Testing of asphalt mixtures containing an addition of reclaimed asphalt shingles

• Autorzy: Zieliński Piotr

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.022.016

Warianty tytułu

PL

Badania mieszanek mineralno-asfaltowych z dodatkiem odpadowych pap bitumicznych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The article presents test results of chosen properties of asphalt concrete mixtures with addition of asphalt shingle offcuts (reclaimed asphalt shingles, RAS). The presented research supplements previous works on the subject. Asphalt concrete AC 16 W 50/70 was adopted as the reference mixture. Results obtained for laboratory-produced mixture containing 4% RAS and plant-produced mixture containing 1% RAS were compared with the results of the reference mixture. Statistical analysis of void content in asphalt mixtures did not indicate significant differences; therefore, performance properties of mixtures may be compared without concern about the influence of physical properties. The research confirmed a significant increase in mixture stiffness with an increase in RAS content, especially at medium (15°C) and high (30°C) service temperatures. Compared to the reference mixture, mixtures incorporating RAS displayed an increase in indirect tensile strength as well. Lower temperature sensitivity of mixtures with RAS was also observed, both in terms of stiffness modulus and indirect tensile strength. Fatigue tests confirmed the positive effect of RAS on the obtained value of strain corresponding to fatigue life of 1 million load cycles.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wybranych właściwości betonu asfaltowego z dodatkiem ścinków bitumicznych gontów papowych (RAS), będące uzupełnieniem wcześniejszych prac. Jako mieszankę referencyjną przyjęto AC 16 W 50/70, do której odniesiono wyniki uzyskane dla mieszanki laboratoryjnej z dodatkiem 4% RAS oraz mieszanki z dodatkiem 1% RAS (wyprodukowanej w wytwórni). Analiza statystyczna w zakresie zawartości wolnych przestrzeni w mieszankach mineralno-asfaltowych nie wykazała istotnych różnic, co pozwala porównać cechy eksploatacyjne mieszanek bez obciążenia wpływem cech fizycznych. Badania potwierdziły istotny wzrost sztywności mieszanek wraz ze zwiększeniem dodatku RAS, zwłaszcza w średnich (15°C) wyższych (30°C) temperaturach użytkowych. Mieszanki z dodatkiem RAS wykazały wzrost w stosunku do mieszanki referencyjnej także w zakresie wytrzymałości na rozciąganie pośrednie. Jednocześnie stwierdzono mniejszą wrażliwość termiczną mieszanek z RAS, zarówno w aspekcie modułu sztywności jak i wytrzymałości na rozciąganie pośrednie. Badania zmęczeniowe potwierdziły pozytywny efekt dodatku gontów papowych do mieszanki na uzyskaną wartość odkształcenia odpowiadającego trwałości 1 miliona cykli obciążeń.

Słowa kluczowe

EN

asphalt mixture; elastic stiffness modulus; fatigue characteristics; fatigue life; indirect tensile strength; ITS; reclaimed asphalt shingles; RAS

PL

charakterystyka zmęczeniowa; mieszanki mineralno-asfaltowe; moduł sztywności sprężystej; odpadowa papa bitumiczna; RAS; trwałość zmęczeniowa; wytrzymałość na rozciąganie pośrednie; ITS

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 21, no. 4
• Strony: 277--292
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zieliński Piotr

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej, Katedra Dróg, Kolei i Inżynierii Ruchu, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-3282-8430

