Hilde Soenen - Eurobitume

De MSCR test, zijn we op het juiste spoor?
Hilde Soenen – Nynas N.V.
Presentatie
Situering
Nynas studie
Bindmiddelen, Mengselontwerp, Wielspoorproef
MSCRT, de test & de parameters
Relaties bindmiddeltesten - wielspoorproeven
Conclusies en aanbevelingen
De Standaard;
18-19 jan. 2014
Situering van het onderzoek
Asfalt
(On)gebonden fundering
(Onder)fundering
Grond
Primair
(plastische
vervorming)
Secundair
(structureel)
Oorzaken:
• Extern: Verkeersbelasting, -snelheid, aslast, bandenspanning,
klimaat, temperatuur ,…
• Intern: Constructieopbouw; te lage vervormingsweerstand van de
asfaltlaag; teveel bindmiddel, ongeschikt type en hoeveelheid filler,
teveel afgeronde aggregaten, onvoldoende compactie, ongeschikt
bitumen, …
Bindmiddeleigenschappen
en spoorvorming
25 mm
?
bitumen versus
asfalt
eigenschappen
Asfalt
Empirische testen: penetratie, R&K temperatuur
Viscositeit
Reologie:
SHRP parameter G*/sin(delta) bij 10 rad/s
Zero shear viscosity
Low shear viscosity
SHRP parameter bij een lage frequentie
De MSCR test (multiple stress creep-recovery test)
Bindmiddelen
Pen 25 ◦C
(dmm)
R&K
(◦C)
EN grade
1
18
61.3
10/20
2
64
47.4
50/70
3
81
44.9
70/100
4
42
57.7
PMB 25/55-55
5
60
61.5
PMB 45/80-50
6
75
68.0
PMB 45/80-65
7
78
97.5
PMB 40/100-75
8
33
78.1
9
31
92.9
PMB 25/55-75
10
20
95
PMB 10/40-80
Binder
Mengselontwerp: AB-4C
% doorval
Korrelverdeling mengsel
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0.01
0.1
mm
Type
Aggregaat
Porfier 6.3/10
Aggregaat
Porfier 4/6.3
Aggregaat
Porfier 2/4
Zand
Porfierbreekzand 0/2
Zand
Natuurzand
Filler
Duras filler type II
Bitumen gehalte (op aggregaten)
Holle ruimte
1
10
Massa (%)
17%
17.5%
23.5%
21.2%
13.8%
7%
6.2
4%
De wielspoorproef
wielspoorproef, (EN 12697-22, large device), 50 ◦C
MSCRT: de Test
(Multiple Stress Creep Recovery Test)
10 cycli aan 100Pa: 1s belasting, gevold door 9s rust
10 cycli aan 3200Pa: 1s belasting, gevolgd door 9s rust
3500
Spanning, Pa
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
50
100
Tijd, s
150
200
MSCRT: de Test
Vervorming
Niet-gemodificeerd bitumen: geen tot beperkt herstel
tijdens rust perioden
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
70/100
50/70
10/20
10 cycli aan 3200Pa
10 cycli aan 100Pa
0
50
100
Tijd, s
150
200
MSCRT: de Test
gemodificeerd bitumen: veel meer herstel tijdens de
rust perioden, minder
blijvende vervorming
Totale vervorming:
44 voor 70/100
25 voor 50/70
< 11 voor PmB
12
Binder 4
10
Binder 5
Vervorming
8
Binder 7
6
4
2
0
0
50
100
Tijd, s
150
200
MSCRT: de
Parameters
(ASTM norm)
R100, %
Gemiddeld herstel
(voor cycli bij 100Pa)
R3200, %
Gemiddeld herstel
(voor cycli bij 3200Pa)
Gemiddelde, blijvende vervorming /
Jnr100, (1/kPa)
spanning, cycli bij 100Pa
Gemiddelde, blijvende vervorming /
Jnr3200 (1/kPa)
spanning, cycli bij 3200Pa
