Roads and Bridges - Drogi i Mosty
22, 4, 2023, 491-502

Wykorzystanie metody Flow Number do oceny odporności na deformacje trwałe mieszanek stabilizowanych emulsją asfaltową

Katarzyna Konieczna Poczta
https://orcid.org/0000-0002-2663-2984
Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej, Al. Armii Ludowej 16, 00-637 Warszawa
Jan Król Poczta
https://orcid.org/0000-0001-8728-3530
Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej, Al. Armii Ludowej 16, 00-637 Warszawa
Published: 2023-12-30

Streszczenie

Recykling głęboki nawierzchni drogowych w technologii na zimno zyskuje coraz większą popularność, wpisując się w trendy zrównoważonego rozwoju w budownictwie. Mieszanki stabilizowane emulsją asfaltową (Bitumen Stabilised Materials — BSM), stosowane do wykonywania podbudów drogowych, zawierają destrukt asfaltowy, kruszywo doziarniające, wodę oraz środki wiążące: emulsję asfaltową lub asfalt spieniony oraz cement. W zakresie właściwości mechanicznych, mieszanki BSM wykazują właściwości charakteryzujące zarówno materiały ziarniste, jak i lepkosprężyste. Analiza źródeł literaturowych wskazuje, że aspekt lepkosprężystości mieszanek BSM nie został dotychczas wystarczająco zbadany. W artykule przedstawiono wyniki prac nad syntezą i adaptacją procedur badania pełzania dynamicznego, stosowanych do oceny odporności na deformacje trwałe mieszanek mineralno-asfaltowych, w celu przeprowadzenia oceny właściwości mieszanek BSM. Badania metodą Flow Number przeprowadzono na mieszankach BSM z 50% i 70% zawartością destruktu asfaltowego, ilością emulsji asfaltowej w zakresie 4,5%–6,4% oraz dodatkiem cementu na poziomie 1%. W celu wyznaczenia wartości parametru Flow Number analizowano przebieg krzywych skumulowanego odkształcenia trwałego przy zadanych warunkach obciążenia i temperatury. Dokonano oceny dopasowana modelu matematycznego Franckena do danych empirycznych. Przeprowadzone badania i analiza danych wykazały, że ustalenie parametrów badania dynamicznego pełzania Flow Number na potrzeby badań mieszanek BSM wymaga indywidualnego podejścia uwzględniającego skład i właściwości objętościowe tych mieszanek. Przy właściwie dobranych warunkach obciążenia i temperatury, możliwe jest przeprowadzenie oceny odporności na deformacje trwałe mieszanek BSM, stosując metody badawcze aplikowane do lepkosprężystych mieszanek mineralno-asfaltowych.

Słowa kluczowe


Bitumen Stabilised Materials (BSM), Flow Number, deformacje trwałe, technologia recyklingu na zimno

Pełny tekst:

PDF

Bibliografia


Dołżycki B., Jaskuła P.: Review and evaluation of cold recycling with bitumen emulsion and cement for rehabilitation of old pavements. Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition), 6, 4, 2019, 311–323, DOI: 10.1016/j.jtte.2019.02.002

West R.C.: Best Practices for RAP And RAS Management. NCAT Report No. QIP 129. National Asphalt Pavement Association (NAPA), Lanham, USA, 2015

Chomicz-Kowalska A., Maciejewski K.: Performance and viscoelastic assessment of high-recycle rate cold foamed bitumen mixtures produced with different penetration binders for rehabilitation of deteriorated pavements. Journal of Cleaner Production, 258, 120517, 2020, DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.120517

Charmot S., Teh S.Y., Haris R.F.A., Ayob M.A., Ramzi M.R., Kamal D.D.M., Atan A.: Field performance of bitumen emulsion Cold Central Plant Recycling (CCPR) mixture with same day and delayed overlay compared with traditional rehabilitation procedures. Case Studies in Construction Materials, 17, e01365, 2022, DOI: 10.1016/j.cscm.2022.e01365

