PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Investigation of tertiary Flow Behavior of bitumen stabilised materials with bitumen emulsion

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Wykorzystanie metody Flow Number do oceny odporności na deformacje trwałe mieszanek stabilizowanych emulsją asfaltową
Języki publikacji
EN PL
Abstrakty
EN
Cold recycling technology is gaining popularity as a sustainable way of rehabilitating existing asphalt pavements. Bitumen Stabilised Materials with bitumen emulsion (BSMs) are cold recycling mixtures (CRMs) that contain RAP, virgin aggregates, bitumen emulsion, water, and active filler and exhibit a combination of mechanical properties of both granular and viscoelastic materials. However, the BSMs’ mechanical performance in terms of viscoelasticity remains insufficiently explored. This study aimed to synthesize and adapt dynamic creep test methods, commonly used for HMA mixes, for characterizing tertiary flow behavior of BSMs. Tests were conducted on BSM mixtures with 50% and 70% RAP content, bitumen emulsion amount in the 4.5%–6.4% range, and 1% cement addition. The designed BSM series were also differentiated in terms of volumetric properties. Permanent deformation (PD) response of Bitumen Stabilised Materials was evaluated based on the analysis of the accumulated permanent strain curves obtained in repeated load tests. The experimental data were fitted to the Francken model, using an originally developed Python calculation script, to determine the Flow Number (FN) values for BSMs under specified loading stress and testing temperature conditions. The study showed that the specification of the Flow Number dynamic creep test parameters for testing BSMs requires an individual approach depending on the composition and volumetric properties of the mixture. With appropriately selected test conditions, the permanent deformation of BSMs can be evaluated by means of fitting the accumulated permanent strain curve to the Francken model and estimating Flow Number values.
PL
Recykling głęboki nawierzchni drogowych w technologii na zimno zyskuje coraz większą popularność, wpisując się w trendy zrównoważonego rozwoju w budownictwie. Mieszanki stabilizowane emulsją asfaltową (Bitumen Stabilised Materials — BSM), stosowane do wykonywania podbudów drogowych, zawierają destrukt asfaltowy, kruszywo doziarniające, wodę oraz środki wiążące: emulsję asfaltową lub asfalt spieniony oraz cement. W zakresie właściwości mechanicznych, mieszanki BSM wykazują właściwości charakteryzujące zarówno materiały ziarniste, jak i lepkosprężyste. Analiza źródeł literaturowych wskazuje, że aspekt lepkosprężystości mieszanek BSM nie został dotychczas wystarczająco zbadany. W artykule przedstawiono wyniki prac nad syntezą i adaptacją procedur badania pełzania dynamicznego, stosowanych do oceny odporności na deformacje trwałe mieszanek mineralno-asfaltowych, w celu przeprowadzenia oceny właściwości mieszanek BSM. Badania metodą Flow Number przeprowadzono na mieszankach BSM z 50% i 70% zawartością destruktu asfaltowego, ilością emulsji asfaltowej w zakresie 4,5%–6,4% oraz dodatkiem cementu na poziomie 1%. W celu wyznaczenia wartości parametru Flow Number analizowano przebieg krzywych skumulowanego odkształcenia trwałego przy zadanych warunkach obciążenia i temperatury. Dokonano oceny dopasowana modelu matematycznego Franckena do danych empirycznych. Przeprowadzone badania i analiza danych wykazały, że ustalenie parametrów badania dynamicznego pełzania Flow Number na potrzeby badań mieszanek BSM wymaga indywidualnego podejścia uwzględniającego skład i właściwości objętościowe tych mieszanek. Przy właściwie dobranych warunkach obciążenia i temperatury, możliwe jest przeprowadzenie oceny odporności na deformacje trwałe mieszanek BSM, stosując metody badawcze aplikowane do lepkosprężystych mieszanek mineralno-asfaltowych.
Rocznik
Strony
491--502
Opis fizyczny
Bibliogr. 34 poz., rys., tab.
