Proiectarea Moderna a Retetei de Mixtura Asfaltica

7/25/2019 Proiectarea Moderna a Retetei de Mixtura Asfaltica

1/140

C RMEN RCNEL

CONSPRESS BUCURETI

2004


2/140

CARMEN RCNEL

PROIECT RE

MODERN REETEI

MIXTURII SF LTICE

CONSPRESS BUCURETI

2004


3/140

RACANEL, CARMENProiectarea moderna reetei mixturii asfaltice/Carmen Rcnel Bucureti, 2004CONSPRESS, 2004-05-13Bibliogr.ISBN 973-7797-01-9

ISBN 973-7797-01-9

CONSPRESSB-dul Lacul Tei 124 sector 2 Bucuresti

Tel.: 021 242 27 19 / 183


4/140

PREF T

n domeniul studiului de reeta mixturii asfaltice au existat preocupri

ncdin anul 1920 cnd Hubbard i Filed au introdus compactarea prin impact,cu ciocanul Proctor, pentru confecionarea probelor de laborator. Apoi Marshall

a introdus metoda ce-i poartnumele i care a rmas cea mai utilizatmetodde

proiectare a reetei mixturii asfaltice. n paralel, s-a dezvoltat i aplicat mai ales

n S.U.A., metoda Hveem care folosete compactarea prin frmntare. Cu

timpul, deoarece s-a constatat c densitatea probelor obinute n laborator nu

corespunde cu densitatea carotelor extrase din stratul asfaltic compactat, s-a

introdus compactarea giratorie care a ajuns astzi sse aplice frecvent n S.U.A.

i n multe ri din Europa.

Compactarea giratorie stla baza metodei de proiectare a reetei mixturii

asfaltice introdusde sistemul SHRP - Superpave, program de cercetare iniiat

de S.U.A. n anul 1987, iniial pe 6 ani i apoi prelungit pe nc10 ani. Acestsistem de proiectare ine seama de trafic i de clim i stabilete alctuirea

mixturii asfaltice astfel nct sse realizeze nivelul de performandorit.

Lucrarea intitulat"PROIECTAREA MODERN A REETEI MIXTURII

ASFALTICE" trateazproblema stabilirii amestecului de agregate, filer i bitum

din punct de vedere al programului Superpave, prezentnd att teoretic ct i

experimental studiul de reet. n capitolul final se dovedete, prin studii de


5/140

laborator efectuate de autoare, influena modului de compactare asupra stabilirii

comportrii mixturii asfaltice la dou din degrad rile ce apar frecvent pe

drumurile cu straturi asfaltice: deformaiile permanente i fisurarea din oboseal.

Lucrarea este util studenilor din anii mari de studiu (IV, V, VI) ai

specializrii "Drumuri" din Facultatea de Ci Ferate, Drumuri i Poduri precum

i inginerilor din domeniul rutier care doresc s-i completeze cunotinele cu

privire la studiul reetei mixturii asfaltice.

Prof.univ.dr.ing. Constantin Romanescu


6/140

CUPRINS i

CUPRINS

CAPITOLUL 1 GENERALITI ............................................ 1

1.1 Rolul compactrii ................................................................ 1

1.2 Factorii care influeneazcompactarea ............................ 101.3 Metode de compactare n laborator .................................. 15

CAPITOLUL 2 SISTEMUL SUPERPAVE ............................. 22

2.1 Ce este sistemul Superpave .............................................. 22

2.2 Nivelul 1 de proiectare a mixturilor

asfaltice .......................................................................... 25

2.3 Nivelul 2 i 3 de proiectare a mixturilor

asfaltice .......................................................................... 48

CAPITOLUL 3 STUDIU DE REET

DUPMETODA SUPERPAVE ....................... 70

3.1 Proiectarea unei reete optime de

mixturasfaltic........................................................... 70

3.1.1 Alegerea materialelor .......................................... 70

3.1.2 Stabilirea curbei granulometrice ....................... 71

3.1.3 Determinarea procentului optim

de bitum ............................................................ 76

3.1.4 Determinarea susceptibilitii la

umiditate ........................................................... 77

CARMEN RCNEL


7/140

CUPRINSii

3.2 Studii efectuate pe doutipuri de mixturi

asfaltice proiectate cu girocompactorul ..................... 783.2.1 Reetele de mixturasfalticutilizate ................ 78

3.2.2 Studiu comparativ al metodelor de proiectare

Marshall i Superpave, Nivelul 1 ...................... 82

3.2.3 ncercri efectuate pe mixturi asfaltice

proiectate dupSuperpave, Nivelul 1 ............... 87

3.3 Concluzii ................................................................................ 92

CAPITOLUL 4 ALEGEREA METODEI DECOMPACTARE A PROBELOR N

LABORATOR ................................................... 96

4.1 Introducere .......................................................................... 96

4.2 ncercri de fluaj ................................................................. 100

4.3 ncercri de oboseal......................................................... 110

BIBLIOGRAFIE .................................................................... 117ANEXA 1

ANEXA 2

PROIECTAREA MODERNA RETETEI MIXTURII ASFALTICE


8/140

GENERALITI 1

CAPITOLUL 1

GENERALITI

1.1 ROLUL COMPACTRII

Calitatea bun n exploatare a unei structuri rutiere flexibile este

influenat n principal de doi factori: reeta mixturii asfaltice i compactarea

stratului asfaltic. Nici unul din aceti doi factori nu poate asigura, singur o

durat de via satisfctoare. Chiar dac mixtura asfaltic a fost bine

alctuit, n urma unei proiectri de reet, fro compactare corespunztoare

in situ, n timp, stratul asfaltic nu va conduce la rezultatul ateptat. O buncompactare poate mbunti calitatea mixturii asfaltice cu o reet slab

conceputdar nu suficient, astfel nct snu intereseze metoda de proiectare

a mixturii asfaltice.

O reetalctuitpe principiul sporirii densitii si reducerii volumului de

goluri n mixtura asfaltic va asigura o comportare potrivit cerinelor de

proiectare ale mixturii.

Compactarea unei mixturi asfaltice este definit ca "... un stadiu al

construciei care transformmixtura din starea desfcut ntr-o mas legat

ce-i permite ssuporte ncrcrile date de trafic ...; efortul de compactare se

alege n funcie de rezistena intern a mixturii asfaltice. Aceast rezisten

include ncletarea dintre agregate, rezistena la frecare i rezistena

vscoas".

Altfel spus, compactarea reprezintprocesul de reducere a procentului

de goluri n mixtura asfalticsau operaia de ndesare a mixturii asfaltice din

CARMEN RCNEL


9/140

CAPITOLUL 12

stratul rutier. Ea implic comprimarea i orientarea particulelor solide n

interiorul mediului vscoelastic astfel nct srezulte o structurmai dens, cu

particule bine aranjate, ntr-un cuvnt o structur compact, etan,

impermeabil. Acesta este procesul ce are loc n timpul construciei unui drum

(se realizeazcompactarea corespunztor unui volum de goluri de 8%) i apoi

sub trafic (n special n timpul lunilor clduroase, pn la atingerea densitii

finale) i se realizeazn vederea obinerii de mixturi asfaltice cu caracteristici

fizico-mecanice bune.

Mixtura asfaltic compactat la un volum de goluri sczut va avea o

durat de via la oboseal mai mare, deformaii permanente mai mici,

mbtrnirea bitumului i degradrile din umiditate vor fi reduse. Volumul de

goluri din mixturdescrete cu numrul de aplicri ale ncrcrii date de trafic

i devine critic mai ales pentru mixturile sensibile, la care apar schimbri

importante ale proprietilor fizico-mecanice pentru variaii foarte mici ale

procentului de bitum i ale densitii. Dei o densitate mare conduce la o

mixturmai puternictotui, nu va conduce neaprat i la un sistem rutier nansamblu, mai solid.

Termenul care se folosete legat de compactarea mixturii asfaltice este

acela de densitate i grad de compactare.

n funcie de tipul degradrii, volumul de goluri este critic imediat dup

construcie sau din contr, dupmilioane de aplicri ale osiei standard.

Importana compactrii a fost relevatn numeroase lucrri i studii din

ntreaga lume. Despre importana compactrii s-au spus urmtoarele: "...

compactarea, densificarea mixturilor asfaltice sunt cele mai importante operaii

ce se rsfrng asupra calitii stratului asfaltic aternut."

Tabelul 1.1 aratcun grad mare de compactare (grad de compactare

= raportul dintre densitatea aparenta mxturii asfaltice, determinatpe carote

i densitatea aparentdeterminatn laborator pe epruvete) optimizeaztoate

proprietile mixturii.



10/140

GENERALITI 3

Tabelul 1.1

Proprietile

mixturii

Procentul de

bitum

Granulozitatea

agregatului

Gradul de

compactareStabilitate sczut dens ridicat

Durabilitate ridicat dens ridicat

Flexibilitate ridicat deschis -

Rezistenlaoboseal

ridicat dens ridicat

Rezistenladerapare

sczut denssaudeschis

ridicat

Impermeabilitate ridicat dens ridicat

Rezistenlafisurare

ridicat dens ridicat

Prin urmare, proprietile mixturii ce se afl n strns legtur cu

compactarea sunt: rezistena, durabilitatea / mbtrnirea, rezistena la

deformaii, rezistena la degradri din umiditate, impermeabilitatea, rezistena

la derapare. Totui, nu se poate spune ctoate aceste proprieti vor fi sporite

numai prin reducerea procentului de goluri din mixturla o valoarea optim.

Rezistena. Creterea rezistenei stratului asfaltic depinde de

micorarea procentului de goluri n mixtur (TONS si KROKOSKY, FINN,

DEACON, EPPS si MONISMITH, PELL si TAYLOR). O msur empiric a

rezistenei mixturii asfaltice este datde stabilitatea Marshall, care crete pe

msurce volumul de goluri n mixturscade.

Rezistena la ntindere este influenat ntr-o mare msurde volumulde goluri din mixtur:

- un volum mare de goluri va reduce seciunea transversal ntins

efectiva mixturii i implicit rezistena la ntindere;

- rezistena la ntindere va fi mai redusdin cauza volumului de goluri

care poate introduce concentratori mari de efort.

Densitatea mixturii asfaltice (n particular, gradul de ndesare al

agregatelor) este strns legatde rezistena ei la rupere. Cu ct volumul de

goluri este mai mic cu att rigiditatea mixturii va fi mai mare.

CARMEN RCNEL


11/140

CAPITOLUL 14

Muli cercettori au artat c proprietile la oboseal ale mixturii

asfaltice sunt mult mbuntite atunci cnd volumul de goluri scade (figura

1.1). Astfel, s-a constatat c durata de via la oboseal este influenat

negativ de volumul de goluri: o cretere a acestuia conduce la o descretere a

duratei de via. De asemenea, pentru fiecare procent n plus al volumului de

goluri, proprietile la obosealpot fi reduse cu 10 ... 40 %.

