Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the compactibility of bituminous mixtures for reflective crack relief interlayers (RCRI)

Merska Oliwia, Mieczkowski Paweł, Majer Stanisław

Archives of Civil Engineering

|

2024

|

Vol. 70, nr 1

201--217

EN

The physical properties determining the strength parameters of bituminous mixtures are strongly influenced by the processes of placement and compaction. The effectiveness of this process depends on the compactive effort and is directly related to the mixture temperature. This research focused on the assessment of compactibility of mixtures designed for reflective crack relief interlayers (RCRI) which, in most cases, are applied in thin layers. The materials analysed for compactibility in this research included AC – asphalt concrete, AC AF – asphalt concrete “anti-fatigue”, SMA – stone mastic asphalt and SMA-MA – stone mastic asphalt rich in bitumen mastic. The gyratory compactor method was used to determine the compaction slope K, the locking point LP and the compaction densification index CDI. All the tested mixtures were fine-graded, i.e., contained grains up to 8 mm in diameter, each mixed with a different type of bituminous binder. The values of CDI show a substantially greater input of energy required for compaction of high-polymer modified mixtures, as compared to mixtures of the same design, yet containing the 50/70 bitumen. Locking point analysis showed that SMA and SMA-MA mixtures attain 98% relative compaction before reaching the locking point at which the aggregate skeleton starts to resist further compaction. This is quite the opposite as with the AC and AC AF mixtures. Among the tested mixtures the best compaction behaviour was observed in the case of SMA-MA 8 50/70, and this over a wide range of working temperature (100–160 C) and pressures (150 kPa, 600 kPa). The design of the mixture SMA-MA as an anti-fatigue layer assumes an increase in the content of filler and binder, as compared to conventional SMA. This composition is bound to reduce the resistance to compaction, i.e., provide a better compaction behaviour as compared to a conventional SMA mixture.

