Utilization of recycled concrete aggregates for developing high-performance and durable flexible pavements

Abstract

L'objectif de cette recherche était d'explorer la faisabilité de l'utilisation d'agrégats de béton recyclé (ACR) pour construire des revêtements souples à haute performance et durabilité. La recherche est basée sur des matériaux obtenus à partir de projets de rénovation urbaine à Istanbul, où RCA peut provenir de déchets de démolition de construction. Les distributions de diamètre de grain des échantillons de base et de base, destinées à la mise en œuvre de l'infrastructure routière, ont été établies pour se conformer aux spécifications des directives de conception des structures de chaussée de l'AASHTO. Des tests de laboratoire ont été effectués pour déterminer les propriétés physiques, mécaniques et de rigidité des échantillons de sous-base et de base préparés avec RCA. En outre, l'influence des cycles de gel-dégel (F-T) sur les caractéristiques de rigidité du RCA a été examinée expérimentalement à travers des tests de module élastique et de déformation permanente effectués sur des échantillons de base et de sous-base soumis à une gamme de cycles de 1 à 20F-T. En outre, des évaluations numériques ont été entreprises à l'aide d'un logiciel de modélisation numérique à différence finie pour étudier la performance mécanique des chaussées flexibles construites avec RCA sous des charges significatives, en utilisant des paramètres dérivés après divers nombres de cycles F-T. Les résultats suggèrent que les propriétés de rigidité du RCA répondent aux spécifications requises pour les matériaux de base et de base après les cycles F-T, ce qui indique que le RCA peut potentiellement fournir des performances élevées dans la construction de chaussées flexibles dans des conditions environnementales variables.El objetivo de esta investigación fue explorar la viabilidad de utilizar áridos de hormigón reciclado (ACR) para construir pavimentos flexibles de alto rendimiento y durabilidad. La investigación se basa en materiales obtenidos de proyectos de renovación urbana en Estambul, donde RCA puede obtenerse de residuos de demolición de la construcción. Las distribuciones de diámetro de grano de las muestras de subbase y base, destinadas a la implementación de infraestructura vial, se establecieron para cumplir con las especificaciones de las Pautas de Diseño de Estructuras de Pavimento de la AASHTO. Se realizaron pruebas de laboratorio para determinar las propiedades físicas, mecánicas y de rigidez de las muestras de subbase y base preparadas con RCA. Además, la influencia de los ciclos de congelación-descongelación (F-T) en las características de rigidez de RCA se examinó experimentalmente a través de pruebas de módulo elástico y deformación permanente realizadas en muestras base y subbase sometidas a un rango de ciclos de 1 a 20F-T. Además, se realizaron evaluaciones numéricas utilizando un software de modelado numérico de diferencia finita para investigar el rendimiento mecánico de pavimentos flexibles construidos con RCA bajo cargas significativas, utilizando parámetros derivados después de varios números de ciclos F-T. Los hallazgos sugieren que las propiedades de rigidez del RCA cumplen con las especificaciones requeridas para los materiales de subbase y base después de los ciclos F-T, lo que indica que el RCA puede proporcionar un alto rendimiento en la construcción de pavimentos flexibles en condiciones ambientales variables.The objective of this research was to explore the feasibility of using recycled concrete aggregates (RCA) to construct flexible pavements with high performance and durability. The research is based on materials obtained from urban renewal projects in Istanbul, where RCA can be sourced from construction demolition waste. The grain diameter distributions of subbase and base samples, intended for road infrastructure implementation, were established to comply with the AASHTO Pavement Structures Design Guidelines specifications. Laboratory tests were conducted to determine the physical, mechanical, and stiffness properties of subbase and base samples prepared with RCA. In addition, the influence of freeze–thaw (F-T) cycles on the stiffness characteristics of RCA was examined experimentally through resilient modulus and permanent deformation tests carried out on base and subbase samples subjected to a range of 1 to 20F-T cycles. Also, numerical evaluations were undertaken using finite difference numerical modeling software to investigate the mechanical performance of flexible pavements built with RCA under significant loads, utilizing parameters derived after various numbers of F-T cycles. The findings suggest that the stiffness properties of RCA meet the required specifications for subbase and base materials after F-T cycles, indicating that RCA can potentially provide high performance in flexible pavement construction under varying environmental conditions.كان الهدف من هذا البحث هو استكشاف جدوى استخدام الركام الخرساني المعاد تدويره (RCA) لبناء أرصفة مرنة ذات أداء ومتانة عالية. يعتمد البحث على المواد التي تم الحصول عليها من مشاريع التجديد الحضري في اسطنبول، حيث يمكن الحصول على تحليل السبب الجذري من نفايات هدم البناء. تم تحديد توزيعات قطر الحبيبات لعينات القاعدة الفرعية والقاعدة، المخصصة لتنفيذ البنية التحتية للطرق، للامتثال لمواصفات المبادئ التوجيهية لتصميم هياكل الرصف في الجمعية الأمريكية لموظفي الطرق السريعة والنقل. تم إجراء الاختبارات المعملية لتحديد الخصائص الفيزيائية والميكانيكية والصلابة للعينات تحت القاعدية والقاعدية التي تم إعدادها باستخدام تحليل السبب الجذري. بالإضافة إلى ذلك، تم فحص تأثير دورات ذوبان الجليد (F - T) على خصائص صلابة تحليل السبب الجذري تجريبياً من خلال معامل المرونة واختبارات التشوه الدائمة التي تم إجراؤها على عينات القاعدة والقاعدة الفرعية الخاضعة لنطاق من 1 إلى 20 F - T دورات. أيضًا، تم إجراء تقييمات عددية باستخدام برنامج النمذجة العددية للاختلاف المحدود للتحقيق في الأداء الميكانيكي للأرصفة المرنة المبنية باستخدام تحليل السبب الجذري تحت أحمال كبيرة، باستخدام المعلمات المشتقة بعد أعداد مختلفة من دورات F - T. تشير النتائج إلى أن خصائص الصلابة في تحليل السبب الجذري تفي بالمواصفات المطلوبة للمواد الأساسية والقاعدة بعد دورات F - T، مما يشير إلى أن تحليل السبب الجذري يمكن أن يوفر أداءً عاليًا في بناء الرصيف المرن في ظل ظروف بيئية مختلفة.