Prognozowanie nieodwracalnej podatności i nawrotu sprężystego asfaltów modyfikowanych plastomerami odpadowymi w badaniu MSCR

Grzegorz Mazurek; Przemysław Buczyński; Marek Iwański; Artur Kowalczyk; Marcin Podsiadło

doi:10.7409/RABDIM.023.034

Opublikowane: 2023-12-30

Tom 22 Nr 4 (2023)

Prognozowanie nieodwracalnej podatności i nawrotu sprężystego asfaltów modyfikowanych plastomerami odpadowymi w badaniu MSCR

Grzegorz Mazurek

, Przemysław Buczyński

, Marek Iwański

, Artur Kowalczyk

, Marcin Podsiadło

Dział: Artykuły

https://doi.org/10.7409/RABDIM.023.034

Abstrakt

W artykule dokonano oceny możliwości prognozy charakterystyk mikrostruktury nieodwracalnej części modułu podatności i procentowego nawrotu w badaniu MSCR za pomocą podstawowych właściwości asfaltu. W badaniach poddano kontrolowaniu 7 zmiennych. W ramach badania zastosowano dwa typy asfaltów 20/30 i 70/100 oraz dwa rodzaje plastomeru odpadowego. Cały proces badawczy został podporządkowany planowi Placketta-Burmana. Rezultaty wzbogacono o analizę mikrostruktury dyspersji plastomeru odpadowego w asfalcie. W rezultacie stwierdzono, że wpływ mikrostruktury na nieodwracalną część modułu podatności i procentowego nawrotu nie był znaczący. Natomiast proces mieszania istotnie wpływał na stan rozproszenia cząstek plastomeru w asfalcie. Dzięki technice MARS udało się powiązać podstawowe cechy asfaltu, takie jak penetracja, temperatura mięknienia, temperatura łamliwości oraz lepkość dynamiczna z nieodwracalną częścią modułu podatności i procentowym nawrotem ze skutecznością wyrażoną przez współczynnik determinacji R2=99%. Wskazano również, że rodzaj plastomeru odgrywa znaczącą rolę w kształtowaniu wartości procentowego nawrotu asfaltu.

Słowa kluczowe:

modyfikacja asfaltu, plastomer odpadowy, MARS, morfologia polimeru, recykling

Podobne artykuły

Piotr Zieliński, Badania mieszanek mineralno-asfaltowych z dodatkiem odpadowych pap bitumicznych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 21 Nr 4 (2022)
Muhammad Karami, Rahayu Sulistyorini, Indah Marlina Ardianti, Krzywa wiodąca modułu sztywności sprężystej mieszanek asfaltowych zawierających lepiszcze modyfikowane asfaltem naturalnym Buton (BRA) , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 19 Nr 4 (2020)
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)
Michał Sarnowski, Asfalty modyfikowane chemicznie o poprawionej adhezji do kruszywa , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 4 (2015)
Piotr Radziszewski, Jerzy Piłat, Michał Sarnowski, Karol J. Kowalski, Jan B. Król, Wpływ wysokiej temperatury na właściwości materiałów stosowanych w konstrukcjach asfaltowych nawierzchni mostowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 3 (2015)
Józef Judycki, Zastosowanie nowej metody obliczania naprężeń termicznych opartej na teorii lepko-sprężystości do analizy spękań niskotemperaturowych w warstwach asfaltowych nawierzchni , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 19 Nr 1 (2020)
Seoyoung Cho, Éva Lakatos, Analiza MES i zmęczeniowa nawierzchni podatnych na podstawie modelowania rozkładu temperatury , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 21 Nr 2 (2022)
Marcin Bilski, Marta Mielczarek, Przemysław Górnaś, Mieczysław Słowik, Patrycja Wojciechowska, Ocena wpływu sposobu dozowania dodatku asfaltu naturalnego Gilsonite na właściwości mieszanki mineralno-asfaltowej , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 21 Nr 3 (2022)
Roman Nagórski, Krzysztof Błażejowski, Magdalena Nagórska, Analiza porównawcza ugięć i odkształceń dwóch nawierzchni drogowych o dużym obciążeniu ruchem , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 1 (2015)
Michał Sarnowski, Właściwości reologiczne asfaltów drogowych modyfikowanych polimerem SBS i kwasem polifosforowym , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 1 (2015)

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

Możesz również Rozpocznij zaawansowane wyszukiwanie podobieństw dla tego artykułu.

