Bitumens modified with the addition of crumb rubber powder from recycled car tires – research and practice

• Autorzy: Radziszewski Piotr , Sarnowski Michał , Pokorski Piotr

Identyfikatory

DOI

10.7409/RABDIM.023.036

Warianty tytułu

PL

Lepiszcza asfaltowe modyfikowane dodatkiem miału gumowego ze zużytych opon samochodowych – badania i praktyka

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Recycling of waste materials in road construction is an important issue in terms of environmental protection and cost optimization of road construction. In order to improve the properties of asphalt binders, modification with the addition of crumb rubber powder from waste car tires is increasingly applied. The rubber modified binder obtained as a result of this modification is characterized, similarly to polymer modified bitumen, by improved viscoelastic properties. However, it is more resistant to low temperatures than polymer modified bitumen. The use of crumb rubber powder from recycled car tires is also justified for ecological reasons and is the best way to crumb rubber recycling. The paper presents a comparative analysis of the viscoelastic properties of rubberized asphalt binders, which included the assessment of properties in the range of low, medium and high temperatures. The binders were tested in terms of the basic requirements for modified binders, carrying out consistency tests in the range of technological temperatures and rheological tests in a dynamic shear rheometer and a bending beam rheometer. Examples of the use of rubber modified binder in the construction of road sections in Poland were presented. In the summary conclusions regarding the possibility of modification, properties and use of bitumens modified with the addition of rubber crumb from waste car tires were presented.

PL

Recykling materiałów w budownictwie drogowym jest ważnym zagadnieniem w aspekcie ochrony środowiska oraz optymalizacji kosztów przedsięwzięć drogowych. W celu poprawienia właściwości lepiszczy asfaltowych coraz częściej stosuje się modyfikację dodatkami rozdrobnionej gumy ze zużytych opon samochodowych. Uzyskane w wyniku tej modyfikacji lepiszcza gumowo-asfaltowe charakteryzują się, podobnie jak polimeroasfalty, polepszonymi właściwościami lepkosprężystymi. Wykazują one jednak wyższą niż polimeroasfalty odporność na działanie niskiej temperatury. Wykorzystanie rozdrobnionej gumy z recyklingu opon samochodowych jest uzasadnione również ze względów ekologicznych i stanowi najlepszy sposób zagospodarowania odpadów gumowych. W artykule przedstawiona została analiza porównawcza właściwości lepkosprężystych lepiszczy gumowo-asfaltowych, która obejmowała ocenę właściwości w zakresie niskich, średnich i wysokich temperatur. Lepiszcza poddano badaniom w zakresie podstawowych wymagań przewidzianych dla asfaltów modyfikowanych, badaniom konsystencji w zakresie temperatur technologicznych oraz zaawansowanym badaniom reologicznym w reometrze dynamicznego ścinania oraz reometrze zginanej belki. Przedstawione zostały przykłady zastosowania lepiszczy gumowo-asfaltowych w realizacjach odcinków drogowych w Polsce. W podsumowaniu sformułowane zostały wnioski dotyczące możliwości modyfikacji, właściwości oraz zastosowania lepiszczy asfaltowych modyfikowanych dodatkiem miału gumowego ze zużytych opon samochodowych.

Słowa kluczowe

EN

rubber modified binder; car tire; crumb rubber recycling

PL

lepiszcze gumowo-asfaltowe; recykling opon samochodowych

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 22, no. 4
• Strony: 559--568
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Radziszewski Piotr

