Notice: Undefined index: linkPowrot in C:\wwwroot\wwwroot\publikacje\publikacje.php on line 1275
Publikacje
Pomoc (F2)
[84590] Artykuł:

Rheological properties of mineral-cement mix with foamed bitumen with the addition of redispersible polymer powder

(Właściwości reologiczne mieszanki mineralno-cementowej z asfaltem spienionym w aspekcie rodzaju proszku polimerowego)
Czasopismo: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering   Tom: 471, Zeszyt: 032013, Strony: 1-10
ISSN:  1757-8981
Wydawca:  IOP PUBLISHING LTD, DIRAC HOUSE, TEMPLE BACK, BRISTOL BS1 6BE, ENGLAND
Opublikowano: Luty 2019
Seria wydawnicza:  IOP Conference Series-Materials Science and Engineering
 
  Autorzy / Redaktorzy / Twórcy
Imię i nazwisko Wydział Katedra Do oświadczenia
nr 3
Grupa
przynależności
Dyscyplina
naukowa
Procent
udziału
Liczba
punktów
do oceny pracownika
Liczba
punktów wg
kryteriów ewaluacji
Przemysław Buczyński orcid logo WBiAKatedra Inżynierii KomunikacyjnejTakzaliczony do "N"Inżynieria lądowa, geodezja i transport75.00.00  
Marek Iwański orcid logo WBiAKatedra Inżynierii KomunikacyjnejTakzaliczony do "N"Inżynieria lądowa, geodezja i transport25.00.00  

Grupa MNiSW:  Materiały z konferencji międzynarodowej (zarejestrowane w Web of Science)
Punkty MNiSW: 0
Klasyfikacja Web of Science: Proceedings Paper


Pełny tekstPełny tekst     DOI LogoDOI     Web of Science Logo Web of Science    
Słowa kluczowe:

polimerowy  modyfikacja matrycy mineralnej  asfalt spieniony  recyklowana mieszanka na zimno  recykling  moduł zespolony  właściwości reologiczne  wodoodporność  mrozoodporność 



Streszczenie:

Głównym celem badań przedstawionych w artykule było poszukiwanie odpowiedzi w zakresie oddziaływania redyspergowalnego proszku polimerowego na właściwości reologicznych (ocena modułu zespolonego oraz kąta przesunięcia fazowego) w zakresie recyklowanej podbudowy mineralno-cementowej z asfaltem spienionym. Polimerowe proszki redyspergowany w budownictwie stosowane są jako składniki zapraw, betonów cementowych, tynków, klejów oraz klejów do płytek. Jednakże brak jest pozycji literatury związanych z analizą oddziaływania redyspergowanych proszków polimerowachy na właściwości spoiwa przeznaczonego do recyklowanej podbudowy.
Cel badań został zrealizowany poprzez zastosowanie znanych metod identyfikacji w zakresie właściwości reologicznych. Badania modułu zespolonego wykonano w zakresie liniowej lepko-sprężystości dla odkształcenia nie większego niż 25 µstrain wg PN-EN 12697-24 załącznik D. Układ badawczy zakłada określenie modułu zespolonego E* oraz kąta przesunięcia fazowego φ przy pełnej sinusoidzie dla bezpośredniego rozciąganie i ściskanie na próbkach cylindrycznych (DTC-CY). Wprowadzanie do składu spoiwa proszku rdyspergowalnego może również przyczynić się do uzyskania właściwości hydrofobizujących którymi to proszki polimerowe charakteryzują się oraz spowodować zwiększenie sprężystości mieszanki mineralno-cementowej z asfaltem spienionym (FB-RCM). Wzrost sprężystości mieszanki FB-RCM może być spowodowanym modyfikacją matrycy mineralnej i ujawnieniem się interakcji pomiędzy kruszywem-cementem i polimerem. W przypadku recyklowananej podbudowy zjawisko to jest istotne z powodu usytuowania podbudowy w układzie warstw konstrukcyjnych (wzmożone zawilgocenie).




Abstract:

The main objective of the research presented in this article was the search for response concerning the influence of redispersible polymer powder (RPP) on the rheological properties (evaluation of the complex modulus and phase shift angle) of a mineral-cement mix with foamed bitumen (MCAS). Redispersible polymer powders are used in the construction industry as ingredients of mortar, cement concrete, plaster, adhesives and tile cement. However, literature related to an analysis of the influence of redispersible polymer powders on the properties of a mineral-cement mix with foamed bitumen (MCAS). The objective of the research was executed through the use of known identification methods in terms of rheological properties. The analysis of the complex modulus was conducted spanning linear viscoelasticity for deformation spanning 25 to 50 μstrain per PN-EN 12697-24 annex D. The test set-up assumes the determination of the complex modulus E* and the phase shift angle φ at the full sine wave for direct expansion and compression using cylindrical samples (DTC-CY). Using the redispersible polymer powder for MCAS can improve hydrophobic properties and limit rigidity, together with an improvement of the elasticity of the mineral-cement mix with foamed bitumen (MCAS). The increase of elasticity of the MCAS can be caused by a modification of the mineral matrix and a disclosure of interactions between the aggregate-cement and the polymer. In case of a recycled substructure, this phenomenon is significant due to the placement of the substructure in an arrangement of construction layers (increased humidification). Test results have shown a reduction of the complex modulus and the emergence of the effect of the polymer at high temperatures and after a prolonged load period.



