Kierrätysasfaltin markkinakelpoisuuden edellytysten luominen – Demokohteena bitumikatetta (kattohuopaa) sisältävä asfaltti

Thumbnail Image

Files

master_Heinonen_Aiju_1970.pdf (18.71 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2017-10-30

Department

Major/Subject

Liikenne- ja tietekniikka

Mcode

R3004

Degree programme

Yhdyskunta- ja ympäristötekniikan koulutusohjelma

Language

fi

Pages

100 + 31

Series

Abstract

Diplomityön tavoitteena oli selvittää bitumikatteen käyttökelpoisuutta asfaltin ainesosaksi ja luoda toimintatapamalli sekä menetelmäohjeistus edistämään uusien kierrätysmateriaalien hallittua käyttöönottoa asfalttiteollisuudessa. Diplomityö tehtiin osana "Kierrätysasfaltin markkinakelpoisuuden edellytysten luominen, demo-kohteena kattohuopaa sisältävä asfaltti" -tutkimusprojektia, joka kuuluu Tekesin hallinnoimaan INKA – innovatiiviset kaupungit (2014–2017) -ohjelmaan. Tutkimusaineisto koostui kahdeksasta bitumikatetta sisältävästä päällystyskohteesta, joista kahdesta porattiin yhteensä 128 bitumikatetta sisältävää näytettä sekä referenssinäytettä ilman bitumikatetta. Teknisen kelpoisuuden selvittämiseksi tehtiin laajat laboratoriokokeet, joissa selvitettiin bitumikatetta sisältävän asfaltin toiminnallisia ominaisuuksia ja näytteistä uutettujen sideaineseosten ominaisuuksia sekä verrattiin tuloksia referenssinäytteiden tuloksiin. Lisäksi kaikille koekohteille tehtiin visuaaliset tarkastukset. Referenssimassaan verrattuna bitumikatetta sisältävässä massassa oli bitumikatteen sisältämän bitumin verran vähemmän tuoretta bitumia. Tällöin bitumikatetta sisältävän massan jäykkyys kasvoi ja deformaatiokestävyys parani verrattuina referenssimassoihin. RAS-näytteiden jäykkyydet olivat silti samanlaisia muihin tyypillisiin suomalaisiin asfalttimassoihin verrattuna. Halkaisuvetolujuudessa ja muissa massa- ja kappaletesteissä ei ollut merkittäviä eroja bitumikate- ja referenssimassojen välillä. Bitumikatteen lisääminen nosti kuitenkin sideaineseosten kompleksimoduulia (jäykkyyttä) ja pienensi vaihekulmaa (virtaavuutta). Lisäksi Glover-Rowe-parametri osoitti bitumikatteen lisäyksen muuttavan sideaineseoksen jäykkyyden ja virtaavuuden riippuvuutta siten, että tietyllä jäykkyydellä sideaineen kyky virrata heikkeni. Tästä huolimatta kylmäominaisuuksissa ei havaittu eroja Fraass-murtumispiste- ja kompleksimoduulitestien perusteella. Bitumikatteen teknisen kelpoisuuden lisäksi selvitettiin myös terveydellinen soveltuvuus ja ympäristökelpoisuus. Tutkimuksessa tehtyjen laboratoriokokeiden ja selvitysten perusteella ei tullut esille rajoituksia, jotka estäisivät bitumikatteen käytön asfaltin ainesosana tutkituissa käyttökohteissa.

The aim of this master’s thesis was to investigate the usability of recycled asphalt shingles (RAS) in asphalt mixtures and to develop the procedure and guidelines to accelerate the controlled use and commercialization of novel recycled materials in the asphalt pavement industry. The thesis was a part of a research project which was included in the Innovative Cities (2014–2017) programme managed by Tekes. The research comprised eight test sites, which were paved with asphalt mixture containing asphalt shingles. A total of 128 core samples with asphalt shingles and reference samples without shingles were drilled from two of these test sites. Large number of laboratory tests were conducted to evaluate the performance of the asphalt mixture with shingles and the binder extracted from the cores. The test results were compared with the results from the reference samples. Additionally, a visual evaluation was conducted for all of the eight test sites. The amount of fresh bitumen in the RAS-mixtures were reduced by the amount of bitumen contributed by RAS. In this situation the use of asphalt shingles increased the stiffness and resistance to permanent deformation of the mixture. Still the stiffness of the RAS-mixture was similar with typical Finnish asphalt mixtures. There were no major differences between the reference mixture and the RAS-mixture, as verified by indirect tensile strength and other tests performed on the mixtures and core samples. However, the use of asphalt shingles increased the complex shear modulus of the binders and decreased the phase angle (viscous flow). As verified by Glover-Rowe parameter, there were changes in the correlation of stiffness and flow properties, indicating that the use of shingles reduced binder’s ability to flow at a known level of stiffness. On the other hand, differences in the low temperature performance were not observed with the Fraass breaking point and complex modulus tests. The usability of recycled asphalt shingles was also investigated from the health and environmental point of view. The laboratory tests and investigations have not revealed any restrictions that would prohibit the use of asphalt shingles in asphalt mixtures.

Description

Supervisor

Pellinen, Terhi

Thesis advisor

Aromaa, Kalle
Tuominen, Kati

Keywords

bitumikaterouhe, RAS, kattohuopa, asfaltti, kierrätysmateriaali, kiertotalous

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201711277778

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG