Roads and Bridges - Drogi i Mosty
22, 4, 2023, 363-378

Prognozowanie właściwości mieszanki mineralno-spoiwowej wytwarzanej w technologii na „zimno" z asfaltem spienionym w aspekcie właściwości zapraw ze spoiw hydraulicznych

Przemysław Buczyński Poczta
https://orcid.org/0000-0003-0798-8093
Politechnika Świętokrzyska, Wydział Budownictwa i Architektury, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce
Grzegorz Mazurek Poczta
https://orcid.org/0000-0002-9735-1725
Politechnika Świętokrzyska, Wydział Budownictwa i Architektury, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce
Marek Iwański Poczta
https://orcid.org/0000-0002-0414-682X
Politechnika Świętokrzyska, Wydział Budownictwa i Architektury, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce
Published: 2023-12-30

Streszczenie

W artykule przedstawiono korelację pomiędzy właściwościami mechanicznymi mieszanki mineralno-spoiwowej z asfaltem spienionym (MCAS) a właściwościami mechanicznymi zapraw, w których składzie zastosowano spoiwo hydrauliczne. Istotą prezentowanych wyników badań była próba wyjaśnienia, czy za pomocą wstępnych wyników badań uzyskanych dla zapraw możliwe jest prognozowanie właściwości recyklowanej mieszanki na zimno z asfaltem spienionym (MCAS). Prognozę cech MCAS przez właściwości zapraw ograniczono do podstawowych właściwości mechanicznych zapraw, tj. wytrzymałości na ściskanie (RC) oraz wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu (Rf). Do osiągnięcia zamierzonego celu zaprojektowano siedem spoiw hydraulicznych o składzie kontrolowanym poprzez plan eksperymentu sympleksowo-centroidowy, zwany planem mieszaniny. Składniki spoiw hydraulicznych, które zostały wykorzystane do jego kompozycji to: cement portlandzki CEM I 32,5R, wapno hydratyzowane Ca(OH)2 oraz uboczne cementowe produkty pylaste (UCPP). Zaprojektowane i przygotowane w warunkach laboratoryjnych spoiwa hydrauliczne zastosowano w składzie mieszanki mineralno- -spoiwowej z asfaltem spienionym w ilości 3,0% (m/m). Następnie w warunkach laboratoryjnych przygotowano mieszankę mineralno- -spoiwową z asfaltem spienionym i wykonano badania właściwości mechanicznych, tj. wytrzymałość na pośrednie rozciąganie ITSDRY, wytrzymałość na ściskanie osiowe UCS, moduł sztywności (Sm), odporność na pękanie (KIC) oraz moduł dynamiczny |E*| wyznaczony w funkcji częstotliwości i temperatury. Wyniki analiz pozwalają stwierdzić, że istnieje potencjalnie możliwość prognozowania wybranych właściwości mechanicznych mieszanki MCAS dzięki analizie wyników mechanicznych dla zapraw. Ma to jednak ograniczone zastosowanie. Wyniki badań uzyskane dla właściwości nieniszczących, tj. dla modułu dynamicznego |E*|, w sposób zadowalający zostają opisane przez wyniki wytrzymałości zapraw na ściskanie po 28 dniach pielęgnowania. Pozostałe analizowane cechy nie wykazały istotnej zależności.

Słowa kluczowe


podbudowa recyklowana, asfalt spieniony, spoiwo hydrauliczne, recykling głęboki na zimno, korelacja

Pełny tekst:

PDF PDF

Bibliografia


Czapik P., Zapała-Sławeta J., Owsiak Z., Stępień P.: Hydration of cement by-pass dust. Construction and Building Materials, 231, 117139, 2020, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117139

Szyller A., Król J., Bańkowski W.: Współczesne doświadczenia ze stosowania recyklingu na gorąco w wytwórni mieszanek mineralno-asfaltowych w Polsce. Nawierzchnie asfaltowe, 1, 2017

Dołżycki B.: Polish experience with cold in-place recycling. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 236, 012089, 2017, DOI: 10.1088/1757-899X/236/1/012089

Skotnicki Ł., Kuźniewski J., Szydło A.: Stiffness Identification of Foamed Asphalt Mixtures with Cement, Evaluated in Laboratory and In Situ in Road Pavements. Materials, 13, 5, 1128, 2020, DOI: 10.3390/ma13051128

Iwański M., Mazurek G., Buczyński P.: Bitumen Foaming Optimisation Process on the Basis of Rheological Properties. Materials, 11, 10, 1854, 2018, DOI: 10.3390/ma11101854

Niazi Y., Jalili M.: Effect of Portland cement and lime additives on properties of cold in-place recycled mixtures with asphalt emulsion. Construction and Building Materials, 23, 3, 2009,1338–1343, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2008.07.020

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

Dołżycki B.: Spękania nawierzchni z podbudową mieszanki mineralno-cementowo-emulsyjnej na przykładzie drogi krajowej nr 7. Drogownictwo, 12, 2009, 411–417

Baghini M.S., Ismail A., Bin Karim M.R.: Evaluation of cement-treated mixtures with slow setting bitumen emulsion as base course material for road pavements. Construction and Building Materials, 94, 2015, 323–336, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.07.057

