Notice: Undefined index: linkPowrot in C:\wwwroot\wwwroot\publikacje\publikacje.php on line 1286
Publikacje
Pomoc (F2)
Nie podano kosztów publikacji ! (W celu uzupełnienia skontaktuj się z Dyrektorem Dyscypliny)

[142820] Artykuł:

The influence of fiber addition on fatigue life of mineral-asphalt composites for road pavement layers constructed using hot and warm mix asphalt technology

(Wpływ dodatku włókien na trwałość zmęczeniową kompozytów mineralno-asfaltowych do warstw nawierzchni drogowej wykonywanych w technologii na gorąco i na ciepło)
Czasopismo: Roads and Bridges – Drogi i Mosty   Tom: 4, Zeszyt: 24, Strony: 391-403
ISSN:  1643-1618
Opublikowano: Listopad 2025
 
  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
Piotr Radziszewski Niespoza "N" jednostkiInżynieria lądowa, geodezja i transport13.00.00  
Piotr Pokorski Niespoza "N" jednostkiInżynieria lądowa, geodezja i transport13.00.00  
Adam Liphardt Niespoza "N" jednostkiInżynieria lądowa, geodezja i transport12.00.00  
Michał Sarnowski Niespoza "N" jednostkiInżynieria lądowa, geodezja i transport12.00.00  
Jan Król Niespoza "N" jednostkiInżynieria lądowa, geodezja i transport12.00.00  
Karol Kowalski Niespoza "N" jednostkiInżynieria lądowa, geodezja i transport12.00.00  
Marek Iwański orcid logo WBiAKatedra Inżynierii KomunikacyjnejTakzaliczony do "N"Inżynieria lądowa, geodezja i transport13.00.00  
Anna Chomicz-Kowalska orcid logo WBiAKatedra Inżynierii KomunikacyjnejTakzaliczony do "N"Inżynieria lądowa, geodezja i transport13.00.00  

Grupa MNiSW:  Publikacja w czasopismach wymienionych w wykazie ministra MNiSzW (część A)
Punkty MNiSW: 0


Pełny tekstPełny tekst     DOI LogoDOI    
Słowa kluczowe:

mieszanki mineralno-asfaltowe  technologia na ciepło  trwałość zmęczeniowa  włókna polime-rowo-bazaltowe 


Keywords:

asphalt mixtures  fatigue life  polymer-basalt fibers  warm mix asphalt 



Streszczenie:

Obecnie w coraz większym stopniu wprowadza się w budownictwie drogowym produkcję mieszanek mineralno-asfaltowych w technologii na ciepło. Ta technologia pozwala na obniżenie temperatury produkcji i wykonania nawierzchni asfaltowych od 30°C do 50°C. Tak znaczne obniżenie temperatury przyczynia się do niż-szych kosztów produkcji, ale także powoduje zmniejszoną emisję ciepła do atmosfery, co jest niezwykle ważne ze względu na ochronę środowiska. Jedną z ważniejszych cech funkcjonalnych warstw nawierzchni drogowej jest jej trwałość zmęczeniowa, którą można polepszyć stosując do mieszanek mineralno-asfaltowych włókna. Do zbrojenia rozproszonego mieszanek mineralno-asfaltowych często są stosowane włókna: aramidowe (AR), szklane (GL) i polimerowo-bazaltowe (PB). W artykule poddano analizie wyniki badań mieszanek mineralno-asfaltowych z tymi włóknami wykonanych w technologii na gorąco, na podstawie których określono ich wpływ na trwałość zmęczeniową. Do dalszych badań wybrano włókna polimerowo-bazaltowe, charakteryzujące się bardzo korzystnym wpływem na odporność na zmęczenie mieszanek betonu asfaltowego (AC) i betonu asfaltowego o wysokim module sztywności (ACWMS). Ważnym problemem materiałowo-technologiczno-konstrukcyjnym jest określenie efektywności działania dodatku włókien do mieszanek mineralno-asfaltowych w technologii na ciepło. W artykule przedstawiono wyniki badań nad innowacyjną technologią produkcji i wbudowania mieszanek mineralno-asfaltowych przy jedno-czesnym zastosowaniu wybranego włókna polimerowo-bazaltowego, środka upłynniającego lepiszcze w postaci proekologicznego upłynniacza pochodzenia roślinnego (bio-fluxu) oraz procesu spieniania asfaltu wodą, co pozwala wytworzyć kompozyt mineralno-asfaltowy w obniżonej temperaturze i o poprawionych parametrach technicznych. W celu potwierdzenia wysokich właściwości funkcjonalnych w pracy przedstawiono wyniki badań zmęczeniowych próbek mieszanek mineralno-asfaltowych przeznaczonych do warstw: ścieralnej i podbudowy z dodatkiem włókien bazaltowych, wykonanych w laboratorium oraz pobranych z odcinka doświadczalnego. Wyniki badań wykazały, że zastosowanie technologii produkcji i wbudowania na ciepło betonu asfaltowego AC 11 do warstwy ścieralnej i ACWMS 22 do warstwy podbudowy, z zastosowaniem włókien polimerowo-bazaltowych, jest bardzo korzystne ze względu na zapewnienie wysokiej trwałości zmęczeniowej.




