Comparative study of the physical properties, time stability and rheology of bituminous mastics modified with mineral filler or/and Kraft lignin

This study aims to comprehensively compare the effects of mineral filler and Kraft lignin on bituminous mixtures, with a focus on understanding lignin's potential in asphalt production. An experimental campaign is established to prepare and test different mixes that include Kraft lignin, minera...

ver descrição completa

Detalhes bibliográficos
Autor: Huerta Piqueras, Patricia
Tipo de documento: dissertação
Data de publicação:2023
País:España
Recursos:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Repositório:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Idioma:inglês
OAI Identifier:oai:upcommons.upc.edu:2117/397517
Acesso em linha:https://hdl.handle.net/2117/397517
Access Level:Acceso aberto
Palavra-chave:Pavements, Asphalt -- Materials -- Testing
Pavements, Bituminous -- Design and construction
Lignin -- Industrial applications
Paviments d'asfalt -- Materials -- Proves
Paviments bituminosos -- Disseny i construcció
Lignina -- Aplicacions industrials
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials::Assaig de materials
id ES_2bcd1e7378953a64a4e51bc44e958b4a
oai_identifier_str oai:upcommons.upc.edu:2117/397517
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Comparative study of the physical properties, time stability and rheology of bituminous mastics modified with mineral filler or/and Kraft lignin
title Comparative study of the physical properties, time stability and rheology of bituminous mastics modified with mineral filler or/and Kraft lignin
spellingShingle Comparative study of the physical properties, time stability and rheology of bituminous mastics modified with mineral filler or/and Kraft lignin
Huerta Piqueras, Patricia
Pavements, Asphalt -- Materials -- Testing
Pavements, Bituminous -- Design and construction
Lignin -- Industrial applications
Paviments d'asfalt -- Materials -- Proves
Paviments bituminosos -- Disseny i construcció
Lignina -- Aplicacions industrials
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials::Assaig de materials
title_short Comparative study of the physical properties, time stability and rheology of bituminous mastics modified with mineral filler or/and Kraft lignin
title_full Comparative study of the physical properties, time stability and rheology of bituminous mastics modified with mineral filler or/and Kraft lignin
title_fullStr Comparative study of the physical properties, time stability and rheology of bituminous mastics modified with mineral filler or/and Kraft lignin
title_full_unstemmed Comparative study of the physical properties, time stability and rheology of bituminous mastics modified with mineral filler or/and Kraft lignin
title_sort Comparative study of the physical properties, time stability and rheology of bituminous mastics modified with mineral filler or/and Kraft lignin
dc.creator.none.fl_str_mv Huerta Piqueras, Patricia
author Huerta Piqueras, Patricia
author_facet Huerta Piqueras, Patricia
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Pérez González, Juan Jesús
dc.subject.none.fl_str_mv Pavements, Asphalt -- Materials -- Testing
Pavements, Bituminous -- Design and construction
Lignin -- Industrial applications
Paviments d'asfalt -- Materials -- Proves
Paviments bituminosos -- Disseny i construcció
Lignina -- Aplicacions industrials
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials::Assaig de materials
topic Pavements, Asphalt -- Materials -- Testing
Pavements, Bituminous -- Design and construction
Lignin -- Industrial applications
Paviments d'asfalt -- Materials -- Proves
Paviments bituminosos -- Disseny i construcció
Lignina -- Aplicacions industrials
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials::Assaig de materials
description This study aims to comprehensively compare the effects of mineral filler and Kraft lignin on bituminous mixtures, with a focus on understanding lignin's potential in asphalt production. An experimental campaign is established to prepare and test different mixes that include Kraft lignin, mineral filler, or a combination of both, in different dosages. The first goal is to grade mastics using the Performance Grade (PG) classification method. This categorization helps assess their suitability for various applications by determining high and low temperatures and traffic solicitation grades. In-depth analyses delve into various aspects. Microscopic observations reveal similar distribution and size particles of both additives in the binder. Storage stability tests highlight differences between the additives, as mineral filler was unstable at high dosages. Furthermore, density and ash content tests, underline the physical similarities between Kraft lignin and bitumen. Conclusions drawn from rheological properties, underscore lignin's similarity to mineral filler. Elastic recovery tests show reduced recovery with higher aggregate content, revealing that lignin diminishes elasticity similarly to mineral filler. Viscosity analysis indicate that both lignin and filler lead to increased viscosity as aggregate content increases. Small differences emerge in low-temperature behaviour, especially with varying aggregate amounts. Further research is encouraged, such as looking into MSCR test results and creating master curves from DSR results. In summary, this research highlights the comparable effects of lignin and mineral filler in mastics' rheological properties. While similarities exist, subtle variations, especially in low- temperature performance, emerge with differing aggregate quantities. This study contributes to the progress of environmentally conscious road construction practices. However, there are still many ways to continue developing solutions that are sustainable in this sector. The path towards a sustainable future in the road industry relies on the ongoing collaboration between industries and research communities, with the common goal of finding solutions that are socially and ecologically responsible