B   I   B   L   I   O   G   R   A   F   I   A
[1] P. Łukowski, "Role of polymers in forming of properties of polymer-cement binders and composites", Politechnika Warszawska, Prace Naukowo - Budownictwo, zeszyt 148, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2008, (in Polish).
[2] Y. Ohama "Handbook of polymer-modified concret and mortars
properites and process technology. Noyes Publication, Park Ridge, 1995.
[3] P. Łukawski " Material modification of concrete". SPC, Kraków, 2016, (in Polish "Modyfikacja materiałowa betonu").
[4] I. Gaweł, M. Kalabińska, J. Piłat, "Asphalt for Roads", WKŁ, Warszawa 2001, (in Polish).
[5] L. Czarnecki, " Chemistry in the construction", Arkady, Warszawa 1995, (in Polish - "Chemia w budownictwie").
[6] Y. Ohama, „Polymer-base admixture” Cement and Concrete Composites, Vol. 20, Issues 2–3, pp. 189-2121998, https://doi.org/10.1016/S0958-9465(97)00065-6.
[7] Ł. Kotwica, J. Małolepszy, “The influence of ethylene - vinyl acetate copolymer redispersible powders on cement hydration”, Cement-Lime-Concrete nr 6 14/76, pp.282-291, 2009.
[8] T.M. Pique, S. Baueregger, J. Plank, "Influence of temperature and moisture on the shelf-life of cement admixed with redispersible polymer powder", Construction and Building Materials Vol. 115, pp. 336-344, 2016. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.04.056
[9] J. Schulze, O. Killermann, "Long-term performance of redispersible powders in mortars", Cement and Concrete Research, Vol. 31, Issue 3, pp. 357-362, 2001, https://doi.org/10.1016/S0008-8846(00)00498-1
[10] X.M. Kong, Ch.Ch. Wu, Y.R. Zhang, J.L. Li, “Polymer-modified mortar with a gradient polymer distribution: Preparation, permeability, and mechanical behavior” Constr. and Build. Mater., Vol. 38, pp. 195-203, 2013, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.07.080
[11] M Iwański, G. Mazurek, “The influence of the low-viscosity modifier on viscoelasticity behavior of the bitumen at high operational temperature”, The 8th International Conference, Environmental Engineering, 2011, Vilnius, Lithuania. ELSEVIER, Procedia Engineering Vol. 1-3, pp. 1097-1102, 2011.
[12] M. Iwanski, A. Chomicz-Kowalska, K. Maciejewski, “Application of synthetic wax for improvement of foamed bitumen parameters”, Construction and Building Materials Vol. 83, pp. 62–69, 2015. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.02.060
[13] M. Iwański, G. Mazurek, “Optimization of the Synthetic Wax Content on Example of Bitumen 35/50”, 11th International Conference on Modern Building Materials, Structure and Techniques, MBMST, May 16 – 17, 2013, Vilnius, Lithuania, ELSEVIER, Procedia Engineering, Vol. 57, pp. 414-423, doi. 10.1016/j.proeng.2013.04.054.
[14] J. Piłat, P. Radziszewski, „Asphalt pavements”. WKŁ, Warszawa, 2010. (in Polish - " Nawierzchnie asfaltowe")
[15] Z. Szczepaniak "Concerned with cationic bitumen emulsions" Instytut Badań Dróg i Mostów, Studia i materiały, zeszyt 72, p. 126, Warszawa 2013. (in Polish)
[16] K. Błażejowski, S. Styk, „The asphalt layer technology” WKŁ, Warszawa 2009. (in Polish - " Technologia warstw asfaltowych").
[17] M. Sarnowski, “Rheological properties of road bitumen binders modified with SBS polymer and polyphosphoric acid”, Roads and Bridges,Vol. 14-1, pp. 47-65, 2015 10.7409/rabdim.015.004
[18] J. Zhu, B. Birgisson, N. Kringos, "Polymer modification of bitumen: Advances and challenges", European Polymer Journal Vol. 54, pp. 18-38, 2014. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2014.02.005
[19] A. Khadivar, A.Kavussi, "Rheological characteristics of SBR and NR polymer modified bitumen emulsions at average pavement temperatures", Construction and Building Materials Vol. 47, pp. 1099-1105, 2013, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.05.093
[20] J. Król, P. Radziszewski, K. Kowalski, M. Sarnowski, and P. Czajkowski, “Laboratory and field investigations of polymer and crumb rubber modified bitumen”, Journal of Civil Engineering and Architecture, vol. 8, no. 10, pp. 1327–1334, 2014. DOI.10.17265/1934-7359/2014.10.014
[21] Y. Ohama, "Principle of latex modification and some typical properties of latex-modified mortars and concretes", ACI Materials Journal, vol. 84, pp. 511 - 518, 1987.
