Because of the sustainability transition in the asphalt industry, it is increasingly popular to apply reclaimed asphalt pavement (RAP) instead of new asphalt. Then, less new material is needed and the amount of waste products is reduced. However, there are questions regarding the performance of asphalt mixtures with high RAP percentages, particularly in terms of potentially excessive high stiffness and a decrease in workability. In the Netherlands, a RAP content of 60% in combination with a softer binder is common practice, but an increase in RAP content means that rejuvenators are often required.

The research objective was to study the multi-scale material properties of hot mix asphalt mixtures with high reclaimed asphalt pavement percentages using micromechanics. At binder level, the DSR test was done and it was also used to select and reject the rejuvenators which are applied at mixture level. The chosen rejuvenators, Neomex HR and Cecabase RWI, were applied to the mixtures with 80% RAP. Besides that, a reference mixture was tested with 65% RAP and a reference mixture of 80% RAP. Further, the results were used to fit a modified micromechanical Hirsch model for RAP mixtures with rejuvenators.

Based on the material tests and comparing it with the reference (65% RAP mixture), it turned out that there is potential to implement 80% RAP mixtures. Both moisture sensitivity and the rutting resistance are improved when a higher RAP content is applied, while the total fracture toughness has remained the same. The stiffness of the 80% RAP mixture is substantially higher, but it is still applicable. The biggest concern is the fatigue resistance, because the fatigue resistance of the 80% RAP mixture without rejuvenator is worse for higher strains.

The application of the rejuvenating additives led to the properties of the 80% mixtures being more similar to the 65% RAP mixture and the workability is improved. However, it did appear that the dosage of the additives is on the high side. The stiffness is lower than the reference mixture, especially the mixture with Neomex HR. Also, the rutting resistance is lower than the reference mixture, especially the mixture with Cecabase RWI. Future research may optimize the dosage to improve results.

The micromechanical Hirsch model provided stiffness results with a reasonably accuracy, although this model used general model coefficients. The simplified Hirsch model with inclusion of the factor Pa could not be simply adopted when it is fit for other types of mixtures. The predicted stiffness for all three mixtures was much higher than it actually is. The adjustment of the fitting parameters, according to the laboratory results of the 80% RAP, led to accurate results making the simplified Hirsch model with inclusion of the factor Pa applicable to the mixtures with 80% RAP and a rejuvenating additive.
... Read more

Transitiezones zorgen in de railbouwkunde al geruime tijd voor problemen. De werkelijke oorzaken van deze overgangen van regulier spoor naar een civiel kunstwerk blijven onduidelijk, terwijl de onderhoudskosten significant hoger zijn ten opzichte van andere delen van het spoor. Daarom is het interessant om meer inzicht te krijgen in deze transitiezones en welke responsies zij leveren bij een overrijdende trein.
Het doel van dit rapport is om deze responsies in kaart te brengen en vervolgens het effect van enkele maatregelen op deze responsies te toetsen. Dit leidt tot de volgende onderzoeksvraag: Hoe kunnen de responsies in een transitiezone met gebruik van de eindige-elementenmethode in een model worden verduidelijkt?
Voor het modelleren wordt gebruikgemaakt van het eindige-elementenmethodeprogramma Ansys. Als uitgangspunt voor het model wordt de labopstelling van de TU Delft genomen. In deze opstelling bestaat de transitiezone uit een bak met ballast met daaroverheen een spoorweg. Aan de uiteinden vormen stalen liggers het regulier spoor en het civiel kunstwerk.
Het gecreëerde model wordt vergeleken met de analytische Zimmermanmethode om het model te kunnen valideren. Verder geeft het Ansysmodel extra inzicht in de directe overgang van regulier spoor op het civiel kunstwerk en kunnen ontstane spanningen beter worden bepaald.
Drie mogelijke maatregelen worden aangedragen om de spanningen en verplaatsingen te verminderen in de transitiezone, waardoor er een daling in de onderhoudskosten kan worden bereikt. Deze drie maatregelen, het verbreden van dwarsliggers, het aanbrengen van railframes en het verlijmen van ballast, zijn alle gericht op de bovenbouw, omdat deze op relatief korte termijn kunnen worden geïmplementeerd.
Wat betreft de zakkingen in y-richting worden deze bij alle drie maatregelen kleiner. Hierbij zorgen de verbrede dwarsliggers en de railframes voor enkele procenten mindering van de normale zakking. Het verlijmen van ballast heeft nog meer effect. Met deze maatregel kan de maximale zakking met meer dan dertig procent worden gereduceerd.
Als er gekeken wordt naar de verandering in spanning in het ballastbed en de ondergrond als gevolg van de voorgestelde maatregelen, kan een minder eenduidig beeld worden geschetst. Sommige spanningen nemen toe, terwijl andere spanningen kleiner worden. Wel kan worden gesteld dat door het verlijmen van ballast de spanning in de ondergrond toeneemt.
Om die reden is het niet mogelijk om één maatregel te kiezen die het beste werkt om de problemen in de transitiezone op te lossen. Op basis van de zakkingen heeft het verlijmen van ballast het meeste effect, terwijl de verbrede dwarsliggers en de railframes juist zorgen voor een afname ofwel het gelijk blijven van de spanningen in het ballastbed en de ondergrond. ... Read more