Document
Effect of ferrochrome (FeCr) slag aggregate on the rutting performance of hot mix asphalt concrete
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2018
Language
English
English abstract
Ferrochrome slag (FeCr) is a by-product material of high-carbon Ferrochromium metal which is a primary component of stainless steel. The physical and mechanical properties of FeCr slag are relatively similar to the properties of natural aggregate. FeCr slag can be used as coarse or/and fine aggregate in hot mix asphalt (HMA) pavement.
In this research, FeCr slag was used as partial and full replacement of the natural aggregate in hot mix asphalt (HMA). The main objectives of this research were to investigate the potential use of Omani produced FeCr slag, as an aggregate in bituminous base and wearing course pavement layers and to evaluate its performance in terms of expected rutting. The FeCr slag was supplied by Al Tamman Indsil Ferrochrome LLC at Sohar Free Zone, Oman. Natural aggregate was supplied by Parsons international Company LLC. Virgin Richmond asphalt of grade 60/70 was used as a binder. The FeCr slag aggregates were used as partial replacement to selected sizes of coarse and fine aggregates. Full replacement of natural aggregates by the FeCr slag was also studied. The resistance of HMA to moisture-induced damage was evaluated. Dynamic modulus laboratory test was used for the performance evaluation. The dynamic modulus results were fitted into master curves. Accumulated rut depth analysis was conducted by Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide (MEPDG) performance model.
In general, the moisture resistance of FeCr mixes were similar to the control mix containing natural aggregates only. Utilization of FeCr slag as coarse aggregate for base course and wearing course asphalt mixes increased the dynamic modulus E* compared to the control mix. However, using FeCr slag as aggregate in both base layer and surface layer increased the accumulated rut depth compared to the control mix. Utilizing FeCr slag as coarse aggregate replacement only (as opposed to fine aggregates or full replacement) in base course and surface course mixes is promising, the results were closer to those of the control mix. Further investigation is recommended by utilizing smaller fractions of FeCr slag as coarse aggregate in HMA. Investigation of changing the gradation is also recommended, as an increase in the finer fraction in the case of coarse FeCe slag replacement might reduce the binder content and therefore reduce rutting. FeCr slag is not recommended to be used as full replacement of the natural aggregate. Economic analysis should be conducted to determine the benefit of using FeCr slag.
Member of
Resource URL
Arabic abstract
ركام الفيروكروم (FeCr) هو مادة ثانوية لمعدن الفيروکروم عالي الكربون والذي يعتبر من المكونات الأساسية المادة الفولاذ المقاومة للصدأ. الخصائص الفيزيائية والميكانيكية لركام الفيروکروم مشابهة نسبيا لخصائص الركام الطبيعي و يمكن استخدامه كركام خشن و / أو ناعم في الخلطة الأسفلتية الساخنة .
في هذا البحث ، تم استخدام ركام الفيروکروم کبدیل جزئي وكلي للركام الطبيعي في الخلطة الأسفلتية الساخنة. وكانت الأهداف الرئيسية لهذا البحث هي تقصتي إمكانية استخدام ركام الفيروكروم المنتج في سلطنة عمان كركام في طبقات الأسفلت القاعدية والسطحية وتقييم أدائها من ناحية عمق التخدد المتوقع. تم توفير ركام الفيروکروم من قبل شركة التقان في منطقة صحار الحرة ، سلطنة عمان ، كما تم توفير الركام الكلسي الطبيعي من قبل شركة بارسونز العالمية. وتم استخدام أسفلت ريتشموند بدرجة 70 / 60 . ركام الفيروكروم تم استخدامه كبديل جزئي الأحجام مختارة من الركام الطبيعي الخشن والناعم ، كما تمت دراسة الاستبدال الكامل للركام الطبيعي بواسطة ركام الفيروکروم. وتم تقييم مقاومة الخلطة الأسفلتية الساخنة للضرر الناجم عن الرطوبة ، وتم استخدام اختبار المعامل الديناميكي لتقييم الأداء، وتمت ملائمة نتائج المعامل الديناميكي المختبرية في منحنيات رئيسية كما أجري تحلیل عمق التخدد المتراكم بواسطة .