PL

Wbudowanie i zagęszczanie mieszanki mineralno-asfaltowej to etapy kształtujące jej właściwości fizyczno-wytrzymałościowe. Celem zagęszczania jest zmniejszenie zawartości wolnych przestrzeni i osiągniecie odpowiedniego ułożenia ziaren dla uzyskania warstwy o założonych na etapie projektowania parametrach. Efektywność tego procesu zależy od wkładu pracy zagęszczania i jest ściśle związana z temperaturą mieszanki. W badaniach skupiono się głównie na ocenie zagęszczalności mieszanek do warstw przeciwspękaniowych wbudowywanych najczęściej w cienkich warstwach. Materiał wbudowany w cienkich warstwach (grubościach rzędu 20–30 mm) ma mniejszą pojemność cieplną co skutkuje szybszym jego wychłodzeniem w wyniku oddziaływania czynników zewnętrznych (tj. wiatr, woda, temperatura podłoża) podczas procesu zagęszczania. Dąży się zatem, aby proces zagęszczania prowadzić w temperaturach, w których lepkość dynamiczna lepiszcza asfaltowego mieści się w granicach 2–20 Pa·s. Dla mieszanek cienkowarstwowych oznacza to, że czas na zagęszczanie jest bardzo krótki, a proces musi rozpocząć się bezpośrednio za stołem rozkładarki. Z tego względu istotnym kryterium oceny cienkich warstw na gorąco stosowanych do warstw przeciwspękaniowych jest ich szczelność, urabialność i podatność do wbudowania (zagęszczalność). Aby wykonana warstwa przeciwspękaniowa działała jak membrana odpowiednio odkształcalna, zdolna do absorbowania i rozpraszania naprężeń powinna charakteryzować się jak najniższą zawartością wolnych przestrzeni (ok. 1–2%), dużą zawartością lepiszcza (w ujęciu objętościowym), drobnym uziarnieniem, odpowiednią grubością (ok. 20–30 mm) i bardzo dużą odpornością na zmęczenie i rozciąganie w szerokim zakresie temperatur. Warunki te spełniają drobnoziarniste mieszanki mineralno-asfaltowe na bazie asfaltu wysokomodyfikowanego (polimerami lub miałem gumowym) stosowane dotychczas do warstw przeciwzmęczeniowych. Przykładem może być AC AF (AF – Anti-Fatique), tj. beton asfaltowy do warstw przeciwzmęczeniowych, składający się głównie z kruszywa drobnego (do 5 lub 8 mm), wypełniacza (10–15%) i dużej ilości lepiszcza (8–15%). Niestandardowym materiałem w tego typu rozwiązaniach mogą być również mieszanki mastyksowogrysowe o zwiększonej zawartości mastyksu SMA-MA, które do tej pory stosowane były głównie jako warstwy ochronne obiektów mostowych. Do badan wybrano mieszanki drobnoziarniste o uziarnieniu do 8 mm i zróżnicowano je ze względu na rodzaj lepiszcza asfaltowego (asfalt drogowy 50/70 oraz asfalt wysokomodyfikowany PMB 65/105-80). Analizę zagęszczalności przeprowadzono dla mieszanek typu betonowego (AC S, AC AF) i mieszanek mastyksowo-grysowych (SMA i SMA-MA). W ramach prowadzonych badan próbki zagęszczano prasą żyratorową zgodnie z normą PN-EN 12697-31:2019-03 w trzech temperaturach badawczych (100 C, 130 C i 160 C) i przy zróżnicowanym ciśnieniu kontaktowych (150 kPa i 600 kPa). Na podstawie pomiarów prowadzonych w prasie żyratorowej wyznaczono dla każdej z mieszanek przy zmiennych temperaturach i ciśnieniu współczynnik zagęszczalności K, żyratorowy punkt blokowania (LP) oraz wskaźnik CDI. W analizie ogólnej zaobserwowano, że dla mieszanek typu SMA-MA 8 na bazie asfaltu drogowego 50/70 uzyskanie wymaganego wskaźnika zagęszczenia jest możliwe w szerokim zakresie temperatur od 100 C do 160 C. To oznacza, że czas efektywnego zagęszczania na budowie jest dla tej mieszanki dłuższy i jest ona mniej wrażliwa na zmiany temperatury od pozostałych badanych mma. Dodatkowo mieszanka SMA-MA 8 50/70 zagęszcza się również przy obniżonej energii zagęszczania wyrażonej ciśnieniem kontaktowym o wartości c = 150 kPa (w stosunku do typowej c = 600 kPa). W temperaturze 130 C przy ciśnieniu c = 600 kPa mieszanki typu AC AF nie uzyskują wymaganego poziomu zagęszczenia, w przeciwieństwie do mieszanek typu SMA i SMA-MA. Za optymalne warunki zagęszczania dla wszystkich badanych mieszanek można przyjąć T = 160 C oraz ciśnienie c = 600 kPa. Dla tych parametrów wszystkie badane ma spełniły warunek zagęszczenia (wolnej przestrzeni) odpowiadającego założeniom recepty (BT – Badania Typu). Szczegółowo podatność do zagęszczania mieszanek mineralno-asfaltowych oraz efektywność tego procesu analizowano w oparciu o wskaźnik zagęszczalności K, współczynnik CDI oraz LP. W oparciu o wartość wskaźnika K można wnioskować, że mieszanki SMA-MA są bardziej podatne na zagęszczenie niż mieszanki AC AF. Jednak ze względu na ograniczenia tej metody nie powinno się jej stosować do porównania mieszanek o różnej wartości wolnych przestrzeni w początkowej fazie zagęszczania. Problematyczna jest również ocena wpływu rodzaju asfaltu na zagęszczalność mieszanki przy wykorzystaniu współczynnika K. Analiza wskaźnika CDI pokazała, że do zgęszczenia ma na bazie asfaltów wysokomodyfikowanych (PMB) potrzeba znacznie więcej energii niż w przypadku tych samych mieszanek z asfaltem 50/70. Jest to efektem stopnia modyfikacji lepiszcza i jego parametrów, m.in. wyższej lepkości w zakresie stosowanych temperatur zagęszczania oraz lepkością mastyksu. Punkt blokowania związany jest z typem mieszanki mineralno-asfaltowej. Analiza punktu blokowania (LP) pokazała, że mieszanki typu SMA i SMA-MA uzyskują wskaźnik zagęszczenia na poziomie 98% przed pojawieniem się punktu blokowania, czyli momentu, w którym mieszanka stawia wyraźny opór dla dalszego zagęszczania. Odwrotną charakterystykę zauważono w przypadku mieszanek typu AC S i AC AF. Zwiększona zawartość mastyksu w mieszankach SMA-MA w stosunku do tradycyjnych mieszanek SMA powoduje spadek oporu zagęszczania. Podobnie jest w przypadku mieszanek AC AF, ale zmiany są znacznie mniejsze. Podsumowując spośród badanych mieszanek najlepsze predyspozycje do zagęszczania w szerokim zakresie temperatur (100–160 C) i ciśnienia (150 kPa, 600 kPa) wykazuje mieszanka SMA-MA 8 50/70. Projekt innowacyjnej mieszanki SMA-MA zakłada wzrost zawartości wypełniacza oraz lepiszcza asfaltowego w stosunku do typowej mieszanki SMA. Taka kompozycja mieszanki powoduje spadek oporu zagęszczania i mieszanka SMA-MA staje się łatwiej zagęszczalna niż typowa mieszanka SMA.

