Teza Doctorat Mixturi Asfaltice

7/28/2019 Teza Doctorat Mixturi Asfaltice

1/48

Universitatea Tehnica

de Constructii

Bucuresti

UNIVERSITATEA TEHNIC DE CONSTRUCIIBUCURETI

Facultatea de Ci Ferate, Drumuri i Poduri

TEZ DE DOCTORAT(rezumat)

Mixturi bituminoase aeroportuare

supuse ncrcrilor repetate

Doctorand

Ing. Claudia SURLEA

Conductor tiinific

Prof.univ.dr.ing. Constantin ROMANESCU

BUCURETI2011


2/48

Universitatea Tehnica

de Constructii

Bucuresti

UNIVERSITATEA TEHNIC DE CONSTRUCIIBUCURETI

Facultatea de Ci Ferate, Drumuri i PoduriTitularul prezentei teze de doctorat a beneficiat pe ntreaga perioad a stagiului

de pregtire doctoral de burs atribuit prin proiectulBurse doctorale

pentru ingineria mediului construit, cod POSDRU/59/1.5/S/2, beneficiar

UTCB, proiect derulat n cadrul Programului Operaional Sectorial

Dezvoltarea Resurselor Umane,finanat din Fondurile Structurale Europene,

din Bugetul naional i cofinanat de ctre UTCB.

TEZ DE DOCTORAT

(rezumat)Mixturi bituminoase aeroportuare

supuse ncrcrilor repetate

Doctorand

Ing. Claudia SURLEA

Conductor tiinific

Prof.univ.dr.ing. Constantin ROMANESCU

BUCURETI2011


3/48


4/48

Teza de doctorat: Mixturi bituminoase aeroportuare supuse ncrcrilor repetate

Doctorand: Ing. Claudia Surlea

I

Cuprins

OBIECTIVELE TEZEI.............................................................................................................................................1

CAPITOLUL I. PUNCTE COMUNE I SPECIFICE STRUCTURILOR RUTIERE PENTRU DRUMURI ISTRUCTURILOR RUTIERE AEROPORTUARE

I.1 Tipuri de solicitri........................................................................................................3I.1.1 ncrcri din trafic........................................................................................3I.1.2 Aciunea aerului..........................................................................................3I.1.3 Aciunea apei..............................................................................................3I.1.4Aciunea temperaturii..................................................................................3

I.2 Caracteristici de suprafa..........................................................................................3I.2.1 Planeitatea..................................................................................................3I.2.2 Aderena pneu cale..................................................................................3

I.3 ntreinere....................................................................................................................4

CAPITOLUL II. TIPURI DE STRUCTURI RUTIERE AEROPORTUARE

II.1 Structuri rutiere aeroportuare flexibile..........................................................................4II.2 Structuri rutiere aeroportuare mixte.............................................................................4

II.3 Structuri rutiere aeroportuare rigide.............................................................................4II.3.1 Beton de ciment rutier................................................................................4II.3.2 Beton de ciment armat...............................................................................4II.3.3 Beton de ciment armat continuu4II.3.4 Beton de ciment precomprimat.....5

II.4 Situaia la nivel naional a structurilor rutiere aeroportuare flexibile...........................5II.5 Situaia la nivel internaional a structurilor rutiere aeroportuare flexibile...5

CAPITOLUL III. CONDIII TEHNICE PENTRU MIXTURILE BITUMINOASE AEROPORTUAREIII.1 Norme franceze i standarde europene.....................................................................5

CAPITOLUL IV. CARACTERISTICILE MATERIALELOR COMPONENTE ALE MIXTURILOR BITUMINOASEAEROPORTUARE

IV.1Generaliti..................................................................................................................5IV.2 Bitumul.......................................................................................................................5IV.3 Agregate minerale......................................................................................................6IV.4 Filerul..........................................................................................................................6

CAPITOLUL V. PROIECTAREA UNEI REETE OPTIME DE MIXTUR BITUMINOAS AEROPORTUARV.1 Generaliti..................................................................................................................6V.2 Studiu experimental.....................................................................................................6

V.2.1 Prezentarea reetei....................................................................................6V.2.2 Studiul comparativ MARSHALL SUPERPAVE.......................................7V.2.3 Caracteristicile fizicomecanice ale mixturii bituminoase proiectate........11

CAPITOLUL VI. MODULUL DE RIGIDITATE I COMPORTAREA LA OBOSEAL A MIXTURILOR

BITUMINOASE AEROPORTUAREVI.1 Sintez documentar...............................................................................................12

VI.1.1 Fenomenul de oboseal.........................................................................12VI.1.2 Factori externi ce influeneaz fenomenul de oboseal.........................12VI.1.3 Factori interni ce influeneaz fenomenul de oboseal..........................12VI.1.4 Evaluarea rezistenei la oboseal...........................................................13VI.1.5 Tipuri de ncercri..................................................................................14

VI.2 Studiu experimental................................................................................................14VI.2.1 ncercarea la ncovoiere n dou puncte pe probe trapezoidale.............14VI.2.2 ncercarea la ncovoiere n patru puncte pe probe prismatice................16VI.2.3 Modulul de rigiditate i rezistena la oboseal a mixturii

bituminoase aeroportuare - comparaie ntre diferite tipuri de epruvete......19

CAPITOLUL VII. DEFORMAII PERMANENTE ALE MIXTURILOR BITUMINOASEVII.1.Sintez documentar.............................................................................................22

VII.1.1 Generaliti............................................................................................22


5/48



II

VII.1.2 Factori ce influeneaz deformaiile permanente...................................22VII.1.3 Principalele teste pentru deformaiile permanente de fluaj...................22VII.1.4 Metode de evaluare a deformaiilor permanente...................................23

VII.2 Studiu experimental...............................................................................................23VII.2.1 ncercarea la compresiune ciclic triaxial............................................23VII.2.2 ncercarea la fguire Dispozitive mici Procedeul B n aer............28

VII.3 Metoda SHELL exemplu de calcul......................................................................29

CAPITOLUL VIII. CALCULUL UNEI STRUCTURI RUTIERE FLEXIBILE AEROPORTUAREVIII.1 Sinteza documentar............................................................................................31

VIII.1.1 Metoda Francez..................................................................................31VIII.1.2 Metoda Forfetar..................................................................................31VIII.1.3 Metoda Optimizat................................................................................31

VIII.2 Calculul unei structuri rutiere flexibile aeroportuare..............................................31

CAPITOLUL IX . CONCLUZII FINALE, CONTRIBUII PERSONALE, DIRECII VIITOAREDE CERCETARE..................................................................................................................................................32

BIBLIOGRAFIE....................................................................................................................................................38

LISTA FIGURILOR

Figura V.2.1.1 Curba granulometric a mixturii bituminoase.................................................................................7Figura V.2.2.1 Stabilitatea Marshall n funcie de procentul de bitum....................................................................7Figura V.2.2.2 Fluajul Marshall n funcie de procentul de bitum...........................................................................7Figura V.2.2.3 Densitatea aparenta n funcie de procentul de bitum....................................................................8Figura V.2.2.4 Volumul de goluri n mixtura compactat funcie de numrul de giraii..........................................9Figura V.2.2.5 Volumul de goluri n amestecul de agregate funcie de numrul de giraii..........................................9Figura V.2.2.6 Volumul de goluri umplute cu bitum funcie de numrul de giraii..................................................9Figura V.2.2.7 Densitatea aparent a mixturii asfaltice funcie de numrul de giraii...........................................10Figura V.2.2.8 Proprietile mixturii bituminoase aeroportuare BBA 16 rezultate din metodele

Marshall i Superpave...................................................................................................................11Figura VI.2.1.4 Modulul de rigiditate al mixturilor bituminoase BBA 16 funcie de temperatur

pentru diferite frecvene................................................................................................................14Figura VI.2.1.5 Modulul de rigiditate al mixturii bituminoase BBA 16 funcie de frecvenpentru diferite temperaturi ............................................................................................................14

Figura VI.2.1.6 Curbe izoterme ale mixturii bituminoase BBA 16.........................................................................15Figura VI.2.1.7 Curbe izocrone ale mixturii bituminoase BBA 16.........................................................................15Figura VI.2.1.8 Diagrame Cole Cole ale mixturii bituminoase BBA 16..............................................................15Figura VI.2.1.9 Diagrame Black ale mixturii bituminoase BBA 16........................................................................15Figura VI.2.1.10 Dreapta de oboseal a mixturii bituminoase BBA 16 pentru o temperatur de 10oC.................16Figura VI.2.1.11 Dreapta de oboseal a mixturii bituminoase BBA 16 pentru o temperatur de 15oC.................16Figura VI.2.2.2 Modulul de rigiditate al mixturii bituminoase BBA 16 funcie de temperatur

pentru diferite frecvene................................................................................................................16Figura VI.2.2.3 Modulul de rigiditate al mixturii bituminoase BBA 16 funcie de frecven

pentru diverse temperaturi............................................................................................................17

Figura VI.2.2.4 Curbe izoterme ale mixturii bituminoase BBA 16.........................................................................17Figura VI.2.2.5 Curbe izocrone.............................................................................................................................17Figura VI.2.2.6 Diagrame Cole Cole ale mixturii bituminoase BBA 16..............................................................18Figura VI.2.2.7 Diagrama Black a mixturii bituminoase BBA 16...........................................................................18Figura VI.2.2.8 Dreapta de oboseal a mixturii bituminoase BBA 16 pentru o temperatur de 15oC

i o frecven de 30 Hz.................................................................................................................18Figura VI.2.2.9 Dreapta de oboseal a mixturii bituminoase BBA 16 pentru o temperatur de 15oC

i o frecven de 25 Hz.................................................................................................................19Figura VI.2.2.10 Dreapta de oboseal a mixturii bituminoase BBA 16 pentru o temperatur de 30oC

i o frecven de 30 Hz...............................................................................................................19Figura VI.2.3.1 Modulul de rigiditate al mixturii bituminoase BBA 16 funcie de temperatur

i forma probei..............................................................................................................................19Figura VI.2.3.2 Variaia modulului de rigiditate funcie de temperatur pe probe trapezoidale............................20

Figura VI.2.3.3 Variaia modulului de rigiditate funcie de temperatur pe probe prismatice...............................20Figura VI.2.3.4 Drepte de oboseal ale mixturii bituminoase BBA 16 obinute pe probe trapezoidale................20Figura VI.2.3.5 Drepte de oboseal ale mixturii bituminoase BBA 16 obinute pe probe prismatice...................21


6/48



III

Figura VI.2.3.6 Variaia parametrului b funcie de temperatur pe probe prismatice i trapezoidale conform SR EN 13108-20....................................................................................................................21