S-a ajuns la concluzia cvolumul de goluri este un factor mai important

dect procentul de bitum n ceea ce privete compactarea stratului asfaltic i

comportarea acestuia la oboseal.

Aceleai rezultate au fost obinute n /6/: reiese crezultatele pe mixturi

afsaltice din ncercarea la obosealpe grinzi, sub deformaie constantsunt

puternic influenate de volumul de goluri i de procentul de bitum. Se obine o

sporire a duratei de viala obosealatunci cnd volumul de goluri scade iar

procentul de bitum crete i o mrire a rigiditii iniiale a mixturii asfaltice

pentru un procent mai mic de goluri i de bitum.

02

4

6

8

10

12

14

10000 100000 1000000 10000000 100000000

log (durata de viata la oboseala)

volumuldegoluri,

%

3% bitum

4% bitum

5% bitum

Figura 1.1 Variaia duratei de viata la obosealcu

volumul de goluri din mixtur



12/140

GENERALITI 5

CARMEN RCNEL

Durabilitatea / mbtrnirea. Durabilitatea unei mixturi asfaltice este

definit ca rezistena acesteia la efectul agenilor atmosferici (inclusiv

mbtrnirea) i la aciunea distrugtoare a traficului (FINN).

Dependena mbtrnirii mixturii asfaltice de volumul de goluri din mixtur

a fost artatn principal prin studiul modificrii duritii bitumului n timp.

Stratul asfaltic se degradeazatunci cnd bitumul din mixturi schimb

duritatea, penetraia reducndu-se cu 20 - 30 de uniti. Se pot obine

performane bune, o ntreinere mai uoar i o durat de via mai mare la

obosealatunci cnd volumul de goluri din mixtureste sczut (ceea ce ntrzie

ntrirea bitumului) iar compactarea este bine realizat(Mc LEOD, figura 1.2).

20

30

4050

60

70

80

90

100

4 6 8 10 12 14 1

volumul de goluri din mixtura, %

penetratiafinala(dupa4ani),

%d

inpe

netratiainitiala

6

Figura 1.2 Variaia penetraiei finale, reprezentatca procent din

penetraia iniialcu volumul de goluri din mixtur

i ali cercettori precum SANTUCCI au stabilit c volumul de

goluri din mixtur reprezintcel mai important factor n ntrirea bitumului n

timp (figura 1.3).

KANDHAL si KOEHLER au ajuns la concluzia clipsa unei compactri

adecvate (volum de goluri mare) a constituit prima cauz a degradrii

premature a mbrcminii rutiere asfaltice (figura 1.4).


13/140

CAPITOLUL 16

02468

1012

14

1 10 100

log(vascozitatea la 25oC, dupa imbatranire in situ)volumuldegoluriinmixtura,

%

Figura 1.3 Variaia vscozitii liantului bituminos, dupmbtrnire in

situ n funcie de volumul de goluri din mixtura asfaltic

6 8 10 12 14 16 18 20

volumul de goluri in mixtura, %

uzuraimbracamin

tiiasfaltice

deloc

usoara

moderata

severa

Figura 1.4 Corelarea uzurii mbrcminii asfaltice cu

volumul de goluri din mixtur

Rezistena la deformaii. Rezistena la deformaii a mixturii asfaltice

este definit prin termenul de stabilitate (FINN). O rezisten slab la

deformaii permanente conduce la fenomenul de ornieraj.

n producerea ornierajului (deformaiilor permanente) intervin cele treimecanisme bine-cunoscute, care conduc la producerea fgaelor:



14/140

GENERALITI 7

- primul mecanism este rezultatul deformaiilor individuale ale unuia

sau mai multor straturi (inclusiv stratul suport) ce susin straturile

asfaltice, datorit tensiunilor rezultate din ncrcarea dat de

autovehicule, tensiuni ce depesc rezistena materialului - acesta este

ornierajul de structur;

- al doilea mecanism este rezultatul deformaiilor individuale ale

straturilor asfaltice datorate tensiunilor produse de ncrcrile din trafic,

tensiuni care depesc rezistena materialului - acesta este ornierajul

din fluaj (curgere);

- al treilea mecanism este rezultatul uzurii mbrcminii datorat

pneurilor cu crampoane sau cu lanuri, pe perioada de iarn - acesta

este ornierajul de uzur.

Din cele trei tipuri de ornieraj de mai sus, ornierajul din fluaj este cel la

care ne referim atunci cnd discutm despre stabilitatea mixturii asfaltice.

Ornierajul din fluaj n straturile asfaltice apare din cauza proiectrii

neadecvate a amestecului de agregate, filer i bitum i nu este influenat deproiectarea structurii rutiere. Factorii care influeneazacest tip de ornieraj se

referla caracteristicile materialelor componente, la proporia lor n mixtur, la

densitatea mixturii, la punerea n opera mixturii asfaltice.

Cerinele pentru o bun rezisten la fluaj sunt n contradicie cu cele

pentru o bunrezistenla oboseal. De exemplu, o mixturfoarte bogatn

bitum i sracn goluri va avea o rezistenridicatla fisurarea prin oboseal

(durabilitate), dar o rezistenmicla ornieraj (stabilitate). Pe de altparte, o

mixturasfaltic bogat n agregate i goluri dar srac n bitum va avea o

rezistenmare la ornieraj (stabilitate bun), dar o rezistenmicla oboseal

(durabilitate slab).

n urma testrii mai multor probe de mixtur asfaltic HARVEY et al.

constat c deformaia permanent obinut din ncercarea de forfecare

simpl repetat, conform SHRP scade pe msur ce volumul de goluri din

mixturcrete de la 2 % la 9 %, indiferent de tipul agregatului i al bitumului,

CARMEN RCNEL


15/140

CAPITOLUL 18

de modul de compactare i de tipul probei ncercate: carot sau prob

confecionatn laborator.

Totui, o reducere a volumului de goluri din mixtur conduce la o

cretere a rezistenei la ornieraj a mixturii. n general s-a stabilit cprocentul

optim de goluri trebuie sfie de aproximativ 3 %, pentru a rspunde ambelor

cerine: ornieraj i oboseal.

Ornierajul poate aprea n doustadii:

- stadiul de densificare care poate fi considerat ca un al doilea

stadiu de compactare, conducnd la dezvoltarea fgaelor din

consolidare (volum ridicat de goluri);

- stadiul fazei de forfecare, cnd materialul se mic lateral,

conducnd la dezvoltarea fgaelor din curgerea plastic (volum

sczut de goluri).

Atunci cnd mixtura asfaltic prezint un volum mare de goluri, din

cauza ncrcrilor din ce n ce mai mari date de trafic i a presiunilor mari n

pneu se continu procesul de compactare dup construcie, Astfel, apar nurma roilor vehiculelor fgaele. Pentru a preveni acest fenomen este foarte

important s se reduc volumul de goluri n timpul construciei la o valoare

care s-ar putea produce sub trafic. Altfel, compactarea se produce sub trafic i

cu timpul se vor forma fgaele.

O proiectare raional a reetei mixturii asfaltice va conduce la o

minimizare a ornierajului. Este importantdeterminarea procentului optim de

liant: dacse folosete prea mult bitum, volumul de goluri va fi mai redus ceea

ce poate conduce la apariia fazei de forfecare (SCHEROCMAN).

Rezistena la degradrile din umiditate. n acest caz se cere

reducerea golurilor permeabile printr-o compactare adecvat.

Legat de fenomenul de dezanrobare, procentul de goluri din mixtura

asfalticare o mare importan. Pentru a preveni ptrunderea apei n mixtur

i dezanrobarea, volumul de goluri trebuie sfie destul de sczut.



16/140

GENERALITI 9

Multe mixturi asfaltice pentru mbrcminte au un volum de goluri

proiectat de 3 - 5 %. Dupexecuie, stratul asfaltic prezintun volum de goluri

de aproximativ 8 %. Se presupune cstratul va avea densitatea stabilitprin

proiect dup2 - 3 ani de folosinsub trafic. Din pcate, unii executani nu au

un control al calitii compactrii i volumul de goluri din timpul construciei

depete valoarea de 8 %. Acest fapt poate conduce la apariia prematura

uzurii suprafeei din cauza unei inadecvate coeziuni a mixturii asfaltice.

Suprafaa fiind uzat, cu timpul ptrunde apa i se produce dezanrobarea.

Figura 1.5 prezint influena volumului de goluri asupra rezistenei

betonului asfaltic, dup ce acesta a fost inut n ap, conform normelor.

Procentul de reducere al rezistenei betonului asfaltic depinde de procentul de

goluri.

0

100

0 5 10 15 20

volumul de goluri, %

rezistentamixturii,%

A

B C

Dzona de evitat

Figura 1.5 Influena volumului de goluri asupra rezistenei

mixturii asfaltice dupce aceasta a fost inutn ap

Se observ c pentru zona A (volum de goluri sub 4%), mixtura este

aproape impermeabil. Apoi urmeaza o zondificil, ce afecteazrezistena

mixturii (zona B i C), zonn care se ncadreazstraturile asfaltice ale multor

drumuri. Pe msurce procentul de goluri crete (zona D) rezistena mixturii

devine din ce n ce mai puin influenatde prezena apei, deoarece mixtura

CARMEN RCNEL


17/140

CAPITOLUL 110

dreneaz apa. Prin urmare, pentru a reduce riscul apariiei fenomenului de

dezanrobare, trebuie evitatzona de mijloc (B i C). Aceasta se poate realiza

printr-o proiectare judicioasa mixturii asfaltice i o compactare controlata

stratului asfaltic.

Impermeabilitatea.Permeabilitatea care este definitprin capacitatea

apei i a aerului de a trece prin mixtura asfaltic, are o influenmare asupra

durabilitii i susceptibilitii la degradri din umiditate.

Impermeabilitatea este rezistenei structurii rutiere la trecerea apei i a

aerului prin ea. Se realizeazprin asigurarea unei densiti suficiente stratului

rutier. Sigur, nu se dorete nicidecum asigurarea impermeabilitii stratului

printr-un volum de goluri zero n mixtur. Teste de teren indic faptul c

asigurarea unei compactri adecvate este principalul factor n reducerea

permeabilitii stratului asfaltic.

1.2 FACTORII CARE INFLUENEAZCOMPACTAREA

Factorii care prezintinfluenasupra compactrii sunt artai n figura

1.6.

