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Hydraulic and mechanical response of base course aggregate with recycled glass particles

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Mohsenian Hadad Amlashi, Sahar (2018). Hydraulic and mechanical response of base course aggregate with recycled glass particles. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

The industry of glass recycling remains a challenge in the province of Quebec due to the lackof equipment required to produce new glass that meets the manufacturing quality. All kinds of glass can be recycled indefinitely because it can retain the similar properties of the reference glass used in the manufacture. Using recycled glass in fabricating new glass needs to separate glass by colors. In the province of Quebec, the collect of recyclable materials is done in a way that glass containers break during transportation and all recyclable materials such as carton, plastic, paper and glass are mixed together. Hence, mixed-colored glass that is unsuitable for producing new containers is utilized in other applications or sent to landfill. This thesis is devoted to using recycled glass (RG) as a replacement for aggregate in pavement structures, which can be a solution for the problems of glass recycling in Quebec. Reusing recycled material in the geotechnical engineering and roadwork has proved a great attraction. However, insufficient knowledge about mechanical characteristics of recycled glass as an aggregate and the shortage of information about the benefit of using it as the aggregate in unbound layers of pavement structures prevents its widespread use. This research program aims to study the advantages and disadvantages of using glass in base course materials from hydraulic and mechanical aspects. The program was divided into three parts. The first part was studying the physical and hydraulic properties of the separate sizes of RG and crushed limestone aggregate, as the reference material. In the second and third parts, the experimental tests were applied to trace the impact of utilizing RG blends with limestone as the unbound granular materials in the pavement structures. A wide range of geotechnical laboratory testing was analyzed to find conclusive evidence for the use of blends of this recycled material in road applications. The findings of this research show that RG blends can provide adequate drainage that is valuable to pavement performance during freeze-thaw cycles in cold region like province of Quebec. The properties of RG aggregate reveals that RG can be safely integrated in pavement base/subbase course regarding hydraulic aspects as well as mechanical aspects. However, it is recommended to limit RG ratio to 25% of fine fraction (0-5 mm) of base course aggregate to keep the least decrease of mechanical properties of blends.

Titre traduit

Comportements hydraulique et mécanique de matériaux granulaires avec particules de verre recycle utilisées comme fondation de chaussée

Résumé traduit

Bien que le verre peut être recyclé indéfiniment car il conserve ses propriétés, sa reutilization pour la fabrication de verre constitue toujours un défi au Québec. Ceci s’explique par le fait même qu’à la base les contenants de verre doivent être triés par type de couleur. Notamment, la collecte des matières recyclables se fait de telle sorte que les récipients en verre se brisent et se mélangent avec d’autres matériaux comme le carton, le plastique et le papier. Par ailleurs, si les particules de verre sont mélangées, elles ne conviennent plus à la fabrication, donc elles doivent être utilisées pour d’autres applications ou carrément disposées. Cette thèse est consacrée à l’étude de matériaux granulaires avec des particules substituées par du verre recyclé, ce qui constitue une solution envisageable quant aux problèmes de reutilization du verre au Québec. Plus spécifiquement, les matériaux étudiés entrent dans la confection du corps de la chaussée. La réutilisation de matériaux recyclés dans l'ingénierie géotechnique et les travaux routiers a suscité un grand intérêt. Cependant, les connaissances insuffisantes sur les caractéristiques mécaniques du verre et les avantages à l’utiliser comme matériau granulaire de chaussée empêchent son utilisation généralisée. Le programme de recherché vise à étudier les avantages et les inconvénients de son utilisation dans les matériaux granulaires de chaussée et ce, au niveau de ses caractéristiques physiques, hydrauliques et mécaniques. La première partie du programme traite des propriétés physiques et hydrauliques de matériaux constitués de particules, de calcaire ou de verre concassé, de classes granulaires bien distinctes. La deuxième et la troisième parties traitent des multiples essais de laboratoire réalisés sur les matériaux granulaires avec particules de verre recyclé. Les résultats montrent que les matériaux constitués de 0 à 100% volumique de particules de verre dans la fraction fine du matériau granulaire (0 à 5mm) possèdent un drainage adéquat (aspect hydraulique), ce qui est important au niveau de la performance de la chaussée durant la période hivernale, comportant des cycles de gel et dégel, au Québec. Toutefois, au niveau mécanique, il est recommandé de limiter le dosage volumique en particules de verre à 25% de la fraction fine du matériau granulaire. Le dosage de verre recyclé peut augmenter de 25% dans le corps de la chaussée avec une charge de trafic moindre ou au niveau d'application moins importante.

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". Comprend des références bibliographiques (pages 130-141).
Mots-clés libres: verre recyclé, agrégats dans les couches de fondation, propriété hydraulique, propriété mécanique
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Vaillancourt, Michel
Codirecteur:
Codirecteur
Carter, Alan
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 08 févr. 2019 21:00
Dernière modification: 08 févr. 2019 21:00
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2200

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