Burlacu Adrian - Rezumat

Teza de doctorat: ”ContribuŃii privind influenŃa modului de încercare asupra aprecierii comportării mixturilor asfaltice în exploatare”

Doctorand: ing. Adrian Burlacu I

MINISTERUL EDUCAłIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCłII BUCUREŞTI

Ing. Adrian BURLACU

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

“CONTRIBU łII PRIVIND INFLUENłA MODULUI DE

ÎNCERCARE ASUPRA APRECIERII COMPORT ĂRII

MIXTURILOR ASFALTICE ÎN EXPLOATARE”

Conducător ştiinŃific

Prof. Univ. Dr. Ing. Constantin ROMANESCU

BUCUREŞTI, 2011


Doctorand: ing. Adrian Burlacu II

I INTRODUCERE .................................................................................................................................. 1

II PERFORMANłELE MIXTURILOR ASFALTICE ÎN RAPORT CU PRINCIPALELE TIPURI DE

DEGRADÃRI .......................................... ...................................................................................................... 3

II.1 Starea de tensiuni şi deforma Ńii sub înc ărcările din trafic în structurile rutiere flexibile ... ...... 3

II.1.1 Aspectul mecanic și mecanic-empiric în determinarea stării de eforturi în structurile rutiere

flexibile ....................................................................................................................................................... 3

II.2 Evaluarea mixturilor asfaltice în laborator ........ ............................................................................ 4

II.2.1 DeformaŃii permanente................................................................................................................... 4

II.2.2 Fisurarea din oboseală................................................................................................................... 5

II.2.3 Fisurări din temperaturi scăzute..................................................................................................... 5

II.2.4 Evaluarea mixturilor pentru atingerea cerinŃelor structurale .......................................................... 6

II.3 Influen Ńa componentelor mixturii asfaltice asupra comport ării lor în exploatare ..................... 6

II.3.1 Agregatele ...................................................................................................................................... 6

II.3.2 Filerul.............................................................................................................................................. 7

II.3.3 Bitumul ........................................................................................................................................... 7

III MIXTURI ASFALTICE PROIECTATE ÎN VEDEREA PREVENIRII PRINCIPALELOR DEGRAD ĂRI

LA DRUMURI ......................................... ...................................................................................................... 8

III.1 Generalit ăți ........................................................................................................................................ 8

III.2 Tendin țe și concepte noi în utilizarea mixturilor asfaltice p e plan mondial............................... 8

III.2.1 Mixturi asfaltice în structuri rutiere performante............................................................................. 8

III.3 Proiectarea unei mixturi asfaltice de modul ridicat ...................................................................... 9

III.3.1 Proiectarea mixturii asfaltice prin metoda Superpave ................................................................... 9

III.3.2 Proiectarea rețetei mixturii asfaltice prin metoda Marshall .......................................................... 10

III.4 Condi țiile de calitate ale mixturii asfaltice proiectate. ................................................................ 10

IV RIGIDITATEA MIXTURILOR ASFALTICE................... .................................................................... 13

IV.1 Introducere........................................ .............................................................................................. 13

IV.1.1 Modulul complex al mixturilor asfaltice ........................................................................................ 13

IV.1.2 Curbe directoare .......................................................................................................................... 14

IV.2 Metode de determinare a modulului de rigiditate în laborator .......................................... ........ 14

IV.2.1 Încercări........................................................................................................................................ 14

IV.2.2 Condiții de încercare funcție de tipul de aparat ........................................................................... 14

IV.3 Rezultate experimentale de laborator ............... ........................................................................... 14

IV.3.1 Curbe directoare .......................................................................................................................... 19


Doctorand: ing. Adrian Burlacu III

V FENOMENUL DE FLUAJ AL MIXTURILOR ASFALTICE......... ...................................................... 23

V.1 Descrierea fenomenului de deforma ții permanente ...................................... ............................. 23

V.2 Modele de performan ță la deforma ții permanente...................................... ................................ 23

V.3 Tipuri de încerc ări de laborator pentru deforma ții permanente ...................................... .......... 23

V.4 Studiul în laborator al fluajului mixturii asfaltic e proiectate prin intermediul încerc ării la

compresiune ciclic ă ................................................................................................................................. 23

VI VALORIFICAREA REZULTATELOR......................... ...................................................................... 26

VI.1 Corelarea rezultatelor din încerc ările de laborator .................................. .................................. 26

VI.2 Aplicarea rezultatelor din încerc ările de laborator în calculele de dimensionare a st ructurilor

rutiere flexibile .................................. ........................................................................................................ 28

VII CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE....................................... ............................................ 33

VII.1 Concluzii.......................................... ................................................................................................ 33

VII.2 Concluzii.......................................... ................................................................................................ 35

VII.3 Contribu ții personale ....................................... .............................................................................. 35

VII.4 Direc ții viitoare de cercetare ........................... .............................................................................. 37

Lista figurilor

Figura II.1 Analiza unei structuri rutiere .........................................................................................................................3 Figura II.2 Făgășuirea într-o structură rutieră subdimensionată, /11/ ............................................................................4 Figura II.3 Făgășuirea în stratul asfaltic al unei structuri rutiere, /11/ .............................................................................4 Figura II.4 Fisuri de tip spinare de aligator.....................................................................................................................5 Figura II.5 Fisuri din temperaturi scăzute.......................................................................................................................5 Figura III.1. Curbele granulometrice ale celor 3 amestecuri ..........................................................................................9 Figura IV.1. Modulul de rigiditate la IT-CY în funcție de modul de compactare pentru mixtura MAMR 16...................15 Figura IV.2. Modulul de rigiditate în funcție de amplitudinea deformației la 20 ºC și 30 Hz .........................................15 Figura IV.3. Variația modulului de rigiditate cu frecvența, la 15ºC și 50 µm, încercarea 4PB – PR.............................16 Figura IV.4 Variația modulului de rigiditate cu frecvența, la 15ºC și 50 µm deformație impusă, încercare 4PB – PR,

mixtura BAD 25 cu 3 tipuri de bitum ............................................................................................................................16 Figura IV.5. Variația modulului de rigiditate cu frecvența, la 15ºC și 50 µm, încercarea 2PB – TR .............................17 Figura IV.6. Variația modulului de rigiditate cu temperatura la încercarea IT-CY ........................................................17 Figura IV.7. Variația modulului de rigiditate cu temperatura la încercarea 4PB-PR, 8 Hz ...........................................18 Figura IV.8. Variația modulului de rigiditate cu temperatura la încercarea 2PB-TR.....................................................18 Figura IV.9. Modulul de rigiditate în funcție de tipul de încercare ................................................................................19 Figura IV.10. Modulul de rigiditate în funcție de tipul de bitum la 4PB – PR pentru mixtura MAMR16 ........................19 Figura IV.11. Curbe directoare, la 15°C, mixtura BA16 . ..............................................................................................21 Figura IV.12. Curbele directoare la 15°C pentru mix turile din stratul de uzură ...........................................................22


Doctorand: ing. Adrian Burlacu IV

Figura V.1. Curbele de fluaj funcție de nivelul de încărcare.........................................................................................24 Figura V.2. Influența fretării asupra deformației axiale.................................................................................................24 Figura V.3. Curbe de fluaj pentru mixtura MAMR16 funcție de tipul de bitum .............................................................25 Figura V.4. Curbe de fluaj pentru mixtura MASF16 funcție de tipul de bitum ..............................................................25 Figura V.5. Curbele de fluaj funcŃie de tipul de compactare ........................................................................................25 Figura VI.1. Corelare între rigiditatea determinată prin IT-CY și 2PB-TR la 15ºC........................................................26 Figura VI.2. Corelare între rigiditatea determinată prin IT-CY și 4PB-PR la 20ºC........................................................26 Figura VI.3. Corelare între rigiditatea determinată prin 2PB-TR și 4PB-PR la 20ºC ....................................................27 Figura VI.4. Corelare între rigiditatea determinată prin IT-CY și 4PB-PR la 15ºC........................................................27 Figura VI.5. Corelare între rigiditatea determinată prin 2PB-TR și 4PB-PR la 15ºC ....................................................27 Figura VI.6. Corelare între adâncimea făgașului și deformația permanentă la fluaj dinamic .......................................28 Figura VI.7. Corelare între viteza de deformație la făgășuire și viteza de deformație la fluaj dinamic .........................28 Figura VI.8. Valori medii ale modulului de rigiditate funcție de temperatură pentru cele trei tipuri de teste .................29 Figura VI.9. Relația dintre Tm eff (temperatura medie efectivă lunară în straturile asfaltice) și MMAT (temperatura

medie lunară a aerului) sau Ty eff (temperatura medie efectivă anuală în straturile asfaltice) și MAATeff (temperatura

medie anuală a aerului) pentru diferite straturi asfaltice (Shell, 1978) .........................................................................30 Figura VI.10. Viteza de circulație funcție de frecvența încercării .................................................................................31 Figura VI.11. RDO funcție de temperatura din aer, pentru un volum de trafic de 2 m.o.s............................................31 Figura VI.12. RDO funcție de temperatura din aer, pentru un volum de trafic de 0.9 m.o.s.........................................31 Figura VI.13. Deformația specifică verticală, εz, funcție de temperatura din aer ..........................................................32

Lista tabelelor

Tabelul III.1 Rețetă propusă ........................................................................................................................................10 Tabelul III.2. Încadrarea în limitele din SR 174-1/2009................................................................................................11 Tabelul III.3. Încadrarea în limitele din NF EN 13108 - 1 .............................................................................................11 Tabelul V.1. Proprietățile bitumurilor............................................................................................................................24 Tabelul VI.1. Structura rutieră luată în calcul ...............................................................................................................29 Tabelul VI.2. Parametrii ecuației RDO (y) - Temperatura în aer (x), Nc = 2 m.o.s.......................................................32 Tabelul VI.3. Parametrii ecuației RDO (y) - Temperatura în aer (x), Nc = 0.9 m.o.s....................................................32 Tabelul VI.4. Parametrii ecuației deformație specifică verticală , εz, (y) - Temperatura în aer (x) ................................32


Doctorand: ing. Adrian Burlacu 1

I INTRODUCERE

În ultimile decenii, volumul uriaş de mărfuri transportate pe reŃeaua rutieră, combinat cu eforturile mari datorate vehiculelor grele, precum şi cu un grad insuficient de realizare a lucrărilor de întreŃinere a condus la accelerarea apariŃiei degradărilor la drumuri.

Structurile rutiere flexibile sunt cele mai răspândite, atât la noi în Ńară, cât şi pe plan mondial, astfel încât este necesar un studiu complex al acestor structuri ce presupun combinaŃii de straturi din diferite materiale, cu proprietăŃi diferite supuse la încărcări provenite din diverşi factori (trafic, condiŃii climatice).

Pe baza unei selecŃii atente şi avizate a materialelor componente, a unei proiectări judicioase a mixturilor asfaltice, precum şi a dimensionării corecte a grosimii straturilor rutiere, pot fi construite structuri rutiere flexibile sau semirigide durabile, astfel încât structurile proiectate să aibă capacitatea de a se comporta bine la diverse condiŃii de încărcare fără pierderi semnificative de stabilitate pe perioada duratei de serviciu.

Obiectivul principal al acestei lucrări este acela de a identifica parametrii critici care influenŃează comportarea în exploatare a mixturilor asfaltice, încă din faza de proiectare a reŃetei mixturii asfaltice în laborator şi de a evidenŃia faptul că o mai bună cunoaştere a comportării mixturilor asfaltice supuse unor diverse tipuri de încărcări poate conduce la mărirea duratei de viaŃă a unei structuri rutiere. Pe baza a diferite încercări de laborator se poate constata că mixtura asfaltică se comportă diferit la diverse condiŃii de încărcare, în plus, pe baza determinărilor de laborator se poate observa existenŃa unui anumit defazaj între încărcarea aplicată şi deformaŃia rezultată.

Pe lângă acest aspect, este necesar, suplimentar, de dezvoltarea unei strategii de dimensionare a structurilor care să conducă la o scădere a nevoii de întreŃinere regulată şi chiar a reabilitării, cu efecte favorabile asupra utilizatorilor reŃelei rutiere.

Literatura de specialitate este extrem de bogată în lucrări care pun în evidenŃă faptul că pentru estimarea comportării în exploatare a unei structuri rutiere este necesară cunoaşterea şi înŃelegerea proprietăŃilor fundamentale ale mixturilor asfaltice /2/, /17/, /18/, /19/, /21/, /23/, /27/.

Având în vedere faptul că rigiditatea mixturii asfaltice este un factor cheie atât în procesul de proiectare a unei reŃete de mixtură, însă mai ales în etapa de dimensionare a unei structuri rutiere, am încercat, prin intermediul studiilor de laborator, să pun în evidenŃă importanŃa acestei caracteristici.

În practica de dimensionare curentă este necesară o singură valoare a modulului de elasticitate al mixturii, cu menŃiunea că această valoare este validă numai pentru o anumită temperatură. Din acest motiv, eforturile au constat în a studia variaŃia rigidităŃii la diverse temperaturi şi niveluri de încărcare. Pe baza studiului documentar, rezultă că se poate folosi, din domeniul reologiei, principiul suprapunerii timp – temperatură ca o metodă eficientă de caracterizare a comportării mixturii asfaltice.

O altă componentă a tezei de doctorat a constat în studiul comportării mixturilor asfaltice la deformaŃii permanente, având în vedere frecvenŃa mare de apariŃie a degradărilor de tip făgaşe pe drumurile din Ńara noastră. DeformaŃiile permanente apar în straturile asfaltice datorită consolidării mixturii asfaltice sau a deplasării laterale a materialelor, din încărcările din trafic. O influenŃa majoră asupra acestui fenomen o are adaosul de polimeri în bitum, procedeu prin care se îmbunătăŃesc performanŃele bitumului la acest fenomen. Bitumurile modificate prezintă abateri mari de la termoreologia simplă, ceea ce face ca estimarea proprietăŃilor mixturii asfaltice să fie şi mai complexă.



În lucrare sunt prezentate atât studii teoretice cât şi studii experimentale proprii, pentru obŃinerea de concluzii privind comportarea mixturilor asfaltice. Studiile experimentale au constat din: încercări pentru determinarea rigidităŃii mixturii asfaltice (pe probe cilindrice, trapezoidale şi prismatice), încercări ciclice de compresiune pentru comportarea la deformaŃii permanente şi încercări la fagașuire.

Din punct de vedere al structurii tezei, lucrarea are 7 capitole şi bibliografie, fiecare capitol începe cu un studiu documentar al subiectului prezentat în capitol, iar în a doua parte sunt prezentate rezultatele studiilor personale, urmate de comentarii şi concluzii la fiecare sfârşit de capitol.

În capitolul 1 “INTRODUCERE” al tezei sunt prezentate obiectivele tezei.

În capitolul 2 “PERFORMANłELE MIXTURILOR ASFALTICE ÎN RAPORT CU PRINCIPALELE TIPURI DE DEGRADÃRI ” sunt prezentate starea de eforturi şi deformaŃii în structurile rutiere flexibile, caracteristicile principale ale mixturilor asfaltice, precum şi factorii care influenŃează aceste caracteristici. Este prezentată în acest capitol şi influenŃa componentelor mixturilor asfaltice (agregate, filer şi bitum) asupra caracteristicilor mixturilor asfaltice.

