Waste tyre bales in road engineering: an overview of applications

• Autorzy: Duda Aleksander , Siwowski Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2021.138052

Warianty tytułu

PL

Pakiety ze zużytych opon samochodowych w budownictwie drogowym: przegląd zastosowań

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Waste tyres are among the largest and most problematic sources of waste today, due to the large volume produced and their long-lasting decomposition and resistance to water and extreme temperatures. Since 2000 in Europe the EU Landfill Directive has forbidden the disposal of waste tyres in a landfill. Since then waste tyre derived products (TDP), including whole tyres, tyre bales, shreds, chips, and crumb rubber, have been widely used also in civil engineering applications. The baling is nowadays the best way for the product recycling of waste tyres. Waste tyre bales have considerable potential for use in road applications, particularly where their low density, permeability and ease of handling give them an advantage. Road applications include but are not limited to: embankments construction, slope stabilization and repair (landslides), road foundations over soft ground, backfill material for retaining walls and gravity retaining structures (gabion-type). Several case studies, showing the opportunities to use waste tyre bales in road construction, are presented and illustrated in the paper preceded by providing the engineering properties of waste tyre bales, used within the road structures constructed worldwide. The article also describes the first world application of abutment backfill from the tyre bales in a road bridge, realized in Poland.

PL

Zużyte opony samochodowe są współcześnie jednym z najbardziej problematycznych odpadów ze względu na ich dużą objętość, długotrwały rozkład w środowisku oraz odporność na wodę i temperaturę. Od roku 2000 dyrektywy unijne wprowadzone w Europie zabraniają składowania zużytych opon samochodowych na wysypiskach odpadów. Od tego czasu produkty z recyklingu opon, w tym: całe opony, opony sprasowane w pakiety, strzępy, chipsy oraz granulat gumowy, są szeroko stosowane w budownictwie oraz w inżynierii lądowej. Powtórne wbudowanie opon sprasowanych w pakiety to obecnie najefektywniejszy sposób na recycling zużytych opon. Pakiety z opon mają znaczny potencjał w zastosowaniach drogowych, szczególnie tam, gdzie ich niska gęstość, odpowiednia przepuszczalność i łatwość w wbudowaniu dają im przewagę w stosunku do materiałów tradycyjnych. Zastosowania drogowe pakietów z opon obejmują m.in.: budowę nasypów, stabilizację i naprawę zboczy (osuwisk), podbudowę dróg na podłożu o niskiej wytrzymałości na ścinanie, materiał zasypowy konstrukcji oporowych i grawitacyjne konstrukcje oporowe (typu gabionowego). W artykule przedstawiono i zilustrowano kilka przykładów wykorzystania pakietów z opon w budownictwie drogowym, poprzedzonych przedstawieniem właściwości materiałowych i parametrów inżynierskich pakietów, stosowanych w konstrukcjach drogowych budowanych na całym świecie. Artykuł opisuje również pierwsze światowe zastosowanie pakietów z opon w zasypce przyczółka mostowego, zrealizowane w Polsce. Ta pierwsza aplikacja została poprzedzona serią badań doświadczalnych, zarówno w laboratorium, jak również in-situ. Wybrane wyniki tych badań, potwierdzające odpowiednie parametry pakietów, również przedstawiono w artykule w porównaniu do wyników nielicznych badań obcych.

Słowa kluczowe

EN

waste tyre; tyre bale; embankment; slope stabilization; lightweight backfill; retaining structure

PL

opona zużyta; opona sprasowana; nasyp; stabilizacja zbocza; zasypka startowa lekka; konstrukcja oporowa

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 67, nr 3
• Strony: 213--230
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Duda Aleksander

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Environment and Architecture, Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-5549-3098

autor

Siwowski Tomasz

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Environment and Architecture, Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2003-000X

