y., Laboratory investigation of the recycled asphalt concrete with stable crumb rubber asphalt binder, Construction and Building Materials, 2019, Volume: 203 Pages: 552-557 DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.01.114
• 26. Nawierzchnie asfaltowe na drogach krajowych, WT-2 2014 – część I, Mieszanki mineralno-asfaltowe, Wymagania Techniczne, Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad
• 27. Sorociak W., Grzesik B., Effectiveness of Different RAP Rejuvenators Obtained from Tests on Marshall Samples, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, Volume 603, Section 4, DOI: 10.1088/1757-899X/603/5/052058
• 28. Zaumanis M., Arraigada M., Wyss S.A., Zeyer K., Cavalli M.C., Poulikakos L.D. , Performance-based design of 100% recycled hot-mix asphalt and validation using traffic load simulator, Journal of Cleaner Production, Volume 237, 2019, 117679, ISSN 0959-6526, DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.117679.
• 29. Kowalski K. J., Król J.B, Bańkowski W., Radziszewski P., Sarnowski M., Thermal and Fatigue Evaluation of Asphalt Mixtures Containing RAP Treated with a Bio-Agent, Applied Sciences, 2017, vol. 7(3): 216, p. 1-11, DOI: 10.3390/app7030216
• 30. Sybilski D. (red.), Sprawozdanie – Temat TN-238 „Ocena wpływu wdrożenia nowej normy PN-EN dla asfaltu drogowego na trwałość nawierzchni”, Instytut Badawczy Dróg i Mostów, Zakład Technologii Nawierzchni, Pracownia Lepiszczy Bitumicznych, Warszawa, 2005
• 31. Zaumanis M., Mallick R. B., Frank R.: 100% recycled hot mix asphalt: A review and analysis, Worcester Polytechnic Institute (WPI), RAP Technologies, Resources Conservation and Recycling, 2014
• 32. P. Cong, H. Hao, Y. Zhang, W. Luo, D. Yao, Investigation of diffusion of rejuvenator in aged asphalt, International Journal of Pavement Research and Technology 2016, DOI: 10.1016/j.ijprt.2016.08.001
• 33. Wymagania Techniczne Nawierzchnie Asfaltowe Drogowe i Lotniskowe WT Nawierzchnie Asfaltowe DiL – 2007, Warszawa, 2007,

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).