În capitolul 3 al tezei “MIXTURI ASFALTICE PROIECTATE ÎN VEDEREA PREVENIRII APARIłIEI PRINCIPALELOR DEGRAD ĂRI LA DRUMURI ” se prezintă diferite concepte de proiectare a mixturilor asfaltice în vederea prevenirii principalelor degradări la drumuri (deformaŃii permanente şi fisurarea), şi din acestea se pune accent pe proiectarea unei reŃete de mixtură asfaltică de modul ridicat, concept relativ nou pe plan mondial. Mixtura a fost proiectată atât după metoda Superpave precum şi după metoda Marshall şi a fost folosită mai departe în studiile de laborator efectuate

În capitolul 4 “RIGIDITATEA MIXTURILOR ASFALTICE “ se va face o analiză a factorilor care influenŃează rigiditatea mixturilor asfaltice, metode de măsurare a rigidităŃii şi importanŃa acestei caracteristici în modelarea răspunsului structurii rutiere la încărcări, precum şi folosirea ei pentru a găsi, încă din faza de lucru în laborator, modalităŃi de predicŃie a performanŃelor în exploatare ale unei mixturi asfaltice. A fost pusă în evidenŃă influenŃa condiŃiilor de încercare asupra comportării mixturii asfaltice în exploatare prin intermediul încercărilor de laborator. Pe baza datelor obŃinute din încercări şi folosind principiul timp – temperatură au fost realizate curbe directoare pentru diverse tipuri de mixturi, curbe care furnizează rigiditatea materialului la temperaturi sau frecvenŃe care nu pot fi reproduse în laborator.

În capitolul 5 “ FENOMENUL DE FLUAJ AL MIXTURILOR ASFALTICE ” este studiat atât din punct de vedere teoretic, cât şi din punct de vedere experimental, fenomenul de deformaŃii permanente al mixturilor asfaltice, factorii care influenŃează fenomenul, modelele pentru estimarea comportării la deformaŃii permanente.

Capitolul 6 “VALORIFICAREA REZULTATELOR ” reprezintă o sinteză a determinărilor de laborator, precum şi utilizarea informaŃiilor obŃinute din încercări în dimensionarea structurilor rutiere, precum şi propuneri de îmbunătăŃire a metodei de dimensionare a structurilor rutiere suple şi semirigide.

Capitolul 7 cuprinde partea de concluzii asupra subiectului tratat în teza de doctorat, contribuŃiile personale precum şi direcŃii viitoare de cercetare.

Bibliografia are un număr de 122 lucrări, în mare parte din plan internaŃional din domeniul comportării mixturii asfaltice.



II PERFORMANłELE MIXTURILOR ASFALTICE ÎN RAPORT CU PRINCIPALELE TIPURI DE DEGRADÃRI

II.1 Starea de tensiuni şi deforma Ńii sub înc ărcările din trafic în structurile rutiere flexibile

Mixturile asfaltice sunt proiectate să reziste la deformaŃii permanente, oboseală, fisurare din temperaturi scăzute. Aceste degradări reduc durata de viaŃă a structurilor rutiere şi cresc costurile de întreŃinere. În cadrul unei mixturi asfaltice bitumul leagă agregatele, furnizând o anumită stabilitate amestecului şi asigurând rezistenŃă la eforturi induse din trafic şi mediu ambiant, astfel că, performanŃa mixturii asfaltice este funcŃie de bitum, agregate şi proprietăŃi volumetrice ale amestecului. Bitumul controlează proprietăŃile vâscoelastice ale amestecului, de la momentul producerii de mixtură în staŃie şi pe toată durata de exploatare.

II.1.1 Aspectul mecanic și mecanic-empiric în determinarea st ării de eforturi în structurile rutiere flexibile

În acest capitol sunt prezentate principiile de dimensionare ale structurilor rutiere suple şi semirigide. În efortul de a înŃelege mecanismul de propagare a degradărilor, este esenŃială înŃelegerea originii degradării.

În principiu, analiza unei structuri rutiere comportă trei aspecte (figura II.1):

- caracterizarea materialelor componente; - modelul teoretic pentru răspunsul structurii; - condiŃii de mediu.

Figura II.1 Analiza unei structuri rutiere

Din punct de vedere al caracterizării materialelor, trebuie Ńinut cont de relaŃiile dintre eforturi şi deformaŃii (liniare sau neliniare), de dependenŃa de timp a deformaŃiei specifice sub o încărcare constantă (vâscos sau nevâscos) precum şi de gradul de recuperare al deformaŃiei după înlăturarea efortului (elastic sau plastic).

Modelele teoretice de răspuns sunt de obicei bazate pe abordarea unui mecanism continuu. Modelele pot fi dezvoltate la diferite nivele de sofisticare, plecând de la soluŃia Boussinesq şi până la element finit 3D.



II.2 Evaluarea mixturilor asfaltice în laborator

Mixturile bituminoase sunt folosite ca strat de uzură sau ca strat de bază într-o structură rutieră pentru a distribui eforturile din încărcări şi pentru a proteja straturile granulare inferioare de pătrunderea apei. Pentru a realiza într-un mod adecvat aceste două funcŃii, mixtura trebuie de asemenea să reziste efectelor aerului şi apei, să reziste deformaŃiilor permanente şi să reziste fisurilor cauzate de încărcări şi de mediu.

Principalele cauze ale apariŃiei degradărilor la drumuri sunt: - calitatea materialelor puse în operă; - tehnologia de execuŃie şi controlul calităŃii materialelor puse în operă; - drenarea defectuoasă a apelor subterane şi de suprafaŃă; - creşterea greutăŃii pe osie şi a numărului de încărcări datorate creşterii volumului de

trafic; - tasări ale fundaŃiei sau terenului de fundare; - factorii de mediu: ploi torenŃiale, zăpezi, adâncimea îngheŃului.

II.2.1 Deforma Ńii permanente

DeformaŃiile permanente se prezintă sub formă de bazine de deformaŃii longitudinale, de obicei pe urma roŃilor, a suprafeŃei drumului, aşa cum este ilustrat în figurile II.2. şi II.3. DeformaŃiile permanente pot fi rezultatul unui teren de fundare slab (sau fundaŃie subdimensionată) - figura II.2. – (în acest caz vorbim de ornieraj de structură) sau doar a straturilor superioare de mixtură asfaltică, slabe, având ca principală cauză proiectarea neadecvată a mixturii asfaltice (ornieraj din fluaj – figura II.3).

Figura II.2 F ăgășuirea într-o structur ă rutier ă subdimensionat ă, /11/

Figura II.3 F ăgășuirea în stratul asfaltic al unei structuri rutiere , /11/

Pe plan internaŃional, deformaŃiile permanente sunt principala cauză a degradării drumurilor. O structură rutieră se consideră complet degradată atunci când adâncimea făgaşului depășește 12.5 mm, conform Highway Research Board.



Făgaşele în straturile asfaltice sunt cauzate de deformaŃii plastice irecuperabile între urmele roŃilor. Aceste deformaŃii apar datorită efectelor colective ale repetării încărcărilor, volume de trafic mari, temperaturi ridicate şi pneuri cu presiuni mari. Datorită forŃelor de tracŃiune transmise de la roŃi la suprafaŃa drumului făgaşele apar funcŃie de deformaŃiile plastice remanente în toate materialele structurii rutiere – cazul ornierajului de structură.

II.2.2 Fisurarea din oboseal ă

Fisurarea din oboseală se manifestă iniŃial prin fisuri longitudinale la marginea părŃii carosabile sau prin mici crăpături pe urmele roŃilor, perpendiculare pe direcŃia de mers, moduri de propagare care depind de compoziŃia structurală a drumului. Fisurile continuă dezvoltarea, formând o reŃea de fisuri, fenomen denumit şi spinare de aligator, datorită aspectului lor (figura II.4).

Figura II.4 Fisuri de tip spinare de aligator

Un factor care favorizează apariŃia fisurilor este neasigurarea scurgerii apelor, ceea ce face ca apa să se infiltreze în straturile rutiere şi să le slăbească rezistenŃa, iar în acelaşi timp eforturile în mixtura asfaltică cresc datorită faptului că straturile de fundaŃie sunt saturate cu apă.

II.2.3 Fisur ări din temperaturi sc ăzute

Fisurarea din temperaturi scăzute este provocată de eforturile de întindere induse în mixtura asfaltică atunci când temperaturile scad sub un anumit nivel, însă, în acelaşi timp, un factor suplimentar îl reprezintă şi încărcările din trafic. Aspectul caracteristic al acestei defecŃiuni este dat de fisurile transversale, perpendiculare pe direcŃia traficului. Fisurile din temperaturi scăzute apar atunci când straturile asfaltice se contractă, iar pe măsură ce se contractă, cresc şi eforturile de întindere care, după ce depăşesc rezistenŃa la întindere, provoacă fisuri, care pornesc de la suprafaŃă către baza stratului (figura II.5) /46/:

Fisuri din temperaturi scazute

Evolutia fisurii

Efort deintindere

Efort deintindere

Figura II.5 Fisuri din temperaturi sc ăzute



Dintre proprietăŃile mixturii asfaltice, rigiditatea mixturii (care depinde în mare măsură şi de proprietăŃile bitumului) este cea mai importantă caracteristică pentru combaterea acestui fenomen. Conform SHRP – A–357, modificarea temperaturii de la 40ºC la - 40ºC conduce la deformaŃii specifice ale bitumului de 0,01 mm/m, în timp ce în acelaşi interval de temperatură agregatele suferă deformaŃii specifice de doar 0,001 mm/m. DiferenŃa de ordin de mărime ale celor două deformaŃii specifice conduce la apariŃia fisurilor.

II.2.4 Evaluarea mixturilor pentru atingerea cerin Ńelor structurale

Dezvoltarea unor proceduri practice şi de încredere în evaluarea abilităŃilor mixturilor asfaltice în a atinge cerintele structurale, rămâne în continuare o provocare. Trebuie folosite o varietate de metode de evaluare a mixturii începând din faza de proiectare a reŃetei şi până în faza de control a fabricaŃiei mixturii, metode care să conŃină atât teste simple, orientate pe procese în timpul controlului calităŃii în producŃie, dar şi încercări sofisticate pentru determinarea proprietăŃilor fundamentale care să asigure că mixtura viitoare va atinge acel standard minim de performanŃă care se ia în calcul la proiectarea structurilor rutiere.

Sistemul de încercări de laborator constă în câteva categorii de încercări simple de compresiune, încercări pentru determinarea caracteristicilor la deformaŃii permanente şi încercări pentru determinarea caracteristicilor fundamentale. Încercările simple sunt limitate: pentru o anumită probă, încercările pot fi efectuate doar la o singură condiŃie de încărcare, temperatură şi nivel de compactare. Asftel, o bună selecŃie a condiŃiilor de încercare şi reprezentarea stării de eforturi în structura rutieră sunt critice pentru succesul acestor teste.

Măsurarea proprietăŃilor fundamentale ale mixturii oferă avantajele de a putea reproduce o varietate mare de încărcări şi condiŃii de mediu prin modelare numerică. Dezvoltarea rapidă în domeniul aparaturii de laborator şi IT continuă să facă din aceste încercări variante viabile pentru evaluarea mixturii. Totuşi, identificarea şi verificarea modelelor constitutive adecvate pentru mixturi bituminoase rămân în continuare o provocare, având în vedere comportarea complexă a mixturilor: răspunsul la incărcări poate fi elastic, plastic şi poate avea şi componente de microfisurări sau ruperi.

O provocare pentru dezvoltarea unor metode adecvate de evaluare a mixturilor bituminoase este punerea în evidenŃă a efectelor caracteristicilor complexe şi ajungerea la un nivel mai complet de înŃelegere a comportării mixturii. Acest nivel poate fi folosit pentru a identifica metode simplificate pentru a proiecta şi controla mixturi cu caracteristici structurale corespunzătoare.

II.3 Influen Ńa componentelor mixturii asfaltice asupra comport ării lor în exploatare

II.3.1 Agregatele

Agregatele joacă un rol important în performanŃele structurilor asfaltice, în care intră în proporŃie de 90-95% din greutatea mixturii şi reprezintă 75-80% din volumul acesteia. Prin urmare, cunoaşterea proprietăŃilor agregatelor este crucială în proiectarea unor mixturi asfaltice de calitate înaltă.

Agregatele influenŃează comportarea mixturii prin granulozitate şi tip. Schimbarea granulozităŃii agregatului produce o schimbare a procentului de goluri şi a procentului optim de bitum, ceea ce influenŃează modulul de rigiditate şi rezistenŃa la oboseală a mixturilor. Totuşi există studii care indică o influenŃă foarte mică, chiar neglijabilă a materialelor asupra rezistenŃei la oboseală a mixturilor bituminoase.



II.3.2 Filerul

Adăugând filer mixturii, volumul de goluri scade, creşte rigiditatea mixturii şi influenŃează procentul optim de bitum al mixturii. Literatura semnalează un procent optim, în greutate, de filer de 5 - 11%.

Filerul măreşte vâscozitatea lianŃilor prea fluizi, precum şi a tuturor lianŃilor încălziŃi la temperaturi ridicate. Datorită acestui fapt, în unele mixturi asfaltice, se poate întrebuinŃa o cantitate mai mare de liant pentru a se mări coeziunea şi impermeabilitatea, fără să existe pericol ca mixtura să devină instabilă sau să apară pete de bitum la suprafaŃa mixturii.

II.3.3 Bitumul

Bitumul este unul dintre cei doi constituenŃi principali ai mixturilor asfaltice. În ceea ce priveşte mixturile asfaltice, cele mai importante proprietăŃi ale bitumului sunt următoarele: susceptibilitatea la temperatură, vâscoelasticitatea şi îmbătrânirea. Aceste proprietăŃi sunt influenŃate de temperatură, astfel încât atunci când aceasta creşte, bitumul devine vâscos şi prezintă un răspuns plastic când este supus la încărcări mai mari decât propria sa vâscozitate la o anumită temperatură. Acest comportament la temperaturi înalte poate fi un factor decisiv la apariŃia uneia dintre cele mai frecvente degradări ale structurii rutiere – făgăşuirea.

În anotimpurile cu temperaturi foarte scăzute, bitumul devine foarte rigid şi se comportă ca un solid elastic, orice deformaŃie aplicată fiind recuperată integral. Rigidizarea extremă a bitumului sub astfel de temperaturi negative este principalul factor care conduce la ceea ce este cunoscută sub numele de “fisurarea din temperatură”.

Bitumul dur este mai bun la temperaturi înalte decât bitumul moale, în timp ce la temperaturi joase prezintă avantaj bitumul moale. Aceasta apare în îmbrăcăminŃile asfaltice ale căror eforturi din temperatură cresc cu temperatura. Eforturile termice într-un material asfaltic sunt mai mari când bitumul este dur decât atunci când bitumul este moale, la aceeaşi temperatură.

Aditivii: bitumul prezintă o slabă adezivitate faŃă de agregatele silicoase, astfel încât, în prezenŃa apei filmul de bitum de pe agregate poate fi îndepărtat.

