Uppvärmningen av gjutasfalt har traditionellt sett skett med fossila bränslen. Projektet SMMART undersöker möjligheterna att med inblandning av magnetit i asfaltsmassan kunna nyttja mikrovågsteknik för uppvärmning. Detta examensarbete är uppdelat i två delar. Första delen behandlar uppvärmningen av magnetitinblandad asfaltsmassa och andra delen avsvalningsförloppet vid utläggning. Del 1 Numeriska tredimensionella simuleringar med simuleringsverktyget COMSOL Multiphysics har utförts för att undersöka hur uppvärmningen påverkar temperaturskillnaden mellan den inblandade magnetiten och resterande asfaltsmassa. Detta görs för att höga temperaturskillnader kan orsaka koksning. Simuleringarna utförs som ett värmeöverföringsproblem där tillförseln av mikrovågsenergi simuleras som att magnetitkornen avger en viss effekt.  Resultatet visar på att temperaturskillnaden i hög grad beror på avståndet mellan magnetitkornen. Där framförallt höga vikt-% magnetit och små kornstorlekar på magnetiten påverkar avståndet och ger små temperaturskillnader. Detta resulterar i att den magnetitinblandade asfalten kan betraktas som ett kontinuum för höga vikt-% magnetit och mindre kornstorlekar på magnetiten.  Vidare undersöks om det finns någon optimal vikt-% magnetit vid uppvärmning av asfaltsmassan. Resultatet visar att det ur en värmeöverföringssynpunkt inte finns några begränsningar för hur mycket magnetit som kan blandas in.   Del 2 Ett fältförsök utfördes i Kungälv där både magnetitinblandad gjutasfalt och traditionell gjutasfalt lades ut. Båda asfaltstyperna tillverkades och värmdes upp i ett traditionellt gjutasfaltverk och utläggning skedde på Nordreälvsbron i Kungälv. Temperaturen mättes genom att temperaturgivare göts in i asfalten varefter mätvärden registrerades på olika höjdnivåer. Resultatet visade i stort på att den magnetitinblandade gjutasfalten avsvalnade långsammare än den traditionella, även om osäkerheter förekommer. Till exempel vad gäller nederbörd som påverkade asfaltstyperna olika.  Numeriska endimensionella simuleringar med simuleringsverktyget COMSOL Multiphysics har utförts för att jämföra med uppmätta värden från fältförsöket. Här konstateras att temperaturerna i den simulerade modellen avtar snabbare än vad som uppmätts i fältförsöket. Precis som vid fältförsöket noterades att den magnetitinblandade gjutasfalten svalnade av långsammare än den traditionella gjutasfalten. Osäkerheter vid modelleringen rör framförallt modellparametrarna.

I Stockholm har det byggts busshållplatser med betongbeläggning sedan 1990-talet. Olika typer av betongbeläggning har använts. Då brister eller skador har uppstått har nya konstruktionslösningar testats. Därför förekommer olika lösningar i Stockholm idag. Målet med detta examensarbete är att identifiera de vanligaste förekommande skadorna på busshållplatser med betongbeläggning samt orsaker bakom skadorna. En skadeinventering genomfördes inom ett avgränsat geografiskt område. Skadeinventeringen utfördes genom en okulär kontroll av olika hållplatser. Även kontroll av trafikmängd och geologin i området utfördes, för att se om det finns något samband med skadorna. Efter skadeinventering har busshållplatserna kategoriserats efter beläggningarnas yttre utseende: Betongbeläggning med eller utan fogar och cementstabiliserad asfalt. Resultaten visade att den vanligaste skadan på både betongbeläggning med och utan fogar var fogskador. På cementstabiliserad asfalt var den vanligaste skadan kantsprickor. Vid jämförelse av jordart mot antal skador visade att betongbeläggning med fogar, utan fogar och cementstabiliserad asfalt har flest skador vid lera. Inga klara samband har kunnat kopplas till antalet skador och trafikmängd på hållplatserna. Slutsatsen är att det behövs en grundligare undersökning exempelvis där en skadad hållplats rivs och analyseras mer noggrant för att undersöka vad skadorna kan bero på.

