Cement-stabilized recycled aggregate base course under coupled wet-dry cycles and repeated loading

Long term performance is a major concern when recycled materials are incorporated in geotechnical and pavement applications. The current study evaluates the effects of combined wet-dry cycles and repeated mechanical loading on a cement-stabilized base course material made from recycled crushed concrete aggregate (80% by weight) and cement. The experimental program is divided into three phases, each consisting of mechanical loading on two types of specimens: (i) samples which were first exposed to wet and dry cycles in accordance with ASTM D559 procedure, and (ii) samples without prior exposure to wet and dry cycles. Phase I experiments involved monotonic loading tests under compression and flexure to evaluate the strength properties. In Phase II, a total of 108 cylindrical specimens were tested in cyclic compressive loading using a sinusoidal waveform up to 20, 200, 2000, 20000, 200000, and 2000000 cycles at three different stress ratios (0.5, 0.7 and 0.9). The residual compressive strengths and the accumulated plastic deformations were determined at the end of each cyclic regime. Phase III included a flexural fatigue testing program on 39 beam specimens. It was found that the specimens subjected to wet-dry cycles suffered significantly higher damage in terms of plastic deformation, loss of residual strength, and degradation of flexural fatigue strength compared to specimens not exposed to wet-dry cycles. These are important considerations in highway reconstruction projects in which recycled aggregates are considered as alternative materials for pavement foundations.

La performance à long terme est une préoccupation majeure quand il s'agit de l'implication des matériels recyclés dans les applications géotechnique et de construction de trottoirs. Cette étude évalue les effets des cycles de combinaison mouillé-sec et la charge mécanique répétée sur un matériel stabilisé avec du ciment et des agrégats de béton (80% de poids). Le programme expérimental est divisé en trois phases, contenant chacune l'application d'une charge mécanique sur deux types de spécimens: (i) échantillons qui ont d’abord été exposés à des cycles humides et secs conformément à la procédure ASTM D559, et (ii) des échantillons qui n’avaient pas été exposées à des cycles humides et secs. L'expérience de la première phase implique des tests de charge monotone sous compression et flexion pour évaluer les propriétés de résistance. Dans la deuxième phase, un total de 108 spécimens cylindriques ont été testés avec une force compressive cyclique, utilisant une forme d'onde sinusoïdale de 20, 200, 2000, 20000, 200000, et 2000000 cycles à trois ratios de force différente (0.5, 0.7 et 0.9). Les forces compressives résiduelles et les déformations plastiques accumulées ont été déterminées à la fin de chaque régime cyclique. La troisième phase est comprise d'un programme qui évalue la limite de flexion de 39 spécimens de poutre. Il a été admis que les spécimens exposés dans les cycles mouillé-secs ont connu beaucoup plus de dommages en terme de déformation plastique, perte de force résiduelle, et dégradation de force flexible en comparaison avec les spécimens qui n'étaient pas exposés dans les cycles mouillé-secs. Ces considérations sont importantes pour les projets de reconstructions des routes dans lesquels des matériaux recyclés sont considérés comme matériaux alternatifs pour fondation des trottoirs.