Application of the new viscoelastic method of thermal stress calculation to the analysis of low-temperature cracking of ashpalt layers

Józef Judycki

doi:10.7409/rabdim.020.002

Opublikowane: 2020-03-31

Tom 19 Nr 1 (2020)

Zastosowanie nowej metody obliczania naprężeń termicznych opartej na teorii lepko-sprężystości do analizy spękań niskotemperaturowych w warstwach asfaltowych nawierzchni

Józef Judycki

Dział: Artykuły

https://doi.org/10.7409/rabdim.020.002

Abstrakt

W trakcie budowy nowej nawierzchni autostradowej warstwa podbudowy wykonana z betonu asfaltowego o wysokim module sztywności doznała znacznych spękań w pierwszej zimie po wbudowaniu. Nowa metoda obliczania naprężeń termicznych oparta na teorii lepko-sprężystości została wykorzystana w celu rozpoznania zmienności naprężeń termicznych i mechanizmu powstawania spękań niskotemperaturowych w warstwach asfalto- wych. W artykule przedstawiono konstrukcję nawierzchni i materiały w niej zastosowane, ocenę intensywności spękań, badania terenowe i laboratoryjne, jak również opis nowej metody opartej na teorii lepko-sprężystości. Dokonano obliczeń naprężeń termicznych na powierzchni podbudowy z betonu asfaltowego o wysokim module sztywności oraz na głębokości 5 cm w okresie, w którym wystąpiły spękania poprzeczne. Wyliczone naprężenia niskotemperaturowe zestawiono z wytrzymałością materiału na rozciąganie. Wyznaczono prawdopodobieństwo wystąpienia spękań niskotem- peraturowych. Wyniki potwierdziły, że nowa metoda obliczania naprężeń termicznych stanowi przydatne narzędzie do analizy spękań niskotemperaturowych. Opisano kilka stwierdzonych podczas analizy wątpliwości i nierozstrzygniętych jeszcze kwestii związanych z zagadnieniem spękań niskotemperaturowych.

Słowa kluczowe:

analiza naprężeń w warstwach asfaltowych, beton asfaltowy o wysokim module sztywności, prawdopodobieństwo spękań, spękania niskotemperaturowe warstw, teoria lepko-sprężystości.

Podobne artykuły

Urszula Kołodziejczyk, Michał Ćwiąkała, Analiza wyników modelowych badań podciągania kapilarnego wody w nasypach drogowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 8 Nr 4 (2009)
Aleksander Zborowski, Kamil Otkałło, Zastosowanie krzywych wiodących modułu sztywności MMA z materiałami z recyklingu przy mechanistyczno-empirycznym projektowaniu konstrukcji nawierzchni drogowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 4 (2023)
Beata Gajewska, Marcin Gajewski, Cezary Kraszewski, Leszek Rafalski, Badania modułów sprężystości wybranych mieszanek związanych hydraulicznie (HBM) pod obciążeniem cyklicznym , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 11 Nr 4 (2012)
Bartłomiej Krawczyk, Piotr Mackiewicz, Wpływ rodzaju i grubości warstw wzmocnionego podłoża na wartości przemieszczeń rejestrowanych w statycznych i dynamicznych badaniach płytą , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 15 Nr 2 (2016)
Lesław Niewiadomski, Szymon Swierczyna, Walter Wuwer, Ocena nośności i modyfikacja wysokich ekranów akustycznych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 13 Nr 2 (2014)
Monika Podwórna, Marian Klasztorny, Wpływ cech pojazdów szynowych na odpowiedź dynamiczną mostu belkowego , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 10 Nr 3 (2011)
Wojciech Drożdż, Zbigniew Giergiczny, Odporność zapraw i betonu z dodatkiem popiołu lotnego wapiennego na korozję alkaliczną , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 12 Nr 2 (2013)
Tomasz E. Burghardt, Anton Pashkevich, Kevin M. Wenzel, Badanie wysokogatunkowych szklanych mikrokulek odblaskowych do oznakowania drogowego , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 20 Nr 2 (2021)
Piotr Ramiączek, Mikołaj Cielibała, Natalia Skrzyniarz, Karolina Janus, Krzysztof Maciejewski, Mateusz M. Iwański, Anna Chomicz-Kowalska, Wpływ rodzaju destruktu asfaltowego na właściwości mieszanki mastyksu grysowego SMA JENA 16 , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 4 (2023)
Alicja Sołowczuk, Przemysław Gardas, Proponowana metoda oceny stanu nawierzchni w zatokach i na przystankach autobusowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 12 Nr 4 (2013)

<< < 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 > >>

Możesz również Rozpocznij zaawansowane wyszukiwanie podobieństw dla tego artykułu.

