Document

Analysis and prediction of asphalt pavement temperatures in Oman

Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2003
Language
English
English abstract
Pavement temperature is an important input for proper selection and testing of the pavement materials, as well as the evaluation and monitoring of pavement performance. The Strategic Highway Research Program (SHRP) introduced a new specification by which asphalt binders are selected; namely the Superpave binder specification. This is a performance-based specification that links the performance of an asphalt binder to the environment in which it is expected to serve as well as vehicular loading. Superpave binders are selected based primarily on the lowest and highest pavement temperatures expected at a project. These are derived from an extensive database of climatic data from about 7500 sites in the US and Canada. Most of the developed models, testing and performance criteria for asphalt pavements were developed in the US and adopted in many countries. These criteria are not necessarily valid for all countries, taking into consideration the difference in climatic conditions. Therefore, there is a need to investigate pavement temperature conditions as well as to establish a reliable database for the pavement temperatures in various regions of Oman. This database will be the major source of information for verifying the material selection and testing parameters. Moreover, it will be a major input for investigations of pavement performance due to traffic loading and/or environmental effects. The objective of this study is to investigate the relation between air and pavement temperatures in Oman through the set-up of a pavement temperature monitoring station. The monitoring station will collect air and pavement temperature at various depths as well as solar radiation. The study further entails the collection and statistical analysis of climatic data from weather stations around Oman to develop a comprehensive climatic database. This database may, subsequently, be used to provide the necessary information that will enable the selection of appropriate Performance Grades (PG) for various Regions in the country. High and low pavement temperature prediction models for Oman were developed, using regression analysis, based on collected field data of air and pavement temperatures at various depths and solar radiation. These models achieved a high goodness-of-fit and were found to be a better representation of collected field data in Oman than the Strategic Highway Research Program (SHRP) and Long Term Pavement Performance Program (LTPP) models. Furthermore, a historical climatic database was developed for ten locations around Oman. This data was used to identify highest and lowest air temperatures with various reliability levels. Corresponding highest and lowest pavement design temperatures were obtained using SHRP, LTPP and the developed SQU models. This information was used to establish appropriate PG for each location using each set of models. The SQU models are continuously being refined as more data becomes available.
Arabic abstract
تشكل درجة حرارة الإسفلت إحدى أهم مرتكزات الاختيار السليم والاختبار للمواد المكونة للخلطة الإسفلتية كما تعتبر من أهم المعطيات التقييم ومراقبة أداء الإسفلت. وفي هذا الصدد، طور برنامج بحوث الطرق الاستراتيجي (SHRP مواصفات جديدة لاختيار خلطة الإسفلت المناسبة لمشروع ما والتي تعرف باسم سوبر بيف (Superpave). ويعتبر سوبر بيف من المواصفات التي تعتمد في أساسها على أداء الإسفلت المطلوب في موقع معين بمعنى أنه يربط بين أداء الإسفلت والبيئة المراد إنشاؤه فيها. وبذلك، يعتمد اختيار الإسفلت باستخدام هذه المواصفات بشكل أساسي على أعلى وأدنى درجة حرارة متوقعة للإسفلت في موقع معين. ولهذا الغرض، تم إعداد قاعدة بيانات مناخية واسعة والتي تم تجميعها من ما يقارب ۷۰۰۰ موقع في أنحاء الولايات المتحدة الأمريكية وكندا. ويتم بموجب هذه المواصفات التنبؤ بدرجات حرارة الإسفلت العليا والدنيا بناء على درجات حرارة الهواء العليا والدنيا عبر معادلات تم تطويرها خصيصا لهذا الغرض. وبما أن معظم المعادلات المستخدمة، وكذلك الاختبارات ومعايير الأداء، تم تطويرها في الولايات المتحدة الأمريكية وإتباعها في دول أخرى ولا يعني ذلك بالضرورة أنها الأنسب للاستخدام في تلك الدول خاصة إذا ما تم النظر إلى الاختلاف في المناخ بين تلك الدول. وبناء عليه، توجد حاجة الدراسة درجات الحرارة في مناطق مختلفة من سلطنة عمان وتطوير قاعدة بيانات معتمدة لهذا الغرض والتي ستوفر المعطيات اللازمة لاستخدام مواصفات سوبر بيف في عمان.
تهدف هذه الدراسة لبحث العلاقة بين درجة حرارة الهواء ودرجة حرارة الإسفلت في عمان وذلك عن طريق إنشاء محطة لمراقبة درجة حرارة الإسفلت. تجمع هذه المحطة بيانات عن درجة حرارة الهواء والإسفلت في أعماق مختلفة إضافة إلى بيانات عن الإشعاع الشمسي. وتشمل الدراسة كذلك جمع بيانات مناخية من مختلف أنحاء السلطنة بهدف تطوير قاعدة بيانات مناخية شاملة والتي يمكن من خلالها استخراج المعلومات اللازمة لتمكين المعنيين من اختيار نوعية الإسفلت المناسبة لكل من تلك المناطق.
وقد تم في إطار هذه الدراسة استخدام البيانات التي تم تجميعها من محطة المراقبة الاستنباط معادلات تربط بين درجة حرارة الهواء ودرجة حرارة الإسفلت العليا والدنيا وذلك باستخدام طريقة التحليل التراجعي والتي سجلت معدلات عالية في درجة الارتباط واتضح، الدي مقارنتها بالمعادلات التي تم تطويرها في الولايات المتحدة الأمريكية، أنها أكثر توافقا مع البيانات التي تم جمعها من المحطة. وقد تم كذلك تطوير قاعدة بيانات مناخية لعشر مواقع في سلطنة عمان وتم استخدامها لتوفير بيانات عن أعلى وأدنى درجات حرارة في تلك المناطق وبالتالي التنبؤ بدرجات حرارة الإسفلت العليا والدنيا بتلك المناطق وتحديد نوع الخلطة الإسفلتية المناسبة لكل منطقة من تلك المناطق نسبة للمعطيات المناخية بكل منها.
Category
Theses and Dissertations

Same Subject

Journal articles
0
0
Muniandy, R.
Sultan Qaboos University
2004
Journal articles
0
0
Alabdul Wahhab, H. I.
Sultan Qaboos University
2004
Journal articles
1
0
Alabdul Wahhab, H. I.
Sultan Qaboos University
2004