Aditivii lucrează ca agenți împotriva îmbătrânirii bitumului și împotriva apariției fenomenului de fisurare din îmbătrânire a mixturilor asfaltice, sunt excelenți împotriva fenomenului de dezgrădinare;

Polimerii: bitumul modificat cu polimeri se folosește în scopul creșterii proprietăților elastice, rezistenței la deformații permanente (făgașe), rezistenței la fisurare termică și la fisurare din oboseală, rezistenței la îmbătrânire și a rezistenței la uzură, durabilității îmbrăcăminții asfaltice.



III MIXTURI ASFALTICE PROIECTATE ÎN VEDEREA PREVENI RII PRINCIPALELOR DEGRAD ĂRI LA DRUMURI

III.1 Generalit ăți

În acest capitol se prezintă diferite concepte de proiectare a mixturilor asfaltice în vederea prevenirii principalelor degradări la drumuri (deformații permanente și fisurare), și, din acestea, se pune accent pe proiectarea unei rețete de mixtură asfaltică de modul ridicat, concept relativ nou pe plan mondial, mixtură asfaltică ce nu se gasește în standardele românești, însă care, pentru viitor poate fi o soluție potrivită pentru cerințele actuale ale traficului din țara noastră. În acest capitol se prezintă contextul mondial cu privire la utilizarea mixturilor asfaltice de modul ridicat, proiectarea cu materialele din țara noastră a unei mixturi de acest tip, precum și încadrarea ei în cerințele impuse atât de normele românești pentru mixturi similare, cât și în normele europene (seria SR EN 13108) și normele franceze NF P 98-141.

O mixtură bituminoasă este un amestec de agregate minerale și filer legate cu un liant bituminos. Pentru unele mixturi se pot adăuga materiale de adaos precum fibre de celuloză pentru o îmbunătățire a unor proprietăți ale mixturii.

Termenul de “proiectare a mixturilor asfaltice” este destul de des considerat ca sinonim cu selectarea dozajului de bitum, adică stabilirea procentului optim de liant. Însă, în mod normal, acesta este doar ultimul pas în procesul de proiectare a unei rețete, după ce în prealabil s-au parcurs deja mai multe etape. Proiectarea rețetei este un proces în care se determină ce calități au agregatele care se vor folosi, ce caracteristici are bitumul și care va fi combinația optimă dintre aceste două componente. Proiectarea rețetei mixturii asfaltice a evoluat în timp ca o procedură de laborator care implică folosirea a câtorva teste care caracterizează proprietățile cheie ale mixturilor asfaltice. Deși acestea nu pot reprezenta întrutotul comportarea mixturii asfaltice, ele pot furniza o viziune de ansamblu asupra faptului cum se va comporta mixtura pe teren atât în timpul execuției, cât și sub încărcările viitoare din trafic.

III.2 Tendin țe și concepte noi în utilizarea mixturilor asfaltice p e plan mondial

III.2.1 Mixturi asfaltice în structuri rutiere perf ormante

În viitor se preconizează utilizarea unor bitumuri mai dure precum și a unor bitumuri modificate, mai ales în straturile de rulare, în vederea măririi stabilității mixturilor asfaltice și pentru a evita pericolul apariției făgașelor și văluririlor.

Se constată preocupări intense pentru introducerea pe scară largă, mai ales pentru straturile de uzură ale îmbrăcăminților bituminoase, a lianților modificați ce au calități superioare bitumurilor clasice și permit obținerea unor mixturi asfaltice cu performanțe superioare. Pentru asigurarea unei stabilități superioare a imbrăcăminților bituminoase se proiectează mixturi asfaltice cu fibre, cu bitum modificat, schelet mineral puternic, care prezintă rezistențe mecanice superioare și în special rezistențe mari la deformații plastice.

Se realizează betoane asfaltice cu un procent de goluri sub 4% ceea ce asigură obținerea unor îmbrăcăminți bituminoase durabile, impermeabile și cu performanțe fizico-mecanice superioare, însă cu susceptibilitate scăzută la deformații permanente.

În ultimii ani, un nou concept de proiectare a structurilor rutiere flexibile și-a făcut apariția, concept denumit “perpetual pavement” sau structură rutieră cu durată de viață extinsă. Acest concept presupune structuri rutiere flexibile cu durata de viață foarte mare care nu necesită reabilitări pentru perioade lungi (minimum 40 – 50 ani) ci doar o refacere periodică (la intervale de aproximativ 15 - 20 ani) a stratului de uzură. Pentru structurile flexibile obișnuite



fisurarea din oboseală este considerată principala cauză de deteriorare și se consideră că fisurile își au originea în stratul inferior al îmbrăcăminții ca rezultat al încărcărilor repetate. Structurile flexibile cu durată mare de viață sunt proiectate astfel încât să prevină fisurile din oboseală la baza straturilor bituminoase. Fisurile provenind de la suprafața îmbrăcăminții către baza straturilor bituminoase se consideră că nu au o adâncime de pătrundere foarte mare. Structura rutieră flexibilă se consideră perpetuă și doar îmbrăcămintea bituminoasă care vine în contact direct cu încărcările din trafic și variații de temperatură va fi refăcută după anumite perioade de timp.

III.3 Proiectarea unei mixturi asfaltice de modul r idicat

Obiectivele principale care stau în spatele unui studiu de laborator pentru proiectarea unei rețete de mixtură asfaltică sunt de trei tipuri și derivă din următoarele cerințe /28/:

- capabilitatea unei mixturi de a putea fi implementată pe teren; - capacitatea de a rezista la încărcările mai mari provenite pe durata execuției

lucrărilor (din traficul de șantier); - capabilitatea să satisfacă cerințele de stabilitate structurală și rezistență la uzură

impuse de beneficiar. Studiul experimental efectuat în Laboratorul de Drumuri din cadrul Catedrei de Drumuri

și Căi Ferate are la bază determinarea caracteristicilor fizico-mecanice ale mixturilor asfaltice, iar în cadrul studiului de laborator am proiectat o reŃetă de mixtură asfaltică cu modul ridicat pentru strat de uzură – dimensiunea maximă a agregatului de 16 mm. Au fost utilizate agregate de la cariera REVĂRSAREA , filerul de var (HOLCIM) iar liantul folosit este bitumul OMV 25/55-65 PMB STARFALT .

Pentru proiectarea rețetei mixturii asfaltice s-au folosit două metode de proiectare: girocompactorul (Metoda Superpave) și metoda Marshall.

III.3.1 Proiectarea mixturii asfaltice prin metoda Superpave

Au fost propuse trei amestecuri minerale care se încadrează în zonele granulometrice prevăzute de standardul românesc SR 174 – 1/2009 (figura III.1):

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.01 0.1 1 10 100

site, mm

trec

eri,

%

min MASF16 CURBA1 max MASF16 min BAR16max BAR16 CURBA 3 CURBA 2

Figura III.1. Curbele granulometrice ale celor 3 am estecuri



Conform specificațiilor normelor tehnice franceze, se va folosi un bitum dur, pur sau modificat, iar procentul de bitum trebuie să fie mai mic de 5% raportat la masa mixturii. S-a folosit bitum OMV 25/55 PMB STAR FALT.

In urma proiectarii conform metodei Superpave, mixtura asfaltică cu compoziŃie optimă este cea compusă din amestecul 1 de agregate şi 4.12% bitum la mixtură (tabelul III.1):

Tabelul III.1 Re țetă propus ă

Componentele mixturii % la mixtur ă

Sort 8/16 33,56 Sort 4/8 27,80 Sort 0/4 23,97

filer 10,55 bitum 4,12

III.3.2 Proiectarea re țetei mixturii asfaltice prin metoda Marshall

Pentru determinarea procentului inițial de bitum s-a considerat metoda franceză propusă de Duriez, pe baza coeficientului K – valoarea proporțională a grosimii convenționale a filmului de bitum necesar pentru îmbrăcarea scheletului mineral, valoarea lui K fiind min. 2,5 pentru mixturi asfaltice cu modul ridicat.

Pentru studiul Marshall a fost aleasă curba granulometrică C1 din proiectarea cu girocompactorul, iar ca procente de bitum s-au ales pentru studiu 3 procente inițiale: 5,03%, 5,48% ( procentul determinat pe baza metodei Duriez) și 5,93%. În plus, s-au mai ales și câte un procent mai mare decât cele inițiale – 6,19% și trei procente mai mici decât cele inițiale - 3,85%, 4,17 % și 4,58%, in final procentul optim de bitum ales fiind de 4,17 %.

Se observă, așa cum și în literatura de specialitate se regăsește, că în general procentul de bitum determinat prin metoda Marshall (4,17%) este aproximativ egal cu cel obținut prin metoda Superpave (4,12%).

III.4 Condi țiile de calitate ale mixturii asfaltice proiectate

Mixtura proiectată și prezentată în subcapitolele anterioare a fost supusă la încercări de laborator pentru a verifica dacă mixtura asfaltică proiectată are caracteristici fizico-mecanice corespunzătoare, încercări realizate în laborator în conformitate cu standardele în vigoare.

Verificarea calității mixturii asfaltice proiectate, în lipsa unor norme românești adecvate, s-a făcut prin compararea cu valorile prevăzute în standardul românesc SR 174-1/2009 pentru mixtura BAR 16, încadrarea în norma românească fiind prezentată în tabelul III.2:



Tabelul III.2. Încadrarea în limitele din SR 174-1/ 2009

Nr. crt. Caracteristica

Valoarea ob ținut ă

Cerin ța conform SR 174-1/2009 (pentru BAR16)

A. Caracteristici determinate pe cilindri Marshall A.1 Densitatea aparentă, kg/m3 2550 2300 A.2 Absorbția de apă, % vol 2,09 2-6 A.3 Stabilitatea Marshall, kN, min., S 21 8,5 A.4 Indicele de curgere, mm., I 1,25 1,5 – 3,0 A.5 Raport S/I, kN/mm 16,8 2,8- 5,6 B. Caracteristici determinate pe cilindri confec ționa ți la girocompactor B.1 Volum de goluri la 80 de girații, % max 2,34 5,0 B.2 Rezistența la deformații permanente:

- deformația la 50ºC și 1800 impulsuri, µm/m, max; 5548 20000

B.3 Modulul de rigiditate, la 15 ºC, MPa, testul de întindere indirectă;

7144

4500

B.4 RezistenŃa la oboseală, numărul de cicluri până la fisurare la 15 ºC, min

1000000 400000

C. Caracteristici pe pl ăci confec ționate la compactorul cu rol ă C.1 RezistenŃa la deformaŃii permanente, 60 ºC:

- Viteza de deformaŃie la ornieraj, mm/h - Adâncimea făgaşului, mm (pentru >60000 vehicule/24h)

0,014

0,82

2,5

5

În tabelul III.3 este prezentată încadrarea în norma franceză NF EN 13108 – 1:

Tabelul III.3. Încadrarea în limitele din NF EN 131 08 - 1

Încadrarea în NF EN 13108-1 Clasa mixturii

Tipul încerc ării

Valoarea ob ținut ă

Clasa 1 Clasa 2 Clasa 3 Încercarea Duriez la 18ºC - Raportul r/R - ≥ 0,8 Încercarea la ornieraj – adâncimea făgașului (în%) pentru o placă de 10 cm grosime supusă la 30000 de cicluri (la 60ºC), compactată la volumul de goluri corespunzător la 80 de girații (doar BBME 14):

-

≤10%

≤7,5%

≤5%

Modulul de rigiditate, la 15° C, timp înc ărcare 0,02 s

7144

≥ 9000 ≥ 11000 ≥ 11000

Volum de goluri la 60 de girații pentru EME 10, % max

-

5-10 - -

Volum de goluri la 80 de girații pentru EME 14, % max

2,34 - 4-9 4-9

Modulul de rigiditate complex, la 15°C și frecvența încărcării de 10 Hz

6819 ≥ 9000 ≥ 11000 ≥ 11000

Deformația specifică ε6, la temperatura de 10°C și frecvența încărcării de 10 Hz

89 100x10-6 100x 10-6 100x 10-6

În finalul acestui capitol, după prezentarea contextului internațional în domeniu precum și încercările din Laboratorul de Drumuri al C.F.D.P., pe baza experienței personale dar și pe baza literaturii din domeniu, se poate spune că mixtura asfaltică de modul ridicat proiectată depășește clar cerințele impuse de SR 174-1 și, parțial, cerințele normei franceze referitoare la mixturile de modul ridicat. Se poate observa că această mixtură îndeplinește în același timp



cerințele pentru o bună comportare la deformații permanente, însă în același timp are o durată de viață la oboseală considerabilă.

Mixturile folosite în studiu sunt 5 mixturi folosite în stratul de uzură: o mixtură clasică tip BA16, trei mixturi cu fibre (tip MASF 16) – una din ele cu bitum aditivat, una cu bitum modificat cu polimeri și aditivat și una cu bitum modificat cu polimeri – mixtura proiectată în Laboratorul de Drumuri cu modul ridicat și o mixtură pentru stratul de legatură, de asemenea cu bitum modificat cu polimeri. Cu excepția mixturii de modul ridicat, celelalte mixturi provin de la stații de mixturi asfaltice, fiind folosite la mai multe lucrări de drumuri din țara noastră, unele din aceste mixturii fiind modificate în laborator, prin schimbarea tipului de bitum.



IV RIGIDITATEA MIXTURILOR ASFALTICE

IV.1 Introducere

Rigiditatea mixturii asfaltice reprezintă una din cele mai importante caracteristici care influențează major comportarea în exploatare a unui strat asfaltic din componența unei structuri rutiere. Această proprietate este influențată semnificativ de temperatură și de caracteristicile încărcării (atât nivelul încărcării cât și frecvența încărcării) precum și de efectul îmbătrânirii liantului bituminos.

Având în vedere că modulul de rigiditate reprezintă una din valorile de intrare atunci când se calculează o structură rutieră, variația acestui parametru influențează semnificativ procesul de dimensionare a unei structuri rutiere.

În acest capitol se va face o analiză a factorilor care influențează rigiditatea mixturilor asfaltice, metode de măsurare a rigidității precum și importanța acestei caracteristici în modelarea răspunsului structurii rutiere la încărcări precum și folosirea ei pentru a găsi, încă din faza de lucru în laborator, modalități de predicție a performanțelor în exploatare ale unei mixturi asfaltice.

IV.1.1 Modulul complex al mixturilor asfaltice

Modulul complex este un număr complex care definește relaŃia între efort şi deformaŃie pentru un material linear vâscoelastic supus unei sarcini sinusoidale sub formă de undă în funcŃie de timpul t, atunci când prin aplicarea unei tensiuni σxsin(ωxt) rezultă o deformaŃie εxsin (ωx(t- Φ)), care are un unghi de fază Φ, în funcŃie de efort.

Unghiul de defazaj este un indicator al caracterului vâscos sau elastic al unui material,

pentru un material pur elastic, φ = 0º, iar pentru un material pur vâscos, φ = 90º .