Bocci M., Canestrari F., Grilli A., Pasquini E., Lioi D.: Recycling Techniques and Environmental Issues Relating to the Widening of a High Traffic Volume Italian Motorway. International Journal of Pavement Research and Technology, 3, 4, 2010, 171–177

Grilli A., Graziani A., Bocci M.: Compactability and thermal sensitivity of cement–bitumen-treated materials. Road Materials and Pavement Design, 13, 4, 2012, 599–617, DOI:10.1080/14680629.2012.742624

Konieczna K., Pokorski P., Sorociak W., Radziszewski P., Żymełka D., Król J.B.: Study of the Stiffness of the Bitumen Emulsion Based Cold Recycling Mixes for Road Base Courses. Materials (Basel), 13, 23, 5473, 2020, DOI: 10.3390/ma13235473

Cold Recycling. Wirtgen Cold Recycling Technology. Wirtgen GmbH. Windhagen, Germany, 2012

Collings D.: Technical Guideline: Bitumen Stabilised Materials. A Guideline for the Design and Construction of Bitumen Emulsion and Foamed Bitumen Stabilised Materials. Southern African Bitumen Association (Sabita), Asphalt Academy, Pretoria, South Africa, 2020

Santagata E., Chiappinelli G., Riviera P.P., Baglieri O.: Triaxial Testing for the Short Term Evaluation of Cold-Recycled Bituminous Mixtures. Road Materials and Pavement Design, 11, 1, 2010, 123–147, DOI: 10.1080/14680629.2010.9690263

Pérez I., Medina L., del Val M.A.: Mechanical properties and behaviour of in situ materials which are stabilised with bitumen emulsion. Road Materials and Pavement Design, 14, 2, 2013, 221–238, DOI: 10.1080/14680629.2013.779301

Xiao F., Yao S., Wang J., Li X., Amirkhanian S.: A literature review on cold recycling technology of asphalt pavement. Construction and Building Materials, 180, 2018, 579–604, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.06.006

Gonzalez A.: An Experimental Study of the Deformational and Performance Characteristics of Foamed Bitumen Stabilised Pavements. PhD thesis. University of Canterbury, New Zealand, 2009

Dong W., Charmot S.: Proposed Tests for Cold Recycling Balanced Mixture Design with Measured Impact of Varying Emulsion and Cement Contents. Journal of Materials in Civil Engineering, 31, 2, 2019, DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002611

Nivedya M.K., Ravindran P., Murali Krishnan J.: Experimental investigations and constitutive modeling of bitumen stabilized mixtures. International Journal of Engineering Science, 102, 2016, 36–54, DOI: 10.1016/j.ijengsci.2016.02.008

Jenkins K.J., Collings D.C.: Mix design of bitumen-stabilised materials – South Africa and abroad. Road Materials and Pavement Design, 18, 2, 2017, 331–349, DOI: 10.1080/14680629.2016.1213511

Orosa P., Pérez I., Pasandín A.R.: Evaluation of the shear and permanent deformation properties of cold in-place recycled mixtures with bitumen emulsion using triaxial tests. Construction and Building Materials, 328, 27054, 2022, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127054

Jenkins K. J., Long F.M., Ebels L. J.: Foamed bitumen mixes = shear performance?. International Journal of Pavement Engineering, 8, 2, 2007, 85–98, DOI: 10.1080/10298430601149718

Jenkins K.J.: Mix design considerations for cold and half-warm bituminous mixes with emphasis on foamed bitumen. PhD thesis. University of Stellenbosch, South Africa, 2000

Gómez-Meijide B., Pérez I.: Nonlinear elastic behavior of bitumen emulsion-stabilized materials with C&D waste aggregates. Construction and Building Materials, 98, 2015, 853–863, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.07.004

Kim Y., Lee H.D., Heitzman M.: Dynamic Modulus and Repeated Load Tests of Cold In-Place Recycling Mixtures Using Foamed Asphalt. Journal of Materials in Civil Engineering, 21, 6, 2009, DOI: 10.1061/(ASCE)0899-1561(2009)21:6(279)

