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Evaluation and improvement of micro-surfacing mix design method and modelling of asphalt emulsion mastic in terms of filler-emulsion interaction

Robati, Masoud (2014). Evaluation and improvement of micro-surfacing mix design method and modelling of asphalt emulsion mastic in terms of filler-emulsion interaction. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

This Doctorate program focuses on the evaluation and improving the rutting resistance of micro-surfacing mixtures. There are many research problems related to the rutting resistance of micro-surfacing mixtures that still require further research to be solved. The main objective of this Ph.D. program is to experimentally and analytically study and improve rutting resistance of micro-surfacing mixtures. During this Ph.D. program major aspects related to the rutting resistance of micro-surfacing mixtures are investigated and presented as follow: 1) evaluation of a modification of current micro-surfacing mix design procedures: On the basis of this effort, a new mix design procedure is proposed for type III micro-surfacing mixtures as rut-fill materials on the road surface. Unlike the current mix design guidelines and specification, the new mix design is capable of selecting the optimum mix proportions for micro-surfacing mixtures; 2) evaluation of test methods and selection of aggregate grading for type III application of micro-surfacing: Within the term of this study, a new specification for selection of aggregate grading for type III application of micro-surfacing is proposed; 3) evaluation of repeatability and reproducibility of micro-surfacing mixture design tests: In this study, limits for repeatability and reproducibility of micro-surfacing mix design tests are presented; 4) a new conceptual model for filler stiffening effect on asphalt mastic of micro-surfacing: A new model is proposed, which is able to establish limits for minimum and maximum filler concentrations in the micro-surfacing mixture base on only the filler important physical and chemical properties; 5) incorporation of reclaimed asphalt pavement and post-fabrication asphalt shingles in micro-surfacing mixture: The effectiveness of newly developed mix design procedure for micro-surfacing mixtures is further validated using recycled materials. The results present the limits for the use of RAP and RAS amount in micro-surfacing mixtures; 6) new colored micro-surfacing formulations with improved durability and performance: The significant improvement of around 45% in rutting resistance of colored and conventional micro-surfacing mixtures is achieved through employing low penetration grade bitumen polymer modified asphalt emulsion stabilized using nanoparticles.

Résumé traduit

Ce programme de doctorat ce concentre sur l’évaluation et l’amélioration de la résistance à l’orniérage des enrobés coulés à froid (ECF). Il y a plusieurs problématiques en lien avec la résistance à l’orniérage des ECF qui demandent encore du travail. L’objectif principal de ce doctorat est d’étudier et d’améliorer, autant expérimentalement que de résistance à l’orniérage des ECF. Pour ce programme de recherche, plusieurs aspects en lien avec la résistance à l’orniérage des ECF sont étudiés et présentés comme suit. 1) L’évaluation et la modification de la méthode actuelle de formulation des ECF. Pour cette partie des travaux, une nouvelle méthode de formulation pour les ECF de type III est présenté. Contrairement à la méthode actuelle, la méthode proposée permet d’optimisé la proportion de granulats dans les ECF. 2) L’évaluation des méthodes d’essais et sélection de la granulométrie pour les ECF de type III. Dans cette partie, des limites au niveau de la granulométrie sont proposés. 3) L’évaluation de la répétabilité et de la reproductibilité a été effectuée afin de mieux cerner les limites au niveau des différents essais. 4) La modélisation de l’effet rigidifiant du filler sur le mastic bitumineux des ECF a été effectué à l’aide d’un nouvel modèle développé dans le cadre de cette recherche. 5) L’efficacité de la nouvelle méthode de formulation des ECF a été vérifiée en utilisant des enrobés recyclés et des bardeaux d’asphaltes recyclés dans les mélanges en remplacement des granulats vierges. Il a été démontré que la nouvelle méthode fonctionne bien et qu’il est possible d’utiliser des matériaux recyclés en grande quantité dans les ECF. 6) Le développement d’un ECF coloré avec des performances mécaniques améliorées. L’augmentation de la résistance à l’orniérage de 45% est obtenue grâce à l’utilisation de bitume dur modifié avec un polymère et stabilisé avec nanoparticules.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Manuscript-based thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy". Bibliographie : pages 232-238.
Mots-clés libres: Enrobés à froid. Orniérage. Émulsions de bitume. Chaussées Dégradations Prévention. recycle, enrobé coulé à froid, formulation, orniérage, modélisation, mastic bitumineux, enrobés recyclés (RAP), bardeaux d’asphaltes recyclés (RAS), nanoparticules
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Carter, Alan
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Perraton, Daniel
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 09 sept. 2014 20:15
Dernière modification: 14 mars 2017 00:54
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1349

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