Abstract:

Currently the warm mix asphalt production is increasingly being adopted in road construction. This technology allows for lower production and paving temperatures for asphalt pavements from 30°C to 50°C. Such a significant temperature reduction contributes to lower production costs and also reduces heat emissions into the atmosphere, which is crucial for environmental protection. One of the most important functional characteristics of road pavement layers is their fatigue life, which can be improved by adding fibers to asphalt mixtures. Aramid (AR), glass (GL), and polymer-basalt (PB) fibers are often used for dispersed reinforcement of asphalt mixtures. This paper analyzes the results of tests on hot mix asphalt mixtures containing these fibers, determining their impact on fatigue life. Polymer-basalt fibers were selected for further testing, as they have a very favorable effect on the fatigue resistance of asphalt concrete (AC) and high modulus asphalt concrete (HMAC) mixtures. The important material, technological and construction problem is to determine the effectiveness of adding fibers to asphalt mixtures in warm mix technology. The article presents the results of re-search on an innovative technology for the production and paving of asphalt mixtures with the simultaneous use of a selected polymer-basalt fibers, a binder fluxing agent in the form of an ecological bio-derived additive (bio-flux) and the process of foaming asphalt with water, which allows the production of a mineral-asphalt composite at a reduced temperature and with improved technical parameters. To confirm their high functional properties, this paper presents fatigue test results of samples of asphalt mixtures intended for the wearing course and the subbase course with the addition of polymer-basalt fibers, prepared in the laboratory and collected from an experimental road section. The test results showed that the use of the technology of producing and paving warm mix asphalt AC 11 for the wearing course and HMAC 22 for the subbase course, using poly-mer-basalt fibers, is highly beneficial in terms of ensuring high fatigue life.