2

Initiation of initial conditions in a model for thermal analysis of road pavement structures

Bilski Marcin, Górnaś Przemysław, Pożarycki Andrzej, Słowik Mieczysław, Mieczkowski Paweł

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2023

|

Vol. 22, no. 3

275--285

EN

The paper presents an investigation of the possibility for initiation of initial conditions in a road pavement model for thermal analysis incorporating non-stationary heat transfer. The procedure requires performance of computations for a sufficiently long initiation period to obtain the initial temperature distribution that may serve as the basis for further heat transfer analyses. The main part of the article is devoted to presentation of a numerical experiment performed for four configurations of parameters in the heat transfer model in a multilayer system, representing road pavement. Each parameter configuration corresponds to a different pavement structure (two models of flexible pavements and two models of pavements with foam concrete base course). Calculations were performed for three different amplitudes of the sinusoidal function describing the change of temperature in time, which was defined as boundary condition in the pavement model. The numerical experiment was supplemented by calculations performed on a single chosen model parameter configuration, but adopting a boundary condition based on values registered by a sensor installed in real pavement. Analysis of the obtained results confirmed that the presented method of non-stationary heat transfer analysis enables initiation of the initial conditions in the heat equation.

PL

W pracy rozpatrzono możliwość inicjacji warunków początkowych w modelu do analizy termicznej nawierzchni drogowej w warunkach niestacjonarnego przepływu ciepła. Procedura wymaga przeprowadzenia obliczeń dla odpowiednio długiego czasu inicjacji do uzyskania początkowego rozkładu temperatury, który jest podstawą dalszych analiz przepływu energii cieplnej. Główną część pracy stanowi prezentacja eksperymentu numerycznego przeprowadzonego dla czterech konfiguracji wartości parametrów modelu przepływu energii cieplnej w ośrodku wielowarstwowym, jakim jest nawierzchnia. Każda konfiguracja parametrów odpowiada innej konstrukcji (dwa modele nawierzchni podatnej i dwa modele z warstwą z pianobetonu). Obliczenia przeprowadzono kolejno dla trzech różnych wartości amplitud sinusoidalnej funkcji zmiany temperatury w czasie, którą zdefiniowano jako warunek brzegowy w modelu nawierzchni. Uzupełnieniem eksperymentu numerycznego były obliczenia przeprowadzone dla jednej wybranej konfiguracji wartości parametrów modelu, w którym warunek brzegowy stanowiły wartości temperatury zarejestrowane czujnikiem wbudowanym w nawierzchnię. Na podstawie analizy uzyskanych wyników potwierdzono, że inicjacja warunków początkowych w równaniu przewodzenia ciepła jest możliwa w oparciu o analizę niestacjonarnego przepływu ciepła przedstawioną metodą.

