Comparisons of analytical and approximate interconversion methods for thermal stress computation: Fid-Bau Portal

Comparisons of analytical and approximate interconversion methods for thermal stress computation

Cannone Falchetto, Augusto

In the northern US and Canada, low temperature cracking represents a significant distress for asphalt pavements. As temperature drops thermal stress develops in the restrained asphalt surface layer and when it reaches a critical value cracking occurs. For this reason, thermal stress is a crucial parameter for evaluating the low temperature pavement performance. Conventionally, thermal stress is computed by converting creep compliance into its corresponding relaxation modulus based on different techniques. In this paper, five analytical and approximate interconversion methods are used to obtain the asphalt binder thermal stress and the results are graphically and statistically compared. Clear differences in thermal stress are found when using power law based interrelationships in comparison with the numerical solution of the convolution integral according to Hopkins and Hamming’s algorithm. Nevertheless, the approximate methods provide a simpler approach for determining satisfactory upper and lower boundary limits when estimating the thermal stress of asphalt binder.

Dans le nord des États-Unis et au Canada, la fissuration des revêtements en asphalte qui se produit à basse température représente un problème important. À mesure que les températures chutent, des contraintes thermiques apparaissent dans la fine couche superficielle d’asphalte qui recouvre les routes, et lorsque ces contraintes atteignent une valeur critique, il se produit alors une fissuration de cette couche. Les contraintes thermiques constituent donc un paramètre essentiel à l’évaluation des performances des revêtements à basses températures. Habituellement, on calcule les contraintes thermiques en convertissant la complaisance en fluage en son module de relaxation correspondant en se basant sur différentes techniques. Dans le présent article, cinq méthodes de conversion réciproque, analytiques et approximatives, servent à calculer les contraintes thermiques dans le liant d’asphalte et les résultats sont comparés statistiquement et à l’aide de graphiques. On observe de nettes différences entre les contraintes thermiques calculées lorsqu’on fait appel à des interrelations basées sur une loi de puissance plutôt qu’à la solution numérique de l’intégrale de convolution selon l’algorithme d’Hopkins et Hamming. Cependant, les méthodes approximatives permettent de déterminer plus facilement les valeurs limites supérieures et inférieures acceptables lors de l’estimation des contraintes thermiques dans le liant d’asphalte. [Traduit par la Rédaction]