Bestämning av fasvinkel och dynamisk modul hos asfaltbetong

notat

Nr: 5-94 Datum: 1994-01-19

Titel: Bestämning av fasvinkel och dynamisk modul hos asfaltbetong

Författare: Safwat F Said

Programområde: Vägteknik (Asfaltbeläggning) Projektnummer: 60168

Projektnamn: Bestämning av E-modul och fasvinkel hos asfaltbetong

Uppdragsgivare: Vejdirektoratet, Danmark Distribution: Fri div Väg- och transport-forskningsinstitutet ä

Väg- och

transport-'farskningsinstitutet

_1993-12-06

₁₍₁₁₎

ASFALTBELÄGGNING

Safwat F Said/ML

Bestämning av fasvinkel och dynamisk modul

Inledning

På uppdrag från danska väglaboratoriet har detta arbete initierat. Syftet med denna undersökning är att bestämma fasvinkel och dynamisk modul hos asfalt-provkroppar, med hjälp av pressdragprovet. Tre provkroppar har undersökts vid tre temperaturer samt vid fyra belastningsfrekvenser.

Provningsmetod

Cylindriska prover, ølOO mm, har undersökts i princip enligt FAS 454-90(1) och ASTM D 4123(2) fast utan Vilotid. Provet belastades med sinusformiga belast-ningar med olika frekvenser. Tre provkroppar utsända från väglaboratoriet i Roskilde har undersökts vid +10°C, +20°C och +40°C samt vid belastningsfrek-venser på 1, 10, 20, 30 och 40 Hz. Totalt utfördes 36 mätningar. Ett prov vid +40°C deformerades mycket så att det var orealistiskt med provningen, därför finns det inte med i redovisningen.

Beräkningssamband

Typiskt resultat efter kurvanpassning visas i figur 1. Fasvinkel har beräknats med följande samband.

ö=txfx360

5 = fasvinkel i grader

t = tidsskillnad i sekunder f = frekvens i Hz

Dynamisk modul har beräknats enligt teorin för cylindriska prover (1, 2, 3, 4). Största dragspänning (go) och största dragtöjning (80) i provets center beräknas med följande samband:

go = 2P/1t t D 80 = 2.1

Väg-och

transport-'forskningsinstitutet

1993-12-06

2 (11)

ASFALTBELÄGGNING Safwat F Said/ML

Dynamisk modul är förhållandet mellan spänning och töjning. E = ço/eo

ço = dragspänning (MPa) P = kraft (N)

t = provets tjocklek (mm) D = provets diameter (mm) 80 = dragtöjning (us) A = deformation (mm), och E = dynamisk modul (MPa)

Resilientmodul har också redovisats här för jämförelsens skull, trots att Vilotid saknas.

Mr = P(v+0,27) tA

M, = resilientmodul (MPa)

v = tvärkontraktionstalet = 0,35 t och A = som ovan

0 Provningsresultat

De beräknade värdena från mätningar redovisas i tabell 1 till 3 och figur 2 till 5. Fasvinkeln minskar normalt med ökad frekvens hos asfaltmaterial. Detta har inte varit fallet vid den här undersökningen. Vid temperaturer +10°C och + 20°C har fasvinkeln ökat vid frekvenser högre än 20 Hz. Provning av asfaltmaterial vid frekvenser högre än 10 Hz kan troligen leda till ökad temperatur i provkroppen. Om temperaturen lokalvis ökar i provkroppen kan man tänka sig en ökning i fas-vinkeln. Moduler i allmänhet har varit mindre känsliga vid motsvarande frekven-ser i detta arbete. Moduler har ökat lite eller varit konstanta.

Det konstateras att dynamisk modul är lägre än resilientmodul. Undersökning av orsaken till det ligger utanför målsättningen för detta arbete.

Provning vid +40°C har gett upphov till permanenta deformationer hos provkrop-parna. Det är diskutabelt om man ska mäta modulen vid 40°C med denna metod för vanliga nordiska massor även om så görs i USA ibland.

Slutsatsen är att provningen har fungerat tillfredsställande speciellt vid +10°C och +20°C vid frekvenser upp till 20 Hz.

Väg- och

transport-'farskningsinstitutet 1993- 12-06 3 (1 1)

ASFALTBELÄGGNING Safwat F Said/ML

Referenser

1. FAS-metod 454-91. Föreningen för asfaltbeläggningar 1992. 2. ASTM D4123-87, 1991.

3. S.F. Said "Tensile and fatigue properties of bituminous mixtures using indirect tensile method" Bulletin 89:2. KTH.

4000.00 -

65.00

--66.00

_3000.00

å

»g

-67.00 - i

\ 2000.00 -

å

s:

å

Y.

_-68.0

_S3

_

Q

1000.00

9.00

-0.00

1

I

I

I

,

I

I

I _7000

9.81

9.81

9.82

9.82

9.83

9.83

' 0/ 06/0

.IL/'5- i

5(11)

Tab. 1 Fosvinkel och modul vid 10C

d110 Frekvens (Hz) Fosvinkel (grd) E (MP0) Mr (MP0) \ 1 20.1 3673 7511 10 11.7 5452 11149 20 10.9 6063 12399 30 15.0 6445 13181 40 16.0 7097 14515 d210

Frekvens (Hz) Fosvinkel (grd) E (MPO) Mr (MP0)

1 19.3 3985 8150 10 13.3 5926 12120 20 11.5 6549 13394 30 15.9 7044 14405 40 15.8 7794 15939 d310

Frekvens (Hz) Fosvinkel (grd) E (MPO) Mr (MPC)

1 19.2 4002 8185

10 11.7 6001 12272

20 10.3 6601 13500

30 17.2 7005 14327

100.00 -- -: 10000000 _- gçz:: gäg få? hAr

-: 1000000

Q E

:

10-00

I

I

I

I I I I II

T

I

I

I I I I I

1000-00

Frekvens, Hz

Fig. 2 Testresultat vid 10 C

6(11)

Mn

dl

ll

(

M

p

m

7(11)

Tab. 2 Fosvinkel och modul vid 20C

d120

Frekvens (Hz) Fosvinkel (grd) E (MPC) Mr (MPO) \

1 27.7 1791 3663 10 19.5 3156 6454 20 7.2 3596 7354 30 6.7 3975 8129 40 6.3 3904 7985 d220

Frekvens (Hz) Fosvinkel (grd) E (MPO) Mr (MPO)

1 27.5 1921 3928 10 18.8 3342 6835 20 13.5 3786 7744 30 19.1 4238 8667 40 22.1 4483 9168 d320

Frekvens (Hz) Fosvinkel (grd) E (MPO) Mr (MPO)

1 27.5 1927 3941

10 19.3 3352 6855

20 15.6 3806 7785

30 18.2 4127 8440

8(11;

100.00 -_

_ 10000.00

,/ g

_ / /

, g

_

I

_ 3

'5

I

I

I I IIII

I

1

I

I I III 1000-00

Frekvens, Hz

Tab. 3 chvinkel och modul vid AOC d240 Frekvens (Hz) Fosvinkel (grd) 1 1 0 20 30 40 d340 Frekvens (Hz) Fosvinkel (grd) 1 1 0 20 30 40 33.8 27.1 26.5 26.5 29.2 39.1 29.7 29.3 28.4 25.3

E (MPO)

585

1 047

1 302

1 522

1 590

Mr (MPO)

1197

2141

2664

3112

3251

9(11)

I a a vn l n c i , H I U 1001)

1000000

ä; E

Frekvens, Hz

Fig. 4 Testresultat vid 40 C

Mo

dul

,

M

P

a