Experimental evaluation of hot mix asphalt using coal bottom ash as partial filler replacement

Muhammad Kamran; Muhammad Tariq Khan; Diyar Khan; Mohd Rosli Mohd Hasan; Noman Khan; Mati Ullah

doi:10.7409/rabdim.023.008

Opublikowane: 2023-06-30

Tom 22 Nr 2 (2023)

Ocena doświadczalna mieszanek mineralno-asfaltowych po częściowym zastąpieniu wypełniacza popiołami dennymi z elektrowni węglowej

Muhammad Kamran , Muhammad Tariq Khan

, Diyar Khan

, Mohd Rosli Mohd Hasan

, Noman Khan

, Mati Ullah

Dział: Artykuły

https://doi.org/10.7409/rabdim.023.008

Abstrakt

Przedstawione badania miały na celu ocenę mieszanek mineralno-asfaltowych (MMA) wykonanych na gorąco i przygotowanych z zastosowaniem popiołów dennych pochodzących ze spalania węgla w roli alternatywnego dodatku do wypełniacza. Zbadano doświadczalnie, jaki wpływ na koleinowanie, sztywność i trwałość zmęczeniową mieszanek ma zawartość popiołów dennych w typowym wypełniaczu. Zastosowano kombinacje konwencjonalnego wypełniacza (mączki kamiennej) z różnymi udziałami w nim popiołu dennego: 1,5%, 3% oraz 4,5% (v/v). Mieszanki zaprojektowano i zbadano wg metody Marshalla. Zgodnie z instrukcją MS-2 Instytutu Asfaltowego oraz specyfikacjami ogólnymi pakistańskiego Zarządu Dróg Krajowych (NHA) zagęszczono sześćdziesiąt próbek mieszanek. Na podstawie oznaczeń stabilności wykonanych przy różnych zawartościach lepiszcza (3,5%, 4,0%, 4,5%, 5,0% i 5,5%) określono optymalny jego udział w przypadku każdej z rozpatrywanych zawartości popiołów dennych w wypełniaczu. Dla zawartości popiołów dennych w wypełniaczu 0%, 1,5%, 3% i 4,5% uzyskano odpowiednio optymalne udziały objętościowe lepiszcza w mieszance: 4,27%, 4,47%, 4,53% oraz 5,0%. Uzyskane w wyniku tej analizy wartości zastosowano następnie we wszystkich dalszych badaniach mieszanek. Dla każdego z czterech rozpatrywanych udziałów popiołu dennego w wypełniaczu przygotowano po trzy próbki mieszanki o optymalnej zawartości lepiszcza. Badanie odkształceń trwałych w koleinomierzu wykonano na 12 próbkach. Również badanie modułu dynamicznego przeprowadzono na 12 próbkach. W oparciu o uzyskane w badaniu metodą Marshalla parametry stabilności i osiadania wykazano, że próbki mieszanek zawierające 3% popiołów dennych w wypełniaczu przy optymalnej zawartości lepiszcza 4,53% spełniały wymogi NHA przeznaczone dla nawierzchni podatnych. Stwierdzono, że dodatek popiołów dennych w wypełniaczu znacznie poprawił odporność mieszanek na koleinowanie oraz ich sztywność. Wpłynął również na wzrost trwałości zmęczeniowej. Dodatek popiołów dennych w ilości do 3% (v/v) w stosunku do mączki kamiennej może zatem zminimalizować jej zużycie jako wypełniacza do mieszanek i jednocześnie zapewnić odpowiednią metodę wykorzystania popiołów pochodzących ze spalania węgla kamiennego.

Słowa kluczowe:

badanie Marshalla, deformacje trwałe, odpady, przemysłowe produkty uboczne, trwałość nawierzchni, trwałość zmęczeniowa.

