Predicting HMA Fatigue Using the Double Edge Notched Tension Test and Multiple Stress Creep Recovery Test
Mike Aurilio, Peter Mikhailenko, and Hassan Baaj

ABSTRACT

Fatigue resistance is an important factor for high quality Hot Mix Asphalt (HMA). Asphalt cements containing higher concentrations of polymer are known to be more strain tolerant, which can provide improved fatigue resistance in HMA. Use of polymer modified asphalt cement is a proven way to improve fatigue performance.
Many municipalities and the Ontario Ministry of Transportation have implemented the Double Edge Notched Tension (DENT) test to improve the fatigue performance of the asphalt cement and the corresponding HMA. The DENT test is performed at an intermediate temperature that should correspond with fatigue performance. The Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) test is an environmental temperature test that measures the compliance and elastic response of an asphalt binder. The MSCR test is conducted at the high-performance grade temperature based on the local 7-day maximum temperature.
The results from this research have shown that there is no clear relationship between increasing concentration of polymer modification and DENT performance. On the other hand, the percent recovery showed a very good correlation with polymer modification and performance. Based on the information presented in this paper, the MSCR is ultimately expected to be validated by HMA fatigue testing while the DENT is not.

RÉSUMÉ
La résistance à la fatigue est un facteur important pour assurer la qualité des enrobés à chaud [HMA]. Les enrobés bitumineux à haute teneur en polymères sont connus pour être plus tolérants à la déformation, ce qui peut accroître leur résistance à la fatigue. L'utilisation de bitumes-polymères est un moyen éprouvé d'améliorer la résistance à la fatigue.
De nombreuses municipalités et le ministère des Transports de l'Ontario ont mis en place l’essai DENT [Double Edge Notched Test] afin d'améliorer les performances de fatigue des bitumes de même que celle des enrobés correspondants. L’essai DENT est effectué à une température intermédiaire correspondant à la performance de fatigue recherchée. L’essai MSCR est un essai effectué à la température du climat local qui mesure la complaisance et la réponse élastique d'un bitume. L’essai MSCR est effectué à la limite de température haute de la classe PG établie selon la température locale maximale pour 7 jours.
Les résultats de cette recherche ont montré qu'il n'y avait pas de relation claire entre la concentration croissante de la modification au polymère et la performance selon DENT. D'autre part, le pourcentage de recouvrance élastique a montré une très bonne corrélation avec la modification et la performance du polymère. Sur la base des informations présentées dans cet article, le MSCR devrait finalement être confirmé par des essais de résistance à la fatigue des enrobés alors que le DENT ne l'est pas.

© Canadian Technical Asphalt Association 2017