Bibliografia

• [1] P.J. Bosscher, T.B. Edil, S. Kuraoka, “Design of highway embankments using tire chips”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 123: pp. 295-304, 1997.
• [2] J.H. Lee, R. Salgado, A. Bernal, C.W. Lovell, “Shredded tires and rubber-sand as lightweight backfill”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 125: pp. 132-141, 1999. https://doi.org/10.1061/(asce)1090-0241(1999)125:2(132).
• [3] R.K. Mittal, G. Gill, “Sustainable application of waste tire chips and geogrid for improving load carrying capacity of granular soils”, Journal of Cleaner Production, 200: pp. 542-551, 2018. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.07.287.
• [4] A. Mahgoub, H.E. Naggar, “Coupled TDA-geocell stress-bridging system for buried corrugated metal pipes”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 146: July, 2020. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2020.103761.
• [5] J.D. Simm, M.G. Winter, S. Waite, “Design and specification of tyre bales in construction”, Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Waste and Resource Management, 161: pp. 67-76, 2008. https://doi.org/10.1680/warm.2008.161.2.67.
• [6] M.G. Winter, J.M. Reid, P.I.J. Griffiths, “Tyre bales in construction: case studies”, Report PPR 045. TRL Limited, Crowthorne, UK, 2005.
• [7] PAS (Publicly Available Specification), “Specification for production of tyre bales for use in construction”, PAS 108. London, UK, 2007.
• [8] A. Duda, M. Kida, S. Ziembowicz, P. Koszelnik, “Application of material from used car tyres in geotechnics - an environmental impact analysis”, PeerJ 8:e9546, 2020. https://doi.org/10.7717/peerj.9546
• [9] M. Gualtieri, M. Andrioletti, C. Vismara, M. Milani, M. Camatini, “Toxicity of tire debris leachates”, Environment International, 31: pp. 723-730, 2005. https://doi.org/10.1016/j.envint.2005.02.001
• [10] P. Hennebert, S. Lambert, F. Fouillen, B. Charrasse, “Assessing the environmental impact of shredded tires as embankment fill material”, Canadian Geotechnical Journal, 51: pp. 469-478, 2014. https://doi.org/10.1139/cgj-2013-0194. https://doi.org/10.1139/cgj-2013-0194.
• [11] L. Liu, G. Cai, J. Zhang, X. Liu, K. Liu, “Evaluation of engineering properties and environmental effect of recycled waste tire-sand/soil in geotechnical engineering: A compressive review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 126: pp. 109-831, 2020. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.109831.
• [12] K. Sonti, S. Senadheera. P. W. Jayawickrama, P. T. Nash, D. D. Gransberg, “Evaluate the uses for scrap tires in transportation facilities”. Research Study No 0-1808, Centre for Multidisciplinary Research in Transportation. Texas Tech University, Lubbock, TX, USA, 2000.
• [13] I.F. Hodgson, S.P. Beales, M.J. Curd, “Use of tyre bales as lightweight fill for the A421 improvements scheme near Bedford, UK”, Engineering Geology Special Publications, 26: pp. 101-108, 2012. https://doi.org/10.1144/EGSP26.12.
• [14] H. Harri, “Tyre bales form part of Finnish Road”, World Highways, 14: March, 18, 2005.
• [15] M.G. Winter, G.R.A. Watts, P.E. Johnson, “Tyre bales in construction”. Report PPR 080. TRL Limited, Crowthorne, UK, 2006.
• [16] W. Prikryl, R. Williammee, M.G. Winter, “Slope failure repair using tyre bales at Interstate Highway 20, Tarrant County, Texas, USA”, Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology, 38: pp. 377-386, 2005. https://doi.org/10.1144/1470-9236/04-065.
• [17] M.G. Winter, “Road foundation construction using lightweight tyre bales”, Proceedings of the 18th ICSMGE, Paris, pp. 3275-3278, 2013.
• [18] C. Mackenzie, T. Saarenketo, “The B871 tyre bale project. The use of recycled tyre bales in a lightweight road embankment over peat”, Research report. Roadscanners, Rovaniemi, Finland, 2003.
• [19] P. Bandini, A. T. Hanson, F. P. Castorena, S. Ahmed, “Use of tire bales for erosion control projects in New Mexico”, ASCE Geotechnical Special Publication 179: Characterization, Monitoring, and Modeling of Geosystems, pp. 638-645, New Orleans, LA, USA, 2008.
• [20] A. Duda, D. Sobala, “Initial research on recycled tyre bales for road infrastructure applications”, SSP - Journal of Civil Engineering, 12: pp. 55-62, 2017. https://doi.org/10.1515/sspjce-2017-0019
• [21] A. Duda, T. Siwowski, “Pressure evaluation of bridge abutment backfill made of waste tyre bales and shreds: experimental and numerical study”, Transportation Geotechnics, 24: pp. 100-366, 2020. https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2020.100366.
• [22] A. Duda, T. Siwowski, “Experimental investigation and first application of lightweight abutment backfill made of used tyre bales”, Proceedings of CEE 2019. Lecture Notes in Civil Engineering, 47: pp. 66-73, 2020. https://doi.org/10.1007/978-3-030-27011-7_9
• [23] B. Freilich, J.G. Zornberg, “Mechanical properties of tire bales for highway applications”. Report No. FHWA/TX-10/0-5517-1, Center for Transportation Research. University of Texas, Austin, TX, USA, 2009.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).