Componenta elastică a modulului complex are următoarea formă:

( )

o

oEε

φσ cos=′ (4.1)

Iar componenta vâscoasă:

( )

o

oEε

φσ sin'' = (4.2)

Se poate ajunge la o simplificare a relațiilor precedente dacă se folosește o relație de tip complex între deformație și tensiune:

ti

o e ωσσ =∗ (4.3)

Iar efortul rezultat are forma:

( )φωεε −∗ = tioe (4.4)

Din ecuațiile (4.3) și (4.4) modulul complex, E*(iω), este definit ca fiind un număr complex, de forma:

( ) EiEeiE i

o

o ′′+′=== ∗

∗φ

εσ

εσω* (4.5)



IV.1.2 Curbe directoare

O abordare complexă a caracterizării mixturilor asfaltice din punct de vedere al rigidității o reprezintă construirea unei curbe directoare, curbă care face posibilă integrarea vitezei de circulație (prin frecvența încărcării), efectelor mediului ambiant precum și îmbătrânirea mixturii asfaltice în studiul comportării în exploatare a unei structuri rutiere. Rolul unei curbe directoare este acela de pune în evidență comportarea vâscoelastică a mixturilor asfaltice ca o funcție de temperatură și frecvența încărcării.

Principiul suprapunerii timp – temperatur ă

Datele colectate la diverse temperaturi pot fi translatate pe axa frecvenței, astfel încât, diverse curbe (modulul de rigiditate funcție de frecvență) pot fi aliniate astfel încât să formeze o singură curbă, denumită “curbă directoare”. Din punct de vedere al definiției, curba directoare reprezintă răspunsul unei mixturi asfaltice la o temperatură de referință, într-un interval lărgit al frecvențelor /24/.

IV.2 Metode de determinare a modulului de rigiditat e în laborator

IV.2.1 Încerc ări

În anul 2001, H. Di Benedetto /12/ în urma unor încercări interlaboratoare în cadrul RILEM, propun, pentru mixturile bituminoase, împărțirea tipurilor de încercări în două categorii: încercări omogene și încercări neomogene. Încercările omogene asigură accesul direct la eforturi și deformații, și apoi către legile constitutive ale materialului, indiferent dacă acesta este vâsco-elastic sau nu, în timp ce încercările neomogene apelează întâi la o lege constitutivă (vâsco-elasticitate liniară, de exemplu) și apoi, ținând cont de geometria probei se obțin parametri ai unei legi constitutive. Încercările neomogene pot fi folosite pentru determinarea modulului de rigiditate doar dacă comportarea mixturii asfaltice este liniar vâscoelastică. În principiu, pentru toate încercările, modulul complex se obține din valoarea forței “F” aplicată și a deformației “D” rezultată, precum și din valoarea unghiului de defazaj φ dintre cele două mărimi, folosind doi factori:

- factor de formă - γ - care depinde de dimensiunile probei; - factor de masă - µ - care ține cont de inerța maselor în mișcare în timpul încercării. La

încercările omogene, acesta poate fi neglijat.

IV.2.2 Condi ții de încercare func ție de tipul de aparat

În urma numeroaselor încercări efectuate pe tipurile de aparate prezentate anterior pentru determinarea diferitelor caracteristici ale mixturilor asfaltice se poate observa că fiecare tip de aparat în parte prezintă diferite condiții de încercare.

Se poate observa că pentru majoritatea tipurilor de aparate temperatura de încercare este de 15 ºC, cu excepția încercării pe probe prismatice în patru puncte și a încercării de întindere indirectă pe probe cilindrice. Standardul românesc SR 174 - 2009 impune determinarea modulului de rigiditate la 15 ºC pe probe cilindrice. În conformitate cu SR EN 13108 – 1/2005 și până la SR EN 13108-8/2005 se cere pentru fiecare tip de mixtură declarația de conformitate și un anumit tipic de etichetare, iar condițiile de încercare sunt doar cele din SR EN 13108/20 - 2005.

IV.3 Rezultate experimentale de laborator

În continuare, se va prezenta influen ța condi țiilor de încercare asupra modulului de rigiditate pe mai multe aparate din Laboratorul de drumuri al Catedrei de Drumuri și Căi Ferate, astfel încât, se pot trage concluzii care să folosească la o implementare rațională a normelor europene din domeniul mixturilor asfaltice, norme care au un caracter destul de general și care



caută să cuprindă condițiile de încercare din diferitele țări din Uniunea Europeană, țări care au condiții diferite (atât din punct de vedere al traficului cât și din punct de vedere climatic).

În laborator, rigiditatea mixturii asfaltice a fost studiată prin intermediul a 3 încercări: - Încercare prin aplicarea unei întinderi indirecte pe probe cilindrice - IT-CY; - Încercare la încovoiere în patru puncte pe probe prismatice - 4PB-PR; - Încercare la încovoiere în dou ă puncte pe probe trapezoidale - 2PB-TR;

În continuare se prezintă variația modulului de rigiditate cu diversele caracteristici și condiții de încărcare.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Modul de compactare in laborator

Mod

ul d

e rig

idita

te la

15

oC

, M

Pa Girocompactor

Compactor cu role

Marshall 50 lov.

Marshall 75 lov.

Figura IV.1. Modulul de rigiditate la IT-CY în func ție de modul de compactare pentru mixtura

MAMR 16

În a figura IV.2, a fost studiată variația modulului de rigiditate cu amplitudinea deformației impuse, iar condițiile de încercare au fost: temperatura de 20ºC și frecvența de 30 Hz. Standardul SR EN 12697 – 20 nu prevede un anumit nivel al deformației inițiale impuse, iar din graficul prezentat în figura IV.2 se poate observa că, pentru valori mai mici de 100 µm împrăștierea rezultatelor este mai mică decât la valori mai mari ale deformației inițiale impuse, ceea ce conduce la concluzia că valorile impuse ale deformației inițiale nu trebuie să depășească 100 µm. Pentru determinarea modulului de rigiditate și folosirea lui în diverse scopuri (ex: pentru realizarea certificatului de conformitate pentru o mixtură asfaltică) este imperios necesară precizarea deformației inițale impuse probei de mixtură asfaltică.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 50 100 150 200 250 300 350

Amplitudinea deformatiei specifice impuse

Mod

ulul

de

rigid

itate

, M

Pa

MASF 16a BA 16 BAD 25 MASF 16m-1 MASF 16m-2 MAMR 16

Figura IV.2. Modulul de rigiditate în func ție de amplitudinea deforma ției la 20 ºC și 30 Hz



Determinarea modulului de rigiditate în funcție de frecven ța solicit ării s-a efectuat în Laboratorul de Drumuri pe toate mixturile din studiu. Astfel, cu ajutorul echipamentului de încovoiere în patru puncte s-a determinat modulul de rigiditate la 15ºC, la 50 µm deformație impusă, la frecvențe cuprinse între 8 Hz și 30 Hz (figurile IV.3). În aceleași condiții de frecvență, dar doar pentru temperatura de 15ºC , au fost încercate mixturile din stratul de uzură și echipamentul de încovoiere în două puncte pe probe trapezoidale (figura IV.5). Mixtura asfaltică BAD 25 a fost încercată la încovoiere în patru puncte, la 15ºC și 50 µm deformație impusă, la frecvențe cuprinse între 8 Hz și 30 Hz (figura IV.4). Pentru studiul influenței bitumului asupra modulului de rigiditate s-au încercat probe din mixtură confecționate în laborator cu încă două tipuri de bitum.

4PB-PR

5000.00

7000.00

9000.00

11000.00

13000.00

15000.00

17000.00

19000.00

0 5 10 15 20 25 30 35

Frecventa, Hz

Mod

ulul

de

rigid

itate

la 1

5o C s

i 50

mic

rode

f, M

Pa

MAMR16-15 BA16-15 MASF16a-15 MASF16m-1-15 MASF16m-2-15

Figura IV.3. Varia ția modulului de rigiditate cu frecven ța, la 15ºC și 50 µµµµm, încercarea 4PB – PR

4PB-PR MIXTURA TIP BAD 25

5000.00

7000.00

9000.00

11000.00

13000.00

15000.00

17000.00

19000.00

0 5 10 15 20 25 30 35

Frecventa, Hz

Mod

ulul

de

rigid

itate

la 1

5o C s

i 50

mic

rode

f, M

Pa

bitum 45/8-60 bitum 50-70 bitum 25/55-65

Figura IV.4 Varia ția modulului de rigiditate cu frecven ța, la 15ºC și 50 µµµµm deforma ție impus ă, încercare 4PB – PR, mixtura BAD 25 cu 3 tipuri de b itum



2PB-TR

5000.00

5500.00

6000.00

6500.00

7000.00

7500.00

8000.00

8500.00

9000.00

0 5 10 15 20 25 30 35

Frecventa, Hz

Mod

ulul

de

rigid

itate

la

15o C

si 5

0 m

icro

def,

MP

a

MAMR16-15 BA16-15 MASF16a-15 MASF16m-2-15

Figura IV.5. Varia ția modulului de rigiditate cu frecven ța, la 15ºC și 50 µµµµm, încercarea 2PB – TR

Pentru a evidenția influența temperaturii de încercare asupra rigidității mixturilor asfaltice s-au efectuat încercări la echipamentul de întindere indirectă pe probe cilindrice (IT-CY), la echipamentele de încovoiere în două puncte pe probe trapezoidale (2PB – TR) și încovoiere în patru puncte pe probe prismatice (4PB – PR) pe toate mixturile prezentate în capitolul III.6 al tezei. Toate încercările au fost efectuate în condițiile de încărcare din SR EN 13108-20, în plus la încercarea 4PB-PR am folosit și frecvența de 10 Hz.

Se poate observa, din studiul graficelor IV.6 – IV.8 că la temperaturi mici, de până la 10ºC tipul de mixtură influențează vizibil comportarea mixturii asfaltice, în timp ce la temperaturi ridicate, de peste 30ºC mixturile asfaltice supuse studiului prezintă moduli apropiați, mici, de ordinul a sutelor de MPa.

IT-CY

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Temperatura, oC

Mod

ulul

de

rigid

itate

, M

Pa

MAMR16 BA16 MASF16a MASF16m-1 MASF16m-2

Figura IV.6. Varia ția modulului de rigiditate cu temperatura la încerc area IT-CY



4PB-PR

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Temperatura, oC

Mod

ulul

de

rigid

itate

la

8H

z si

50

mic

rode

f, M

Pa

MAMR16-8Hz BA16-8Hz MASF16a-8Hz MASF16m-1-8Hz MASF16m-2-8Hz

Figura IV.7. Varia ția modulului de rigiditate cu temperatura la încerc area 4PB-PR, 8 Hz

2PB-TR

0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

10000.00

12000.00

14000.00

16000.00

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Temperatura, oC

Mod

ulul

de

rigid

itate

la

10

Hz

si 5

0 m

icro

def,

MP

a

MAMR16-10Hz BA16-10Hz MASF16a-10Hz MASF16m-2-10Hz

Figura IV.8. Varia ția modulului de rigiditate cu temperatura la încerc area 2PB-TR

În ceea ce privește temperatura (Figurile IV.6 – IV.8), se constată o diminuare în medie cu 93% a valorii modulului de rigiditate atunci când temperatura crește cu 100% (de la 0ºC la 40ºC), indiferent de tipul de încercare, de frecvența de încercare și tipul mixturii asfaltice testate.

Având în vedere că standardul european SR EN 12697-26 prezintă mai multe tipuri de încercări pentru determinarea modulului de rigiditate, s-au efectuat încercări pe echipamentele disponibile din Laboratorul de Drumuri, atât în condițiile prevăzute în SR EN 13108-20 cât și alte condiții de încercare – din punct de vedere al temperaturii și al frecvenței de încărcare. De exemplu, SR EN 13108 prevede ca modulul să se determine prin încercarea de încovoiere în patru puncte pe grinzi prismatice la 20ºC și 8 Hz, în timp ce pentru încercarea de încovoiere în două puncte pe probe trapezoidale se determină la 15ºC și 10 Hz.



0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

Tipul Incercarii

Mod

ul d

e rig

idita

te,

MP

a

IT-CY: 15C 2PB-TR-10Hz: 15C 4PB-PR-8Hz: 20C IT-CY: 20C

4PB-PR-8Hz: 15C 4PB-PR-10Hz: 15C 4PB-PR-10Hz: 20C

MAMR16 BA16 MASF16a MASF16m-1 MASF16m-2

Figura IV.9. Modulul de rigiditate în func ție de tipul de încercare

În încercarea de a stabili o legătura între tipurile de teste disponibile pentru determinarea modulului de rigiditate al mixturilor asfaltice s-au prezentat în figura IV.21. valori ale rigidității determinate diferit. Rezultă că pentru a obține valori apropiate între teste, IT-CY test trebuie realizat la o temperatură de 15ºC, 4PB-PR test trebuie realizat la o temperatură de 20ºC și o frecvență de 8 Hz iar 2PB-TR test trebuie realizat la o temperatură de 15ºC și 10 Hz.

Pentru a studia influența procentului de bitum asupra modulului de rigiditate, în timpul proiectării rețetei mixturii MAMR 16, s-au efectuat încercări la întindere indirectă pe probe cilindrice, la 15ºC și 8 Hz cu diverse procente de bitum – bitum OMV 25/55 – 65 PMB STARFALT (figura IV.10).

4PB – PR – ε = 50 µm; 8 Hz mixtur ă MAMR 16

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

Tipul bitumului

Mod

ulul

de

rigid

itate

la 1

5oC

, M

Pa

10/40 PMB

25/55 PMB

45/80 PMB

50/70

Figura IV.10. Modulul de rigiditate în func ție de tipul de bitum la 4PB – PR pentru mixtura MAM R16

IV.3.1 Curbe directoare

Pentru caracterizarea complexă a unei mixturi asfaltice, s-au realizat, cu ajutorul echipamentului de încovoiere în patru puncte pe probe prismatice curbe directoare pe toate mixturile supuse studiului. Având în vedere că SR EN 12697-26 este foarte sumar la capitolul curbe directoare, precum și capacitatea acestor curbe de a surprinde comportarea mixturii asfaltice în condiții extrem de diferite de temperatură și frecvență a încărcarii, se prezintă detaliat modul de trasare al acestor curbe directoare.

Temperatura de referință a fost aleasă 15 ºC, iar încercarea de încovoiere în patru puncte s-a realizat conform SR EN 12697/26; probele prismatice fiind supuse pe rând unei încărcări sinusoidale cu frecvenŃa de 30Hz ,25Hz , 20Hz , 15Hz, 10Hz , 8Hz, 1Hz , 0.3Hz, 0.1Hz



la diferite temperaturi (-5 °C, 0 °C, 5 °C, 10 °C , 15 °C ,20 °C ,25 °C ,30 °C ,35 °C ,40 °C ,45 °C). Intuitiv, ținând cont de faptul că la temperaturi scăzute și frecvențe ridicate mixtura asfaltică devine mai rigidă, secvențele de încărcare ale probelor au fost în ordinea creșterii temperaturii, de la -5 °C la 45 °C, iar la aceea și temperatură încercarea a pornit de la frecvența cea mai mare, 30 Hz, către frecvența cea mai mică, 0,1 Hz /79/.

Pentru caracterizarea complexă a mixturii asfaltice au fost realizate reprezentări de tip Black – logaritmul normei modulului complex funcție de unghiul de defazaj – precum și reprezentări de tip Cole – Cole – componenta vâscoasă funcție de componenta elastică a modulului complex, din cele doua reprezentări se poate constata o tendință generală a tuturor mixturilor asfaltice care face ca modulul de rigiditate să crească cu scăderea unghiului de defazaj, ceea ce pune în evidență o creștere a elasticității și a rezistenței la deformații permanente.



