Flexible Pavements

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Text of Flexible Pavements

Introduction to Transportation Engineering

Tom V. Mathew

CE320 (quiz portion) Transportation Systems Engineering Civil Engineering Department Indian Institute of Technology Bombay Powai, Mumbai 400076, India March 22, 2007

ContentsI Pavement Design. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23 3 3 4 4 7 8 9 9 10 10 10 11 11 12 12 12 13 14 14 14 19 19 19 20 20 20 21 26

1 Introduction to pavement design 1.1 Overview . . . . . . . . . . . . . 1.2 Requirements of a pavement . . 1.3 Types of pavements . . . . . . . 1.4 Flexible pavements . . . . . . . 1.5 Rigid pavements . . . . . . . . 1.6 Summary . . . . . . . . . . . . 1.7 Problems . . . . . . . . . . . . . 1.8 Solutions . . . . . . . . . . . . .

2 Factors aecting pavement design 2.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Trac and loading . . . . . . . . 2.3 Structural models . . . . . . . . . 2.4 Material characterization . . . . . 2.5 Environmental factors . . . . . . 2.6 Summary . . . . . . . . . . . . . 2.7 Problems . . . . . . . . . . . . . . 2.8 Solutions . . . . . . . . . . . . . . 3 Pavement materials: 3.1 Overview . . . . . 3.2 Sub grade soil . . 3.3 Summary . . . . 3.4 Problems . . . . . 3.5 Solutions . . . . . Soil . . . . . . . . . . . . . . .

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4 Pavement materials: Aggregates 4.1 Overview . . . . . . . . . . . . . 4.2 Desirable properties . . . . . . . 4.3 Aggregate tests . . . . . . . . . 4.4 Summary . . . . . . . . . . . .

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4.5 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.6 Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5 Bituminous mix design 5.1 Overview . . . . . . . . . . . 5.2 Evolution of road surface . . 5.3 Requirements of Bituminous 5.4 Summary . . . . . . . . . . 5.5 Problems . . . . . . . . . . . 5.6 Solutions . . . . . . . . . . . 6 Bituminous mix design 6.1 Overview . . . . . . . . . . . 6.2 Evolution of road surface . . 6.3 Requirements of Bituminous 6.4 Summary . . . . . . . . . . 6.5 Problems . . . . . . . . . . . 6.6 Solutions . . . . . . . . . . . 7 Dry 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 Mix Design Overview . . . . . . . . . . . Selection of aggregates . . . Aggregate gradation . . . . Proportioning of aggregates Example 1 . . . . . . . . . . Summary . . . . . . . . . . Problems . . . . . . . . . . . 28 28 28 30 32 32 32 33 33 33 35 37 37 37 38 38 38 38 39 40 41 42 43 43 43 43 44 46 46 47 47 48 49 49 49 50

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8 Marshall Mix Design 8.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2 Marshall mix design . . . . . . . . . 8.3 Specimen preparation . . . . . . . . . 8.4 Properties of the mix . . . . . . . . . 8.5 Determine Marshall stability and ow 8.6 Apply stability correction . . . . . . 8.7 Prepare graphical plots . . . . . . . . 8.8 Determine optimum bitumen content 8.9 Numerical example - 1 . . . . . . . . 8.10 Numerical example - 2 . . . . . . . . 8.11 Summary . . . . . . . . . . . . . . . 8.12 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . 8.13 Solutions . . . . . . . . . . . . . . . .

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CE320 March 22, 2007 9 Flexible pavement design 9.1 Overview . . . . . . . . . . . . 9.2 Design procedures . . . . . . . 9.3 Trac and Loading . . . . . . 9.4 Material characterization . . . 9.5 Mechanistic-empirical analysis 9.6 Summary . . . . . . . . . . . 9.7 Problems . . . . . . . . . . . . 51 51 51 52 55 57 59 59 60 60 60 60 61 62 62 63 64 64 65 65 65

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10 IRC method of design of exible pavements 10.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3 Design criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4 Failure Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . 10.5 Design procedure . . . . . . . . . . . . . . . 10.6 Design trac . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7 Pavement thickness design charts . . . . . . 10.8 Pavement composition . . . . . . . . . . . . 10.9 Numerical example . . . . . . . . . . . . . . 10.10Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.11Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.12Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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CE 320 Transportati