The effect of the mixing method of the addition of Gilsonite natural bitumen on asphalt mixture properties

• Autorzy: Bilski Marcin , Mielczarek Marta , Górnaś Przemysław , Słowik Mieczysław , Wojciechowska Patrycja

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.022.014

Warianty tytułu

PL

Ocena wpływu sposobu dozowania dodatku asfaltu naturalnego Gilsonite na właściwości mieszanki mineralno-asfaltowej

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper presents the results of laboratory tests performed on asphalt concrete mixtures modified with addition of Gilsonite natural bitumen (4% content in the weight of binder). Gilsonite was introduced into asphalt concrete using two methods: wet mixing and dry mixing. The laboratory tests encompassed determination of stiffness modulus in indirect tensile test, stiffness modulus in static creep test and resistance to water and frost. Based on statistical analysis of the obtained results, significance of differences was evaluated for the parameters of asphalt concrete modified with addition of Gilsonite (both wet-mixed and dry-mixed) and an unmodified reference mixture. It was determined that the method ("wet" or "dry") of mixing Gilsonite into the analyzed asphalt concrete mixture does not have a significant effect on the values of stiffness modulus in IT-CY test, static creep test stiffness modulus or the indirect tensile strength ratio ITSR.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych mieszanek mineralno-asfaltowych (MMA) typu beton asfaltowy, które zawierały w swoim składzie dodatek asfaltu naturalnego Gilsonite w ilości 4% w stosunku wagowym do masy asfaltu, dozowany dwiema metodami: „na mokro" lub „na sucho”. Zakres przeprowadzonych badań laboratoryjnych obejmował oznaczenie modułów sztywności w badaniach pośredniego rozciągania, modułów sztywności metodą pełzania pod obciążeniem statycznym oraz odporności na działanie wody i mrozu. Na podstawie analizy statystycznej otrzymanych wyników badań laboratoryjnych dokonano oceny istotności różnic w uzyskanych właściwościach MMA zawierających dodatek Gilsonite dozowany różnymi metodami, w porównaniu do wartości uzyskanych na mieszance referencyjnej. Ustalono, że metoda dozowania („na mokro" lub „na sucho") dodatku asfaltu naturalnego Gilsonite do analizowanej mieszanki mineralno-asfaltowej typu beton asfaltowy nie ma istotnego wpływu na wartości modułów sztywności oznaczonych metodą IT-CY, metodą pełzania, a także na wartości wskaźnika wytrzymałości na rozciąganie pośrednie ITSR.

Słowa kluczowe

EN

asphalt mixture; creep test; Gilsonite natural bitumen; water resistance; frost resistance

PL

asfalt naturalny Gilsonite; mieszanka mineralno-asfaltowa; test pełzania; odporność na działanie wody; odporność na działanie mrozu

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 21, no. 3
• Strony: 239--251
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz. rys., tab.

Twórcy

autor

Bilski Marcin

• Politechnika Poznańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Transportu, Zakład Budownictwa Drogowego, ul. Piotrowo 5, 60-965 Poznań

autor

Mielczarek Marta

• Politechnika Poznańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Transportu, Zakład Budownictwa Drogowego, ul. Piotrowo 5, 60-965 Poznań

autor

Górnaś Przemysław

• Politechnika Poznańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Transportu, Zakład Budownictwa Drogowego, ul. Piotrowo 5, 60-965 Poznań

autor

Słowik Mieczysław

• Politechnika Poznańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Transportu, Zakład Budownictwa Drogowego, ul. Piotrowo 5, 60-965 Poznań

autor

Wojciechowska Patrycja

• Politechnika Poznańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Transportu, ul. Piotrowo 5, 60-965 Poznań

Bibliografia

• 1. Chilingarian G., Yen T. (eds.): Bitumens, asphalts and tar sands. Elsevier Horth-Holland Inc., New York, 1978
• 2. Bilski M.: Natural asphalts – properties and use. Archives of Institute of Civil Engineering 27, 2018, 25-36, DOI: 10.21008/j.1897-4007.2018.27.02
• 3. Boden T., Tripp B.: Gilsonite veins of the Uinta Basin, Utah Geological Survey, Salt Lake City, 2012
• 4. Nciri N., Song S., Kim N., Cho N.: Chemical characterization of Gilsonite bitumen. Journal of Petroleum & Environmental Biotechnology, 5, 5, 2014, 1000193, DOI: 10.4172/2157-7463.1000193
• 5. Gajewski M., Horodecka R.: Rheological properties of road bitumens modified by natural asphalt. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 17, 2, 2018, 93-109, DOI: 10.7409/rabdim.018.006
• 6. Çeloğlu M.E., Yalçın E., Kök B.V., Alataş T., Norambuena-Contreras J., Garcia A., Yılmaz M.: Effects of different bitumen modifiers on the rutting and cracking resistance of hot mix asphalts. International Journal of Pavement Engineering, 21, 6, 2020, 703-712, DOI: 10.1080/10298436.2018.1506122
• 7. Lv Q., Huang W.D., Sadek H., Xiao F.P., Yan C.Q.: Investigation of the rutting performance of various modified asphalt mixtures using the Hamburg Wheel-Tracking Device test and Multiple Stress Creep Recovery test. Construction and Building Materials, 206, 2019, 62-70, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.02.015
• 8. Quintana H.A.R., Noguera J.A.H., Bonells C.F.U.: Behavior of Gilsonite-Modified Hot Mix Asphalt by Wet and Dry Processes. Journal of Materials in Civil Engineering, 28, 2, 2015, 04015114, DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001339
• 9. Bilski M., Słowik M.: Impact of aging on Gilsonite and Trinidad Epuré modified binders resistance to cracking, in: Nikolaides A.F., Manthos E. (eds.): Bituminous Mixtures and Pavements VII, CRC Press, London, 2019, 65-70, DOI: 10.1201/9781351063265
• 10. Sobhi S., Yousefi A., Behnood A.: The effects of Gilsonite and Sasobit on the mechanical properties and durability of asphalt mixture. Construction and Building Materials, 238, 2020, 117676, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117676
• 11. Jahanian H.R., Shafabakhsh Gh., Divandari H.: Performance evaluation of Hot Mix Asphalt (HMA) containing bitumen modified with Gilsonite. Construction and Building Materials, 131, 2017, 156-164, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.11.069
• 12. Yilmaz M., Yamac O.E.: The effects of using different bitumen modifiers and hydrated lime together on the properties of hot mix asphalts. Journal of Materials in Civil Engineering 29, 9, 2017, ID article: 04017089, DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001938
• 13. Yilmaz M., Yamac O.E.: Evaluation of Gilsonite and Styrene-Butadiene-Styrene Composite Usage in Bitumen Modification on the Mechanical Properties of Hot Mix Asphalts. Journal of Materials in Civil Engineering, 29, 9, 2017, ID article: 04017089, DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001938
• 14. Djakfar L., Bowoputro H., Prawiro B., Tarigan N.: Performance of Recycled Porous Hot Mix Asphalt with Gilsonite Additive. Advances in Civil Engineering, 2015, article ID: 316719, DOI: 10.1155/2015/316719
• 15. Rodriguez-Fernandez I., Baheri F.T., Cavalli M.C., Poulikakos L.D., Bueno M.: Microstructure analysis and mechanical performance of crumb rubber modified asphalt concrete using the dry process. Construction and Building Materials, 259, 2020, ID article: 119662, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119662
• 16. Wang H.P., Liu X.Y., Erkens S., Skarpas A.: Experimental characterization of storage stability of crumb rubber modified bitumen with warm-mix additives. Construction and Building Materials, 249, 2020, 118840, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020. ID article: 118840
• 17. Al-Omari A., Taamneh M., Khasawneh M.A., Al-Hosainat A.: Effect of crumb tire rubber, microcrystalline synthetic wax, and nano silica on asphalt rheology. Road Materials and Pavement Design, 21, 3, 2020, 757-779, DOI: 10.1080/14680629.2018.1527718
