Influence of start temperature on tensile stress testing of restrained asphalt concrete specimens

U ovom se radu prikazuju rezultati ispitivanja vlačnog naprezanja pridržanih uzoraka obavljenog na uzorcima asfaltbetona AC 8 s bitumenom 50/70, pri čemu su korištene dvije početne temperature +10 °C i +20 °C. Analiza rezultata pokazuje da je razlika između tih dviju početnih temperatura beznačajna te da su rezultati u okviru standardnih zahtjeva točnosti. S druge strane, uočena je razlika između rezultata ispitivanja dobivenih u dva laboratorija: TU Beč i ZAG Ljubljana, gdje su ispitivanja obavljena u skladu s EN 12697-46 pri početnoj temperaturi od +20 °C.This paper presents the result of the Tensile Stress Restrained Specimen Tests on specimens of asphalt concrete AC 8 with bitumen 50/70 depending on two starting temperatures of +10 °C and +20 °C. The analysis of the results shows that there is only a non significant difference between these two start temperatures and the results are within the limit of standard precision. On the other hand, there is a difference between the results of two laboratory TU Wien and ZAG Ljubljana, who carried out the tests in accordance with EN 12697-46 at start temperature +20 °C

Rheologische Modelle zur Beschreibung des Verformungsverhaltens von Asphalten

Zsfassung in engl. Sprache10

Beiträge zur Beschreibung des Verhaltens von Asphalt unter zyklisch-dynamischer Druckschwellenbelastung

Zsfassung in dt. SpracheZiel dieser Dissertation ist eine umfassende Beschreibung des Materialverhaltens von Asphalt unter zyklisch-dynamischer Druckschwellbelastung. Zu diesem Zweck wird der triaxiale Druckschwellversuch (TCCT), der zur Zeit hauptsächlich für die Ermittlung des Verfor-mungswiderstandes bei hohen Temperaturen nach (EN 12697-25, 2005) eingesetzt wird, auf verschiedene Anwendungsmöglichkeiten hin untersucht. Daraus ergeben sich vier wesentliche Fragestellungen.Im ersten Teil der Arbeit wird eine alternative Bewertungsmethode für Standard-TCCT nach (EN 12697-25, 2005) entwickelt. Bisher wird die Kriechkurve durch eine lineare Funktion im quasi-linearen Bereich dieser Kurve angenähert. Die Steigung der Linearen, die lineare Kriechrate fc, wird als Beurteilungskriterium für die Beständigkeit gegen bleibende Verfor-mungen herangezogen. Allerdings wird der quasi-lineare Teil der Kriechkurve in der Europäi-schen Prüfnorm nicht näher definiert. Dies führt dazu, dass die ermittelte Kriechrate von der Festlegung des Beginns und des Bereichs des quasi-linearen Kriechens abhängig ist. Bei der Auswertung einer Vielzahl an Standard-TCCTs wurde erkannt, dass die viskoelastische Mate-rialreaktion nach einer bestimmten Anzahl an Lastwechseln konstant bleibt. Ein neues Ver-fahren wird vorgestellt, mit dem dieser Zeitpunkt ermittelt werden kann. Nach dieser Ein-schwingphase stellt die Kriechkurve in der log/lin Darstellung eine Gerade dar, sie kann also durch eine logarithmische Funktion beschrieben werden.Zwischen der linearen Kriechrate fc und der logarithmischen Kriechrate b besteht eine ausgezeichnete Korrelation. Weiters wird gezeigt, dass Prüfergebnisse deutlich genauer in Hinblick auf das Verformungsverhalten be-wertet werden können, wenn nicht nur die axiale, sondern auch die radiale Verformung wäh-rend des Versuchs aufgezeichnet wird. Dadurch kann nicht nur die gesamte Axialdehnung [epsilon]ax,tot, sondern auch deren volumetrischer [epsilon]ax,vol und deviatorischer Anteil [epsilon]ax,dev ermittelt wer-den. Beide Komponenten stehen für die unterschiedlichen Ursachen von Spurrinnenbildung in der Praxis. Die gewonnen Daten müssen also für eine zukünftige Optimierung der Mischgut-zusammensetzung abgestimmt auf den Einsatz des Mischguts herangezogen werden.Eine zweite Fragestellung betrifft das viskoelastische Materialverhalten von Asphalt in zykli-schen Druckschwellversuchen (CCT). Da nicht nur die Reaktion in axialer Richtung, sondern auch in der radialen Ebene untersucht werden soll, werden zunächst Dehnungsmessstreifen als adäquates System zur Messung der Umfangsdehnung eingeführt. Diese werden direkt auf die Probekörper rund um die Mantelfläche am Umfang appliziert. Ein umfangreiches Prüf-programm an Mischgut mit Oxidationsbitumen und polymermodifiziertem Bitumen mit Vari-ation der Prüftemperatur und -frequenz wird präsentiert. In einem ersten Schritt wird unter-sucht, ob die Materialreaktion davon abhängt, ob der Probekörper fest mit dem Laststempel verbunden ist oder nicht. Dabei konnte festgestellt werden, dass die Materialphasenwinkel unabhängig von der Konfiguration sind. Probekörper, die nicht fest mit den Lastplatten ver-bunden sind, reagieren jedoch weicher, der dynamische Modul ist um 10% bis 20% niedriger. In einem weiteren Schritt werden Einflüsse von Temperatur, Frequenz, Bitumen- und Hohl-raumgehalt auf das viskoelastische Materialverhalten analysiert. Alle Prüfergebnisse zeigen, dass der axiale Phasenwinkel zwischen axialer Belastung und axialer Reaktion kleiner ist, als der radiale Phasenwinkel zwischen axialer Belastung und radialer Reaktion. Nach einer ein-gehenden Untersuchung auf mögliche Störquellen für dieses Phänomen wird schließlich die These aufgestellt, dass der Unterschied in den Phasenwinkeln materialinhärent ist. Direkt da-mit zusammenhängend wird die dynamische Querdehnzah