Mechanistic - Empirical Pavement Design Guide بشكل عام ، كانت مقاومة الرطوبة لدى الخلطات الأسفلتية التي تحتوي على ركام الفيروكروم مشابهة للخلطات الأسفلتية التي تحتوي على الركام الطبيعي فقط. وأظهرت النتائج أن استخدام ركام الفيروكروم كركام خشن في طبقات الأسفلت القاعدية والسطحية من شأنه زيادة قيم المعامل الديناميكي. ومع ذلك، يعمل استخدام ركام الفيروكروم في الخلطات الأسفلتية الساخنة على زيادة عمق التخدد المتراكم مقارنة بالخلطات التي تحتوي على ركام كلسي طبيعي فقط. ومن الجدير بالذكر أن استخدام ركام الفيروکروم كبديل للركام الطبيعي الخشن (علی عکس استبدال الركام الطبيعي الناعم أو الاستبدال الكلى في طبقات الأسفلت القاعدية والسطحية أعطي نتائج مبشرة ، إذ أن النتائج كانت قريبة من نتائج الخلطات الأسفلتية التي تحتوي على ركام طبيعي فقط. يوصي بإجراء المزيد من الأبحاث والدراسات المتعلقة باستخدام ركام الفيروكروم كبديل للركام الطبيعي الخشن بنسب أقل في الخلطات الأسفلتية الساخنة. كما يوصي بإجراء تغييرات في تسلسل الركام ، إذ أن زيادة نسبة النعومة في حالة استبدال الركام الطبيعي بركام الفيروکروم الخشن قد يقلل من نسبة الأسفات مما يؤدي إلى تقليل عمق التخدد المتراكم. كما يجب إجراء تحلیل اقتصادي لتحديد الفائدة المالية من استخدام ركام الفيروكروم في الخلطات الأسفلتية الساخنة. لا يوصى باستخدام ركام الفيروکروم كبديل كلي للركام الكلسي الطبيعي في الخلطات الإسفلتية الساخنة.
في هذا البحث ، تم استخدام ركام الفيروکروم کبدیل جزئي وكلي للركام الطبيعي في الخلطة الأسفلتية الساخنة. وكانت الأهداف الرئيسية لهذا البحث هي تقصتي إمكانية استخدام ركام الفيروكروم المنتج في سلطنة عمان كركام في طبقات الأسفلت القاعدية والسطحية وتقييم أدائها من ناحية عمق التخدد المتوقع. تم توفير ركام الفيروکروم من قبل شركة التقان في منطقة صحار الحرة ، سلطنة عمان ، كما تم توفير الركام الكلسي الطبيعي من قبل شركة بارسونز العالمية. وتم استخدام أسفلت ريتشموند بدرجة 70 / 60 . ركام الفيروكروم تم استخدامه كبديل جزئي الأحجام مختارة من الركام الطبيعي الخشن والناعم ، كما تمت دراسة الاستبدال الكامل للركام الطبيعي بواسطة ركام الفيروکروم. وتم تقييم مقاومة الخلطة الأسفلتية الساخنة للضرر الناجم عن الرطوبة ، وتم استخدام اختبار المعامل الديناميكي لتقييم الأداء، وتمت ملائمة نتائج المعامل الديناميكي المختبرية في منحنيات رئيسية كما أجري تحلیل عمق التخدد المتراكم بواسطة .
Mechanistic - Empirical Pavement Design Guide بشكل عام ، كانت مقاومة الرطوبة لدى الخلطات الأسفلتية التي تحتوي على ركام الفيروكروم مشابهة للخلطات الأسفلتية التي تحتوي على الركام الطبيعي فقط. وأظهرت النتائج أن استخدام ركام الفيروكروم كركام خشن في طبقات الأسفلت القاعدية والسطحية من شأنه زيادة قيم المعامل الديناميكي. ومع ذلك، يعمل استخدام ركام الفيروكروم في الخلطات الأسفلتية الساخنة على زيادة عمق التخدد المتراكم مقارنة بالخلطات التي تحتوي على ركام كلسي طبيعي فقط. ومن الجدير بالذكر أن استخدام ركام الفيروکروم كبديل للركام الطبيعي الخشن (علی عکس استبدال الركام الطبيعي الناعم أو الاستبدال الكلى في طبقات الأسفلت القاعدية والسطحية أعطي نتائج مبشرة ، إذ أن النتائج كانت قريبة من نتائج الخلطات الأسفلتية التي تحتوي على ركام طبيعي فقط. يوصي بإجراء المزيد من الأبحاث والدراسات المتعلقة باستخدام ركام الفيروكروم كبديل للركام الطبيعي الخشن بنسب أقل في الخلطات الأسفلتية الساخنة. كما يوصي بإجراء تغييرات في تسلسل الركام ، إذ أن زيادة نسبة النعومة في حالة استبدال الركام الطبيعي بركام الفيروکروم الخشن قد يقلل من نسبة الأسفات مما يؤدي إلى تقليل عمق التخدد المتراكم. كما يجب إجراء تحلیل اقتصادي لتحديد الفائدة المالية من استخدام ركام الفيروكروم في الخلطات الأسفلتية الساخنة. لا يوصى باستخدام ركام الفيروکروم كبديل كلي للركام الكلسي الطبيعي في الخلطات الإسفلتية الساخنة.
Category
Theses and Dissertations