Inne teksty tego samego autora

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Judycki, J. (2020). Zastosowanie nowej metody obliczania naprężeń termicznych opartej na teorii lepko-sprężystości do analizy spękań niskotemperaturowych w warstwach asfaltowych nawierzchni. Roads and Bridges - Drogi I Mosty, 19(1), 27–49. https://doi.org/10.7409/rabdim.020.002

Cited by / Share

Bibliografia

Judycki J.: A new viscoelastic method of calculation of low-temperature thermal stresses in asphalt layers of pavements. International Journal of Pavement Engineering, 19, 1 2017, 24-36, DOI: 10.1080/10298436.2016.1149840
Google Scholar

Judycki J., Jaskuła P., Dołżycki B., Pszczoła M., Jaczewski M., Ryś D., Stienss M.: Investigation of low-temperature cracking in newly constructed high- -modulus asphalt concrete base course of a motorway pavement. Road Materials and Pavement Design, 16, 1, 2015, 362-388, DOI: 10.1080/14680629.2015.1029674
Google Scholar

Pszczoła M.: Low-temperature cracking of asphalt layers of pavements. PhD Thesis, Gdańsk University of Technology, Gdańsk, Poland, 2006, 1-38, (in Polish)
Google Scholar

Geng L., Ren R., Zhong Y., Xu Q.: Thermal stresses of flexible pavement with consideration of temperature-dependent material characteristics using stiffness matrix method. Mechanics of Time-Dependent Materials, 15, 2011, 73-87, DOI: 10.1007/s11043-010-9125-6
Google Scholar

Marasteanu M., Butler W., Bahia H., Wiliams C., et al.: Investigation of Low Temperature Cracking in Asphalt Pavements, National Pooled Fund Study - Phase II. Research Project 2012-23, Department of Civil Engineering, University of Minnesota, 2012, https://www.dot.state.mn.us/research/TS/2012/2012-23.pdf
Google Scholar

Pszczoła M, Judycki J.: Comparison of Calculated and Measured Thermal Stresses in Asphalt Concrete. The Baltic Journal of Roads and Bridge Engineering, 10, 1, 2015, 39-45, DOI: 10.3846/bjrbe.2015.05
Google Scholar

Tabatabaee H., Velasquez R., Arshadi A., Bahia H.: Investigation of Low Temperature Cracking in Asphalt Pavements, National Pooled Fund Study - Phase II, Task 5 - Modeling of Asphalt Mixtures Contraction and Expansion Due to Thermal Cycling. University of Wisconsin-Madison, USA, 2012
Google Scholar

Togunde O.P., Hesp S.A.M.: Physical hardening in asphalt mixtures. International Journal of Pavement Research Technology, 5, 1, 2012, 46-53
Google Scholar

Dave E.V., Buttler W.G., Leon S.E., Behnia B., Paulino G.H.: IllTC - Low - Temperature Cracking Model for Asphalt Pavements. Road Materials and Pavement Design, 14, Sup. 2, 2013, 57-78, DOI: 10.1080/14680629.2013.812838
Google Scholar

Hajji E.Y., Souliman M.I., Alavi M.Z., Salazar L.G.L.: Influence of Hydrogreen Bio-asphalt on Viscoelastic Properties of Reclaimed Asphalt Mixtures. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2371, 1, 2013, 13-22, DOI: 10.3141/2371-02
Google Scholar

Ferrar M.J., Hajj E.Y., Planche J.P., Alavi M.Z.: A method to Estimate the Thermal Stress Build-up in an Asphalt Mixture from a Single-Cooling Event. Road Materials and Pavement Design, 14, Sup. 1, 2013, 201-211, DOI: 10.1080/14680629.2013.774756
Google Scholar