Twórcy
  • Warsaw University of Technology, 16 Armii Ludowej St., 00-637 Warsaw
autor
  • Warsaw University of Technology, 16 Armii Ludowej St., 00-637 Warsaw
Bibliografia
  • 1. Dołżycki B., Jaskuła P.: Review and evaluation of cold recycling with bitumen emulsion and cement for rehabilitation of old pavements. Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition), 6, 4, 2019, 311–323, DOI: 10.1016/j.jtte.2019.02.002
  • 2. West R.C.: Best Practices for RAP And RAS Management. NCAT Report No. QIP 129. National Asphalt Pavement Association (NAPA), Lanham, USA, 2015
  • 3. Chomicz-Kowalska A., Maciejewski K.: Performance and viscoelastic assessment of high-recycle rate cold foamed bitumen mixtures produced with different penetration binders for rehabilitation of deteriorated pavements. Journal of Cleaner Production, 258, 120517, 2020, DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.120517
  • 4. Charmot S., Teh S.Y., Haris R.F.A., Ayob M.A., Ramzi M.R., Kamal D.D.M., Atan A.: Field performance of bitumen emulsion Cold Central Plant Recycling (CCPR) mixture with same day and delayed overlay compared with traditional rehabilitation procedures. Case Studies in Construction Materials, 17, e01365, 2022, DOI: 10.1016/j.cscm.2022.e01365
  • 5. Bocci M., Canestrari F., Grilli A., Pasquini E., Lioi D.: Recycling Techniques and Environmental Issues Relating to the Widening of a High Traffic Volume Italian Motorway. International Journal of Pavement Research and Technology, 3, 4, 2010, 171–177
  • 6. Grilli A., Graziani A., Bocci M.: Compactability and thermal sensitivity of cement–bitumen-treated materials. Road Materials and Pavement Design, 13, 4, 2012, 599–617, DOI:10.1080/14680629.2012.742624
  • 7. Konieczna K., Pokorski P., Sorociak W., Radziszewski P., Żymełka D., Król J.B.: Study of the Stiffness of the Bitumen Emulsion Based Cold Recycling Mixes for Road Base Courses. Materials (Basel), 13, 23, 5473, 2020, DOI: 10.3390/ma13235473
  • 8. Cold Recycling. Wirtgen Cold Recycling Technology. Wirtgen GmbH. Windhagen, Germany, 2012
  • 9. Collings D.: Technical Guideline: Bitumen Stabilised Materials. A Guideline for the Design and Construction of Bitumen Emulsion and Foamed Bitumen Stabilised Materials. Southern African Bitumen Association (Sabita), Asphalt Academy, Pretoria, South Africa, 2020
  • 10. Santagata E., Chiappinelli G., Riviera P.P., Baglieri O.: Triaxial Testing for the Short Term Evaluation of Cold-Recycled Bituminous Mixtures. Road Materials and Pavement Design, 11, 1, 2010, 123–147, DOI: 10.1080/14680629.2010.9690263
  • 11. Pérez I., Medina L., del Val M.A.: Mechanical properties and behaviour of in situ materials which are stabilised with bitumen emulsion. Road Materials and Pavement Design, 14, 2, 2013, 221–238, DOI: 10.1080/14680629.2013.779301
  • 12. Xiao F., Yao S., Wang J., Li X., Amirkhanian S.: A literature review on cold recycling technology of asphalt pavement. Construction and Building Materials, 180, 2018, 579–604, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.06.006
  • 13. Gonzalez A.: An Experimental Study of the Deformational and Performance Characteristics of Foamed Bitumen Stabilised Pavements. PhD thesis. University of Canterbury, New Zealand, 2009
  • 14. Dong W., Charmot S.: Proposed Tests for Cold Recycling Balanced Mixture Design with Measured Impact of Varying Emulsion and Cement Contents. Journal of Materials in Civil Engineering, 31, 2, 2019, DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002611
  • 15. Nivedya M.K., Ravindran P., Murali Krishnan J.: Experimental investigations and constitutive modeling of bitumen stabilized mixtures. International Journal of Engineering Science, 102, 2016, 36–54, DOI: 10.1016/j.ijengsci.2016.02.008
  • 16. Jenkins K.J., Collings D.C.: Mix design of bitumen-stabilised materials – South Africa and abroad. Road Materials and Pavement Design, 18, 2, 2017, 331–349, DOI: 10.1080/14680629.2016.1213511
  • 17. Orosa P., Pérez I., Pasandín A.R.: Evaluation of the shear and permanent deformation properties of cold in-place recycled mixtures with bitumen emulsion using triaxial tests. Construction and Building Materials, 328, 27054, 2022, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127054