Agregatele.Pentru a obine densitatea amestecului de agregate, filer i

bitum, o mare importan o au proprietile agregatelor precum: forma,

absorbia, textura. De asemenea este important granulozitatea agregatelor

precum i curba granulometric a amestecului de agregate i filer, care

depinde de dimensiunea maxima granulei, de procentul de agregat mare i

mic i de procentul de filer considerate.

Reprezentarea curbei granulometrice pentru o mixtur asfaltic este

artatn figura 1.7. Se observlinia de densitate maxim(volum de goluri n

agregate zero) care trebuie evitatpentru a se asigura un procent optim de

goluri n amestecul de agregate.



18/140

11GENERALITI

CARMEN RCNEL

Susceptibilitatea la temperaturBitum

ReologiaTextura

Forma

Dimensiuneamaxim

Granulozitatea

Absorbia

Agregate

Proiectarea reeteimixturii asfaltice

Temperatura n sol

Umiditate

Vitezavntului

Temperatura

Pmntul de fundare

Grosimea stratului

Mediul nconjurtor

Echipamentul

Succesiunea cilindrrii

Procedura de cilindrare

Proprietilematerialului

Densitateiniial

Greutate

Configuraia osiei

Banda

Zilnic

Anual

Tip

Distribuie

Trafic

Temperaturastructurii rutiere

Perioada din an

Perioada de

construciei mediulnconjurtor

Proprietilematerialului

Bitum

Agregate

Proiectareareeteimixturii asfaltice


19/140

CAPITOLUL 112

Densitatea final

Stabilitate Durabilitate Rezisten Comportarebunla

Rigiditate Flexibilitate

oboseal

Proprieti necesare structurii rutiere

Figura 1.6 Factorii ce influeneazcompactarea

structurilor rutiere flexibile

8

6.3

4

2

0.63

1

0.3150.20.09 0.1

12.516 20

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.01 0.1 1 10 100

log(site)

treceri,

%linia de densitate maxima

Figura 1.7 Curba granulometrici linia de densitate maxim

Comportarea bunla deformaii permanente se obine i prin asigurarea

unei frecri interne intre particule. n condiiile unei temperaturi ridicate i ale

unei aplicri lente a ncrcrii este important pentru stabilitatea mixturii

asfaltice ca particulele agregatului s prezint o bun frecare, ceea ce ne

conduce la textura suprafeei acestora. O compactare prost efectuatsau un



20/140

GENERALITI 13

procent prea mare de liant va reduce frecarea intern i va determina

dezvoltarea deformaiilor permanente.

Un agregat cu o curbgranulometriccontinuva da o mixturmai uor

de compactat, comparativ cu una care are granulometria agregatului

discontinu.

Dacmixtura asfaltic are mai multcriblurmare, ea va necesita un

efort de compactare mai mare pentru a obine volumul de goluri necesar. Din

contr, o mixturcu mai multparte fineste mai lucrabildar sub compactor

ea va tinde sse deplaseze i va fi greu de compactat.

Densitatea mixturii asfaltice este influenat i de filer i raportul

filer/bitum. n figura 1.8 este prezentat efectul tipului de filer asupra volumului

de goluri, folosind acelai numr de rotaii la compactarea mixturii asfaltice cu

un compactor de forfecare giratorie.

0

2

4

6

8

10

12

14

0 100 200 300 400 500 600 700

numar de rotatii la compactare

volumd

egoluriinmixtura

filer de celit

filer de calcar

filer de ciment Portland

Figura 1.8 Influena tipului de filer asupra volumului de goluri

din mixtura asfaltic

Bitumul.Vscozitatea bitumului influeneazrigiditatea mixturii asfaltice

i implicit compactarea ei. De asemenea, pstreaz compactitatea mixturii.

Dacvscozitatea liantului este prea mic, particulele se micuor n timpul

CARMEN RCNEL


21/140

CAPITOLUL 114

compactrii iar vscozitatea nu dezvoltsuficient coeziune pentru a pstra

compactitatea mixturii.

Pentru a avea o indicaie asupra rigiditii bitumului la temperatura de

compactare, se realizeazn general testul de vscozitate la temperatura de

135oC. Se recomand totui efectuarea testului de vscozitate la diferite

temperaturi pentru a putea trasa curba vscozitate - temperatur i a

interpreta panta acestei curbe astfel nct sse poate modifica temperatura

pentru ca liantul s ating vscozitatea dorit la compactare dar i la

malaxare.

Un liant cu o vscozitate mare la 135oC va furniza mixturii o rezisten

mai mare, reducnd golurile, dar n acest caz temperaturile de malaxare i de

compactare vor trebui mrite.

Figura 1.9 prezintinfluena vscozitii bitumului asupra posibilitii de

compactare a mixturii asfaltice. Se observcpentru o anumittemperatur,

bitumul mai puin vscos va asigura mixturii o densitate mare care nu va putea

fi atinsde mixtura cu bitum mai vscos dect pentru o temperaturmai mare.Rezult de aici ct de important este cunoaterea vscozitii liantului n

stabilirea temperaturii de compactare.

2.322.332.34

2.352.362.372.38

2.39

2.42.412.42

50 70 90 110 130 150 170 190

temperatura de compactare,oC

greutateaspecifica,g/cm

3

bitum cu vascozitate mica

bitum cu vascozitate mare

Figura 1.9. Influena vscozitii bitumului asupra compactrii

mixturii asfaltice



22/140

GENERALITI 15

Mixtura asfaltic.Deoarece materialele componente (agregate, filer i

bitum) joac un rol aa de important n compactarea mixturii asfaltice, este

evident c i amestecul lor va influena ntr-o oarecare msur (chiar mai

mare) compactarea.

Extrem de important este stabilirea procentului optim de bitum n

cadrul metodei de proiectare a amestecului. O mixtur cu prea puin liant

bituminos va fi dificil de compactat deoarece procentul sczut de bitum va face

mixtura prea rigid. Bineneles, prea mult liant bituminos va lubrifia mixtura n

exces, n final obinndu-se o mixturinstabili plasticla cilindrare.

Este posibil ns ca un procent de bitum spre limita inferioar s fie

compensat de o buncompactare (efort de compactare mare) care saduc

mixtura la un volum de goluri optim.

Raportul filer / bitum ofermixturii rezistena necesar compactrii. n

funcie de acest raport, mixtura poate fi mai mult sau mai puin rigid.

Un alt factor de influen l reprezint temperatura mixturii asfaltice n

momentul compactrii. n stabilirea temperaturii de compactare a mixturiitrebuie sse inseama, pe lngvscozitatea bitumului i de raportul filer /

bitum care poate mri sau micora rigiditatea mixturii, dupcum s-a spus mai

sus. Se tie co mixturcu o temperaturmare este mai uor de compactat

dect una cu o temperaturmai mic. De asemenea, o mixturrigidva trebui

compactatla o temperaturridicat.

n concordan cu cele prezentate mai sus, pentru a se obine

rezultatele dorite pe o mixtur asfaltic, este necesar ca metoda de

compactare n laborator ssimuleze ct mai fidel compactarea de pe antier.

1.3 METODE DE COMPACTARE N LABORATOR

Stabilirea reetei mixturii asfaltice a constituit o problemce a preocupatcercettorii din domeniul rutier incde la inceputul secolului trecut. Pentru a

CARMEN RCNEL


23/140

CAPITOLUL 116

avea o mixturdurabili rezistentpe perioada de serviciu a drumului, este

necesarstabilirea anumitor proporii ntre materialele componente ale mixturii

asfaltice (agregate, filer, bitum i eventual fibre).

Proiectarea unei mixturi asfaltice const n alegerea unui amestec

potrivit de agregate i a unui procent optim de liant bituminos astfel ca mixtura

rezultatsfie ct mai durabilposibil. Factorul critic l reprezintprocentul de

bitum. S-a constatat c o variaie de 0,5 % fa de procentul optim poate

conduce fie la prea mult, fie la prea puin bitum. Un coninut prea mare de liant

conduce la o mixtur cu volum de goluri sczut care este susceptibil la

ornieraj si exsudri. Un coninut prea mic de liant produce o mixtur

subcompactat (mixtura are volum mare goluri) i conduce la deteriorarea

mbrcminii rutiere. Literatura de specialitate demonstreaz existena unui

singur procent de liant bituminos care, aplicat mixturii asfaltice, s poat

satisface att durabilitatea ct i stabilitatea acestui material compozit. De

asemenea, curba granulometric a agregatului prezint o importan

deosebiti se alege n functie de tipul i funciile stratului asfaltic n care seva folosi mixtura.

n decursul timpului, s-a constatat cpentru un numr mare de drumuri

cu structuri rutiere flexibile sau mixte, densitatea finala mixturii asfaltice nu

corespunde cu cea obinutn cadrul laboratorului. Este evident cmetodele

curente de compactare n laborator nu sunt suficiente pentru simularea

condiiilor reale. Deci trebuie luate n considerare proprietile bitumului i

agregatelor n funcie de volumul de goluri din mixturpe timp lung; aceasta

se refer la corelarea rezistenei mixturii rutiere cu efortul de compactare.

Dacrezistena la efortul de compactare este slab, drumul va fi utilizat numai

pentru trafic sczut; dac mixtura opune o rezisten mare la compactare,

drumul va putea fi folosit pentru trafic mare.

Drumurile se densific n funcie de creterea volumului de trafic pn

cnd se stabilizeaz. Traficul compacteazdrumul la densitatea final, care

este atins, n general dupa treia varde trafic. Un compactor de laborator



24/140

GENERALITI 17

trebuie s fie capabil s simuleze densitatea final. Cu ct traficul este mai

greu cu att densitatea realizata mixturii crete.

La baza criteriului de proiectare a reetei mixturii asfaltice se aflideea

co structurrutiertrebuie sfie capabilsreziste forelor de forfecare i

celor verticale ce provin din trafic.

Se tie cdensitatea mixturii asfaltice depinde de trafic si de clim. O

mixturasfalticcorect proiectatse poate realiza atunci cnd traficul i clima

sunt simulate n laborator. Metodele de proiectare a retetei mixturii asfaltice

caut s in seama de aceti doi factori, ele bazndu-se pe metoda de

compactare in laborator. n decursul timpului s-a cutat introducerea n

metoda de proiectare a amestecului a unei aparaturi de compactare necesar

simulrii densitii reale a stratului asfaltic.

De-a lungul timpului au existat trei metode de compactare ce constituie

parte integranta metodelor de proiectare a mixturilor asfaltice:

- compactarea prin impact

- compactarea prin frmntare- compactarea giratorie

Cea mai veche metod folosit n laborator o constituie metoda de

proiectarea care folosete compactarea prin impact. n anul 1920 Hubbard i

Field au folosit ciocanul Proctor de la geotehnic pentru compactarea

mixturilor asfaltice.

