Pap - Projektovanje Asfaltnih Mesavina (SPENS)

PraktiPraktiččna iskustva pri na iskustva pri

projektovanju asfaltnih meprojektovanju asfaltnih meššavina avina

u okviru projekta SPENSu okviru projekta SPENS

6. Maj, 20096. Maj, 2009Bled, SlovenijaBled, Slovenija

PraktiPraktiččna iskustva pri projektovanju asfaltnih na iskustva pri projektovanju asfaltnih

memeššavina u okviruavina u okviru projekta SPENSprojekta SPENS

Projekat SPENS, WP3, Task 3.3 “Optimizacija sastava asfaltne mešavine u cilju postizanja pogodnih osobina na niskim i visokim ambijentalnim temperaturama”

Učesnici istraživanja:

• IP (Institut za puteve -The Highway Institute), Serbia

• ZAG (Zavod za gradbeništvo - Slovenian National Building and Civil Engineering), Slovenia

• IGH (Institut građevinarstva Hrvatske – The Civil Engineering Institue of Croatia), Croatia

• TUZA (Zilina University), Slovakia

• IBDiM (Road and Bridge Institute), Poland

• VTI (The Swedish National Road and Transport Research Institute), Sweden



Cilj istraCilj istražživanjaivanja je bio da se pronađe prakti je bio da se pronađe praktiččan model an model zaza optimizaciju sastava asfaltne meoptimizaciju sastava asfaltne meššavine koji avine koji ćće biti e biti u vezi sa funkcionalnim karakteristikama asfaltnog u vezi sa funkcionalnim karakteristikama asfaltnog kolovozakolovoza u u razlirazliččitim klimatskim i saobraitim klimatskim i saobraććajnim ajnim uslovima uslovima kao kao ššto su: to su:

•• otpornost na kolotrage, otpornost na kolotrage,

•• otpornost na pukotine usled zamora i otpornost na pukotine usled zamora i

•• otpornost na termiotpornost na termiččke pukotine.ke pukotine.

2



Materijali:• 4 vrste veziva

- B 70/100 (INA-Rijeka, Croatia)- B 50/70 (INA-Rijeka, Croatia)- PmB 50/90s (MODIBIT, Croatia)- PmB 25/55-55 STARFALT (OMV, Austria)

• 1 silikatni kameni materijal HRUŠKOVEC (Croatia),• 1 karbonatni filer OČURA (Croatia)• 1 gradacija mineralne mešavine 0-11 mm• 1 tip asfaltne mešavine (asfaltni-beton AC-11)•• 2 metode projektovanja2 metode projektovanja: Marshall metoda i PRADO softver: Marshall metoda i PRADO softver

OOptimptimizacija sastavaizacija sastava asasfalta pomofalta pomoćću u PRADO softPRADO softveravera

Ulazni podaci:

- Vezivo (pen, PK, gustina, Fraass, viskoznost),

- Filer (gustina, granulacija, Rigden šupljine),

- Pesak 0/2 mm (granulacija, gustina, ekvivalent peska, oblik),

- Agregat 2/4, 4/8, 8/11 mm (granulacija, gustina, oblik zrna)

- Mineralna mešavina 0/11 mm (granulometrijska kriva)

- Asfaltna mešavina (ciljne šupljine, stepen zbijenosti)





PRADO metoda

• Optimizacija mineralne mešavine obavlja se kombinacijom filera, peska i agregata > 2.0 mm u vol. % i određivanjem šupljina u mineralnoj mešavini koja su dostupna za mastiks,

• Softver PRADO izračunava osnovni sastav asfaltne mešavine i zapreminske koncentracije agregata, veziva i šupljina, gustinuasfaltnog uzorka i asfaltne mešavine, šupljine u mineralnom agregatu i šupljine u agregatu ispunjenih vezivom,

• Analiza sastava asfaltne mešavine obavlja se izračunavanjem kompleksnog modula i master krive, parametara zakona zamora i zakona trajne deformacije, koeficijenta termičke dilatacije i određivanjem stepena starenja.

