Effects of Specimen Compaction on Performance ... of Specimen Compaction on Performance...
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CAROLOCAROLO --WILHELMINAWILHELMINAzu Braunschweigzu Braunschweig
ISBSInstitut für Straßenwesen
Effects of Specimen Compaction on Performance Characteristics:
Results of Triaxial tests on AC
Konrad Mollenhauer
Update of progress at ISBS
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Compaction methods at ISBS
Roller Sector Gyratory Marshall
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Compaction of Asphalt mix
Goal: Vm = 4 %
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Preparation of specimens
French Roller
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Triaxial Tests: EquipmentLV
DT
(ra
dial
)
LVD
T (
radi
al)
LVDT (axial)
LVDT (axial)
rubber membrane hydraulic oil(radial loading)
axial loading
specimen
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Triaxial Test: Loading (EN 12697-25)
Axial Stress
Radial Stress
• Sinusoidal axial stress:σa = 0.3 MPa; σb = 0.15 MPa; frequency: f = 10 Hz
• static radial stress:σrad = 0.15 MPa
• Temperature: +50°C• Specimen dimensions:Diameter: 100 mm (MPK: 101.4 mm)Height: 60 mmd/H: 0.6
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Triaxial test: Results
• Course of cumulatedaxial strain εax(N):
• creep rate fc,ax(N=1,000)
fc,ax
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Triaxial test: Results
• Course of cumulatedaxial strain εax(N):
• creep rate fc,ax(N=1,000)Bε1000,calc
fc,ax
εax = A · NB
ε1000,calc
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Triaxial test: Results
• Course of cumulatedaxial strain εax(N):
• creep rate fc,ax(N=1,000)ε1000,calc
• Course of cumulatedradial strain εrad(N):fc,rad(N=1,000)
εax = A · NB
ε1000,calc
εrad
fc,ax
fc,rad
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Triaxial Test: Results
( ) axaxaxradrad
axradradax
2 ε⋅σ−ε−ε⋅⋅σε⋅σ−ε⋅σ=µ
εrad
εax
here:σax: axial mean stressσc: radial (confining) stressεax: fc,ax
εrad: fc,rad
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Triaxial Tests: cumulated axial strains
French Roller
German Sector
Gyratory
Marshall
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Triaxial Test: creep rate fc,1000
French Roller
German Sector
Gyratory
Marshall
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Triaxial Test: strain after 1000 cycles ε1000,calcFrench Roller
German Sector
Gyratory
Marshall
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Triaxial Tests: cumulated radial strains
French Roller
German Sector
Gyratory
Marshall
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Poisson‘s ratio µ
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Compaction method or void content?
Further Tests necessary:• Further specimens
available:Marshall: Vm = 2,0 %Gyratory: Vm = 1,6 %
• New specimens- Roller Sector (Vm: 1.5 & 3.5)
(2 new slabs: 25 kg mix)- French Roller with varied
compaction energy?
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Comparative test program „Segment Roller Compaction”
Scope:• Roller Sector Compactor Devices are commonly used Europe-
wide• Compaction Procedure varies considerably Objective:• Analysation of impact of given compaction procedure on
mechanical properties of asphalt specimens• Evaluation of reproducibility of Roller Sector compaction Participants:
ISBS (Germany), ISTU (Austria), TUDD (Germany), UVT (Hungary); ifbGauer (Germany); TUD (Netherlands)
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Comparative test program „Segment Roller Compaction”
AC 11 (bitumen 50/70)
2.476maximum density [g/cm³]
6.0binder content [mass-%]
52softening point Ring & Ball [°C]
50/70binder type
C90/1content of crushed aggregate
53.0 %> 2.0 mm
37.5 %> 0,09 mm & < 2.0 mm
9.5 %< 0.09 mm
[%]
2.698maximum aggregate density [g/cm³]
0,25 0,71 2 5 11,28 160,090
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Sieve [mm]
pass
ing
[%]
Asphalt Mixture: AC11
Each laboratory uses 2 compaction procedures:1. Common procedure (according German Standard)2. Laboratory standard procedure
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German Standard Compaction Procedure
00,10,20,30,40,50,60,70,8
-20 -10 0 10 20 30 40 50
Number of compaction cycles
For
ce p
er c
m
slab
wid
th [k
N/c
m]
Force [kN/cm] Pre-Compaction
Force [kN/cm] Main-Compaction
5
6
7
8
9
10
Hei
ght o
f as
phal
t sla
b [c
m]
Slab height during pre-compaction
Slab-height during main compaction
Pre-Compaction Main-Compaction
Force = 0,1 kN/cm slab width
+0,5 cm / cycle
5 cycles ± 0
-0,5 cm / cycle
Force = 0 kN
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Comparative test program „Segment Roller Compaction”
Test program:
• Slab compaction: January/February
• Specimen preparation (cores) February/March• Mechanical Tests (Triaxial tests)March/April
• Presentation of Results: May
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ATCBM pre-conference workshop
Laboratory compaction of asphalt mixtures for the preparation of specimens for performance-based test methods
Topics:Impact of specimen compaction
- on aggregate structure- on performance properties
Comparability with site compacted asphalt
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ATCBM pre-conference workshop
Laboratory compaction of asphalt mixtures for thepreparation of specimens for performance-based test methods
Tuesday, May 26th8 presentations about 20 min (selection accordingsubmitted 2 page abstract)
Deadline for abstract submission: February 15thNotice of Acceptance until March 31st