Studii de Laborator Pe Mixturi Asfaltice Aeroportuare Cu Bitum Modificat [Compatibility Mode]

STUDII DE LABORATOR PE MIXTURI ASFALTICE

AEROPORTUARE CU BITUM MODIFICAT

Carmen RACANEL, conf.dr.ing. si Claudia PETCU, sef lucr.dr.ing.

Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti

Simpozionul “Bitum modificat- alegerea performantei”

Predeal, Romania, 8-10 Aprilie 2013

Cuprins

1. Introducere

2. Obiective

3. Materiale

4. Proiectarea mixturii asfaltice

5. Studii de laborator si conditii de testare

6. Concluzii



� initial mixturile asfaltice s-au folosit in compone nta structurilor rutiere � in ultimii ani s-au folosit si in cadrul structuril or aeroportuare

structurile aeroportuareaceeasi familie structurala

structurile rutiere

platforma → rezistenta la un anumit nivel de trafictraficul → se desfasoara in conditii de siguranta si confort

AVANTAJELE straturilor asfaltice: -propria rezistenta-aderenta corespunzatoare-se execut ă mult mai u şor decât structurile rutiere rigide-se dau mai repede in folosinta -se elimina rosturile-au o rezistenta buna la kerosen

Introducere� Mixturile asfaltice in structurile aeroportuare




Structuri flexibile (cerinte comune pentru drumuri si aeroporturi ): -stabilitate-durabilitate-rezistenta la oboseala-impermeabilitate-rezistenta la fisurare

Structuri flexibile (cerinte suplimentare pentru ae roporturi ): -rezistenta la carburanti-rezistenta la agenti de degivrare

Diferente:-sarcina pe osie si presiunea pneurilor-viteza vehiculelor-frecventa incarcarilor




� este cel mai important material ce trebuie caracter izat cu acuratete

� ar trebui s ă fie destul de flexibila la temperaturi sc ăzute pentru a preveni fisurarea cat si suficient de rigida la tempe raturi înalte pentru a preveni ornierajul

� MIXTURA ASFALTICA ESTE ALCATUITA din 3 elemente:- elemetul solid: agregatele si eventualii aditivi m inerali sau fibra;- elementul vâsco-elasto-plastic: liantul bituminos;- elementul gazos: golurile de aer.Caracteristicile fiecarui material au o inflenta as upra raspunsului final al materialului

⇒ Stabilirea propriet ăților fizico-mecanice fundamentale poate fi o problem ă dificil ă

O comportare bun ă a mixturii bituminoase în exploatare presupune o reţetă bine proiectat ă şi o compactare corespunz ătoare în situ.



Obiective� Studii realizate in Laboratorul de Drumuri din cadrul UTCB� proiectarea unei retete de mixtura asfaltica pentru zonele aeroportuare - "Asphalt Concrete“ -

� Metoda Marshall

� Metoda Superpave � Norma franceza NF P 98-131 “Enrobé hydrocarbonés.

Betons bitumineux pour chaussees aeronautiques. Definition. Classification. Caracteristiques. Mise en oeuvre”

� LCPC Bituminous Mixtures Design Guide 2007 � Standardul european SR EN 13108-1 ( Bituminous Mixtures

– Materials Specifications – Part 1: Asphalt Concrete )� incadrare in standardul romanesc SR 174-1:2009 “Lucr ari de drumuri. Imbracaminti bituminoase cilindrate executate la ca ld. Partea 1: Conditii tehnice pentru mixturi asfaltice”



Materiale� BBA 16 (Beton Bituminos Aeroportuar )“asphalt concrete” pentru suprafetele aeroportuare

-dimensiunea maxima a agregatelor – 16mm

(NF 98-131: BBA 0/10 C, BBA 0/14 C, BBA 0/10 D)

- filer:



Materiale� BBA 16 “asphalt concrete” pentru suprafetele aeroportuare

- dimensiunea maxima a gregatelor – 16 mm

- filer

- agregate: sorturi 8/16, 4/8, 0/4:






- Filer

- agregate: sort 8/16, 4/8, 0/4bitum: OMV45/80-65 Fr PMB STAR FALT:


- Filer

- agregate: sort 8/16, 4/8, 0/4bitum: OMV45/80-65 Fr PMB STAR FALT:



Temperaturi folosite - agregate – 180 oC- bitum – 160 oC- malaxare – 170 oC- compactare – 160 oC

Temperaturi recomandate OMV

Proiectarea retetei de mixtura asfaltica� Curba granulometrica

Norma franceza NF P 98-131 si French Design Manual LCPC 2007

D = 10 mm / 14 mm

- agregatele cu dimensiunea sub 16 mm trebuie s ă fie cuprinse între 90 şi 100 %;

- agregatele cu dimensiunea sub 6.3 mm trebuie s ă fie cuprinse între 65 şi 80 %;

-curba granulometric ă poate s ă fie atât continu ă, cât şi discontinu ă;

-agregatele cu dimensiunea sub 2 mm trebuie s ă fie cuprinse între 35 şi 45 %;

-bitumul utilizat poate fi pur sau modificat;

- procentul de bitum trebuie s ă fie peste 5.2 %.




