Open Access (Artykuł w pliku PDF)

The influence of modified binders on properties of low-noise asphalt mixtures in low-temperatures

dr inż. Roman Pacholak, Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Nauk o Środowisku
ORCID: 0000-0002-8136-1523
dr inż. Andrzej Plewa, Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Nauk o Środowisku
ORCID: 0000-0002-9470-9314
prof. dr hab. inż. Władysław Gardziejczyk, Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Nauk o Środowisku
ORCID: 0000-0002-9130-3773

Adres do korespondencji: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript. 

DOI: 10.15199/33.2023.08.05
Oryginalny artykuł naukowy

Streszczenie. W artykule przedstawiono analizę wpływu lepiszczy modyfikowanych na właściwości techniczne mieszanek mineralno-asfaltowych o obniżonym poziomie hałasu w ujemnych temperaturach. Jako modyfikatory asfaltu 50/70 zastosowano kopolimer styrenowo-butadienowo-styrenowy (SBS), miał gumowy oraz kompozyt SBS-miał gumowy. Badania przeprowadzono na mieszankach mineralno-asfaltowych typu asfalt porowaty (PA8), mastyks grysowy SMA8, mastyks grysowy SMA8 LA oraz mastyks grysowy SMA8 LA z dodatkiem granulatu gumowego (10%, 20% i 30%). Wykazano, że badane modyfikatory znacznie rozszerzają dolną granicę zakresu lepkosprężystości asfaltu 50/70. Stwierdzono, że korzystniejszy wpływ na właściwości niskotemperaturowe mieszanek mineralno-asfaltowych o obniżonym poziomie hałasu w ujemnych temperaturach, wg badania TSRST (Thermal Steress Restrained Specimen Tensile Strength), ma typ mieszanki niż rodzaj zastosowanego modyfikatora. Ustalono, że z punktu widzenia poprawy właściwości w ujemnych temperaturach najlepszym rozwiązaniem jest mieszanka typu SMA8 LAz zastosowaniem granulatu gumowego (10%) i asfaltu 50/70 modyfikowanego kompozytem SBS-miał gumowy.
Słowa kluczowe: nawierzchnie o obniżonym poziomie hałasu; asfalt modyfikowany; granulat gumowy; właściwości niskotemperaturowe.

Abstract. This paper presents the analysis of the influence of modified binders on the technical properties of low-noise asphalt mixtures at negative temperatures. Styrene-butadiene-styrene (SBS) copolymer, crumb rubber (CR) and SBS-CR composite were used as modifiers for 50/70 bitumen. The research conducted on asphalt mixtures of porous asphalt (PA8), stone mastic asphalt SMA8, noise optimized stone mastic asphalt SMA8 LA and SMA8 LA with the addition of rubber granulate RG [10%, 20%and 30%]. It was shown that the tested modifiers significantly extend the lower bound of viscoelastic range of the 50/70 bitumen. The type of mixture had a greater effect on the low-temperature properties of low-noise asphalt mixtures in the TSRST (Thermal Steress Restrained Specimen Tensile Strength) test than the type of used modifier. The best solution, in terms of improving low-temperature properties, was found to be an SMA8 LAmixture using 10% of RG and 50/70 bitumen modified with SBS-CR composite.
Keywords: low-noise pavements; modified bitumen; rubber granulate; low-temperature performance.

