Evaluation of the feasibility of incorporating higher RAP materials content in asphalt concrete with the use of additives that improve the workability of asphalt mixtures

• Autorzy: Liphardt Adam , Radziszewski Piotr , Sarnowski Michał

Identyfikatory

DOI

10.7409/RABDIM.023.032

Warianty tytułu

PL

Ocena możliwości stosowania zwiększonej zawartości granulatu asfaltowego w betonie asfaltowym z wykorzystaniem dodatków poprawiających urabialność mieszanek mineralno-asfaltowych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The material recycling due to the environmental protection and sustainable development is playing an increasingly important role in the road pavement construction. This is especially true for the use of reclaimed asphalt pavement (RAP) materials for the pavement construction layers. One of the problems encountered in the use of larger quantities of the RAP in asphalt mixtures is the deterioration of their workability and homogeneity especially in the case of cold dosing of RAP. The paper reports the results of a study on the use of additives to improve the workability of asphalt concrete for the subbase layer with an increase of up to 40% in crushed RAP content, dosed in the cold technology. In the study, additives of the F-T waxes, plant-derived liquefiers and zeolites were used to improve homogeneity and compactability of the mixtures using reduced paving temperatures. An evaluation of the compactability of mixtures with different contents of the RAP, using 3 types of additives to improve workability, was carried out. Compactability was evaluated by the compaction analysis in a gyratory compactor, determining, among other things, the required number of cycles to achieve the required compaction, as well as the shear stress and compaction index as a function of the number of compaction cycles. Subsequently, the asphalt mixtures were tested to verify their resistance to permanent deformation and resistance to water. Based on the results of the research and analysis, it was shown that it is possible to use increased RAP materials content in asphalt concrete base layers at both standard and reduced paving temperatures, through the use of additives that improve the workability and compactability of the mixtures.

PL

Recykling materiałowy ze względu na ochronę środowiska, zrównoważony rozwój odgrywa coraz większe znaczenie w budowie nawierzchni drogowych. Szczególnie dotyczy to zastosowania destruktu asfaltowego do warstw konstrukcyjnych nawierzchni. Jednym z problemów występujących przy stosowaniu większych ilości destruktu asfaltowego w mieszankach mineralno-asfaltowych jest pogorszenie ich urabialności i jednorodności szczególnie w przypadku dozowania granulatu asfaltowego na zimno. Artykuł zawiera wyniki badań nad zastosowaniem dodatków poprawiających urabialność betonu asfaltowego do warstwy podbudowy ze zwiększonym do 40% dodatkiem granulatu asfaltowego dozowanym w technologii na zimno. W badaniach zastosowano dodatki parafin F-T, upłynniaczy pochodzenia roślinnego oraz zeolitów, które miały na celu poprawę homogeniczności i zagęszczalności mieszanek przy zastosowaniu obniżonych temperatur wbudowania. Przeprowadzono ocenę zagęszczalności mieszanek z różną zawartością granulatu asfaltowego przy zastosowaniu 3 rodzajów dodatków poprawiających urabialność. Zagęszczalność oceniano na podstawie analizy przebiegu zagęszczania w prasie żyratorowej, określając m.in. wymaganą ilość cykli do uzyskania wymaganego zagęszczenia, a także naprężenia ścinające oraz wskaźnik zagęszczenia w funkcji ilości cykli zagęszczania. W dalszej kolejności mieszanki mineralno-asfaltowe poddano badaniom w celu weryfikacji ich odporności na deformacje trwałe oraz działanie wody. Na podstawie wyników badań i analiz wykazano, że istnieje możliwość stosowania zwiększonej zawartości granulatu asfaltowego w warstwach podbudowy z betonu asfaltowego zarówno w standardowych, jak i obniżonych temperaturach wbudowania dzięki zastosowaniu dodatków poprawiających urabialność i zagęszczalność mieszanek.

Słowa kluczowe

EN

asphalt concrete; compactability; reclaimed asphalt pavement; RAP; recycling; workability; zeolites; F-T waxs

PL

recykling; granulat asfaltowy; urabialność; zagęszczalność; beton asfaltowy; zeolity; parafiny F-T

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 22, no. 4
• Strony: 515--526
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Liphardt Adam