Podobne artykuły

Piotr Zieliński, Badania mieszanek mineralno-asfaltowych z dodatkiem odpadowych pap bitumicznych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 21 Nr 4 (2022)
Krzysztof Kołodziej, Lesław Bichajło, Tomasz Siwowski, Wpływ składu i właściwości mastyksu na odporność asfaltu lanego na deformacje trwałe , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 20 Nr 1 (2021)
Shahab HasaniNasab, Mohammad Hassan Jebur, Hassan Sharafi, Wpływ nano-CaCO₃ na właściwości mechaniczne i przepuszczalność nawierzchni z betonu wałowanego (RCCP) , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 17 Nr 3 (2018)
Magdalena Wesołowska, Dawid Ryś, Analiza trwałości zmęczeniowej asfaltów drogowych i modyfikowanych z wykorzystaniem testu liniowego zwiększania amplitudy , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 17 Nr 4 (2018)
Wojciech Bańkowski, Analiza trwałości zmęczeniowej betonów asfaltowych z uwzględnieniem typu mieszanki i rodzaju lepiszcza , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 17 Nr 4 (2018)
Karolina Pełczyńska, Marcin Gajewski, Przegląd wybranych kryteriów zmęczeniowych warstw związanych spoiwami hydraulicznymi w nawierzchniach drogowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 17 Nr 3 (2018)
Dmitry Yuryevich Nebratenko, Marianna Yuryevna Boksha, Alexander Mikhailovich Isakov, Wpływ polimerów SBS o zróżnicowanej strukturze na właściwości asfaltów o niskim stopniu utlenienia , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 21 Nr 1 (2022)
Artur Duchaczek, Zbigniew Mańko, Zastosowanie metod numerycznych do oceny trwałości zmęczeniowej stalowych mostów wojskowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 13 Nr 1 (2014)
Malwina Spławińska, Piotr Zieliński, Piotr Burnos, Wpływ zmienności natężeń ruchu pojazdów ciężkich oraz temperatury na trwałość zmęczeniową konstrukcji nawierzchni drogowej , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 2 (2015)
Anatoliy Sergeevich Aleksandrov, Tatiana Victorovna Semenova, Nataliya Pavlovna Aleksandrova, Analiza odkształceń trwałych warstw z kruszywa w konstrukcji nawierzchni drogowej , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 15 Nr 4 (2016)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >>

Możesz również Rozpocznij zaawansowane wyszukiwanie podobieństw dla tego artykułu.

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Kamran, M., Khan, M. T., Khan, D., Hasan, M. R. M., Khan, N., & Ullah, M. (2023). Ocena doświadczalna mieszanek mineralno-asfaltowych po częściowym zastąpieniu wypełniacza popiołami dennymi z elektrowni węglowej. Roads and Bridges - Drogi I Mosty, 22(2), 167–179. https://doi.org/10.7409/rabdim.023.008

Cited by / Share

Licencja

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe.

Bibliografia

Joshi R.C., Lohita R.P.: Fly Ash in Concrete: Production, Properties and Uses. Gordon and Breach, Amsterdam, 1997
Google Scholar

Wang N., Sun X., Zhao Q., Yang Y., Wang P.: Leachability and adverse effects of coal fly ash: A review. Journal of Hazardous Materials, 396, 2020, ID article: 122725, DOI: 10.1016/J.JHAZMAT.2020.122725 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122725
Google Scholar

Ahmaruzzaman M.: A review on the utilization of fly ash. Progress in Energy and Combustion Science, 36, 3, 2010, 327-363, DOI: 10.1016/J.PECS.2009.11.003 DOI: https://doi.org/10.1016/j.pecs.2009.11.003
Google Scholar

Lior N.: Sustainable energy development: The present (2009) situation and possible paths to the future. Energy, 35, 10, 2010, 3976-3994, DOI: 10.1016/J.ENERGY.2010.03.034 DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2010.03.034
Google Scholar

Yao Z.T., Ji X.S., Sarker P.K., Tang J.H., Ge L.Q., Xia M.S., Xi Y.Q.: A comprehensive review on the applications of coal fly ash. Earth-Science Reviews, 141, 2015, 105-121, DOI: 10.1016/J.EARSCIREV.2014.11.016 DOI: https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2014.11.016
Google Scholar

