Assessment of air void content of asphalt using dielectric constant measurements by GPR and with VNA

Thumbnail Image

Files

isbn9789526062884.pdf (5.59 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Engineering | D4 Julkaistu kehittämis- tai tutkimusraportti tai -selvitys
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2015

Department

Yhdyskunta- ja ympäristötekniikan laitos
Department of Civil and Environmental Engineering

Major/Subject

Mcode

Degree programme

Language

en

Pages

75 + app. 2

Series

Aalto University publication series SCIENCE + TECHNOLOGY, 9/2015

Abstract

For several years, Ground Penetrating Radar (GPR) has been used in Finland to evaluate the air void content of asphalt pavements. Air void content is an important quality measure of pavement condition for both old and new asphalt pavements. The objective is to investigate if the existing GPR technique and application employed in Finland is sufficiently accurate to be used as a quality control tool in assessing the compaction of newly laid asphalt pavements. The work comprised field and laboratory experiments and a review of the existing PANK calibration method for the GPR measurements. Field experiments were conducted in the summer of 2013 on highways Vt3 and Vt12, near the City of Tampere. The test roads were paved with SMA16 using an approx. 40 mm thick layer of new asphalt. Roads were measured with GPR several times during the fall of 2013. A total of 36 cores and 2 slabs were obtained from the roads and tested in the laboratory with a Vector Network Analyzer. Measurements were done with a 7 to 17 GHz transmission configuration to measure the reference dielectric constant of the asphalt mixture. A major finding is that the PANK calibration method for the GPR inadvertently reduces observed density variations and may introduce a systematic bias. This makes pavements appear to be more homogenous and dense than they actually are according to conventional measurements.

Maatutkaa (Ground Penetrating Radar, GPR) on käytetty Suomessa pitkään asfalttipäällysteiden tyhjätilan määrittämiseen. Tyhjätila on tärkeä kriteeri sekä uusien että vanhojen asfalttipäällysteiden laadun selvittämisessä. Tavoitteena on tutkia, onko Suomessa tällä hetkellä käytössä oleva GPR-tekniikka ja sen soveltaminen tarpeeksi tarkkaa uusien asfalttipäällysteiden tiiveyden mittaamiseen. Työ koostui kenttä- ja laboratoriotutkimuksista sekä GPR-mittausten kalibrointiin käytetyn PANK-kalibraatiomallin arvioinnista. Kenttäkokeet suoritettiin kesällä 2013 Tampereen lähellä valtateillä 3 ja 12. Teiden päällyste oli tyyppiä SMA16, ja uuden asfalttikerroksen paksuus oli 40 mm. Tiet mitattiin 1 GHz maatutkalla useita kertoja syksyn 2013 aikana. Teiltä otettiin 36 poranäytettä ja 2 laattanäytettä, jotka testattiin laboratoriossa vektoripiirianalysaattorilla. Asfalttiseoksen dielektrisyysvakio mitattiin 7-17 GHz läpimittauskonfiguraatiolla vertailuarvojen saamiseksi. Tärkein havainto oli se, että PANK-kalibraatiomallin käyttö maatutkamittauksissa vähentää havaittuja tiheyden vaihteluita ja saattaa lisätä systemaattisen virheen mittauksiin. Tämä saa päällysteet näyttämään tasalaatuisemmilta ja tiiviimmiltä kuin mitä ne oikeasti ovat.

Description

Keywords

asphalt, air voids, GPR, permittivity, calibration, dielectric constant

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-60-6288-4

Collections

[report] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG