Page 4 - Mechanics of Asphalt Microstructure and Micromechanics

Contents

Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi
Chapter 1 Introduction and Fundamentals for Mathematics and Continuum Mechanics 1
1.1 General Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Phenomenological Behavior of Asphalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Need for This Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4 Logical Link of Chapters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.5 Fundamentals of Mathematics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.6 Fundamentals of Continuum Mechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Recommended Books for Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Chapter 2 Mechanical Properties of Constituents 33
2.1 Binder Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.2 Aggregates Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.3 Mastics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.4 Characterization of Mixture Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.5 Nanoscale Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Chapter 3 Microstructure Characterization 59
3.1 X-ray Tomography Imaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.2 Fundamental Stereology Principles and Interpretation . . . . . . . . 62
3.3 3D Image Reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.4 Microstructural Quantities and Implications . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.5 Microstructural Quantities in View of Damaged Continuum . . . 85
3.6 Damage Tensor and Quantification Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

3.7 Other Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Chapter 4 Experimental Methods to Characterize the Heterogeneous Strain Field 99
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.2 2D Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.3 3D Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.4 Digital Image Correlation Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

Chapter 5 Mixture Theory and Micromechanics Applications 129
5.1 Mixture Theory and Its Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.2 Micromechanics and Its Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
5.3 Effective Properties of Mixture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
5.4 Micromechanics Application to Mastics and AC . . . . . . . . . . . . . . 150
5.5 Doublet Mechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
5.6 Micromechanics Applications for Pavement Analysis . . . . . . . . . 157
Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

iii