Roads and Bridges - Drogi i Mosty
20, 1, 2021, 57-73

Influence of composition and properties of mastic with natural asphalt on mastic asphalt mixture resistance to permanent deformation

Krzysztof Kołodziej Mail
Rzeszów University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering and Architecture, Department of Roads and Bridges, 2 Poznańska Str., 35-084 Rzeszów
Lesław Bichajło Mail
Rzeszów University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering and Architecture, Department of Roads and Bridges, 2 Poznańska Str., 35-084 Rzeszów
Tomasz Siwowski Mail
Rzeszów University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering and Architecture, Department of Roads and Bridges, 2 Poznańska Str., 35-084 Rzeszów
Published: 2021-03-29

Abstract

Properties of an asphalt mixture are significantly influenced by the mastic, whose characteristics are related not only to the properties of its ingredients, but also to their relative content – especially to the filler-binder ratio. Assessment of mastic may be performed using the same test methods as those used for road bitumen, treating the material as if it were a very viscous binder. The results may be useful in preliminary design of mastic asphalt mixtures, particularly in the context of service life of road bridge pavements, where mastic asphalt provides a protective layer over the waterproofing. The article presents the results of ductility tests performed on mastic as well as permanent deformation resistance tests performed on mastic asphalt mixture. The materials were based on road bitumen 35/50 modified with an addition of natural Trinidad Epuré bitumen. The aim of the research was to determine the influence of the filler-binder ratio and the quantity of the natural bitumen additive on the conventional tensile energy in ductility test as well as to determine the correlation between the properties of mastic containing the modified binder and the characteristics of the obtained mastic asphalt mixture.

Keywords


filler-binder ratio, mastic, mastic asphalt, natural asphalt, resistance to permanent deformation.

Full Text:

PDF

References


Piłat J., Radziszewski P., Kowalski J.: Jaka nawierzchnia, taki most. Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, 4, 2007, 49-52

Sybilski D.: Nawierzchnie mostów drogowych. Inżynier Budownictwa, 1, 2009, 62-65

Wojnarski R.: Doświadczenia ze stosowaniem asfaltów twardolanych w polskim drogownictwie w latach 70. Pierwsze nawierzchnie z asfaltu twardolanego. Polskie Drogi, 4, 2014, 60-62

Jurczak R.: Nowoczesne nawierzchnie asfaltowe w budownictwie mostowym. Mosty, 2, 2015, 42-43

Hering M., Ruttmar I.: Nowoczesne nawierzchnie z asfaltu lanego na obiektach mostowych w Toruniu. Mosty, 4, 2014, 34-38

Radziszewski P., Sarnowski M., Piłat J., Mieczkowski P., Kowalski K., Król J.: Innovative SMA-MA mixture for bridge asphalt pavement. 6th Eurasphalt & Eurobitume Congress, Praga, 2016, 1-8

Radziszewski P. i in.: Rozwiązania materiałowo-technologiczne izolacji i nawierzchni obiektów mostowych. Raport końcowy, Warszawa, 2013, https://www.gddkia.gov.pl/userfiles/articles/p/prace-naukowo-badawcze-w-trakcie_3434/Raport%20MOSTY_2013.pdf, 10.07.2020

Jurczak R.: Asfalt naturalny w nawierzchniach mostowych. Mosty, 4, 2014, 30-32

Widyatmoko D., Elliott R., Read J.: Development of Heavy-Duty Mastic Asphalt Bridge Surfacing, Incorporating Trinidad Lake Asphalt and Polymer Modified Binders. Road Materials and Pavement Design, 6, 4, 2005, 469-483

Gajewski M., Horodecka R.: Właściwości reologiczne asfaltów drogowych zmodyfikowanych asfaltem naturalnym. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 17, 2, 2018, 93-109

Ruttmar I., Hering M.: Renesans asfaltu lanego w Polsce? Pierwsze doświadczenia z niekonwencjonalnego projektu przy realizacji nawierzchni mostowych w Toruniu. Nawierzchnie Asfaltowe, 37, 2014, 4-11

