Investigation of Low Temperature Properties of Asphalt Mixture Containing Recycled Asphalt Materials

摘要

L’uso di sempre maggiori quantita’ di Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) nella costruzione di pavimentazioni stradali in conglomerato bituminoso e’ diventata una delle maggiori priorita’ per i suoi benefici economici e ambientali. Di recente, altri materiali quali Recycled Asphalt Shingles (RAS) hanno trovato stesso campo di applicazione. Tuttavia pochi sono gli studi eseguiti sull’impiego di RAP e RAS alle basse temperature. Questa tesi si occupa di studiare l’uso di tre materiali di riciclo, RAP, Tear off Scrap Shingles (TOSS) and Manufacturer Waste Scrap Shingles (MWSS) nelle miscele di conglomerato bituminoso alle basse temperature, tramite prove sperimentali, analisi statistica e modellazione. La parte sperimentale prevede prove di three-point bending creep con il Bending Beam Rheometer (BBR) su 17 miscele di conglomerato bituminoso. L’effetto di RAP, TOSS e MWSS su creep stiffness, m-value, thermal stress e critical temperature e’ stato valutato tramite analisi statistica, evidenziando come TOSS e MWSS influenzino le prestazioni del conglomerato bituminoso solo per specifici contenuti di RAP. Nella parte teorica, i provini di conglomerato bituminoso sono stati analizzati sulla base di digital image analysis, modelli micromeccanici e analogici e con simulazioni agli elementi finiti. La frazione volumica e la distribuzione granulometrica sono state stimate a aprtire dalle binary images attraverso digital processing. La frazione volumica e la distribuzione granulometrica media degli aggregati dei 17 conglomerati bituminosi analizzati sono risultate molto simili nonsotante siano stati impiegati differenti quantita’ di materiale riciclato per il loro confezionamento. La struttura interna delle miscele di conglomerato bituminoso e’ stata analizzata tramite la valutazione della spatial correlation functions dei provini di BBR. L’assenza di ampie fluttuazioni delle correlation functions ha indicato che la microstruttura delle differenti miscele non e’ influenzata dalla presenza di RAP, TOSS e MWSS. Due modelli, uno micromeccanico e uno analogico, sono stati usati per la backcalculation della creep stiffness del legante bituminoso per un numero ridotto di miscele e i risultati successivamente confrontati con la creep stiffness ottenuta sperimentalmente dal legante estratto. Questo ha permesso di notare come i riusltati della backcalculation diano valori di creep stiffness molto piu’ elevati rispetto a quelli del legante estratto. Infine i due modelli, micromeccanico e analogico, sono stati validati tramite simulazioni bidimensionali agli elementi finiti.