Rafieizonooz M., Mirza J., Salim M.R., Hussin M.W., Khankhaje E.: Investigation of coal bottom ash and fly ash in concrete as replacement for sand and cement. Construction and Building Materials, 116, 2016, 15-24, DOI: 10.1016/J.CONBUILDMAT.2016.04.080 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.04.080
Google Scholar

Abubakar A.U., Baharudin K.S.: Tanjung Bin Coal Bottom Ash: From Waste to Concrete Material. Advanced Materials Research, 705, 2013, 163-168, DOI: 10.4028/WWW.SCIENTIFIC.NET/AMR.705.163 DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.705.163
Google Scholar

Muthusamy K., Rasid M.H., Jokhio G.A., Mokhtar Albshir Budiea A., Hussin M.W., Mirza J.: Coal bottom ash as sand replacement in concrete: A review. Construction and Building Materials, 236, 2020, ID article: 117507, DOI: 10.1016/J.CONBUILDMAT.2019.117507 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117507
Google Scholar

Rostami R., Klemm A.J.: Influence of superabsorbent polymers on properties of fiber reinforced mortars containing fly ashes. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 19, 2, 2020, 149-163, DOI: 10.7409/rabdim.020.010
Google Scholar

Singh N., Shehnazdeep Bhardwaj A.: Reviewing the role of coal bottom ash as an alternative of cement. Construction and Building Materials, 233, 2020, ID article: 117276, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117276 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117276
Google Scholar

Raza M.A., Khatri K.L., Memon M.A., Rafique K., Haque M.I.U., Mirjat N.H.: Exploitation of Thar coal field for power generation in Pakistan: A way forward to sustainable energy future. Energy Exploration & Exploitation, 40, 4, 2022, 1173-1196, DOI: 10.1177/01445987221082190 DOI: https://doi.org/10.1177/01445987221082190
Google Scholar

Pakistan’s Thar Coal Power Generation Potential, Private Power & Infrastructure Board. NEPRA, Pakistan, 2008
Google Scholar

Argiz C., Sanjuán M.Á., Menéndez E.: Coal Bottom Ash for Portland Cement Production. Advances in Materials Science and Engineering, 2017, 2017, ID article: 6068286, DOI: 10.1155/2017/6068286 DOI: https://doi.org/10.1155/2017/6068286
Google Scholar

Chuanfeng Z., Yupeng F., Zhuang M., Xue Y.: Influence of mineral filler on the low-temperature cohesive strength of asphalt mortar. Cold Regions Science and Technology, 133, 2017, 1-6, DOI: 10.1016/J.COLDREGIONS.2016.10.006 DOI: https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2016.10.006
Google Scholar

Cheng Y., Tao J., Jiao Y., Tan G., Guo Q., Wang S., Ni P.: Influence of the properties of filler on high and medium temperature performances of asphalt mastic. Construction and Building Materials, 118, 2016, 268-275, DOI: 10.1016/J.CONBUILDMAT.2016.05.041 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.05.041
Google Scholar

Ramzi N.I.R., Shahidan S., Maarof M.Z., Ali N.: Physical and Chemical Properties of Coal Bottom Ash (CBA) from Tanjung Bin Power Plant. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 160, 1, 2016, ID article: 012056, DOI: 10.1088/1757-899X/160/1/012056 DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/160/1/012056
Google Scholar

Tenza-Abril A., Saval J., Cuenca A.: Using sewage-sludge ash as filler in bituminous mixes. Journal of Materials in Civil Engineering, 27, 4, 2015, DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001087 DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001087
Google Scholar

Bajare D., Bumanis G., Upeniece L.: Coal combustion bottom ash as microfiller with pozzolanic properties for traditional concrete. Procedia Engineering, 57, 2013, 149-158, DOI: 10.1016/j.proeng.2013.04.022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.04.022
Google Scholar

Singh M., Siddique R.: Effect of coal bottom ash as partial replacement of sand on properties of concrete. Resources, Conservation and Recycling, 72, 2013, 20-32, DOI: 10.1016/J.RESCONREC.2012.12.006 DOI: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2012.12.006
Google Scholar

