MODERN WEARING COURSES BASED ON BITUMEN BINDER FOR ROAD AND AIRFIELD PAVEMENTS
DOI:
https://doi.org/10.32782/apcmj.2025.1.15Keywords:
wearing courses, road and airfield pavements, bituminous binder, cold and hot asphalt technologiesAbstract
The article defines the concept of a wearing course and provides a detailed characterization of the main bituminous binder-based wearing courses used globally. It offers insights into hot asphalt mixtures for Béton Bitumineux Très Mince (BBTM) and mixtures for Ultra-Thin Layers (AUTL), both of which are relatively unknown in Ukraine. The article also describes the Novachip technology, which combines hot and cold emulsion technologies in a single process. This hybrid method is highlighted for its unique ability to deliver superior results in specific applications. Furthermore, the article highlights the gaps in the national regulatory framework regarding the use of wearing layers for road and airfield pavements. It discusses the potential benefits of cold asphalt concrete technology, particularly the use of Slurry Surfacing as a viable option for wearing layers on airfield pavements. The application of Slurry Surfacing is well-established both at scientific and practical levels, not only in Ukraine but globally, and is recognized as an effective solution for creating durable wearing layers on both asphalt and cement concrete pavements. Additionally, the article proposes an updated classification system for wearing layers. This system categorizes them based on the type of bituminous binder used, distinguishing between hot-applied mixtures that use modified petroleum road bitumen and cold-applied mixtures that rely on modified bitumen emulsions. It also classifies the materials used in these mixtures, which include modified hot fine-grained asphalt mixtures (with aggregate sizes up to 10 mm), modified asphalt mixtures of crushed stone mastic asphalt, such as SMA-5, SMA-10, SMA-4, and SMA-8, as well as asphalt mixtures specifically designed for ultra-thin layers, including BBTM and AUTL. Moreover, the classification encompasses mixtures made with modified Slurry Surfacing and other modified surface treatments. Finally, the article addresses the categorization of wearing layers by their thickness. It introduces the classification of thin layers, which includes ultra-thin and extra-thin layers, with thicknesses ranging from 10 mm to 30 mm inclusive, and super-thin layers, which are those with thicknesses ranging from 1 mm to 10 mm inclusive.
References
ДСТУ-Н Б В.2.3-38: 2016. Настанова з улаштування захисних шарів зносу покриття дорожнього одягу автомобільних доріг. (Чинний від 01.04.2017 р.). Київ : Мінрегіон України, 2016. 24 с.
ДСТУ 9214: 2023. Автомобільні дороги. Терміни та визначення понять. (Чинний від 01.06.2023 р.). Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2023.
ДСТУ Б А.1.1-100:2013. Автомобільні дороги. Терміни та визначення понять. (Чинний від 01.0.2014 р.). Київ : Мінрегіон України, 2013. 42 с.
ДСТУ EN 13108-2:2019 (EN 13108-2:2006, IDT). Бітумомінеральні суміші. Технічні вимоги до матеріалів. Ч. 2 : Асфальтобетон для надтонких шарів (ВВTM). (Чинний від 01.01.2020 р.). Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2019.
ДСТУ EN 13108-9:2022 (EN 13108-9:2016, IDT). Бітумні суміші. Специфікації матеріалів. Ч. 9 : Асфальт для ультратонкого шару (AUTL). (Чинний від 31.12.2023 р.). Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2022.
Thouret D., Clarac A., Maurice Y. Colasmac tm: le premier BBTM (Beton Bitumineux Tres Mince) a froid. Revue Générale des Routes (RGRA). 1999. № 776.
Androjić I., Kaluder G., Kaluder F. Influence of grading on the thin-layer asphalt concrete properties. Gradevinar. 2014. Vol. 66. P. 139–145. DOI: 10.14256/JCE.978.2013.
Riekstins A., Haritonovs V., Abolins V., Straupe V., Tihonovs J. Life cycle cost analysis of BBTM and traditional asphalt concretes in Latvia. Engineering for Rural Development. 2019. Vol. 18. P. 1065. DOI: 10.22616/ERDev2019.18.N400.
Eren E., Valentin J., Ahmedzade P. Assessment of the Effects of Induction Heating Induced-Healing on the Fracture Properties of Very Thin Asphalt Concrete. Lecture Notes in Civil Engineering. 2024. P. 106–115. DOI: 10.1007/978-3-031-63588-5_11.
Šernas O., Vaitkus A., Škulteckė J., Skrodenis D., Wasilewska M., Gierasimiuk P. Development of low noise and durable semi-dense asphalt mixtures. Construction and Building Materials. 2021. Vol. 293. P. 123413. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.123413.
Ortiz-Ripoll J., Grau X., Lladanosa J. AUTL bituminous mixtures for ultra-thin layer. Carreteras. 2019. № 4. P. 71–82.
