Polymer powder-modified mineral-cement mix with bitumen emulsion

Przemysław Buczyński; Grzegorz Mazurek; Marek Iwański; Jakub Krasowski; Maciej Krasowski

doi:10.7409/rabdim.026.006

Opublikowane: 2026-03-31

Tom 25 Nr 1 (2026)

Mieszanka mineralno-cementowa z emulsją asfaltową modyfikowana proszkiem polimerowym

Przemysław Buczyński

, Grzegorz Mazurek

, Marek Iwański

, Jakub Krasowski

, Maciej Krasowski

Dział: Artykuły

https://doi.org/10.7409/rabdim.026.006

Abstrakt

W artykule zaprezentowano wpływu modyfikatora polimerowego (P) na właściwości mieszanki mineralno-cementowo-emulsyjnych (MCE). W części teoretycznej artykułu omówiono sposoby produkcji mieszanek w technologii recyklingu głębokiego „na zimno”. Opisano metodę produkcji „in place – na miejscu” oraz „in plant – z dowozu”. Przedstawiono również opis redyspergowalnego proszku polimerowego (RPP) pełniącego rolę modyfikatora polimerowego. W części badawczej przedstawiono plan eksperymentu oraz omówiono metodykę badawczą wykorzystaną w ocenie wpływu modyfikatora polimerowego na właściwości mieszanki MCE. Projekt zakładał wykonanie mieszanek MCE, zróżnicowanych pod względem rodzaju oraz ilości proszku polimerowego, cementu oraz emulsji asfaltowej. Zaprojektowano mieszanki mineralno-cementowo-emulsyjne z modyfikatorem polimerowym o zmiennym udziale cementu od 0,5% do 3,5%, emulsji asfaltowej od 0% do 5% oraz redyspergowalnego proszku polimerowego z przedziału od 0,5% do 3,5%. W ramach eksperymentu wykonano łącznie 15 mieszanek, zaprojektowanych zgodnie z planem eksperymentu Boxa-Behnkena. W planie badań dokonano oceny następujących właściwości fizycznych i mechanicznych: zawartość wolnych przestrzeni V_m, nasiąkliwość n_w, wytrzymałość na rozciąganie pośrednie ITS, odporność na szkodliwe działanie wody TSR, moduł sztywności wg metody IT-CY oraz odporności na pękanie w układzie SCB. Na podstawie wykonanych badań dokonano analizy uzyskanych wyników badań i oceniono wpływ redyspergowalnego proszku polimerowego na właściwości recyklowanej mieszanki MCE. Po wykonaniu analiz, przeprowadzono proces optymalizacji składu mieszanki w zakresie wymagań określonych w polskich wytycznych do projektowania.

Słowa kluczowe:

destrukt asfaltowy, emulsja asfaltowa, recykling, recyklowana mieszanka na zimno, redyspergowalny proszek polimerowy

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)
Marek Iwański, Grzegorz Mazurek, Wpływ wapna hydratyzowanego na odporność nawierzchni SMA na okleinowanie , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 12 Nr 4 (2013)
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)
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)
Jacek Sudyka, Grzegorz Mazurek, Wyznaczanie temperatury warstw asfaltowych w pomiarach FWD i TSD z wykorzystaniem uczenia maszynowego , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 24 Nr 3 (2025)
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, Artur Kowalczyk, Marcin Podsiadło, Prognozowanie nieodwracalnej podatności i nawrotu sprężystego asfaltów modyfikowanych plastomerami odpadowymi w badaniu MSCR , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 4 (2023)
Piotr Radziszewski, Piotr Pokorski, Adam Liphardt, Michał Sarnowski, Jan Król, Karol Kowalski, Marek Iwański, Anna Chomicz-Kowalska, Wpływ dodatku włókien na trwałość zmęczeniową kompozytów mineralno-asfaltowych do warstw nawierzchni drogowej wykonywanych w technologii na gorąco i na ciepło , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 24 Nr 4 (2025)
Grzegorz Mazurek, Przemysław Buczyński, Marek Iwański, Artur Kowalczyk, Marcin Podsiadło, Matúš Kozel, Wpływ geosiatki szklanej i węglowej z recyklingu na odporność na propagację spękań betonu asfaltowego , Roads and Bridges – Drogi i Mosty: Tom 25 Nr 1 (2026)

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Buczyński, P., Mazurek, G., Iwański, M., Krasowski, J., & Krasowski, M. (2026). Mieszanka mineralno-cementowa z emulsją asfaltową modyfikowana proszkiem polimerowym. Roads and Bridges – Drogi I Mosty, 25(1), 71–97. https://doi.org/10.7409/rabdim.026.006

Cited by / Share

Licencja

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

Bibliografia

Iwański M., Chomicz-Kowalska A., Buczyński P., Mazurek G., Cholewińska M., Iwański M.M., Ramiączek P., Maciejewski K.: Procedury projektowania oraz wytyczne stosowania materiałów odpadowych i z recyklingu do technologii wytwarzania mieszanek metodą na zimno z asfaltem spienionym (MCAS). Wytyczne do Raportu RID-I/6, NCBiR, GDDKiA, 2018 (available in Polish from the authors)
Google Scholar

Szydłowski C., Dołżycki B.: Ocena odporności na pękanie podbudów drogowych z mieszanek mineralno-cementowo-emulsyjnych (MCE). Materiały Budowlane, 1, 10, 2017, 83-87, DOI: 10.15199/33.2017.10.28 (in Polish)
Google Scholar

Buczyński P., Iwański M.: The influence of a polymer powder on the properties of a cold-recycled mixture with foamed bitumen. Materials, 12, 24, 2019, DOI:10.3390/ma12244244
Google Scholar

Kukiełka J., Bańkowski W.: The experimental study of mineral-cement-emulsion mixtures with rubber powder addition. Construction and Building Materials, 226, 2019, 759-766, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.07.276
Google Scholar

Piłat J., Radziszewski P.: Nawierzchnie asfaltowe. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2004 (in Polish)
Google Scholar

Dołżycki B.: Instrukcja projektowania i wbudowania mieszanek mineralno-cementowo-emulsyjnych (MCE). GDDKiA, Warszawa, 2019 (in Polish)
Google Scholar

https://www.wirtgen-group.com/en-pl/applications/road-construction/road-rehabilitation/cold-in-situ-recycling/ (available: 16.09.2024)
Google Scholar

Recykling na zimno. Wirtgen Group Company, Windhagen, 2004, https://www.wirtgen-group.com/binary/full/o254548v95_Cold_recycling_Highlight_flyer_plPL.pdf (available in Polish: 16.09.2024)
Google Scholar

Bitumen stabilised materials. A guideline for the design and construction of bitumen emulsion and foamed bitumen stabilised materials. Asphalt Academy, Technical Guideline 2 (TG2). Second Edition, Pretoria, 2009
Google Scholar

Buczyński P., Iwański M., Mazurek G., Krasowski J., Krasowski M.: Effects of Portland cement and polymer powder on the properties of cement-bound road base mixtures. Materials, 13, 19, 2020, Article ID: 4253, DOI: 10.3390/ma13194253
Google Scholar

Piłat J., Radziszewski P., Kalabińska M.: The analysis of visco-elastic properties of mineral-asphalt mixes with lime and rubber powder. Proceedings of the 2nd Eurasphalt and Eurobitume Congress, Book 1-Session 1, Barcelona, 2000, 648-654
Google Scholar

Iwański M., Buczyński P., Mazurek G.: The use of gabbro dust in the cold recycling of asphalt paving mixes with foamed bitumen. Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, 64, 4, 2016, 763-773, DOI: 10.1515/bpasts-2016-0085
Google Scholar

Badagliacco D., Megna B., Valenza A.: Induced modification of flexural toughness of natural hydraulic lime based mortars by addition of giant reed fibers. Construction Materials, 13, 2020, Article ID: e00425, DOI: 10.1016/j.cscm.2020.e00425
Google Scholar

Zapała-Sławeta J., Mazurek G., Woś J.: Analysis of the influence of PET and glass packaging waste materials on the physical and mechanical properties of cementitious composites. Applied Sciences, 13, 22, 2023, Article ID: 12409, DOI: 10.3390/app132212409
Google Scholar

Radziszewski P., Liphardt A., Sarnowski M., Kowalski K., Pokorski P., Konieczna K., Król J., Iwański M., Chomicz-Kowalska A., Maciejewski K., Iwański M.M., Michalec M.: Ageing Evaluation of foamed polymer modified bitumen with bio-flux additive. Materials, 16, 6, 2023, Article ID: 2167, DOI: 10.3390/ma16062167
Google Scholar

Eskandarsefat S., Venturini L., Ciarlitti A., Sogno E., Ottonelli L.: Asphalt concrete modification with plastomers: A case study conducted 7 years after construction. Infrastructures, 7, 3, 2022, Article ID: 29, DOI: 10.3390/infrastructures7030029
Google Scholar

He L., Ma Y., Liu Q., Mu Y.: Surface modification of crumb rubber and its influence on the mechanical properties of rubber-cement concrete. Construction and Building Materials, 120, 2016, 403-407, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.05.025
Google Scholar

Stepien A.: Recycling in building materials: Analysis of the possibilities and results of using recycled glass sand in autoclaved materials. Energies, 16, 8, 2023, Article ID: 3529, DOI: 10.3390/en16083529
Google Scholar

Crucho J., Picado-Santos L., Neves J.: Mechanical performance of cement bound granular mixtures using recycled aggregate and coconut fiber. Applied Sciences, 12, 4, 2022, Article ID: 1936, DOI: 10.3390/app12041936
Google Scholar

Buczyński P., Iwański M., Krasowski J.: Assessment of the impact of hydraulic binder on the properties of the cold recycled mixture with foamed bitumen and bitumen emulsion: Field tests. Buildings, 10, 12, 2020, Article ID: 223, DOI: 10.3390/buildings10120223
Google Scholar