Figura VI.2.3.7 Variaia numrului de cicluri la rupere din ncercarea pe probe trapezoidalefuncie de numrul de cicluri la rupere din ncercarea pe probe prismatice..........................21

Figura VII.1.1.1 Stadiile fluajului...........................................................................................................................22Figura VII.2.1.5 Curba de fluaj pentru mixtura bituminoas pentru aeroporturi BBA 16...........................................23Figura VII.2.1.6 Curba de fluaj pentru mixtura bituminoas de modul ridicat MAMR 16................................................24

Figura VII.2.1.7 Curba de fluaj pentru mixtura bituminoas cu fibre MASF 16.....................................................24Figura VII.2.1.8 Modulul de fluaj pentru mixtura bituminoas pentru aeroporturi BBA 16..............................................24Figura VII.2.1.9 Modulul de fluaj pentru mixtura bituminoas de modul ridicat MAMR 16.............................................24Figura VII.2.1.10 Modulul de fluaj pentru mixtura bituminoas cu fibre MASF 16................................................25Figura VII.2.1.11 Curba de fluaj pentru mixtura bituminoas BBA 16, pentru diverse presiuni laterale...............25Figura VII.2.1.12 Modulul de fluaj pentru mixtura bituminoas BBA 16, pentru diverse presiuni laterale............25Figura VII.2.1.13 Curba de fluaj pentru mixtura bituminoas BBA 16, pentru compactare Marshall

i compactare la Girocompactor...............................................................................................26Figura VII.2.1.14 Modulul de fluaj pentru mixtura bituminoas BBA 16, pentru compactare Marshall

i compactare la Girocompactor...............................................................................................26Figura VII.2.1.15 Variaia modulului de fluaj funcie de presiunea lateral...........................................................27Figura VII.2.1.16 Variaia modulului de fluaj pe probe compactate cu ciocanul Marshall

funcie de modulul de fluaj pe probe compactate cu Girocompactorul.....................................27

Figura VII.2.1.17 Variaia deformaiei permanente funcie de presiunea lateral..........................................28Figura VII.2.1.18 Variaia deformaiei permanente pe probe compactate cu ciocanul Marshallfuncie de deformaia permanent pe probe compactate cu Girocompactorul.........................28

Figura VII.2.2.2 Adncimea fgaului n mm funcie de numrul de treceri pentrucele dou tipuri de mixturi bituminoase studiate.........................................................................29

Figura VII.2.2.3 Adncimea fgaului n % funcie de logaritmul numruluide treceri pentru cele dou tipuri de mixturi bituminoase studiate.......................................29

Figura VII.3.3 Variaia deformaiei permanente funcie de timp i grosimea straturilor bituminoase....................30

LISTA TABELELOR

Tabelul V.2.2.1 Rezultate obinute la aparatul Marshall.........................................................................................7Tabelul V.2.2.2 Caracteristicile mixturii bituminoase pentru procentul optim de bitum...........................................8Tabelul V.2.2.3 Valorile greutilor specifice (Marshall)..........................................................................................8

Tabelul V.2.2.4 Volumele de goluri obinute (Marshall)..........................................................................................8Tabelul V.2.2.5 Valorile greutilor specifice (Superpave)......................................................................................9Tabelul V.2.2.6 Rezultate obinute n vederea procentului de bitum....................................................................10Tabelul V.2.2.7 Volumele de goluri obinute (Superpave)....................................................................................10Tabelul V.2.2.8 Proprietile volumetrice ale mixturii bituminoase proiectate......................................................10Tabelul V.2.3.1 Caracteristicile mixturii bituminoase proiectate...........................................................................11Tabelul V.2.3.2 Rezistena la carburani a mixturii bituminoase proiectate..........................................................12Tabelul VII.2.1.2 Modulul de fluaj i deformaia permanent la 10000 pulsaii i 1800 pulsaii...........................26Tabelul VII.2.1.7 Variaia modulului de fluaj funcie de presiunea lateral...........................................................26Tabelul VII.2.1.8 Variaia modulului de fluaj pe probe compactate cu ciocanul

Marshall funcie de modulul de fluaj pe probe compactate cu Girocompactorul........................27Tabelul VII.2.1.9 Variaia deformaiei permanente funcie de presiunea lateral.................................................27Tabelul VII.2.1.10 Variaia deformaiei permanente pe probe compactate cu ciocanul

Marshall funcie de deformaia permanent pe probe compactate cu Girocompactorul................ 28Tabelul VII.2.2.2 Rezultatele obinute la fguire...............................................................................................29Tabelul VII.3.1 Temperatura anual efectiv n substratul bituminos...................................................................29Tabelul VII.3.2 Rigiditatea mixturii bituminoase..............................................................................30Tabelul VII.3.3 Deformaia permanent h, n straturile bituminoase..................................................................30Tabelul VIII.2.1 Boeing 747 200 (numr total de rotaii = 1000).......................................................................31Tabelul VIII.2.2 DC 10 10 (numr total de rotaii = 2000).................................................................................31Tabelul VIII.2.3 DC 8 63 (numr total de rotaii = 1500)...................................................................................31Tabelul VIII.2.12 Determinarea grosimii reale pentru cele trei tipuri de mixturi

bituminoase - pista (30 m centrali) i calea de rulare................................................................32Tabelul VIII.2.13 Determinarea grosimii reale pentru cele trei tipuri de mixturi

bituminoase - pista (in afara celor 30 m centrali)......................................................................32Tabelul VIII.2.14 Determinarea grosimii reale pentru cele trei tipuri de mixturi

bituminoase - platforma.............................................................................................................32


7/48



1

Obiectivele tezei:

Studiul comportamentului mixturilor bituminoase este un subiect foarte vechi n literatura despecialitate, muli specialiti n domeniu ncercnd s explice cauzele degradrilor, avnd n vederediferii factori.

Mixturile bituminoase s-au folosit la nceput n alctuirea structurilor rutiere pentru drumuri, ca

n urm cu civa ani s nceap s fie folosite i n structurile rutiere ale suprafeelor aeroportuare.Literatura de specialitate internaional este relativ nou, iar cea naional este practicinexistent, n domeniul mixturilor bituminoase pentru aeroporturi.

Scopul principal al studiului este proiectarea unei mixturi bituminoase aeroportuare cu ocomportare bun la ncercri dinamice.

Subiectul actualului studiu de cercetare este prioritar pe plan mondial i contrbuie, prinrezultatele obinute, la mbogirea cunotinelor n ceea ce privete comportamentul mixturilorbituminoase aeroportuare.

Noutatea se datoreaz chiar studiului propriu-zis datorit faptului c n ara noastr nu existexperien n acest domeniu, motiv pentru care nu exist nici standarde specializate pentru acest tipde mixturi bituminoase.

Complexitatea acestui studiu a avut la baz multitudinea de ncercri de laborator realizate pe

mixtura bituminoas aeroportuar proiectat, BBA 16, utiliznd aparatur i echipamente complexemoderne i performante care conduc la stabilirea comportrii la oboseal i deformaii permanente amixturilor bituminoase aeroportuare.

Prin realizarea acestui studiu va cretecompetitivitatea n domeniul cercetrii dezvoltrii ise va mbunti colaborarea ntre unitatea participanta i agenii economici i uniti aleadministraiei publice n vederea soluionrii problemelor complexe identificate n cadrul proiectului.

Scopurile ingineriei aeroporturilor sunt: proiectarea si constructia aeroporturilor pentru aconferi siguran i confort utilizatorilor.

Proiectarea i construcia aeroporturilor presupune unele faze premergtoare pentru alegereasoluiilor optime. Dintreacestea, un rol important l au cercetrile pentru anticiparea comportarii ntimp folosite pentru construcia de aeroporturi, care se reflect n final n caracteristicile de exploatarei condiii de siguran a infrastructurii transportului. Anticiparea comportrii unei structuri rutiere n

timp la aciunea solicitrilor date de trafic i factori de mediu (variaii sezoniere de temperatur), sepoate face prin investigarea de specialitate pe sectoare experimentale sau pe modele la scar redusn laborator. Din punct de vedere al eficienei investigaiilor comportamentale, testarea complex delaborator prezint n ultima vreme o pondere important n strategia de programare a lucrrilor deaeroporturi.

Rezultatele proiectului pot reduce riscul unor costuri de exploatare prin alegerea soluiiloroptime de alctuire a straturilor asfaltice din structurile rutiere aeroportuare flexibile i mixte.

Creterea gradului de confort al contribuabilului, la aterizare si decolare pe/de pe aeroporturilemoderne, asistate prin teste de performana specifice laboratoarelor de specialitate.

Studiile experimentale:- modulul de rigiditate al mixturii bituminoase aeroportuare proiectate;- rezistena la oboseal a mixturii bituminoase aeroportuare proiectate;- rezistena la deformaii permanente a mixturii bituminoase aeroportuare proiectate.ncercrile de laboratorau fost fcute n cadrul Laboratorului de Drumuri din cadrul Catedrei

de Drumuri i Ci Ferate, Facultatea Ci Ferate, Drumuri i Poduri, Universitatea Tehnic deConstrucii Bucureti.

Lucrarea de doctorat este structurat pe 9 capitole, bibliografie i anexe.Capitolul I Puncte comune i specifice structurilor rutiere pentru drumuri i

structurilor rutiere aeroportuare, cuprinde cteva puncte comune i specifice structurilor rutierepentru drumuri i structurilor rutiere pentru suprafeele aeroportuare, avnd n vedere tipurile desolicitri, caracteristicile de suprafa i lucrrile de ntreinere;

Capitolul II - Tipuri de structuri rutiere aeroportuare, prezint tipurile de structuri rutiereaeroportuare, situaia la nivel naional a structurilor rutiere aeroportuare flexibile i situaia la nivel

internaional a structurilor rutiere aeroportuare flexibile;


8/48



2

Capitolul III Condiii tehnice pentru mixturile bituminoase aeroportuare, coninenormele franceze i standardele europene necesare pentru proiectarea unei reete de mixturbituminoas aeroportuar;

Capitolul IV Caracteristicile materialelor componente mixturilor bituminoaseaeroportuare, cuprinde materialele folosite n alctuirea unei mixturi bituminoase aeroportuare icaracteristicile acestora;

Capitolul V Proiectarea unei reete optime de mixtur bituminoas aeroportuar,prezinto documentare a modului de proiectare a unei mixturi bituminoase, precum i un studiu experimental ceconst n alegerea materialelor componente, o proiectare reetei mixturii bituminoase att dup metodaMarshall, ct i dup metoda Superpave. n finalul studiului experimental fiind prezentate caracteristicilefizico-mecanice ale mixturii bituminoase proiectate;

Capitolul VI Modulul de rigiditate i comportarea la oboseal a mixturilor bituminoaseaeroportuare, cuprinde o sintez documentar asupra fenomenului de oboseal (factori externi i interni ceinflueneaz fenomenul, evaluarea rezistenei i tipurile de ncercri) i un studiu experimental (ncercarea lancovoiere n dou puncte pe probe trapezoidale, ncercarea la ncovoiere n patru puncte pe probeprsmatice i o comparaie ntre diferite tipuri de probe, avnd n vedere modulul de rigiditate i rezistena laoboseal a mixturilor bituminoase);

Capitolul VII Deformaii permanente ale mixturilor bituminoase, const ntr-o sintez

documentar (factori ce influeneaz fenomenul, principalele teste, modele ce permit evaluareacomportamentului mixturilor bituminoase, metode de evaluare a deformaiilor permanente), un studiuexperimental (ncercarea la compresiune ciclic triaxial, ncercarea la fguire) i un exemplu decalcul (metoda Shell);

Capitolul VIII Calculul unei structuri rutiere flexibile aeroportuare, cuprinde o sintezdocumentar (metoda francez, metoda forfetar metoda optimizat) i un calcul al unei structurirutiere flexibile aeroportuare;

Capitolul IX Concluzii finale, contribuii personale, direcii viitoare de cercetare,conine concluziile finale privind subiectul tezei de doctorat, contribuiile personale, precum iprecizarea direciilor viitoare de cercetare;

Bibliografia cuprinde un numr de 110 lucrri i studii din literatura de specialitateinternaional i naional n domeniul comportamentului mixturilor bituminoase.


