Badania spękań niskotemperaturowych podbudów z AC WMS na nowobudowanej autostradzie A1 w Polsce. Cz. 2, Analiza przyczyn powstania spękań nawierzchni

• Autorzy: Judycki J. , Jaskuła P. , Dołżycki B. , Pszczoła M. , Jaczewski M. , Ryś D. , Stienss M.

Warianty tytułu

EN

Investigation of Low-Temperature Cracking in Newly Constructed High Modulus Asphalt Concrete Base Course of the A1 Motorway in Poland. Part 2, The analysis of low temperature cracking causes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono problem niskotemperaturowych spękań poprzecznych, które powstały na nowo budowanych podbudowach z betonu asfaltowego o wysokim module sztywności AC WMS. Liczne spękania niskotemperaturowe powstały na analizowanych podbudowach AC WMS podczas okresu zimowego w 2012 r., zanim cała konstrukcja nawierzchni została ukończona. Spękania powstały zarówno na połączeniach technologicznych, jak i między nimi. Problem taki nie wystąpił nigdy wcześniej podczas budowy nawierzchni drogowych w Polsce. Prace badawcze obejmowały zarówno badania terenowe i laboratoryjne betonu asfaltowego o wysokim module sztywności wykorzystanego do budowy autostrady A1, a następnie również analizę obliczeniową przyczyn i mechanizmów powstania uszkodzeń rozpatrywanych nawierzchni. W artykule opisano przyczyny powstania spękań biorąc pod uwagę temperatury powietrza i nawierzchni, oszacowanie klasy PG lepiszcza bitumicznego, jednorodność nawierzchni i obliczenia naprężeń termicznych powstających w podbudowach z mieszanek AC WMS.

EN

The paper presents the issue of low-temperature transverse cracks which have developed in newly constructed base courses made of high modulus asphalt concrete mix (HMAC). Numerous transverse cracks developed in the analyzed HMAC base during the winter season before the pavement was actually completed, both at the transverse joint locations and in the areas between them. This had not happened so far on such a scale during road construction projects in Poland. The research included both field examination and laboratory testing of high-modulus asphalt concrete used for construction of the base course of A1 motorway pavement, followed by computational analysis to investigate the causes and mechanism of the analyzed pavement distress. The article describes the causes of cracking, taking into account the temperature of air and pavement, Performance Grade assessment of the bitumen used in the works, homogeneity of the constructed layer and calculated thermal stresses induced in HMAC layers.

Słowa kluczowe

PL

beton asfaltowy o wysokim module sztywności; spękania niskotemperaturowe; spękania poprzeczne; naprężenia termiczne; twardy asfalt

EN

high modulus asphalt concrete; low temperature cracking; transverse cracking; thermal stresses; hard grade bitum

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Komunikacji Rzeczpospolitej Polskiej
• Czasopismo: Drogownictwo
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 11
• Strony: 355--361
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz.

Twórcy

autor

Judycki J.

autor

Jaskuła P.

autor

Dołżycki B.

autor

Pszczoła M.

autor

Jaczewski M.

autor

Ryś D.

autor

Stienss M.