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023
2023-10-11
2023
2023-12-01
dc.type.none.fl_str_mv master thesis
http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
NA
http://purl.org/coar/version/c_be7fb7dd8ff6fe43
dc.type.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
dc.identifier.none.fl_str_mv https://hdl.handle.net/2117/397517
url https://hdl.handle.net/2117/397517
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
eng
language_invalid_str_mv Inglés
language eng
dc.rights.none.fl_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
dc.rights.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
dc.source.none.fl_str_mv reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
instname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
instname_str Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
reponame_str UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
collection UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869405181563633664
spelling Comparative study of the physical properties, time stability and rheology of bituminous mastics modified with mineral filler or/and Kraft ligninHuerta Piqueras, PatriciaPavements, Asphalt -- Materials -- TestingPavements, Bituminous -- Design and constructionLignin -- Industrial applicationsPaviments d'asfalt -- Materials -- ProvesPaviments bituminosos -- Disseny i construccióLignina -- Aplicacions industrialsÀrees temàtiques de la UPC::Enginyeria dels materials::Assaig de materialsThis study aims to comprehensively compare the effects of mineral filler and Kraft lignin on bituminous mixtures, with a focus on understanding lignin's potential in asphalt production. An experimental campaign is established to prepare and test different mixes that include Kraft lignin, mineral filler, or a combination of both, in different dosages. The first goal is to grade mastics using the Performance Grade (PG) classification method. This categorization helps assess their suitability for various applications by determining high and low temperatures and traffic solicitation grades. In-depth analyses delve into various aspects. Microscopic observations reveal similar distribution and size particles of both additives in the binder. Storage stability tests highlight differences between the additives, as mineral filler was unstable at high dosages. Furthermore, density and ash content tests, underline the physical similarities between Kraft lignin and bitumen. Conclusions drawn from rheological properties, underscore lignin's similarity to mineral filler. Elastic recovery tests show reduced recovery with higher aggregate content, revealing that lignin diminishes elasticity similarly to mineral filler. Viscosity analysis indicate that both lignin and filler lead to increased viscosity as aggregate content increases. Small differences emerge in low-temperature behaviour, especially with varying aggregate amounts. Further research is encouraged, such as looking into MSCR test results and creating master curves from DSR results. In summary, this research highlights the comparable effects of lignin and mineral filler in mastics' rheological properties. While similarities exist, subtle variations, especially in low- temperature performance, emerge with differing aggregate quantities. This study contributes to the progress of environmentally conscious road construction practices. However, there are still many ways to continue developing solutions that are sustainable in this sector. The path towards a sustainable future in the road industry relies on the ongoing collaboration between industries and research communities, with the common goal of finding solutions that are socially and ecologically responsibleCette étude vise à comparer les effets du filler et de la lignine Kraft dans les mastics bitumineux, en vue de comprendre le potentiel de la lignine dans la production d'asphalte. Une campagne expérimentale est mise en place pour préparer et tester différents mélanges comprenant de la lignine Kraft, du filler ou une combinaison des deux, à différents dosages. Le premier objectif est de classer les mastics en utilisant la classification Performance Grade (PG). Cette classification permet d'évaluer leur adéquation à diverses applications en déterminant les températures élevées et basses et les niveaux de sollicitation du trafic. Des analyses détaillées permettent d'approfondir différents aspects. Les observations microscopiques révèlent une distribution et une taille similaires des particules des deux agrégats dans le liant. Les tests de stabilité au stockage mettent en évidence des différences entre les granulats, le filler s'étant révélé instable à des dosages élevés. En outre, les tests de densité et de teneur en cendres soulignent les similitudes physiques entre la lignine kraft et le bitume. Les conclusions tirées des propriétés rhéologiques soulignent la similitude entre la lignine et le filler. Les tests de recouvrance élastique montrent que l’élasticité diminue avec l'augmentation de la teneur en additifs, révélant que la lignine diminue l'élasticité de la même manière que le filler calcaire. L'analyse des résultats de viscosité indiquent que la lignine et le filler entraînent une augmentation de la viscosité à mesure que la teneur en additifs augmente. De petites différences apparaissent dans le comportement à basse température, en particulier à différents dosages. D'autres recherches sont encouragées, comme l'étude des résultats des essais MSCR et la création de courbes maîtresses à partir des résultats du DSR. En résumé, cette recherche met en évidence les effets comparables de la lignine et du filler sur les propriétés rhéologiques des mastics. Bien que des similitudes existent, des variations subtiles, en particulier dans les performances à basse température, apparaissent avec des quantités d'agrégats différentes. Cette étude contribue au progrès des pratiques de construction routière respectueuses de l'environnement. Cependant, il existe encore de nombreuses façons de continuer à développer des solutions durables