Review of analytical-empirical methods for determining stiffness moduli of asphalt mixtures

• Autorzy: Słowik M. , Bartkowiak M.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.018.001

Warianty tytułu

PL

Przegląd analityczno-empirycznych metod wyznaczania modułu sztywności mieszanek mineralno-asfaltowych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper outlines and elaborates models for determining stiffness moduli of asphalt mixtures. Some original patterns taken from source articles and alternative forms of formulas after their adaptation to the SI system of units were introduced. Various laboratory methods for determining the stiffness modulus including methods for fixing that quantity of a given model were discussed. All of input data needed for determining the stiffness modulus with the use of selected models and basic information concerning preparations of samples for determining that quantity through laboratory methods were presented. Attention was turned to errors which can be made while making use of analytical-empirical models. The values of stiffness moduli determined with the use of analytical-empirical models were also compared with their equivalents of experimental tests described in the literature.

PL

W artykule przedstawiono i omówiono modele służące do określania modułu sztywności mieszanek mineralno-asfaltowych. Przedstawiono oryginalne wzory zaczerpnięte z artykułów źródłowych oraz alternatywne postacie wzorów po ich dostosowaniu do jednostek układu SI. Omówiono metody laboratoryjne oznaczania modułu sztywności wraz z podaniem, w jaki sposób oznacza się tę wielkość dla danego modelu. Przedstawiono także wszystkie dane wejściowe potrzebne do określenia modułu sztywności za pomocą wybranych modeli oraz podstawowe informacje dotyczące przygotowania próbek do oznaczania tej wielkości metodami laboratoryjnymi. Zwrócono uwagę, jakie błędy można popełnić przy korzystaniu z modeli analityczno-empirycznych. Dokonano również porównania wartości modułów sztywności obliczonych na podstawie modeli analityczno-empirycznych z opisanymi w literaturze wynikami badań eksperymentalnych.

Słowa kluczowe

EN

asphalt mixture; dynamic modulus test (DM); four point bending test (4PB-PR); Hirsch’s model; stiffness modulus; Witczak’s model

PL

metoda belki zginanej (4PB-PR); metoda osiowego ściskania dynamicznego (DM); mieszanka mineralno-asfaltowa; model Hirscha; moduł sztywności; model Witczaka

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 17, no. 1
• Strony: 5--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Słowik M.

• Poznan University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Institute of Civil Engineering, 5 Piotrowo Str., 60-965 Poznań

autor

Bartkowiak M.

• Poznan University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Institute of Civil Engineering, 5 Piotrowo Str., 60-965 Poznań