Li R., Wang P., Xue B., Pei J.: Experimental study on aging properties and modification mechanism of Trinidad lake asphalt modified bitumen. Construction and Building Materials, 101, 2015, 878-883

Piłat J., Radziszewski P.: Nawierzchnie asfaltowe. WKŁ, Warszawa, 2010

Luszawski S., Wojdanowicz S.: Nowoczesne nawierzchnie bitumiczne, WKŁ, Warszawa, 1977

Sybilski D.: Długowieczne nawierzchnie asfaltowe w świecie i w Polsce. Drogownictwo, 59, 3, 2004, 79-85

Řdeĺgrd I., Řdeĺgrd Y.: Effects of Mastic Ingredients and Composition on Asphalt Mixture Properties. Norwegian University of Science and Technology, Department of civil and transport, Master thesis, 2015

Jiménez F.P., Recasens R.M., Martínez A.: Effect of Filler Nature and Content on the Behaviour of Bituminous Mastics. Road Materials and Pavement Design, 9, 1, 2008, 417-431

Wang H., Al-Qadi I.L., Faheem A.F., Bahia H.U., Yang S.H., Reinke G.H.: Effect of Mineral Filler Characteristics on Asphalt Mastic and Mixture Rutting Potential. Transportation Research Record, 2208, 1, 2011, 33-39

Grabowski W.: Struktura a właściwości funkcjonalne wypełniaczy mineralnych stosowanych w drogownictwie. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2007

Mazurek G., Iwański M.: Modelling the criticalconcentration of mixedfiller in mastic with syntheticwax, MATEC Web of Conferences, Krynica, 262, 2019, 05008, DOI: 10.1051/matecconf/201926205008

Huang B., Shu X., Chen X.: Effects of mineral fillers on hot-mix asphalt laboratory-measured properties. International Journal of Pavement Engineering, 8, 1, 2007, 1-9

Radziszewski P.: Badania reologicznych cech mastyksów asfaltowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej, 21, 140, 2001, 251-261

Cao L.: Experiment Research of Filler-Bitumen Ratio Impact on Asphalt Mixture Performance. Applied Mechanics and Materials, 361-363, 2013, 1851-1856

Judycki J.: Niewłaściwe proporcje 'wypełniacz-asfalt' w betonie asfaltowym możliwą przyczyną uszkodzeń nawierzchni. Drogownictwo, 62, 10, 2007, 311-313

Cong Z., Zheng N.: The effect of fillerasphalt ratio on the performance of hot-mix asphalt, Proceedings of the 24Southern African Transport Conference (SATC 2005), Pretoria, 2005, 973-978

Błażejowski K.: SMA. Teoria i praktyka. Rettenmaier Polska, Warszawa, 2007

Teng T.P.: Superpave Mixture Design Guide. FHWA, Washington, D.C., 2001

Superpave Fundamentals Reference Manual. FHWA, Washington, D.C., 2000

Wang H., Li G.:Study of factors influencing gussasphalt mixture performance. Construction and Building Materials, 101, 2015, 193-200

Jian-Shiuh C., Min-Chih L., Chien-Chung H., Ching-Hsiung W.: Fundamental Characterization of Engineering Properties of Gussasphalt Mixtures. Journal of Materials in Civil Engineering, 23, 12, 2011, 1719-1726

PN-EN 12591:2010 Asfalty i lepiszcza asfaltowe - Wymagania dla asfaltów drogowych. PKN, Warszawa, 2010

PN-EN 13108-4:2006 Mieszanki mineralno-asfaltowe. Wymagania. Część 4: Mieszanka HRA. PKN, Warszawa, 2006

WT-1 Kruszywa do mieszanek mineralno-asfaltowych i powierzchniowych utrwaleń na drogach krajowych. GDDKiA, Warszawa, 2014

PN-EN 13043:2004 Kruszywa do mieszanek bitumicznych i powierzchniowych utrwaleń stosowanych na drogach, lotniskach i innych powierzchniach przeznaczonych do ruchu. PKN, Warszawa, 2004