Inne teksty tego samego autora

Marek Iwański, Grzegorz Mazurek, Anna Chomicz-Kowalska, Przemysław Buczyński, Małgorzata Cholewińska, Mateusz Marek Iwański, Krzysztof Maciejewski, Piotr Ramiączek, Wpływ spoiwa mieszanego na właściwości recyklowanej mieszanki mineralno-asfaltowej z asfaltem spienionym w aspekcie jej uziarnienia , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 1 (2023)
Przemysław Buczyński, Grzegorz Mazurek, Marek Iwański, Prognozowanie właściwości mieszanki mineralno-spoiwowej wytwarzanej w technologii na „zimno" z asfaltem spienionym w aspekcie właściwości zapraw ze spoiw hydraulicznych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 4 (2023)
Marek Iwański, Grzegorz Mazurek, Wpływ wapna hydratyzowanego na odporność nawierzchni SMA na okleinowanie , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 12 Nr 4 (2013)
Marek Iwański, Grzegorz Mazurek, Wpływ wosku syntetycznego na moduł sztywności betonu asfaltowego , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 11 Nr 3 (2012)
Grzegorz Mazurek, Przemysław Buczyński, Marek Iwański, Renata Horodecka, Wpływ trójskładnikowego spoiwa hydraulicznego na właściwości recyklowanej podbudowy z asfaltem spienionym oraz emulsją asfaltową: badania terenowe , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 21 Nr 4 (2022)

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Mazurek, G., Buczyński, P., Iwański, M., Kowalczyk, A., & Podsiadło, M. (2023). Prognozowanie nieodwracalnej podatności i nawrotu sprężystego asfaltów modyfikowanych plastomerami odpadowymi w badaniu MSCR. Roads and Bridges - Drogi I Mosty, 22(4), 533–548. https://doi.org/10.7409/RABDIM.023.034

Cited by / Share

Licencja

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

Bibliografia

Christensen D.W., Bonaquist R.: Use of Strength Tests for Evaluating the Rut Resistance of Asphalt Concrete. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 71, 2002, 692–711
Google Scholar

Nizamuddin S., Boom Y.J., Giustozzi F.: Sustainable Polymers from Recycled Waste Plastics and Their Virgin Counterparts as Bitumen Modifiers: A Comprehensive Review. Polymers, 13, 19, 3242, 2021, DOI: 10.3390/polym13193242 DOI: https://doi.org/10.3390/polym13193242
Google Scholar

Iwański M., Chomicz-Kowalska A., Mazurek G., Buczyński P., Cholewińska M., Iwański M.M., Maciejewski K., Ramiączek P.: Effects of the Water-Based Foaming Process on the Basic and Rheological Properties of Bitumen 70/100. Materials, 14, 11, 2803, 2021, DOI: 10.3390/ma14112803 DOI: https://doi.org/10.3390/ma14112803
Google Scholar

Zhu J., Birgisson B., Kringos N.: Polymer modification of bitumen: Advances and challenges. European Polymer Journal, 54, 2014, 18–38, DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2014.02.005 DOI: https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2014.02.005
Google Scholar

Read J., Whiteoak D., Hunter R.N.: The Shell Bitumen handbook, 5th edition. London, Thomas Telford Publishing, 2003
Google Scholar

Dong F., Zhao W., Zhang Y., Wei J., Fan W., Yu Y., Wang Z.: Influence of SBS and asphalt on SBS dispersion and the performance of modified asphalt. Construction and Building Materials, 62, 2014, 1–7, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.03.018 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.03.018
Google Scholar

Airey G.: Rheological properties of styrene butadiene styrene polymer modified road bitumens⋆. Fuel, 82, 14, 2003, 1709–1719, DOI: 10.1016/S0016-2361(03)00146-7 DOI: https://doi.org/10.1016/S0016-2361(03)00146-7
Google Scholar

Li B., Li X., Kundwa M.J., Li Z., Wei D.: Evaluation of the adhesion characteristics of material composition for polyphosphoric acid and SBS modified bitumen based on surface free energy theory. Construction and Building Materials, 266, 121022, 2021, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121022
Google Scholar

Padhan R.K., Sreeram A.: Enhancement of storage stability and rheological properties of polyethylene (PE) modified asphalt using cross linking and reactive polymer based additives. Construction and Building Materials, 188, 2018, 772–780, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.08.155 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.08.155
Google Scholar

Airey G.D.: Rheological evaluation of ethylene vinyl acetate polymer modified bitumens. Construction and Building Materials, 16, 8, 2002, 473–487, DOI: 10.1016/S0950-0618(02)00103-4 DOI: https://doi.org/10.1016/S0950-0618(02)00103-4
Google Scholar

Mazurek G., Šrámek J., Buczyński P.: Composition Optimisation of Selected Waste Polymer-Modified Bitumen. Materials, 15, 24, 8714, 2022, DOI: 10.3390/ma15248714 DOI: https://doi.org/10.3390/ma15248714
Google Scholar

Singh B., Kumar L., Gupta M., Chauhan G.S.: Polymer-modified bitumen of recycled LDPE and maleated bitumen. Journal of Applied Polymer Science, 127, 1, 2013, 67–78, DOI: 10.1002/app.36810 DOI: https://doi.org/10.1002/app.36810
Google Scholar

