Non-contact method for measuring deformation in testing selected materials used in road construction

• Autorzy: Górszczyk Jarosław , Malicki Konrad

Identyfikatory

DOI

10.7409/RABDIM.023.024

Warianty tytułu

PL

Bezkontaktowa metoda pomiaru deformacji w badaniach wybranych materiałów stosowanych w budownictwie drogowym

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

High requirements for materials used in road construction make it necessary to use modern methods for assessing the mechanical parameters of these materials. One such method is the Digital Image Correlation (DIC) method. The paper presents the possibilities of using the non-contact DIC method to measure deformation in testing selected mechanical properties of asphalt mixture samples and a composite made of a polymer matrix reinforced with a glass fiber grid (fiber reinforced polymer – FRP). The paper shows deformation analysis of all the observed surfaces of the tested samples. It was found that in terms of static tensile strength, the performance of the FRP tape is similar to the behavior of geogrids used to strengthen road pavement structures. The discussed results of own research and research described in the literature confirmed the usefulness of the DIC method in testing materials used in civil engineering.

PL

Wysokie wymagania stawiane materiałom stosowanym w budownictwie drogowym powodują konieczność stosowania nowoczesnych metod oceny ich parametrów mechanicznych. Jedną z takich metod jest metoda cyfrowej korelacji obrazu (Digital Image Correlation – DIC). W artykule zaprezentowano możliwości wykorzystania bezkontaktowej metody DIC do pomiaru deformacji w badaniach wybranych cech mechanicznych próbek mieszanki mineralno-asfaltowej oraz kompozytu wykonanego z matrycy polimerowej zbrojonej siatką z włókien szklanych – (fiber reinforced polimer – FRP). W pracy pokazano analizy deformacji całych obserwowanych powierzchni badanych próbek. Stwierdzono też, że pod względem wytrzymałości statycznej na rozciąganie praca taśmy FRP jest podobna do zachowania geosiatek stosowanych do wzmacniania konstrukcji nawierzchni drogowych. Omówione wyniki badań własnych oraz badań opisanych w literaturze potwierdziły przydatność metody DIC w badaniach materiałów stosowanych w inżynierii lądowej.

Słowa kluczowe

EN

asphalt mixtures; mechanical properties testing; digital image correlation method; DIC; fibre reinforced polymer; FRP

PL

mieszanki mineralno-asfaltowe; badania cech mechanicznych; metoda cyfrowej korelacji obrazu; DIC; polimer zbrojony włóknami; FRP

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 22, no. 4
• Strony: 423--432
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Górszczyk Jarosław

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej, Katedra Dróg, Kolei i Inżynierii Ruchu, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

• https://orcid.org/0000-0001-5214-6587

autor

Malicki Konrad

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej, Katedra Dróg, Kolei i Inżynierii Ruchu, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-3493-953X