Figura IV.11. Curbe directoare, la 15°C, mixtura BA 16

CU

RB

E D

IRE

CT

OA

RE

MIX

TU

RA

BA

16

0

0.2

0.4

0.6

0.81

1.2

1.4 0.00

001

0.00

010.

001

0.01

0.1

110

100

1000

1000

010

0000

Fre

cven

ta, H

z

tan (φ)

05000

1000

0

1500

0

2000

0

2500

0

3000

0

Modulul de rigiditate, MPa

CD

tan(

fi)C

D r

igid

itate

Varia

tia fa

ctoru

lui d

e tra

nslat

ie cu

tem

pera

tura

y = -0

.092

3x +

1.3

212

y = -0

.115

5x +

1.8

551

-4-3-2-10123 -10

010

2030

4050

Tem

pera

tura,

o C

Log (at)

at p

entru

tan(

fi)

at p

entru

rigi

dita

te



Figura IV.12. Curbele directoare la 15°C pentru mi xturile din stratul de uzur ă

CU

RB

E D

IRE

CT

OA

RE

LA

15°

C

0

0.2

0.4

0.6

0.81

1.2

1.4 0.00

001

0.00

010.

001

0.01

0.1

110

100

1000

1000

010

0000

Fre

cven

ta, H

z

tan (φ)

05000

1000

0

1500

0

2000

0

2500

0

3000

0

Modulul de rigiditate, MPa

CD

tan(

fi) B

A16

CD

tan(

fi) M

AS

F16

aC

D ta

n(fi)

MA

SF

16m

-2C

D ta

n(fi)

MA

SF

16m

-1C

D ta

n(fi)

MA

MR

16C

D r

igid

itate

BA

16C

D r

igid

itate

MA

SF

16a

CD

rig

idita

te M

AS

F16

m-2

CD

rig

idita

te M

AS

F16

m-1

CD

rig

idita

te M

AM

R16



V FENOMENUL DE FLUAJ AL MIXTURILOR ASFALTICE

V.1 Descrierea fenomenului de deforma ții permanente

Deformațiile permanente în structurile rutiere asfaltice sunt rezultatul însumării stării de deformare a straturilor componente:

a) deformația în interiorul straturilor asfaltice; b) deformația în straturile inferioare, de fundație; c) uzura suprafeței datorată în primul rând pneurilor cu nituri și/ sau cauciucurilor cu

lanțuri. Deformațiile permanente în materialul rutier se dezvoltă treptat, cu creșterea aplicărilor

încărcarii și apar de obicei sub forma unei depresiuni logitudinale în calea roŃii cu o mică rotunjire pe părti.

V.2 Modele de performan ță la deforma ții permanente

La acest moment, modelele de estimare a deformațiilor permanente în structurile rutiere flexibile se bazează pe două metode: metode bazate pe conceptul de vâscoelasticitate sau metode de măsurare a deformației straturilor. Primul set de metode presupune încorporarea mișcării roții cu proprietățile materialului ( proprietăți variabile în timp) pentru a determina starea de eforturi și deformații în structura rutieră. Cea de-a doua metodă se bazează pe încercări de laborator care măsoară deformațiile permanente și analizează structura rutieră pe baza teoriilor liniar sau neliniar elastice.

Unul din obiectivele principale ale cercetărilor pe plan internațional este dezvoltarea de metode de încercare în laborator pentru stabilirea unor modele de performanță la deformații permanente. Aceste modele sunt diverse tipuri de algoritmi care utilizează răspunsul materialelor la încercările de laborator pentru a estima producerea de deformații permanente în teren.

V.3 Tipuri de încerc ări de laborator pentru deforma ții permanente

Tipurile de încercări folosite pentru a caracteriza comportarea la deformații permanente a materialelor rutiere sunt de următoarele tipuri:

1. Teste la fluaj static 2. Teste de încărcări repetate a. compresiune ciclică uniaxială b. compresiune ciclică triaxială 3. Încercarea la făgășuire (Wheel tracking test). 4. Încercările SHRP

V.4 Studiul în laborator al fluajului mixturii asfa ltice proiectate prin intermediul încerc ării la compresiune ciclic ă

Studiul mixturilor asfaltice la fenomenul de deformații permanente s-a efectuat pe toate cele 5 mixturi prezentate în capitolul III.6 al tezei, cu un accent mai mare pe mixtura MAMR 16. Această mixtură a fost supusă la încercarea de compresiune ciclică în diverse condiții de încărcare – efortul de încărcare a variat de la 100 la 300 kPa – iar nivelul fretării a variat de la 0 la 0,8 bari. Temperatura a fost de 50ºC, în conformitate cu condițiile din SR EN 13108 – 20 pentru mixturile asfaltice din stratul de uzură /76/, /77/.

În urma încercărilor la temperatura de 50 ºC, pe mixtura tip MAMR 16 s-au obținut următoarele rezultate (figura V.1):



0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Numar de cicluri

defo

rmat

ia s

peci

fica

axia

la

160Kpa; 0.8 barr 200Kpa; 0 barr 100Kpa; 0.5barr 300Kpa; 0 barr 300Kpa; 0.5 barr 300Kpa; 0.8barr

Figura V.1. Curbele de fluaj func ție de nivelul de înc ărcare

La același nivel de încărcare, de 300 kPa se poate observa influența fretării asupra comportării mixturii la fluaj, folosindu-se trei trepte de fretare: 0 bari, 0,5 bari și 0,8 bari:

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Numar de cicluri

defo

rmat

ia s

peci

fica

axia

la

300Kpa; 0 barr 300Kpa; 0.5 barr 300Kpa; 0.8barr

Figura V.2. Influen ța fret ării asupra deforma ției axiale

În urma analizării curbelor de fluaj pe diverse stadii, se pot calcula viteza de fluaj precum şi deformaŃiile permanente calculate la 1000 şi 10000 de cicluri conform SR EN 12697-25.

Un alt studiu efectuat în Laboratorul de Drumuri al CFDP a constat în evaluarea comportării la deformații permanente a două mixturi: MAMR 16 și MASF 16, fiecare din ele cu trei tipuri diferite de bitum, notate de la A la C, conform tabelului V.1. Cele două mixturi au fost proiectate în laborator cu tipul de bitum C. Două din cele trei tipuri de bitum sunt bitumuri modificate cu polimeri (A și C) iar tipul de bitum B este nemodificat.

Tabelul V.1. Propriet ățile bitumurilor

Caracteristica Bitum A (Pmb)

Bitum B

Bitum C (Pmb)

Penetrația la 25oC (0.1mm) 68 64 35

Inel și bilă (oC) 83 51 81

Ductilitatea la 25oC, cm 92 >100 95

Mixturile au fost supuse unei încărcări triaxiale ciclice conform SR EN 12697-25 – Metoda B la 50oC, 300 kPa încărcare de tip block axială și 0.8 bari presiune laterală de fretare.



0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Numar de cicluri

defo

rmat

ia s

peci

fica

axia

la

MAMR16-A MAMR16-B MAMR16-C

Figura V.3. Curbe de fluaj pentru mixtura MAMR16 fu nc ție de tipul de bitum

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Numar de cicluri

defo

rmat

ia s

peci

fica

axia

la

MASF16-A MASF16-B MASF16-C

Figura V.4. Curbe de fluaj pentru mixtura MASF16 fu nc ție de tipul de bitum

În figura V.5. sunt prezentate rezultatele obŃinute la fluaj dinamic pentru mixtura asfaltică studiată în funcŃie de tipul de compactare.

Variatia deformatiei specifice axiale cu numarul de cicluri in cazul incercarii triaxialeTipul mixturii asfaltice: MAMR16

σσσσ 1=300 kPa, σσσσ3=50 kPa

T=50oC

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Numar de cicluri

Def

orm

atia

spe

cific

a ax

iala

, m

icro

def

girocompactor compactor cu role Marshall 75 lovituri Marshall 50 lovituri

Figura V.5. Curbele de fluaj func Ńie de tipul de compactare



VI VALORIFICAREA REZULTATELOR

VI.1 Corelarea rezultatelor din încerc ările de laborator

În Laboratorul de Drumuri al Catedrei de Drumuri și Căi Ferate în urma încercărilor pentru determinarea modulului de rigiditate s-a încercat corelarea rezultatelor obținute pe cele 3 tipuri de aparate de care dispune laboratorul: Aparatul pentru întindere indirectă pe probe cilindrice, Aparatul de încovoiere în patru puncte pe probe prismatice, Aparatul de încovoiere în două puncte pe probe trapezoidale.

Corelare intre rigiditatea determinata prin

IT-CY si 2PB-TR la 15 oC

y = 1.0017x - 147.68

R2 = 0.8512

20003000400050006000700080009000

3500 4500 5500 6500 7500 8500

2pb-tr, 10Hz, 15 oC

it-cy

, 15

oC

Figura VI.1. Corelare între rigiditatea determinat ă prin IT-CY și 2PB-TR la 15ºC


IT-CY si 4PB-pr la 20 oC

y = 0.5926x + 1736.7

R2 = 0.7005

20003000400050006000700080009000

3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

4pb-pr, 8Hz, 20 oC

it-cy

, 15

oC

Figura VI.2. Corelare între rigiditatea determinat ă prin IT-CY și 4PB-PR la 20ºC




2PB-tr si 4PB-pr la 20 oC

y = 0.6083x + 1744.5

R2 = 0.8702

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

4pb-pr, 8Hz, 20 oC

2pb-

tr, 1

0Hz,

15

oC

Figura VI.3. Corelare între rigiditatea determinat ă prin 2PB-TR și 4PB-PR la 20ºC


IT-CY si 4PB-pr la 15 oC

y = 0.5355x + 1132.1

R2 = 0.8902

20003000400050006000700080009000

4000 6000 8000 10000 12000 14000

4pb-pr, 8Hz, 15 oC

it-cy

, 15

oC

Figura VI.4. Corelare între rigiditatea determinat ă prin IT-CY și 4PB-PR la 15ºC


2PB-tr si 4PB-pr la 15 oC

y = 0.4734x + 1900.3

R2 = 0.82

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

4000 6000 8000 10000 12000 14000

4pb-pr, 8Hz, 15 oC

2pb-

tr, 1

0Hz,

15

oC

Figura VI.5. Corelare între rigiditatea determinat ă prin 2PB-TR și 4PB-PR la 15ºC



Corelare intre adancimea fagasului si deformatia pe rmanenta la fluaj dinamic

y = 0.0011x - 2.1672

R2 = 0.8525

0

5

10

15

20

25

0 5000 10000 15000 20000 25000

deformatie permanenta, mm

adan

cim

e fa

gas,

%

Figura VI.6. Corelare între adâncimea f ăgașului și deforma ția permanent ă la fluaj dinamic

Corelare intre viteza de deformatie la fagasuire siviteza de deformatie la fluaj dinamic

y = 0.1448x - 0.0487

R2 = 0.9508

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

viteza de deformatie la fluaj dinamic, mm/m/ciclu

vite

za d

e de

fom

atie

la

faga

suire

, mm

/cic

lu

Figura VI.7. Corelare între viteza de deforma ție la f ăgășuire și viteza de deforma ție la fluaj dinamic

Aceste grafice demonstrează că, aplicând condițiile impuse de normele europene în domeniul mixturilor asfaltice, se obțin diferențe destul de mari pentru valoarea modulului de rigiditate. Ținând cont de perspectivele de caracterizare a mixturii asfaltice din punct de vedere al caracteristicilor fundamentale promovate la ora actuală în Europa, este imperios necesar să se specifice metoda și condițiile de încercare folosite și astfel ca modulul de rigiditate să fie împărțit în diferite categorii, funcție de tipul de încercare.

Se poate observa o corelare foarte bună între caracteristici la deformații permanente determinate pe aparate diferite: încercarea de compresiune triaxială și încercarea de făgășuire.

Corelațiile propuse, deși nu sunt perfecte, ele reprezintă o estimare a performanței unei mixturi prin intermediul altui test de modul.

VI.2 Aplicarea rezultatelor din încerc ările de laborator în calculele de dimensionare a structurilor rutiere flexibile

Ca o valorificare a rezultatelor obținute în laborator pe diverse tipuri de mixturi (în special pe cele care pot fi utilizate în straturile de uzură ale îmbrăcăminților bituminoase) se studiază comportarea sub trafic a structurilor rutiere flexibile la încărcarea cu osia standard de 115 kN,



cu ajutorul Ratei de degradare la oboseală (RDO) și a deformației specifice verticale la nivelul patului drumului. Studiul se bazează pe valorile rigidității mixturii obținute în Laboratorul de Drumuri al U.T.C.B. în diverse condiții de încărcare (temperatura, frecvența și numărul de încărcari). Studiul pleacă de la o structură rutieră flexibilă ce are în componență straturi asfaltice ce sunt caracterizate prin valori ale modulului de rigiditate obținute în laborator pentru stratul de uzură și stratul de binder.

Starea de eforturi și deformații se obține pe baza modelului multistrat Burmister, folosind valori ale rigidității mixturii asfaltice corespunzătoare temperaturii de 15oC. Aceste valori sunt date în funcție de tipul climateric al zonei în care se proiectează drumul (conform PD 177-2001).

În funcție de tipul testului utilizat precum și de condițiile de încercare s-au obținut în laboratorul de Drumuri din U.T.C.B. valori diferite ale modulului de rigiditate al mixturilor asfaltice (figura VI.8).

În tabelul VI.1. este prezentată structura rutieră folosită în studiu, împreună cu principalele caracteristici ale fiecărui strat: grosimea, modulul de rigiditate și coeficientul lui Poisson. Structura propusă este una flexibilă, alcatuită din strat de uzură, strat de legatură, strat de bază, strat de fundație din piatră spartă și strat de fundație din balast. Valorile modulului de rigiditate mediu pentru straturile asfaltice Em sunt calculate pe baza modulilor determinați în laborator pentru stratul de uzură și legatură.

Modul de rigiditate mediu s-a calculat cu următoarea relație: Em = [Σ (Ei

1/3 x hi)/ Σhi]3 (6.1)

Tabelul VI.1. Structura rutier ă luat ă în calcul

Stratul rutier Grosimea stratului, cm

Modulul de rigiditate,MPa

Coeficientul lui Poisson

Mixtura asfaltică în strat de uzură 4

Mixtura asfaltică în strat de legatură 5

Mixtura asfaltică în strat de bază 6

Em 0.35

Strat de fundație din piatră spartă 20 500 0.27

Strat de fundație din balast 30 260 0.27

Pământ tip P1 100 0.27

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Temperatura, oC

Val

oare

a m

edie

a m

odul

ului

de

rigid

ate

a m

ixtu

rii a

sfal

tice,

MP

a

IT-CY 4PB-PR-8Hz 4PB-PR-10Hz 2PB-TR-10Hz

Figura VI.8. Valori medii ale modulului de rigidita te func ție de temperatur ă pentru cele trei tipuri de teste



Utilizând programul de calcul ALIZEE5 s-a stabilit starea de tensiuni și deformații în structura rutieră propusă sub acțiunea osiei standard de 115kN. Astfel, s-a determinat rata de degradare la oboseală pe baza deformaŃiei specifice orizontale de întindere (εr) de la baza straturilor bituminoase, și deformaŃia specifică verticală de compresiune (εz) la nivelul patului drumului. Pentru calcul s-au considerat două valori ale volumul de trafic Nc pentru perioada de perspectivă de 15 ani : 0.9 m.o.s. și 2 m.o.s.