Bibliografia

• 1. Iwański M., Mazurek G.: Wpływ wosku syntetycznego na moduł sztywności betonu asfaltowego. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 11, 3, 2012, 233-248
• 2. Pożarycki A., Górnaś P., Zalewski P.: Wpływ spękań na zmianę modułów sztywności mieszanek mineralno-asfaltowych oznaczanych w warunkach in situ. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 14, 4, 2015, 257-270
• 3. Pożarycki A., Górnaś P.: Funkcja sum harmonicznych w skróconej procedurze oznaczania zespolonego modułu sztywności MMA. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, z. 63, nr 1/II, 2016, 283-290
• 4. Pożarycki A., Fengier J., Górnaś P., Wanatowski D.: Backcalculation of pavements incorporating Grouted Macadam technology. Road Materials and Pavement Design, 2017, 1-17 doi: 10.1080/14680629.2017.1310668
• 5. Kim Y.R.: Modeling of asphalt concrete, McGraw-Hill Construction, Washington 2009
• 6. Bari J., Witczak M.: Development of a new revised version of the Witczak E* predictive model for hot mix asphalt mixtures. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 75, 2006, 381-423
• 7. Bonnaure F., Gest G., Garvois A., Uge P.: A new method of predicting the stiffness of asphalt paving mixes. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 46, 1977, 64-104
• 8. Witczak M.W., Kaloush K., Pellinen T., El-Basyouny M., VonQuintus H.: Simple Performance Test for Superpave Mix Design. NCHRP Report 465, Transportation Research Board, Washington, 2002
• 9. Huang Y.H.: Pavement Analysis and Design Pearson Education. Upper Saddle River, NJ, USA, 2004
• 10. Witczak M.W., Andrei D., Mirza W.: Development of Revised Predictive Model for the Dynamic (Complex) Modulus of Asphalt Mixtures. Interteam Technical Report, NCHRP Project 1-37A, University of Maryland, 1999
• 11. Hirsch T.J.: Modulus of elasticity of concrete as affected by elastic moduli of cement paste matrix and aggregate. Journal of the American Concrete Institute, 59, 1962, 427-451
• 12. Christensen D.W., Pellinen T., Bonaquist R.F.: Hirsch Model for Estimating the Modulus of Asphalt Concrete. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 72, 2003, 97-121
• 13. Van der Poel C.: A general system describing the visco-elastic properties of bitumens and its relation to routine test data. Journal of Applied Chemistry, 4, 5, 1954, 221-236
• 14. PN-EN 12697-26:2007 Mieszanki mineralno-asfaltowe - Metody badań mieszanek mineralno-asfaltowych na gorąco - Część 26: Sztywność
• 15. Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide (MEPDG-1). A manual of practice. American Association of State Highway and Transportation, USA 2008
• 16. AASHTO T 342 Determining Dynamic Modulus of Hot Mix Asphalt (HMA), AASHTO Standard Method, Washington, 2011
• 17. Słowik M., Bartkowiak M.: Calculation of Measurement Uncertainty for Stiffness Modulus of Asphalt Mixture. Journal of Civil Engineering and Architecture 9, 11, 2015, 1325-1333
• 18. PN-EN 12697-33:2008 Mieszanki mineralno-asfaltowe - Metody badań mieszanek mineralno-asfaltowych na gorąco - Część 33: Przygotowanie próbek zagęszczonych urządzeniem wałującym
• 19. AASHTO T 312 Preparing and Determining the Density of Asphalt Mixture Specimens by Means of the Superpave Gyratory Compactor. AASHTO Standard Method, Washington, 2014
• 20. AASHTO R 30 Mixture Conditioning of Hot Mix Asphalt (HMA). AASHTO Standard Method, Washington, 2010
• 21. Dougan Ch.E., Stephens J.E. and others:E* - Dynamic Modulus, Test protocol - Problems and solutions, University of Connecticut, Connecticut, 2003
• 22. Kim K.S.: Complex Modulus from indirect tension testing. Master’s thesis, University of Florida, Gainesville 2002
• 23. Kim Y.R., Seo Y., King M., Momen M.: Dynamic Modulus Testing of Asphalt Concrete in Indirect Tension Mode. TRB Annual Meeting, Washington, USA, 2004
• 24. Momen M.: Complex Modulus Determination of Asphalt Concrete Using Indirect Tension Test, master’s thesis, North Carolina State University, Raleigh, 2004
• 25. Martinez F.O., Angelone S.M.: The indirect tensile test configuration in the determination of the complex modulus of asphalt mixtures. 5th Eurasphalt & Eurobitume Congress, Istanbul, June 2012, P5EE-327
• 26. PN-EN 12697-8:2005 Mieszanki mineralno-asfaltowe - Metody badań mieszanek mineralno-asfaltowych na gorąco - Część 8: Oznaczanie zawartości wolnej przestrzeni
• 27. PN-EN 12697-5:2010 Mieszanki mineralno-asfaltowe - Metody badań mieszanek mineralno-asfaltowych na gorąco - Część 5: Oznaczanie gęstości
• 28. Bonaquist R.: Wisconsin Mixture Characterization Using the Asphalt Mixture Performance Tester (AMPT) on Historical Aggregate Structures. Wisconsin Department of Transportation, Sterling, 2010
• 29. Kim Y.R. and others: Long-Term Pavement Performance (LTPP) Computed Parameter: Dynamic Modulus. U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration, McLean, 2011
• 30. Yang X., You Z.: New predictive equations for dynamic modulus and phase angle using a nonlinear least-squares regression model. Journal of Materials in Civil Engineering, 27, 3, 2015, 04014131-1 - 04014131-8
• 31. Giuliana G., Nicolosi V., Festa B.: Predictive Formulas of Complex Modulus for High Air Void Content Mixes. 91st Transportation Research Board (TRB) Annual Meeting, Washington, 2012
• 32. Dołżycki B., Judycki J.: Wpływ metod zagęszczania mieszanek mineralno-asfaltowych na wyniki badań ich cech mechanicznych. 52 Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN i Komitetu Nauki PZITB, Krynica, 2006, 129-136
• 33. Plewa A.: Ocena wpływu wskaźnika zagęszczenia na moduł sztywności betonu asfaltowego. Budownictwo i Inżynieria Środowiska, 3, 3, 2012, 133-139

Uwagi

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