Addressing the permanent deformation behavior of hot mix asphalt by triaxial cyclic compression testing with cyclic confining pressure

Rutting or permanent deformation is one of the major distress modes of hot mix asphalt in the field. Triaxial cycle compression testing (TCCT) is a standardized and scientifically accepted test method to address this distress mode in the lab and to characterize the resistance to permanent deformation. In most labs and according to EN 12697-25, standard TCCTs are carried out with cyclic axial loading and a constant confining pressure. In road pavements on the other hand, dynamic traffic loading due to passing wheels leads to cyclic confining pressure. In order to bring the TCCT closer to reality, the radial reaction and its phase lag to axial loading in standard TCCTs are analyzed and an enhanced TCCT with cyclic confining pressure is introduced. The cyclic confining pressure takes into account the viscoelastic material response by the radial phase lag to axial phase loading. In a subsequent test program, TCCTs with different confining pressure amplitudes were carried out on two hot mix asphalts. Results from standard and enhanced TCCTs were analyzed, compared and discussed. It is shown that the resistance to permanent deformation increases significantly when the viscoelastic material response is taken into account in the TCCT by introducing cyclic confining pressure

Introducing a new specimen shape to assess the fatigue performance of asphalt mastic by dynamic shear rheometer testing

Early failure of asphalt pavements is acommon issue all around the world. Damages arecaused by various reasons like insufficient binder oraggregate quality, an inadequate mix design orimproper handling in the production/constructionprocess. The effects of binder, aggregates and mixdesign have been widely studied and state-of-the-arttesting methods are available for both, hot-mix asphalt(HMA) and for each component. An important part inHMA belongs to the asphalt mastic, where nostandardized method is available to allow a qualitycontrol. Asphalt mastic is the mix of bitumen withaggregates smaller than 63 (125)lm and covers thecoarse aggregates as the actual binding component inthe mix. This research aims at developing a testingmethod for asphalt mastic based on fatigue tests. Thedynamic shear rheometer (DSR) was found as asuitable device for this purpose. The DSR fatigue testconsists of the 8 mm parallel-plate geometry widelyused for binder performance grading with a sampleheight of 3 mm. Instead of a cylindrical specimenshape, a hyperboloid of one sheet is applied. Thisshape predetermines the point of failure and preventsadhesion/interface failures between the mastic spec-imen and the upper or lower DSR stainless steel plate.The specimens are prepared directly in the DSRemploying a silicone mould to ensure an exactspecimen shape. This test can be applied to all DSRdevices without costly changes or additional equip-ment as long as sufficient cooling capacity and torquecan be provided from the DSR. This fatigue test makesit possible to assess the fatigue performance of bindersand mastic samples.ASFINA

Deliverable D7. outline of a new empirical road damage experiment

Efficiency as well as sustainability regarding road infrastructure can only be achieved when construction and maintenance also work efficiently and sustainably. Therefore a deeper knowledge of the complex material-vehicle-environment interaction is needed to develop an improved relationship between pavement deterioration and material, environment and vehicle parameters. In order to create an enhanced rule for this interaction, it is necessary to combine comprehensive material testing with statistical, analytical and numerical methods that have been developed in the last 50 years. This can only be achieved if the research is done on a European level by EURODEX, a EUuropean ROad Damage EXperiment. Results from this experiment will lead to an improved pavement performance and deterioration model that can be used for various means. On the one hand it will be a strong tool for a fair and sustainable transport pricing on European roads, on the other hand it can be used to make pavement design and construction as well as maintenance more efficient and economic. This report of deliverable D7, Outline of a new empirical Road Damage Experiment, gives a preliminary design and layout for EURODEX. Therefore an inventory of European ALT facilities is provided, the most important factors for pavement deterioration, distress and performance are described and guidelines for common data acquisition, data storage and retrieval are given. Furthermore a strategic plan for EURODEX has been developed within this WP. Basic information on pavement engineering and a detailed analysis of pavement deterioration factors, pavement distress, as well as current modelling of pavement performance and methods of maintenance and reconstruction are given in Appendix A

Fundamental properties of bitumen binders containing novel cellulose-based poly-functional fibres

A series of Fibre-added bitumen compounds were subjected to conventional and rheological tests for investigating the effectiveness of modified fibres in improving the characteristics of bituminous binders. The studied fibres were novel composite cellulose-based poly-functional fibres with and without a plastomeric polymer and crumb rubber content, which blended with neat bitumen or SBS Polymer modified Bitumen (PmB). The test program included a primary stage of microscopic analysis by means of Scanning Electron Microscopy (SEM), for observing these composite fibres’ microstructure as well as the empirical test methods, and dynamic rheological analyses using Dynamic Shear Rheometer (DSR). According to the conventional test results, the addition of fibres increased the softening point and viscosity and reduced the penetration. From another perspective, while the addition of rubber decreased the softening point and viscosity, it increased the penetration of compounds in comparison to those containing fibres without rubber content. From the results obtained by Multiple-Stress Creep-Recovery (MSCR) and Frequency Sweep (FS) test, the isochronal graphs of complex modulus and creep-recovery curves showed the same trends in terms of increased stiffness. In addition, the phase angle curves confirm that the presence of rubber decreased the stiffness and increased the elasticity for PmB compounds in comparison to those of reference mixtures containing non-rubberized fibres