Effect of Bitumen Grade, Bitumen Percentage and Mineral Binders on Mixture Properties in Foam Bitumen-Stabilized RAP Materials

Year 2020, Volume: 2 Issue: 1, 1 - 11, 30.06.2020

Kemal Muhammet Erten , Serdal Terzi , Hüseyin Akbulut

Abstract

The rates of using reclaimed asphalt pavement (RAP) materials in road construction work depend as much on the quality of the recycled material as on the effects of the additives blended with these materials to the mixture. For asphalt cold recycling, which can be made with different methods and additives, the optimum amount of water in the mixture and the cure that develops accordingly, the correct compaction of the mixture is two important aspects in terms of pavement performance. For this reason, different bitumen grades, different bitumen percentages and mixtures with different mineral binders were prepared for cold recycle with foam bitumen and optimum water requirement, bulk specific gravity values of the productions and variation of the heights of the Marshall briquettes were investigated. Productions made with cement, lime and fly ash, which are used as mineral binders, change of California Bearing Ratio values were observed. In the productions, 4 types of penetration bitumen (50/70-70/100-100/150-160/220) and the effect of using different percentages of them were revealed. Results showed that decreased bitumen penetration, increased bitumen percentage and increased RAP material percentage made it difficult to compact the material and the optimum water percentage was directly affected by mineral binders.

Keywords

RAP, Mineral binders, Foam bitumen, Optimum mixture water, CBR

Supporting Institution

Karayolları Genel Müdürlüğü, SDÜ BAP

Project Number

KGM-ARGE/2017-1, 4939-D1-17

Thanks

This study was supported by SDU (Süleyman Demirel University) scientific research project 4939-D1-17 and KGM-ARGE/2017-1 KGM (General Directorate of highways) project.

Köpük Bitümle Stabilize RAP Malzemelerde Bitüm Sınıfı, Bitüm Yüzdesi ve Mineral Esaslı Bağlayıcıların Karışım Özelliklerine Etkisi

Abstract

Geri kazanılmış asfalt kaplama (RAP) malzemelerin yol yapım çalışmalarında kullanım oranları, kazınmış malzemenin niteliğine bağlı olduğu kadar bu malzemelerle harmanlanan katkı maddelerinin karışıma olan etkilerine de bağlıdır. Farklı yöntemler ve katkı maddeleriyle yapılabilen asfalt soğuk geri kazanımı için, karışım optimum su miktarı buna bağlı olarak gelişen kür olayı ve karışımın uygun sıkıştırılması kaplama performansı açısından önem arz eden iki husustur. Bu nedenle çalışmada RAP malzemenin köpük bitümle soğuk geri kazanımı için; farklı bitüm sınıfları, farklı bitüm yüzdeleri ve farklı mineral esaslı bağlayıcılar ile karışımlar hazırlanmış, üretimlere ait optimum su ihtiyacı, hacim özgül ağırlığı değerleri ve üretilen Marshall briketlerinin yüksekliklerinin değişimi araştırılmıştır. Çalışmada mineral esaslı bağlayıcı olarak kullanılan çimento, kireç ve uçucu külle yapılan üretimlerde CBR (kaliforniya taşıma oranı) değerlerinin değişimi gözlenmiştir. Yapılan üretimlerde 50/70-70/100-100/150 ve 160/220 olmak üzere 4 tip penetrasyon bitümü ve bunların farklı yüzdelerinin kullanılmasının etkisi ortaya koyulmuştur. Ayrıca RAP malzemenin bitümden ayrıştırılmış agregasının farklı oranlarda kullanımı için 4 adet üretim yapılmış ve RAP malzemedeki bitümün karışıma katkısı araştırılmıştır. Elde dilen sonuçlar; bitüm penetrasyonunun azalmasının, bitüm yüzdesinin artmasının ve RAP malzeme yüzdesinin artmasının malzemenin sıkışmasını zorlaştırdığı ve optimum su yüzdesinin mineral esaslı bağlayıcılardan doğrudan etkilendiğini göstermiştir.  

Keywords

RAP, Mineral esaslı bağlayıcı, Köpük bitüm, Optimum karışım suyu, CBR

Project Number

KGM-ARGE/2017-1, 4939-D1-17

References

• Brown, S. F., Needham, D. (2000). A study of cement modified bitumen emulsion mixtures, Asphalt Paving Technologists Proc, 69, 92–121.
• Cliatt, B., Plati, C., & Loizos, A. (2016). Investigating resilient modulus interdependence to moisture for reclaimed asphalt pavement aggregates, Procedia Engineering, 143, 244–251.
• Demirel, Z., Kadıoğlu, M., Aray, S., Orhan, F., Alp, A. (1999). Toprak ve stabilizasyon laboratuvarı el kitabı. Ankara: Karayolları Genel Müdürlüğü
• Dolzycki, B., Jaczewski, M., & Szydlowski, C. (2017). The long-term properties of mineral cement-emulsion mixtures, Construction and Building Materials, 156, 799–808.
• Graziani, A., Iafelice, C., Raschia, S., Perraton, D., & Carter, A. (2018). A procedure for characterizing the curing process of cold recycled bitumen emulsion mixtures. Construction and Building Materials, 173, 754–762.
• Izquierdo, M., Querol, X., & Vazquez, E. (2011). Procedural uncertainties of proctor compaction tests applied on MSWI bottom ash, Journal of Hazardous Materials, 186, 1639–1644.
• McDaniel, R., Anderson, R. M. (2001). Recommended Use of reclaimed asphalt pavement in the superpave mix design method: technician's manual. National Cooperative Highway Research Program. (NCHRP Report 452).
• Muthen, K. M. (1998). Foamed Asphalt Mixes Mix Design Procedure. (Rapor No: CR-98/077).
• Saha, D. C., Mandal, J. N. (2017). Laboratory investigations on reclaimed asphalt pavement (RAP) for using it as base course of flexible pavement. Procedia Engineering, 189, 434 – 439.
• Seferoğlu, A. G., Seferoğlu, M. T., & Akpınar, M. V. (2015). Yol aşınma tabakasının geri dönüşüm malzemesi olarak ulaşım üstyapısında kullanılabilirliğinin araştırılması. 2nd International Sustainable Buildings Symposium, Ankara, Türkiye.
• Seferoğlu, A. G., Seferoğlu, M. T., & Akpinar, M. V. (2018). Experimental study on cement-treated and untreated RAP blended bases cyclic plate loading test. Construction and Building Materials, 182, 580–587.
• Türk Standartları Enstitüsü. (2006). TS 1900-2. İnşaat mühendisliğinde zemin laboratuvar deneyleri-Bölüm 2: mekanik özelliklerin tayini
• Türk Standartları Enstitüsü. (2006). TS 1900-2. İnşaat mühendisliğinde zemin laboratuvar deneyleri-Bölüm 1: fiziksel özelliklerin tayini
• Wang, Y., Leng, Z., Li, X., & Hu, C. (2018). Cold recycling of reclaimed asphalt pavement towards improved engineering performance, Journal of Cleaner Production, 171, 1031-1038.
• Wen, H. (2010). Laboratory comparison of crushed aggregate, recycled pavement materials with and without high carbon fly ash. Geotechnical and Geological Engineering, 28, 405-411.
• Wirtgen cold recycling technology (2012). Germany: Wirtgen GmbH, Windhagen.
• Yan, J., Zhu, H., Zhang, Z., Gao, L., & Charmot, S., (2014). The Theoretical Analysis of the RAP Aged Asphalt Influence on the Performance of Asphalt Emulsion Cold Recycled Mixes, Construction and Building Materials, 71, 444–450.