Extended numerical modeling and application of the coaxial shear test for asphalt pavements

Abstract

Coaxial Shear Test (CAST) is used at EMPA road engineering center for determining the mechanical properties of asphalt concrete under repeated sinusoidal loading in both load and strain controlled mode at different temperatures and frequencies. CAST provides stiffness information under lateral deformation confinement, thus simulating the situation in a pavement layer under an idealized traffic loading. In order to understand the complex behavior of the system, Finite Element Analysis (FEA) of the complete test setup was carried out. The details of the FEA model as well as the data analysis procedure are described. New types of experiments, carried out with the CAST equipment, such as the determination of the water sensitivity under combined cyclic mechanical and temperature loading, are described. The distinctive features of the implementation and evaluation of the mechanical properties from experiments are discussed.

Résumé

L'essai de cisaillement coaxial (CAST) est utilisé à l'EMPA pour déterminer les propriété mécaniques des mélanges bitumineux compactés sous charge sinusoïdale alternée avec contrôle de la charge ou du déplacement à des températures et des fréquences différentes. L'essai CAST fournit des informations sur la rigidité sous contrainte de déformation latérale simulant la situation de l'enrobé sous une charge de trafic idéalisée Pour mieux comprendre le comportement complexe du système, une analyse par éléments finis (FEA) de la géométrie de l'essai complet a été effectuée. Les détails du modèle FEA et les procédures nécessaires pour traiter les données sont discutés. De nouveaux types d'essais utilisant l'équipement CAST, comme la détermination de la susceptibilité à l'eau sous chargement cyclique et avec variation cyclique de la température sont décrits. Le principle de l'implémentation et la méthode d'évaluation des propriétés mécaniques à partir d'essais sont discutés.