Public information

Transportforum 201013-14 januari i Linköping

Triaxialtestning av bundet material - Typtestning och utvärdering av permanenta deformationer.

Richard Nilsson – Skanska Sverige AB, Skanska Teknik Väg & Asfalt

Public information2

Inledning

− De redovisade resultaten ingår som en del i ett gemensamt SBUF/VV-projekt. Arbetet har även utförts i nära samarbete med det nordiska forskningsprojektet NordFoU - ”Pavement Performance Models; Project Level”.

− Slutrapporten har ID-nr 11719 och kan laddas ner från SBUF:s hemsida för den som är intresserad.

− Ett stort tack riktas till finansiärerna som gjort arbetet möjligt att genomföra.

Public information3

Inledning, forts.

− Vägars nedbrytning sker gradvis och visar sig som spår, sprickor, ojämnheter etc.

− För att kunna prognostisera när underhållsåtgärder skall sättas in är det viktigt att kunna modellera nedbrytningen på ett korrekt sätt.

− I takt med att funktionsentreprenader och PPP-projekt (med långa kontraktstider) förväntas öka leder det till att kraven på entreprenörer och beställare också ökar.

− För att nya kunna introducera nya koncept och material samt ett livscykeltänkande krävs att alternativen kan utvärderas på ett rättvist och realistiskt sätt.

Public information4

Utvärdering av deformationskänslighet

− SS-EN 12697-22: 2004, Del 22: Bestämning av deformationskänslighet hos asfaltbeläggning under rullande hjul− Stor utrustning− Extra stor utrustning− Liten utrustning− Liten utrustning för test av borrkärnor

− SS-EN 12697-25: 2005, Del 25: Pulserande kryptest− Testmetod A: Dynamiskt krypförsök − Testmetod B: Triaxialförsök

− SS-EN 13108-20: 2006, Del 20: Typprovning

Public information5

SS-EN 12697-25: 2005, Del 25: Pulserande kryptest

− Triaxialförsök, Triaxial Cyclic Compression Test (TCCT)

− Provkroppar 100 x 150 mm (Jfr. M-E PDG)

− Haversine-formad lastpuls (3 Hz utan viloperioder)

− (Alt. fyrkantspuls, 1s belastning/1s vila)

− 10 000 lastcykler

− Axiell last

− 200 kPa (bär- och bindlagerbeläggningar)

− 300 kPa (slitlagerbeläggningar)

− Omgivningstryck (luft)

− 50 kPa (bär- och bindlagerbeläggningar)

− 150 kPa (slitlagerbeläggningar)

− 3 temperaturer, 40, 25 resp. 10°C har använts i detta projekt.

− 40°C (bär- och bindlagerbeläggningar)

− 50°C (slitlagerbeläggningar)

Public information6

Försöksuppställning

Public information7

Utförda laboratorieförsök

− Bestämning av masterkurvan samt skiftfunktion− Enaxiella försök− Data från IDT finns tillgängliga för jämförelse

− Bestämning av utmattningsegenskaper − VTI-metod

− Bestämning av motståndskraft mot permanenta deformationer (medelvärde från 3 provkroppar)− Triaxial Cyclic Compression Test (TCCT)

Public information8

Modell för beräkning av permanenta deformationer

− Modellen från M-E PDG har använts för att modellera utvecklingen av permanenta deformationer.

Där

− εp = ackumulerad plastisk töjning vid N lastrepetitioner (µstrain)

− εr = resilient töjning i asfaltbeläggningen som funktion av sammansättning, temperatur, belastningstid etc. (µstrain)

− T = temperatur (ºC)

− N = antal lastrepetitioner

− a1 a2 a3 = regressionskonstanter

32

1aa

r

p NTa

Public information9

Exempel på resultat

Public information10

Exempel på resultat, forts.

Public information11

Kort beskrivning av VägFEM

− FEM-program baserat på ABAQUS för utvärdering och dimensionering av vägöverbyggnader.

− Utöver FEM-programmet har EXCEL-moduler för prediktering av spår i bundna och obundna lager samt på terrassen utvecklats.

− För de obundna lagren kan en icke-linjär materialmodell användas (k-täta-modellen).

− Det är även möjligt att simulera ett statiskt plattbelastningsförsök med programmet.

Public information12

Prediktion av spårbildning m.h.a. VägFEM

− Baserat på indata från laboratorieförsöken är det möjligt att beräkna realistiska spårdjup med hjälp av VägFEM. Det krävs dock ytterligare kalibrering och validering.

− Effekterna av varierande axellaster, temperaturer, styvhetsmoduler etc. leder till förväntade förändringar i utdata. Exempelvis leder högre temperatur till ökad spårbildning.

− Redan idag är det möjligt att göra en relativ jämförelse mellan olika recept och utföranden.

− Det är önskvärt att fler beläggningstyper testas i framtiden så att realistiska indata finns tillgängliga för vidare modellering.

Public information13

Slutsatser

− Masterkurvor är mycket användbara vid bestämning av en beläggnings styvhetsmodul.

− Triaxial Cyclic Compression Test (TCCT), fungerar bra då ett materials motståndskraft mot permanenta deformationer ska utvärderas.

− För att ytterligare öka användbarheten bör metoden föreskriva att även resilienta axiella deformationer samt axiella och radiella resilienta och permanenta deformationer ska registreras.

− Baserat på indata från laboratorieförsöken är det möjligt att beräkna realistiska spårdjup med hjälp av VägFEM.

− Effekterna av varierande axellaster, temperaturer, styvhetsmoduler etc. leder till förväntade förändringar i utdata. Exempelvis leder högre temperatur till ökad spårbildning.