Projekt 12803 – Avslutat Oförstörande laboratorieprovning för bestämning av styvhetsmodul, krypbenägenhet och energibaserade utmattningsgränser i asfaltbeläggningar

Forskning vid KTH. Denna avhandling presenterar nya oförstörande testmetoder för att karakterisera asfaltprovkroppars materialegenskaper. Provningen är baserad på att mäta provkroppars frekvensrespons över ett brett frekvensområde där resonansfrekvenser spelar en central roll i bestämningen av materialegenskaper som den komplexa modulen och komplexa Poisson’s tal. Dessa materialegenskaper är direkt relaterade till beläggningskvaliteten och används i bärighetsdimensionering av vägar för att bestämma asfaltlagrens tjocklek.
Intresset för att använda ultraljuds- och resonansfrekvensmätningar till att bestämma materialegenskaper i asfalt har ökat på senare tid eftersom konventionella mätmetoder är dyra, tidskrävande och komplicerade att utföra. De flesta av de tidigare vågbaserade metoderna har dock använt sig av approximativa analytiska förhållanden som är begränsade till en specifik geometri och till att bestämma styvhetsmodulen för en frekvens per temperatur. Detta är en stor begränsning med tanke på asfaltens starka frekvensberoende.
I denna avhandling har numeriska metoder använts för att utveckla en metodik baserad på resonansfrekvensmätningar som kan karakterisera asfaltprovkroppars materialegenskaper över ett brett frekvens- och temperaturspann (det vill säga en masterkurva).
Resonansfrekvensmätningar har utförts genom att excitera en provkropp via en liten hammare och genom att använda en högtalare för kontaktlös excitering. En accelerometer har använts för att mäta upp de resulterande vibrationerna i provkropparna. Materialegenskaperna kan bestämmas utifrån dessa mätningar eftersom resonansfrekvenserna av en kropp är en funktion av styvhet, massa, dimensioner och randvillkor.
Asfalten utsätts för ungefär samma töjningsnivåer och belastningsfrekvenser vid resonansfrekvensmätningar som vid oförstörande seismiska fältmätningar av beläggningar. Detta möjliggör oförstörande kvalitetskontroller av vägkonstruktioner eftersom resultaten från dessa metoder kan jämföras direkt utifrån liknande förutsättningar.

Slutredovisningen utgörs av doktorsavhandlingen "Resonance testing of asphalt concrete", Anders Gudmarsson, KTH (51 sidor och 6 vetenskapliga artiklar).