Dupa 10 ani, n 1930, Bruce Marshall a introdus metoda de proiectare a

mixturii asfaltice care-i poart numele. Deosebirea fa de metoda Hubbard

este aceea c faa compactorului are diametrul egal cu diametrul tiparului.

Acest tip de compactare prin impact a fost adoptat de toate rile pentru

proiectarea reetei mixturilor asfaltice pentru drumuri. Numrul de lovituri

aplicate pe fiecare parte a probei cilindrice se alege n funcie de nivelul

traficului preconizat pe drumul ce urmeaza fi construit (35, 50, 75 lovituri pe

fiecare fa). Aceasta este metoda cea mai des utilizat n lume pentru

proiectarea mixturii asfaltice, considernd n general, 75 lovituri pe fiecare

CARMEN RCNEL


25/140

CAPITOLUL 118

parte (la noi n ar, 50 de lovituri), dei n urma aplicrii acestor lovituri vor

rezulta densiti diferite din cauza diferitelor tipuri de ciocane Marshall:

mecanic, rotativ, manual.

n principiu, metoda Marshall urmrete realizarea unei mixturi asfaltice

rezistente, folosind analiza stabilitate/fluaj i densitate/volum de goluri.

Avantajul acestei metode de proiectare l reprezint atenia fa de

proprietile mixturii asfaltice: densitate i volum de goluri, analizce asigur

proporii volumetrice potrivite pentru realizarea unei mixturi asfaltice de

calitate. n plus, aparatul este relativ ieftin si portabil. Dezavantajul principal al

metodei este acela c acest tip de compactare n laborator nu simuleaz

compactarea real a mixturii aternute. n plus, stabilitatea Marshall nu

estimeaz adecvat rezistena la forfecare a mixturii. Cele dou dezavantaje

fac dificil de asigurat rezistena la ornieraj a mixturii proiectate.

Independent de dezvoltarea metodei de proiectare Marshall, Francis

Hveem a introdus o noumetodde proiectare a mixturilor ntre anii 1930 si

1940. Metoda de proiectare Hveem are la baza compactarea prinfrmntare, la care se aplic o for prin intermediul unui picior de form

triunghiular ce acopernumai o poriune din suprafaa probei. Loviturile se

aplicuniform pe suprafaa probei pentru a realiza compactarea acesteia.

Metoda Hveem folosete de asemenea analiza densitate/volum de

goluri i stabilitate. Se determin n plus i rezistena mixturii la umflare n

prezena apei. Metoda Hveem are douavantaje:

- primul, metoda de compactare prin frmntare este gnditpentru o

mai bun simulare a caracteristicilor de densitate ale mixturii aternut pe

drum ;

- al doilea, stabilitatea Hveem este o masur direct a componentei

frecrii interne a rezistenei la forfecare. Msoar capacitatea probei de a

rezista deplasrii laterale n urma aplicrii unei ncrcri verticale.

Un dezavantaj al procedeului Hveem este acela c echipamentul de

testare este oarecum scump i nu este portabil. n plus, exist cteva



26/140

GENERALITI 19

proprieti volumetrice importante ale mixturii legate de durabilitate care nu

sunt determinate ca parte a procedurii. Unii ingineri consider c metoda

alegerii procentului de bitum n metoda Hveem este prea subiectivi poate

rezulta o mixtura care nu este durabil, avnd prea puin bitum.

Obiectivul acestui tip de compactare, ca i n cazul altor metode, este s

realizeze probe cu densitate egal cu densitatea mixturii atins sub trafic,

post-constructie. Totui, aceastmetodnu este folosita dect n cteva state

din S.U.A. i din ce n ce mai puin.

Tot cam n aceeai perioad (anul 1930), n Texas s-a dezvoltat o

metod de proiectare care are la baza compactarea giratorie. Dezvoltarea

acestei metode i este atribuit lui Philippi, Raines i Love. Prima pres

giratorie a fost una manual iar specificaiile i metoda de ncercare au fost

introduse abia n 1946 de Departamentul de Drumuri din Texas.

Metoda de compactare giratorie const n aplicarea unei ncrcri

verticale, n timp ce tiparul este supus unei micri de rotaie. Compactarea

giratorie produce o aciune de frmntare asupra probei. Aciunea defrmntare este cauzatde rotirea probei n jurul axei. Unghiul de rotaie al

diverselor compactoare se gsete n intervalul 1,00o la 6,00o. Compactarea

folosind aciunea giratorie s-a aplicat i de catre U.S. Army Corps of Engineers

din S.U.A. i Laboratoire Central des Points et Chausses (LCPC) din Frana.

n anul 1940 U.S. Army Corps of Engineers a realizat un compactor prin

aplicarea principiului micrii giratorii cu scopul de a introduce o noumetod

de proiectare a mixturilor asfaltice innd seama de condiiile extreme de trafic.

Noul aparat de compactat probe de mixturasfaltics-a numit "Gyratory Test

Machine"(GTM). Dezvoltarea acestui tip de compactare a continuat n anii 50

ajungnd ca la nceputul anilor 60 sse demonstreze utilitatea sa. Totui, n

acea perioada s-a folosit mai mult n scopuri de cercetare dect n proiectarea

de rutina mixturilor asfaltice.

John L. McRae, cel care a contribuit la construirea compactorului de

frmntare giratoriu, a plecat de la concluzia c proprietile mecanice ale

CARMEN RCNEL


27/140

CAPITOLUL 120

probelor produse cu ciocanul Marshall nu simuleaz proprietile carotelor

extrase din mbrcmintea rutierasfaltic.

n anul 1950, o delegaie din Frana a vizitat Statele Unite i a studiat

metoda giratorie din Texas. LCPC a evaluat parametrii ce influeneaz

compactarea giratorie; n 1972 a finalizat un protocol n ceea ce privete

metoda giratorie. Cele trei variabile importante studiate au fost unghiul de

rotaie, viteza de rotaie i presiunea vertical, a cror valori s-au modificat

mereu n decursul timpului (1950 - 1993).

n Frana, aplicarea compactrii giratorii se face pentru a simula

densitatea aprut n stratul asfaltic la sfritul construciei. Astzi,

compactarea giratorie este folosit n mod obinuit n Frana ca parte a

procesului de proiectare a mixturii. Aparatul se numete "Presse

Cisaillement Giratoire"(PCG) i are unghiul de rotaie de 1oiar presiunea de

compactare de 600 kPa. Mai recent, acest tip de compactare a fost introdus n

multe ri.

Mai nou aprutul girocompactor SHRP - Strategic Highway ResearchProgram ("SHRP Gyratory Compactor"- SGC) constituie un compromis ntre

girocompactorul LCPC, U.S. Army Corps of Engineers si metodele Texas i se

foloseste i in Romnia de civa ani. Tipurile de SGC existente la ora actual

sunt girocompactoarele produse de urmtoarele firme: Pine Instrument

Company, Troxler Electronic Laboratories, Test Quip, Rainhart Company i

Interlaken Technology Co. Dintre acestea, Pine SGC i Troxler SGC sunt cele

mai vechi i mai rspndite n lume, ambele prezentnd rezultate similare cu

prototipul Texas SGC modificat.

Extinderea folosirii compactrii giratorii s-a bazat pe comparaia din

punct de vedere al densitii, efectuat ntre carotele extrase din teren i

probele confecionate n laborator. ncepnd din 1987 s-au fcut numeroase

studii n Statele Unite, prin programul SHRP, asupra valorilor presiunii

verticale de consolidare, a unghiului de rotaie i a vitezei de rotaie. n final s-a

ajuns la concluzia c urmtoarele valori conduc la realizarea unui volum de



28/140

GENERALITI 21

goluri de 4% pentru mixtura care se proiecteaz: presiunea vertical de

consolidare de 600 kPa, unghiul de rotaie de 1,25o(0,02o) i viteza de rotaie

de 30 rot/min (0,5 rot/min). Tolerana acceptatn ceea ce privete valoarea

unghiului limiteazvariaia procentului de bitum la max. 0,1%.

Dupstabilirea parametrilor de funcionare, n utlimii 10 ani s-au realizat

i studii pentru evaluarea de teren a acestui girocompactor. S-a constatat c

att girocompactorul american SGC ct i cel francez PGC sunt folositoare n

stabilirea reetei mixturilor asfaltice preparate la cald. Astfel, s-a dezvoltat sub

programul SHRP, sistemul de proiectare a reetei mixturii asfaltice Superpave

(Superior Performing Asphalt Pavements).

Cercetrile efectuate n decursul timpului au artat c fiecare mod de

compactare n parte conduce la un anumit tip de structura agregatului i film

de bitum pe agregate.

Metodele Hveem i giratorie de proiectare a mixturilor asfaltice conduc

la realizarea unor densiti mai mari dect cele obinute prin folosirea metodei

Marshall. Aciunea de frmntare simuleaz mai bine orientarea particuleloragregatului, existent n realitate n stratul asfaltic dect o realizeaz

compactarea cu Marshall. Unul din motivele principale ale folosirii

girocompactorului este capacitatea sa de a reproduce densitile mari care se

ntlnesc n stratul asfaltic aternut.

CARMEN RCNEL


29/140

CAPITOLUL 222

CAPITOLUL 2

SISTEMUL SUPERPAVE

2.1 CE ESTE SISTEMUL SUPERPAVE

Programul SHRP (Strategic Highway Research Program) iniiat de

Statele Unite ale Americii i desfurat pe o perioadde 6 ani (1987 - 1993)

iniial i apoi pe nc 10 ani (1993 - 2003), a dezvoltat un nou sistem de

analizare a lianilor bituminoi i de proiectare a mixturilor asfaltice preparate

la cald n vederea creterii performanelor drumului. Acest sistem s-a numit

SuperpaveTM

(Superior Performing Asphalt Pavements) i este un sistem cefurnizeaz date pentru specificaii, ncercarea materialelor componente ale

mixturii asfaltice, proiectarea reetei amestecului de agregate, filer i bitum,

ncercarea mixturilor asfaltice i evaluarea performanelor structurii rutiere.

Aceast metod de proiectare este alctuit conform cerinelor de

perfoman dictate de trafic i de mediul nconjurtor (clim) i determin

alegerea i combinarea liantului bituminos, a agregatelor i a oricrui

modificator necesar pentru a realiza nivelul de performancerut pentru drum.

Sistemul Superpave se aplic mixturilor asfaltice preparate la cald cu

bitum modificat sau nemodificat; se poate folosi n cazul straturilor de

suprafa, de legturi de baznoi, ca i n cazul straturilor de ranforsare de

pe drumurile existente.