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

• https://orcid.org/0000-0001-6641-8141

autor

Radziszewski Piotr

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

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

autor

Sarnowski Michał

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

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

Bibliografia

• 1. Huang B., Li G., Vukosavljevic D., Shu X., Egan B.K.: Laboratory investigation of mixing hot-mix asphalt with reclaimed asphalt pavement. Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board, 1929, 2005, 37–45, DOI: 10.3141/1929-05
• 2. Bańkowski W., Sybilski D., Król J., Kowalski K., Radziszewski P., Skorek P.: Wykorzystanie destruktu asfaltowego – konieczność i innowacja. Budownictwo i Architektura, 15, 1, 2016, 157–167
• 3. Liphardt A.: Ocena mieszalności lepiszczy w aspekcie stosowania destruktu asfaltowego do mieszanek mineralno-asfaltowych. Rozprawa doktorska. Politechnika Warszawska, Warszawa, 2018
• 4. Liphardt A., Radziszewski P., Król J.: Homogeneity and Viscoelastic Behaviour of Bitumen Film in Asphalt Mixtures Containing RAP. Materials, 14, 16, 4355, 2021, DOI: 10.3390/ma14164355
• 5. McDaniel R., Anderson R.M.: Recommended Use of Reclaimed Asphalt Pavement in the Superpave Mix Design Methods: Technician’s Manual. NCHRP Report 452, National Academy Press, Washington, 2001
• 6. Radziszewski P., Sarnowski M.: Technologia nowoczesnych nawierzchni asfaltowych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2023
• 7. Sybilski D.: O potrzebie stosowania destruktu asfaltowego w Polsce. Drogownictwo, 1, 2011, 3–7
• 8. Nawierzchnie asfaltowe na drogach krajowych WT-2 2014 – część 1: Mieszanki mineralno-asfaltowe. Wymagania techniczne. Załącznik do zarządzenia Nr 34 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 18.11.2014, Warszawa, 2014
• 9. Alenowicz J., Dołżycki B., Jaskuła P.: Zalecenia w zakresie produkcji mieszanek mineralno-asfaltowych z granulatem asfaltowym w otaczarkach o działaniu cyklicznym. Projekt RID – Załącznik nr 9.2.2: Wykorzystanie materiałów pochodzących z recyklingu. Politechnika Gdańska, 2019
• 10. Olard F., Romier A.: Low emission & low energy asphalts for sustainable road construction the european experience of LEA process. Engineering, 197627847, 2011
• 11. Roberto A., Król J., Romeo E., Liphardt A., Tebaldi G., Montepara A.: Evaluation of the Role of Reclaimed Asphalt Pavement Preheating on Cracking Behavior of Hot Mix Asphalt Recycled Mixtures by Digital Image Analysis. Journal of Testing and Evaluation, 50, 1, 2021, 1–13, DOI: 10.1520/JTE20200465
• 12. Bańkowski W., Horodecka R., Gajewski M., Mirski K.: The extended assessment of warm mix asphalts durability. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 15, 2, 2016, 157–173, DOI: 10.7409/rabdim.016.010
• 13. Rubio M., Martínez G., Baena L., Moreno F.: Warm mix asphalt: an overview. Journal of Cleaner Production, 24, 2012, 76–84, DOI: 10.1016/j.jclepro.2011.11.053
• 14. Iwański M., Mazurek G.: Wpływ dodatku wosku syntetycznego Fischera-Tropscha na właściwości funkcjonalne asfaltu. Polimery, 60, 4, 2015, 272–278, DOI: 10.14314/polimery.2015.272
• 15. Stienss M.: Badanie i analiza właściwości fizykomechanicznych mieszanek mineralno-asfaltowych o obniżonej temperaturze produkcji. Rozprawa doktorska. Politechnika Gdańska, Gdańsk, 2014
• 16. Iwański M., Chomicz-Kowalska A., Maciejewski K., Iwański M.M., Radziszewski P., Liphardt A., Król J., Sarnowski M., Kowalski K., Pokorski P.: Warm Mix Asphalt Binder Utilizing Water Foaming and Fluxing Using Bio-Derived Agent. Materials, 15, 24, 8873, 2022, DOI: 10.3390/ma15248873
• 17. Maciejewski K., Chomicz-Kowalska A., Remisova E.: Effects of water-foaming and liquid warm mix additive on the properties and chemical composition of asphalt binders in terms of short term ageing process. Construction and Building Materials, 341, 2022, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127756
• 18. Król J., Kowalski K., Niczke Ł., Radziszewski P.: Effect of bitumen fluxing using a bio-origin additive. Construction and Building Materials, 114, 2016, 194–203, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.03.086
• 19. Radziszewski P., Liphardt A., Dębkowska K.: Stosowanie materiałów wtórnych do budowy dróg w Polsce. Magazyn Autostrady, 8–9, 2017, 24–30
• 20. Kowalski K., Król J., Bańkowski W., Radziszewski P., Sarnowski M.: Thermal and Fatigue Evaluation of Asphalt Mixtures Containing RAP Treated with a Bio-Agent. Applied Sciences, 7, 3, 216, 2017, DOI 10.3390/app7030216

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.