[22] L. Czarnecki, H. Schorn, "Nanomonitoring of polymer cement concrete microstructure", International Journal for Restoration of Buildings and Monuments, vol. 13, 3, pp. 141 – 152, 2007.
[23] A. Beeldens, D. Van Gemert, H. Schorn, Y. Ohama, L. Czarnecki, "From microstructure to macrostructure: an integrated model of structure formation in polymer modified concrete" Materials and Structures, vol. 280, pp. 601 – 607, 2005.
[24] AkzoNobel “E ELOTEX Global Product Selection Guide 2014”
[25] L. Czarnecki, “Polymer concretes” Cement-Lime-Concrete, XV/LXXVII nr 2, pp. 63–85, 2010.
[26] Wirtgen Cold Recycling Technology (1rd ed.). (2012). Windhagen: Wirtgen GmbH.
[27] M. Iwański, A. Chomicz-Kowalska, P. Buczyński, G. Mazurek, M. Cholewińska, M.M. Iwański, P. Ramiączek, K. Maciejewski, "Procedury projektowania oraz wytyczne stosowania materiałów odpadowych i z recyklingu do technologii wytwarzania mieszanek metodą na zimno z asfaltem spienionym (MCAS) ". Politechnika Świętokrzyska. Wytyczne do Raportu RID-I/6, zadanie 5. NCBiR, GDDKiA. Kielce 2018.
[28] G.M. Arguelles, F. Giustozzi, M. Crispino, G. W. Flintsch, “Investigating physical and rheological properties of foamed bitumen”, Construction and Building Materials 72 pp. 423–433, 2014. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.09.024
[29] M. Iwanski, A. Chomicz-Kowalska, K. Maciejewski, „Application of synthetic wax for improvement of foamed bitumen parameters”, Construction and Building Materials, vol. 83, pp. 62–69, 2015. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.02.060
[30] EN 13286-2 Unbound and hydraulically bound mixtures. Test methods for the determination of the laboratory reference density and water content. Proctor compaction
[31] EN-12697-31 Bituminous mixtures. Test methods for hot mix asphalt. Specimen preparation by gyratory compaction
[32] P. Jaskuła, “Influence of compaction effectiveness on interlayer bonding of asphalt layers”, The 9th International Conference “ENVIRONMENTAL ENGINEERING”, 22–23 May 2014, Vilnius, Lithuania pp.1-7, 2014. http://dx.doi.org/10.3846/enviro.2014.158Y.
[33] C. Godenzoni, A. Graziani, D. Perraton, “Complex modulus characterisation of coldrecycled mixtures with foamed bitumen and different contents of reclaimed bitumen”. Road Materials and Pavement Design vol. 18(1), pp. 130–150, 2017. http://dx.doi.org/10.1080/14680629.2016.1142467
[34] EN 12697-26 Bituminous mixtures. Test methods for hot mix asphalt. Stiffness
[35] N.I.Md. Yusoff, G.D. Airey, M.R. Hainin, “Predictability of Complex Modulus Using Rheological Models“, Asian Journal of Scientific Research, vol. 3, pp. 18-30, 2010. http://dx.doi.org/10.3923/ajsr.2010.18.30
[36] G.M Rowe, M.J. Sharrock, “Alternate Shift Factor Relationship for Describing the Temperature Dependency of the Visco-Elastic Behaviour of Asphalt Materials”, Transportation Research Record, Vol 2207, pp 125-135, 2011. https://doi.org/10.3141/2207-16
[37] M.W. Witczak , R.E. Root, “Summary of Complex Modulus Laboratory Test Procedures and Results”, STP 561, American Society for Testing and Materials, pp. 67-94, 1976.
[38] A.S.M.A.Rahman, R. A.Tarefder, “Dynamic modulus and phase angle of warm-mix versus hot-mix asphalt concrete” Construction and Building Materials, Vol. 126, pp. 434-441, 2016. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.09.068
[39] B. Dołżycki, M. Jaczewski, C. Szydłowski, “The long-term properties of mineral-cement-emulsion mixtures“, Constr. Build. Mater. Vol. 156 pp 799–808, 2017. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.09.032
[40] P. Buczyński, M. Iwański, “The Influence of Hydrated Lime, Portland Cement and Cement Dust on Rheological Properties of Recycled Cold Mixes with Foamed Bitumen”, 10th International Conference Vilnius Gediminas Technical University Lithuania, pp. 27–28, 2017. https://doi.org/10.3846/enviro.2017.135
[41] G. Mazurek , M. Iwański, „Modelling of Asphalt Concrete Stiffness in the Linear Viscoelastic Region”. IOP Publishing. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 245, 032029, pp 1-10, 2017. doi:10.1088/1757-899X/245/3/032029