Obiectivul sistemului Superpave este acela de a defini un amestec

economic de liant bituminos i agregate ce conduce la o mixturasfalticcu:

- suficient liant bituminos pentru durabilitate;



30/140

SISTEMUL SUPERPAVE 23

- suficiente goluri n amestecul de agregate minerale i suficient volum

de goluri n mixtura asfaltic;

- suficientlucrabilitate;- caracteristici satisfctoare ale performanei de-a lungul duratei de

viaa drumului.

Performana structurii rutiere este analizat n raport cu deformaiile

permanente, fisurarea din oboseal, fisurarea din temperaturi sczute i

efectele degradrilor din mbtrnire i umiditate.

Conine trei nivele distincte de proiectare, numite nivelul 1, nivelul 2i

nivelul 3. Complexitatea fiecrui nivel este n funcie de importana drumului

ce urmeaza fi construit i crete n mod semnificativ de la nivelul 1 la nivelul

3. Nivelul 3 necesitun numr mare de teste, mai multe probe i mai mult timp

pentru a realiza proiectarea reetei mixturii. Nivelul 3 conine toate proprietile

msurate n nivelul 2, n timp ce nivelul 2 conine toate proprietile msurate

n nivelul 1.

Cele trei nivele de proiectare se aleg n funcie de trafic: pe msurcetraficul crete se trece la un nivel superior de proiectare a reetei mixturii

asfaltice :

- nivelul 1 (trafic sczut) 106osii echivalente

- nivelul 2 (trafic intermediar) 107 osii echivalente

- nivelul 3 (trafic ridicat) > 107 osii echivalente

Osia echivalentn S.U.A. este de 80 kN. Pentru condiiile rii noastre

aceasta se va echivala cu osia de 115 kN, conform normelor n vigoare.

Nivelul 1 se bazeazpe proiectarea volumetrica mixturii asfaltice, n

timp ce nivelele 2 si 3 conin i ncercri specifice pentru determinarea

caracteristicilor mixturii asfaltice, precum :

- ncercare de forfecare repetat

- ncercare de forfecare simpl

- rezistena la ntindere indirect- fluaj i rupere din temperatursczut

CARMEN RCNEL


31/140

CAPITOLUL 224

- reometru pentru grinda ncovoiat

- ncercare hidrostatic

- ncercare uniaxialStructura sistemului de proiectare Superpave este prezentatn figura 2.1:

pro- alegerea alegereaiec- agregatului bitumuluitare

volu- proiectarea volumetrica mixturii ceme- include susceptibilitatea la umiditatetric

pro- msurarea proprietilor materialuluiprie-ti

nivel 2 nivel 1 nivel 3

Estimarea perfor- Estimarea perfor-manei drumului manei drumului

deformaii deformaiime- permanente permanenteca-nice oboseal oboseal

fisurare din fisurare dintemperaturi temperaturi

sczute sczute

con-trol proiectarea finala

amestecului pentru producerede

te- teste de control a mixturiiren prelevatdin teren

Figura 2.1 Structura metodei Superpave



32/140


2.2 NIVELUL 1 DE PROIECTARE A MIXTURII ASFALTICE

Nivelul 1 de proiectare a mixturilor asfaltice (pentru trafic sczut),

prezentat n figura 2.2, const n alegerea agregatului i liantului pentru a

stabili granulometria i procentul de bitum care satisfac criteriile specificate

pentru volum de goluri n mixtur, goluri n amestecul de agregate i goluri

umplute cu bitum. Acest nivel se bazeaz pe proiectarea volumetric a

amestecului, lund n considerare i specificaiile pentru liant i agregate.Alegerea finala procentului de bitum este bazatdeci, pe atingerea nivelului

specificat pentru volum de goluri n mixtur, goluri n amestecul de agregate i

goluri umplute cu bitum la trei nivele de compactare: iniial, de proiectare i

maxim.

Nivelul iniial de compactare, Nin este cel care corespunde densitii

stratului asfaltic dup traficul iniial - la aternere. Nivelul de proiectare al

compactrii, Npr are valoarea corepunztoare densitii obinut n stratulasfaltic dup compactarea iniial - dup cilindrare. Nivelul maxim de

compactare, Nmax este cel corespunztor densitii anticipate a drumului la

sfritul perioadei de serviciu.

Mixtura asfaltic, coninnd diferite granulometrii ale agregatului i

procente diferite de bitum, va fi compactat, n cadrul proiectrii volumetrice,

cu girocompactorul.

Trebuie specificat faptul c n metoda volumetric Superpave efortul

vertical de compactare a girocompactorului este acelai pentru toate mixturile

iar numrul de rotaii este stabilit astfel nct s furnizeze o densitate care

coincide cu densitatea mixturii aternute pe drum, la sfritul perioadei de

serviciu.

CARMEN RCNEL


33/140

CAPITOLUL 226

alegei agregatele innd seama alegei gradul de performande criteriile: al bitumului innd seama de

- granulozitate temperaturile de proiectare- forma granulelor joase i ridicate- coninut de impuriti- particule plate i aciculare

se recomandun eventual testde adsorbie pentru a evaluacompatibiliatea agregat- bitum

propunei 3 sau 4 curbe granulometrice,

determinate de limitele stabilite prin standard

calculai un coninut iniial de bitum pentrufiecare curbgranulometric(cte 2 probe compactatela Nprpentru fiecare curbgranulometric= 6 sau 8 probe)

evaluai curbele granulometrice; alegei curba deproiectare pentru agregat; calculai un procentestimativ de bitum

determinai susceptibilitatea la compactai probele pentruumiditate pentru procentul de patru procente de bitumbitum i granulometria proiectat considerate fade(compactai 6 probe la 7 % volum procentul estimat de bitumde goluri; testai 3 probe uscat i (2 probe compactate pe3 probe umed) procent de bitum =8 probe)

determinai procentul de bitum ce satisfacecriteriile volumetrice la Npr, Nini Nmax

Figura 2.2 Schema Nivelului 1 de proiectare al mixturilor asfaltice

Etapele principale ale nivelului 1 de proiectare (volumetric) sunt:

a) alegerea materialelor:

* alegerea liantului bituminos i a agregatelor ce ndeplinesccerinele mediului i traficului



34/140


* determinarea greutii specifice volumetrice a agregatului propus

pentru amestecare i greutatea specifica liantului bituminos.

b) stabilirea curbei granulometrice:* propunerea curbelor granulometrice ale agregatului (de preferat

3 sau mai multe);

* calcularea unui procent de bitum iniial i compactarea a dou

probe pentru fiecare granulometrie n parte;

* alegerea unei structuri de agregat i a procentului de bitum

estimat, pe baza criteriilor ce definesc volumul de goluri n

mixura compactat, golurile n agregatul mineral i golurile

umplute cu bitum, la nivelele de compactare iniial (Nin), de

proiectare (Npr) i maxim (Nmax), msurate sub formde rotaii

aplicate cu girocompactorul.

c) stabilirea procentului de bitum proiectat:

* compactarea a cte douprobe la procentul de bitum estimat i

la procentul de bitum estimat 0,5 % i +1,0 %;* determinarea procentului de bitum proiectat pe baza cerinelor

ce privesc volumul de goluri n mixura compactat, golurile n

agregatul mineral i golurile umplute cu bitum la cele trei nivele

de proiectare, Nin, Npri Nmax;

* determinarea susceptibilitii la umiditate a amestecului final

optim de agregat i bitum la un volum de goluri de 7 %.

Cu toate c nu este posibil estimarea performanelor rutiere ale

nivelului 1 n ceea ce privete deformaiile permanente, fisurarea din oboseal

sau fisurarea din temperaturi sczute fr ncercrile pe mixturi prevzute n

nivelul 2 sau 3, totui nivelul 1 prezint o garanie satisfctoare a

performanei drumului atunci cnd toate criteriile volumetrice sunt ndeplinite.

Girocompactoruleste elementul de bazal nivelului 1 de proiectare. n

plus, acest nivel considerefectele sensibilitii la umiditate i ale mbtrnirii

n stabilirea amestecului final.

CARMEN RCNEL


35/140

CAPITOLUL 228


Alegerea amestecului de materiale:

Agregatele

Alegerea agregatelor

presupune considerarea mai multor factori ianume: clim, trafic, disponibilitate, cost, rezistenla derapare, sensibilitate la

umiditate, folosirea anterioar a agregatului, deci cunoaterea proprietilor

sale.

Dimensiunea maxima agregatului se alege n funcie de stratul n care

se folosete mixtura ce se proiecteaz(tabelul 2.1).

Tabelul 2.1

Stratul rutier Dimensiunea maximnominala agregatului, mmsuprafa 9,5 - 12,5legtur 25,0 - 37,5

baz 25,0 - 37,5

Curba granulometric se alege n funcie de limitele prevzute i de

zona restrictiv. n tabelele 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 sunt prezentate limitele

pentru curba granulometriciar n tabelul 2.7 sunt prezentate zonele restrictivepentru fiecare tip de agregat.

Tabelul 2.2

limite (treceri, %)Dimensiunea sitei

minimum maximum75 m 0 62.36 mm 15 41

25.0 mm - 90dimens. max nominal(37.5 mm) 90 100

dimens. maxim(50.0 mm) 100 -

Tabelul 2.3






36/140


Tabelul 2.4





Tabelul 2.5


minimum maximum75 m 2 102.36 mm 28 589.5 mm - 90

dimens. max nominal(12.5 mm) 90 100dimens. maxim(19.0 mm) 100 -

Tabelul 2.6


minimum maximum75 m 2 102.36 mm 32 674.75 mm - 90

dimens. max nominal(9.5 mm) 90 100dimens. maxim(12.5 mm) 100 -

Tabelul 2.7

Dimensiu-nea siteipentru

zonarestrictiv

Limitele minime i maxime pentru urmtoarea dimensiunemaximnominal(treceri, % min./max.)

37.5mm 25.0mm 19.0mm 12.5mm 9.5mm4.75 mm 34.7/34.7 39.5/39.5 - - -2.36 mm 23.3/27.3 26.8/30.8 34.6/34.6 39.1/39.1 47.2/47.21.18 mm 15.5/21.5 18.1/24.1 22.3/28.3 25.6/31.6 31.6/37.6600 m 11.7/15.7 13.6/17.6 16.7/20.7 19.1/23.1 23.5/27.5300 m 10.0/10.0 11.4/11.4 13.7/13.7 15.5/15.5 18.7/18.7

Aceastzonrestrictiveste folositde SUPERPAVE pentru a preveniprocentul mare de nisip fin raportat la cantitatea de nisip total din amestecul de

CARMEN RCNEL


37/140

CAPITOLUL 230

agregate i de asemenea pentru a evita linia de densitate maxim care nu

furnizeazun volum de goluri adecvat n agregat. Astfel, va rezulta un schelet

mineral puternic ce sporete rezistena la deformaii permanente idurabilitatea, datoritunui volum de goluri potrivit.

n figura 2.3 sunt reprezentate limitele i zona restrictiv n cazul unui

agregat ce are dimensiunea maximnominalde 12,5 mm.