Miró R., Martínez A., Pérez-Jiménez F., Moreno-Navarro F., Sol M., Rubio-Gámez M., Carnerero J., Pallarés M., Marco J., Báguena L., Luna A. Analysis of different testing techniques for evaluating the adhesion of asphalt ultra-thin layers (AUTL). International Journal of Pavement Engineering. 2023. Vol. 24. DOI: 10.1080/10298436.2023.2241108.
Cooper S.B., Mohammad L.N. Novachip surface treatment: six year evaluation (№ 04–2TA). Louisiana Transportation Research Center. 2004.
Yang R., Zhang C., Zhou Q., Liang Y. Study on Application of Novachip Ultra-thin Layer. E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 236. DOI: 10.1051/e3sconf/202123602032.
AASHTO M346. Materials for Ultrathin Bonded Wearing Course. Washington, D. C. : American Association of State Highway and Transportation Officials.
AASHTO R108. Ultrathin Bonded Wearing Course Design. Washington, D. C. : American Association of State Highway and Transportation Officials.
Bennert T., Fee F., Sheehy E., Jumikis A., Sauber R. Comparison of Thin-Lift Hot-Mix Asphalt Surface Course Mixes in New Jersey. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 2005. Vol. 1929. P. 59–68. DOI: 10.1177/0361198105192900108.
Онищенко А.М. Заходи з підвищення колієстійкості асфальтобетонного покриття на автодорожніх залізобетонних мостах. Дороги і мости. 2011. Вип. 13. С. 95–105.
Sidun I., Vollis O., Bidos V., Helon D., Stanchak S. Adhesion of road bitumen emulsions on both hydrochloric and orthophosphoric acids for the technology of surface dressing. Theory and Building Practice. 2022. Vol. 4. № 1. P. 27–34. DOI: 10.23939/jtbp2022.01.027.
AASHTO PP 79:2014 Superseded. Practice for High Friction Surface Treatment for Asphalt and Concrete Pavements. Washington, D. C. : American Association of State Highway and Transportation Officials, 2014.
Pasindu H.R., Bandara S., Mampearachchi W., Fwa T. Road and Airfield Pavement Technology. Springer International Publishing. 2022. DOI: 10.1007/978-3-030-87379-0.
Sidun I., Vollis O., Gunka V., Ivasenko V. Hydrochloric and Orthophosphoric Acids Use in the Quick-Traffic Slurry Surfacing Mix. Chemistry & Chemical Technology. 2020. Vol. 14. P. 380–385. DOI: 10.23939/chcht14.03.380.
Гамеляк І., Журавський Д. Ультратонкі покриття для ремонту асфальто- і цементобетонних покриттів автомобільних доріг, вулиць та площ. Органічні і мінеральні в’яжучі та дорожні бетони на їх основі : збірник тез доповідей Міжнародної науково-технічної конференції Харківського національного автомобільно-дорожнього університету, м. Харків, 8–9 листопада 2022 р. Харків, 2022. С. 19–23.
Островерхий О. Проектування тонкошарових емульсійно-мінеральних покриттів дорожніх одягів : дис. … канд. техн. наук : 05.22.11. Київ, 2002.
Salomon D.R. Asphalt emulsion technology. Transportation Research Board, Characteristics of Bituminous Materials Committee. Transportation Research Circular E-C102. Washington, D. C. : Transportation Research Board, 2006.
AASHTO Guide for Design of Pavement Structures 1993. Washington, D. C. : American Association of State Highway and Transportation Officials, 1993.
ДСТУ EN 12697-43: 2022. Бітумні суміші. Методи випробування гарячих асфальтобетонних сумішей. Ч. 43 : Стійкість до палива (EN 12697-43:2014, IDT). (Чинний від 21.12.2023 р.). Київ, 2022.
ДСТУ EN 12697-41: 2019. Бітумомінеральні суміші. Методи випробування гарячих асфальто-бетонних сумішей. Ч. 41 : Визначення стійкості до протиожеледних рідин (EN 12697-41:2013, IDT). (Чинний від 01.10.2019 р.). Київ, 2019.
ДСТУ EN 13108-20: 2018. Бітумомінеральні суміші. Технічні умови. Ч. 20. Методи типових випробувань (EN 13108-20:2016, IDT). (Чинний від 01.10.2019 р.). Київ, 2018.
Інструкція з експлуатації аеродромів державної авіації України (зі змінами, внесеними згідно з наказом Міністерства оборони № 348 від 23.09.2020 р.). Київ : Міністерство оборони України, 2013.
ДБН В.2.2-XX:2022 (Проєкт, друга редакція). Київ : Міністерство розвитку громад та територій України, 2022.
БНіП 3.06.06-88 Аеродроми. Москва : Держбуд СРСР, 1988.
БНіП 2.05.08-85 Аеродроми. Москва : Держбуд СРСР, 1985.
ДСТУ Б В.2.7-119: 2011. Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон дорожній та аеродромний. Технічні умови. (Чинний від 01.10.2012 р.). Київ, 2011.
Проект ДСТУ 9290-1: 202. Суміші асфальтобетонні та асфальтобетон. Технічні умови. Ч. 1 : Гарячі суміші. Київ.
Сідун Ю. Підвищення швидкості набору когезійної міцності литих холодних емульсійно-мінеральних сумішей: дис. … канд. техн. наук : 05.23.05. Львів, 2017. 172 с.
Волліс О. Дорожні катіонні бітумні емульсії на ортофосфорній кислоті з покращеними властивостями : дис. … докт. філософії : 192. Львів, 2023. 209 с.
Rushing J. Full-scale field trials of asphalt concrete preventive maintenance techniques for airfield pavements. Seventh International Conference on Maintenance and Rehabilitation of Pavements and Technological Control (MAIREPAV7). August 28–30, 2012. Auckland, New Zealand: Australian Road Research Board (ARRB), № 00056.
Humphries E., Lee S.J. Evaluation of pavement preservation and maintenance activities at general aviation airports in Texas: Practices, Perceived Effectiveness, Costs, and Planning. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 2015. Vol. 2471 № 1. P. 48–57. DOI: 10.3141/2471-07.
Dzwilewski P.P., Espinoza A., Peshkin D., Trejos C., Dunn S.M., Ashburn R. Airport Pavement Surface Treatment : A Literature Review. United States Department of Transportation, Federal Aviation Administration, Airport Engineering Division. 2022. DOI: 10.21949/1524476.
Parish J., Mackenzie J. The Use of Thin Film Slurry Surfacing on Military Airfield Pavements in the UK. Proceedings of The Institution of Civil Engineers – Transport. 1994. Vol. 105. P. 179–185. DOI: 10.1680/itran.1994.26793.
Yuan J., Xu S., Hou X., Xiao F., Jiang C., Luo Y. Functional Layer Designation of Combined Chip Seal and Slurry Seal in Airport Pavement. Journal of Testing and Evaluation. 2018. Vol. 46. P. 20160431. DOI: 10.1520/JTE20160431.
Saraf C., Majidzadeh K., Kumar V. Criteria for Use of Seal Coats on Airport Pavements. Transportation Research Record. 1992. Vol. 122.
Ministry of Defence. Specification 045: Slurry Surfacing (Slurry Seal and Microsurfacing) for Airfields. Defence Estates, UK Government, 2016. URL: https://assets.publishing.service.gov.uk/media/5a7908c940f0b676f4a7d594/Spec45.pdf.
Проєктування та будівництво аеродромних комплексів : монографія / Г. Агєєва та ін. ; за ред. В. Карпова. Херсон : Олді+, 2022. 335 с.
ДСТУ EN 12273:2023. Покрив з литої емульсійно-мінеральної суміші. Вимоги (EN 12273:2008, IDT). (Чинний від 01.06.2024 р.). Київ, 2023.
СОУ 42.1-37641918-119:2014. Суміші литі емульсійно-мінеральні. Технічні умови, 2014. 24 с.
Дубик О. Про актуальність розроблення положень та методик оцінки стану та відновлення аеродромних покриттів. Airport Planning, Construction and Maintenance Journal. 2023. № 2. С. 38–50.
Nouryon. Slurry seal and microsurfacing Asphalt applications URL: https://www.nouryon.com/globalassets/inriver/resources/brochure-asphalt-slurry-seal-microsurfacing-global-en.pdf.
ДСТУ 8959: 2019. Асфальтобетонні суміші та асфальтобетон дорожні на основі бітумів, модифікованих полімерами. Технічні умови. (Чинний від 01.01.2021 р.). Київ, 2019.
ДСТУ 9116: 2021. Бітум та бітумні в’яжучі. Бітуми дорожні, модифіковані полімерами. Технічні умови. (Чинний від 01.03.2022 р.). Київ, 2021.
ДСТУ 9133: 2021. Бітум та бітумні в’яжучі. Бітуми дорожні, модифіковані комплексами добавок. Технічні умови. (Чинний від 01.08.2022 р.). Київ, 2021.
ДСТУ 9282: 2024. Бітумомінеральні суміші. Національні вимоги до щебенево-мастикових асфальтобетонних сумішей згідно з ДСТУ EN 13108-5. (Чинний від 01.10.2024 р.) Київ, 2024.
ДСТУ EN 13108-5: 2018. Бітумомінеральні суміші. Технічні умови. Ч. 5 : Щебенево-мастиковий асфальтобетон (EN 13108-5:2016, IDT). (Чинний від 01.07.2019 р.). Київ, 2018.
ДСТУ EN 12271: 2021. Поверхнева обробка. Технічні умови (EN 12271:2006, IDT). (Чинний від 01.07.2022 р.) Київ, 2021.
ДСТУ 3228-95 Аеродроми цивільні. Терміни та визначення. (Чинний від 01.07.1996 р.). Київ, 1995.