• Optimalni sastav asfaltne mešavine verifikuje se laboratorijskim ispitivanjima.



Marshall metoda (7 faza):

• Izbor i ispitivanje veziva (gustina, viskoznost),

• Izbor i ispitivanje KM (granulacija, gustina),

• Sastavljanje mineralne mešavine prema standardu,

• Priprema 5 mešavina sa različitim % veziva,

• Priprema maršalovih uzoraka,

• Ispitivanje stabilnosti i tečenja,

• Određivanje gustina i proračun šupljina i

• Određivanje optimalnog sadržaja veziva.



Optimalni sadržaj veziva određuje se:

• Sadržaj veziva kod maksimalne stabilnosti,

• Sadržaj veziva kod maksimalne zapreminske mase,

• Sadržaj veziva kod optimalnih šupljina u AU,

• Sadržaj veziva kod minimalnih šupljina u KM

• Sadržaj veziva kod optimalnih šupljina u KM ispunjenih vezivom.

Određivanje srednje vrednosti.

GraGranulacija mnulacija mineralineralnene memeššavineavine 00--1111 mmmm

Sita PRADO DesignMARSHALL

Design

0,09 mm 7,1 7,70,25 mm 13,4 14,20,71 mm 21,6 21,62,0 mm 37,8 38,34,0 mm 55,4 55,68,0 mm 79,9 80,0

11,2 mm 99,9 99,916,0 mm 100 100



Zapreminske karakteristike B 70/100B 70/100 B 50/70B 50/70 PmB 50/90sPmB 50/90sPmB PmB

25/5525/55--5555

Gustina asfaltnog uzorka, (Mg/m3) 2,438 2,435 2,437 2,438

Gustina asfaltne mešavine, (Mg/m3) 2,567 2,564 2,566 2,566

Šupljine u asfaltnom uzorku, % (v/v) 5,0 5,0 5,0 5,0

Šupljine u MM, % (v/v) 18,7 18,7 18,7 18,7

Šupljine ispunjene vezivom, % (v/v) 73,2 73,2 73,2 73,2

Zapremina kamenog skeleta,%(v/v) 81,3 81,3 81,3 81,3

Zapremina veziva, % (v/v) 13,7 13,7 13,7 13,7

Sadržaj veziva u AM, %(m/m) 5,73 5,61 5,69 5,70

PRADO MetodaPRADO Metoda



Zapreminske karakteristike B 70/100B 70/100 B 50/70B 50/70 PmB 50/90sPmB 50/90sPmB PmB

25/5525/55--5555

Gustina asfaltnog uzorka, (Mg/m3) 2,438 2,434 2,435 2,434

Gustina asfaltne mešavine, (Mg/m3) 2,564 2,565 2,564 2,565

Šupljine u asfaltnom uzorku, % (v/v) 4,9 5,1 5,0 5,1

Šupljine u MM, % (v/v) 18,8 19,0 18,9 19,0

Šupljine ispunjene vezivom, % (v/v) 74,0 73,1 73,5 73,1

Zapremina kamenog skeleta,%(v/v) 81,2 81,0 81,1 81,0

Zapremina veziva, % (v/v) 13,9 13,9 13,9 13,9

Sadržaj veziva u AM, %(m/m) 5,8 5,8 5,8 5,8

MARSHALL MetodaMARSHALL Metoda



Marshall stability & Penetration

y = 517,17x -0,8723

R2 = 0,9879

8

10

12

14

16

18

20

40 50 60 70 80

Penetration of binder at 25C (dmm)

Sta

bilit

y at

60C

(kN

)

Marshall stiffness & Penetration

y = 54,362x -0,6353

R2 = 0,9054

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

40 50 60 70 80

Penetration of binder at 25C (dmm)S

tiffn

ess

at 6

0C (k

N/m

m)

MarMarššalalove karakteristike & Penetracija vezivaove karakteristike & Penetracija veziva