Limite le i zon a rest ric t iv pentru dimens iunea m axim n ominal

1 2 , 5 m m

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

dimen s iunea s i t e i

treceri,%

zona restrictiva

linia de densitate maxima

dimensiuneamaximadimensiunea maxima nominala

75m 2,36mm 9,5mm 12,5mm 19,0mm

Figura 2.3 Reprezentarea limitelor SHRP i a zonei restrictive

Se recomandca la alctuirea scheletului mineral, curba granulometric

s se deplaseze spre limitele inferioare, sub zona restrictiv atunci cnd

traficul crete.

Curbele granulometrice ce se situeazfie sub zona restrictiv, fie peste

aceastzon, dar se afln interiorul limitelor, vor conduce la un amestec de

agregate potrivit pentru o mixtur acceptabil n sistemul de proiectare

Superpave.



38/140


Superpave impune restricii i n ceea ce privete:

- gradul de spargere al agregatului grosier (procent din greutatea

agregatului cu particule mai mari de 4,75 mm, cu una sau mai multe feeconcasate);

- gradul de spargere al agregatului fin (procent al volumului de

goluri prezent n agregatul ce trece prin sita de 2,36 mm);

- duritatea sau rezistena L.A. (procent de material pierdut din

agregatul amestecat, n timpul ncercrii Los Angeles);

- soliditatea (procent al degradrii agregatului amestecat, n timpul

testului de soliditate cu sodiu sau magneziu);

- materialele nocive (procent n greutate a impuritilor nedorite

precum: crbune, lemn, argilistoasmoale, micn agregatul amestecat);

- coninutul de argilsau echivalentul de nisip (msura cantitii

de material argilos prezent n partea de agregat ce trece pe sita de 4,75 mm);

- particule subiri, alungite (particulele agregatului grosier - 4,75

mm ce au raportul dintre dimensiunea maximi minimmai mare de 5);- proporia de praf (raportul dintre procentul n greutate a

agregatului ce trece pe sita de 75 m i coninutul efectiv de bitum exprimat

ca procent n greutate din mixtur).

Liantul bituminos

n Superpave lianii se noteazprin PGx-y, unde:

PG este gradul de performanal bitumului

x este temperatura ridicatde proiectare a drumului

y este temperatura sczutde proiectare a drumului

Superpave a stabilit specificaii pentru bitum aplicabile deopotriv

lianilor modificai i celor nemodificai (vezi ANEXA 1). Specificaiile se

bazeazpe rigiditatea liantului mbtrnit, considernd o anumitcombinaie a

ncrcrii din trafic i condiii nconjurtoare. Astfel, bitumul este mprit pe

grade care se difereniaz n funcie de temperaturile drumului care permitliantului s poat fi ales n raport cu o anumit combinaie a temperaturilor

CARMEN RCNEL


39/140

CAPITOLUL 232

ridicate i sczute ale drumului. Condiiile de ncrcare prevzute n cazul

temperaturilor ridicate sunt: viteza vehiculului = 100 km/h i volumul de trafic 1 x 108

70 - 8065 - 7865 - 7565 - 75

Girocompactorul(figura 2.7)

Nivelul 1 de proiectare a mixturilor asfaltice necesit compactarea

probelor cu girocompactorul. Metoda de compactare giratorie se considerc

produce probe compactate, reprezentative pentru materialul aternut i

compactat. n timp ce se aplic un efort vertical de compactare, o aciune

giratorie genereaz eforturi de forfecare orizontale n material, simulnd

aciunea unui cilindru compresor.

Compactarea giratorie poate fi folositpentru:

- realizarea probelor pentru ncercri;- determinarea densitii reale atinse a mixturii aternute pe drum;



46/140


- determinarea compactitii mixturii.

tablou de control i

element ce msoar colectare a datelornlimea

600 kPa

ciocanul

tipar

1.25o

bazrotativ

30 rotaii/min

Figura 2.7 Girocompactorul

CARMEN RCNEL


47/140

CAPITOLUL 240

Girocompactorul poate realiza probe cilindrice cu diametrul de 100 mm

sau 150 mm iar nlimea de pn la aproximativ 150 mm, combinnd

presiunea de consolidare verticalcu efortul de frmntare giratoriu. Probelesunt compactate pentru a simula densitatea, orientarea agregatului i

caracteristicile structurale obinute n realitate pe drum.

Girocompactorul opereaz sub controlul unui computer printr-o unitate

de interfa. n momentul n care proba a fost fixat n aparat i s-a nceput

compactarea, procesul de compactare va fi controlat prin intermediul software-

ului, nregistrndu-se continuu numrul de rotaii i se va calcula densitatea

mixturii n orice moment. Pe ecranul calculatorului va aprea relaia dintre

logaritmul numrului de giraii i densitatea amestecului. Numrul de rotaii

este strns legat de nivelele de trafic. Acest lucru apare datorit faptului c

densitatea unui strat asfaltic sub trafic crete liniar cu logaritmul numrului de

treceri ale traficului pncnd acesta atinge densitatea sa final.

Caracteristicile girocompactorului Superpave sunt urmtoarele:

- unghiul de giraie de 1,25 0,02 grade;- viteza de 30 rotaii / minut;

- presiune verticaln timpul rotaiei de 600 kPa;

- capacitatea de a produce probe cu dimensiunile 150 x 150 mm.

Pe scurt, metoda de confecionare a probelor constn urmtoarele:

- se preparn laborator o mixturasfaltic(se calculeazcantitatea de

mixturrezultatastfel nct nlimea probei compactate srezulte minimum

50 1 mm 2,1 kg mixtur; pentru o nlime de 115 mm sunt necesare 5

kg de mixtur); (temperatura de malaxare este temperatura la care bitumul

nembtrnit are o vscozitate cinematicde 170

20 mm2/s 0,17 0,02

PA s);

- se mbtrnete scurt durat mixtura n etuv (4 ore la 135o -

procedeu ce simuleaz mbtrnirea din timpul fabricaiei i construciei).

Aceast mbtrnire n etuv simuleaz mbtrnirea mixturilor asfaltice ntimpul operaiilor de punere n oper;



48/140


- se aduce la temperatura potrivit compactrii (temperatura la care

bitumul nembtrnit are o vscozitate cinematicde 280 30 mm2/s 0,28

0,02 PA s);

- mixtura se pune n tiparul nclzit n trei straturi;

- se plaseaztiparul n dispozitivul de compactare i se aplicpresiunea

de 600 kPa prin intermediul ciocanului vertical; se aplic nclinarea de 1,25o

ansamblului tiparului;

- se nregistreaz nlimea probei dup fiecare rotaie. nlimea este

folositpentru a calcula volumul probei, iar greutatea mixturii i volumul probei

sunt folosite pentru a estima densitatea probei;

- cnd compactarea s-a ncheiat, proba se decofreazimediat i, dup

rcire, se determindensitatea aparenta probei.

Densitatea probei (exprimatca procent din greutatea specificmaxim

teoretic) se stabilete n trei puncte de-a lungul curbei de densificare (figura

2.8).

76.0078.0080.0082.0084.0086.0088.0090.0092.0094.0096.0098.00

100.00

1 10 100 1000

n u m r g irai i

greutatespecificteoretic

maxim,

%

15 0

Nin Npr Nmax

Figura 2.8 Curba de densificare

n nivelul 1 de proiectare, curba granulometricoptima agregatului i

procentul de bitum optim sunt determinate pentru a obine o curb de

densificare care trece prin 96 % din greutatea specific teoreticmaxim la

numrul de rotaii proiectat (Npr); astfel, se alege procentul de bitum la 4 %volum de goluri la Npr. Valoarea Nprfolositn proiectarea mixturii este aleas

CARMEN RCNEL


49/140

CAPITOLUL 242

din tabelul 2.10; este determinatn funcie de nivelul traficului presupus a fi

pe drumul ce urmeaza se construi i temperatura maxima aerului n 7 zile

consecutive, n zona drumului.

Tabelul 2.10

Temperatura maxima aerului n 7 zile (OC)< 39 39 - 41 41 - 43 43 - 45Trafic

Nin Npr Nmax Nin Npr Nmax Nin Npr Nmax Nin Npr Nmax< 3 x 105 7 68 104 7 74 114 7 78 121 7 82 127< 1 x 106 7 76 117 7 83 129 7 88 138 8 93 146< 3 x 106 7 86 134 8 95 150 8 100 158 8 105 167< 1 x 107 8 96 152 8 106 169 8 113 181 9 119 192< 3 x 107 8 109 174 9 121 195 9 128 208 9 135 220

< 1 x 10

8

9 126 204 9 139 228 9 146 240 10 153 253> 1 x 108 9 143 235 10 158 262 10 165 275 10 172 288

La numrul maxim de rotaii (Nmax) mixtura asfaltictrebuie srealizeze

mai puin de 98% din greutatea specificmaxim teoreticsau un volum de

goluri mai mare de 2 %. Valoarea Nmax folosit n proiectarea mixturii este

prezentatn tabelul 2.10 i este determinatdin ecuaia:

log Nmax= 1,10 log Npr (2.9)

La numrul iniial de rotaii (Nin) mixtura asfaltic trebuie s realizeze

89% din greutatea specific maxim teoretic sau mai puin. Valoarea Nin

folosit n metoda de proiectare este prezentat n tabelul 2.10 i este

determinatdin ecuaia:

log Nin= 0,45 log Npr (2.10)

Aceste cerine pentru nivelele de densitate ale compactrii sunt

prezentate n tabelul 2.11.

Tabelul 2.11

Nivel decompactare

Densitatea necesar( % din greutatea specificmaximteoretic)

Nin Cin< 89Npr Cpr= 96

Nmax Cmax< 98

Densitatea calculat n orice moment al procesului de compactare, din

greutatea probei i nlimea sa este numit densitatea necorectat (Cux).



50/140


Densitatea necorectat la x rotaii este calculat ca procent din greutatea

specificmaximteoretica mixturii rutiere prin ecuaia:

mm

mxw

mx

ux GVd

WC /)(100= (2.11)

unde Vmxeste volumul mixturii asfaltice la x rotaii, n mm3:

4

2

x

mx

hdV

=

Wmx- greutatea mixturii asfaltice la x rotaii, n g;

Gmm- greutatea specificmaximteoretica mixturii asfaltice;

d - diametrul interior al tiparului, n mm;

hx- nlimea probei, n mm;

dw- densitatea apei la temperatura la care se msoarGmm, n g/mm3.

