Characterization of virgin and recycled aggregate base materials for road construction

Mohammad Ahmeduzzaman, Ahmed Shalab

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoNiagara 2021: 74th Canadian Geotechnical Conference; 14th joint with IAH-CNC

RÉSUMÉ: La performance des matériaux granulaires non liés (UGM) utilisés comme couche de base dans la chaussée a un rôleimportant sur la performance de la chaussée tout au long de la durée de vie de conception. La couche de base contribueà la capacité structurelle de la chaussée à transférer les charges par essieu du trafic vers la plate-forme. La caractérisationde l'effet des propriétés physiques sur les performances telles que la rigidité et le drainage des matériaux granulaires nonliés est nécessaire pour les incorporer dans la conception des chaussées. La rigidité, la déformation et le comportementde perméabilité des matériaux granulaires non liés sont les données de conception essentielles pour le Guide deconception mécanistique-empirique des chaussées ainsi que pour les méthodes de conception empiriques. La rigidité etla résistance à la déformation permanente des matériaux granulaires non liés dépendent de la gradation et des propriétésphysiques des agrégats.Dans cette étude, des tests de module de résilience, de déformation permanente et de perméabilité ont été effectués surdu gravier, du calcaire, du granit et des agrégats de béton recyclé (RCA) provenant de sources disponibles localement.On a généralement constaté que la rigidité du module résilient du matériau granulaire non lié s'améliorait par rapport auxenquêtes précédemment rapportées sur les matériaux locaux du Manitoba en raison de l'augmentation de la taillemaximale des agrégats, de l'augmentation du nombre d'écrasements et de la réduction de la teneur en fines. Lesperformances du RCA comme UGM se sont avérées comparables à celles des granulats vierges en ce qui concerne larigidité et la résistance à la déformation. La susceptibilité au changement du module de résilience avec l'augmentation dela teneur en fines pour le RCA s'est avérée négligeable dans une plage de 0 à 10% de fines. Le comportement dedéformation à long terme a également été caractérisé à partir des résultats du test de déformation permanente en utilisantl'approche shakedown. Un effet significatif du tassement de particules sur la perméabilité des matériaux granulaires aégalement été trouvé, en plus de l'effet des fines.

ABSTRACT: The performance of unbound granular materials (UGM) used as base layer in pavement has a significant role on theperformance of the pavement throughout the design life. Base layer contributes to the pavement structural capacity totransfer the axle loads from traffic to the subgrade. Characterization of the effect of physical properties on the performance such as stiffness and drainage of unbound granular materials is necessary to incorporate them in pavement design. Thestiffness, deformation and permeability behavior of unbound granular materials are the essential design inputs for Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide as well as empirical design methods. The stiffness and resistance topermanent deformation of the unbound granular materials depends on the gradation and physical properties of theaggregates.In this study, resilient modulus, permanent deformation, and permeability tests were carried out on gravel, limestone,granite and recycled concrete aggregate (RCA) from locally available sources. Resilient modulus stiffness of unbound granular material was generally found to improve compared to the previously reported investigations on local Manitoba materials as a result of increased maximum aggregate size, increased crush count and reduced fines content. Performance of RCA as UGM was found to be comparable to the performance of virgin aggregates with respect to stiffness andresistance to deformation. The susceptibility of change in resilient modulus with increasing fines content for RCA was foundto be negligible within a range of 0-10% fines. The long-term deformation behavior was also characterized from results ofthe permanent deformation test using shakedown approach. A significant effect of particle packing on permeability of granular materials have also been found, in addition to the effect of fines.

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