B   I   B   L   I   O   G   R   A   F   I   A
[1] Chen H., Xu Q., Chen S., Zhang Z.: Evaluation and design of fiber-reinforced asphalt mixtures. Materials and Desing, 30, 7, 2009, 2598-2603, DOI: 10.1016/j.matdes.2008.09.030
[2] Abiola O.S., Kupolati W.K., Sadiku R., Ndambuki J.: Utilisation of natural fiber as modifier in bituminous mixes: A review. Construction and Building Materials, 54, 2014, 305-312, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.12.037
[3] Qain S., Ma H., Feng J., Yang R., Huang X.: Fiber reinforcing effect on asphalt binder under low temperature. Construction and Building Materials, 61, 2014, 120-124, DOI:10.1016/j.conbuildmat.2014.02.035
[4] Park P., El-Tawil S., Park S., Naaman A.E.: Cracking re-sistance of fiber reinforced asphalt concrete at −20°C. Construction and Building Materials, 81, 2015, 47-57, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.02.005
[5] Mansourian A., Razmi A., Razavi M.: Evaluation of fracture resistance of warm mix asphalt containing jute fibers. Construction and Building Materials, 117, 2016, 37-46, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.04.128
[6] Radziszewski P., Sarnowski M.: Technologia nowoczesnych nawierzchni asfaltowych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2023 (in Polish)
[7] Liphardt A., Radziszewski P., Sarnowski M.: Evaluation of the feasibility of incorporating higher RAP materials content in asphalt concrete with the use of additives that improve the workability of asphalt mixtures. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 22, 4, 2023, 515-526, DOI: 10.7409/rabdim.023.032
[8] Iwański M., Chomicz-Kowalska A., Maciejewski K., Janus K., Radziszewski P., Liphardt A., Michalec M., Góral K.: Stiffness evaluation of laboratory and plant produced foamed bitumen warm asphalt mixtures with fiber reinforcement and bio-flux additive. Materials, 16, 5, 2023, Article ID: 1950, DOI: 10.3390/ma16051950
[9] Radziszewski P., Sarnowski M., Plewa A., Pokorski P.: Properties of asphalt concrete with basalt-polymer fibres. Archives of Civil Engineering, 64, 4, 2018, 197-209, DOI: 10.2478/ace-2018-0052
[10] Jaskuła P., Stienss M., Szydłowski C.: Wpływ zbrojenia polimerowymi włóknami rozproszonymi na wybrane właściwości mieszanek mineralno-asfaltowych. Drogownictwo, 72, 9, 2017, 275-280 (in Polish)
[11] Mashaan N., Karim M., Khodary F., Saboo N., Milad A.: Bituminous pavement reinforcement with fiber: A review. CivilEng, 2, 3, 2021, 599-611, DOI: 10.3390/civileng2030033
[12] Min-Jae K., Soonho K., Doo-Yeol Y., Hyunoh S.: Enhancing mechanical properties of asphalt concrete using synthetic fibers. Construction and Building Materials, 178, 2018, 233-243,DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.05.070
[13] Iwański M., Chomicz-Kowalska A., Maciejewski K.: Application of synthetic wax for improvement of foamed bitumen parameters. Construction and Building Materials, 83, 2015, 62-69, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.02.060
[14] Chomicz-Kowalska A., Mrugała J., Maciejewski K.: Evaluation of foaming performance of bitumen modified with the addition of surface active agent. IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 245, 3, 2017, Article ID: 032086, DOI: 10.1088/1757-899X/245/3/032086
[15] Chomicz-Kowalska A.: Statistical methods for evaluating associations between selected foamed bitumen parameters. Proceedings of the 6th International Conference: Bituminous Mixtures and Pavements, Thessaoniki, Greece, 2015, Bituminous Mixtures and Pavements VI, Ed. A. Nikolaides, CRC Press, London, 2015, 3-12
[16] Innowacyjne hybrydowe zbrojenie kompozytowe FRP do konstrukcji infrastrukturalnych o podwyższonej trwałości. Program Badań Stosowanych (PBS), Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR), Politechnika Warszawska, Ra-port z badań PBS3/A2/20/2015, 2015-2018 (in Polish)
[17] Iwański M., Chomicz-Kowalska A., Maciejewski K., Iwański M.M., Radziszewski P., Liphardt A., Król J.B., Sarnowski M., Kowalski K.J., Pokorski P.: Warm mix asphalt binder utilizing water foaming and fluxing using bio-derived agent. Materials, 15, 24, 2022, DOI: 10.3390/ma15248873
