Analysis of the fatigue life of neat and modified bitumens using linear amplitude sweep test

• Autorzy: Wesołowska M. , Ryś D.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.018.020

Warianty tytułu

PL

Analiza trwałości zmęczeniowej asfaltów drogowych i modyfikowanych z wykorzystaniem testu liniowego zwiększania amplitudy

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono ocenę odporności na zmęczenie wybranych polskich lepiszczy asfaltowych: asfaltu drogowego 50/70, asfaltu modyfikowanego PMB 45/80-55 i asfaltu wysokomodyfikowanego 45/80-80. Do oceny trwałości zmęczeniowej asfaltów zastosowano test liniowego zwiększania amplitudy LAS (ang. Linear Amplitude Sweep Test), który jest nowym badaniem funkcjonalnym opracowanym w USA. Asfalt wysokomodyfikowany 45/80-80 wykazał do kilkunastu razy większą trwałość zmęczeniową niż inne materiały: asfalt drogowy 50/70 oraz asfalt modyfikowany PMB 45/80-55. Różnice w trwałości zmęczeniowej między asfaltem drogowym 50/70 i modyfikowanym PMB 45/80-55 były dużo mniejsze, co powoduje, że asfalty te wykazują zbliżoną odporność na zmęczenie. W pracy analizowano także wpływ różnych wartości temperatury badania asfaltu na trwałość zmęczeniową i sposób zniszczenia lepiszcza. Wykazano, że dokładniejszą ocenę jakości asfaltu można uzyskać na podstawie analizy wyników badania trwałości uwzględniającego kilka różnych wartości temperatury niż na podstawie badania lepiszcza przeprowadzonego w jednej temperaturze ekwiwalentnej.

EN

The paper presents an evaluation of the fatigue resistance of selected Polish bituminous binders: neat bitumen 50/70, polymer modified bitumen PMB 45/80-55 and polymer highly modified bitumen PMB 45/80-80. The linear amplitude sweep (LAS) test, which is a new bitumen performance grading test developed in the USA, and was used to assess the fatigue life of the bitumens. Highly modified bitumen 45/80-80 showed 10-20 times higher fatigue durability than neat bitumen 50/70 and modified bitumen PMB 45/80-55. The differences in fatigue durability between neat bitumen 50/70 and modified bitumen PMB 45/80-55 were much smaller, which means that the bitumens are characterized by similar fatigue reliability. Also the effect of different test temperatures on the fatigue life and mode of failure of the bitumen binders were examined. It has been shown that the quality of a bitumen can be more accurately assessed on the basis of results of the durability test carried out for several different temperatures than for one equivalent temperature.

Słowa kluczowe

PL

asfalt drogowy; asfalt modyfikowany; asfalt wysokomodyfikowany; lepiszcza asfaltowe; lepkosprężysty ciągły mechanizm zniszczenia; reometr dynamicznego ścinania; test liniowego zwiększania amplitudy; test zmęczeniowy

EN

asphalt binders; dynamic shear rheometer; fatigue test; highly modified bitumen; linear amplitude sweep test; modified bitumen; neat bitumen; viscoelastic continuum damage mechanics

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 17, no. 4
• Strony: 317--336
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wesołowska M.

• Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Katedra Inżynierii Drogowej i Transportowej, ul. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk

autor

Ryś D.

• Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Katedra Inżynierii Drogowej i Transportowej, ul. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk

Bibliografia

• PN- EN 12592:2010 Asfalty i lepiszcza asfaltowe - wymagania dla asfaltów drogowych
• PN- EN 14023:2011 Asfalty i lepiszcza asfaltowe - zasady klasyfikacji asfaltów modyfikowanych polimerami
• AASHTO M 320-17 Standard specification for Performance-Graded Asphalt Binder
• Superior Performing Asphalt Pavements: The product of the SHRP Asphalt Research Program, SHRP A-410 Report, Waszyngton, USA, 1994
• Sybilski D., Mirski K.: Dobór asfaltu do nawierzchni w polskich warunkach klimatycznych z uwzględnieniem procedur SHRP/Superpave. VI Międzynarodowa Konferencja „Trwałe i Bezpieczne Nawierzchnie Drogowe”, Kielce, 9-10 maja 2000, 213-223
• Pszczoła M., Ryś D., Jaskuła P.: Analysis of climatic zones in Poland with regard to asphalt performance grading. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 16, 4, 2017, 245-264, DOI: 10.7409/rabdim.017.016
• Radziszewski P., Piłat J., Król J., Kowalski K., Sarnowski M.: Weryfikacja wymagań i metod oceny właściwości lepko-sprężystych krajowych asfaltów i asfaltów modyfikowanych, Raport końcowy. Politechnika Warszawska, GDDKiA, Warszawa, 2011
• Sarnowski M.: Rheological properties of road bitumen binders modified with SBS polymer and polyphosphoric acid. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 14, 1, 2015, 47-65, DOI: 10.7409/rabdim.015.004
• Radziszewski P., Kowalski K.J., Król J.B., Sarnowski M., Pilat J.: Quality assessment of bituminous binders based on the viscoelastic properties: Polish experience. Journal of Civil Engineering and Management, 20, 1, 2014, 111-120
• Błażejowski K., Wójcik-Wiśniewska M.: Poradnik asfaltowy. Orlen Asfalt, Płock, 2017
• Judycki J.: Fatigue of asphalt mixes. University of Oulu, Publications of Road and Transport Laboratory, Oulu, Finland, 1991
• Mackiewicz P.: Fatigue tests of bituminous mixtures with inclusion of initial cracks. Journal of Materials in Civil Engineering, 25, 1, 2012, 140-147
• Bańkowski W.: Evaluation of fatigue life of asphalt concrete mixtures with reclaimed asphalt pavement. Applied Sciences-Basel, 8, 3, 2018, 469, DOI: 10.3390/app8030469
• Buczyński P., Iwański M.: Fatigue life comparison of recycled cold mixes with foamed bitumen and with bitumen emulsion. Modern Building Materials, Structures and Techniques, MBMST 2016, Procedia Engineering, 172, 2016, 135-142, DOI: 10.1016/j.proeng.2017.02.0355. Sybilski D., Gajewski M., Bańkowski W., Soen H., Chailleux E., Gauthier G.: Binder fatigue properties and the results of the RILEM round robin test. Proceedings of the 7th International RILEM Symposium ATCBM09 on Advanced Testing and Characterization of Bituminous Materials, Rhodes, Greece, 27-29 May 2009, 1-2, 2009, 1221-1231
• Bahia H.U., Zhai H., Zeng M., Hu Y., Turner P.: Development of binder specification parameters based on characterization of damage behavior. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 70, 2002, 442-470
• Pell P.S.: Fatigue characteristics of bitumen and bituminous mixes. Proceedings of the International Conference on Structural Design and Asphalt Pavements, Ann Arbor, MI, USA, 203, 1962, 43-58
• Potschka V., Schmidt H.: Fatigue life of polymer modified bitumen. Proceedings of the 5th Eurobitume Congress, Stockholm, Sweden 1993, Vol. 1A, 1993, 103-105
• Ahmed T.M.: Asphalt fatigue failure analysis and modelling: experimental studies and theoretical formulation. Thesis for the degree of Doctor of Philosophy, University of Liverpool, August 2016
• Sybilski D., Wróbel A., Bańkowski W.: Opracowanie i weryfikacja badania zmęczenia lepiszczy asfaltowych. Instytut Badawczy Dróg i Mostów, Zakład Technologii Nawierzchni, Warszawa, 2007, 1-62,
• https://www.gddkia.gov.pl/userfiles/articles/p/prace-naukowo-badawcze-zrealizow_3435//documents/sprawozdanie-ws-07-2007.pdf, 23.02.2018
• Safaei F., Castorena C.: Temperature effects of linear amplitude sweep testing and analysis. Journal of the Transportation Research Board, 2574, 2016, 92-100
• Hintz C., Velasquez R., Li Z., Bahia H.: Effect of oxidative aging on binder fatigue performance. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 80, 2011, 527-548
• lgadillo R., Bahia H.: Rational fatigue limits for asphalt binders derived from pavement analysis. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 74, 2004, 97-137
• AASHTO R 29-08 2012 Grading or Verifying the Performance Grade (PG) of an Asphalt Binder
• Hintz C., Velasquez R., Johnson C., Bahia H.: Modification and validation of linear amplitude sweep test for binder fatigue specification. Journal of the Transportation Research Board, 2207, 2011, 99-106
• AASHTO TP 101-14 Estimating Fatigue Resistance of Asphalt Binders Using the Linear Amplitude Sweep
• Schapery R.A.: Correspondence principles and a generalized J integral for large deformation and fracture analysis of viscoelastic media. International Journal of Fracture, 25, 3, 1984, 153-223
• Kim Y., Lee H.J., Little D.N., Kim Y.R.: A simple testing method to evaluate fatigue fracture and damage performance of asphalt mixtures. Journal Association of Asphalt Paving Technologist, 75, 2005, 755-788
• Masad E., Somadevan N., Bahia H.U., Kose S.: Modelling and experimental measurements of strain distribution in asphalt mixes. Journal of Transportation Engineering, 127, 6, 2001, 477-485

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).