Khakimullin Y.N.: Properties of Bitumens Modified by Thermoplastic Elastomers. Mechanics of Composite Materials, 36, 5, 2000, 417–422, DOI: 10.1023/A:1026659520096 DOI: https://doi.org/10.1023/A:1026659520096
Google Scholar

Airey G.D.: Styrene butadiene styrene polymer modification of road bitumens. Journal of Materials Science, 39, 3, 2004, 951–959, DOI: 10.1023/B:JMSC.0000012927.00747.83 DOI: https://doi.org/10.1023/B:JMSC.0000012927.00747.83
Google Scholar

Giavarini C., De Filippis P., Santarelli M.L., Scarsella M.: Production of stable polypropylene-modified bitumens. Fuel, 75, 6, 1996, 681–686, DOI: 10.1016/0016-2361(95)00312-6 DOI: https://doi.org/10.1016/0016-2361(95)00312-6
Google Scholar

Pyshyev S., Gunka V., Grytsenko Y., Bratychak M.: Polymer Modified Bitumen: Review. Chemistry & Chemical Technology, 10, 4s, 2016, 631–636, DOI: 10.23939/chcht10.04si.631 DOI: https://doi.org/10.23939/chcht10.04si.631
Google Scholar

Liu P., Lu K., Li J., Wu X., Qian L., Wang M., Gao S.: Effect of aging on adsorption behavior of polystyrene microplastics for pharmaceuticals: Adsorption mechanism and role of aging intermediates. Journal of Hazardous Materials, 384, 121193, 2020, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2019.121193 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121193
Google Scholar

Pandey A., Islam Sk.S., G.D. Ransingchung R.N., Ravindranath S.S.: Comparing the performance of SBS and thermoplastics modified asphalt binders and asphalt mixes. Road Materials and Pavement Design, 24, sup1, 2023, 369–388, DOI: 10.1080/14680629.2023.2180999 DOI: https://doi.org/10.1080/14680629.2023.2180999
Google Scholar

Ragaert K., Delva L., Van Geem K.: Mechanical and chemical recycling of solid plastic waste. Waste Management, 69, 2017, 24–58, DOI: 10.1016/j.wasman.2017.07.044 DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.07.044
Google Scholar

Geyer R., Jambeck J.R., Law K.L.: Production, use, and fate of all plastics ever made. Science Advances, 3, 7, e1700782, 2017, DOI: 10.1126/sciadv.1700782 DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.1700782
Google Scholar

Casey D., McNally C., Gibney A., Gilchrist M.D.: Development of a recycled polymer modified binder for use in stone mastic asphalt. Resources, Conservation and Recycling, 52, 10, 2008, 1167–1174, DOI: 10.1016/j.resconrec.2008.06.002 DOI: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2008.06.002
Google Scholar

Awad A., Al-Adday F.: Utilization of waste plastics to enhance the performance of modified hot mix asphalt. International Journal of GEOMATE, 13, 40, 2017, 132–139, DOI: 10.21660/2017.40.170603 DOI: https://doi.org/10.21660/2017.40.170603
Google Scholar

El-Naga I.A., Ragab M.: Benefits of utilization the recycle polyethylene terephthalate waste plastic materials as a modifier to asphalt mixtures. Construction and Building Materials, 219, 2019, 81–90, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.05.172 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.05.172
Google Scholar

Choudhary R., Kumar A., Murkute K.: Properties of Waste Polyethylene Terephthalate (PET) Modified Asphalt Mixes: Dependence on PET Size, PET Content, and Mixing Process. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 62, 2018, DOI: 10.3311/PPci.10797 DOI: https://doi.org/10.3311/PPci.10797
Google Scholar

Wang J., Yuan J., Xiao F., Li Z., Wang J., Xu Z.: Performance investigation and sustainability evaluation of multiple-polymer asphalt mixtures in airfield pavement. Journal of Cleaner Production, 189, 2018, 67–77, DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.03.208 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.03.208
Google Scholar

EN 1426:2015 Bitumen and bituminous binders – Determination of needle penetration
Google Scholar

EN 1427:2015 Bitumen and bituminous binders – Determination of the softening point – Ring and Ball method
Google Scholar

EN 12593:2015 Bitumen and bituminous binders – determination of the Fraass breaking point
Google Scholar

ASTM D4402:2015 Standard Test Method for Viscosity Determination of Asphalt at Elevated Temperatures Using a Rotational Viscometer
Google Scholar

Plackett R.L., Burman J.P.: The Design of Optimum Multifactorial Experriments. Biometrika, 33, 4, 1946, 305–325, DOI: 10.1093/biomet/33.4.305 DOI: https://doi.org/10.1093/biomet/33.4.305
Google Scholar

