Modified asphalt mixtures resistance to permanent deformations

Abstract

Permanent deformations, primarily in the form of ruts, are one of the basic asphalt pavement damages impairing its service properties. Application of appropriate asphalt mixtures and binder modification are effective methods for improving asphalt courses resistance. While being manufactured, stored, fitted into a road pavement and during long term service, bitumen binders and asphalt mixtures are subject to continuous unfavourable ageing processes during which pavement courses characteristics change considerably, resistance to permanent deformations being among them. This article presents rut and dynamic creep test results of concrete, SMA (stone mastic asphalt), MNU (thin courses of non‐continuous grain mixtures), Superpave mixture and porous asphalt mixture of two air void content percentages: 15%, 20%. Asphalt concrete mixtures, MNU's and porous asphalt mixtures contained elastomer, plastomer and fine rubber modified binders. Samples for laboratory rut tests were made by slab compaction because this method, as the author's previous research had shown, was the closest to ‘in‐situ’ conditions. Resistance to permanent deformations of the examined specimens was evaluated before aging, after technological aging (short term ageing) and after service ageing (long‐term ageing). The test results show that resistance to permanent deformations depends on the kind of asphalt mixture and binder applied. Concrete asphalts with fine rubber modified bitumens and concrete asphalts with 7% polymer modified binders as well as SMA's and Superpave mixtures with unmodified binders appeared to be most resistant to permanent deformations after a long‐term laboratory ageing. It was proved that the overall evaluation of resistance to permanent deformations could be obtained by rut and creep testing of asphalt mixtures exposed to short‐ and long‐term ageing. Simultaneous determining 4 parameters: maximum rut depth after short‐term ageing, rutting coefficient after operational ageing, stiffness creeping modulus after long‐term ageing and cumulated deformation after short‐term ageing, facilitates full characteristics of modified asphalt mixes designed to be built in the wearing course of a road pavement.

Modifikuotų asfalto mišinių atsparumas liekamosioms deformacijoms

Santrauka. Provėžas paliekančios liekamosios deformacijos yra viena iš dažniausių pažaidų, bloginančių eksploatacines kelio dangos savybes. Naudojant tam tikrą asfalto mišinio ir rišiklio modifikaciją, efektyviai galima gerinti asfalto savybes. Gamybos, tiekimo, klojimo bei ilgalaikės eksploatacijos metu bituminiuose rišikliuose bei asfalto mišiniuose nenutrūkstamai vyksta neigiami senėjimo procesai, kurie lemia esmingą savybių, tarp jų ir atsparumo liekamosioms deformacijoms, kaitą. Straipsnyje pateikiami betono, SMA (skaldos, mastikos, asfaltbetonio), MNU (plonų nevientisos struktūros sluoksnių), Superpave (aukštos kokybės asfaltbetonio) mišinių ir 15 % bei 20 % tuštumingumo poringojo asfalto provėžų ir dinaminiai valkšnumo tyrimų rezultatai. Asfaltbetonio, MNU ir poringojo asfalto mišiniai buvo su elastomeriniais, plastomeriniais bei smulkios gumos modifikuotais rišikliais. Bandiniai laboratoriniams provėžų bandymams buvo gaminami sutankinant asfalto plokštes, nes, kaip parodė ankstesni autoriaus tyrimai, šis metodas labiausiai atitinka realias klojimo sąlygas. Atsparumo liekamosioms deformacijoms tyrimai atlikti prieš senėjimą, po technologinio (trumpalaikio) senėjimo bei eksploatacinio (ilgalaikio) senėjimo. Bandymų rezultatai parodė, kad atsparumas liekamosioms deformacijoms priklauso nuo asfalto mišinio ir rišiklio. Nustatyta, kad asfaltbetonio mišiniai, turintys smulkios gumos bitumų, asfaltbetonio mišiniai, turintys 7 % polimerais modifikuotų rišiklių, SMA bei Superpave mišiniai, turintys nemodifikuotų rišiklių, po ilgalaikio senėjimo laboratorijos sąlygomis yra atspariausi liekamosioms deformacijoms. Įrodyta, kad bendras atsparumo liekamosioms deformacijoms vertinimas gali būti atliktas, taikant trumpalaikio bei ilgalaikio senėjimo veikiamų asfalto mišinių provėžų ir valkšnumo bandymus. Vienu metu apskaičiuojami 4 parametrai – maksimalus provėžų gylis po trumpalaikio senėjimo, provėžų koeficientas po klojimo senėjimo, valkšnumo modulis po ilgalaikio senėjimo ir suminės deformacijos po trumpalaikio senėjimo – palengvina nustatyti modifikuotų, kelio dangoms skirtų asfalto mišinių sudėtį.

Reikšminiai žodžiai: modifikuotasis asfalto mišinys, tankinimas, senėjimas, liekamosios deformacijos, provėža, valkšnumas.

First Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : modified asphalt mixture, compaction, ageing, permanent deformation, rut, creep