Kim Y., Lee H.D.: Performance Evaluation of Cold In-place Recycling Mixtures Using Emulsified Asphalt Based on Dynamic Modulus, Flow Number, Flow Time, and Raveling Loss. KSCE Journal of Civil Engineering, 16, 4, 2012, 586–593, DOI:10.1007/s12205-012-1376-0

Silva Vanderlei D., Meneses J.P.C., Vasconcelos K., Bernucci L.L.B.: Permanent Deformation Assessment of Cold Recycled Asphalt Mixtures. Advances in Materials Science and Engineering, 2022, 8247787, 2022, DOI: 10.1155/2022/8247787

Li J., Li M., Hao W.: Key Performance Analysis of Emulsified Asphalt Cold Recycling Mixtures of the Middle Layer of Pavement Structure. Materials, 16, 4, 1613, 2023, DOI: 10.3390/ma16041613

AASHTO T378-22 Standard Method of Test for Determining the Dynamic Modulus and Flow Number for Asphalt Mixtures Using the Asphalt Mixture Performance Tester (AMPT)

Tebaldi G., Dave E., Marsac P., Muraya P., Hugener M., Pasetto M., Graziani A., Grilli A., Bocci M., Marradi A., Wendling L., Gaudefroy V., Jenkins K., Loizos A., Canestrari F.: Synthesis of standards and procedures for specimen preparation and in-field evaluation of cold-recycled asphalt mixtures. Road Materials and Pavement Design, 15, 2, 2014, 272–299, DOI: 10.1080/14680629.2013.866707

Tebaldi G., Dave E., Hugener M., Cannone Falchetto A., Perraton D., Grilli A.: Cold Recycling of Reclaimed Asphalt Pavements. in: Testing and Characterization of Sustainable Innovative Bituminous Materials and Systems. State-of-the-Art Report of the RILEM Technical Committee 237-SIB. RILEM, 2018, DOI: 10.1007/978-3-319-71023-5

Dołżycki B.: Guidelines for Design and Paving of Mineral-Cement-Emulsion Mixes (MCE) (in Polish). General Directorate for National Roads and Motorways, 2014

PN-EN 13808:2013-10 Asfalty i lepiszcza asfaltowe. Zasady klasyfikacji kationowych emulsji asfaltowych

Biligiri K., Kaloush K.E., Mamlouk M.S., Witczak M.W.: Rational Modeling of Tertiary Flow for Asphalt Mixtures. Paper 07-0344. TRB 86th Annual Meeting: Compendium of Papers, Washington, DC, January 21–25, 2007

Kaloush K.E., Witczak M.W., Sullivan B.: Simple performance test for permanent deformation evaluation of asphalt mixtures. 6th RILEM Symposium PTEBM’03, Zurich, 2003

Kaloush K.E., Witczak M.W., Roque R., Brown S., D’Angelo J., Marasteanu M., Masad E.:Tertiary flow characteristics of asphalt mixtures (with discussion and closure). Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 71, 2002, 248–280

Mejłun Ł., Jaskuła P.: Odporność na deformacje trwałe betonu asfaltowego przeznaczonego do warstwy ścieralnej z różnymi asfaltami na podstawie badania Flow Number (in Polish). Drogownictwo, 7–8, 2019, 196–202

Francken L.: Pavement Deformation Law of Bituminous Road Mixes in Repeated Load Triaxial Compression. Vol. 1. Proceedings of 4th International Conference on Structural Design of Asphalt Pavements, Ann Arbor, Michigan, August 22–26, 1977


Wykorzystanie metody Flow Number do oceny odporności na deformacje trwałe mieszanek stabilizowanych emulsją asfaltową

  
Konieczna, Katarzyna; Król, Jan. Wykorzystanie metody Flow Number do oceny odporności na deformacje trwałe mieszanek stabilizowanych emulsją asfaltową. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, [S.l.], v. 22, n. 4, p. 491-502, gru. 2023. ISSN 2449-769X. Available at: <>. Date accessed: 13 maj. 2024 doi:http://dx.doi.org/10.7409/RABDIM.023.030.