La sfritul procesului de compactare se determingreutatea specific

volumetrica probei compactate. Greutatea specificvolumetriceste folosit

pentru a corecta densitatea necorectatCuxprin ecuaia:

wmx

mmmbux

xdW

VGCC = (2.12)

unde Cx este densitatea corectat exprimat ca procent din greutatea

specificmaximteoretic;

Vmm- volumul mixturii calculat la numrul maxim de rotaii;

Wmx- greutatea mixturii la x rotaii, n g;

dw- densitatea apei la temperatura la care se msoarGmm, n g/mm3.

Densitatea corectateste reprezentatn raport cu logaritmul numrului

de rotaii. n figura 2.9 sunt prezentate curbe tipice de densificare. Curbelereprezint mixturi cu aceeai structur de agregate. Se observ c dac

procentul de bitum crete, curba de densificare se deplaseaz paralel spre

partea superioar.

CARMEN RCNEL


51/140

CAPITOLUL 244

Figura 2.9 Curbe de densificare pentru diferite procente de bitum

Stabilirea granulometriei optime a agregatului

n prima etap se stabilete efectul structurii agregatului asupra

proprietilor volumetrice, mai ales VMA. Amestecul de agregate pentru

mixturtrebuie:

- saibun procent adecvat de VMAla Npri sconducla 4 % goluri

n mixtura compactat

- sndeplineasccerinele legate de densitate la Nin

- sndeplineasccerinele legate de densitate la Nmax

n aceast etap se propun cteva curbe granulometrice i se

calculeazun procent iniial de bitum (estimativ). Se prepar mixturpentrufiecare amestec i se confecioneazprobe cilindrice la girocompactor la Nmax.

Se stabilesc cubele de densificare i proprietile volumetrice la Npr, apoi se

alege curba granulometricoptimastfel nct sse ndeplineasccerinele

pentru densitate la Nini Nmax.

Calculul procentului iniial de bitumpresupune urmtorii pai:

* se determin greutatea specific volumetric i aparent pentru

fiecare fraciune de agregat n parte;



52/140


* se calculeaz greutatea specific volumetric i/sau aparent, G a

fiecrei granulometrii:

N

N

N

G

P

G

P

G

P

PPPG

+++

+++=...

...

2

2

1

1

21 (2.13)

unde: G = greutatea specificvolumetric/ aparenta agregatului

P1, P2, PN= fraciunile agregatului, (%), raportate la masa agregatului

G1, G2, GN= greutatea specificvolumetricsau aparenta fraciunilor

* se determingreutatea specificefectiva agregatului pentru fiecare

granulometrie:(2.14))*8.0 sbsasbse GGGG +=

unde: Gse= greutatea specificefectiva agregatului

Gsb= greutatea specificvolumetrica agregatului

Gsa= greutatea specificaparenta agregatului

* se determinprocentul volumului de bitum absorbit de agregat (Vba):

)11

(sesb

sba GGWV =

(2.15)

unde: Ws= procentul de agregatului:

se

s

b

b

ass

G

P

G

P

VPW

+

=

)1( (2.16)

unde: Pb= procentul de bitum, presupus 0,05

Ps= procentul de agregate, presupus 0,95

Gb= greutatea specifica bitumului, determinatsau presupus1,02Va = volumul de goluri n mixtur, fixat la 4%

* se determin procentul efectiv de bitum Vbe din ecuaia empiric de

regresie:

(2.17))log()0675.0(176.0 nbe SV =

unde: Vbe= procentul efectiv de bitum

Sn= dimensiunea maximnominala agregatului, n mm

CARMEN RCNEL


53/140

CAPITOLUL 246

* se calculeazprocentul iniial de bitum (Pbi), exprimat n procente i

raportat la mixtur:

sbabeb

babebbi

WVVG

VVGP

+++=

))((

)( (2.18)

unde: Gb= greutatea specifica bitumului, determinatsau presupus1,02

Ws= procentul de agregat

Cerinele acestei etape sunt curpinse n tabelul 2.12.

Tabelul 2.12

Proprieti volumetrice Criterii Superpave

Vala Npr 4 %VMA la Npr conform tabelului 2.8

Cin


54/140


Numrul de rotaii corespunztor compactrii se alege n funcie de

traficul preconizat (tabelul 2.10). Probele de mixturasfalticse compacteaz

la Nmaxi se determingreutatea specificmaximteoretic (Gmm) a mixturiinecompactate.

Pentru fiecare procent de bitum rezult curba de densificare i se

determindensitatea corectata probei, Cin, Cpr, Cmax, corespunztor celor trei

nivele de rotaii: Nin, Npr, Nmax.

Se determin Va, VMAi VFA la Npr, (cu relaiile (2.6), (2.7) i (2.8)),

ceea ce necesitcalculul greutii specifice aparenta mixturii compactate la

Nprn funcie de densitate i greutatea specificmaximteoretic:

(2.19)))(( mmprmb GCG =

unde: Gmb= greutatea specificaparenta mixturii compactate

Cpr= densitatea probei compactate la Npr

Gmm= greutatea specificmaximteoretic

Programul Superpave furnizeazgraficele Va, VMA, VFA n funcie de

procentul de bitum (figura 2.10).

121314151617

4 4.5 5 5.5 6 6.5

procentul de bitum, %

VMA,

%

02468

1012

4 4.5 5 5.5 6 6.5


volumuldegoluri,

%

3040

5060

7080

4 4.5 5 5.5 6 6.5


VFA,

%

2250

2300

2350

2400

2450

4 4.5 5 5.5 6 6.5


densitatea,

kg/m3

Figura 2.10 Grafice obinute cu programul Superpave

CARMEN RCNEL


55/140

CAPITOLUL 248

Prin interpolare graficse determinprocentul proiectat de bitum pentru

care Va= 4% i se verificvalorile VMA i VFA pentru procentul proiectat de

bitum conform criteriilor Superpave. n final se verificdensitile Cini Cmaxpentru procentul proiectat de bitum, conform tabelului 2.11.

Determinarea susceptibilitii la umiditate

Se compacteaz6 probe de mixturasfalticcu reeta optimrezultat

din etapele anterioare, la un numr de rotaii ales astfel nct s rezulte un

volum de goluri de 7%. Se ncearcprobele uscat i umed i se calculeaz

raportul rezistenelor la compresiune care trebuie sfie mai mare de 80%.

2.3 NIVELUL 2 I 3 DE PROIECTARE A MIXTURII ASFALTICE

Nivelul 2 de proiectare (pentru trafic intermediar) se bazeaz pe

mixtura proiectatn nivelul 1 i implicncercri din care rezultproprietile

fundamentale ale materialului i care estimeazperformana structurii rutiere.

Nivelul 2 de proiectare, prezentat n figura 2.11, se realizeazn situaia

n care mixtura rezultat din nivelul 1, fr msurtori ale proprietilor

mecanice, nu este consideratsigurdin punct de vedere al comportrii ei n

raport cu degradrile ce se pot produce pe teren.

Pentru comportarea la deformaii permanente a mixturilor asfaltice

(tabelul 2.13) se efectueazpe acestea, la temperatura efectivde apariie a

ornierajului (Tef(def.per.)), urmtoarele ncercri: forfecare simpl la nlime

constant, forfecare repetat pentru un raport al eforturilor constant (se

realizeazpentru a ne asigura cnu vor aprea n perioada de serviciu, prea

devreme deformaii permanente excesiv de mari), analiz de frecven la

nlime constant.

Pentru comportarea la oboseala mixturilor asfaltice (tabelul 2.13) se

efectueaz pe acestea, la temperatura efectiv de apariie a fisurrilor dinoboseal(Tef(obos.)), urmtoarele ncercri: analizde frecvenla nlime



56/140


nu este n regul

O.K.

se efectueazproiectarea

volumetric(Nivelul 1)

se aleg trei procente de bitum(proiectat, sczut i ridicat) ce conducla un volum de goluri n mixturde 3,

4, 6% la numrul de rotaii Npr

se confecioneazprobe compactate la7% volum de goluri pentru procentul de

bitum sczut, proiectat i ridicat(4 probe/procent de bitum x 3 procente= 12 probe)

se confecioneaz2 probe cuprocentul ridicat de bitum i secompacteazla 3% volum degoluri la numrul de rotaii Npr

se determincomportarea la fluaj,pe zona de cedare din ncercarea la

forfecare repetatla un raport aleforturilor constant, la Tc

se confecioneazprobe compactate la 7% volum degoluri pentru procentul de bitum sczut, proiectat i ridicat

(3 probe/procent de bitum x 3 procente = 9 probe)

pentru fiecare procent de bitumse determinproprietile

materialului ce caracterizeazcomportarea la deformaiipermanente i fisurare din

oboseal:- forfecare simplla nlime

constant- analizde frecven

la temperatura efectiv(2 probe/procent de bitum x 3

procente = 6 probe

pentru fiecare procent de bitum sedeterminrezistena la ntindere

indirectla temperatura efectiv(2probe/procent de bitum x 3

procente = 6 probe

pentru fiecare procent de bitumse determinfisurarea din

temperatursczutpentrudurata de viaproiectat

pentru fiecare procent de bitum sedetermindeformaia permanenti fisurarea din obosealpentru

durata de viaproiectat

se determinprocentul optim debitum sau se reia proiectarea lui,

daceste necesar

pentru fiecare procent de bitum sedeterminfluajul din ntindere

indirectla 0, -10 i -20o

C i rezistenala ntindere indirectla -10oC(3 probe/procent de bitum x 3

procente = 9 probe

Tc= temperatura critic>Tef

Figura 2.11 Schema Nivelului 2 de proiectare a mixturilor asfaltice

CARMEN RCNEL


57/140

CAPITOLUL 250

constant, forfecare simpl la nlime constant i rezisten la ntindere

indirect.

Estimarea fisurrilor din temperaturi sczute a mixturilor asfaltice(tabelul 2.13) se bazeazpe urmtoarele ncercri efectuate pe mixturi: fluaj

din ntindere indirectla 0oC, -10oC, -20oC, rezistendin ntindere indirectla

-10oC i reometrul cu grindncovoiatefectuat pe bitum.

Tabelul 2.13

ncercri pentrudeformaii permanente

ncercri pentru fisuraredin oboseal

ncercri pentru fisuraredin temperaturi sczute

Forfecare repetatpentruun raport constant aleforturilor (fluaj pe zona de

cedare), la Tc

Forfecare simpllanlime constant, la Tef

Fluaj din ntindereindirectla

0oC, -10oC, -20oC

Forfecare simpllanlime constant, la Tef

Analizde frecvenla Tef

Rezistena din ntindereindirectla -10oC

Analizde frecvenla Tef

Rezistena din ntindereindirectla Tef

Rigiditatea la ncovoiere(S) i panta (m) a

bitumului din reometru cugrinda ncovoiat

Temperatura efectiv (Tef) se calculeaz n funcie de temperaturile

existente n structura rutier. Temperatura efectiv pentru deformaii

permanente, Tef(def.per.) este temperatura care produce degradri de tip

ornieraj similare celor realizate in situ n decursul anului. Temperatura efectiv

pentru fisurarea din oboseal, Tef(obos.) este temperatura care produce o

degradare din obosealechivalentcelei realizat in situ n decursul anului.