Standardul romanesc SR 174-1: 2009




Norma europeana SR EN 13108-1



Proiectarea retetei de mixtura asfaltica�Curba granulometrica

Curba granulometrica proiectata



Proiectarea retetei de mixtura asfaltica� Curba granulometricaNorma franceza NF P 98-131, Manualul Francez si Stand ardul romanescSR 174-1: 2009

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.01 0.1 1 10 100sita, mm

trec

eri,

%

min BA16 max BA16 BBA NF P 98-131 BBA 16 proiectatmin BBA MF max BBA MF min BAR 16 max BAR 16




Norma europeana SR EN 13108-1 si Standardul romanes c SR 174-1: 2009

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.01 0.1 1 10 100

sita, mm

trec

eri,

%

min BA 16 max BA 16 min AC (SR EN 13108 -1) max AC(SR EN 13108-1) min BAR 16 max BAR 16 BBA 16 proiectat



Proiectarea retetei de mixtura asfaltica� Continutul de bitum

Norma franceza NF P 98-131 si Manualul francez LCPC 2 007

Standardul romanesc SR 174-1: 2009bitum neparafinos pentru drumuri D 60/80 si D 80/100 (SR 754)bitum neparafinos pentru drumuri 35/50 , 50/70 si 70/ 100 (SR EN 12591)bitum modificat cu polimeri (SR EN 14023 clasele 3, 4, 5)

Tip liantBitum neparafinos 50/70 sau 35/50

Bitum modificat cu polimeri 45/80-60 sau 40/100-65

continut de liant, min. AC 10: Bmin 5.2 AC 14: Bmin 5 .0



Proiectarea retetei de mixtura asfaltica� Continutul de bitumNorma europeana SR EN 13108-1



Proiectarea retetei de mixtura asfaltica� Continutul de bitum

din masa agregatelor (Duriez, 1950)

(Norma franceza NF P 98-131 si French Design Manual LCPC 2007)

Initial: s-a estimat procentul de bitum la: 6.25 %

%5 Σ⋅⋅= αKbitum



Proiectarea retetei de mixtura asfaltica� Metoda Marshall

S-au considerat urmatoarele procente de bitum: 5 %, 5.25%, 5.5%, 5.75%, 6.25%, 6.75% / mixtura

1100

1150

1200

1250

1300

1350

1400

1450

1500

4 4.25 4.5 4.75 5 5.25 5.5 5.75 6 6.25 6.5 6.75 7

bitum, %

stab

ilita

te M

arsh

all,

kgf

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

4.5 4.75 5 5.25 5.5 5.75 6 6.25 6.5 6.75 7

bitum, %

fluaj

Mar

shal

l, m

m

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

4 4.25 4.5 4.75 5 5.25 5.5 5.75 6 6.25 6.5 6.75 7

bitum, %

dens

itate

apa

rent

a, g

/cm

3



Proiectarea retetei de mixtura asfaltica� Metoda Marshall

⇒⇒⇒⇒ Procentul optim de liant: 5.3% / mixtura



Proiectarea retetei de mixtura asfaltica� Metoda Superpave

s-au considerat urmatoarele procente de bitumen: 4. 8%, 5.3%, 5.8% / mixtura

STSP P401-015 (incarcarea pentru aeroporturi): Nin = 8 giratiiNdes = 100 giratiiNmax = 160 giratii

Va @ Ndes = 4%VFA @ Ndes= 65-75%%Gmm @ N in < 89.0%Gmm @ Nmax ≤ 98.0

volumul de trafic: 3 x 106 … 30 x 106 ESALs (80KN ) - SHRP2.1 x 106 … 21 x 106 ESALs (115KN ) – norma romaneasca




Valorile greutatilor specifice rezultate:

0

5

10

15

20

25

1 10 100 1000

Numar giratii

Vol

um d

e go

luri

in m

ixtu

ra c

ompa

ctat

a, V

a,

%

4.80%

5.30%

5.80%

7

12

17

22

27

32

1 10 100 1000

Numar giratii

Vol

um d

e go

luri

in a

mes

tecu

l de

agre

gate

, V

MA

, % 4.80%

5.30%

5.80%




Rezultatele obtinute pentru un procent estimat de goluri de 4%:

⇒⇒⇒⇒ Procentul optim de bitum: 5.3% / mixtura

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1 10 100 1000

Numar giratii

Vol

um d

e go

luri

umpl

ute

cu b

itum

, V

FA

, %

4.80%

5.30%

5.80%

2

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

1 10 100 1000

Numar giratii

Den

sita

tea

apar

enta

a m

ixtu

rii c

ompa

ctat

e,

g/cm

3 4.80%

5.30%

5.80%



Studii de laborator si conditii de testare� Performante

Teste de laborator:

-incercarea la incovoiere in doua puncte, 2PB–TR, pe probe tr apezoidalein concordanta cu SR EN 12697-26 Anexa A pentru modul de rigiditate :15°C, 10Hz, εεεε = 50µµµµdef.;

-incercarea la incovoiere in doua puncte, 2PB–TR, pe probe tr apezoidalein concordanta cu SR EN 12697-24 Anexa A pentru rezistenta la o boseala:10

oC, 25Hz;




2PB-TR – rezultate pentru rezistenta la oboseala:

lgN = -8.7994 lgεεεε + 28.755




Teste de laborator:

-incercarea la incovoiere in patru puncte, 4PB-PR, pe probe prismatice, inconcordanta cu SR EN 12697-26 Anexa D, modulul de rigiditate : 20

oC,

8Hz, εεεε = 50 µµµµdef.;




Teste de laborator:

-incercarea la compresiune ciclica in concordanta cu SR EN 12 697-25Metoda B: temperatura 50°C, 300kPa incarcarea, presiune 1 b ar, 1s/1sfrecventa (tip bloc)




Incercarea la compresiune ciclica pe probe cilindrice:




-Incercarea Wheel Tracking in concordanta cu SR EN 12697-22, metoda B:temperatura 60°C




Incercarea Wheel Tracking Test:



� Performante

- Resistenta la carburanti in concordanta cu SR EN 12697-43

Probe Marshall tinute in kerosen 24 h si 72 h

Rezultate:

Studii de laborator si conditii de testare



� Performante




� Performante




� Influenta temperaturii de compactare asupra stabilitatii si fluajului Marshall






Temperatura - agregate – 180 oC- bitum – 160 oC- malaxare – 170 oC- compactare – 90 oC, 100oC, 130oC, 140oC, 155oC, 160oC



Temperatura (oC)

Densitate (g/cm

3)

Stabilitate (kgf)

Fluaj (mm)

Fluaj tangential

(mm)

160 2,565 1400 4,20 2,20

155 2,550 1607 5,40 2,00

140 2,533 1647 7,50 2,05

130 2,525 1814 8,60 2,00

100 2,449 1285 7,50 2,00

90 2,398 910 7,50 2,05









Concluzii

� curba granulometric ă a mixturii asfaltice proiectate dup ă norma francez ă NF P 98-131 se încadreaz ă în limitele granulometrice pentru un beton asfaltic BA 16 şi un beton asfaltic AC 16 ;

�procentul de bitum ob ţinut prin cele dou ă metode de proiectare este aproximativ egal ;

�din rezultatele ob ţinute privind rezisten ţa la carburan ţi se constat ă că mixtura asfaltic ă BBA 16 prezint ă o bun ă rezisten ţă datorit ă bitumului modificat cu polimeri;

� valoarea modulului de rigiditate depinde de forma e pruvetei;

� pentru 10 6 cicluri si temperatura de 10 oC , deformatia maxima este 300 microdef.;



Concluzii

� rezultatele obtinute in urma incercarii de ornieraj si fluajului dinamic se incadreaza in norma europeana SR EN 13108-1;

� din studiul influentei temperaturii de compactare a supra valorilor Marshall pentru stabilitate si fluaj, rezulta ca tem peratura optima de compactare care conduce la obtinerea unei stabilita ti maxime este de 130oC, valoare recomandata si de OMV pentru acest tip d e bitum pentru aeroporturi; totusi valoarea fluajului Marshall est e foarte mare, ceea ce conduce la marirea temperaturii de compactare la 16 0oC.



MULTUMESC PENTRU ATENTIE!

Documents

Studii de Laborator Pe Mixturi Asfaltice Aeroportuare Cu Bitum Modificat [Compatibility Mode]