3

Effectiveness of a specific Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) rejuvenating agent

Jurczak Robert, Mieczkowski Paweł, Merska Oliwia, Ratajczak Maria

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2023

|

Vol. 22, no. 4

447--462

EN

Contemporary construction materials are expected to be recyclable in a closed-loop system, meaning they should allow reuse, after they have lost their original properties while being part of the original building product. This group of materials should undoubtedly include bituminous mixtures, which may be reclaimed during road renewal or alteration projects, and subsequently reused as Reclaimed Asphalt Pavement (RAP). Noteworthy, RAP performance depends on the properties of the binder it contains, whose visco-elastic behaviour has been affected by the ageing processes. Fortunately enough, these properties of bitumen may be effectively recovered by means of special chemical agents called rejuvenators. This paper presents the results of two-stage research project on this subject. The first stage included testing of the bituminous binder under analysis. It was a 50/70 pen-grade bitumen tested before and after short-term ageing (RTFOT + PAV) and aged binder tested after rejuvenation treatment. Spectroscopic and fractional composition analyses were carried out in addition to determining the basic properties i.e. penetration, softening point, dynamic shear modulus and phase angle. In the second stage of this research project a different material was tested: AC 16 W 50/70 asphalt concrete sourced from a hot-mix asphalt plant. The specimens were made from the fresh mix (control) and the same mix after short- and long-term ageing and after subsequent rejuvenation treatment. The determinations included density, bulk density, water sensitivity, stiffness modulus, resistance to fatigue and low temperature performance determined with the Thermal Stress Restrained Specimen Test (TSRST).The tests of RAP treated with oleyl alcohol ethoxylate phosphate ester carried out as part of this research showed improvement of the performance properties of aged bituminous binders, and thus confirmed the suitability of this agent in road paving applications

PL

Materiały stosowane w budownictwie powinny funkcjonować w obiegu zamkniętym, co oznacza ich ponowne wykorzystanie w momencie utraty właściwości w pierwotnym wyrobie budowlanym. Do tego typu materiałów należy zaliczyć mieszanki mineralno-asfaltowe, które w postaci destruktu asfaltowego pozyskiwane są z remontowanych lub przebudowywanych dróg. Ich funkcjonalność w dużym stopniu zależy od właściwości lepiszcza asfaltowego, które w wyniku procesów starzeniowych utraciło swoje właściwości lepkosprężyste. Poprawę tych właściwości można uzyskać poprzez zastosowanie specjalistycznych preparatów chemicznych zwanych rejuvenatorami. W artykule przedstawiono wyniki badań, które podzielono na dwa etapy. W pierwszym etapie badania wykonywano dla lepiszcza asfaltowego. Wykorzystano asfalt drogowy 50/70 przed i po starzeniu (RTFOT + PAV) oraz postarzone lepiszcze z dodatkiem rejuvenartora. Obok badań podstawowych (penetracji, temperatury mięknienia, zespolonego modułu ścinania i kąta przesunięcia fazowego) oznaczono skład grupowy asfaltów oraz wykonano analizy widmowe. W drugim etapie badania wykonano dla betonu asfaltowego AC 16 W 50/70, pozyskanego z WMB. Oznaczono podstawowe parametry mieszanki referencyjnej, po starzeniu technologicznym oraz eksploatacyjnym oraz z udziałem odświeżacza. W zakresie oznaczeń była gęstość, gęstość objętościowa, odporność na działanie wody, moduł sztywności, trwałość zmęczeniowa oraz parametry niskotemperaturowe mieszanki (TSRST). Przeprowadzone badania granulatu asfaltowego z udziałem esteru fosforowego alkoholu oleilowego, etoksylowanego świadczą, że substancja ta wpływa pozytywnie na zmiany właściwości zestarzonych lepiszczy asfaltowych, co pozwala z powodzeniem stosować ją w technologii drogowej

