Docstoc

Construction Method for Road-Pavement - Sri Atmaja P

Document Sample
Construction Method for Road-Pavement - Sri Atmaja P Powered By Docstoc
					Construction Method for
   Road-Pavement
           Lecture 1

   Introduction of Pavement
      by : Sri Atmaja P. Rosyidi
                 A.  History 
In its most general sense, a road is an open, generally 
public way for the passage of vehicles, people, and 
animals.  
The earliest human road builders predate recorded 
history by thousands of years.  With the advent of 
modern man, road building - the purposeful construction 
of general public ways - became a common sign of an 
advancing civilization.  
Covering these roads with a hard smooth surface 
(pavement) helped make them durable and able to 
withstand traffic and the environment.  Some of the 
oldest paved roads still in existence were built by the 
Roman Empire. 
Roman Roads 
    By in large, Roman roads (see 
    Figure) were constructed during 
    the Republican times - the 
    oldest road, Via Appia, dates 
    back to 312 B.C. 
    the Roman road network  
    consisted of over 100,000 km 
    (62,000 miles) of roads.
    The superior quality and 
    structure of its pavements have 
    allowed many Roman roads to 
    survive to this day. 
                 … Roman Roads


A typical Roman road structure 
(see Figure), as seen in the 
United Kingdom, consisted of four 
basic layers (Collins and Hart, 
1936):
  • Summa Crusta (surfacing).  Smooth, polygonal blocks embedded 
    in the underlying layer. 
  • Nucleus.  A kind of base layer composed of gravel and sand with 
    lime cement. 
  • Rudus.  The third layer was composed of rubble masonry and 
    smaller stones also set in lime mortar. 
  • Statumen.  Two or three courses of flat stones set in lime mortar.
          Telford Pavements
The first insight into today's modern pavements can be 
seen in the pavements of Thomas Telford (born 1757).  
Teleford served his apprenticeship as a building mason 
(Smiles, 1904) and extended his masonry knowledge to 
bridge building.  During lean times, he carved grave-
stones and other ornamental work (about 1780). 
Eventually, Telford became the "Surveyor of Public 
Works" for the county of Salop (Smiles, 1904), thus 
turning his attention more to roads.  Telford attempted, 
where possible, to build roads on relatively flat grades 
(no more than a 1 in 30 slope) in order to reduce the 
number of horses needed to haul cargo. 
         … Telford Pavements
Telford's pavement section was about 350 to 450 mm (14 
to 18 inches) in depth and generally specified three layers. 
The bottom layer was comprised of large stones 100 mm (4 
inches) wide and 75 to 180 mm (3 to 7 inches) in depth 
(Collins and Hart, 1936).  It is this specific layer which 
makes the Telford design unique (Baker, 1903).  On top of 
this were placed two layers of stones of 65 mm (2.5 inches) 
maximum size (about 150 to 250 mm (6 to 9 inches) total 
thickness) followed by a wearing course of gravel about 40 
mm (1.6 inches) thick (see Figure).  It was estimated that 
this system would support a load corresponding to about 88 
N/mm (500 lb per in. of width).
… Telford Pavements
       Macadam Pavements 
Macadam pavements introduced the use of angular 
aggregates.  John MacAdam (born 1756 and sometimes 
spelled "Macadam") observed that most of the paved U.K. 
roads in early the 1800s were composed of rounded gravel 
(Smiles, 1904).  
He knew that angular aggregate over a well-compacted 
subgrade would perform substantially better.  He used a 
sloped subgrade surface to improve drainage (unlike Telford 
who used a flat subgrade surface) on which he placed angular 
aggregate (hand-broken with a maximum size of 75 mm (3 
inches)) in two layers for a total depth of about 200 mm (8 
inches) (Gillette, 1906).  
On top of this, the wearing course was placed (about 50 mm 
thick with a maximum aggregate size of 25 mm) (Collins and 
Hart, 1936).  Macadam's reason for the 25 mm (1 inch) 
maximum aggregate size was to provide a "smooth" ride for 
wagon wheels. 
    … Macadam Pavements
The total depth of a typical MacAdam pavement was 
about 250 mm (10 inches) (refer to Figure 1.5).  
MacAdam was quoted as saying "no stone larger than 
will enter a man's mouth should go into a road" (Gillette, 
1906).  The largest permissible load for this type of 
design has been estimated to be 158 N/mm (900 lb per 
in. width).  
In 1815, Macadam was appointed "surveyor-general" of 
the Bristol roads and was then able to use his design on 
numerous projects.  It proved successful enough that the 
term "macadamized" became a term for this type of 
pavement design and construction.  
The term "macadam" is also used to indicate "broken 
stone" pavement (Baker, 1903). 
… Macadam Pavements
      The Rise of Bitumen 
Tar Macadam Pavements 
 Road Mix Surfaces
Sheet Asphalt Pavements
Bitulithic Pavements
Others …