Muniandy R., Aburkaba E.E.: The effect of type and particle size of industrial wastes filler on indirect tensile stiffness and fatigue performance of stone mastic asphalt mixtures. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 5, 11, 2011, 297-308
Google Scholar

Zulkati A., Diew W.Y., Delai D.S.: Effects of fillers on properties of asphalt-concrete mixture. Journal of Transportation Engineering, 138, 7, 2012, 902-910, DOI: 10.1061/(ASCE)TE.1943-5436.0000395 DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)TE.1943-5436.0000395
Google Scholar

Ghaffar A., Siddiqi Z.A., Ahmed K.: Assessing Suitability of Margalla Crush for Ultra High Strength Concrete. Pakistan Journal of Engineering and Applied Sciences, 7, 2010, 38-46
Google Scholar

El Moudni El Alami S., Moussaoui R., Monkade M., Lahlou K., Hasheminejad N., Margaritis A., Van den Bergh W., Vuye C.: Lime Treatment of Coal Bottom Ash for Use in Road Pavements: Application to El Jadida Zone in Morocco. Materials, 12, 17, 2019, 2674, DOI: 10.3390/ma12172674 DOI: https://doi.org/10.3390/ma12172674
Google Scholar

Lokeshappa B., Dikshit A.K.: Behaviour of Metals in Coal Fly Ash Ponds. APCBEE Procedia, 1, 2012, 34-39, DOI: 10.1016/j.apcbee.2012.03.007 DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcbee.2012.03.007
Google Scholar

Baite E., Messan A., Hannawi K., Tsobnang F., Prince W.: Physical and transfer properties of mortar containing coal bottom ash aggregates from Tefereyre (Niger). Construction and Building Materials, 125, 2016, 919-926, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.08.117 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.08.117
Google Scholar

Jarusiripot C.: Removal of reactive dye by adsorption over chemical pretreatment coal based bottom ash. Procedia Chemistry, 9, 2014, 121-130, DOI: 10.1016/j.proche.2014.05.015 DOI: https://doi.org/10.1016/j.proche.2014.05.015
Google Scholar

Rathnayake M., Julnipitawong P., Tangtermsirikul S., Toochinda P.: Utilization of coal fly ash and bottom ash as solid sorbents for sulfur dioxide reduction from coal fired power plant: Life cycle assessment and applications. Journal of Cleaner Production, 202, 2018, 934-945, DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.08.204 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.08.204
Google Scholar

Colonna P., Berloco N., Ranieri V., Shuler S.T.: Application of Bottom Ash for Pavement Binder Course. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 53, 2012, 961-971, DOI: 10.1016/j.sbspro.2012.09.945 DOI: https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2012.09.945
Google Scholar

Khitab A., Bukhari S., Tayyab S.: Effect of Partial Replacement of Sand by Coal Bottom Ash in Concrete. Southern Journal of Research, 2, 2, 2022, 102-106, DOI: 10.20021/sjr.v2i2.56
Google Scholar

MS-2 Asphalt Mix Design Methods. Asphalt Institute, Pakistan, 2014
Google Scholar

AASHTO T 245 Standard Method of Test for Resistance to Plastic Flow of Asphalt Mixtures Using Marshall Apparatus. American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), Washington, 2022
Google Scholar

NHA General Specification. National Highway Authority (NHA), Government of Pakistan, 1998
Google Scholar

Luo H., Chen S., Lin D.F., Cai X.: Use of incinerator bottom ash in open-graded asphalt concrete. Construction and Building Materials, 149, 2017, 497-506, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.05.164 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.05.164
Google Scholar

ASTM D6927 Standard Test Method for Marshall Stability and Flow of Asphalt Mixtures. American Society of Testing and Materials (ASTM), Washington, 2015
Google Scholar

