Investigation of shear stiffness and rutting in asphalt concrete mixes

Author: Bekheet Wael   Abd El Halim A O   Easa Said M   Ponniah Joseph  

Publisher: NRC Research Press

ISSN: 1208-6029

Source: Canadian Journal of Civil Engineering, Vol.31, Iss.2, 2004-02, pp. : 253-262

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Abstract

Field and laboratory testing programs were set up to evaluate the in-situ shear properties of asphalt concrete mixes using the newly developed in-situ shear stiffness testing (InSiSSTTM) facility versus the laboratory evaluation using the resilient modulus and torsion testing. The LTPP SPS-9A 870900 test site, which has six similar pavement sections with different AC surface mix properties, was tested in the field using the InSiSSTTM and core samples were extracted from the site and tested in the laboratory. The results of the testing program were correlated with the rutting of the test sections over a 4-year period. In this paper, the InSiSSTTM facility is briefly introduced and the interpretation of the data collected is presented. The experimental program and analysis procedures are then outlined. The analysis of variance was used to test the significance of the results, and a bivariate analysis was performed for correlating rutting (as a criterion variable) and the different laboratory and field measured material properties (as predictor variables). Finally, a regression analysis between the in-situ shear stiffness and pavement rutting is presented. The results of the study showed that the in-situ shear stiffness had the highest correlation coefficient with rutting rate, and this might be a suitable measure to characterize the asphalt mixes and evaluate the rutting potential of asphalt pavements. This important result should be useful to the pavement engineers interested in the evaluation of rutting using a simple field measure.Key words: in-situ testing, laboratory testing, shear stiffness, shear properties, asphalt concrete, pavements, rutting, long-term performance.Des programmes d'essais sur le terrain et en laboratoire ont été élaborés pour évaluer les propriétés au cisaillement in-situ des mélanges de béton bitumineux en utilisant l'équipement in-situ shear stiffness testing (InSiSSTTM) nouvellement développé par rapport à l'examen en laboratoire utilisant le module d'élasticité et l'essai en torsion. Le site d'essai LTPP SPS-9A 870900, qui présente six sections de chaussée similaires avec différentes propriétés de la surface de béton bitumineux, a été mis à l'épreuve en utilisant l'InSiSSTTM; des carottes de sondage ont été extraites du site puis testées en laboratoire. Les résultats du programme d'essai ont été corrélés à la formation d'ornières dans les sections à l'essai durant une période de quatre ans. Cet article présente l'InSiSSTTM ainsi que l'interprétation des données colligées. Le programme expérimental et les procédures d'analyse sont ensuite soulignées. L'analyse de la variance a été utilisée pour tester l'importance des résultats et une analyse bidimensionnelle a été effectuée pour la corrélation de la formation d'ornières (en tant que variable critère) et les différentes propriétés des matériaux mesurées en laboratoire et sur le terrain (en tant que variables explicatives). Finalement, une analyse de régression entre la rigidité au cisaillement in-situ et la formation d'ornières dans la chaussée est présentée. Les résultats de l'étude montrent que la rigidité au cisaillement in-situ possède le coefficient de corrélation le plus élevé avec le taux de formation d'ornières et qu'elle pourrait être une mesure appropriée pour caractériser les mélanges bitumineux et évaluer le potentiel de formation d'ornières des revêtements bitumineux. Ce résultat important devrait être utile aux ingénieurs des revêtements intéressés par l'évaluation de la formation d'ornières en utilisant une simple mesure sur le terrain.Mots clés : essais in-situ, essai en laboratoire, rigidité au cisaillement, propriétés de cisaillement, béton bitumineux, chaussées, formation d'ornières, rendement à long terme.[Traduit par la Rédaction]