Grabowski W., Słowik M., Bilski M.: Ocena wpływu dodatku asfaltu naturalnego Trynidad Epuré na wybrane właściwości asfaltów drogowych, Problemy naukowo-badawcze budownictwa. 56 Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN oraz Komitetu Nauki PZITB, Krynica, 2010, 279-286

Bichajło L., Kołodziej K.: Wpływ dodatku asfaltu naturalnego Trynidad Epure na podstawowe cechy asfaltu drogowego. Technika Transportu Szynowego, 22, 2015, 126-130

Isacsson U., Zeng H.: Low-temperature cracking of polymer-modified asphalt. Materials and Structures, 31, 1998, 58-63

PN-EN 12594:2007 Asfalty i produkty asfaltowe – Przygotowanie próbek do badań. PKN, Warszawa, 2007

PN-S 96025:2000 Drogi samochodowe i lotniskowe – Nawierzchnie asfaltowe – Wymagania. PKN, Warszawa, 2000

WT-2 2014 – Część I. Nawierzchnie asfaltowe na drogach krajowych. Mieszanki mineralno-asfaltowe. Wymagania techniczne. GDDKiA, Warszawa, 2014

Laborhandbuch für Trinidad Naturasphalt. Carl Ungewitter Trinidad Lake Asphalt GmbH & Co., Brema, 2013

PN-EN 13589 Asfalty i lepiszcza asfaltowe – Oznaczanie siły rozciągania asfaltów modyfikowanych, metoda z duktylometrem. PKN, Warszawa, 2011

Noguera A.H., Miró R.: Asphalt toughness effect on bituminous mixture fatigue behavior. Revista Ingeniería de Construcción, 26, 2, 2011, 224-239

Lyngdall E.T.: Critical analysis of PH and PG + asphalt binder test methods.University of Wisconsin, Madison, 2015

Zhang F., Yu J.: The research for high-performance SBR compound modified asphalt. Construction and Building Materials, 24, 3, 2010, 410-418

Wang J., Qin Y., Huang S., Xu J.: Laboratory Evaluation of Aging Behaviour of SBS Modified Asphalt. Advances in Materials Science and Engineering, 2017, 2017, 1-12, DOI: 10.1155/2017/3154634

Mohammed M., Parry T., Grenfell J.R.A.: Influence of fibres on rheological properties and toughness of bituminous binder. Construction and Building Materials, 163, 2018, 901-911

Andriescu A., Hesp S., Youtcheff J.: Essential and Plastic Works of Ductile Fracture in Asphalt Binders. Transportation Research Record, Journal of the Transportation Research Board, 1875, 2004, 1-7

PN-EN 12697-20:2012 Mieszanki mineralno-asfaltowe – Metody badań mieszanek mineralno-asfaltowych na gorąco – Część 20: Badanie twardości (penetracji) na próbkach sześciennych lub cylindrycznych (CY). PKN, Warszawa, 2009

PN-EN 12697-25:2016 Mieszanki mineralno-asfaltowe – Metody badań – Część 25: Badanie cyklicznego ściskania. PKN, Warszawa, 2016

PN-EN 13108-20:2016 Mieszanki mineralno-asfaltowe – Wymagania – Część 20: Badanie typu. PKN, Warszawa, 2016


1. rysunek2

  rysunek2
View (36MB)

2. rysunek3

  rysunek3
View (20MB)

3. rysunek4

  rysunek4
View (18MB)

4. rysunek5

  rysunek5
View (19MB)

5. rysunek6

  rysunek6
View (42MB)

6. rysunek7

  rysunek7
View (41MB)

Influence of composition and properties of mastic with natural asphalt on mastic asphalt mixture resistance to permanent deformation

  
Kołodziej, Krzysztof; Bichajło, Lesław; Siwowski, Tomasz. Influence of composition and properties of mastic with natural asphalt on mastic asphalt mixture resistance to permanent deformation. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, [S.l.], v. 20, n. 1, p. 57-73, mar. 2021. ISSN 2449-769X. Available at: <>. Date accessed: 26 Jul. 2021. doi:http://dx.doi.org/10.7409/rabdim.021.004.