Ameli A., Babagoli R., Norouzi N., Jalali F., Poorheydari Mamaghani F.: Laboratory evaluation of the effect of coal waste ash (CWA) and rice husk ash (RHA) on performance of asphalt mastics and Stone matrix asphalt (SMA) mixture. Construction and Building Materials, 236, 2020, ID article: 117557, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117557 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117557
Google Scholar

AASHTO T 324 Standard Method of Test for Hamburg Wheel-Track Testing of Compacted Asphalt Mixtures. American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), Washington, 2019
Google Scholar

AASHTO T 342 Standard Method of Test for Determining Dynamic Modulus of Hot Mix Asphalt (HMA). American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), Washington, 2019
Google Scholar

Tang F., Ma T., Zhang J., Guan Y., Chen L.: Integrating three-dimensional road design and pavement structure analysis based on BIM. Automation in construction, 113, 2020, ID article: 103152, DOI: 10.1016/J.AUTCON.2020.103152 DOI: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2020.103152
Google Scholar

Yang J., Li Z., Xu X.: Preparation and evaluation of cooling asphalt concrete modified with SBS and tourmaline anion powder. Journal of Cleaner Production, 289, 2021, ID article: 125135, DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.125135 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.125135
Google Scholar

Zhang W., Shen S., Faheem A., Basak P., Wu S., Muhammad L.: Predictive quality of the pavement ME design program for field performance of warm mix asphalt pavements. Construction and Building Materials, 131, 2017, 400-410, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.11.086 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.11.086
Google Scholar

AASHTO T321 Standard Method of Test for Determining the Fatigue Life of Compacted Hot-Mix Asphalt (HMA) Subjected to Repeated Flexural Bending. American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), Washington, 2007
Google Scholar

Shen S., Zhang W., Shen L., Huang H.: A statistical based framework for predicting field cracking performance of asphalt pavements: Application to top-down cracking prediction. Construction and Building Materials, 116, 2016, 226-234, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.04.148 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.04.148
Google Scholar

Shen S., Zhang W., Wang H., Huang H.: Numerical evaluation of surface-initiated cracking in flexible pavement overlays with field observations. Road Materials and Pavement Design, 18, 1, 2017, 221-234, DOI: 10.1080/14680629.2016.1138879 DOI: https://doi.org/10.1080/14680629.2016.1138879
Google Scholar

Muhammad Kamran

Afiliacja:

University of Engineering and Technology, Department of Civil Engineering, Peshawar, Pakistan

Muhammad Tariq Khan

https://orcid.org/0000-0002-7768-4776

Afiliacja:

University of Engineering and Technology, Department of Civil Engineering, Peshawar, Pakistan Pakistan

Diyar Khan

diyarkhan1000@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-5810-9012

Afiliacja:

Politechnika Śląska, Wydział Transportu i Inżynierii Lotniczej, Studia doktoranckie, ul. Krasińskiego 8., 40-019 Katowice Pakistan

Biogram

Silesian University of Technology, Faculty of Transport and Aviation Engineering, Department of Road Transport, 8 Krasińskiego St., 40-019 Katowice

Mohd Rosli Mohd Hasan

https://orcid.org/0000-0001-6922-4158

Afiliacja:

Universiti Sains Malaysia (Engineering Campus), School of Civil Engineering,.14300 Nibong Tebal, Penang, Malaysia Pakistan

Noman Khan

https://orcid.org/0009-0007-3931-7119

Afiliacja:

Sarhad University of Science and Information Technology Ring Road Campus, Department of Civil Engineering, Peshawar, KPK, Pakistan Pakistan

Mati Ullah

https://orcid.org/0000-0002-7212-8826

Afiliacja:

University of Engineering and Technology, Department of Civil Engineering, Taxila, Punjab, Pakistan Pakistan

Ocena doświadczalna mieszanek mineralno-asfaltowych po częściowym zastąpieniu wypełniacza popiołami dennymi z elektrowni węglowej

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Podobne artykuły

Pobrania

Muhammad Kamran

Muhammad Tariq Khan

Diyar Khan

Mohd Rosli Mohd Hasan

Noman Khan

Mati Ullah