  • 18. Jenkins K. J., Long F.M., Ebels L. J.: Foamed bitumen mixes = shear performance?. International Journal of Pavement Engineering, 8, 2, 2007, 85–98, DOI: 10.1080/10298430601149718
  • 19. Jenkins K.J.: Mix design considerations for cold and half-warm bituminous mixes with emphasis on foamed bitumen. PhD thesis. University of Stellenbosch, South Africa, 2000
  • 20. Gómez-Meijide B., Pérez I.: Nonlinear elastic behavior of bitumen emulsion-stabilized materials with C&D waste aggregates. Construction and Building Materials, 98, 2015, 853–863, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.07.004
  • 21. Kim Y., Lee H.D., Heitzman M.: Dynamic Modulus and Repeated Load Tests of Cold In-Place Recycling Mixtures Using Foamed Asphalt. Journal of Materials in Civil Engineering, 21, 6, 2009, DOI: 10.1061/(ASCE)0899-1561(2009)21:6(279)
  • 22. Kim Y., Lee H.D.: Performance Evaluation of Cold In-place Recycling Mixtures Using Emulsified Asphalt Based on Dynamic Modulus, Flow Number, Flow Time, and Raveling Loss. KSCE Journal of Civil Engineering, 16, 4, 2012, 586–593, DOI:10.1007/s12205-012-1376-0
  • 23. Silva Vanderlei D., Meneses J.P.C., Vasconcelos K., Bernucci L.L.B.: Permanent Deformation Assessment of Cold Recycled Asphalt Mixtures. Advances in Materials Science and Engineering, 2022, 8247787, 2022, DOI: 10.1155/2022/8247787
  • 24. Li J., Li M., Hao W.: Key Performance Analysis of Emulsified Asphalt Cold Recycling Mixtures of the Middle Layer of Pavement Structure. Materials, 16, 4, 1613, 2023, DOI: 10.3390/ma16041613
  • 25. AASHTO T378-22 Standard Method of Test for Determining the Dynamic Modulus and Flow Number for Asphalt Mixtures Using the Asphalt Mixture Performance Tester (AMPT)
  • 26. Tebaldi G., Dave E., Marsac P., Muraya P., Hugener M., Pasetto M., Graziani A., Grilli A., Bocci M., Marradi A., Wendling L., Gaudefroy V., Jenkins K., Loizos A., Canestrari F.: Synthesis of standards and procedures for specimen preparation and in-field evaluation of cold-recycled asphalt mixtures. Road Materials and Pavement Design, 15, 2, 2014, 272–299, DOI: 10.1080/14680629.2013.866707
  • 27. Tebaldi G., Dave E., Hugener M., Cannone Falchetto A., Perraton D., Grilli A.: Cold Recycling of Reclaimed Asphalt Pavements. in: Testing and Characterization of Sustainable Innovative Bituminous Materials and Systems. State-of-the-Art Report of the RILEM Technical Committee 237-SIB. RILEM, 2018, DOI: 10.1007/978-3-319-71023-5
  • 28. Dołżycki B.: Guidelines for Design and Paving of Mineral-Cement-Emulsion Mixes (MCE) (in Polish). General Directorate for National Roads and Motorways, 2014
  • 29. PN-EN 13808:2013-10 Asfalty i lepiszcza asfaltowe. Zasady klasyfikacji kationowych emulsji asfaltowych
  • 30. Biligiri K., Kaloush K.E., Mamlouk M.S., Witczak M.W.: Rational Modeling of Tertiary Flow for Asphalt Mixtures. Paper 07-0344. TRB 86th Annual Meeting: Compendium of Papers, Washington, DC, January 21–25, 2007
  • 31. Kaloush K.E., Witczak M.W., Sullivan B.: Simple performance test for permanent deformation evaluation of asphalt mixtures. 6th RILEM Symposium PTEBM’03, Zurich, 2003
  • 32. Kaloush K.E., Witczak M.W., Roque R., Brown S., D’Angelo J., Marasteanu M., Masad E.:Tertiary flow characteristics of asphalt mixtures (with discussion and closure). Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 71, 2002, 248–280
  • 33. Mejłun Ł., Jaskuła P.: Odporność na deformacje trwałe betonu asfaltowego przeznaczonego do warstwy ścieralnej z różnymi asfaltami na podstawie badania Flow Number (in Polish). Drogownictwo, 7–8, 2019, 196–202
  • 34. Francken L.: Pavement Deformation Law of Bituminous Road Mixes in Repeated Load Triaxial Compression. Vol. 1. Proceedings of 4th International Conference on Structural Design of Asphalt Pavements, Ann Arbor, Michigan, August 22–26, 1977
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.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-ce53cddb-556e-48ad-b46e-e10a1645e32c
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.