Corespondența între temperatura în aer și temperatura în stratul asfaltic s-a considerat după Shell, 1978, figura VI.9.

Figura VI.9. Rela ția dintre T m eff (temperatura medie efectiv ă lunar ă în straturile asfaltice) și MMAT

(temperatura medie lunar ă a aerului) sau T y eff (temperatura medie efectiv ă anuală în straturile asfaltice) și MAAT eff (temperatura medie anual ă a aerului) pentru diferite straturi asfaltice (She ll,

1978)

Corespondența între frecvența testului în laborator și viteza vehiculului în realitate este prezentată în figura VI.10.



0

20

40

60

80

100

120

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Figura VI.10. Viteza de circula ție func ție de frecven ța încerc ării

În graficele din figurile VI.11, IV.12 și VI.13 sunt prezentate rezultatele obținute: creșterea ratei de degradare la oboseală și a deformației specifice verticale de compresiune la nivelul patului drumului cu creșterea temperaturii în aer pentru cele două volume de trafic considerate.

0

1

2

3

4

5

6

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0

Temperatura aerului, oC

Rat

a de

deg

rada

re la

obo

seal

a,

RD

O

IT-CY, Nc = 2 m.o.s. 4PB-PR-8Hz, Nc = 2 m.o.s.

4PB-PR-10Hz, Nc = 2 m.o.s. 2PB-TR-10Hz, Nc = 2 m.o.s.

Figura VI.11. RDO func ție de temperatura din aer, pentru un volum de trafi c de 2 m.o.s.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0


Rat

a de

deg

rada

re la

obo

seal

a,

RD

O

IT-CY, Nc = 0.9 m.o.s. 4PB-PR-8Hz, Nc = 0.9 m.o.s.

4PB-PR-10Hz, Nc = 0.9 m.o.s. 2PB-TR-10Hz, Nc = 0.9 m.o.s.

Figura VI.12. RDO func ție de temperatura din aer, pentru un volum de trafi c de 0.9 m.o.s.

Frecventa, Hz

Vite

za, k

m/h



150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0


Def

orm

atia

spe

cific

a ve

rtic

ala

la

nive

lul p

atul

ui d

rum

ului

, ε z

, m

icro

def

IT-CY 4PB-PR-8Hz 4PB-PR-10Hz

2PB-TR-10Hz def. adm., Nc = 2 m.o.s. def. adm., Nc = 0.9 m.o.s.

Figura VI.13. Deforma ția specific ă vertical ă, εεεεz, func ție de temperatura din aer

Tabelele VI.2. – VI.4 prezintă parametrii ecuațiilor furnizate de graficele din figurile VI.11 – VI.13.

Tabelul VI.2. Parametrii ecua ției RDO (y) - Temperatura în aer (x), Nc = 2 m.o.s.

y = AeBx Tipul încercării A B

R2

IT-CY 0.1262 0.1567 0.9391 4PB-PR-8Hz 0.0635 0.157 0.9967 4PB-PR-10Hz 0.0565 0.1578 0.993 2PB-TR-10Hz 0.1972 0.1203 0.9985

Tabelul VI.3. Parametrii ecua ției RDO (y) - Temperatura în aer (x), Nc = 0.9 m.o. s.


R2


Tabelul VI.4. Parametrii ecua ției deforma ție specific ă vertical ă , εεεεz, (y) - Temperatura în aer (x)


R2


În continuare, aceleași valori ale modulilor de rigiditate folosiți anterior se folosesc mai

departe și se calculează cu ajutorul programului ALIZEE rata de degradare la oboseală și deformația specifică verticală la nivelul patului drumului pentru mai multe volume de trafic, specifice fiecărei clase de trafic și se constată creșterea RDO și a deformației specifice verticale la nivelul patului drumului cu creșterea temperaturii aerului pentru toate clasele de trafic considerate (T0 … T5).



VII CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

VII.1 Concluzii

Capitolul 7 a fost gândit ca o sinteză a tuturor concluziilor capitolelor 2, 3, 4, 5 și 6 și face referiri concrete la factorii care influențează comportarea mixturilor asfaltice, la felul cum modul de încercare al probelor în laborator influențează rezultatele, toate acestea folosind atât studii din literatura de specialitate cât și rezultatele proprii ale încercărilor realizate în Laboratorul de drumuri din Facultatea de Căi Ferate, Drumuri și Poduri.

În urma unei analize amănunțite, această lucrare evidențiază modalitățile de caracterizare a mixturii asfaltice în laborator, cu aplicații practice la folosirea lor în teren. Cel mai important aspect este realizarea unui sistem de încercări, care să detecteze problemele unei mixturi înainte de faza execuției, ceea ce va conduce la o creștere a duratei de viață a structurilor rutiere flexibile și vor reduce costul unui ciclu de viață a unei structuri rutiere.

Încercările de laborator au rolul de a evidenția interacțiunea dintre comportamentul mecanic complex al mixturilor asfaltice și variabilitatea factorilor care acționează asupra unei structuri rutiere, acest cadru complex fiind determinat de proprietățile mecanice fundamentale care influențează performanța pe termen lung.

Mulți factori influențează capacitatea mixturii bituminoase de a îndeplini cerințele structurale. Compoziția mixturii, modul de punere în operă, proprietățile materialelor componente și folosirea aditivilor joacă un rol important în proprietățile finale ale mixturii. Este de asemenea importantă de observat interacțiunea dintre proiectarea rețetei mixturii și proiectarea structurii rutiere pentru a ajunge la soluții eficiente din punct de vedere financiar.

Aferent fiecărui capitol, în cadrul tezei au fost prezentate concluziile în detaliu, în această parte finală a rezumatului se vor prezenta principalele concluzii care se desprind din studiile experimentale proprii efectuate în cadrul Laboratorului de Drumuri din cadrul C.F.D.P.:

Din punct de vedere al comparației dintre cele două metode de proiectare ale mixturilor asfaltice – Superpave și Marshall – AMBELE METODE conduc la un procent de bitum apropiat, principalul avantaj al metodei Superpave este acela că, folosind gircompactorul, acesta aplică unei mixturi asfaltice un efort de compactare relativ mare, ceea ce elimină încă din faza de proiectare a rețetei mixturile asfaltice cu rezistențe mici. De asemenea, metoda Superpave permite o mai bună caracterizare a mixturii asfaltice atât din punct de vedere volumetric cât și din punct de vedere al cerințelor fundamentale ale mixturii asfaltice;

Calitatea materialelor folosite în cadrul unei mixturi asfaltice joacă un rol important în comportarea ulterioară în exploatare a mixturii, astfel încât trebuie utilizate agregate cu rezistențe mecanice mari, bitumuri cu susceptibilitate scăzută la variațiile de temperaturi, un procent optim de filer pentru alcătuirea masticului bituminos.

Rezultatele obținute pe mixtura de modul ridicat MAMR 16 conduc la concluzia că, folosind materiale obișnuite (agregate de carieră obișnuite și bitum modificat cu polimeri) se pot obține, prin intermediul unei proiectări judicioase a rețetei mixturii asfaltice, caracteristici superioare care recomandă folosirea acestei mixturi pe drumuri cu trafic greu și foarte greu;

Verificarea stării aparaturii de laborator, a respectării condițiilor de lucru (temperatură, confecționare, durată de condiționare a probei) pot conduce, dacă cele spuse anterior nu se respectă, la rezultate eronate privind caracteristicile mixturii asfaltice și la o estimare greșită a comportării lor în exploatare;

Modul de confecționare a probelor în laborator joacă un rol important în determinarea rigidității mixturii asfaltice, cele mai bune rezultate obținându-se la girocompactor;

Pentru încercarea IT – CY se constată că probele sunt foarte ușor de confecționat și de prelucrat, se pot folosi și carote extrase din structuri rutiere gata executate testul este foarte simplu și ușor de executat și durează puțin. Dezavantajul major al aparatului este acela că nu poate determina defazajul și energia disipată în timpul testului, încercarea nu permite



aplicarea unui efort reversibil, iar adoptarea unei singure valori pentru coeficientul lui Poisson pentru toate temperaturile de încercare poate conduce la diferențe notabile în determinarea rigidității;

Pentru încercarea 4PB – PR se constată că probele sunt dificil de confecționat dacă laboratorul nu are la dispoziție și un compactor de laborator pentru plăci de mixtură asfaltică, si, în plus, imperfecțiunile geometrice la confecționare sunt frecvente (prin tăiere se poate pierde paralelismul laturilor). Funcție de soft-ul folosit, încercările pentru un spectru de frecvență pot conduce la perioade lungi de timp, încercarea permite aplicarea de deformații specifice și eforturi reversibile iar unghiul de defazaj și energia disipată pot fi calculate. În conformitate cu SR EN 12697-26, nu este necesară determinarea în prealabil a coeficientului lui Poisson;

Pentru încercarea în 2PB-TR confecționarea probelor este foarte dificilă față de celelalte metode, având în vedere dimensiunile mici ale probei și paralelismul laturilor și trebuie avut în vedere faptul că, la confecționare, axa longitudinală a plăcii trebuie să fie paralelă cu axa orizontală de compactare a mixturii asfaltice.Având în vedere zveltețea probelor, după lipirea tiparelor metalice, este foarte dificil de păstrat forma epruvetelor, ele trebuie păstrate în condiții speciale.

În condiții de frecvență constantă, modulul de rigiditate scade cu creșterea temperaturii, în timp ce la temperatură constantă rigiditatea crește cu creșterea frecvenței.

Pentru a obține valori apropiate ale modulului de rigiditate între teste, încercarea IT-CY trebuie realizată la o temperatură de 15ºC, încercarea 4PB-PR trebuie realizată la o temperatură de 20ºC și o frecvență de 8 Hz, iar încercarea 2PB-TR trebuie realizată la o temperatură de 15ºC și 10 Hz.

Curbele directoare constituie un mijloc foarte valoros de a obține valori ale rigidității mixturilor asfaltice în condiții greu de reprodus în laborator (atât de încărcare cât și de temperatură) pe baza principiului suprapunerii timp – temperatură. Din analiza curbelor directoare ale mixturilor din studiu se constată că la frecvențe mici, diferența între modulii de rigiditate este mică și scade cu scăderea frecvenței, în timp ce atunci când temperatura tinde către valori foarte mici (frecvența crește) rigiditatea crește influențată de creșterea vâscozității liantului bituminos;

valoarea deformaŃiei axiale specifice creşte cu creşterea nivelului încărcării, indiferent de nivelul de fretare;

În condiŃiile de încercare impuse de norma europeană SR EN 12697-20 se poate observa, din studiul tuturor probelor încercate că deformaŃia axială la 3600 cicluri este în medie cu 20 – 25 % mai mare faŃă de cea de la 1800 de cicluri, însă faŃă de valorile prevăzute ca limită în SR 174 – 1/2009 ele rămân în continuare relativ mici. Corelând rezultatele obŃinute în Laboratorul de Drumuri de-a lungul timpului pe mai multe tipuri de mixturi, în acelaşi timp şi cu alte încercări efectuate de laboratoare din străinatate, se poate observa că valorile impuse ca limită maximă de standardul românesc cu greu pot fi atinse. Propunerea ar fi de creştere a nivelului încărcării aplicate de la 250 kPa la 500 – 600 kPa, situaŃie care ar simula mai aproape încărcările din trafic.

La toate mixturile supuse studiului, s-a constatat că, pentru cele 10000 de cicluri la care au fost supuse, apar doar primele două stadii ale fluajului, ceea ce constituie un indicator bun din punct de vedere al comportării la fluaj.

din punct de vedere al vitezei de fluaj, se poate observa că, pentru zona liniară a curbei (intervalul 5000 – 10000 de cicluri) viteza creşte mai puŃin sensibil cu creşterea efortului vertical; în schimb pe porŃiunea dintre 1000 şi 1800 de cicluri se constată o influenŃă puternică atât a efortului vertical cât şi a efortului radial de fretare, care prin creşterea lor conduc la creşterea vitezei de fluaj.

funcŃie de metoda de aproximare aleasă, se constată diferenŃe între valorile vitezei de fluaj. Prima metodă este mai simplă, dar are dezavantajul unei slabe reprezentări ale curbei de fluaj, deoarece, în realitate nu avem nicio porŃiune a curbei cu panta constantă. Cea de a două metodă, deşi pare mai complexă, are avantajul că prin această reprezentare se poate observa mai uşor o porŃiune liniară a curbei.



VII.2 Concluzii

pe baza graficelor care prezintă corelări între diverși parametri ai mixturii asfaltice se poate concluziona, că, pe baza lor, folosind variația unui parametru al mixturii asfaltice putem modela comportarea altui parametru al mixturii asfaltice;

Întrucât există neconcordanțe între standardul național SR174 și normativul de dimensionare a structurilor rutiere flexibile PD177 referitoare la valorile minime impuse modulului de rigiditate al mixturilor asfaltice din straturile de uzură și legătură, se impune revizuirea normativului PD177 (tabelul 1 și 2);

Din cauza modificărilor climatice din ultimii ani (tendința de încălzire pronunțată mai ales în perioada călduroasă a anului, suprapusă peste iernile reci din țara noastră) în calculele de dimensionare ar trebuie să se țină cont de susceptibilitatea la temperatură a mixturilor asfaltice, prin luarea în considerare a valorilor modulilor de rigiditate și a legilor de oboseală diferit, în funcție de temperaturile întâlnite în drum;

În calculele de dimensionare ale structurilor rutiere flexibile trebuie să se țină seama de clasa tehnică a drumului, prin considerarea potrivită a frecvenței de încercare pentru obținerea modulului de rigiditate, aceasta fiind în strânsă legătură cu viteza vehiculului: o frecvență de 10 Hz corespunde unei viteze de 72 km/h.

În vederea limitării influenței schimbărilor climatice se recomandă utilizarea bitumurilor cu susceptibilitate scăzută la temperatură, precum bitumurile modificate – având în vedere faptul că în toate studiile efectuate pentru această lucrare au dat rezultate mult mai bune decât bitumurile simple - în zonele cu temperaturi mari care se mențin vreme îndelungată, suprapuse peste un trafic intens și greu.