4

Wpływ zastosowania imidazoliny w mieszankach mineralno-asfaltowych z granulatem asfaltowym

Majer Stanisław, Mieczkowski Paweł

Drogownictwo

|

2023

|

nr 2-3

21--28

PL

Obecnie z uwagi na wymagania ochrony środowiska dąży się do jak największego ponownego wykorzystania materiałów w budownictwie. Sektorem, w którym wykorzystuje się najwięcej materiałów, jest budowa dróg. W Polsce rocznie produkuje się ponad 20 mln ton mieszanki mineralno-asfaltowej. Ponowne wykorzystanie materiału pochodzącego z rozbiórki nawierzchni – destruktu lub po jego przetworzeniu – granulatu jest działaniem możliwym i coraz częściej stosowanym. Asfalt w mieszance mineralno-asfaltowej, w zależności od rodzaju warstwy i typu mieszanki, stanowi od 4 do 6% całości. Jednak to jego właściwości decydują w największym stopniu o parametrach całej mieszanki. Możliwości użycia większych ilości granulatu asfaltowego do produkcji nowych mieszanek wymaga zastosowania dodatków regenerujących lepiszcze, redukujących efekty starzenia się lepiszcza. Preparatami, które mogą pełnić tego rodzaju funkcję są imidazoliny. Przeprowadzone badania granulatu asfaltowego z udziałem imidazoliny smalcowej świadczą, że substancja ta wpływa na zmiany właściwości zestarzonych lepiszczy asfaltowych, co pozwala z powodzeniem stosować ją w technologii drogowej.

EN

Asphalt Mixtures containing larger amounts of RAP should be improved by adding rejuvenator additives. The tests performed on the RAP mixtures containing lard imidazoline confirm the suitability of this agent for paving applications. Lard imidazoline was found to improve the resilient modulus, fatigue performance and resistance to the action of water and freezing temperatures. The parameters obtained at the optimum content of additive complied with the criteria defined for virgin asphalt concrete and other mixtures of that kind.

5

Mieszanki mineralno-asfaltowe stosowane w drogowych nawierzchniach mostowych – przegląd

Budziński Bartosz, Mieczkowski Paweł

Drogownictwo

|

2022

|

nr 6

167--172

PL

W artykule dokonano przeglądu rozwiązań materiałowych stosowanych w nawierzchniach asfaltowych na obiektach mostowych. Skupiono się głównie na warstwie ochronnej i typowym materiale, jaki jest tam stosowany, tj. asfalcie lanym. Przedstawiono zalety, jak i wady asfaltu lanego, mając na uwadze aspekty technologiczne, trwałościowe oraz ekologiczne. Zaprezentowano również rozwiązanie alternatywne w postaci mieszanki mastyksowo-grysowej o zwiększonej zawartości mastyksu SMA-MA, przedstawiając podstawowe cechy, wymagania oraz przykłady zastosowania.

EN

In the article the overview of material technology solutions in asphalt surface on bridge structures has been presented. The main focus is on the protective layer and the typical material that is applied there, i.e. mastic asphalt. The advantages and disadvantages of mastic asphalt are presented in order to maintain the technical aspects, durability as well as the ecological aspects. An alternative solution in the form of a mastic and grit mixture with an increased content of SMA-MA mastic was also presented taking into account the features, requirements and examples of use.

6

Use of Tensile Creep Test (TCT) for evaluation of low temperature performance of bituminous mixtures used for bridge pavement

Budziński Bartosz, Mieczkowski Paweł

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 2

679--696

EN

One of the main causes of road pavement distress are low temperatures, and hence the need to thoroughly study the low temperature performance of all bituminous materials used in road construction. The purpose of this study was to determine the performance of alternative and conventional bituminous mixtures in the temperature range between -25°C and -10°C using for this purpose the Tensile Creep Test (TCT). The low-temperature performance data were evaluated using the Burgers model, a tool that is widely used for evaluation of bituminous mixtures. This research focuses on bridge paving mixtures. These included both conventional (mastic asphalt) and alternative (SMA-MA) materials. It was established, based on the test results and their analysis, that low temperature performance of a bituminous mixture is influenced, in the first place, by the characteristics of the asphalt binder it contains. Furthermore, SMA-MA mixtures showed better low temperature performance than conventional, mastic asphalt type mixtures.

PL

Niska temperatura jest jedną z przyczyn powstawania uszkodzeń nawierzchni drogowych, zatem ocena parametrów niskotemperaturowych powinna być przedmiotem pogłębionych badań materiałów asfaltowych stosowanych w drogownictwie. Celem przeprowadzonych badań było określenie parametrów MMA w zakresie temperatur od -25°C do -10°C, z wykorzystaniem badania pełzania przy rozciąganiu (Tensile Creep Test - TCT). Do oceny parametrów niskotemperaturowych wykorzystano szeroko stosowany do oceny mieszanek mineralno-asfaltowych model Burgersa. Analizie poddano mieszanki stosowane na obiektach mostowych. Badania przeprowadzono zarówno na mieszankach klasycznych stosowanych na obiektach (asfalt lany) jak i alternatywnych mieszanek SMA-MA. Na podstawie uzyskanych wyników i przeprowadzonych analiz stwierdzono, że na parametry niskotemperaturowe kluczowy wpływ mają parametry lepiszcza asfaltowego stosowanego w mieszance. Stwierdzono również, że mieszanki w typie SMA-MA cechują się lepszymi parametrami niskotemperaturowymi niż klasyczne mieszanki w typie asfalt lany.

7

Heavy maintenance of concrete paved roads using the regional roads No. 102 and No. 142 as an example

Mieczkowski Paweł, Majer Stanisław, Budziński Bartosz

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2019

|

Vol. 18, no. 1

25--38

PL

W artykule opisano sposób wykonania remontów na dwóch drogach wojewódzkich w województwie zachodniopomorskim. W roku 2017 na dwóch fragmentach tych dróg rozpoczęto ich przebudowę. W obu przypadkach zastosowano całkowicie odmienne technologie. Na drodze wojewódzkiej nr 142 o długości niemal 20 km wybrano metodę kruszenia na miejscu z użyciem technologii rubblizingu. W drugim przypadku zdecydowano się na pozostawienie istniejącej nawierzchni wykorzystując warstwę mieszanki mineralno-asfaltowej przeciwdziałającej powstawaniu spękań odbitych. W artykule przedstawiono wady i zalety poszczególnych technologii, a także problemy, które dostrzeżono podczas realizacji remontów.

EN

The paper describes heavy maintenance projects carried out on two regional roads located in the West Pomerania region of Poland. The projects started in 2017 on two sections of these roads. Completely different methods were used on these two sections. On the regional road No. 142 in-place crushing, specifically the rubblizing technique was used over an almost 20 km long stretch of pavement. In the second case the old pavement was left in place and a layer of bituminous-aggregate mixture was placed to control reflective cracking. Pros and cons of these methods are presented in the paper, together with the problems noted during the works.

8

Utrata nośności nawierzchni w aspekcie niewłaściwego odwodnienia korpusu drogowego

Mieczkowski Paweł, Budziński Bartosz

Magazyn Autostrady

|

2019

|

Nr 1-2

32--41

PL

Właściwe zaprojektowanie elementów odwodnienia jest niezwykle istotne ze względu na zapewnienie prawidłowego funkcjonowania drogi w całym okresie jej użytkowania. W artykule opisano przykład niewłaściwego podejścia do problemu wody w konstrukcji na przebudowie jednej z dróg wojewódzkich.

EN

The proper design of drainage elements is extremely important to ensure the appropriate functioning of a road throughout its entire lifetime. The article describes, among others, an example of a wrong approach to the problem of water in the structure during the reconstruction of one of the provincial roads.