ASSIGNMENT : WRITE THE DESCRIPTION OF ABOVE 
ITEMS AND THE MODERN KINDS (RECENT USED) OF 
PAVEMENT AFTER THE RISE OF THE BITUMEN
    The Rise of Portland Cement 
             Concrete 
The Original PCC Pavement 
Portland cement concrete (PCC) was essentially invented in 1824.  In 1889, 
George W. Bartholomew proposed building the first PCC pavement in 
Bellefontaine, Ohio.  Bartholomew was convinced that his "artificial stone" 
(the term "concrete" had not come into use yet) was a suitable substitute for 
the brick and cobblestone of the day.  In order to convince the city of 
Bellefontaine to allow him to build his PCC pavement, Bartholomew agreed 
to donate all the materials and post a $5,000 bond guaranteeing the 
pavement's performance for five years.  In 1891, the first truly rigid 
pavement was mixed on site and placed in 5 ft. square forms. 

Innovations in Performance 
Innovations in Construction 
                       Summary

Road and pavement building has often been used as a 
benchmark of a civilizations advancement.  The quality and 
strength of many of the ancient roads has helped them survive to 
this very day.  The Via Appia in Rome is now over 2,300 years 
old and is still used today.  As the use of slave labor declined, 
smaller more economical roads, such as Telford and Macadam 
roads, began to arise.  Around the beginning of the 19th century, 
binding agents began to be used to assist aggregate cohesion 
and improve the durability of roads.  By the end beginning of the 
20th century, the two principal pavement types, flexible and rigid, 
had taken on many of their modern qualities and were being built 
throughout in the world.
         B. Pavement Overview 
   Pavement Purpose
Typically, pavements are built for three main purposes:
l Load support.  Pavement material is generally stiffer 
   than the material upon which it is placed, thus it assists 
   the in situ material in resisting loads without excessive 
   deformation or cracking. 
l Smoothness.  Pavement material can be placed and 
   maintained much smoother than in situ material.  This 
   helps improve ride comfort and reduce vehicle operating 
   costs. 
l Drainage.  Pavement material and geometric design 
   can effect quick and efficient drainage thus eliminating 
   moisture problems such as mud and ponding (puddles). 
   Material Definitions
l Hot mix asphalt (HMA).  A combination of aggregate and asphalt binder 
  mixed together at elevated temperatures that forms a hard, strong 
  construction material when cooled to ambient temperatures.   HMA is 
  known by many names such as "asphalt concrete" (AC or ACP), "asphalt", 
  "blacktop" or "bitumin".  HMA is distinguished by its design and production
  methods and includes traditional dense-graded mixes as well as stone
  matrix asphalt (SMA) and various open-graded HMAs.  Other types of 
  bituminous surfaces (such as slurry seals and bituminous surface
  treatments) as well as various types of in-place HMA recycling are separate 
  from HMA. 
l Portland cement concrete (PCC).  A combination of aggregate, water and 
  portland cement to form a hard, strong construction material when set.  
  PCC is known by several names including "cement" and "concrete".  PCC 
  is distinguished by its design and production methods.  
l Concrete.  Term often used to describe portland cement concrete.  
  However, in its more generic form "concrete" refers to any conglomeration 
  or coalescence of materials usually held together by a binding substance.  
  Thus, asphalt concrete and portland cement concrete are two types of 
  concrete with the "asphalt" and "portland cement" referring to the binding 
  material. 
  Pavement Types
  Much of this country relies on paved roads to move themselves 
  and their products rapidly and reliably throughout the 
  transportation system.  
  Pavements can be generally classified into two broad categories:
l Flexible pavements These are asphalt pavements (sometimes 
  called bituminous pavements), which may or may not incorporate 
  underlying layers of stabilized or unstabilized granular materials 
  on a prepared subgrade.  These types of pavements are called 
  "flexible" since the total pavement structure bends (or flexes) to 
  accommodate traffic loads.  
l Rigid pavements These are portland cement concrete (PCC) 
  pavements, which may or may not incorporate underlying layers 
  of stabilized or unstabilized granular materials.  Since PCC has a 
  high modulus of elasticity, rigid pavements do not flex appreciably 
  to accommodate traffic loads. 
Figures of Pavement




