The use of quicklime as an active filler on cold recycled mixtures stabilized with bitumen

Abstract

With the increasing usage of cold recycling techniques on maintenance of flexible pavements, also increases the need to better characterize the properties of cold recycled mixtures, usually composed of aggregates, reclaimed asphalt, active filler and bitumen, understanding the properties of cold recycling mixtures to set the design process on a performance-based approach. This research was designed to evaluate evolution on mechanical behaviour related with the use of quicklime (calcium oxide) as active filler on a BSM mixture with 100% RAP; the quicklime was added on different contents up to 5%, stabilised either with emulsion or foam bitumen, considering that the heat derived from its chemical reaction with water can be very convenient to deal with environmental limitations on the construction of a BSM layer. Alongside, this research also compares, in a qualitative and quantitative way, the changes in mechanical properties when cement is used as active filler. Indirect tension tests and simplified monotonic triaxial tests were run on emulsion and foam-based BSM mixtures produced with either quicklime or cement, added on different amounts. The mixtures were also subjected to temperature measurements on post-mixing phase. The results show that the use of quicklime may bring various advantages to cold recycling operations, with considerable increase and maintenance of temperature, up to around 20° C, with manageable performance variation, even when added on higher amounts. Results also indicate that mixtures designed with cement are more susceptible to mechanical behaviour changes when compared to the ones designed with lime, which suggests that mixtures designed with cement need a more precise mix design and specially a more accurate mixing control on field operations.

Con il crescente utilizzo di tecniche di riciclaggio a freddo per la manutenzione di pavimentazioni flessibili, aumenta anche la necessità di caratterizzare meglio le proprietà delle miscele riciclate a freddo, solitamente composte da inerti, asfalto rigenerato, filler attivo e bitume, comprendendo le proprietà delle miscele da riciclo a freddo da fissare il processo di progettazione su un approccio basato sulle prestazioni. Questa ricerca è stata progettata per valutare l'evoluzione del comportamento meccanico correlato all'uso di calce viva (ossido di calcio) come filler attivo su una miscela BSM con RAP 100%; la calce viva è stata aggiunta su diversi contenuti fino al 5%, stabilizzata con emulsione o bitume schiumato, considerando che il calore derivante dalla sua reazione chimica con l'acqua può essere molto conveniente per far fronte alle limitazioni ambientali sulla costruzione di uno strato BSM. Parallelamente, questa ricerca confronta anche, in modo qualitativo e quantitativo, le variazioni delle proprietà meccaniche quando il cemento viene utilizzato come filler attivo. Prove di tensione indiretta e prove triassiali monotoniche semplificate sono state eseguite su miscele BSM a base di emulsione e schiuma, prodotte con calce viva o cemento, aggiunte in quantità diverse. Le miscele sono state inoltre sottoposte a misure di temperatura in fase di post-miscelazione. I risultati dimostrano che l'utilizzo della calce viva può apportare diversi vantaggi alle operazioni di riciclo a freddo, con notevole aumento e mantenimento della temperatura, fino a circa 20° C, con variazioni gestibili delle prestazioni, anche in presenza di quantità maggiori. I risultati indicano anche che le miscele progettate con cemento sono più suscettibili ai cambiamenti del comportamento meccanico rispetto a quelle progettate con la calce, il che suggerisce che le miscele progettate con cemento necessitano di un mix design più preciso e specialmente di un controllo della miscelazione più accurato nelle operazioni sul campo.