9/48



3

CAPITOLUL I. PUNCTE COMUNE I SPECIFICE STRUCTURILOR RUTIERE PENTRU DRUMURII STRUCTURILOR RUTIERE AEROPORTUARE

Asemntorstructurilor rutiere pentru drumuri i structurilor rutiere aeroportuare suntmpriten structuri rutiere flexibile, rigide, precum i mixte.

Structurile rutiere folosite pentru drumuri, ct i cele folosite pentru aeroporturi fac parte din

acceai familie structural, ambele avnd acelai rol, i anumetrebuie s construiasc o platformrezistent la un nivel de trafic dat, iar desfurarea traficului trebuie s se fac n condiii de securitatei confort /1/.I.1 Tipuri de solicitri

I.1.1 ncrcri din traficAerodromurile sunt alctuite din diverse suprafee specializate, i anume : piste de aterizare/

decolare, ci de rulare, bretele, suprafete de staionare/ ntreinere. Datorit specificului suprafeelor,solicitrile din trafic sunt diversificate /2/, /3/. Particularitile pe care le prezint ncrcrile date deavioane n comparaie cu cele de la drumuri sunt datorate solicitrilor mecanice, servituii deexploatare i agresivitii cu care se manifest climatul.

I.1.2 Aciunea aeruluiSuflul produs de motoarele aeronavelor este nsoit de un efect termic n cazul motoarelor cu

reacie.Datorit aciunii oxidante a aerului asupra bitumului i amplificat de efectul mai sus menionatapare fenomenul de mbtrnire /3/.I.1.3 Aciunea apeiInfluena apei asupra structurii rutiere se manifest la nivelul fiecrui strat astfel /6/:

la nivelul mbrcminii; la nivelul fundaiei; la nivelul patului ciiDe asemenea o problem semnificativ o constituie colectarea apelor de suprafa (din ploi i topirea

zpezii).I.1.4 Aciunea temperaturiiAciunea temperaturii are o influen mai mare asupra structurilor aeroportuare, dect asupra

structurilor rutiere pentru drumuri, mai ales n cazul dalelor groase unde eforturile din variaii de temperaturisunt semnificative.

Mixtura bituminoas realizat trebuie s fie att de flexibil la temperaturi sczute pentru a

prevenii fisurarea, ct i suficient de rigid la temperaturi ridicate pentru a prevenii deformaiilepermanente. Spre deosebire de beton mixtura bituminoas este deformabil, deci amortizeazaciunea dinamic a vehiculelor i aeronavelor, se comport bine la temperaturile ridicate din timpulverii, permite realizarea unei suprafee fr rosturi, este uor de reparat, ns are o rezisten maislab la umezeal /3/, /5/.

I.2. Caracteristici de suprafaI.2.1 PlaneitateaCompactitatea stratului de uzur trebuie completat cu planeitatea acesteia, pentru a evita

proeminenele i discontinuitile.Din cauza vitezelor mari ale aeronavelor, acceleraiile verticale, atunci cnd suprafaa este

necorespunztoare, se produc micri de tangaj i de ruliu, resimite att de piloi ct i deamortizoarele aterizoarelor principale. O suprafaare necorespunztoare a stratului de uzur ambrcminii se poate traduce i prin stagnarea apelor din precipitaii.

I.2.2 Aderena pneu/ calePentru o aderen bun pneu cale, pneul trebuie s corespund cerinelor de fiabilitate i de

siguran a circulaiei.Forma texturii pneului are o mare influen asupra siguranei n circulaie att ncazul drumurilor, ct i n cazul suprafeelor aeroportuare, asupra confortului, precum i asupra uzuriicarosabilului.

Temperatura mediului ambiant modific rigiditatea mbrcminii bituminoase i implicit creterigiditatea pneului, cu repercursiuni asupra creterii rezistenei la rulaj, deci a creterii uzuriicarosabilului.


10/48



4

I.3 ntreinereDatorit traficului mare n timpul zilei, lucrrile dentreinere se realizeaz pe timpul nopii. Acest

lucru se realizeaz att n cazul structurilor rutiere pentru drumuri, ct i n cazul structurilor rutiereaeroportuare.

Lucrrilor de ntreinere folosite pentru aeroporturi sunt asemntoare lucrrilor de ntreinerepentru drumurile naionale, descrisen AND 554 i AND 533. Lucrrile i serviciile privind ntreinerea

aeroporturilor constau n totalitatea activitilor de intervenie ce se execut n tot timpul anului,determinate de uzura sau degradarea n condiii normale de exploatare, ce au ca scop asigurareacondiiilor tehnice necesare desfaurrii circulaiei rutiere n siguran, cu respectarea normelor nvigoare.

CAPITOLUL II. TIPURI DE STRUCTURI RUTIERE AEROPORTUARE

Aa cum se observ din capitolul precedent, structurile rutiere aeroportuare trebuie sndeplineasc dou categorii de condiii i anume /2/, /3/, /4/ :

- condiia de portan, care este dependent de regimul hidroclimatic,- condiii funcionale : integritatea suprafeei de uzur, suprafaarea i aderena pneu cale.

n alegerea structurii rutiere aeroportuare trebuie avui n vedere urmtorii factori :

- traficul preconizat; tipul/ caracteristicile pmntului de fundare; condiii climatice ; regimulhidrologic ; resursele locale de materiale ; termenul de dare n exploatare ; posibilitatea/ utilitateaexecuiei etapizate ; costul total : execuie, ntreinere ; probleme tehnice ridicate de ntreinere iranforsare.II.1 Structuri rutiere aeroportuare flexibile

Dintre materialele componente ale unei structuri rutiere flexibile sau mixte, mixtura bituminoas esteconsiderat a fi cel mai important material ce trebuie caracterizat cu acuratee.

Mixturile bituminoase se pot folosi att la lucrri noi, ct i la ntreinerea/ ranforsarea structurilor rutiereexistente att n cazul structurilor pentru drumuri, ct i n cazul structurilor aeroportuare.

Pentru structurile rutiere aeroportuare se pot realiza i mixturi bituminoase aeroportuareantikerosen /3/.

II.2 Structuri rutiere aeroportuare mixteAceste tipuri de structuri rutiere sunt alctuite, n principal, ca structuri rutiere rigide, care sunt

acoperite cu un strat de uzur din mixtur bituminoas. Betonul poate fi de diverse tipuri : discontinuu sauarmat continuu.

Ranforsarea aerodromurilor cu structuri suple i racordarea stratului de mixtur bituminoasadugat cu lucrrile existente este uor de realizat. Ranforsarea unei piste de beton este mult mai dificilpentru c nu se poate acoperi o dal veche de beton cu o dal nou care s lucreze la fel in acelaitimp cu ea. n concluzie trebuie fcut o nou structur avnd ea singurpropria rezisten /3/, /5/.

II.3 Structuri rutiere aeroportuare rigidePistele din beton au vizibilitate bun, consum mai redus de materiale i se ntrein uor cnd

sunt bine construite i au rosturile ngrijit executate,n plus rezist bine la pierderile de carburani i lasuflul reactoarelor, dar sunt dificil de reparat i consolidat /2/, /5/.

II.3.1 Beton de ciment rutierAceste tipuri de structuri sunt recomandate a se folosi la ranforsarea sistemelor rutiere rigide

existente, execuia mecanizat a mbrcmintei rutiere asigurnd reducerea duratei de execuie /3/.II.3.2 Beton de ciment armat

Aceasta nu este o soluie foarte ntlnit, dar se justific n cazul trenurilor de aterizarecomplexe, care solicit alternativ dalele separate de rosturile longitudinale.

II.3.3 Beton de ciment armat continuu (BAC)n cadrul acestor tipuri de mbrcmini lipsesc rosturile transversale de contracie

ncovoiere. Singurele tipuri de rosturi sunt cele de construcie i de dilatare. Avantajul acestei soluii esteabsena cvasitotal a lucrrilor de ntreinere, ceea ce face pe termen lung, cheltuielile echivalente s fie

comparabile cu alte soluii /3/.


11/48



5

II.3.4 Beton de ciment precomprimatAvantajele acestei soluii sunt urmtoarele /3/: utilizarea eficient a betonului de ciment, ceea

ce duce la reducerea grosimii mbrcmintei cu pn la 30% fa de soluia cu beton simplu ;Calitatea superioar a mbrcmintei de beton datorit reducerii numrului rosturilor i eliminareaaproape total a fisurilor, ceea ce micoreaz costurile lucrrilor de ntreinere ; Deformaiilembrcmintei pot depi de foarte multe ori pe cele ale unei dale de beton simplu. Dezavantajele

acestei soluii sunt urmtoarele : pierderea precomprimrii n timp ; costul ridicat.II.4 Situaia la nivel naional a structurilor rutiere aeroportuare flexibile

n acest domeniu experiena romneasc nu este relevant. n 1944 s-au folosit pentru prima datstraturi asfaltice la pistele aeroportuare, i anume la pista numrul 1 de la Aeroportul Internaional Henri CoandBucureti. Pista existent era din beton de ciment, cu o grosime a dalei de beton ntre 60 100 cm datoritranforsrilor succesive realizate de-a lungul timpului, odat cu extinderea pistei la lungimea actual de 3500 m.Peste aceast dal de beton s-au aplicat dou straturi bituminoase cu grosimea de aproximativ 10 cm.n 2007 2008 s-a modernizat n dou etape pista de pe Aeroportul Internaional Bucureti Bneasa (AurelVlaicu). Proiectarea acestei soluii de modernizare a pornit de la Norma Francez Proiectarea structuriloraeroportuare volumele 1 si 2 , elaborate de STBA Serviciul Tehnic al Bazelor Aeriene Paris Frana.Modernizarea pistei de decolare - aterizare a constat n ranforsarea structurii actuale din beton de ciment cu

straturi bituminoase n grosime de pn la 25 cm.