- din studiile de laborator rezultă că, în funcție de alcătuirea mixturii asfaltice, se pot obține valori diferite ale modulului de rigiditate, cu același echipament de încercare; mai mult, utilizând diverse echipamente, conform standardului european SR EN 13108-20, încercarea 4PB-PR furnizează valorile maxime ale modulului de rigiditate, indiferent de temperatură, mixtură asfaltică și frecvență; pentru temperaturi sub 13ºC, încercarea IT-CY conduce la obținerea de valori superioare pentru modulul de rigiditate comparativ cu încercarea 2PB-PR; în schimb, peste 13ºC situația este inversă; pentru a stabili care din încercări este mai potrivită să furnizeze valorile adecvate pentru modulul de rigiditate, valori ce pot fi folosite în calculele de dimensionare, se impune, ca direcție viitoare de cercetare, realizarea unui studiu experimental pe carote în paralel cu studiul experimental pe probe confecționate în laborator;

- rata de degradare la oboseală crește cu creșterea temperaturii în aer; pentru structura rutieră aleasă, considerând un volum de trafic de calcul de 2 m.o.s., dacă aceasta este verificată la oboseală pentru temperaturi sub 13ºC-18ºC, media fiind de 15ºC (în funcție de tipul testului utilizat pentru determinarea modulului de rigiditate al mixturii asfaltice) ea depășește cu mult valoarea admisibilă (se înregistrează o creștere cu 70% a valorii RDO) când temperatura crește cu 10ºC (între 15ºC și 25ºC);

- în concluzie, pentru proiectarea și dimensionarea structurilor rutiere flexibile, se impune stabilirea unor cerințe minime privind corelarea modulului de rigiditate cu viteza de proiectare, temperatura din drum și clasa tehnică a drumului.

Din studiile teoretice și experimentale prezentate, rezultă necesitatea corelării rezultatelor de laborator privind estimarea comportării la diverse tipuri de degradări cu comportarea in situ, a straturilor asfaltice, prin execuția de tronsoane experimentale, a căror performanțe la degradări să fie atent monitorizate.

VII.3 Contribu ții personale

Prin conținutul său, teza își propune să atragă atenția, în contextul armonizării normelor românești din domeniul mixturilor asfaltice cu normele europene în vigoare, asupra importanței utilizării în domeniul vast al lucrărilor de drumuri (plecând de la faza de proiectare a mixturii în laborator, a folosirii în proiectare a unor parametri care determină starea de eforturi dintr-o



structură rutieră, precum și în faza de verificare a calității straturilor asfaltice puse în operă) a proprietăților fundamentale ale mixturilor asfaltice.

Concret, se pot evidenția următoarele contribuții:

Sistematizatizarea cunoștintelor din domeniul caracterizării mixturilor asfaltice prin studiul bibliografic.

Caracterizarea mixturilor asfaltice la diversele degradări ce apar la drumuri în condiții de încercare din laborator.

Evidențierea importanței analizei și interpretării rezultatelor încercărilor de laborator privind caracteristicile fizico-mecanice ale mixturilor asfaltice.

Analizarea stării de eforturi și deformații în structurile rutiere – cu ajutorul softului ALIZEE 5 - , legătura dintre elementele necesare calculelor de dimensionare și mărimile determinate în laborator precum și influența componentelor mixturii asfaltice asupra comportării mixturii în exploatare.

Sistematizarea cunoștințelor în domeniul conceptului “perpetual pavement” (structură rutieră cu durată de viață extinsă) – un concept neutilizat în țara noastră, însă implementat cu succes în alte țări – prin care, folosind materiale de bună calitate, precum și printr-o proiectare judicioasă a structurii rutiere, straturile rutiere să poată face față la eforturi mari fără a suferi degradări în timp.

Studiul bibliografiei în sensul aprofundării necesității construirii curbelor directoare pe tipuri de mixtură asfaltică.

Propunerea de implementare în sistemul de asigurare a calității pentru producția și punerea în operă a mixturilor asfaltice a conceptului de curbe directoare, ca modalitate de evaluare a mixturii asfaltice.

Efectuarea de studii de caz în laborator pentru diverse tipuri de mixturi asfaltice pentru stratul de uzură și stratul de legatură folosite în România, utilizând echipamente conform normelor europene, în condiții diferite de încercare (temperatură, nivel de încărcare, frecvență, timp și tip de încărcare).

Stabilirea unor echivalente, funcție de tipul de încercare (încercarea la încovoiere în două puncte pe epruvete trapezoidale, încercarea la încovoiere în patru puncte pe epruvete prismatice și încercarea la întindere indirectă pe epruvete cilindrice) pentru modulul de rigiditate al mixturilor asfaltice, folosit în calculele de dimensionare.

Proiectarea unei rețete de mixtură asfaltică de modul ridicat MAMR 16, care se constituie într-o propunere ca soluție de utilizare pe drumuri cu trafic greu.

Construirea curbelor directoare, curbe care fac posibilă integrarea vitezei de circulație (prin frecvența încărcării), a efectelor mediului ambiant precum și îmbătrânirea mixturii asfaltice în studiul comportării în exploatare a unei structuri rutiere.

Stabilirea comportării mixturilor asfaltice la deformații permanente prin valori ale vitezei de fluaj și a deformației axiale, folosind încercarea ciclică triaxială, funcție de efortul vertical aplicat și presiunea laterală de fretare.

Analizarea influenței tipului de bitum asupra comportării în exploatare la deformații permanente.

Corelarea între diverse caracteristici ale mixturii asfaltice – rigiditate, viteză de fluaj, adâncime a făgașului – obținute în laborator la diverse echipamente.

Stabilirea influenței modificărilor climatice asupra comportării structurilor rutiere flexibile în exploatare, prin utilizarea valorilor modulului de rigiditate obținute în laborator.

Punerea în funcțiune, calibrarea și stabilirea modului de lucru cu echipamentele de generație nouă, prevăzute în normele europene: echipamentul de încovoiere în patru puncte pe probe prismatice, echipamentul complex NU 14 pentru încercări în regim dinamic pe mixturi asfaltice, girocompactorul, compactorul cu rulou pentru plăci din mixtură asfaltică.



VII.4 Direc ții viitoare de cercetare

Ca direcții viitoare de cercetare se propun următoarele:

Studiul în laborator al fenomenului de oboseală a mixturilor asfaltice, prin stabilirea de legi de oboseală la diverse temperaturi ce apar in situ.

Îmbunătățirea metodei românești de dimensionare a structurilor rutiere flexibile și semirigide prin luarea în considerare a rezultatelor de laborator privind modulul de rigiditate, modulul și viteza de fluaj și legile de oboseală ale mixturilor asfaltice, corelate cu tipurile climatice și clasele de trafic din țara noastră.

Continuarea și extinderea studiilor privind estimarea comportării mixturilor asfaltice la deformații permanente și oboseală prin considerarea unei varietăți mai mari de rețete de mixturi asfaltice folosite atât în îmbrăcămințile rutiere cât și în straturile de bază, în cadrul unor programe extinse interlaboratoare.



Bibliografie

1 A. M. Hartman, M. D. Gilchrist, G. Walsh: “Effect of Mixture Compaction on Indirect Tensile Stiffness and Fatigue”, Jornal of Transportation Engineering, 2001;

2 AASHTO 2004(a). AASHTO M323-04 Standard Specification for Superpave Volumetric Mix Design, AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing, 24th Edition, AASHTO, Washington, D.C.

3 Ahmed F. Faheem Mahmoud: “Using the Gyratory Compactor to Measure Mechanical Stability of Asphalt Mixtures”, Wisconsin Highway Research Program, 2004;

4 Akhtarhusein A. Tayebali, Bor-wen Tsai, Carl L. Monismith: “Stiffness of Asphalt – Aggregate Mixes”, Strategic Highway Research Program, 1994;

5 Aleksander Ljubič, Janez Prosen: "Resistance to Permanent Deformations in Relation to Asphalt Mix Composition”, 3rd Eurasphalt & Eurobitume Congress Vienna, 2004;

6

Anderson R. M., Christensen D. W., Bonaquist R.: "Estimating the Rutting Potential of Asphalt Mixtures using Superpave Gyratory Compaction Properties and Indirect Tensile Strength", Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists (AAPT), Volume 72, pp. 1-26, 2003.

7 Anderson R. M., Turner P. A., Peterson R. L., Mallick R. B.: "Relationship of Superpave Gyratory Compaction Properties to HMA Rutting Behavior", National Cooperative Highway Research Program, NCHRP Report 478, 2002.

8 Anderson, D.A., Christensen, D.W., Bahia, H.U., Dongre, R., Sharma, M.g., Antle, C.E., Button, J.: "Binder Characterization and Evaluation Vol. 3: Physical Characterization", Strategic Highway Research Program Report No. SHRP-A-369, April, 1994.

9 Archilla A. R., Madanat S.: "A Statistical Model of Pavement Rutting în Asphalt Concrete Mixes", Transportation Research Board, 2001.

10 Archilla A. R., Madanat S.: "Development of a pavement rutting model from experimental data", Journal of transportation engineering, pag. 291-299 jul.-aug. 2000.

11 Asphalt Institute. Superpave Mix Design, Series No.2 (SP-2), Third edition, Asphalt Institute, Kentucky USA, 2001.

12 Benedetto DI , H. Partl, M. N., Francken, L., De la Roche, C.: “Stiffness testing for bituminous mixtures. Recommendations” – Materials and Structures, Vol. 34,2001.

13 Berhanu Abesha Feyissa: “Analysis and Modeling of Rutting for Long Life Asphalt Concrete Pavement”, PhD Thesis, 2009;

14 Bucchi A., Picariello F., Cocurullo A., Sangiorgi C.: “Assessment of mechanical tests for stiffness modulus determination of bituminous mixtures”, 4th International Siiv Congress – Palermo (Italy), 2007;

15 Burlacu A.: "Influenta componentelor mixturii asfaltice asupra comportarii lor in exploatare". Referatul de doctorat nr. 2, 2009

16 Burlacu A.: "Tipuri de încercări pe mixturi asfaltice: elemente determinante şi posibilităŃi de corelare între ele". Referatul de doctorat nr. 3, 2009

17 Burlacu A.: "Tipuri de mixturi asfaltice si folosirea lor in structuri rutiere: alcatuire, caracteristici si performante". Referatul de doctorat nr. 1, 2008

18 Buttler, W.G., Roque, R.: "Development and Evaluation of the SHRP Measurement and Analysis System for Indirect Tensile Testing at Low Temperatures", Transportation Research Board preprint no. 940773, Jan. 1994.

19 Button, J. W., Little, D. N., Jagadam, V., Pendleton, O. J.: ‘‘Correlation of selected laboratory compaction methods with field compaction.’’ Transp. Res. Rec. 1454, Transportation Research Board, Washington, D.C., 193–201; 1994.

20 Carbonneau X., Y. Le Gal: „Comparative test on indirect tension modulus test” 7th RILEM Symposiumn on advanced testing and characterization of bituminous materials, Rhodes, 2009

21 Charles E. Dougan, Jack E. Stephens, James Mahoney, Gilbert Hansen: “E* - Dynamic Modulus”, Test Protocol – Problems and Solutions, 2003;



22 Chehab, G. R., O’Quinn, E., Y. R. Kim: “Specim Geometry Study for Direct Tension Test Based on Mechanical Tests and Air Void Variation în SGC-Compacted Asphalt Concrete Specimens,” Transportation Research Record 1723, pag. 125-132; 2000.

23 Cheung, C.Y.: "Mechanical Behaviour of Bitumens and Bituminous Mixes", Ph.D. Dissertation; University of Cambridge, Engineering Department, U.K., 1995.

24 Christensen D.W., Anderson, D.A.: “Interpretation of Dynamic Mechanical Test Data for Paving Grade Asphalt Cements.” Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, Volume 61, Charleston, SC; 1992.

25 Christensen D.W., Pellinen T.K., Bonaquist R.F.: “Hirsch Model for Estimating the Modulus of Asphalt Concrete.” Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, Volume 72, Lexington, KY; 2003.

26 D.L. de Jong, M.G.F. Peutz, A.R. Korswagen: “Computer Program BISAR, Layered systems under Normal and Tangential Surface Loads”, Koninklijke/Shell Laboratorium

27 Daniel J. S., Kim Y. R., H. J. Lee: “Effects of Aging on Viscoelastic Properties of Asphalt-Aggregate Mixtures” Transportation Research Record 1630, 1998.

28 Delorme J.L., de la Roche Chantal, Wendling Loisette :"LCPC Bituminous Mixtures Design Guide", Laboratoire Central des Ponts et Chaussees, Reseau Scientifique et Technique de l’Equipement, 2007

29 Diaconu E.: “Norme europene privind incercarea materialelor rutiere si tehnologii speciale”, Cursuri pregatire continua, UTCB, 2000

30 Drescher, Andrew, David Newcomb, Wei Zhang: "Reassessment of Diametral Compression Test on Asphalt Concrete", Report No. MNK-97/01, Minnesota Department of Transportation, St. Paul, 1996.

31 E.J.Yoder, M.W.Witczak: “Principles of pavement design”, 1975.

32

Epps J. A., Hand A., Seeds S., Scholtz T., Alavi S., Ashmore C., Monismith C. L., Deacon J. A., Harvey J. T., Leahy R.: "Recommended Performance-Related Specification for Hot-Mix Asphalt Construction: Results of the WesTrack Project", National Cooperative Highway Research Program, NCHRP Report 455, 2002.

33 Erin Dawn Baumgartner: “Triaxial Frequency Sweep Characterization for Dense Graded Hot Mix Asphalt Concrete Mix Design”, Master of Sciene Thesis, 2005;

34 FEHRL : “A guide to the use of long-life fully-flexible pavements – ELLPAG Phase I.” FEHRL report 2004/01, 2004.

35 Ferry J.D.: “Viscoelastic Properties of Polymers”, John Wiley, New York, 1980.

36 Final report of COST Action 333: “Development of New Bituminous Pavement Design Method”, European Commission, Luxembourg, 1999.

37 Fordyce D.: ‘‘The compaction of asphaltic mixtures.’’ Performance related test procedures for bituminous mixtures, M. D. Gilchrist and A. M. Hartman, eds., Boole Press, Dublin, Ireland, pag. 74–87; 1997

38 Francken L., Partl M., Technical Committee on Bitumen and Asphalt Testing: “Complex Modulus Testing of Asphaltic Concrete: RILEM Interlaboratory Test Program,” Transportation Research Record 1545, pag. 133-142; 1996.

39 Francken L.: "Permanent deformation law of bituminous road mixes în repeated triaxial compression", Fourth International Conference on the Structural Design of Asphalt Pavements, Univ. of Michigan, Ann Arbor, 1977.

40 G.W. Flintsch, A. Loulizi, S.D. Diefenderfer, K.A. Galal, B.K. Diefenderfer: “Asphalt Materials Characterization in Support of Implementation of the Proposed Mechanistic –Empirical Pavement Design Guide”, 2007;

41 G.W. Maupin: “Relationship of fatigue to the tensile stiffness of asphaltic concrete”, Final Report on Phase 1:Laboratory Investigation, 1971;

42

Harvey J., Eriksen K., Sousa S., Monismith C. L.: ‘‘Effects of laboratory specimen preparation on aggregate-asphalt structure, airvoid content measurement, and repetitive simple shear test results.’’ Transp. Res. Rec. 1454, Transportation Research Board, Washington, D.C., 113–122; 1994

43 Hills J.F., D. Brien and P.J. van de Loo: “The correlation of rutting and creep tests on asphalt mixes”, Institute of Petroleum (1974), Paper IP 74-001.

44 Huh J. D., Nam Y. K.: "Relationship between Asphalt Binder Viscosity and Pavement Rutting", Transport Research Board, 2001.