[18] Iwański M., Chomicz-Kowalska A., Maciejewski K., Iwański M.M., Radziszewski P., Liphardt A., Król J.B., Sarnowski M., Kowalski K.J., Pokorski P.: Effects of laboratory ageing on the FTIR measurements of water-foamed bio-fluxed asphalt binders. Materials, 16, 2, 2023, Article ID: 513, DOI: 10.3390/ma16020513
[19] Radziszewski P., Liphardt A., Sarnowski M., Kowalski K.J., Pokorski P., Konieczna K., Król J.B., Iwański M., Chomicz--Kowalska A., Maciejewski K., Iwański M.M., Michalec M.:Ageing evaluation of foamed polymer modified bitumen with bio-flux additive. Materials, 16, 6, 2023, Article ID: 2167, DOI: 10.3390/ma16062167
[20] Chomicz-Kowalska A., Iwański M., Maciejewski K., Iwański M.M., Radziszewski P., Liphardt A., Pokorski P., Król J.:High performing WMA surface course and high modulus asphalt concretes evaluated using different stiffness moduli measuring methods. 8th E&E Congress Eurasphalt & Eurobitume, Budapest, Hungary, 2024
[21] WT-2 2014 Nawierzchnie asfaltowe na drogach krajowych. Część I: Mieszanki mineralno-asfaltowe. Wymagania techniczne. Załącznik do Zarządzenia nr 54 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad, GDDKiA, Warszawa 2014, https://edziennik.gddkia.gov.pl/eli/DU_GDDKIA/2014/54/ogl/pol/pdf (available in Polish: 01.06.2025)
[22] Gupta A., SlebiAcevedo C.J., LizasoainArteaga E., Rodriguez-Hernandez J., Castro-Fresno D.: Multi-criteria selection of additives in porous asphalt mixtures using mechanical, hydraulic, economic, and environmental Indicators. Sustainability, 13, 4, 2021, Article ID: 2146, DOI: 10.3390/su13042146
[23] Mitchell M.R., Link R.E., Kaloush K.E., Biligiri K.P., Zeiada .A., Rodezno M.C., Reed J.X.: Evaluation of fib-er-reinforced asphalt mixtures using advanced material characterization tests. Journal of Testing and Evaluation, 38, 4, 2010, 400-411, DOI: 10.1520/JTE102442
[24] Klinsky L.M.G., Kaloush K.E., Faria V.C., Bardini V.S.S.: Performance characteristics of fiber modified hot mix asphalt. Construction and Building Materials, 176, 2018, 747-752,DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.04.221
[25] Kassem H.A., Saleh N.F., Zalghout A.A., Chehab G.R.: Advanced characterization of asphalt concrete mixtures rein-forced with synthetic fibers. Journal of Materials in Civil Engineering, 30, 11, 2018, Article ID: 04018307, DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002521
[26] Pszczola M., Szydlowski C., Jaczewski M.: Influence of cooling rate and additives on low-temperature properties of asphalt mixtures in the TSRST. Construction and Building Materials,204, 2019, 399-409, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.01.148
[27] Wiśniewski D., Słowik M., Kempa J., Lewandowska A., Mali-nowska J.: Assessment of impact of aramid fibre addition onthe mechanical properties of selected asphalt mixtures. Materials, 13, 15, 2020, Article ID: 3302, DOI: 10.3390/ma13153302
[28] Noorvand H., Castro S., Underwood B.S., Kaloush K.E.: Evaluating interaction of fibre reinforcement mechanism with mesostructure of asphalt concrete. International Jou-nal of Pavement Engineering, 23, 5, 2020, 1594-1611, DOI: 10.1080/10298436.2020.1813286
[29] Xing X., Liu T., Pei J., Huang J., Li R., Zhang J., Tian Y.: Effect of fiber length and surface treatment on the performance of fiber-modified binder. Construction and Building Materials, 248, 2020, Article ID, 118702, DOI:10.1016/j.conbuildmat.2020.118702
[30] Takaikaew T., Tepsriha P., Horpibulsuk S., Hoy M., Kaloush K.E., Arulrajah A.: Performance of fiber-reinforced asphalt concretes with various asphalt binders in Thailand. Journal of Materials in Civil Engineering, 30, 8, 2018, Article ID:04018193, DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002433
[31] Radziszewski P., Sarnowski M.: Beton asfaltowy zbrojony włóknami FRP do naprawy nawierzchni betonowych. Magazyn Autostrady, 10, 2017, 38-41 (in Polish)