dans ce secteur. La voie vers un avenir durable dans l'industrie routière repose sur la collaboration continue entre les industries et les communautés de recherche, avec l'objectif commun de trouver des solutions socialement et écologiquement responsablesL'objectiu d'aquest estudi és comparar els efectes del filler i de la lignina Kraft en els lligants bituminosos, amb la finalitat de comprendre el potencial de la lignina en la producció d'asfalt. S'ha posat en marxa una campanya experimental per a preparar i assajar diferents mescles compostes per lignina Kraft, filler o una combinació de tots dos, en diferents quantitats. El primer objectiu és classificar els lligants mitjançant la classificació Performance Grade (PG). Aquesta classificació s'utilitza per a avaluar la seva adequació a diverses aplicacions mitjançant la determinació de les temperatures altes i baixes i els nivells de sol·licitació del trànsit. L'anàlisi detallada dels resultats permet aprofundir sobre diversos aspectes. Les observacions microscòpiques revelen una distribució i una granulometria similars dels dos materials en el lligant. Els assajos d'estabilitat a l'emmagatzematge van revelar diferències entre els materials, resultant el filler inestable en dosis elevades. A més, els assajos de densitat i de contingut en cendres posen de manifest les similituds físiques entre la lignina Kraft i l'asfalt. No obstant, les conclusions extretes de les propietats reològiques destaquen la similitud entre la lignina i el filler. Les proves sobre la recuperació elàstica mostren que aquesta disminueix amb l'augment del contingut d'additius, la qual cosa revela que la lignina disminueix l'elasticitat de la mateixa manera que el filler. L'anàlisi dels resultats de viscositat indica que tant la lignina com el filler provoquen un augment de la viscositat a mesura que augmenta el contingut d'additius. Apareixen petites diferències en el comportament a baixes temperatures, sobretot entre diferents dosis. Es recomana la continuació de la recerca, mitjançant l'estudi dels resultats dels assajos MSCR i la creació de corbes mestres a partir dels resultats del DSR. En resum, aquesta recerca posa de manifest els efectes comparables de la lignina i el filler sobre les propietats reològiques dels lligants. Encara que existeixen similituds, apareixen variacions subtils, especialment en el rendiment a baixa temperatura. Aquest estudi contribueix a l'avanç de les pràctiques de construcció de carreteres respectuoses amb el medi ambient. Tanmateix, encara queden moltes maneres de continuar desenvolupant solucions sostenibles en aquest sector. El camí cap a un futur sostenible en el sector de les carreteres passa per la col·laboració contínua entre les indústries i les comunitats científiques, amb l'objectiu comú de trobar solucions responsables des del punt de vista social i mediambientalEl objetivo de este estudio consiste en comparar los efectos del filler y de la lignina Kraft en los ligantes bituminosos, con el fin de comprender el potencial de la lignina en la producción de asfalto. Se ha puesto en marcha una campaña experimental para preparar y ensayar diferentes mezclas compuestas por lignina Kraft, filler o una combinación de ambos, en diferentes cantidades. El primer objetivo es clasificar los ligantes mediante la clasificación Performance Grade (PG). Esta clasificación se utiliza para evaluar su adecuación a diversas aplicaciones mediante la determinación de las temperaturas altas y bajas y los niveles de solicitación del tráfico. El análisis detallado de los resultados permite profundizar sobre diversos aspectos. Las observaciones microscópicas revelan una distribución y una granulometría similares de los dos materiales en el ligante. Los ensayos de estabilidad al almacenamiento revelaron diferencias entre los materiales, resultando el filler inestable en dosis elevadas. Además, los ensayos de densidad y de contenido en cenizas ponen de manifiesto las similitudes físicas entre la lignina Kraft y el asfalto. Sin embargo, las conclusiones extraídas de las propiedades reológicas destacan la similitud entre la lignina y el filler. Las pruebas sobre la recuperación elástica muestran que esta disminuye con el aumento del contenido de aditivos, lo que revela que la lignina disminuye la elasticidad del mismo modo que el filler. El análisis de los resultados de viscosidad indica que tanto la lignina como el filler provocan un aumento de la viscosidad a medida que aumenta el contenido de aditivos. Aparecen pequeñas diferencias en el comportamiento a bajas temperaturas, sobre todo entre diferentes dosis. Se recomienda la continuación de la investigación, mediante el estudio de los resultados de los ensayos MSCR y la creación de curvas maestras a partir de los resultados del DSR. En resumen, esta investigación pone de manifiesto los efectos comparables de la lignina y el filler sobre las propiedades reológicas de los ligantes. Aunque existen similitudes, aparecen variaciones sutiles, especialmente en el rendimiento a baja temperatura. Este estudio contribuye al avance de las prácticas de construcción de carreteras respetuosas con el medio ambiente. No obstante, aún quedan muchas formas de seguir desarrollando soluciones sostenibles en este sector. El camino hacia un futuro sostenible en el sector de las carreteras pasa por la colaboración continua entre las industrias y las comunidades científicas, con el objetivo común de encontrar soluciones responsables desde el punto de vista social y medioambientalUniversitat Politècnica de CatalunyaPérez González, Juan Jesús20232023-10-1120232023-12-01master thesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccNAhttp://purl.org/coar/version/c_be7fb7dd8ff6fe43info:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/2117/397517reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPCinstname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)Inglésengopen accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:upcommons.upc.edu:2117/3975172026-05-27T15:37:01Z
score 15,300724

Registros relacionados