Bibliografia

• 1. Analizy i projektowanie konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych. Red. J. Judycki. WKŁ, Warszawa 2014
• 2. Górszczyk J., Malicki K.: Experimental Investigation of Loading Frequency Influence on a Strength of Asphalt Interlayer Bonding. Archives of Civil Engineering, 66, 1, 2020, 197–208, DOI: 10.24425/ace.2020.131783
• 3. Iwański M., Mazurek G., Chomicz-Kowalska A., Buczyński P., Cholewińska M., Iwański M.M., Maciejewski K., Ramiączek P.: Influence of mixed hydraulic binder on the properties of recycled asphalt mixtures with foamed bitumen. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 22, 1, 2023, 81–114, DOI: 10.7409/rabdim.023.005
• 4. Skotnicki Ł., Kuźniewski J.: Cracking resistance of recycled mineral-cement-emulsion mixtures. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 22, 1, 2023, 19–39, DOI: 10.7409/rabdim.023.002
• 5. Słowik M., Bartkowiak M.: Review of analytical-empirical methods for determining stiffness moduli of asphalt mixtures. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 17, 1, 2018, 5–22, DOI: 10.7409/rabdim.018.001
• 6. Jahanbakhsh H., Karimi M.M., Tabatabaee N.: Experimental and numerical investigation of low-temperature performance of modified asphalt binders and mixtures. Road Materials and Pavement Design, 18, 6, 2017, 1353–1374, DOI: 10.1080/14680629.2016.1220864
• 7. Grzesik B., Bzówka J., Sorociak W., Mieczkowski P.:Asphalt Concrete Produced from Rejuvenated Reclaimed Asphalt Pavement (RAP). Archives of Civil Engineering, 66, 2, 2020, 321–337, DOI: 10.24425/ace.2020.131812
• 8. Chen Y., Wang Y., Guo S., Zhao J., Feng D., Yi J.: Research on aging performance of hot mix fully recycled epoxy asphalt mixture with 100% RAP utilization-Take the surface course as the application target. Construction and Building Materials, 392, 131430, 2023, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.131430
• 9. Pouget S. et al.: Advanced characterisation of multi-recycled warm asphalt pavement (MRWAP) with high content of recycled asphalt pavement. Road Materials and Pavement Design, 24, 2, 2023, 388–409, DOI: 10.1080/14680629.2021.2018352
• 10. Dołżycki B., Jaczewski M., Szydłowski C., Bańkowski W., Gajewski M.D.: Analysis of selected mechanical properties of mineral-cement-emulsion mixtures (MCE). Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 22, 1, 2023, 41–61, DOI: 10.7409/rabdim.023.003
• 11. Sutton M.A., Orteu J.J., Schreier H.: Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications. Springer, New York, NY, 2009
• 12. Tan C.-S., Karuppanan S., Khoo S.-W.: A Review of Surface Deformation and Strain Measurement Using Two-Dimensional Digital Image Correlation. Metrology and Measurement Systems, 23, 3, 2016, 461–480, DOI: 10.1515/mms-2016-0028
• 13. Trinh-Duc D., Piotrowski A., Ajdukiewicz C., Woyciechowski P., Gajewski M.D.: Estimation of Post-Cracking Dissipation Capabilities of Fiber Reinforced Concretes in Three Point Bending Test Monitored with Application of Digital Image Correlation System. Materials, 14, 17, 2021, DOI: 10.3390/ma14175088
• 14. Hill B., Buttlar W.G.: Evaluation of polymer modification in asphalt mixtures through digital image correlation and performance space diagrams. Construction and Building Materials, 122, 2016, 667–673, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.06.108
• 15. Roberto A., Romeo E., Tebaldi G., Montepara A.: Introducing a new test protocol to evaluate the rate of damage accumulation in mastics at intermediate temperatures. Road Materials and Pavement Design, 22, sup1, 2021, S397–S410, DOI: 10.1080/14680629.2021.1906306
• 16. Radhi Radeef H. et al.: Fracture resistance of polymeric wastes modified asphalt using R-curve and digital image correlation. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 123, 103691, 2023, DOI: 10.1016/j.tafmec.2022.103691
• 17. Jiang-san H., Lan W., Xin L.: Anti-fatigue performance of warm-mixed rubber powder modified asphalt mixture based on the DIC technique. Construction and Building Materials, 335, 127489, 2022, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127489
• 18. Shi L., Wang Y., Li H., Liang H., Lin B., Wang D.: Recycled asphalt mixture’s discrete element model-based composite structure and mesoscale-mechanical properties. Case Studies in Construction Materials, 18, e01987, 2023, DOI: 10.1016/j.cscm.2023.e01987
• 19. Teguedi M.C., Blaysat B., Toussaint E., Moreira S., Liandrat S., Grédiac M.: Applying a full-field measurement technique for studying the local deformation in reclaimed asphalt pavements. Construction and Building Materials, 121, 2016, 547–558, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.06.013
• 20. Willis J. Williams B.: Asphalt Pavement Industry Survey on Recycled Materials and Warm-Mix Asphalt Usage 2021. Information Series 138. 12th Annual Asphalt Pavement Industry Survey, 2022, DOI: 10.13140/RG.2.2.23149.26081
• 21. Almusallam T.H., Al-Salloum Y.A.: Ultimate strength prediction for RC beams externally strengthened by composite materials. Composites Part B: Engineering, 32, 7, 2001, 609–619, DOI: 10.1016/S1359-8368(01)00008-7
• 22. S&P G-Sheet E 50/50 – S&P G-Sheet AR 50/50. S&P Polska, Malbork, accessed: Dec. 12, 2023, https://www.sp-reinforcement.pl/pl-PL/produkty/sp-g-sheet-e-5050-sp-g-sheet-ar-5050
• 23. Herbst C., Splitthof K., Ettemeyer A.: New Features in Digital Image Correlation Techniques. Warrendale, PA, USA, SAE World Congress & Exhibition, 2005, DOI: 10.4271/2005-01-0897
• 24. Górszczyk J., Malicki K.: New approach to junction efficiency analysis of hexagonal geogrid using digital image correlation method. Geotextiles and Geomembranes, 51, 5, 2023, 70–80, DOI: 10.1016/j.geotexmem.2023.04.009
• 25. Lu P., Liu Q., Guo J.: Camera Calibration Implementation Based on Zhang Zhengyou Plane Method. in: Proceedings of the 2015 Chinese Intelligent Systems Conference, in Lecture Notes in Electrical Engineering. Springer, Berlin, Heidelberg 2016, 29–40, DOI: 10.1007/978-3-662-48386-2_4
• 26. Digital Image Correlation (DIC). 3D Full-Field Measurement. Dantec Dynamics, Precision Measurement Systems & Sensors. Accessed: Nov. 21, 2023. Available: https://www.dantecdynamics.com/solutions/digital-image-correlation-dic/
• 27. PN-EN 12697-23. Bituminous mixtures – Test methods for hot mix asphalt – Part 23: Determination of the indirect tensile strength of bituminous specimens. 2003
• 28. EN ISO 10319. Geosynthetics, Wide-Width Tensile Test. 2015
• 29. Nawierzchnie asfaltowe na drogach krajowych. Wymagania Techniczne WT-2 cz. I. Mieszanki mineralno-asfaltowe. GDDKiA, Warszawa, 2014
• 30. Nawierzchnie asfaltowe na drogach krajowych. Wymagania Techniczne WT-2 cz. II. Wykonanie warstw nawierzchni asfaltowych. GDDKiA, Warszawa, 2016
• 31. Korzeniowski M.: Badanie właściwości mechanicznych mieszanek mineralno-asfaltowych z zastosowaniem systemu do cyfrowej korelacji obrazu. Praca dyplomowa. Politechnika Krakowska, Kraków, 2014
• 32. Fibrosan – The leading GRP (FRP) Panel Manufacturer of Eastern Europe. Accessed: Dec. 12, 2023, https://fibrosan.com.tr/index-e.html
• 33. Górszczyk J., Malicki K., Zych T.: Application of Digital Image Correlation (DIC) Method for Road Material Testing. Materials, 12, 15, 2019, DOI: 10.3390/ma12152349

Uwagi

An extended version of the article from the conference ‟Modern Road Pavements – MRP’2023” – Recycling in road pavement structures co-edited by Martins Zaumanis and Marcin Gajewski, published in frame of the Ministry of Education and Science project No. RCN/SP/0569/2021/1