Mazurek G., Podsiadło M.: Optimisation of Polymer Addition Using the Plackett-Burman Experiment Plan. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1203, 022003, 2021, DOI: 10.1088/1757-899x/1203/2/022003 DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1203/2/022003
Google Scholar

Modarres A., Hamedi H.: Effect of waste plastic bottles on the stiffness and fatigue properties of modified asphalt mixes. Materials & Design, 61, 2014, 8–15, DOI: 10.1016/j.matdes.2014.04.046 DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.04.046
Google Scholar

Brasileiro L., Moreno-Navarro F., Tauste-Martínez R., Matos J., Rubio-Gámez M.C.: Reclaimed Polymers as Asphalt Binder Modifiers for More Sustainable Roads: A Review. Sustainability, 11, 3, 646, 2019, DOI: 10.3390/su11030646 DOI: https://doi.org/10.3390/su11030646
Google Scholar

García-Morales M., Partal P., Navarro F.J., Martínez-Boza F., Mackley M.R., Gallegos C.: The rheology of recycled EVA/LDPE modified bitumen. Rheologica Acta, 43, 5, 2004, 482–490, DOI: 10.1007/s00397-004-0385-4 DOI: https://doi.org/10.1007/s00397-004-0385-4
Google Scholar

McShane S.L., Von Glinow M.A., Sharma R.R.: Organizational behavior: emerging knowledge and pracitice for the real world. New Delhi, Tata McGraw Hill Education, 2011
Google Scholar

Hastie T., Tibshirani R., Friedman. J.H.: The elements of statistical learning: data mining, inference, and prediction. Second Edition. New York, Springer, 2009 DOI: https://doi.org/10.1007/978-0-387-84858-7
Google Scholar

AASHTO TP 70 Standard Method of Test for Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) Test of Asphalt Binder Using a Dynamic Shear Rheometer (DSR)
Google Scholar

EN 13632 Bitumen and bituminous binders – Visualisation of polymer dispersion in polymer modified bitumen
Google Scholar

Schneider C.A., Rasband W.S., Eliceiri K.W.: NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nature Methods, 9, 7, 2012, 671–675, DOI: 10.1038/nmeth.2089 DOI: https://doi.org/10.1038/nmeth.2089
Google Scholar

Ralph B., Kurzydłowski K.J.: The philosophy of microscopic quantification. Materials Characterization, 38, 4–5, 1997, 217–227, DOI: 10.1016/S1044-5803(97)00051-X DOI: https://doi.org/10.1016/S1044-5803(97)00051-X
Google Scholar

Hamid A., Baaj H., El-Hakim M.: Predicting the Recovery and Nonrecoverable Compliance Behaviour of Asphalt Binders Using Artificial Neural Networks. Processes, 10, 12, 2633, 2022, DOI: 10.3390/pr10122633 DOI: https://doi.org/10.3390/pr10122633
Google Scholar

AASHTO M 332-2022 Standard Specification for Performance-Graded Asphalt Binder Using Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) Test
Google Scholar

Lander J.P., Włodarz M.: R dla każdego: zaawansowane analizy i grafika statystyczna. APN Promise, Warszawa, 2018, Warszawa, 2018
Google Scholar

Grzegorz Mazurek

gmazurek@tu.kielce.pl
https://orcid.org/0000-0002-9735-1725

Afiliacja:

Politechnika Świętokrzyska, Wydział Budownictwa i Architektury, Katedra Inżynierii Komunikacyjnej, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce Polska

Przemysław Buczyński

https://orcid.org/0000-0003-0798-8093

Afiliacja:

Politechnika Świętokrzyska, Wydział Budownictwa i Architektury, Katedra Inżynierii Komunikacyjnej, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce Polska

Marek Iwański

https://orcid.org/0000-0002-0414-682X

Afiliacja:

Politechnika Świętokrzyska, Wydział Budownictwa i Architektury, Katedra Inżynierii Komunikacyjnej, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce Polska

Artur Kowalczyk

https://orcid.org/0009-0005-1889-3382

Afiliacja:

TRAKT, 26-065 Piekoszów, Szczukowskie Górki 1 Polska

Marcin Podsiadło

https://orcid.org/0000-0002-9188-3472

Afiliacja:

Politechnika Świętokrzyska, Wydział Budownictwa i Architektury, Katedra Inżynierii Komunikacyjnej, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce Polska

Prognozowanie nieodwracalnej podatności i nawrotu sprężystego asfaltów modyfikowanych plastomerami odpadowymi w badaniu MSCR

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Podobne artykuły

Inne teksty tego samego autora

Pobrania

Grzegorz Mazurek

Przemysław Buczyński

Marek Iwański

Artur Kowalczyk

Marcin Podsiadło