Jaczewski M.: Effect of Use of High Modulus Asphalt Concrete on Low-temperature Cracking of Pavements. PhD Thesis, Gdańsk University of Technology, Gdańsk, 2016 (In Polish)
Google Scholar

Zhang W.: Evaluation of field transverse cracking of asphalt pavements. PhD Thesis, Washington State University, Department of Civil and Environmental Engineering, 2015
Google Scholar

Teltayev B., Radovskiy B.: Low Temperature Cracking Problem for Asphalt Pavements in Kazakhstan. The 8RILEM Conference on Mechanisms of Cracking and De-bonding in Pavements, RILEM Bookseries, 13, 2016, 139-144, DOI: 10.1007/978/94/024/0867-6-10
Google Scholar

WT-2, Technical Guidelines, Asphalt Pavements on State Roads, Asphalt Mixes. General Directorate for National Roads and Motorways, 2010. Warsaw, Poland (in Polish), https://www.gddkia.gov.pl/userfiles/articles/d/Dokumenty_techniczne/WT2.pdf
Google Scholar

Judycki J.: Bending Test of Asphaltic Mixtures Under Statical Loading. Proceedings of the Fourth International Symposium RILEM, Mechanical Tests for Bituminous Mixes, Budapest, 1990, 207-233
Google Scholar

Judycki J.: Verification of the new viscoelastic method of thermal stress calculation in asphalt layers of pavements. International Journal of Pavement Engineering, 19, 8, 2018, 725-737, DOI: 10.1080/10298436.2016.1199883
Google Scholar

NMEPDG, Guide for Mechanistic-Empirical Design of New and Rehabilitated Pavement Structures. Final Report, Part 2, Design Inputs, National Cooperative Highway Research Program, 2004
Google Scholar

Sugawara.T., Moriyoshi A.: Thermal fracture of bituminous mixtures, Proc. Paving in Cold Areas Mini-Workshop, 1984, 291-320
Google Scholar

Gerritsen A.H., Jongeneel D.J.: Fatigue Properties of Asphalt Mixes Under Conditions of Very Low Loading Frequency. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 57, 1988, 94-115
Google Scholar

Vinson T.S., Janoo V.C., Haas R.C.G.: Low Temperature and Thermal Fatigue Cracking. Strategic Highway Research Program Summary Report No. SR-OSU-A-003A-89-1, 1989
Google Scholar

Jackson N.M.: Analysis of Thermal Fatigue Distress of Asphalt Concrete Pavements. PhD Thesis, Oregon State University, USA, 1992, 25-67
Google Scholar

Janoo V., Bayer J., Walsh M.: Thermal Stress Measurements in Asphalt Concrete. CRREL Report 93-10, US Army Corps of Engineers, 1993, 13-37
Google Scholar

Jackson N.M., Vinson T.S.: Analysis of Thermal Fatigue Distress of Asphalt Concrete Pavements. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 1545, 1996, 43-48
Google Scholar

Perez-Jimenez F., Valdes G., Miro R., Botella R., Campana J.M.: Effect of Thermal Stresses on Fatigue Behaviour of Bituminous Mixes. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2210, 2011, 90-96
Google Scholar

Steiner D., Hofko B., Dimitrov M., Blab R.: Impact of Loading Rate and Temperature on Tensile Strength of Asphalt Mixtures at Low Temperatures. The 8RILEM Conference on Mechanisms of Cracking and De-bonding in Pavements, RILEM Bookseries, 13, 2016, 69-74, DOI: 10.1007/978/94/024/0867-6-10
Google Scholar

Hesp S.A.M., Soleimani A., Subramani S., Philips T., Smith D., Marks P., Tam K.K.: Asphalt pavement cracking: Analysis of extraordinary life cycle variability in Eastern and Northeastern Ontario. International Journal of Pavement Engineering, 10, 3, 2009, 209-227
Google Scholar

Judycki J.: Influence of Low-Temperature Physical Hardening on Stiffness and Tensile Strength of Asphalt Concrete and Stone Mastic Asphalt. Construction and Building Materials, 61, 2014, 191-199, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.03.011
Google Scholar