Literatura
[1] Kleizienė R, Šernas O, Vaitkus A, Simanavičienė R. Asphalt Pavement Acoustic Performance Model. Sustainability. 2019; https://doi. org/10.3390/su11102938.
[2] Gardziejczyk, W. Hałaśliwość nawierzchni drogowych. 2018; Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej.
[3] Gajewski M, Langlois PA. Prediction of Asphalt Concrete Low-Temperature Cracking Resistance on the Basis of Different Constitutive Models. Procedia Eng. 2014; https://doi. org/10.1016/j. proeng. 2014.12.016.
[4] Velasquez R, Labuz J, Marasteanu M, ZofkaA. Revising Thermal Stresses in the TSRST for Low-Temperature Cracking Prediction. J. Mater. Civ. Eng. 2009; https://doi. org/10.1061/(ASCE) 0899-1561 (2009) 21: 11 (680).
[5] Radziszewski P, Piłat J, Plewa A. Wykorzystanie Miejscowych Kruszyw Naturalnych z Regionu Polski Północno-Wschodniej Do Budowy Nawierzchni Asfaltowych. 56 Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN oraz Komitetu Nauki PZITB, Kielce-Krynica, 19-24 września 2010: problemy naukowo-badawcze budownictwa. Wydaw. Politech. Świętokrzyskiej. 2010.
[6] Wu S, He R, Chen H, LuoY. Low Temperature Characteristics ofAsphalt Mixture Based on the Semi-Circular Bend and Thermal Stress Restrained Specimen Test in Alpine Cold Regions. Constr. Build. Mater. 2021; https://doi. org/10.1016/j.conbuildmat.2021.125300.
[7] Pszczola M, Jaczewski M, Szydlowski C.Assessment of Thermal Stresses in Asphalt Mixtures at Low Temperatures Using the Tensile Creep Test and the Bending Beam Creep Test. Appl. Sci. 2019; https://doi. org/10.3390/app9050846.
[8] Błażejowski K, Wójcik-Wiśniewska M. Odporność na zmęczenie i pękanie mieszanek mineralno-asfaltowych z różnymi asfaltami. IV Śląskie Forum Drogownictwa 13.04.2016 r.
[9] Lin P, Huang W, Tang N, Xiao F, Li Y. Understanding the Low Temperature Properties of Terminal Blend Hybrid Asphalt through Chemical and Thermal Analysis Methods. Constr. Build. Mater. 2018; https://doi. org/10.1016/j. conbuildmat. 2018.02.060.
[10] Pszczoła M, Judycki J. Evaluation of Thermal Stresses inAsphalt Layers Incomparison with TSRST Test Results. 7th RILEM International Conference on Cracking in Pavements. Springler. 2012; https://doi. org/10.1007/978-94-007-4566-7_5.
[11] Chen Y, Xu S, Tebaldi G, Romeo E. Role of Mineral Filler in Asphalt Mixture. Road Mater. Pavement Des. 2022; https://doi. org/10.1080/14680629.2020.1826351.
[12] Qian C, Fan W,Yang G, Han L, Xing B, Lv X. Influence of Crumb Rubber Particle Size and SBS Structure on Properties of CR/SBS CompositeModified Asphalt. Constr. Build. Mater. 2020; https://doi. org/10.1016/j. conbuildmat. 2019.117517.
[13] Wang T,Wei X, Zhang D, Shi H, Cheng Z. Evaluation for Low Temperature Performance of SBS Modified Asphalt by Dynamic Shear Rheometer Method. Buildings. 2021; https://doi.org/10.3390/buildings11090408.
[14] Zhou J, ChenX, Xu G, Fu Q. Evaluation of Low Temperature Performance for SBS/CR CompoundModifiedAsphalt Binders Based on FractionalViscoelasticModel. Constr. Build.Mater. 2019; https://doi. org/10.1016/j. conbuildmat. 2019.04.064.
[15] Pszczola M, Szydlowski C, Jaczewski M. Influence of Cooling Rate and Additives on Low-Temperature Properties of Asphalt Mixtures in the TSRST. Constr. Build. Mater. 2019; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2019.01.148.
[16] Zaumanis M, Valters A. Comparison of Two Low-Temperature Cracking Tests for Use in Performance-BasedAsphaltMixture Design. Int. J. Pavement Eng. 2020; https://doi. org/10.1080/10298436.2018.1549323.
[17] Yang T, JiaY, PanY, ZhaoY. Evaluation of the Low-Temperature Cracking Performance of Recycled Asphalt Mixture: A Development of Equivalent Fracture Temperature. Buildings 2022; https://doi.org/10.3390/buildings12091366.
[18] Gardziejczyk W, Plewa A, Pacholak R. Effect of Addition of Rubber Granulate and Type of Modified Binder on the Viscoelastic Properties of Stone Mastic Asphalt Reducing Tire/Road Noise (SMA LA). Materials. 2020; https://doi. org/10.3390/ma13163446.
[19] Pacholak R. Praca doktorska: Wpływ właściwości lepko-sprężystych asfaltów modyfikowanych na wybrane cechy techniczne mieszanek mineralno- asfaltowych o obniżonej hałaśliwości (niepublikowana na prawach rękopisu). Politechnika Białostocka. 2022.
[20] Błażejowski K, Wójcik-Wiśniewska M, Baranowska W, Ostrowski P. Poradnik asfaltowy. 2014. ORLEN Asphalt, Płock.
[21] Iwański M, Cholewińska M, Mazurek G.Właściwości asfaltu z dodatkamimodyfikującymi po procesie starzenia krótkoterminowego. Budownictwo i Architektura. 2014; 13 (1): 15 – 27.

Przyjęto do druku: 19.07.2023 r.

Materiały Budowlane 08/2023, strona 24-28 (spis treści >>)