Bibliografia

• 1. Pouranian M.R., Shishehbor M.: Sustainability Assessment of Green Asphalt Mixtures: A Review. Environments, 6, 6, 2019, 73, DOI: 10.3390/environments6060073
• 2. Paulsen G., Stroup-Gardiner M., Epps J.: Roofing waste in asphalt paving mixtures – economic consideration, Report No. 6-331-709-1. Center for Construction Materials Research, University of Nevada, Reno, 1986
• 3. Stroup-Gardiner M.: Use of Reclaimed Asphalt Pavement and Recycled Asphalt Shingles in Asphalt Mixtures, NCHRP Synthesis 495. Transportation Research Board, Washington, 2016, DOI: 10.17226/23641
• 4. Hansen K.R., Copeland A.: Asphalt Pavement industry Survey on Recycled Materials and Warm-Mix Asphalt Usage: 2015. National Asphalt Pavement Association, Lanham, 2017
• 5. Zieliński P.: Badanie mieszanek mineralno-asfaltowych z dodatkiem odpadów z produkcji bitumicznych gontów papowych (RAS). Zadanie w ramach działalności statutowej pt.: „Trwałe i przyjazne środowisku nawierzchnie drogowe”, nr: L2/282/2016/DS, Politechnika Krakowska, 2016
• 6. Zieliński P., Mach A., Kostecka K.: Testing of the influence of manufacture waste asphalt shingles on the properties of hot mix asphalt. International Multidisciplinary Scientific GeoConference-SGEM, 17, 41, 2017, 245-252, DOI: 10.5593/sgem2017/41/S18.032
• 7. Zieliński P.: Study of the possibility of increasing manufacture waste asphalt shingles additive to hot mix asphalt. International Multidisciplinary Scientific GeoConference-SGEM, 18, 4.2, 2018, 191-198, DOI: 10.5593/sgem2018/4.2/S18.025
• 8. Zieliński P.: Effect of reclaimed asphalt shingles addition on asphalt concrete dynamic modulus master curves. Archives of Civil Engineering, 67, 3, 2021, 109-122, DOI: 10.24425/ace.2021.138046
• 9. Kennedy T.W., Huber G.A., Harrigan E.T., Cominsky R.J., Hughes C.S., Von Quintus H., Moulthrop J.S.: Superior Performing Asphalt Pavements (Superpave): The Product of the SHRP Asphalt Research Program. National Research Council, Washington, 1994
• 10. Zhou F., Button J.W., Epps J.: Best practice for using RAP in HMA, Report No. FHWA/TX-12/0-6614-1. Texas Transportation Institute, College Station, 2012
• 11. Zhou F., Li H., Hu S., Button J.W., Epps J.A.: Characterization and best use of recycled asphalt shingles in hot-mix asphalt, Report No. FHWA/TX-13/0-6614-2. Texas A&M Transportation Institute, College Station, 2013
• 12. Foxlow J.J., Daniel J.S., Swamy A.K.: RAP or RAS? The differences in performance of HMA containing reclaimed asphalt pavement and reclaimed asphalt shingles. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 80, 2011, 347-376
• 13. AASHTO PP 78-14 Standard Practice for Design Considerations When Using Reclaimed Asphalt Shingles (RAS) in Asphalt Mixtures, 2016
• 14. Williams R.C., Cascione A., Yu J., Haugen D., Marasteanu M., McGraw J.: Performance of recycled asphalt shingles in hot mix asphalt. Institute for Transportation, Iowa State University, Ames, 2013
• 15. Wen H., Wu S., Zhang K., DeVol J., Kelsey K.: Performance evaluation of hot mix asphalt containing recycled asphalt shingles in Washington State. Transportation Research Board 93rd Annual Meeting, Washington, 2014
• 16. Johnson E., Johnson G., Dai S., Linell D., McGraw J., Watson M.: Incorporation of Recycled Asphalt Shingles in Hot-Mixed Asphalt Pavement Mixtures, Report No. MN/RC 2010-08. Minnesota Department of Transportation, St. Paul, 2010
• 17. Alvergue A.: Laboratory evaluation of asphalt mixtures and binders with reclaimed asphalt shingle prepared using wet process. LSU Master’s theses, 1205, Louisiana State University and Agricultural and Mechanical College, Baton Rouge, 2014, DOI: 10.31390/gradschool_theses.1205
• 18. Darnell J., Bell C.A.: Performance based selection of RAP/RAS in asphalt mixtures, Report No. FHWA/OR-RD-16-08. Oregon Department of Transportation, Salem, 2015
• 19. Diefenderfer S.D.: Evaluation of Stone-Matrix Asphalt Mixtures Containing Recycled Asphalt Shingles (RAS), Report No.: FHWA/VTRC 17-R22. Virginia Transportation Research Council, Charlottesville, 2017
• 20. Kanaan A.I.: Impact of recycled asphalt shingles on asphalt concrete characteristics. Master of Science thesis, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, 2013, http://hdl.handle.net/2142/45354
• 21. Koehl K.: Impact of recycling agents on the design of asphalt mixtures containing roofing shingles. 56th Annual IHEEP Conference, New Orleans, 2014
• 22. Ozer H., Al-Qadi I.M., Kanaan A.: Laboratory Evaluation of High Asphalt Binder Replacement with Recycled Asphalt Shingles (RAS) for a Low N-Design Asphalt Mixture, Report No. FHWA-ICT-12-018. Illinois Center for Transportation, Rantoul, 2012
• 23. Tighe S., Hanasoge N., Eyers B., Essex R., Damp S.: Who thought recycled asphalt shingles (RAS) needed to be landfilled: Why not build a road? 2008 Annual Conference of the Transportation Association of Canada, Toronto, 2008
• 24. West R., Leiva F., Julian G., Taylor A., Brown E., Willis J.R.: Using Recycled Asphalt Shingles with Warm Mix Asphalt Technologies, NCHRP Research Report 890. Transportation Research Board, Washington, 2018
• 25. McGraw J., Zofka A., Krivit D., Schroer J., Olson R., Marasteanu M.: Recycled asphalt shingles in hot mix asphalt. Asphalt Paving Technology: Association of Asphalt Paving Technologists-Proceedings of the Technical Sessions, 76, 2007, 235-274
• 26. Vavrik W.R., Haugen D., Carpenter S.H., Gillen S., Behnke J., Garrott F.: Evaluation of HMA modified with recycled asphalt shingles (RAS) mixtures, Illinois State Toll Highway Authority, 2010
• 27. WT-2 część I, Mieszanki mineralno-asfaltowe, Wymagania Techniczne. GDDKIA, Warszawa, 2014
• 28. Bańkowski W.: Analiza trwałości zmęczeniowej betonów asfaltowych z uwzględnieniem typu mieszanki i rodzaju lepiszcza. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 17, 4, 2018, 253-270, DOI: 10.7409/rabdim.018.016
• 29. Dobosz M.: Wspomagana komputerowo statystyczna analiza wyników badań. Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa, 2001
• 30. Zaniewski J.P., Srinivasan G.: Evaluation of indirect tensile strength to identity asphalt concrete rutting potential. Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports, 1465, West Virginia University, Morgantown, 2003, DOI: 10.33915/etd.1465
• 31. Christensen D.W., Bonaquist R.: Using the Indirect Tension Test to Evaluate Rut Resistance in Developing Hot-Mix Asphalt Designs. Transportation Research Circular, E-C124, 2007, 62-77
• 32. Zieliński P.: Indirect tensile test as a simple method for rut resistance evaluation of asphalt concrete. Archives of Civil Engineering, 65, 3, 2019, 31-44, DOI: 10.2478/ace-2019-0032
• 33. Zieliński P.: Indirect tensile test as a simple method for rut resistance evaluation of asphalt mixtures – Polish experience. Road Materials and Pavement Design, 23, 1, 2022, 112-128, DOI: 10.1080/14680629.2020.1820894

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).