Łukowski P.: Modyfikacja materiałowa betonu. Stowarzyszenie Producentów Cementu, Kraków, 2016
Google Scholar

PN-EN 12697-26:2018 Bituminous mixtures – Test methods – Part 26: Stiffness
Google Scholar

PN-EN 13286-41:2021 Unbound and hydraulically bound mixtures – Part 41: Test method for determination of the compressive strength of hydraulically bound mixtures
Google Scholar

Buczynski P., Iwanski M.: Rheological properties of mineral-cement mix with foamed bitumen with the addition of redispersible polymer powder. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 471, 3, 2019, Article ID: 032013, DOI: 10.1088/1757-899X/471/3/032013
Google Scholar

PN-EN 12697-8:2005 Bituminous mixtures – Test methods for hot mix asphalt – Part 8: Determination of void characteristics of bituminous specimens
Google Scholar

PN-S-04001-12:1967 Drogi samochodowe i lotniskowe. Mieszanki mineralno-bitumiczne. Badania. Oznaczenie nasiąkliwości (in Polish)
Google Scholar

PN-EN 12697-23:2004 Bituminous mixtures – Test methods for hot mix asphalt – Part 23: Determination of the indirect tensile strength of bituminous specimens
Google Scholar

Cold recycling: Wirtgen cold recycling technology. Wirtgen Group, Windhagen, 2012, https://www.researchgate.net/profile/Kim-Jenkins-4/publication/327738860_Recommendation_of_RILEM_TC237-SIB_on_cohesion_test_of_recycled_asphalt/links/5bab48b445851574f7e65b40/Recommendation-of-RILEM-TC237-SIB-on-cohesion-test-of-recycled-asphalt.pdf (available: 16.09.2024)
Google Scholar

PN-EN 12697-44:2019 Bituminous mixtures – Test methods – Part 44: Crack propagation by semi-circular bending test
Google Scholar

Piasta Z., Lenarcik A.: Applications of statistical multi-criteria optimisation in design of concretes. In: Optimization methods for material design of cement-based composites. E & FN Spon, London, New York, 1998, 45-59
Google Scholar

Kukiełka L.: Podstawy badań inżynierskich. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2002
Google Scholar

Gadomska-Gajadhur A., Jańczewski D., Różycki C., Synoradzki L.: Projektowanie procesów technologicznych: matematyczne metody planowania eksperymentów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2020
Google Scholar

https://develve.net/Box-Behnken%20design.html (available: 10.03.2015)
Google Scholar

PN-EN 12697-30:2018 Bituminous mixtures. Test methods. Specimen preparation by impact compactor
Google Scholar

PN-EN 12697-31:2007 Bituminous mixtures. Test methods for hot mix asphalt. Specimen preparation by gyratory compactor
Google Scholar

Raschia S., Chauhan T., Panwar S., Carter A., Graziani A., Perraton D.: Effect of water and cement content on the mechanical properties of cold recycled mixtures (CRM) with bitumen emulsion. Proceedings of the 5th International Symposium on Asphalt Pavements & Environment (APE), Springer, Cham, 2019, Lecture Notes in Civil Engineering, 48, 2019, 274-282, DOI: 10.1007/978-3-030-29779-4_27
Google Scholar

Graziani A., Iafelice C., Raschia S., Perraton D., Carter A.: A procedure for characterizing the curing process of cold recycled bitumen emulsion mixtures. Construction and Building Materials, 173, 2018, 754-762, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.04.091
Google Scholar

Dołżycki B., Jaczewski M., Szydłowski C.: The Impact of long-time chemical bonds in mineral-cement-emulsion mixtures on stiffness modulus. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, 13, 2, 2018, 121-126, DOI: 10.7250/bjrbe.2018-13.406
Google Scholar

Dołżycki B., Szydlowski C., Jaczewski M.: The influence of combination of binding agents on fatigue properties of deep cold in-place recycled mixtures in Indirect Tensile Fatigue Test (ITFT). Construction and Building Materials, 239, 2020, Article ID: 117825, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117825
Google Scholar

Khalid H.A., Monney O.K.: Moisture damage potential of cold asphalt. International Journal of Pavement Engineering, 10, 5, 2009, 311-318, DOI: 10.1080/10298430802169838
Google Scholar

Xia Y., Lin J., Chen Z., Cai J., Hong J., Zhu X.: Fatigue cracking evolution and model of cold recycled asphalt mixtures during different curing times. Materials, 15, 13, 2022, Article ID: 4476, DOI: 10.3390/ma15134476
Google Scholar

Dołżycki B., Jaczewski M., Szydłowski C.: Cold recycled mixtures for binder courses – laboratory evaluation of mechanical properties. Proceedings of the 7th International Conference on Road and Rail Infrastructure, Pula, Croatia, 2022, 355-361, DOI: 10.5592/CO/CETRA.2022.1388
Google Scholar

Lazić Ž.R.: Design of experiments in chemical engineering: A practical guide. Wiley-VCH, Weinheim, 2004
Google Scholar