Evaluation of Warm Stone-Mastic Asphalt Mixture with Construction Demolition Wastes Using Recycled Plastic and Crumb Rubber Modified Binder. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Abdul_Khaleq_Morady_Final_Thesis_Signed.pdf Restricted to Repository staff only until 14 May 2027. Download (3MB)

Arabic Abstract

بحثت هذه الدراسة في أداء خلطة الأسفلت الحجري الدافئ (WSMA) مع 0–50٪ من ركام مخلفات البناء والهدم (CDW)، ومادة رابطة معدلة بالبلاستيك المعاد تدويره (RPM) ومادة رابطة معدلة بفتات المطاط (CRM). شملت التقييمات المخبرية اختبارات ثبات مارشال، ومقاومة الرطوبة المقاسة بنسبة مقاومة الشد (TSR)، ومعامل المرونة عند 25 درجة مئوية، وحساسية نزف الاسفلت. أشارت النتائج إلى أن خلطات RPM و CRM حققت درجات أداء PG 76 H وPG 76 S على التوالي، مما يفي بمعايير مقاومة التخدد عند 76 درجة مئوية. ازدادت قيم ثبات مارشال مع زيادة محتوى CDW من 7.9 كيلونيوتن إلى 9.0 كيلونيوتن عند 0٪ إلى 50٪ CDW في حالة RPM. وبالمثل بالنسبة لخلطات CRM، ازدادت القيم من 8.05 كيلونيوتن إلى 9.7 كيلونيوتن. بقيت قيم TSR أعلى من 80٪ حتى الوصول إلى 50٪ CDW، وعند هذه النقطة انخفضت إلى ما دون هذا الحد. انخفضت قيم معامل المرونة من 1153 ميغاباسكال إلى 1526 ميغاباسكال بالنسبة لـ RPM ومن 1161 ميغاباسكال إلى 1513 ميغاباسكال بالنسبة لـ CRM مع زيادة CDW. أدى إدراج 0.3٪ من ألياف السليلوز إلى تقليل قيم الانسياب. حدّد التقييم البيئي أن خلطة تحتوي على 30٪ من CDW في RPM هي الأمثل من حيث الأداء الميكانيكي والأثر البيئي. تقدم الدراسة رؤى قيّمة حول كيفية تأثير ركام CDW المقترن بمواد رابطة RPM وCRM على صلابة WSMA ومقاومته للرطوبة واستقراره الهيكلي عند درجات إنتاج منخفضة، مما يوضح أنه يمكن استخدام ما يصل إلى 30٪ من CDW في الأرصفة ذات حركة المرور المتوسطة (أقل من مليون ESALs)، وبالتالي تقليل استخدام الركام الطبيعي ودرجات حرارة إنتاج الأسفلت للتخلص من النفايات. الكلمات المفتاحية: مواد رصف مستدامة، مادة رابطة معدلة بنفايات ببوليمرات، إعادة تدوير الركام، الأثر البيئي، تقليل الانبعاثات.

English Abstract

This research investigated the performance of warm stone mastic asphalt (WSMA) with 0-50% construction and demolition waste (CDW) aggregates, recycled-plastic-modified (RPM) and crumb-rubber-modified (CRM) binders. Laboratory evaluations included tests for Marshall stability, moisture damage resistance measured by the tensile strength ratio (TSR), resilient modulus (MR) at 25 °C, and drain-down sensitivity. The findings indicated that both RPM and CRM binders achieved performance grades of PG 76 H and PG 76 S, respectively, meeting the rutting parameters at 76 °C. The Marshall stability values increased with increasing CDW content from 7.9 KN to 9.0 KN at 0% to 50% CDW for the RPM. Similarly, for the CRM mixtures, the values increased from 8.05 kN to 9.7 kN. TSR remained above 80% until reaching 50% CDW, at which point it fell below this threshold. MR values rose from 1153 MPa to 1526 MPa for RPM and from 1161 MPa to 1513 MPa for CRM as CDW increased. Inclusion of 0.3% cellulose fiber significantly reduced drain-down values. An environmental assessment determined that a mixture with 30% CDW in RPM was optimal in terms of mechanical performance and environmental impact. The study offers valuable insights into how CDW aggregates combined with RPM and CRM binders influence WSMA stiffness, moisture resistance, and structural stability at lower production temperatures, demonstrating that up to 30% CDW can be utilized in moderately (less than one million ESALs) trafficked pavements, thereby decreasing natural aggregate usage, asphalt production temperatures, and waste disposal needs. Keywords: Sustainable pavement materials, Waste-polymers-modified binder, Aggregate recycling, Environmental impact, Emission reduction

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Civil Engineering > Transportation Engineering
Department:	College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Thesis Advisor:	Hamad Al-abdulwahab,
Thesis Committee Members:	Abdul-hadi Al-juhani, Mohammed Alosta,
Depositing User:	ABDUL KHALEQ MORADY (g202319670)
Date Deposited:	17 May 2026 06:19
Last Modified:	17 May 2026 06:19
URI:	https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/144297