Kavussi A., Modarres A.: Laboratory fatigue models for recycled mixes with bitumen emulsion and cement. Construction and Building Materials, 24, 10, 2010, 1920–1927, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2010.04.009

Raport z Projektu Badawczego – Nowoczesne Technologie Materiałowe TECHMATSTRATEG I „Innowacyjna technologia wykorzystująca optymalizację środka wiążącego przeznaczonego do recyklingu głębokiego na zimno konstrukcji nawierzchni zapewniająca jej trwałość eksploatacyjną”. (TECHMATSTRATEG1/349326/9/NCBR/2017). NCBiR, 2017–2021

Iwański M., Mazurek G., Buczyński P., Iwański M.M.: Effects of hydraulic binder composition on the rheological characteristics of recycled mixtures with foamed bitumen for full depth reclamation. Construction and Building Materials, 330, 127274, 2022, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127274

Montgomery D.C.: Design and analysis of experiments. 10th Edition. John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2013

Deming S.N., Morgan S.L.: Experimental design: a chemometric approach. Second, revised and expanded edition. Amsterdam, Elsevier, 1993

Dołżycki B.: Instrukcja projektowania i wbudowania mieszanek mineralno-cementowo-emulsyjnych (MCE). Warszawa, GDDKiA, 2014

Dołżycki B., Jaczewski M., Szydłowski C., Bańkowski W., Gajewski M.: Analysis of selected mechanical properties of mineral-cement-emulsion mixtures (MCE). Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 22, 1, 2023, 41–61, DOI: 10.7409/rabdim.023.003

Iwański M., Buczyński P.: Properties of the Recycled Base Course with Respect to the Road Binder Type. The 9th International Conference „Environmental Engineering” 22–23 May 2014, Vilnius, Lithuania, DOI: 10.3846/enviro.2014.156

Owsiak Z., Czapik P., Zapała-Sławeta J.: Properties of a Three-Component Mineral Road Binder for Deep-Cold Recycling Technology. Materials, 13, 16, 2020, DOI: 10.3390/ma13163585

Iwański M., Mazurek G., Chomicz-Kowalska A., Buczyński P., Cholewińska M., Iwański M.M., Maciejewski K., Ramiączek P.: Influence of mixed hydraulic binder on the properties of recycled asphalt mixtures with foamed bitumen. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 22, 1, 2023, 81–114, DOI: 10.7409/rabdim.023.005

Cold – Recycling Technology. Wirtgen Group, 2012

Csanyi L.H.: Foamed asphalt. American Road Builders Association (ARBA), Technical Bulletin, 240, 1959, 3–14

Guatimosim F.V.K., Vasconcelos L., Bernucci L.L.B., Jenkins K.J.: Laboratory and field evaluation of cold recycling mixture with foamed asphalt. Road Materials and Pavement Design, 19, 2, 2018, 385–399, DOI: 10.1080/14680629.2016.1261726

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, 2021, DOI: 10.3390/ma14112803

PN-EN 13286-2 :2010 Mieszanki niezwiązane i związane hydraulicznie. Część 2: Metody badań laboratoryjnych gęstości na sucho i zawartości wody. Zagęszczanie metodą Proctora

PN-EN 13282-1:2013-07 Hydrauliczne spoiwa drogowe: Część 1: Hydrauliczne spoiwa drogowe szybkowiążące. Skład wymagania i kryteria zgodności

PN-EN 13282-2:2015-06 Hydrauliczne spoiwa drogowe: Część 2: Hydrauliczne spoiwa drogowe normalnie wiążące. Skład wymagania i kryteria zgodności

Owsiak Z., Zapała-Sławeta J., Czapik P.: Raport 1/1/PŚk/2018 – Wyniki badań innowacyjnego środka wiążącego. Politechnika Świętokrzyska, Kielce, 2018

PN-EN 196-1 Metody badania cementu: Część 1: Oznaczanie wytrzymałości

Wiłun Z.: Zarys geotechniki: podręcznik akademicki. Warszawa, WKŁ, 2013

Tayeh B.A., Hamada H.M., Almeshal I., Bakar B.H.A.: Durability and mechanical properties of cement concrete comprising pozzolanic materials with alkali-activated binder: A comprehensive review. Case Studies in Construction Materials, 17, e01429, 2022, DOI: 10.1016/j.cscm.2022.e01429

Neville A.M., Ajdukiewicz A., Degler A., Kasperkiewicz J.: Właściwości betonu. Kraków, Stowarzyszenie Producentów Cementu, 2012

Sobczyk M.: Statystyka. Wyd. 5 uzup. Warszawa, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2007

Steczkowski J., Zeliaś A.: Statystyczne metody analizy cech jakościowych. Warszawa, PWE, 1981


Prognozowanie właściwości mieszanki mineralno-spoiwowej wytwarzanej w technologii na „zimno" z asfaltem spienionym w aspekcie właściwości zapraw ze spoiw hydraulicznych

  
Buczyński, Przemysław; Mazurek, Grzegorz; Iwański, Marek. 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, [S.l.], v. 22, n. 4, p. 363-378, gru. 2023. ISSN 2449-769X. Available at: <>. Date accessed: 12 maj. 2024 doi:http://dx.doi.org/10.7409/rabdim.023.019.


Bookmark and Share