UređajUređaj za ispitivanje modula za ispitivanje modula

krutostikrutosti kod opita kod opita indirektne indirektne

zatezne zatezne ččvrstovrstoććee (E(E**) (ITSMT)) (ITSMT)

-- temperaturtemperaturaa: 20: 2000CC

-- vreme opterevreme optereććenjaenja: 124 ms: 124 ms-- broj cikusa opterebroj cikusa optereććenjaenja: 5: 5-- trajanje pulsatrajanje pulsa: 3s: 3s

EN 12697-26/2004)

UzorciUzorci: : cilindricilindriččnini 100 mm100 mm





Stiffness on NAT (PRADO & Marshall design)

y = 1,009x - 93,559

R2 = 0,868

500

1000

1500

2000

2500

1000 1500 2000 2500

Stiffness modulus (Marshall design)

Stif

fnes

s m

odul

us (

PR

AD

O d

esig

n)

Koorelacija između modula krutostiKoorelacija između modula krutosti



y = -29.075x + 3505.4R2 = 0.9924

y = -25.675x + 3370.7R2 = 0.9075

0

500

1000

1500

2000

2500

40 50 60 70 80

Penetration 25 0C (1/10 mm)

Stif

fnes

s m

odul

us 2

00 C

(M

Pa)

Marshall Design

PRADO Design

Modul krutosti AM & Penetracija Modul krutosti AM & Penetracija vevezzivaiva

Uređaj za ispitivanje otpornosti Uređaj za ispitivanje otpornosti

nana trajne deformacije trajne deformacije --

DinamiDinamiččki opit puzanjaki opit puzanja (VRLT)(VRLT)

-- temperatura: 30temperatura: 3000CC

-- normalni napon: 100 kPanormalni napon: 100 kPa-- boboččnini vavakkuumuum: 50 kPa: 50 kPa-- trajanje opteretrajanje optereććenja: 1senja: 1s-- trajanje rasteretrajanje rastereććenja: 1senja: 1s-- broj ciklusa opterebroj ciklusa optereććenja: 1800enja: 1800

EN-12697-25 Method A

Uzorci: Uzorci: ccilindriilindriččni 100 mmni 100 mm



Određivanje trajne deformacije Određivanje trajne deformacije –– dinamidinamiččki opit puzanja ki opit puzanja

Vacuum Repeated Load Axial Test Vacuum Repeated Load Axial Test -- VRLT (T = 30VRLT (T = 3000C) C)

B 70/100

B 50/70

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

1,400

1,600

1,800

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Number of load cycles

Axi

al m

icro

-dila

tatio

n (%

)

PmB 50/90PmB 25/55-55

Asfaltna

mešavina

AB-11s

Marshall

design

Aksijalna

mikro-

dilatacija εv

(%mm/mm)

posle 1800

ciklusa

B 50/70 0,753

B 70/100 1,584

PmB 50/90 0,890

PmB 25/55-55 0,875



Uređaj za ispitivanje zamora Uređaj za ispitivanje zamora

ITFTITFT-- Indirect Tensile Fatigue TestIndirect Tensile Fatigue Test

-- temperatura: 20temperatura: 2000CC

-- frefrekvencija: 1.28 Hzkvencija: 1.28 Hz-- konstantan naponkonstantan napon

EN 12697-24/2004)

Uzorci: Uzorci: ccilindriilindriččni 100 mmni 100 mm

Test se izvodi pri konstantnom

nivou napona do oštećenja uzorka



Opit zamora Opit zamora -- Indirect Tensile Fatigue TestIndirect Tensile Fatigue Test (20(2000C; 1,28 Hz)C; 1,28 Hz)

AB-11s B 50/70 3,4

AB-11s B 70/100 56,9

AB-11s PmB 50/90 1,7

AB-11s PmB 25/55-55 400,7

1

10

100

1000

1,0E+02 1,0E+03 1,0E+04 1,0E+05 1,0E+06 1,0E+07 1,0E+08 1,0E+09

Number of cycles till failure

Hor

izon

tal m

icro

-dila

tatio

n

εε εε x

(10

-6 m

m/m

m)