Detta examensarbete utfördes hos Skanska Industrial Solutions (SIS) och syftade till att undersöka sätt att minimera koldioxidutsläppen från Skanskas asfaltproduktion genom optimering. En icke-linjär optimeringsmodell utvecklades för att beräkna den optimala inblandningen av jungfruliga material och returasfalt samt mängden årston som ska produceras för att minimera koldioxidutsläppen per ton tillverkad asfalt. Utgångspunkten för modellen var att på ett så verklighetstroget sätt som möjligt beskriva de olika aspekterna i asfaltproduktionens utsläpp. Modellen tar hänsyn till begränsningar såsom maximal tillåten inblandning av returasfalt, maximal produktionsnivå och tillgången på returasfalt. El- och biooljeförbrukningen modellerades som funktioner av produktionsvolymen genom minsta kvadratmetoden för att beskriva hur förbrukningen förändrades i takt med en ökad mängd producerad årston. Resultaten visar att en hög inblandning av returasfalt är den viktigaste faktorn för att minska koldioxidutsläppen. Modellen visade också att mängden årston har en inverkan på koldioxidutsläppen per ton tillverkad asfalt där en högre produktion leder till lägre utsläpp per ton. En undersökning av framtida scenarion med en lägre tillgång på returasfalt visade dock att mängden årston endast bör ökas så länge en maximal inblandning av returasfalt fortfarande är möjlig.

The design of asphalt concrete for binder courses with high-viscosity asphalt rubber and low-viscosity asphalt rubber is carried out in the diploma thesis. Selected performance tests (low temperature characteristics, stiffness and fatigue) and water sensitivity are performed for these mixtures. Results are compared each other.

The comparison of rheological properties (complex shear modulus and phase angle and dynamic viscosity) of four paving bitumens and two polymer modified bitumens is performed in this diploma thesis. Furthermore, the empirical tests (needle penetration and softening point) were determined on these binders. Effect of asphalt binders aging was modeled using RTFOT test and modified RTFOT test (3 x RTFOT).

This master's theseis deals with comparison of two design concepts for producting asphalt mixture with CRmB. These design concepts are from Sweden and USA. The theoretical part sets parameters for design of asphalt mixture and chracteristic tests. In the practical part test speciements of design asphatl mixture undergo performace tests that simulate climate and traffic load. Results are compared to mathematical model used in program LayEps.

The asphalt mixture BBTM 5 A with crumb rubber modified bitumen (CRmB) is designed and produced in the diploma thesis. The influence of CRmB content on low temperature properties, stiffness and fatigue of asphalt mixture BBTM 5 A is determined. The influence of asphalt mixture ageing simulation on change of low temperature properties is also evaluated.

Given the promise of the Inductive Power Transfer (IPT) technology for eRoad applications, the potential challenges for a successful integration of dynamic IPT technology into the physical road structure are explored extensively in this research work. The Finite Element Method (FEM) is selected for studying the structural performance of an eRoad under operational conditions. In this, an energy-based finite strain constitutive model for asphalt materials is developed and calibrated, to enable the detailed investigation of the structural response and optimization of the considered eRoad. In the context of enabling both dynamic charging and autonomous driving for future electric vehicles, the influences to the pavement (rutting) performance by the changed vehicle behaviour are investigated as well. Moreover, to study the effect on the IPT system by the integration, the potential power loss caused within eRoad pavement materials is further examined by a combined analytic and experimental analysis. The direct research goal of this Thesis is therefore to enhance the possibility of a sustainable implementation of the eRoad solutions into the real society. At the same time, it aims to demonstrate that the road structure itself is an important part of smart infrastructure systems that can either become a bottleneck or a vessel of opportunities, supporting the successful integration of these complex systems. / Givet de förutsättningar som induktiv energiöverföring (IPT Inductive Power Transfer) har för eRoad applikationerna, utforskas möjligheterna för en framgångsrik integration av dynamisk IPT i den fysiska vägkonstruktionen på en djupgående nivå i detta forskningsarbete. Speciellt har finita elementmetoden använts för att studera det strukturella beteendet hos en e-väg under driftsmässiga förhållanden. Inom detta har en energibaserad konstitutiv model för stora töjningar utvecklats och kalibrerats för att möjliggöra detaljerade undersökningar av strukturell respons och optimering av de föreslagna e-vägarna. I samband med att möjliggöra både dynamisk laddning och autonom körning för framtida elektriska fordon, har beläggningars (spårbildnings)egenskaper studerats utifrån de laddande fordonen beteende. Dessutom för att studera effekten av IPT-systemet har den potentiella energiförlusten inom e-vägars beläggningsmaterial undersökts genom en kombinerad analytisk och experimentell undersökning. Som sådant är det direkta forskningsmålet med denna avhandling att utöka möjligheterna för en hållbar implementering av eRoad systemet inom det verkliga samhället. Samtidigt är målet att visa att vägkonstruktionen i sig själv är en viktig del av det smarta infrastruktursystemet som antingen kan bli en flaskhals eller en bärare av möjligheter, stödjande en framgångsrik implementering av dessa komplexa system. / <p>QC 20161108</p>