45

Hyzl P., D. Stehlik, M. Varaus & P. Zdralek: “Experience with triaxial loading systems for testing of road construction materials”, 7th international Rilem Syposium ATCBM09 on Advanced testing and characterization of bituminous materials, Rhodes, Greece, 27-29 may 2009

46 Jung, D.H., Vinson, T.S.: "Low-temperature Cracking: Test Selection", Strategic Highway Research Program Report No. SHRP-A-400, April 1994.

47 Kari, W.J.: “Mix Properties as They Affect Compaction”, Proceedings: Association of Asphalt Paving Technologists, Vol. 36, pag. 295-309; 1967

48 Kevin D. Hall: “Hot-Mix Asphalt and Flexible Pavement Design: the MEPDG”, Flexible Pavement Research Symposium, Denver, Colorado, 2009;

49 Lee, H. J., Y. R. Kim: “Viscoelastic Constituitive Model for Asphalt Concrete under Cyclic Loading”, Journal of Engineering Mechanics, ASCE, Vol. 124, No. 1; 1998.

50 Lijzenga J.: “On the Prediction of Pavement Rutting în the Shell Pavement Design Method”, 2nd European Symposium on Performance and Durability of Bituminous

51 Lijzenga J.: “Pavement Design with modified binders by means of the Shell Pavement Design computer program for Windows”, IV International Conference Durable and Safe

52 Mang Tia : “Fundamentals and Practice of Asphalt Mixture Design Procedures to Assure Adequate Performance”, 13th Conference on Pavement Engineering, Hsin Chu, Taiwan, 2005

53 Marker, V.: “Introduction to the Compaction of Asphalt Concrete Symposium,” Proceedings: Association of Asphalt Paving Technologists, Vol. 36,1967

54 Mehdi Ould-Henia, Margarita Rodriguez, Andre-Gilles Dumont: “Elaboration d’une methode predictive de l’ornierage des revetements bitumineux”, Mandat de recherche 12/98 sur proposition de l'Union suisse des professionnels de la route, 2004

55 Molenaar J.M.M., Molenaar A.A.A.: “Aspects of Constitutive Modelling of Asphalt”, 2nd Eurasphalt & Eurobitume Congress Barcelona, 2000;

56 Nam H.Tran Kevin D. Hall: “Development of Simplified Asphalt Concrete Stiffness/Fatigue Testing Device”, Final Report, 2004;

57 NCAT 2001: “NCAT Completes Evaluation of Restricted Zone în Superpave Gradation,” Asphalt Technology News, Volume 13, Number 1, Auburn, Alabama.

58 NCHRP Project 1-37A: “Design Guide” – 2.4 Modulus of Elasticity for Major Material Groups, 2002.

59 Newcomb, D. E., Buncher, M., Huddleston, I. J.: “Concepts of perpetual pavements.”

60 Nick Thom: “Asphalt Cracking: A Nottingham Perspective”, 2006;

61 Oliveira J., Thom N.H., Zoorob S.: “Fracture and fatigue strength of grouted Macadams”, 10th International Conference on Asphalt Pavements, Quebec, 2006;

62

Papazian, H.S.:“The response of linear viscoelastic materials în the frequency domain with emphasis on asphalt concret.” Procedeeings of First International Conference on the Structural Design of Asphalt Pavements, Ann Arbor, Michigan, 1962

63 PD 177/2001. Normativul pentru dimensionarea sistemelor rutiere suple şi semirigide (metoda analitică)

64 Pellinen, T. K., M. W. Witczak: “Stress Dependent Master Curve Construction for Dynamic (Complex) Modulus,” Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, Vol. 71, 2002.

65 Pellinen, T. K., M. W. Witczak: “Use of Stiffness of Hot-Mix Asphalt as a Simple Performance Test,” Transportation Research Board (TRB) Annual Meeting, Washington, D.C.; 2002.

66 Peter Renken: “Influence of Specimen Preparation onto the Mechanical Behaviour of Asphalt Aggregate Mixtures”, 2nd Eurasphalt & Eurobitume Congress Barcelona, 2000;

67 Phillips M.C., Robertus C.: “Binder rheology and asphaltic pavement permanent deformațion; the zero-shear-viscosity concept", Eurobitume/EAPA, 2004.

68

Poel, van der. C.: “A General System Describing the Visco-elastic Properties of Bitumens and its Relation to Routine Test Data,” Shell Bitumen Reprint No. 9., Shell Int. Petroleum Company Ltd., London, UK. May 1954.

69 R. Christopher Williams: “Testing Wisconsin Asphalt Mixtures for the AASHTO 2002”, Mechanistic Design Procedure, 2007



70 R.B. McGennis, R.M. Anderson, T.W. Kennedy, M. Solaimanian: “Background of Superpave Asphalt Mixture Design & Analysis”, 1994;

71 R.W. May, R.M. Anderson, D. Perdomo: “Comparison of SUPERPAVE with conventional pavement design” Proceedings of 8th International Conference on Asphalt

72 Răcănel C., A. Burlacu: “Time behavior changing of a pavement structure depending on asphalt layer characteristics”, Computational Civil Engineering 2010, International Symposium, Iasi, România, May, 28, 2010.

73 Răcănel C., Burlacu A., Murgu Claudia: "Studiul proiectării reŃetei de mixtură asfaltică folosind compactarea giratorie". Simpozion “Cercetare, Investigare, Administrare Rutieră", CIAR 2008– ediŃia I, 22 iunie 2008. ISBN 978-073-100-025-9

74 Răcănel C., Burlacu A., Surlea C.: “Establishing of wearing course asphalt mixture stiffness”, First international Conference on Road and Rail Infrastructure, Opatija, Croatia, 17-18 May 2010

75 Răcănel C., Burlacu A., Surlea Claudia: "Evaluarea modulului de rigiditate al mixturilor asfaltice". Simpozion Cercetare, Administrare Rutieră, CAR 2009 -ediŃia a II-a, 10 iulie 2009. ISBN 978-973-100-073-2.

76 Răcănel C., Burlacu A.: "Influenta conditiilor de incarcare pentru incercarea de fluaj dinamic”, Simpozion “Cercetare, Investigare, Administrare Rutieră", CAR 2010 – ediŃia a – III- a, 09 iulie 2010. ISBN 978-973-100-128-9

77 Răcănel C., Burlacu A.: "Influenta modului de compactare asupra caracteristicilor mixturilor asfaltice”, Simpozion “Cercetare, Investigare, Administrare Rutieră, CAR 2010– ediŃia a – III- a, 09 iulie 2010. ISBN 978-973-100-128-9

78 Răcănel C.,:“Efectele din fluaj si oboseala asupra comportarii mixturilor asfaltice”. Teza de doctorat, UTCB, Bucuresti, 2002;

79 Răcănel C., Burlacu A.,: “Development of master curves for asphalt mixtures used in Romania”. 5th International Conference “Bituminous Mixtures and Pavements, Thesaloniki, Greece,1-3 June, 2011;

80 Răcănel C.: "Proiectarea modernă a reŃetei mixturii asfaltice". Editura MATRIX ROM Bucureşti, 2004, ISBN 973-685-817-0.

81 Research Division Nevada Department of Transportation: “Evaluation of Rutting Resistance of Superpave and Hveem Mixtures”, Report no. RDT 03-039, 2000;

82 Research Division Nevada Department of Transportation: “Impact of Construction Variability on Pavement Performance”, Report no. RDT 04-050; 2004;

83 Research Division Nevada Department of Transportation: “Impact of Construction Variability on Pavement Performance”, Report no. RDT 06-004, 2005;

84 Romanescu C., Racanel C.: "Rezultate de laborator obŃinute din încercarea la întindere indirectă pe mixturi asfaltice", Buletinul stiintific UTCB, 2008

85 Romanescu C., Răcănel C.: "Variatia modulului complex al mixturilor asfaltice in regim de temperatura si frecventa" al XII-lea Congres NaŃional de Drumuri şi Poduri din România, Bucuresti, 20 - 23 sept. 2006

86 S.F. Brown, T. V. Scholz,: “Development of Laboratory Protocols for the Ageing of Asphalt Mixtures”, 2nd Eurasphalt & Eurobitume Congress Barcelona, 2000;

87 Shell International Petroleum Company Ltd.: “Shell Pavement Design Manual - Asphalt Pavements and Overlays for Road Traffic”, London, 1978.

88 Sousa J.B., Craus J., Monismith C.L.: “Summary Report on Permanent Deformațion în Asphalt Concrete”, SHRP-A-318.

89 SR 174-1:2009. Lucrări de drumuri. ÎmbrăcăminŃi bituminoase cilindrate executate la cald. Partea 1: CondiŃii tehnice pentru mixturi asfaltice.

90 SR EN 12697-22. Mixturi asfaltice. Metode de încercare pentru mixturi asfaltice preparate la cald. Partea 22: Încercarea de ornieraj.

91 SR EN 12697-24. Mixturi asfaltice. Metode de încercare pentru mixturi asfaltice preparate la cald. Partea 24: RezistenŃa la oboseală.

92 SR EN 12697-25. Mixturi asfaltice. Metode de încercare pentru mixturi asfaltice preparate la cald. Partea 25: Încercare la compresiune ciclică.



93 SR EN 12697-26. Mixturi asfaltice. Metode de încercare pentru mixturi asfaltice preparate la cald. Partea 26: Rigiditate.

94 SR EN 12697-26:2004. Mixturi asfaltice. Metode de încercare pentru mixturi asfaltice preparate la cald. Partea 26: Rigiditate

95 SR EN 12697-30. Mixturi asfaltice. Metode de încercare pentru mixturi asfaltice preparate la cald. Partea 30: ConfecŃionarea epruvetelor cu compactorul cu impact.

96 SR EN 12697-31. Mixturi asfaltice. Metode de încercare pentru mixturi asfaltice preparate la cald. Partea 31: ConfecŃionarea epruvetelor cu presa de compactare giratorie.

97 SR EN 12697-33. Mixturi asfaltice. Metode de încercare pentru mixturi asfaltice preparate la cald. Partea 33: ConfecŃionarea epruvetelor cu compactorul cu placă.

98 SR EN 12697-34. Mixturi asfaltice. Metode de încercare pentru mixturi asfaltice preparate la cald. Partea 34: Încercare Marshall.

99 SR EN 12697-35. Mixturi asfaltice. Metode de încercare pentru mixturi asfaltice preparate la cald. Partea 35: Malaxare în laborator.

100 SR EN 12697-5. Mixturi asfaltice. Metode de încercare pentru mixturi asfaltice preparate la cald. Partea 5: Determinarea masei volumice maxime.

101 SR EN 12697-6. Mixturi asfaltice. Metode de încercare pentru mixturi asfaltice preparate la cald. Partea 6: Determinarea masei volumice aparente a epruvetelor bituminoase.

102 SR EN 12697-8. Mixturi asfaltice. Metode de încercare pentru mixturi asfaltice preparate la cald. Partea 8: Determinarea caracteristicilor volumetrice ale epruvetelor bituminoase.

103 SR EN 13108-20:2006. Mixturi asfaltice. SpecificaŃii pentru materiale. Partea 20: Procedură pentru încercarea de tip

104 Stroup-Gardiner M., D. E. Newcomb, A. Drescher, W.Zhang: “Influence of Test Method Variables on Mn/Road Hot Asphalt Mixture Test Results”, 1997;

105 Tayebali, A.A., Tsai, B., Monismith C.L. – “Stiffness of asphalt aggregate mixes”, Report SHRP – A- 388, National Research Council, Washington DC; 1994.

106 Thenoux, G., Lees, G., Bell, C.A.: "Laboratory Investigation of the Fraass Brittle Point Test", Association of Asphalt Paving Technologists, Vol. 57, 1988.

107 Timothy R. Clyne, Mark P. Hanson, Bruce Chadbourn, Andrew Drescher, David E. Newcomb: “Superpave Level One Mix Design at the Local Government Level”, 2002;

108 Transportation Research Board of the National Academies: “Practical Approaches to Hot-Mix Asphalt Mix Design and Production Quality Control Testing”, Transport Research Circular, Number E-C124, 2007;

109

Ulmgren, M.: ‘‘Functional testing of asphalt mixes for permanent deformațion by dynamic creep test; modification of method and round robin test.’’ Euroasphalt and Eurobitume Congress, Strasbourg, Germany; 1996.

110 Valkering C.P., Lancon D.J.L., E. de Hilster, Stoker D.A.: “Rutting resistance of asphalt mixes containing non-conventional and polymer-modified binders”, Proc. Assn. of Asphalt

111 Von Quintas, H., Scherocman, J., Hughes, C.S., Kennedy, T.W.: "Procedural Manual for Mixture Design and AAMAS Volume I, Preliminary Draft of Final Report", NCHRP 9-6(1), 1990.

112 Von Quintus, H. L., Scherocman, J. A., Hughes, C. W., Kennedy, T. W.: ‘‘Development of asphalt-aggregate mixture analysis system: AAMAS.’’ Rep. 338, Nat. Res. Council, Transportation Research Board, Washington, D.C.; 1988.

113 Voskuilen, J. L. M.: ‘‘Influence of compaction methods on the density distribution of asphalt concrete specimens.’’ Proc., Int. Workshop on Use of Gyratory Shear Compactor, LCPC, Nantes, France; 1996.

114

White T. D., J. E. Haddock, A. J. T. Hand, H. Fang: "Contributions of pavement structural layers to rutting of hot mix asphalt pavements", Transportation Research Board, National Research Council, National Academy Press, NCHRP Report 468, ISBN 0- 309/06721-9, Washington D.C. 2002

115 Williams, M. L., Landel, R. F., Ferry, J. D.: “The Temperature Dependence of Relaxation Mechanism în Amorphous Polymers and Other Glass-Liquids”, J. of Am. Chem. Soc., Vol. 77, pag. 370.; 1955.



116 Witczak M.W.: “The Interaction of Asphalt Mix Properties and the Structural Design of Flexible Pavements”, Mexican Asphalt Congress, 2009;

117

Witczak, M. W., Bonaquist, R., Von Quintus, H., K. Kaloush: “Specimen Geometry and Aggregate Size Effects în Uniaxial Compression and Constant Height Shear Tests”, Proceedings, Association of Asphalt Paving Technologists, Vol. 69, 2000.

118 Witczak, M. W., O. A. Fonseca: “Revised Predictive Model for Dynamic (Complex) Modulus of Asphalt Mixtures”, Transportation Research Record 1540, 1996.

119 Witczak, M. W., R. E. Root: “Summary of Complex Modulus Laboratory Test Procedures and Results”, STP 561, American Society for Testing and Materials, 1974

120 Wolfgang, Arand: “New Ideas on the Resistance of Asphalt to Fatigue”, 2nd Eurasphalt & Eurobitume Congress Barcelona, 2000;

121 Yang S., C. Lu, F. Zhao, R. Reel, J. D. O’Hara: "Alternative Traffic Seasonal Factor Estimation for Urban Roads în Florida", TRB 2009 Annual Meeting CD-ROM, Washington DC, January 2009

122 Zhao Y: “Permanent Deformațion Characterization of Asphalt Concrete Using a Viscoplastic Model”, PhD dissertation, North Carolina State University Library, North Carolina, 2002.

Burlacu Adrian - Rezumat

Documents

Transcript of Burlacu Adrian - Rezumat