B 50/70

B 70/100

PmB 50/90

PmB 25/55-55

Number of cycles (Nx10 6) at critical horizontal micro-strainof 50 x 10 -6 (mm/mm)

(Marshall design)



Opit toOpit toččkom kom –– Wheel Tracking Tester Wheel Tracking Tester

Uređaj za određivanje dubine kolotragaUređaj za određivanje dubine kolotraga

Uzorci: 305mm × 305mm x 50mm



Rezultati merenja WTT 60Rezultati merenja WTT 6000CC / / 10.000 ciklusa10.000 ciklusa ((EN 12697-22)

AC 11 - SILICA AGGREGATE

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000

Number of passes

Rut

h de

pth

[mm

]

PmB 25/55-55 B 70/100 B 50/70 PmB 50/90S



Rut characteristics B 70/100 B 50/70 PmB 50/90S PmB 25/55-55

Rut depth (mm) 7,4 2,9 2,3 2,4

Proportional rut depth (%) 14,8 5,8 4,6 4,8

Wheel tracking slope (mm/1000 cycles) 0,08 0,07 0,05 0,03

Poređenje dubine kolotragaPoređenje dubine kolotraga AACC 11 11 sa razlisa različčitim vezivimaitim vezivima

PROPORTIONAL RUTH DEPTH - AC 11 WITH SILICA

0

2

4

6

8

10

12

14

16

B 70/100 B 50/70 PmB 50/90S PmB 25/55-55

Type of bitumen

Pro

potr

iona

l rut

h de

pth

(%)

WHEEL TRACKING SLOPE - AC 11 WITH SILICA

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

B 70/100 B 50/70 PmB 50/90S PmB 25/55-55

Type of bitumen

Whe

el tr

acki

ng s

lope

(m

m/1

000

cycl

es)



Poređenje dubine kolotragaPoređenje dubine kolotraga ACAC--11 11 sa karakteristikama vezivasa karakteristikama veziva

Rut depth & Viscosity

y = 60,306x -0,3286

R2 = 0,8112

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Dynamic viskosity at 60 0C (Pa.s)

Pro

port

iona

l rut

dep

th (

%)

Rut depth & Softening point

y = 105643x -2,3867

R2 = 0,6636

0

2

4

6

8

10

12

14

16

40 50 60 70 80

Softening point ( 0C)

Pro

porti

onal

rut

dep

th (

%)



Wheel tracking slope & Softening point

y = -0,0981Ln(x) + 0,4651R2 = 0,7212

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,1

40 50 60 70 80

Softening point ( 0C)

Rut

slo

pe (

mm

/100

0 cy

cles

)

Rut depth & Penetration

y = 2,1663e0,0183x

R2 = 0,6212

0

2

4

6

8

10

12

14

16

20 30 40 50 60 70 80 90

Penetration 25 0C (mm/10)

Pro

port

iona

l rut

dep

th (%

)PraktiPraktiččna iskustva pri projektovanju asfaltnih na iskustva pri projektovanju asfaltnih


Poređenje dubine kolotragaPoređenje dubine kolotraga ACAC--11 11 sa karakteristikama vezivasa karakteristikama veziva

Koorelacija rezultata ispitivanjaKoorelacija rezultata ispitivanja iz opita Viz opita VRLT RLT ii WRTWRT

Asphalt mixture

Percent of axial

micro-strain εv

(%mm/mm)

after 1800

loading cycle’s

Proportional

rut depth (%)

B 50/70 0,753 5,8

B 70/100 1,584 14,8

PmB 50/90 0,890 4,6

PmB 25/55-55 0,875 4,8

VRLT & WRT

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

Proportional rut depth (%)