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

• https://orcid.org/0000-0003-2835-0240

autor

Sarnowski Michał

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

• https://orcid.org/0000-0002-2908-7774

autor

Pokorski Piotr

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

• https://orcid.org/0000-0002-8985-7400

Bibliografia

• 1. Radziszewski P., Sarnowski M.: Technologia nowoczesnych nawierzchni asfaltowych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2023
• 2. Radziszewski P., Sarnowski M., Król J. i in.: Właściwości asfaltów modyfikowanych gumą i mieszanek mineralno-gumowo-asfaltowych. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2017
• 3. Horodecka R., Kalabińska M., Piłat J., Radziszewski P., Sybilski D.: Utilisation of Scrap Rubber for Bitumen and Asphalt Concrete Modification in Poland. Proceedings of the Conference Asphalt Rubber 2000, Portugalia, 14–17 November 2000
• 4. Horodecka R., Kalabińska M., Piłat J., Radziszewski P., Sybilski D.: Wykorzystanie zużytych opon samochodowych w budownictwie drogowym. IBDiM, Warszawa, 2002, Ser. Studia i Materiały z. 54
• 5. Radziszewski P.: Zmiany właściwości lepkosprężystych lepiszczy modyfikowanych i mieszanek mineralno-asfaltowych w wyniku procesu starzenia. Politechnika Białostocka, Białystok, 2007
• 6. Radziszewski P., Kalabińska M., Piłat J.: Comparative analysis of bitumen – rubber binder and Polish standard bitumen properties. Asphalt Rubber 2003 Conference, Brasilia, Brasil, 2003, 337–346
• 7. Radziszewski P., Kalabińska M., Piłat J.: The rheological behavior of rubber asphalt binder. Proceedings of the twelfth International Conference on Solid Waste Technology and Management, Philadelphia, U.S.A., 17–20 November 1996, Session 3D: Rubber Tire Wastes
• 8. Radziszewski P.: Modyfikacja lepiszczy asfaltowych miałem gumowym. Drogownictwo, 2, 1995, 44–48
• 9. Radziszewski P., Piłat J., Ziółkowski R.: Influence of scrap rubber amount on rubber-asphalt viscoelastic properties. Proceedings of the 26th International Conference on Solid Waste Technology and Management, Philadelphia, USA, 21–24 March 2004
• 10. Shu X., Huang B.: Recycling of waste tire rubber in asphalt and portland cement concrete: An overview. Construction and Building Materials, 67, Part B, 2014, 217–224, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.11.027
• 11. Jamal M., Giustozzi F.: Low-content crumb rubber modified bitumen for improving Australian local roads condition. Journal of Cleaner Production, 271, 2020, DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.122484
• 12. Roychand R., Gravina R.J., Zhuge Y., Ma X., Youssf O., Mills J.E.: A comprehensive review on the mechanical properties of waste tire rubber concrete. Construction and Building Materials, 237, 2020, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117651
• 13. Asphalt in Figures 2018. European Asphalt Pavement Association – EAPA. https://eapa.org/wp-content/uploads/2020/02/Asphalt-in-figures_2018.pdf (accessed on 11.8.2020)
• 14. Ding X., Chen L., Ma T., Ma H., Gu L., Chen T., Ma Y.: Laboratory investigation of the recycled asphalt concrete with stable crumb rubber asphalt binder. Construction and Building Materials, 203, 2019, 552–557, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.01.114
• 15. Picado-Santos L.G., Capitão S.D., Neves J.M.C.: Crumb rubber asphalt mixtures: A literature review. Construction and Building Materials, 247, 2020, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.118577
• 16. Deshmukh N.H., Kshirsagar D.Y.: Utilization of rubber waste in construction of flexible pavement. International Journal of Advance Research and Development, 2, 7, 2017, 70–77
• 17. Wulandari P.S., Tjandra D.: Use of Crumb Rubber as an Additive in Asphalt Concrete Mixture. Procedia Engineering, 171, 2017, 1384–1389, DOI: 10.1016/j.proeng.2017.01.451
• 18. Gong J., Liu Y., Wang Q., Xi Z., Cai J., Ding G., Xie H.: Performance evaluation of warm mix asphalt additive modified epoxy asphalt rubbers. Construction and Building Materials, 204, 2019, 288–295, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.01.197
• 19. Saberi K.F., Fakhri M., Azami A.: Evaluation of warm mix asphalt mixtures containing reclaimed asphalt pavement and crumb rubber. Journal of Cleaner Production, 165, 2017, 1125–1132, DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.07.079
• 20. Jaskuła P., Ejsmont J., Stienss M., Ronowski G., Szydłowski C., Świeczko-Żurek B., Ryś D.: Initial Field Validation of Poroelastic Pavement Made with Crumb Rubber, Mineral Aggregate and Highly Polymer-Modified Bitumen. Materials, 13, 6, 1339, 2020, DOI: 10.3390/ma13061339
• 21. Radziszewski P., Piłat J., Plewa A.: Influence of amount of crumb rubber of used car tires and heating time on rubber asphalt properties. Proceedings of the 26th International Conference on Solid Waste Technology and Management, Philadelphia, USA, 21–24 March 2004
• 22. Radziszewski P.: Modelowanie trwałości zmęczeniowej modyfikowanych kompozytów mineralno-asfaltowych. Rozprawa habilitacyjna. Politechnika Białostocka, Białystok, 1997, Rozprawy naukowe nr 45
• 23. Radziszewski P., Piłat J.: Mieszanki mineralno-gumowo-asfaltowe. Konferencja „Asphalt Rubber 2003”. Drogownictwo, 5, 2004, 151–155
• 24. Radziszewski P., Piłat J., Sarnowski M., Kowalski K., Król J., Pokorski P., Liphardt A.: Rozwiązania materiałowo-technologiczne izolacji i nawierzchni obiektów mostowych. Raport z pracy badawczej dla GDDKiA w Warszawie. Politechnika Warszawska, 2012
• 25. Radziszewski P., Piłat J., Sarnowski M., Kowalski K., Król J.: Influence of high temperature on properties of materials used in bridge asphalt pavement structures. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 14, 3, 2015, 175–191, DOI: 10.7409/rabdim.015.012
• 26. Yang X., You Z., Perram D., Hand D., Ahmed Z., Wei W., Sang L.: Emission analysis of recycled tire rubber modified asphalt in hot and warm mix conditions. Journal of Hazardous Materials, 365, 2019, 942–951, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2018.11.080
• 27. Zhu H., Cai H., Yan J.., Lu Y.: Life cycle assessment on different types of asphalt rubber pavement in China. National Engineering Laboratory for Advanced Road Materials, No.2200, Chengxin Road, Jiangning Science Park, Nanjing, China
• 28. Presti D.L.: Recycled Tyre Rubber Modified Bitumens for road asphalt mixtures: A literature review. Construction and Building Materials, 49, 2013, 863–881, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.09.007
• 29. Bocci E., Prospieri E.: Recyclability of reclaimed asphalt rubber pavement. Construction and Building Materials, 403, 133040, 2023, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.133040
• 30. Carpani C., Bocci E., Prosperi E., Bocci M.: Evaluation of the rheological and performance behaviour of bitumen modified with compounds including crumb rubber from waste tires. Construction and Building Materials, 361, 129679, 2022, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.129679

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.