Aceste doutemperaturi sunt calculate de programul Superpave n funcie detemperatura medie anuala aerului din zona n care se executdrumul, de

grosimea stratului i de fiabilitatea aleasde utilizator.

Se observ din tabelul 2.13 c fluajul pe zona de cedare este tratat

separat de Superpave, ca degradare din deformaii permanente. Zona de

cedare apare atunci cnd o mixturasfalticse compacteazla un volum de

goluri foarte sczut, mai mic cu aproximativ 2 - 3 %. n aceste condiii mixtura

va manifesta curgere plasticdupnumai cteva aplicri ale ncrcrii (figura2.12). ncercarea se realizeaz prin forfecare repetat (vezi tabelul 2.13), la



58/140


temperatura critic(Tc) care este calculatde programul Superpave n funcie

de Tef(def.per.) i numrul de rotaii proiectat, Npr.

log (deformaia plastic)

zona liniara

deformaiilor permanente zona de cedare

log(numr de aplicri ale ncrcrii)

Figura 2.12 Zona de cedare n cazul fluajului

Tabelul 2.14 prezint numrul de probe compactate la girocompactor

necesare a se realiza pentru efectuarea ncercrilor din tabelul 2.13.

Tabelul 2.14

Temperatura de ncercare (o

C)ncercri-20 -10 0

Tef(def.perm.)

Tef(obos.)

Forfecare repetatpentru unraport constant al eforturilor

(fluaj pe zona de cedare)- - - 2 (la Tc) -

Forfecare simplla nlimeconstant

- - - 2* 2*

Analizde frecvenla nlimeconstant

- - - 2* 2*

Rezistenla ntindere indirect

(viteza de ncrcare = 50mm/min)

- - - - 2

Fluaj din ntindere indirect 3* 3* 3* - -Rezistenla ntindere indirect

(viteza de ncrcare = 12.5mm/min)

- 3* - - -

* se realizeazpe aceleai probe

Nivelul 3 de proiectare a mixturilor asfaltice (pentru trafic mare),

prezentat n figura 2.13, este similar nivelului 2 de proiectare; se obin nsmaimulte rezultate care ajutla definirea comportrii mixturii asfaltice.

CARMEN RCNEL


59/140

CAPITOLUL 252

nu este n regul

O.K.

se efectueazproiectarea

volumetric(Nivelul 1)

se aleg trei procente de bitum(proiectat, sczut i ridicat) ce conducla un volum de goluri n mixturde 3,

4, 6% la numrul de rotaii Npr

se confecioneazprobe compactate la7% volum de goluri pentru procentul de

bitum sczut, proiectat i ridicat(10 probe/procent de bitum x 3procente = 30 probe)

se confecioneaz2 probe cuprocentul ridicat de bitum i secompacteazla 3% volum degoluri la numrul de rotaii Npr

se determincomportarea la fluaj,pe zona de cedare din ncercarea la

forfecare repetatla un raport aleforturilor constant, la Tc

se confecioneazprobe compactate la 7% volum degoluri pentru procentul de bitum sczut, proiectat i ridicat

(9 probe/procent de bitum x 3 procente = 27 probe)

pentru fiecare procent de bitumse determinproprietile

materialului ce caracterizeazcomportarea la deformaiipermanente i fisurare din

oboseal:- forfecare simplla nlime

constant- analizde frecven- deformaie uniaxial

- ncercare hidrostaticla temperatura efectiv

(4 probe/procent de bitum x 3procente = 12 probe

pentru fiecare procent de bitum sedeterminrezistena la ntindere

indirectla -10, 4, 20oC(6 probe/procent de bitum x 3

procente = 18 probe

pentru fiecare procent de bitumse determinfisurarea din

temperatursczutpentrudurata de viaproiectat

pentru fiecare procent de bitum sedetermindeformaia permanenti fisurarea din obosealpentru

durata de viaproiectat

se determinprocentul optim debitum sau se reia proiectarea lui,

daceste necesar

pentru fiecare procent de bitum sedeterminfluajul i rezistena din

ntindere indirectla 0, -10 i -20o

C(9 probe/procent de bitum x 3procente = 27 probe

Tc= temperatura critic>Tef

Figura 2.13 Schema Nivelului 3 de proiectare a mixturilor asfaltice



60/140


Fade nivelul 2 de proiectare, n nivelul 3 de proiectare se realizeaz

n plus dou ncercri: ncercarea volumetric (hidrostatic) i ncercarea de

deformaie specific uniaxial, care caracterizeaz comportarea neliniarelastic a scheletului de agregate. Celelalte ncercri (forfecare simpl la

nlime constant, forfecare repetatpentru un raport constant al eforturilor,

fluaj din ntindere indirect, rezisten din ntindere indirect i analiz de

frecven la nlime constant) se realizeaz ntocmai ca n nivelul 2 de

proiectare.

Tabelele 2.15 i 2.16 prezint ncercrile i numrul de probe

compactate cu girocmpactorul necesare pentru realizarea nivelului 3.

Tabelul 2.15

ncercri pentrudeformaii permanente

ncercri pentru fisuraredin oboseal

ncercri pentru fisuraredin temperaturi sczute

Forfecare repetatpentruun raport constant al

eforturilorTef (def.perm.)

ncercare volumetric(4, 20, 40oC)

Deformaie uniaxial(4, 20, 40oC)

Forfecare simpllanlime constant

(4, 20, 40oC)Analizde frecven

(4, 20, 40oC)

Analizde frecven(4, 20, 40oC)

Rezistena din ntindereindirect

(50mm/min)(-10, 4, 20oC)

Fluaj din ntindere

indirect(0oC, -10oC, -20oC)

Rezistena din ntindereindirect

(12.5mm/min)(0oC, -10oC, -20oC)

ncercrile prezentate n tabelele 2.13 i 2.15 se efectueat n cazul

proiectrii de structuri rutiere noi. Atunci cnd se dorete proiectarea straturilor

de ranforsare, se execut numai ncercrile referitoare la comportarea la

deformaii permanente.

Toate aceste ncercri prezentate pentru nivelul 2 i 3 de proiectare al

mixturilor asfaltice se execut pe dou aparate dezvoltate de Superpave:

aparatul de forfecare Superpave (SST- Superpave Shear Tester) i aparatul

de ntindere indirect(IDT- Indirect Tensile Tester).

CARMEN RCNEL


61/140

CAPITOLUL 254

Tabelul 2.16

Temperatura de ncercare (oC)

ncercri -20 -10 0 4 20 40 Tef(def.perm.)Forfecare repetatpentru

un raport constant aleforturilor (fluaj pe zona de

cedare)

- - - - - - 2

ncercare volumetric - - - 2a 2a 2a -Deformaie uniaxial - - - 2a 2a 2a -Forfecare simpllanlime constant

- - - 2b 2b 2b -

Analizde frecvenla

nlime constant - - - 2

b

2

b

2

b

-Rezistenla ntindere

indirect(viteza dencrcare = 50 mm/min)

- 2 - 2 2 - -

Fluaj din ntindere indirect 3c 3d 3e - - - -Rezistenla ntindere

indirect(viteza dencrcare = 12.5 mm/min)

3c 3d 3e - - - -

ase realizeazpe aceleai probe dse realizeazpe aceleai probebse realizeazpe aceleai probe ese realizeazpe aceleai probe

cse realizeazpe aceleai probe

Aparatul de forfecare Superpave (SST)

Pentru a defini comportarea la deformaii permanente i fisurare din

oboseal, programul Supepave are inclus un model de material care cuprinde

caracterizarea neliniar elastic, vscoelastici plastica mixturii.

Modulul rezilient (comportare elastic) depinde de starea de tensiuni din

material, n cazul comportrii elastice neliniare. Nelniaritatea n comportare

pentru o mixtur asfaltic, provine de la agregatele coninute n material.

Pentru a determina proprietile elastic neliniare i plastice, Superpave

consider ncercrile: volumetric (hidrostatic), deformaie uniaxial,

forfecare simplla nlime constant, analizde frecven, forfecare repetat

pentru un raport constant al eforturilor i forfecare repetat la nlime

constant.



62/140


ncercarea volumetric (hidrostatic) folosete fretarea (figura 214).

Este realizatla trei temperaturi (vezi tabelul 2.16) i la trei presiuni de fretare

(11= 22= 33): 830 kPa, 690 kPa, 550 kPa.

Presiunea de fretare crete peste aceste valori cu o vitezde 70 kPa/s.

crete efortul de fretare

fretare

Figura 2.14 ncercarea volumetric

Modificarea presiunii de fretare n funcie de timp, n decursul ncercrii

volumetrice la 20oC, este prezentatn figura 2.15.

0

690

0 10 20 30 40 50 60 70 80

timp, s

presiunea

de

fretare,

kP

a

70 kPa/s

10 s

30 s

25 kPa/s

Figura 2.15 Variaia presiunii de fretare n

ncercarea volumetric, T = 20oC

Se msoar:

11= 22= 33, presiunea de fretare, kPa

Po, perimetrul iniial al probei, mm

Pc, perimetrul probei sub fretare, mmCARMEN RCNEL


63/140

CAPITOLUL 256

p= Po- Pc, mm

r, raza probei, mm

0= p/ 2r

ncercarea uniaxial folosete fretarea (figura 2.16). Se aplicprobei

un efort axial iar perimetrul su se modific. Se msoarpresiunea de fretare

necesarmeninerii diametrului probei constant. n funcie de temperatura la

care se executncercarea, se aplictrei eforturi axiale:

- 4oC - 655 kPa

- 20oC - 550 kPa

- 40oC - 345 kPa

se aplicun efort axial i un efort de fretare

pentru a menine perimetrul constant

efort axial

fretare

Figura 2.16 ncercarea de deformaie uniaxial

Presiunea de fretare (22 = 33) se aplic cu vitez constant. Proba se

deformeazdin cauza presiunii de fretare iar ncrcarea axial(11) crete pentru

a diminua acest efect i a menine perimetrul probei constant (figura 2.17).

Se nregistreazurmtoarele variabile:

11 ncrcarea axial variabil pentru meninerea perimetrului

constant, kPa

Proiectarea Moderna a Retetei de Mixtura Asfaltica

Documents

Transcript of Proiectarea Moderna a Retetei de Mixtura Asfaltica