Per

cent

of a

xial

mic

ro s

train

(%

mm

/mm

)

y = 0,0743x + 0,4684R2 = 0,9285



Opit zamora Opit zamora –– 2 PBT 2 PBT

Two Point Bending Two Point Bending Fatigue Fatigue TestTest



+10°C / 20Hz

EN 12697-24 Annex A

Or

derMixture

Measured

value of

ε6 . 10 -6

Category

ε6

1. B 50/70 304,55 ε6 – 260

2. PmB 50/90 331,14 ε6 – 310

3.PmB

25/55-55338,96 ε6 – 310

4. B 70/100 387,93 ε6 – 310

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

1,0E+07

1,00E-04 1,00E-03Strain - log [ εεεε]

log

(Ni)

B 50/70

B 70/100

PmB 25/55-55

PmB 50/90

B 70/100

B 50/70

PmB 25/55-55

PmB 50/90

Rezultati zamora AC 11 sa razliRezultati zamora AC 11 sa različčitim vezivima kod opita itim vezivima kod opita dinamidinamiččkog opterekog optereććenja trapezoidnih uzoraka u dve taenja trapezoidnih uzoraka u dve taččke ke -- 2PBT2PBT



EN 13108-1

Uređaj za određivanje otpornosti na termiUređaj za određivanje otpornosti na termiččke pukotine ke pukotine

Thermal Stress Restrained Specimen Test Thermal Stress Restrained Specimen Test –– TSRST TSRST ((AASHTOAASHTO TP10TP10 )

Inicijalna temperatura: 5˚C

Brzina hlađenja: 10˚C/h

Dimenzije uzoraka: 50 x 50 x 250 mm



Resultati AC sa razliResultati AC sa različčitim vezivima (TSRST)itim vezivima (TSRST)

1 – B 50/70

13 – B 70/100

16 – PmB 25/55-55

6 – PmB 50/90



PraktiPraktiččna iskustva dobijena pri istrana iskustva dobijena pri istražživanju u okviru SPENS:ivanju u okviru SPENS:

• Pomoću programa PRADO moguće je varirati sastav AM i analizirati dinamičke parametre bez potrebe za skupom laboratorijskom opremom, a pri tom dobiti isti sastav AM kao i kod Maršalove metode,

• Ispitivanja su pokazala da nijedna vrsta bitumena ne može da ispuni sve zahteve kvaliteta AM za sva saobraćajna opterećenja i klimatske uslove,

• Za AM sa većim modulom krutosti i većom otpornošću na trajne deformacije tipa kolotraga potrebno je primeniti tvrđu vrstu bitumena, a za AM sa većom otpornočću na pojavu pukotina usled zamora potrebno je primeniti mekšu vrstu bitumena,

• PmB, u odnosu na konvencionalne bitumene, zbog visko-elastičnih svojstava i optimalne temperaturne osetljivosti imaju veću otpornost na pojavu kolotraga na visokim temperaturama i veću otpornost na pojavu pukotina usled zamora i veću otpornost na termičke pukotine na niskim temperaturama.



• Asfaltne mešavine sa polimer modifikovanim vezivima (PmB 50/90, PmB 25/55-55) mogu se koristiti za kolovoze koje su izložene vrlo teškom saobraćajnom opterećenju i velikim temperaturnim promenama.

• Standardne karakteristike veziva kao što su: viskoznost, penetracija, tačka razmekšanja i povratna elastična deformacija (kod PmB) su svojstva koji utiču na dinamičke parametre asfaltne mešavine.

• Penetracija veziva utiče na stabilnost i modul krutosti asfaltne mešavine,• Viskoznost i tačka razmekšanja veziva utiču na otpornost na trajnu

deformaciju asfaltne mešavine,• Povratna elastična deformacija kod PmB utiče na otpornost na zamor

asfaltne mešavine,• Postoji koorelacija između rezultata ispitivanja otpornosti na kolotrage

dobijene u opitu VRLT i WTT,• Istraživanja je potrebno nastaviti i na drugim tipovima asfaltnih

mešavina kako bi se utvrđene koorelacije iz projekta SPENS potvrdile i poboljšale.



HVALA NA PAHVALA NA PAŽŽNJI !NJI !



Pap - Projektovanje Asfaltnih Mesavina (SPENS)

Documents

Transcript of Pap - Projektovanje Asfaltnih Mesavina (SPENS)