𝑅100 =
10
1
10
𝑅3200 =
strain B
𝑛=1 strain A
10
1
10
𝐽𝑛𝑟100 =
𝐽𝑛𝑟3200 =
strain B
𝑛=1 strain A
1
10
1
10
∗ 100
∗ 100
10
strain C
0.1
𝑛=1
10
strain C
3.2
𝑛=1
R diff, %
Verschil in herstel (terugvering)
(R100-R3200) * 100 / R100
Jnr-diff, %
Verschil in blijvende vervorming
/spanning (compliantie)
(Jnr3200-Jnr100) * 100 / Jnr100
Resultaten
Spoordiepte %
10
8
6
10/20
4
50/70
70/100
2
0
0
10000
20000
10
30000
40000
aantal overgangen
50000
Bit-4
Bit-5
8
spoordiepte (%)
60000
Bit-6
6
Bit-8
4
Bit-9
Bit-10
2
0
0
10000
20000
30000
40000
Aantal overgangen
50000
60000
Resultaten
R&K (°C)
100
R2 = 0.57
80
60
40
20
log G*/sin(phase)
10 rad/s
0
2
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
4
6
Spoordiepte (%)
8
10
R2 = 0.65
0
2
4
6
Spoordiepte (%)
8
10
SHRP temperatuur
-10 rad/s (°C)
Resultaten
120
100
R2 = 0.71
80
60
40
log G*/sin(phase)
0.01 Hz
0
2
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
4
6
Spoordiepte (%)
8
10
R2 = 0.81
0
2
4
6
Spoordiepte (%)
8
10
J-nr 3200 (1/kPa)
Resultaten
0.8
0.6
R2 = 0.93
0.4
0.2
0
Eind vervorming
MSCRT %
0
2
30
25
20
15
10
5
0
4
6
Spoordiepte (%)
8
10
R2 = 0.93
0
2
4
6
Spoordiepte (%)
8
10
Relaties tussen de verschillende testen:
Test
Correlatie coëfficient met
R&K (°C)
SHRP parameter, 10 rad/s, 50°C
SHRP temperatuur (°C)
SHRP parameter, 0.01Hz, 50°C
MSCR eindvervorming
MSCR: Jnr 3200
spoordiepte na 50000 cycli *
0.57
0.63
0.71
0.81
0.94
0.94
* in de correlaties zijn zeven bindmiddelen meegenomen:
2 nt-gemodificeerde en 5 gemodificeerde; (bit-8; geeft in alle relaties
een afwijkend resultaat en is niet meegerekend in de correlaties )
Conclusies
De MSCR test is veelbelovend;
• Simpele en snelle test.
• Een duidelijke verschil tussen niet– en wel gemodificeerde
bitumina: PmBs vertonen aanzienlijk herstel tijdens rust en
presteren beter.
• De waarde Jnr, voorgesteld in de norm, is misschien overbodig,
de vervorming aan het einde van de test werkt even goed.
• De relatie tussen MSRCT en spoorvorming is lineair.
• De standaard SHRP parameter bij 10 rad/s, en R&K, blijken niet
zo geschikt.
Aanbevelingen verder onderzoek
•
Welke test temperatuur? En welk spanningsniveau?
•
Werkt de test voor alle types bitumen? Was gemodificeerde
bindmiddelen
•
Invloed van het type asfaltmengsel, en van het type
wielspoorproef?
•
Welke limietwaarde?
CEN/TC336 / WG1 / TG1;
Jnr 3200: gemiddelde, niet-herstelde vervorming/spanning
Vervorming %
2.5
2
1.5
1
0.5
0
100
105
110
115
Tijd, s
120
125
130
standard MSCRT prEN16659 is in voorbereiding:
draft versie, commentaren tot Feb. 2014
ge-update versie & formele stemming ~ Nov. 2014
tweede round robin test is in voorbereiding:
7 bitumina, 60C & 70C, 3 stress niveaus 100, 3200, 6400Pa
Bedankt voor uw aandacht
Ackowledgements:
Marianne De Keyser, Geert Lemoine, Serge Heyrman

Download Report