II.5 Situaia la nivelinternaional a structurilor rutiere aeroportuare flexibileLa nivel internaional pistele aeroportuare cu structur rutier flexibil sunt din ce n ce mai folosite.

Asociaia European a Constructorilor de Structuri Rutiere pe baz de mixtur bituminoas a ntocmit un raportcu privire la folosirea pentru principalele aeroporturi din Europa i America a mixturii bituminoase pentrurealizarea pistelor noi, dar i a ranforsrii celor existente. Conform acestei Asociaii pentru straturile derezisten se folosesc mixturi bituminoase cu bitumuri dure sau bitumuri modificate cu polimeri, iar pentrustratul de uzur se folosesc mixturi bituminoase cu fibre sau mixturi bituminoase cu bitum modificat cu polimeri.

CAPITOLUL III. CONDIII TEHNICE PENTRU MIXTURILE BITUMINOASE AEROPORTUAREn ara noastr nu exist norme specifice pentru mixturi bituminoase aeroportuare, de aceea s-a

ncercat s se gsesc i s se sintetizeze caracteristicile mixturilor bituminoase aeroportuare din norme alealtor ri. Normele sintetizate n acest capitol sunt normele franceze i standardele europene.

Mixtura bituminoas reprezint un amestec de agregate naturale sau artificiale, filer i bitum, decicaracteristicile bune ale mixturii bituminoase presupun caracteristici bune ale materialelor componente.

III.1 Norme franceze i standarde europene

Realizarea straturilor rutiere de uzur i legatur ale structurilor aeroportuare conform normelorfranceze i standardelor europene presupune folosirea urmtoarelor norme : NF P98-131 (Betons bitumineuxpour chaussees aeronautiques), SR EN 13108 1 (Beton asfaltic pentru drumuri, aeroporturi i alte suprafeecirculabile), SR EN 13108 4 (Mixturi bituminoase cilindrate la cald pentru drumuri i aeroporturi) i SR EN13043/2003 (Agregate pentru mixturi bituminoase la drumuri, aeroporturi i alte suprafee de trafic) /12/, /13/,

/14/, /15/, /16/, /17/, /18/, /19/, /20/, /21/, /22/, /23/, /24/, /25/, /26.

CAPITOLUL IV CARACTERISTICILE MATERIALELOR COMPONENTE ALE MIXTURILORBITUMINOASE AEROPORTUARE

IV.1 GeneralitiMixtura bituminoas este un material complex, iar determinarea proprietilor fundamentale fizico

mecanice ale sale reprezint o problem dificil, datorit numarului mare de variabile care intervin /10/,/27/, /28/, /29/.

IV.2 BitumulBitumul este un amestec complex de hidrocarburi solubile n sulfura de carbon.Importana bitumului se datoreaz naturii i proprietilor sale ce influeneaz ntr-o mare msur

rezistena la oboseal a mixturilor bituminoase (Moutier i al. 1990), precum i fisurarea la temperaturi joase(King i al. 1993).


12/48



6

Bitumul este un material necesar realizrii mixturilor bituminoase, datorit capacitii sale de aaglomera materialele minerale ntre ele /10/, /30/. Bitumul rutier pe lng rolul de a aglomera granuleleminerale ntre ele, trebuie s aib stablitate n timp i rezisten la aciunea apei. Mixtura bituminoasrezultat trebuie s nu fie foarte flexibil vara i foarte rigid iarna.

IV.3 Agregate naturalele

Asemeni bitumului, agregatele naturale sunt materiale ce intr n alctuirea mixturiibituminoase. Agregatele naturale folosite n cadrul mixturilor bituminoase pentru aeroporturi se mpartn urmtoarele categorii /27/, /30/, /33/: cribluri se obin n cariere prin spargere i sortare a rocilor;nisipuri de concasaj se obin asemntor criblurilor, n cariere; nisipurile naturale se extrag dinalbiile rurilor sau din balastiere;

IV.4 FilerulFilerul reprezint a treia parte component a mixturii bituminoase, pe lng bitum i agregatele

naturale. Filerul se definete ca fiind o pulbere mineral, cu granule sub 0.63 mm i minim 80 % granule sub0.09 mm, obinut prin mcinarea fin a rocilor calcaroase sau prin stingerea n pulbere a varului, urmat desepararea corespunztoare.

Filerul nu d reacii chimice cu substanele componente ale bitumului i mbuntete

plasticitatea acestuia, ntrziind astfel procesul de mbtrnire. Datorit suprafeei specifice mari ifenomenului de absorbie provocat de aceasta filerul are o influen favorabil asupra caracteristicilormixturilor bituminoase.

CAPITOLUL V. PROIECTAREA UNEI REETE OPTIME DE MIXTUR BITUMINOASAEROPORTUR

V.1 GeneraliiProiectarea unei reete optime de mixtur bituminoas presupune alegerea unui amestec

optim de agregate, filer i bitum pentru a obine o durabilitate ct mai mare a mixturii bituminoase. De-a lungul timpului muli cercettori s-au preocupat de gsirea unei metode de proiectare a mixturilorbituminoase. Dou dintre metodele dezvoltate n timp au fost: metoda Marshall i metoda Superpave.

Metoda Marshall presupune realizarea unei mixturi bituminoase durabile, avnd n vedereanaliza stabilitate/ fluaj i densitate/ volum de goluri.

Odat cu creterea traficului i ncrcrii pe osie s-a dezvoltat o alt metod pentru ambuntii proiectarea mixturilor bituminoase.Aceast nou metod a luat natere n anul 1987 i a fost dezvoltat de Strategic Highway ResearchProgram (SHRP) n S.U.A.. Aceast metod a avut n vedere trei obiective /29/, /34/, /35/, /36/, /37/,/38/, /39/:

1) evaluarea performanelor mixturii bituminoase; 2) ncercarea materialelor componente; 3)folosirea compactrii giratorii.

Chiar dac a aprut aceast metod nou de proiectare a mixturilor bituminoase, metodaMarshall este foarte folosit nc datorit simplitii sale.

V.2 Studiu experimentalV.2.1 Prezentarea reeteiObiectivul acestei cercetri este acela de a stabili o reet de mixtur bituminoas cu bitum

modificat pentru aplicaii n domeniul structurilor rutiere aeroportuare.Bitumul folosit este un bitum OMV modificat, special pentru aeroporturi. Agregatele folosite au fost

cribluri i nisip concasat de la cariera REVRSAREA.Filerul folosit este filer Holcim.ntruct normele romneti nu prevd cerine n ceea ce privete proiectarea reetei de mixtur bituminoas

pentru aeroporturi n vederea stabilirii amestecului de agregate s-a propus o curb granulometric ce a urmritNorma Francez (NF P 98-131) i French Design Manual LCPC 2007.

Proiectarea reetei mixturii bituminoase aeroportuare s-a realizat att prin metodaMARSHALL, ct i prin metoda SUPERPAVE. Procentul de bitum trebuie s fie peste 5.2 % conformFrench Design Manuel LCPC.


13/48



7

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.01 0.1 1 10 100

sita, mm

treceri,

%

min BA 16 (SR 174-1:2009) max BA 16 (SR 174-1:2009) BBA 14 (NF P 98-131) BBA 16 (proiectata) Figura V.2.1.1 Curba granulometric a mixturii bituminoase

V.2.2 Studiul comparativ MARSHALL SUPERPAVEMetoda de proiectare MARSHALL

S-au confecionat probe cilindrice de mixtur bituminoas cu procentul de bitum estimat i cu

procentul de bitum estimat - 0.5 % i + 0.5 %. Compactarea s-a fcut prin impact, cu ajutorul ciocanuluiMarshall, aplicnd cte 50 de lovituri pe ambele fee ale probei. Probele au fost ncercate la aparatul Marshall,la o temperatur de 60 oC, iar parametrii rezultai au dat informaii despre stabilitatea i fluajul Marshall,conform tabelului V.2.2.1 i figurilorV.2.2.1; V.2.2.2 i V.2.2.3.

TabelulV.2.2.1 Rezultate obinute la aparatul MarshallBitum

(%)Densitate

aparent (kg/m3)StabilitateMarshall

(kgf)

Fluaj Marshall(mm)

5.0 2575 1363 2.255.2 2555 1380 1.905.5 2579 1390 2.305.75 2556 1288 2.55

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, %

stabilitateMarshall,kgf

Figura V.2.2.1 Stabilitatea Marshall n funcie de procentul de bitum

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, %

fluajMarshall,mm

Figura V.2.2.2 Fluajul Marshall n funcie de procentul de bitum


14/48



8

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

ita

teaparen

ta,

g/cm

3

Figura V.2.2.3 Densitatea aparenta n funcie de procentul de bitum

Din cele prezentate mai sus rezult c procentul optim de bitum este 5.3 %, iar caracteristicilemixturii bituminoase sunt date n tabelul V.2.2.2.

Tabelul V.2.2.2 Caracteristicile mixturii bituminoase pentru procentul optim de bitumCaracteristica Valori

obinuteStabilitate Marshall, KN 14

Fluaj Marshall, mm 2.2Densitate aparenta, kg/m3 2565

Valorile greutii specifice maxime teoretice, Gmm, a greutii specifice aparente a mixturiibituminoase compactate, Gmb, a greutii specifice a bitumului Gb, a greutii specifice efective aagregatelor, Gse i a greutii specifice volumice a agregatelor Gsb, utilizate n calculul volumului de goluridin mixtura compactat (Va), volumului de goluri n amestecul de agregate (VMA) i volumului de goluriumplute cu bitum (VFA) sunt prezentate n tabelul V.2.2.3.

Tabelul V.2.2.3 Valorile greutilor specifice (Marshall)Gmb

(kg/m3)Gb

(kg/m3)Gsb

(kg/m3)Gse

(kg/m3)Gmm

(kg/m3)2565 1030 2790 2950 2685

Valorile obinute pentru calculul volumului de goluri din mixtura compactat (Va), volumului degoluri n amestecul de agregate (VMA) i volumului de goluri umplute cu bitum (VFA) sunt prezentate ntabelul V.2.2.4.

Tabelul V.2.2.4Volumele de goluri obinute (Marshall)Proprieti volumetrice ale

mixturii bituminoaseValori

obinuteVa (%) 4.5

VMA (%) 12.94

VFA (%) 65.22

Metoda de proiectare SUPERPAVEPentru proiectarea reetei prin metoda Superpave (alegerea procentului optim de liant) s-a

considerat granulozitatea impus n studiul Marshall i s-au propus trei procente de bitum (4.8 %; 5.3 %; 5.8%). Specificaiile considerate privind nivelele de proiectare Nin (numr iniial de giraii), Npr (numr proiectatde giraii) i Nmax (numr maxim de giraii) sunt conform STSP 401-015, funcie de ncrcarea de calculpentru aeroporturi:Nin = 8 giraii, Npr = 100 giraii i Nmax = 160 giraii. Probele cilindrice s-au confecionat lanumr maxim de giraii.


15/48



9

Tabelul V.2.2.5 Valorile greutilor specifice (Superpave)Procentde bitum

Gmb(kg/m3)

Gb(kg/m3)

Gsb(kg/m3)

Gse (kg/m3) Gmm(kg/m3)

4.8% 2592 1030 2790 2953 27105.3% 2609 1030 2790 2950 26855.8% 2620 1030 2790 2960 2670

Rezultatele obinute n urma prelucrrii datelor furnizate la compactare sunt prezentate nfigurile V.2.2.4; V.2.2.5; V.2.2.6 i V.2.2.7.

0

5

10

15

20

25

1 10 100 1000

Numar giratii

Volumd

e

goluriinmixturacompactata,

Va,

%

4.80%

5.30%

5.80%

Figura V.2.2.4 Volumul de goluri n mixtura compactat funcie de numrul de giraii

7

12

17

22

27

32

1 10 100 1000

Numar giratii

Volumd

egoluriinames

teculdeagregate,

VMA,

%4.80%5.30%

5.80%

Figura V.2.2.5 Volumul de goluri n amestecul de agregate funcie de numrul de giraii

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1 10 100 1000

Numar giratii

Volumdegoluriumplutecubitum,VFA

,%

4.80%

5.30%

5.80%

Figura V.2.2.6 Volumul de goluri umplute cu bitum funcie de numrul de giraii


16/48



10

2

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

1 10 100 1000

Numar giratii

Densitateaaparen

taamixturiicompactate,

g/cm3 4.80%

5.30%

5.80%

Figura V.2.2.7 Densitatea aparent a mixturii asfaltice funcie de numrul de giraii

Rezultatele obinute n vederea alegerii procentului de bitum, pentru cele trei procente de liantfolosite, sunt prezentate n tabelul V.2.2.6.

Tabelul V.2.2.6Rezultate obinute n vederea procentului de bitum

Tabelul V.2.2.7Volumele de goluri obinute (Superpave)Proprieti volumetrice ale

mixturii bituminoaseValori obinute

Va (%) 4.07VMA (%) 12.57VFA (%) 67.64

n concluzie reeta proiectat va avea procentul de bitum de 5.3 %.Pe baza determinrilor fcute pentru cele dou metode de proiectare s-a stabilit ecuaia de

corelare ntre proprietile volumetrice ale mixturii bituminoase proiectate (tabelul V.2.2.8 i figuraV.2.2.8).

Tabelul V.2.2.8Proprietile volumetrice ale mixturii bituminoase proiectateMetoda de proiectare a

reetei mixturii bituminoase,BBA 16

Gmb(g/cm3)

Va(%)

VMA(%)

VFA(%)

Marshall 2.565 4.5 12.94 65.22Superpave 2.609 4.07 12.57 67.64


17/48



11

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Superpave

Marshall

Figura V.2.2.8 Proprietile mixturii bituminoase aeroportuare BBA 16 rezultate din metodele

Marshall i Superpave

Din reprezentarea grafic a proprietilor mixturii bituminoase aeroportuare s -a obinut odreapt , definit de urmtoarea ecuaie:

y = 0.9577 x +0.502 R2 = 0.9999, [V.2.2.1]

unde: y este metoda Marshall; x metoda Superpave; R2 coeficient de corelare.

V.2.3 Caracteristicile fizico-mecanice ale mixturii bituminoase proiectaten conformitate cu prevederile SR EN 13108-1 i NF P 98-131 s-au efectuat urmtoarele

ncercri pe mixtura bituminoas proiectat:

Tabelul V.2.3.1Caracteristicile mixturii bituminoase proiectate

Mixtur pentru aeroporturi(BBA 16)

Rezultate delaborator

NF P98-131

SR EN13108-1

Volum de goluri: maximum, %

minimum, %

4.07 Vmax 5

Vmin 4Min. volum de goluri umplute cu bitum 67.6 VFBmin 60Max. volum de goluri umplute cu bitum 67.6 VFBmax 68Volum de goluri n amestecul de agregate 12.57 VMAmin 12Volum de goluri dup 10 gitaii 11.88 V10Gmin 11Treceri 1.4D

D20.063

10036.038.96

10090-10010-600-11

Coninut de bitum, % 5.3 5.2Valori Marshall S, KN

F, mm

Q, KN/mm

142.2

6.36

Smin 12.5F2

Qmin 4Rezistena la deforaii permanente-max. adncimea fgaului, %-max. viteza de deformaie la ornieraj mm/ 103cicluri

4.880.544

20 PRDAIR 5.0WTSAIR5.0

Modulul de rigiditate:2PTR, 15oC, 10Hz: - min.

- max.4PR, 20oC, 8Hz: - min.

- max.

8591

6522

> 4500 Smin 7000Smax 9000Smin 5500Smax 7000

Rezistena la deformaii permanente (fluaj dinamic)-max. vitezei de deformaie, 50oC, 300 KPa

2.5-

fcmax 4Rezistena la oboseal (104 2x106) cicluri 300 6 6310

Gmb

Va

VMA

VFA


18/48



12

150Tabelul V.2.3.2Rezistena la carburani a mixturii bituminoase proiectate

Mixtur pentru aeroporturi (BBA 16) Rezultate de laborator SR EN 12697-43Rezistena la carburani:- pierderea de mas dup 24h- pierdea de mas dup 72h

2.3 %4.65 %

< 5 %

CAPITOLUL VI. MODULUL DE RIGIDITATE I COMPORTAREA LA OBOSEAL A MIXTURILORBITUMINOASE AEROPORTUARE

VI.1 Sintez documentarVI.1.1 Fenomenul de obosealOboseala apare i evolueaz din cauza deformaiilor de ntindere repetate provenite din

ncrcrile date de trafic care determin eforturile de ntindere din stratul rutier /54/, /55/, /56/, /57/,/58/, /59/, /60/, /61/, /62/, /63/, /64/, /65/, /66/, /67/, /68/, /69/, /70/, /71/, /72/, /73/, /74/, /75/, /76/, /77/,/78/, /79/, /80/, /81/, /82/, /83/, /84/.

Principalele mecanisme de degradare a structurilor rutiere sunt mecanismele de fisurare imecanismele de deformaii permanente.

n ceea ce privete fisurarea exist 4 tipuri de mecanisme, i anume /77/, /85/:Fisurare prin oboseal datorat repetrii ncrcrilorFisurare prin oboseal datorat variaiilor de temperaturFisurare de origine termicFisurare datorat transmiterii fisurilor din stratul suport;

n proiectarea structurilor rutiere, oboseala a constituit ntotdeauna un factor important, ce a trebuit luatn considerare.

VI.1.2 Factori externi ce influeneaz fenomenul de obosealSolicitrile repetate

Structurile rutiere supuse solicitrilorrepetate se rup datorit fenomenului de oboseal. Un material se rupe la

o anumit tensiune dintr-o singur ncercare; dac este supus la o tensiune mai mic dect cea de rupere el se varupe dup un numr N de solicitri, atunci spunem c se rupe prin oboseal /64/, /76/, /77/, /82/, /84/, /88/, /89/.Temperatura i/ sau frecvena

Efectul n urma solicitrii de ncovoiere este deteriorarea materialului prin fisurare datoritrepetrii ncercrilor. Fenomenul de oboseal este predominant la temperaturi sczute i frecvenede solicitare ridicate. Proprietile mixturilor bituminoase depind de temperatur i de viteza deaplicare a ncrcrii. Ele sunt caracterizate de mrimea numit modul complex, E* /90/, /91/ .

Condiii de testare. Modul de ncrcare i tipuri de ncrcriSe tie c straturile din mixturi bituminoase sub solicitri repetate se rup datorit fenomenului

de oboseal, fenomen care este foarte complex din cauza diverilor parametri care intervin (temperatur,umiditate, mbtrnire i vitez de ncrcare).

VI.1.3 Factori interni ce influeneaz fenomenul de oboseal

Dup cum bine se tie mixtura bituminoas reprezint un amestec de agregate, bitum i fibre. Alctuireamixturilor bituminoase este foarte complicat datorit numrului de parametrii ce intervin.

Parametrii interni ce influeneaz apariia fenomenului de oboseal sunt:- tipul agregatelor i al curbei granulometrice; compactarea (volumul de goluri); natura

liantului; coninutul de liant;coninutul de filer.Tipul agregatelor i al curbei granulometrice

n urma studiilor Sousa i al. au observat c dimensiunea agregatelor are un rol important ncomportamentul mixturii bituminoase la oboseal. Ei au observat c mixtura bituminoas are orezisten mai mare la oboseal n cazul n care coninutul de agregate mici este mai mare /88/.

n ceea ce privete curba granulometric Carswell i al. au observat c n cazul n care mixturabituminoas are o curb granulometric continu, are i o mai bun rezisten la oboseal /92/.

Soliman i al. au observat c pentru aceeai compactare, forma agregatelor (de balastier sau

de carier) nu are un rol important n rezistena mixturii bituminoase, din contr pentru aceeai


19/48



13

energie de compactare, densitatea, modulul i durata de via sunt mai mari n cazul unei mixturibituminoase alctuit doar din agregate de ru.

Volumul de goluriPentru Bazin rezistena la oboseal este mai mare pentru o compactare mai mare.Soliman i al. au ajuns la concluzia c volumul degoluri este n strns legtur cu modul de punere

n oper. Modul de punere n oper a mixturii bituminoase are influen asupra impermeabilitii, modulului de

rigiditate, rezistenei la oboseal i la deformaii permanente /82/, /83/.Carswell i al. au observat i ei c o crete a volumului de goluri presupune o scdere arezistenei la oboseal a mixturilor bituminoase /92/.

Coninutul de liantProcentul de liant este calculat avnd n vedere un coeficient k ce include consumul de liant

pentru bitumarea unei suprafee de 1m2de agregate, suprafaa specific i un coeficient .Carswell i al. au observat c procentul de liant are un rol important n reziste na la oboseal a

mixturilor bituminoase. Creterea procentului de liant mbuntete comportamentul la obosealpn la o valoare limit. Peste aceast valoare limit rezistena la oboseal scade.

Natura liantuluiAvnd n vedere studii din literatur s-a putut observa c natura liantului este foarte important

n rezistena la oboseal a mixturilor bituminoase.

Din punct de vedere al penetraiei Sousa a observat c bitumurile dure au o comportare bun laoboseal dac sunt folosite n straturi de uzur groase /84/. KHATTAK i al. au observat c mixturilebituminoase cu bitumuri modificate cu polimeri au o rezisten mult mai bun la oboseal dect mixturilebituminoase cu bitumuri originale. Carswell i al. au confirmat i ei c influena bitumurilor modificate cupolimeri este semnificativ asupra rezistenei mixturilor bituminoase la oboseal. Paul i al. au observat cmixturile bituminoase cu bitumuri modificate cu polimeri au un modul de rigiditate mult mai mic dectmixturile bituminoase cu bitum original /93/.

Coninutul de filerSoliman i al. au observat importana raportului filer/ bitum pentru valoarea modulului. n ceea ce

privete rezistena la oboseal , efectul variaiei dozajului de filer este mai sensibil la oboseal dect lamodul /80/, /81/.

Natura filerului nu are influen asupra rezistenei la oboseal a mixturilor bituminoase, dup cum au

observat Kandhal i al.. Totui studiile mai recente realizate de Tapkin i al. au artat o cretere cu 15 % - 22 % aduratei de via la oboseal a mixturilor bituminoase realizate cu ciment.

VI.1.4 Evaluarea rezistenei la obosealIndiferent de cele dou moduri de solicitare caracteristicile epruvetelor din mixtur bituminoas

ncercate evolueaz funcie de timp. Modulul de rigiditate se diminueaz, unghiul de faza crete ienergia disipat crete sau descrete funcie de modul de solicitare.

Criteriul evalurii modulului de rigiditate Criteriul clasic de oboseal

Durata de via a unei mixturi bituminoase reprezint numrul de cicluri corespunztormodulului de rigiditate egal cu jumtate din modulul de rigiditate iniial /77/, /85/, /49/, /50/.

Criteriul ruperiiAcest criteriu consider c durata de via a mixturii bituminoase se determin n momentul ruperii efective

a probei. Acest criteriu se utilizeaz n special n cazul unui test la efort constant, deoarece n cazul unui test ladeformaie constant s-ar putea ca epruveta s nu se rup efectiv niciodat.

Criteriul diminurii pariale a modulului de rigiditateRiviere a efectuat un studiu pe mixturi bituminoase avnd n vedere perioade de repaus.

Acesta a urmrit evoluia modulului complex pn n momentul n care acesta a ajuns la 10% dinvaloarea sa iniial, lucru ce presupune determinarea parametrilor ce influeneaz oboseala la 50000de cicluri. Acest criteriu face posibil cuantificarea autoreparrii materialului /77/.

Criteriul curbei Weibulln anul 2002 Tasi i al. au propus reprezentarea dreptei de oboseal avnd ca i coordonate

ln (ln (N)) i ln (ln (SR)). Curba astfel obinut se numete Weibull. SR reprezint raportul ntremodulul de rigiditate pentru un numr de cicluri N i modulul iniial. Un prim avantaj al acestei

reprezentri este dat de uurina determinrii modulului de rigiditate att n laborator ct i in situ. Aldoilea avantaj se datoreaz faptului c rigiditatea este un element de baz n dimensionareastructurilor rutiere /90/.


20/48



14

Conceptul energiei disipateVan Dijk a explicat diferena dintre testele de efort controlat i cele de deformaie controlat

prin conceptul de energie disipat. Energia este absorbit mult mai repede la efort constant dect ladeformaie constant. Bonnaure a menionat c msurtorile fcute pe un numr mare de mixturi

bituminoase nu au confirmat aceast ipotez.VI.1.5 Tipuri de ncercrincercrile folosite sunt urmtoarele: ncercarea la ncovoiere n dou puncte pe probe trapezoidale

(epruveta este ncastrat la baza mare, iar solicitarea este aplicat n partea de sus, la baza mic),ncercarea la ncovoiere n dou puncte pe probe prismatice (epruveta este ncastrat la baza de jos, iarsolicitarea este aplicat n partea de sus, la baza de sus), ncercarea la ncovoiere n trei puncte pe probeprismatice (epruveta are dou reazeme simple pe care se sprijin, iar solicitarea este aplicat la mijlocul ei),ncercarea la ncovoiere n patru puncte pe probe prismatice (epruveta se sprijin pe dou reazeme simplei solicitarea este aplicat n dou puncte simetrice ce mpart grinda n 3 pari egale), ncercarea la ntindereindirect pe probe cilindrice (acest tip de studiu a fost realizat n 1968 de Kennedy la Universitatea Texa s,epruveta cilindric de ncercare trebuie supus la ncrcri repetate de compresiune cu un semnal dencrcare al funciei haversine printr-un plan diametral vertical) /49/, /50/.

VI.2 STUDIUL EXPERIMENTALVI.2.1 ncercarea la ncovoiere n dou puncte pe probe trapezoidale

Modulul de rigiditate al mixturii bituminoase /49/, /94/Probele ncercate au fost tiate din plci confecionate la compactorul cu role.

ncercrile pentru determinarea modulului de rigiditate al mixturii bituminoase BBA 16 s-aufacut la diferite frecvene (5Hz, 10Hz, 15Hz, 20Hz, 25Hz) i diverse temperaturi (0 oC, 5 oC, 10 oC,15 oC, 20 oC, 30 oC).

Influena temperaturii asupra modulului de rigiditate pentru diferite frecvene esteprezentat n figura VI.2.1.4.

Figura VI.2.1.4 Modulul de rigiditate al mixturilor bituminoase BBA 16 funcie de temperatur pentru diferitefrecvene

Influena frecvenei asupra modulului de rigiditate pentru diferite temperaturi esteprezentat n figura VI.2.1.5.


21/48



15

Figura VI.2.1.5 Modulul de rigiditate al mixturii bituminoase BBA 16 funcie de frecven pentru diferitetemperaturi

Influena frecvenei asupra normei modulului complex pentru diverse temperaturi,n coordonate bilogaritmice este conform figuri VI.2.1.6 (curbe izoterme)

Figura VI.2.1.6 Curbe izoterme ale mixturii bituminoase BBA 16

Influena temperaturii asupra normei modulului complex pentru diverse frecvene,n coordonate bilogaritmice este conform figurii VI.2.1.7 (curbe izocrone)

Figura VI.2.1.7 Curbe izocrone ale mixturii bituminoase BBA 16

Reprezentarea prii imaginare E2a modulului complex funcie de partea real E1 amodulului complex este conform figurilor VI.2.1.8 (diagrame Cole Cole);

Figura VI.2.1.8 Diagrame Cole Cole ale mixturii bituminoase BBA 16

Reprezentarea unghiului de faz funcie de norma modulului complex este conformfigurilor VI.2.1.9 (diagrame Black);


22/48



16

Figura VI.2.1.9 Diagrame Black ale mixturii bituminoase BBA 16

Rezistena la oboseal a mixturii bituminoase /50/

Rezistena la oboseal a mixturii bituminoase pentru aeroporturi BBA 16 esteprezentat n figurile VI.2.1.10 i VI.2.1.11.

Figura VI.2.1.10Dreapta de oboseal a mixturii bituminoase BBA 16 pentru o temperatur de 10oC

Figura VI.2.1.11Dreapta de oboseal a mixturii bituminoase BBA 16 pentru o temperatur de 15oC

VI.2.2 ncercarea la ncovoiere n patru puncte pe probe prismatice

Modulul de rigiditate al mixturii bituminoase /49/, /94/Probele ncercate au fost tiate din plci confecionate la compactorul cu role.ncercrile pentru determinarea modulului de rigiditate al mixturii bituminoase BBA 16 s-au

facut la diferite frecvene (0.1 Hz, 0.2 Hz, 0.5 Hz, 1 Hz, 2 Hz, 5 Hz, 8 Hz, 10 Hz, 15 Hz, 20 Hz, 25 Hz)i diverse temperaturi (-5 oC, 0 oC, 5 oC, 10 oC, 15 oC, 20 oC, 30 oC)

Influena temperaturii asupra modulului de rigiditate pentru diferite frecvene esteprezentat n figurile VI.2.2.2.


23/48



17

Figura VI.2.2.2 Modulul de rigiditate al mixturii bituminoase BBA 16 funcie de temperatur pentru diferitefrecvene

Influena frecvenei asupra modulului de rigiditate pentru diferite temperaturi esteprezentat n figurile VI.2.2.3.

Figura VI.2.2.3 Modulul de rigiditate al mixturii bituminoase BBA 16 funcie de frecven pentru diverse

temperaturi Influena frecvenei asupra normei modulului complex pentru diverse temperaturi, n

coordonate bilogaritmice este conform figurii VI.2.2.4 (curbe izoterme)

Figura VI.2.2.4 Curbe izoterme ale mixturii bituminoase BBA 16

Influena temperaturii asupra normei modulului complex pentru diverse frecvene, ncoordonate bilogaritmice este conform figurii VI.2.2.5 (curbe izocrone)

Figura VI.2.2.5 Curbe izocrone

Reprezentarea prii imaginare E2a modulului complex funcie de partea real E1 amodulului complex este conform figurii VI.2.2.6 (diagrame Cole Cole);


24/48



18

Figura VI.2.2.6 Diagrame Cole Cole ale mixturii bituminoase BBA 16

Reprezentarea unghiului de faz funcie de norma modululu i complex este conformfigurii VI.2.2.7 (diagrame Black)

Figura VI.2.2.7 Diagrama Black a mixturii bituminoase BBA 16

Rezistena la oboseal a mixturii bituminoase /50/Probele ncercate au fost tiate din plci confecionate la compactorul cu role.

Rezistena la oboseal a mixturii bituminoase pentru aeroporturi BBA 16 esteprezentat n figurile VI.2.2.8; VI.2.2.9 i VI.2.2.10.

Figura VI.2.2.8 Dreapta de oboseal a mixturii bituminoase BBA 16 pentru o temperatur de15 oC i o frecven de 30 Hz


25/48



19

Figura VI.2.2.9 Dreapta de oboseal a mixturiibituminoase BBA 16 pentru o temperatur de15 oC i o frecven de 25 Hz

Figura VI.2.2.10 Dreapta de oboseal a mixturii bituminoase BBA 16 pentru o temperatur de30 oC i o frecven de 30 Hz

VI.2.3 Modulul de rigiditate i rezistena la oboseal a mixturii bituminoaseaeroportuare comparaie ntre diferite tipuri de probe

Modulul de rigiditate funcie de tipul epruvetei este prezentatn figura VI.2.3.1. S-adeterminat modulul de rigiditate pe probe trapezoidale i prismatice la diferitetemperaturi, iar pentru probe cilindrice s-a determinat la doar la o temperatur de15 oC.

Figura VI.2.3.1 Modulul de rigiditate al mixturii bituminoase BBA 16 funcie de temperatur i

forma probei


26/48



20

Modulul de rigiditate pe probe trapezoidale se coreleaz cu temperatura de ncercat conform

figurii VI.2.3.2.

y = -2E-08x2

- 0,0032x + 41,325

R2

= 0,9582

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Modulul de rigiditate [MPa]

Temperatura[oC]

Figura VI.2.3.2 Variaia modulului de rigiditate funcie de temperatur pe probe trapezoidale

Modulul de rigiditate pe probe prismatice se coreleaz cu temperatura de ncercat conform

figurii VI.2.3.3.

y = 5E-08x2 - 0,0029x + 36,854

R2 = 0,9963

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5000 10000 15000 20000 25000

Modulul de rigiditate [MPa]

Temperatura[oC]

Figura VI.2.3.3 Variaia modulului de rigiditate funcie de temperatur pe probe prismatice

Panta dreptelor de oboseal pentru ncercarea la ncovoiere n dou puncte s -a determinat nurma unei reprezentri n scar dublu lg conform figurii VI.2.3.4.

Figura VI.2.3.4 Drepte de oboseal ale mixturii bituminoase BBA 16 obinute pe probetrapezoidale

Panta dreptelor de oboseal pentru ncercarea la ncovoiere n patru puncte s-a determinat nurma unei reprezentri n scar dublu ln conform figurii VI.2.3.5.


27/48



21

Figura VI.2.3.5 Drepte de oboseal ale mixturii bituminoase BBA 16 obinute pe probeprismatice

Conform SR EN 13108-20 parametrul b, privind panta dreptelor de oboseal obinute peprobe prismatice i trapezoidale se coreleaz cu temperatura de ncercat aa cum este prezentat nfigura VI.2.3.6.

y = 20x - 10

R2 = 1

0

5

10

15

20

25

30

35

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Parametrul b

Temperatura(oC)

Figura VI.2.3.6Variaia parametrului b funcie de temperatur pe probe prismaticei trapezoidale conform SR EN13108-20

Pe baza rezultatelor obinute privind rezistena la oboseal pe probe trapezoidale i pe probeprismatice s-au reprezentat valorile n figura VI.2.3.7.

y = 1,1148x - 1,7808

R2

= 0,981

0

1

2

3

4

5

6

7

0 1 2 3 4 5 6 7 8

log (Numar de cicluri) - 2PB

log

(Numar

dec

icluri

)-4PB

Figura VI.2.3.7 Variaia numrului de cicluri la rupere din ncercarea pe probe trapezoidalefuncie de numrul de cicluri la rupere din ncercarea pe probe prismatice

= 350microdef.

= 450microdef.

= 250microdef.


28/48



22

Rezistena la oboseal, privind numrul de cicluri, pe probe trapezoidale se coreleaz curezistena la oboseal pe probe prismatice dup o ecuaie de urmtoarea form:

y = 1.1148 x 1.7808 R2 = 0.981 [VI.2.3.4],unde: y este logaritmul numrului de cicluri la rupere din ncercarea pe probe prismatice;

x - logaritmul numrului de cicluri la rupere din ncercarea pe probe trapezoidale;

CAPITOLUL VII. DEFORMAII PERMANENTE ALE MIXTURILOR BITUMINOASEVII.1 Sintez documentar

VII.1.1. GeneralitiUn alt fenomen important n cazul mixturilor bituminoase este cel de fguire.Deformaiile permanente se produc datorit ncrcrilor repetate din trafic suprapuse cu

temperatura ridicat /94/, /95/, /96/, /97/, /98/, /99/, /100/, /101/, /102/.Fguirea se manifest sub forma unor neregulariti att in profil longitudinal, ct i n profil

transversal. n cazul mixturilor bituminoase deformaiile permanente apar n principal datorit fluajuluibitumului din alctuire (Odeon, 1995 i Vestraeten, 1995) /103/, /104/.

Astfel se disting trei tipuri de mecanisme ale deformaiilor permanente /108/, /109/: Deformaii permanente de structur (profil tip V ) se datoreaz n general:

Deformaii permanente din fluaj se datoreaz : Deformaii permanentede uzur se datoreaz: Stadiile fluajului

Timp

s=const

A

B

CDeformatia

specifca

Rupere

I II III

Figura VII.1.1.1 Stadiile fluajului

I fluaj nestabilizat viteza de deformaie crete rapid;II fluajul stabilizat viteza de deformaie este constant;III cedarea - viteza de deformaie crete rapid i apare ruperea /30/.VII.1.2. Factori ce influeneaz deformaiile permanente

n ceea ce privete factorii ce determin apariia fenomenului de fguire putem spune cexist dou tipuri de factori:

a) factori interni (ce in cont de alctuirea mixturilor bituminoase):natura compuilor;compoziiavolumetric;interaciunea ntre compui.b) factori externi: temperatura;ncrcrile mecanice.

VII.1.3 Principalele teste pentru deformaiile permanente din fluajTestul Marshall aparine categoriei de teste empirice cu ncrcare unic;

determin fluajul i stabilitatea mixturii bituminoase;Fluajul static ncrcarea este unic;

determin o proprietate intrinsec a materialului, i anume modulul dedeformaie;

Fluajul dinamic ncrcarea este repetat; se poate determina modulul de deformaie reversibil i modulul de

deformaie permanent;Fguirea ncrcare repetat;

nu permite determinarea unei proprieti intrinseci a materialului, cidoar evoluia deformaiei n timp funcie de ncrcarea repetat;


29/48



23

VII.1.4 Metode de evaluare a deformaiilor permanente Pentru evaluarea adncimii fgaului exist destul de multe metode (metoda Kentucky, metodaShell i metoda Asphalt Institute), dar marea majoritate utilizeaz criteriul deformaiei fundaiei. O metodce a fost modificat este metoda Shell, care a introdus testul de fluaj /102/, /105/, /107/, /109/.

Metoda deformaiei straturilor/105/, /107/ n anul 1972 Barksdale i Roamin au propuso metod ce const n determinarea adncimiifgaului folosind proprietile deformaiilor permanente determinate n laborator i diverse teoriiliniare i neliniare.

Metoda SHELLMetoda SHELL are la baz legea lui HOOKE pentru material i metoda deformaiei straturilor

pentru calculul deformaiei permanente. Metoda SHELL modificat Aceast metod introduce un parametru nou numit componenta vscoplastic a rigiditii

mixturii bituminoase, ce ajut la stabilirea nivelelor de efort pentru care mixtura bituminoas secomport plastic.

Metode vscoelastice /107/Chiar dac acest tip de metode au rezolvri realiste pentru estimarea deformaiilor permanente, n

practica s-a folosit mai mult teoria liniar datorit simplitii sale. Avantajul acestei metode este dat de fap tul

c n teoria vscoelastic poate fi luat n considerare ncrcarea dat de roata n micare, iar dezavantajuleste dat de folosirea teoriei distribuiei liniare a eforturilor. Metoda VESYS

Aceast metod presupune c deformaia permanent este proporional cu deformaiarezilient.

Metoda CRR (Centre de Recherches Routieres)Centrul de Cercetare din Belgia (Belgian Road Research Centre) a dezvoltat un model de

estimare a deformaiilor permanente, pentru a determina n ce msur proprietile reologice aleliantului influeneaz posibilitatea producerii fguirii.

Metoda EssoAcest metod are la baz un calcul al eforturilor i deformaiilor induse n structura rutier din

ncrcrile din trafic, utiliznd teoria sistemelor multistrat elastice.

VII.2 Studiu experimentalVII.2.1 ncercarea la compresiune ciclic triaxialCu aceast ncercare s-a urmrit determinarea deformaiilor permanente pentru o mixtur

bituminoas pentru aeroporturi, comparativ cu alte tipuri de mixturi bituminoase, precum idifereneleobinute pentru deformaiile permanente ale mixturii bituminoase proiectate BBA 16 avnd n vederemodul de compactare.

Condiiile n care s-au realizat ncercrile sunt n concordan cu SR EN 12697-25, i anume:temperatura 50oC, ncrcarea axial 300 kPa, frecvena 1s/1s (tip bloc) i diferite valori ale presiunii laterale/48/, /94/. S-au folosit 3 tipuri de mixturi bituminoase: mixtur bituminoas aeroportuar BBA 16, mixturbituminoas de modul ridicat MAMR 16 i mixtur bituminoas cu fibre MASF 16.

Rezultatele obinute sunt prezentate n figurile VII2.1.6; VII.2.1.7; VII.2.1.8; VII.2.1.9;VII.2.1.10; VII.2.1.11; VII.2.1.12; VII.2.1.13; VII.2.1.14.

Figura VII.2.1.5 Curba de fluaj pentru mixtura bituminoas pentru aeroporturi BBA 16


30/48



24

Figura VII.2.1.6 Curba de fluaj pentru mixtura bituminoas de modul ridicat MAMR 16

Figura VII.2.1.7 Curba de fluaj pentru mixtura bituminoas cu fibre MASF 16

Figura VII.2.1.8 Modulul de fluaj pentru mixtura bituminoas pentru aeroporturi BBA 16

Figura VII.2.1.9 Modulul de fluaj pentru mixtura bituminoas de modul ridicat MAMR 16


31/48



25

Figura VII.2.1.10 Modulul de fluaj pentru mixtura bituminoas cu fibre MASF 16

Figura VII.2.1.11 Curba de fluaj pentru mixtura bituminoas BBA 16, pentru diverse presiunilaterale

Figura VII.2.1.12 Modulul de fluaj pentru mixtura bituminoas BBA 16, pentru diverse presiunilaterale

n tabelul VII.2.1.2 este prezentat comparaia ntre valorile deformaiilor permanente ivalorile modulilor de fluaj la 1800 de pulsuri aplicate i 10000 de pulsuri aplicate pentru mixturabituminoas BBA 16 avnd n vedere diferite presiuni laterale.


32/48



26

Tabelul VII.2.1.2Modulul de fluaj i deformaia permanent la 10000 pulsaii i 1800 pulsaiiPresiunea

lateral[barr]

Deformaiapermanent la10000 pulsuri

[microdef.]

Modulul de fluajla 10000 pulsuri

[KPa]

Deformaiapermanent la1800 pulsuri[microdef.]

Modulul de fluajla 1800 pulsuri

[KPa]

0 7071 400 6251.5 480

0.5 4680 610 4265 7041 3625 800 3350.5 895

Figura VII.2.1.13 Curba de fluaj pentru mixtura bituminoas BBA 16, pentru compactareMarshall i compactare la Girocompactor

Figura VII.2.1.14 Modulul de fluaj pentru mixtura bituminoas BBA 16, pentru compactareMarshall i compactare la Girocompactor

Pe baza rezultatelor obinute privind modulul de fluaj i deformaia permanent funcie depresiunea lateral aplicat i de modul de compactare s-au ntocmit tabelele VII.2.1.7, VII.2.1.8,VII.2.1.9 i VII.2.1.10 i s-au reprezentat valorile aferente acestora n figurile VII.2.1.15, VII.2.1.16,

VII.2.1.17 i VII.2.1.18.

Tabelul VII.2.1.7Variaia modulului de fluaj funcie de presiunea lateralPresiunea lateral [barr] 1 0.5 0

Numr de cicluri 10000 10000 10000Modul de fluaj [MPa] 828 641 424


33/48



27

y = 0,0025x - 1,059

R2 = 0,9982

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Modulul de fluaj (MPa)

Presiunea

laterala(barr.)

Figura VII.2.1.15 Variaia modulului de fluaj funcie de presiunea lateral

Modulul de fluaj se coreleaz cu presiunea lateral dup o ecuaie de urmtoarea form:y = 0.0025 x 1.059 R2 = 0.9982 [VII.2.1.1],

unde: y este presiunea lateral aplicat; x modulul de fluaj;

Tabelul VII.2.1.8Variaia modulului de fluaj pe probe compactate cu ciocanul Marshall funciede modulul de fluaj pe probe compactate cu Girocompactorul

Numr de cicluri Mod decompactare

iniial 1000 10000

Modul de fluaj [MPa] Marshall 1650 687 587Girocompactor 1886 928 828

y = 0,9951x + 244,11

R2

= 1

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Modulul de fluaj (MPa) - Marshall

Modululdefluaj(MPa)-Giro

compactor

Figura VII.2.1.16 Variaia modulului de fluaj pe probe compactate cu ciocanul Marshallfuncie de modulul de fluaj pe probe compactate cu Girocompactorul

Modulul de fluaj pe probe compactate cu ciocanul Marshall se coreleaz cu modulul de fluajpe probe compactate cu girocompactorul dup o ecuaie de urmtoarea form:

y = 0.9951 x +244.11 R2 = 1 [VII.2.1.2],unde: y este modulul de fluaj pe probe compactate cu ciocanul Marshall;

x modulul de fluaj pe probe compactate cu Girocompactorul;

Tabelul VII.2.1.9Variaia deformaiei permanente funcie de presiunea lateralPresiunea lateral [barr] 1 0.5 0

Numr de cicluri 10000 10000 10000Deformaia permanent [microdef.] 3625 4680 7071


34/48



28

y = -0,0003x + 1,9164

R2 = 0,9523

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Deformatia permanenta (microdef.)

Presiun

ealaterala(barr.)

Figura VII.2.1.17 Variaia deformaiei permanente funcie de presiunea lateral

Modulul de fluaj se coreleaz cu presiunea lateral dup o ecuaie de urmtoarea form:y = -0.0003 x + 1.9164 R2 = 0.9523 [VII.2.1.3],

unde: y este presiunea lateral aplicat; x deformaia permanent;

Tabelul VII.2.1.10 Variaia deformaiei permanente pe probe compactate cu ciocanul Marshallfuncie de deformaia permanent pe probe compactate cu Girocompactoru

Numr de cicluri Mod decompactare

1000 10000

Deformaiapermanent[microdef.]

Marshall 4821 5118Girocompactor 3383 3625

y = 0,8148x - 545,22

R2 = 1

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4800 4850 4900 4950 5000 5050 5100 5150

Deformatia permanenta (microdef.) - Marshall

Deformatiapermaneta

(microdef.)-

Girocompac

tor

Figura VII.2.1.18 Variaia deformaiei permanente pe probe compactate cu ciocanulMarshall funcie de deformaia permanent pe probe compactate cu Girocompactorul

Modulul de fluaj pe probe compactate cu ciocanul Marshall se coreleaz cu modulul de fluajpe probe compactate cu girocompactorul dup o ecuaie de urmtoarea form:

y = 0.8148 x 545.22 R2 = 1 [VII.2.1.4],unde: y este deformaia permanent pe probe compactate cu ciocanul Marshall;

x deformaia permanent pe probe compactate cu Girocompactorul;

VII.2.2 ncercarea la fguire dispozitive mici procedeul B n aerAcest tip de ncercare pune n evidena adncimea fgaului, precum i panta de fguire

pentru o mixtur bituminoas aeroportuar avnd n vedere trecerile succesive ale averonavelor pesuprafeele specifice aeroportului /47/, /94/.

Pentru aceast ncercare s-a mai luat n calcul i o alt mixtur, i anume o mixturbituminoas cu fibre MASF 16.

ncercarile s-au realizat la o temperatur T = 60

o

C i 10000 de cicluri. Rezultatele obinutesunt prezentate n tabelul VII.2.2.2 i n figurile VII.2.2.2 iVII.2.2.3.


35/48



29

Tabelul VII.2.2.2 Rezultatele obinute la fguire

Tip mixturAdncimeafgaului

[%]

Viteza de deformaiela ornieraj

[mm/1000cicluri]

SR EN 13108 1/ SR EN 13108-5Adncimeafgaului

[%]

Viteza de deformaiela ornieraj

[mm/1000cicluri]BBA 16 4.88 0.112 PRD AIR 5.0 WTSAIR 5.0

MASF 16a 7.38 0.176 PRD AIR 9.0 WTSAIR 5.0

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

0 5000 10000 15000 20000 25000

Numar de treceri

Adancimeafagasului,mm

BBA 16

MASF 16a

Figura VII.2.2.2 Adncimea fgaului n mm funcie de numrul de treceri pentru cele dou

tipuri de mixturi bituminoase studiate

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 10 100 1000 10000 100000

Numar de treceri(log N)

Adancimeafagasului,%

BBA 16

MASF 16a

Figura VII.2.2.3 Adncimea fgaului n % funcie de logaritmul numrului de treceri pentrucele dou tipuri de mixturi bituminoase studiate

VII.3 Metoda SHELL exemplu de calculAvnd n vedere paii prezentaii n capitolul VII.1.5, la metoda Shell i abacele din manualul

Shell, s-a determinat deformaia permanent estimat pentru o perioad de timp de 15 ani, pentru ostructur rutier flexibil aeroportuar /10/, /94/, /107/.

Mixtura bitumioas folosit n stratul de uzur a avut n alctuire un bitum 45/80 Fr.A, special

pentru aeroporturi, cu urmtoarele caracteristici:- penetraia = 48.6 (1/10mm) ;inel i bil = 90 (oC); indice de penetraie = 5.5.1) se mparte structura rutier bituminoas

- h1-1 = 40 mm; h1-2 = 40 mm; h1-3 = 80 mm.2) calculul vscozitii bitumului, viscy eff conform tabelului VII.3.1.

Tabelul VII.3.1Temperatura anual efectiv n substratul bituminosSubstrat Ty eff (

oC) Ty eff T800pen (oC) viscy eff

1-1 30 - 60 1.1 x 1081-2 27 - 63 2.5 x 1081-3 25.5 - 64.5 6 x 108

3) caracteristicile mixturii bituminoase- s-a ales panta curbei Smix = f(S bit), q=0.2 (curba C3), indiferent de substrat- Smix rigiditatea mixturii; Sbit rigiditatea bitumului.


36/48



30

4) prelucrarea datelor de trafic- neexistnd date despre trafic s-a considerat un trafic fictiv egal cu 12 x 106 osii standard;- s-a considerat ca din 5 n 5 ani traficul crete cu aproximativ 10 %;

5) determinarea rigiditii mixturii bituminoase, Smix conform tabelului VII.3.2.

Tabelul VII.3.2 Rigiditatea mixturii bituminoase

Substrat Sbit.visc (N/m

2

) Smix x 10

6

(N/m2) E1 (N/m2)5 ani 10 ani 15 ani 5 ani 10 ani 15 ani1-1 1.25x103 1.14x103 1.03x103 7.2x106 7.1x106 7x106 3.1x1091-2 2.84x103 2.59x103 2.34x103 8.9x106 8.8x106 8.65x106 4.25x1091-3 6.82x103 6.21x103 5.63x103 9.9x106 9.8x106 9.65x106 5.3x109

Sbit.visc - este partea vscoas a rigiditii bitumului.

6) determinarea eforturilor medii din tabelele Shell- s-au obinut urmtoarele valori: - z1 = 0.6 (pentru substratul 1-1); z2 = 0.2 (pentru

substratul 1-2); z3 = 0.6 (pentru substratul 1-3).- pentru un E3(modulul de elasticitate al pmntului) = 1 x 10

8 (pentru CBR = 10) i h2(grosimea stratului de fundaie din piatr spart).

7) determinarea deformaiei permanente h, n straturile bituminoase conform tabeluluiVII.3.3 i figurii VII.3.3;

Tabelul VII.3.3 Deformaia permanent h, n straturile bituminoaseDeformaie

permanent (mm)Timp (ani)

5 10 15h1-1 2.6 2.64 2.67h1-2 0.7 0.71 0.72h1-3 3.78 3.82 3.88

h straturi asfaltice 7.08 7.17 7.27

y = 0,007x + 2,5667

R2

= 0,9932

y = 0,019x + 6,9833

R2

= 0,9991

0

2

4

6

8

10

0 5 10 15 20

timp, ani

deformatiapermanentacalculataprin

metodaShell,

Dh,m

m

40 mm toata grosimea straturilor bituminoase

Figura VII.3.3 Variaia deformaiei permanente funcie de timp i grosimea straturilor bituminoase

Reprezentnd variaia deformaiilor permanente funcie de timp, pentru primii 40 mm dinstratul de uzur i respectiv pentru toat grosimea straturilor bituminoase se observ c acestea sepot corela prin cte o dreapt cu urmtoarele ecuaii:- 40 mm y = 0.007x + 2.5667 R2 = 0.9932;- toat grosimea straturilor bituminoase y = 0.019x + 6.9833 R2 = 0.9991;unde y este deformaia permanent, mm; x timpul, ani.


37/48

Teza de doctorat: Mixturi bituminoase aeroportuare supuse ncrc

Documents

Teza Doctorat Mixturi Asfaltice