          In United State of America




          In Republic of Indonesia
The FHWA also identifies a third type of pavement, called a composite
pavement.  Composite pavements are combination HMA and PCC 
pavements.  Occasionally, they are initially constructed as composite 
pavements, but more frequently they are the result of pavement 
rehabilitation (e.g., HMA overlay of PCC pavement).  Modeling these 
pavements depends on the composite action.  For instance, an HMA
overlay of rubblized PCC is typically classified as a flexible pavement, 
while an HMA overlay of a PCC pavement with no fracture preparation 
typically responds with rigid pavement characteristics (see Figure).  
Officially, the FHWA "composite pavement" category is defined as a 
"mixed bituminous or bituminous penetration roadway" of more than 25 
mm (1 inch) of compacted material on a rigid base (FHWA, 2001) 



                                                     The overlying HMA

                                                     The underlying 
                                                     PCC slabs
 Load Distribution on Pavement
Flexible pavements are those which are surfaced with 
bituminous (or asphalt) materials.  These can be either in the 
form of pavement surface treatments (such as a bituminous
surface treatment (BST) generally found on lower volume 
roads) or, HMA surface courses (generally used on higher 
volume roads such as the Interstate highway network). These 
types of pavements are called "flexible" since the total 
pavement structure "bends" or "deflects" due to traffic loads.  
A flexible pavement structure is generally composed of 
several layers of materials which can accommodate this 
"flexing".  On the other hand, rigid pavements are composed 
of a PCC surface course.  Such pavements are substantially 
"stiffer" than flexible pavements due to the high modulus of
elasticity of the PCC material.  Further, these pavements can 
have reinforcing steel, which is generally used to reduce or 
eliminate joints.  
Flexible Pavement
Each of these pavement 
types distributes load over 
the subgrade in a different 
fashion.  
Rigid pavement, because of 
PCC's high elastic modulus 
(stiffness), tends to distribute 
the load over a relatively 
wide area of subgrade (see 
Figure).  The concrete slab 
itself supplies most of a rigid 
pavement's structural 
capacity.  
Flexible pavement uses 
more flexible surface course 
and distributes loads over a 
smaller area.  It relies on a 
combination of layers for 
transmitting load to the 
subgrade (see Figure).  
          Basic Structural Elements 
A typical flexible pavement structure (see Figure) consists of the 
surface course and the underlying base and subbase courses.  Each of 
these layers contributes to structural support and drainage.  The 
surface course (typically an HMA layer) is the stiffest (as measured by 
resilient modulus) and contributes the most to pavement strength.  The 
underlying layers are less stiff but are still important to pavement 
strength as well as drainage and frost protection.  A typical structural 
design results in a series of layers that gradually decrease in material 
quality with depth. 
Surface Course
The surface course is the layer in contact with 
traffic loads and normally contains the highest 
quality materials.  It provides characteristics 
such as friction, smoothness, noise control, 
rut and shoving resistance and drainage.  In 
addition, it serves to prevent the entrance of 
excessive quantities of surface water into the 
underlying base, subbase and subgrade 
(NAPA, 2001).  This top structural layer of 
material is sometimes subdivided into two 
layers (NAPA, 2001): 
      •Wearing Course. This is the layer in direct contact with traffic 
      loads.  It is meant to take the brunt of traffic wear and can be 
      removed and replaced as it becomes worn.  A properly designed 
      (and funded) preservation program should be able to identify 
      pavement surface distress while it is still confined to the wearing 
      course.  This way, the wearing course can be rehabilitated before 
      distress propagates into the underlying intermediate/binder course. 
      •Intermediate/Binder Course. This layer provides the bulk of the 
      HMA structure.  It's chief purpose is to distribute load. 
  Base Course
  The base course is immediately beneath the surface course.  It 
  provides additional load distribution and contributes to drainage and 
  frost resistance.  Base courses are usually constructed out of:
l Aggregate.  Base courses are most typically constructed from 
  durable aggregates (see Figure 2.5) that will not be damaged by 
  moisture or frost action.  Aggregates can be either stabilized or 
  unstabilized.  
l HMA.  In certain situations where high base stiffness is desired, 
  base courses can be constructed using a variety of HMA mixes.  In 
  relation to surface course HMA mixes, base course mixes usually 
  contain larger maximum aggregate sizes, are more open graded 
  and are subject to more lenient specifications. 
    Subbase Course
    The subbase course is between the base course and the subgrade.  
    It functions primarily as structural support but it can also:
l   Minimize the intrusion of fines from the subgrade into the pavement 
    structure. 
l   Improve drainage. 
l   Minimize frost action damage. 
l   Provide a working platform for construction.  
    The subbase generally consists of lower quality materials than the 
    base course but better than the subgrade soils.  A subbase course 
    is not always needed or used.  
    For example, a pavement constructed over a high quality, stiff 
    subgrade may not need the additional features offered by a subbase 
    course so it may be omitted from design.  However, a pavement 
    constructed over a low quality soil such as a swelling clay may 
    require the additional load distribution characteristic that a subbase 
    course can offer.  In this scenario the subbase course may consist 
    of high quality fill used to replace poor quality subgrade (over
    excavation).  
Perpetual Pavements
"Perpetual Pavement" is a term used to 
describe a long-lasting structural design, 
construction and maintenance concept.  A 
perpetual pavement can last 50 years or more if 
properly maintained and rehabilitated.  As 
Michael Nunn pointed out in 1998, flexible 
pavements over a minimum strength are not 
likely to exhibit structural damage even when 
subjected to very high traffic flows over long 
periods of time.  He noted that existing 
pavements over about 370 mm (14.5 inches) 
should be able to withstand an almost infinite 
number of axle loads without structural 
deterioration due to either fatigue cracking or 
rutting of the subgrade.  Deterioration in these 
thick, strong pavements was observed to initiate 
in the pavement surface as either top-down
cracking or rutting.  Further, Uhlmeyer et al. 
(2000) found that most HMA pavements thicker 
than about 160 mm (6.3 inches) exhibit only 
surface-initiated top-down cracking.  Therefore, 
if surface-initiated cracking and rutting can be 
accounted for before they impact the structural 
integrity of the pavement, the pavement life 
could be greatly increased.
         Flexible Pavement Types 
There are many different types of flexible pavements.  This section 
covers three of the more common types of HMA mix types used. 
This section provides a brief exposure to: 
Dense-graded HMA.  Flexible pavement information in this Guide is 
generally concerned with dense-graded HMA.  Dense-graded HMA 
is a versatile, all-around mix making it the most common and well-
understood mix type in the U.S. 
Stone matrix asphalt (SMA).  SMA, although relatively new in the 
U.S., has been used in Europe as a surface course for years to 
support heavy traffic loads and resist studded tire wear. 
Open-graded HMA.  This includes both open-graded friction course 
(OGFC) and asphalt treated permeable materials (ATPM).  Open-
graded mixes are typically used as wearing courses (OGFC) or 
underlying drainage layers (ATPM) because of the special 
advantages offered by their porosity.  
        Example of Flexible Pavement




STONE MATRIX
ASPHALT (SMA)
                           ROAD CONSTRUCTION



           Aggregates                                  Asphalt/PCC


  BAHAN PERKERASAN JALAN      Laboratory Exp.


                        Design of Pavement Materials


METODE PELAKSANAAN
PERKERASAN JALAN     Construction of Pavement Structures


                     Evaluation of Pavement Structures
                                                           MANAJEMEN
                                                           PERKERASAN JALAN
                           Maintenance Programs 
                           of Pavement Structures
                            ASSIGNMENT : 
WRITE THE DESCRIPTION OF THE SEVERAL
KINDS (RECENT USED) OF FLEXIBLE PAVEMENT
USED IN INDONESIA.

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:1
posted:8/31/2014
language:English
pages:29