Bibliografia

• [1] AASHTO. (2006). PP 42-02 Standard Practice for Determination of Low – Temperature Performance Grade (PG) of Asphalt Binders. 26th Edition, AASHTO Provisional Standards
• [2] A. Andriescu, S. Iliuta, S.A.M. Hesp, (2004). Improved Approach to Low Temperature and Fatigue Fracture Performance Grading of Asphalt Cements. Proceedings of the Canadian Technical Asphalt Association, 49: 123-157
• [3] H.U. Bahia, H. Tabatabaee, R. Valasquez R. (2012). Importance of bitumen physical hardening for thermal stresses buildup and relaxation in asphalt. Proceedings of the 5th Euroasphalt and Eurobitume Congress, Istanbul, Turkey
• [4] J. Boratyński (2012). Design of asphalt mixes resistant to deformation and fatigue (presentation). PSWNA Seminar, Miedzeszyn, Poland
• [5] J.F. Corté (2001). Development and Uses of Hard-Grade Asphalt and of High-Modulus Asphalt Mixes in France. Transportation Research Circular, 503, Transportation Research Board
• [6] S.A.M. Hesp, S. Iliuta, J.W. Shirokoff (2007). Reversible aging in asphalt binders. Energy and Fuel, 21:1112-1121. doi:10.1021/ef060463b
• [7] S.A.M. Hesp, S.N. Genin, D. Scafe, H.F. Shurvell, S. Subramani (2009). Five years performance review of a Northern Ontario Pavement Trial: Validation of Ontario’s double-edge-notched tension (DENT) and extended Bending Beam Rheometer (BBR) test methods. Proceedings of the Canadian Technical Asphalt Association, 54:99-126
• [8] S.A.M. Hesp, A. Soleimani, S. Subramani, T. Philips, D. Smith, P. Marks, K.K. Tam (2009). Asphalt pavement cracking: Analysis of extraordinary life cycle variability in Eastern and Northeastern Ontario. International Journal of Pavement Engineering, 10(3):209-27. doi:10.1080/10298430802343169
• [9] J.F. Hills & D. Brien (1966). The fracture of bitumen and asphalt mixes by temperature induced stresses. Symposium on Pavement Cracking, Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 35:294–309
• [10] J.S. Humpreys & C.J. Martin (1963). Determination of Transient Thermal Stresses in a Slab with Temperature – Dependent Viscoelastic Properties. Transaction of the Society of Rheology, 7:155 – 170.
• [11] J. Judycki (2014). Influence of low-temperature physical hardening on stiffness modulus and tensile strength of asphalt concrete and stone mastic asphalt, Construction and Building Materials, 61: 191-199. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2014.03.011
• [12] J. Judycki, Badania niskotemperaturowego twardnienia fizycznego betonu asfaltowego i mieszanki SMA, Drogownictwo nr 10/2014, s. 311-318
• [13] E.H. Lee, T.G. Rogers (1963). Solution of Viscoelastic Stress Analysis Problems Using Measured Creep and Relaxation Functions. Journal of Applied Mechanics, 127 –133.
• [14] X. Lu, U. Isacsson (2000). Laboratory study on the low temperature physical hardening of conventional and polymer modified bitumens. Construction and Building Materials, 14:79-88. doi:10.1016/S0950-0618(00)00012-X
• [15] M. Marasteanu, W. Buttler, H. Bahia, C. Wiliams, K.H. Moon, E.Z. Teshale, A.C. Falchetto, M. Turos (2012). Investigation of Low Temperature Cracking in Asphalt Pavements, National Pooled Fund Study – Phase II, Research Project 2012-23. Department of Civil Engineering, University of Minnesota. http://www.lrrb.org/pdf/201223.pdf
• [16] C.L. Monismith, G.A. Secor, K.E. Secor (1965). Temperature Induced Stresses and Deformations in Asphalt Concrete, Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 34:248 – 285
• [17] R. Muki, E. Sternberg (1961). On Transient Thermal Stresses in Viscoelastic Materials with Temperature Dependent Properties. Journal of Applied Mechanics, 193 – 207
• [18] M. Pszczoła, Spękania niskotemperaturowe warstw asfaltowych nawierzchni, praca doktorska, promotor: prof. dr hab. inż. Józef Judycki, Gdańsk, 2006
• [19] M. Pszczoła, J. Judycki, B. Dołżycki (2008). Investigation of transverse cracking of asphalt pavements in the North-Eastern Poland. 6th International RILEM Conference on Cracking in Pavements: Mechanisms, Modeling, Testing, Detection, Prevention and Case Histories, Chicago USA, 853-860.
• [20] M. Pszczoła, J. Judycki (2009). Testing of low temperature behaviour of asphalt mixtures in bending creep test 7th International RILEM Symposium on Advanced Testing and Characterization of Bituminous Materials: Advanced testing and characterization of bituminous materials, Rhodes, Greece, 303- 312
• [21] P. Radziszewski, J. Piłat, J. Król, K. Kowalski, M. Sarnowski (2011). Weryfikacja wymagań i metod oceny właściwości lepkosprężystych krajowych asfaltów i asfaltów modyfikowanych. Raport badawczy, Politechnika Warszawska
• [22] Instytut Badawczy Dróg i Mostów (2008). WT-2 Nawierzchnie asfaltowe na drogach publicznych. Warszawa
• [23] Superpave (1995). Performance Grade Asphalt Binder Specification and Testing Series No. 1 (SP-1), Asphalt Institute
• [24] H. Tabatabaee, S. Mangiafico, R. Velasquez, H.U. Bahia (2010). Investigation of low temperature cracking in asphalt pavements, National Pooled Fund Study – Phase II, Task 2, Subtask on Physical Hardening. University of Wisconsin-Madison
• [25] H.A. Tabatabaee, R. Velasquez, A. Arshadi, H.U. Bahia (2012). Investigation of low temperature cracking in asphalt pavements, National Pooled Fund Study – Phase II, Task 5 – Modeling of Asphalt Mixtures Contraction and Expansion Due to Thermal Cycling. University of Wisconsin-Madison
• [26] H.A. Tabatabaee, R. Velasquez & H.U. Bahia (2012). Modelling Thermal Stress in Asphalt Mixtures Undergoing Glass Transition and Physical Hardening. Transportation Research Record, Journal of the Transportation Research Board, 2296:106 – 114. doi:10.3141/2296-11
• [27] D.E. Watson, J. Zhang, R.B. Powell (2004). Analysis of Temperature Data for the National Center for Asphalt Technology Test Track. Transportation Research Record, Journal of the Transportation Research Board, 1891:68-75. doi: 10.3141/1891-10
• [28] D. Wegman, J. Weigel, A. Forsberg (1999). Collaborative Evaluations of Low-Temperature Superpave Performance-Graded Asphalt Binders. Transportation Research Record, Journal of the Transportation Research Board, 1661: 75-82. doi: 10.3141/1661-12
• [29] J.C. Wielinski & G.A. Huber (2011). Evaluation of French High Modulus Asphalt (EME) in Pavement Structural Design (MEPDG). Asphalt Paving Technology, Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 80:697 – 718
• [30] M.O. Zhao, S.A.M. Hesp (2006). Performance grading of the Lamont, Alberta C-SHRP pavement trial binders. International Journal of Pavement Engineering, 7(3):199-211. doi:10.1080/ 10298430600715667