• 18. Pipintakos G., Ching H.Y.V., Soenen H., Sjovall P., Muhlich U., Van Doorslaer S., Varveri A., Van den Bergh W., Lu X.H.: Experimental investigation of the oxidative ageing mechanisms in bitumen. Construction and Building Materials, 260, 2020, 119702, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119702
• 19. Mirzaiyan D., Ameri M., Amini A., Sabouri M., Norouzi A.: Evaluation of the performance and temperature susceptibility of gilsonite- and SBS-modified asphalt binders. Construction and Building Materials, 207, 2019, 679-692, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.02.145
• 20. Ameri M., Mirzaiyan D., Amini A.: Rutting Resistance and Fatigue Behavior of Gilsonite-Modified Asphalt Binders. Journal of Materials in Civil Engineering, 30, 11, 2018, 04018292, DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002468
• 21. Dziadosz S., Słowik M., Niwczyk F., Bilski M.: Study on Styrene-Butadiene-Styrene Modified Asphalt Binders Relaxation at Low Temperature. Materials, 14, 11, 2021, 2888, DOI: 10.3390/ma14112888
• 22. Celauro C., Saroufim E., Mistretta M.C., La Mantia F.P.: Influence of Short-Term Aging on Mechanical Properties and Morphology of Polymer-Modified Bitumen with Recycled Plastics from Waste Materials. Polymers, 12, 9, 2020, 1985, DOI: 10.3390/polym12091985
• 23. Cuciniello G., Leandri P., Losa M., Airey G.: Effects of ageing on the damage tolerance of polymer modified bitumens investigated through the LAS test and fluorescence microscopy. International Journal of Pavement Engineering, 23, 4, 2022, 1083-1094, DOI: 10.1080/10298436.2020.1788031
• 24. Mansoori S., Modarres A.: Rheological and micro-structural properties of bituminous mastics containing chemical and wax warm additives. Construction and Building Materials, 248, 2020, 118623, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.11862
• 25. Mazurek G., Iwański M.: Analysis of selected properties of asphalt concrete with synthetic wax. Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, 66, 2, 2018, 217-228, DOI: 10.24425/122102
• 26. Słowik M., Bilski M.: An Experimental Study of the Impact of Aging on Gilsonite and Trinidad Epuré Modified Asphalt Binders Properties. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, 12, 2, 2017, 71-81, DOI: 10.3846/bjrbe.2017.09
• 27. Bilski M., Słowik M.: Natural asphalt modified binders used for high stiffness modulus asphalt concrete. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 356, 012007, 2018, DOI: 10.1088/1757-899X/356/1/012007
• 28. Bilski M.; Słowik M.: Assessment of Gilsonite and Trinidad Epuré natural asphalt modified binders ability to relaxation at low temperature. MATEC Web of Conferences, 262, 2019, 05001, DOI: 10.1051/matecconf/201926205001
• 29. Jurczak R., Mieczkowski P.: Zastosowanie asfaltów naturalnych do produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych. Zachodniopomorskie Seminarium Drogowe, Szczecin, 2013, www.sitkszczecin.org.pl/images/stories/PrezentacjeIII/kntzsd2.pdf
• 30. Tam W.O., Solaimanian M., Kennedy T.W.: Development and use of static creep test to evaluate rut resistance of Superpave mixes. The University of Texas at Austin, Report No. FHWA-TX-1250-4, 2000
• 31. Tadeusiewicz R., Izworski A., Majewski J.: Biomateria. Wydawnictwo AGH, Kraków, 1993
• Cited standards and technical documents / cytowane normy i dokumenty techniczne
• PN-EN 12591:2009 Bitumen and bituminous binders. Specifications for paving grade bitumens
• WT-2 2014 – czêoeæ 1 – Mieszanki mineralno-asfaltowe –Wymagania techniczne
• PN-EN 12697-30:2018 Bituminous mixtures – Test methods – Part 30: Specimen preparation by impact compactor
• PN-EN 12697-26:2018 Bituminous mixtures. Test methods.Stiffness
• PN-EN 12697-26:2012 Mieszanki mineralno-asfaltowe – Metody badañ mieszanek mineralno-asfaltowych na gorąco – Część 26: Sztywność
• PN-EN 12697-12:2018 Bituminous mixtures – Test methods – Part 12: Determination of the water sensitivity of bituminous specimens
• PN-EN 12697-23:2017 Bituminous mixtures. Test methods.Determination of the indirect tensile strength of bituminous specimens
• PN-EN 1426:2015-08 Asfalty i lepiszcza asfaltowe – Oznaczanie penetracji igłą
• PN-EN 1427:2015-08 Asfalty i lepiszcza asfaltowe – Oznaczanie temperatury mięknienia – Metoda Pierścień i Kula

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).