Till innehåll på sidan
Till KTH:s startsida

Evaluation of Low Temperature Damage in Asphalt Mixtures with Non-Contact Resonance Testing

Tid: To 2020-12-10 kl 14.00

Plats: Through Zoom: https://kth-se.zoom.us/j/66814536386, Du som saknar dator/datorvana kan kontakta amirsh@kth.se / Use the e-mail address if you need technical assistance, Stockholm (English), Stockholm (Swedish), Stockholm (English)

Ämnesområde: Byggvetenskap, Byggnadsmaterial

Respondent: Abiy Bekele , Byggnadsmaterial

Opponent: Professor William Buttlar, University of Missouri

Handledare: Docent Denis Jelagin, Byggnadsmaterial

Exportera till kalender

Abstract

Temperaturinducerade skador i asfaltbeläggningar har alltid varit en viktig faktor som kräver ett väsentligt övervägande iasfaltindustrin. En av de viktigaste aspekterna av att studera temperaturinducerade skador är att utveckla en praktisk provningsmetod för utvärdering av materialets motstånd mot sådana skador. Följaktligen finns det ett växande intresse för att utveckla testmetoder som är effektivare, billigare och enklare att utföra än de konventionella provningsmetoderna. Resonansprovning är en väldokumenterad oförstörande provningsmetod som framgångsrikt har tillämpats på asfalt för att mäta dess elastiska och viskoelastiska egenskaper. Denna forskning syftar till att utvidga metoden för resonansprovning till att karakterisera temperaturinducerad skada i asfalt och att experimentellt och numeriskt undersöka skada som framkallats i asfalt på grund av termomekanisk ojämnhet mellan asfaltbruket och stenskelettet.För att förbättra temperaturkontrollen och därmed noggrannheten i resonansprovningen utvecklas ett automatiskt provförfarande med en högtalare som används som exciteringskälla. Den utvecklade metoden har utvärderats för en rad asfaltbetongmaterial och temperaturer. Mätningarna som erhållits från den nya metoden har verifierats genom att göra liknande resonansfrekvensmätningar med hjälp av en instrumenterad hammare. Resultaten från detta arbete visar att repeterbara mätningar av resonansfrekvenser kan utföras på ett skivformat prov på ett automatiserat sätt utan att behöva öppna klimatskåpet.Undersökning av mikroskador i asfaltbetong på grund av differentiell termisk sammandragning under kylcykler har utförts experimentellt med användning av det utvecklade automatiserade resonansprovet kombinerat med cyklisk kylning. Resultaten av det experimentella arbetet har identifierat uppkomsten av mikroskador under låg temperatur och ett hysteretiskt beteende av styvhetsmodul under de termiska cyklerna. En energibaserad mikromekanisk modell används också för att karakterisera mikrosprickornas initiering och tillväxt i asfaltbetong på grund av cykliska lågtemperaturvariationer. Resultaten av detta tillvägagångssätt har indikeratinitiering av mikrosprickor vid låga temperaturer såväl som minskningen av sprickornas längd med ökad temperatur.För att få en kvantitativ inblick i temperaturinducerad skadebildning i asfalt utvecklas en mikromekanisk finit elementmodell (FEM) av asfalten under termisk belastning. Modellen används för att undersökaskadeutvecklingen i asfalt under de termiska cyklerna samt dess effekt på materialets styvhet. Fyra fall av asfaltbruk och graderingskombinationer beaktas i denna del av studien för att undersöka effekterna av kornkurvan såväl som av asfaltbrukets egenskaper på termisk skadeutveckling. Cohesive Zone Model (CZM) används

för att definiera gränssnittet av asfaltbruk och stenskelett så att en initiering av mikroskada på grund av differentiell termisk kontraktion kan undersökas i termer av dess effekt på den totala styvhetsmodulen. Det observeras numeriskt att under temperaturcyklerna initieras termisk skada vid gränssnittet av asfaltbruk och stenskelett på grund av differentiell kontraktion av asfaltbruket. Det visas också att modelleringsobservationerna överensstämmer kvalitativt med de experimentella resultaten från resonansprovningen avseende hysteretisk styvhetsmodulbeteende under de termiska cyklerna. Följaktligen är det föreslagna modelleringssättet ett möjligt verktyg för utvärdering av asfaltmaterialegenskapers effekt på asfaltens motståndskraft mot termiskt inducerad skada.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-285934