Measuring Crack Propagation Resistance of Asphalt Mixtures Using Notched Samples in the TSRST
Tirupan Mandal, Ph.D.,Hussain Bahia, Ph.D.

There have been a number of mixture fracture tests developed to understand thermal cracking. With the exception of the Thermal Stress Restrained Specimen Test (TSRST), almost all of the tests simulate the low temperature cracking using mechanical loading, rather than thermal loading. These mechanical loading tests also do not commonly measure the Coefficients of Thermal Contraction (CTC) or the glass transition change, which is measured in the modified TSRST. One of the shortcomings of the current TSRST protocol is the use of monolithic samples with no notches, which cannot be used to derive fracture propagation properties.
The findings of this study indicate that un-notched samples require higher energy and lower temperature to initiate the crack. However, if the crack already exists, propagation can happen at higher temperatures and the energy required for propagation is highly dependent on mixture composition, but only marginally on cooling rate. Hence, the Asphalt Thermal Cracking Analyzer (ATCA) test with notched samples provides a significant advantage as compared to the other cracking tests, because all required properties (including relaxation modulus, cracking propagation resistance, and CTC) can be measured. Finally, it is concluded that both un-notched and notched samples are needed for reliable prediction of pavement cracking.

RÉSUMÉ
Il y a eu un certain nombre de tests de rupture de mélange développés pour comprendre la fissuration thermique. À l'exception de l’essai de retrait thermique empêché (TSRST), la quasi-totalité des tests simulent la fissuration à basse température à l'aide d'un chargement mécanique plutôt que d'un chargement thermique. Ces tests de chargement mécanique ne mesurent pas habituellement les coefficients de contraction thermique (CTC) ou le changement de transition vitreuse, qui est mesuré dans le TSRST modifié. L'une des faiblesses du protocole TSRST actuel est l'utilisation d'échantillons monolithiques sans encoches, qui ne peuvent être utilisés pour dériver les propriétés de propagation de fissuration.
Les résultats de cette étude indiquent que les échantillons sans encoches nécessitent une énergie plus élevée et une température plus basse pour amorcer la fissure. Cependant, si la fissure existe déjà, la propagation peut se produire à des températures plus élevées et l'énergie requise pour la propagation dépend fortement de la composition du mélange, mais seulement légèrement du taux de refroidissement. Par conséquent, le test de l'analyseur de fissuration thermique de bitume (ATCA) avec des échantillons à encoche offre un avantage significatif par rapport aux autres tests de fissuration, car toutes les propriétés requises (y compris le module de relaxation, la résistance à la propagation de fissuration et le CTC) peuvent être mesurées. Enfin, il est conclu qu’à la fois des échantillons sans encoches et avec sont nécessaires pour une prédiction fiable de la fissuration des chaussées.

© Canadian Technical Asphalt Association