Att optimera hålrumshalten i färdig beläggning är essentiellt bland annat för att en vägkonstruktion inte ska få sprickor, spårbildning eller andra deformationer vid temperaturväxlingar  (Monismith, 1992). Eftersom både återvunnen och jungfrulig asfaltmassa består av stenmaterial, bitumen och tillsatsmedel är återvunnen asfalt värd den jungfruliga massans vikt ton för ton vid utbyte i ett arbetsrecept (Brock &amp; Richmonds, 2007). I takt med att asfaltåtervinning blivit vanligare ökar dock komplexiteten, då återvunnet material är betydligt svårare än jungfruligt att karaktärisera (Karlsson &amp; Isacsson, 2006). Eftersom användningen av återvunnet material förväntas öka samtidigt som lite forskning gjorts i ämnet är det därför av vikt att undersöka hålrumshalter vid kalltillsatt asfaltåtervinning. För studien undersöktes asfaltmassan ABT11 160/220 vid kalltillsättning av upp till 25 % asfaltåtervinning. Sex Sigmas problemlösningsmetodik DMAIC, vilket står för ett projektbaserat förhållningssätt i de fem faserna define, measure, analyze, improve och control, användes för att få en djupgående förståelse för hålrumsproblematiken. I metodiken användes i sin tur statistisk processtyrning och försöksplanering för att svara på studiens syfte, vilket var att granska och utvärdera orsakerna till varför hålrumshalter under asfalttillverkning varierar vid tillsättning av kallt asfaltgranulat samt ge rekommendationer för en förbättrad produktion med avseende på hålrumshalt. Efter granskning av historiska data, beräkningar, intervjuer och observationer ansågs de viktigaste orsakerna till hålrumsvariationer uppkomma från de fem källorna datahantering, kommunikation, resurshantering, materialkunskap och organisationskultur, där de två sistnämnda ansågs vara rotorsaker. På grund av examensarbetets avgränsning granskades endast materialkunskapen mer djupgående. För att fördjupa materialkunskapen valdes faktorerna asfaltåtervinning, jungfruligt bitumen, jungfruligt filler samt tillverknings- och instampningstemperatur ut för fortsatta studier genom två experiment. I det första experimentet granskades hur hålrumshalten påverkades av olika instampningstemperaturer genom en OFAT-studie och i det andra experimentet ansattes ett 24-1 faktorförsök enligt Splitplot där hålrummet mättes vid vanlig instampningstemperatur (135 ˚C) samt genom en vägsimulering. Resultatet från det första experimentet uppvisade ett förhållande enligt ett tredjegradspolynom mellan hålrum och instampningstemperatur med stora hålrumsförändringar under 125 ˚C och över 145 ˚C. Detta medför att det är av än större vikt att kontrollera temperaturen för lågtempererad massa och massa med mycket återvinning för att uppnå godkända hålrum vid utläggning. Det andra experimentet visade att även bitumen och återvinning är signifikanta effekter för hålrummet, där minskade bitumenhalter och ökade återvinningshalter medför högre hålrumshalter samt att återvinningshalter över 15 % medför oönskad ökning av hålrumshalter vid utläggning på väg. För att avhjälpa orsakerna till hålrumsvariationerna rekommenderas att data samlas, utvärderas, kommuniceras och följs upp i större utsträckning genom användning av statistisk processtyrning, värdeflödesanalyser och fortsatta materialstudier. Organisationskulturen bör förändras för att skapa en förståelse för vikten av rekommenderade metoder. Kan rekommendationerna följas innebär det en uppskattad ekonomisk besparing på 11 520 000kr/år, samtidigt som det skulle innebära miljömässiga fördelar i form av bland annat ett minskat uttag av ändliga resurser och minskade CO2-utsläpp. / Optimizing void volumes are essential for the serviceability of asphalt concrete pavements, as fatigue cracking, rutting and other permanent deformations can be caused by e.g. temperature changes (Monismith, 1992). Since both reclaimed asphalt pavement (RAP) and virgin asphalt concrete consist of mineral aggregate, bitumen and additives, RAP is worth the virgin material it replaces ton for ton (Brock &amp; Richmonds, 2007). As the use of RAP becomes more and more popular, the complexity of asphalt manufacturing increases (Karlsson &amp; Isacsson, 2006). This, because the recycled material is harder to characterize than virgin material. Since the usage of RAP is expected to increase in hot-mix asphalt (HMA), while little research has been made in the field of cold feed RAP, it is of great importance to investigate the void volumes with this method. During this study, ABT11 160/220 with the addition of up to 25% cold feed RAP was therefore investigated. Six Sigma’s project improvement methodology DMAIC, acronym for the five phases define, measure, analyze, improve and control, were used to get an in depth understanding for the variations in void volumes. In this method, Statistical Process Control and Design of Experiments were used to answer the research purpose, which was to investigate and evaluate the reasons to why void volumes during asphalt manufacturing varies when adding cold RAP and give recommendations for an improved production regarding void volumes. After an investigation of historic data, calculations, interviews and observations, the most important causes for variations in void volumes came from data collection, communication, resource management, material knowledge and organizational culture, where the last two are seen as root causes. Because of the research delimitations, only the material knowledge was looked into further. To extend the knowledge of the material, the factors RAP, virgin bitumen, virgin filler, manufacturing temperature and temperature for Marshall testing were analyzed through two experiments. In the first experiment, the relationship between void volumes and the temperature for Marshall testing were investigated through an OFAT study, and the second experiment was made through a 24-1 factorial design according to Split plot, in which the void volumes were measured through the normal Marshall testing temperature (135 ˚C) and through a road simulation.  The OFAT result showed that a third degree linear relationship is present between the void volumes and the Marshall testing temperature, with large changes for temperatures lower than 125 ˚C and greater than 145 ˚C. This entails an increased importance of controlling the temperature for warm-mix asphalt (WMA) and asphalt with increased volumes of RAP. The Split plot experiment showed that also bitumen and RAP are significant effects for the void volume, where decreased volumes of bitumen and increased volumes of RAP entails higher void volumes in the pavement. Over 15 % RAP also entails greater void volumes. To decrease the causes for variations in void volumes, the recommendation is to collect, evaluate, communicate and follow up data at a higher extent through implementation of statistical process control, value flow analysis and continued material studies. The organizational culture ought to be changed to create an understanding of the recommended methods. If the recommendations are followed, estimated economic savings of 11 520 000kr/year can be a reality, as well as environmental benefits of e.g. a decreased use of finite resources and reduced CO2 emissions.

Asphalt binder ageing and experiences with various ageing methods from abroad are described in this thesis. The practical part deals with the RTFOT aging and with the influence of the duration of this test. The comparison of test results is conducted before and after the aging by values of needle penetration, elastic recovery, softening point and resilience tests are evaluated and compared.