Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của cốt liệu thô tạo khung đến sự phát triển biến dạng không hồi phục của bê tông nhựa nóng trong điều kiện Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 
ĐỖ VƯƠNG VINH 
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT LIỆU THÔ 
TẠO KHUNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN BIẾN DẠNG 
KHÔNG HỒI PHỤC CỦA BÊ TÔNG NHỰA NÓNG 
TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
Hà Nội - 2021 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI 
ĐỖ VƯƠNG VINH 
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT LIỆU THÔ 
TẠO KHUNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN BIẾN DẠNG 
KHÔNG HỒI PHỤC CỦA BÊ TÔNG NHỰA NÓNG 
TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 
Ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông 
Mã số : 9.58.02.05 
Chuyên ngành : Xây dựng đường ôtô và đường thành phố 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
 Hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Trần Thị Kim Đăng 
 2. PGS. TS. Nguyễn Hữu Trí 
Hà Nội - 2021 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu 
trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào 
khác. 
 Tác giả luận án 
Đỗ Vương Vinh 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Để hoàn thành luận án, tôi trân trọng cảm ơn các cơ quan, đơn vị đã tạo mọi điều kiện 
giúp đỡ: Trường Đại học Giao thông vận Tải; Phòng Đào tạo Sau đại học; Trung tâm 
Khoa học công nghệ GTVT; Phòng Thí nghiệm trọng điểm LasXD 1256, Phòng Thí 
nghiệm công trình Vilas 047; Khoa Công trình; Bộ môn Đường bộ; Bộ môn Vật liệu 
xây dựng. 
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy cô hướng dẫn khoa học là PGS.TS Trần 
Thị Kim Đăng và PGS.TS Nguyễn Hữu Trí. Các Thầy, Cô đã định hướng, tận tình 
hướng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. 
Tôi xin chân thành cảm ơn GS. TS Bùi Xuân Cậy, PGS. TS Lã Văn Chăm, PGS. TS 
Nguyễn Quang Phúc, các thầy cô trong bộ môn Đường bộ, các đồng nghiệp, các nhà 
khoa học trong và ngoài Trường đã quan tâm, giúp đỡ, nhận xét, góp ý về mặt chuyên 
môn cho tôi trong quá trình thực hiện luận án. 
Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ, nhân viên Phòng thí nghiệm trọng điểm 
LasXD1256, Phòng thí nghiệm Công trình Vilas 047, Phòng thí nghiệm Bộ môn Vật 
liệu Xây dựng, các em sinh viên lớp Đường bộ K55, Đường bộ K56, Kỹ thuật Giao 
thông Đường bộ K56 đã giúp đỡ tôi thực hiện các thí nghiệm của luận án. 
Cảm ơn gia đình và bạn bè, những người thân luôn ở bên tôi, ủng hộ và khích lệ tôi 
hoàn thành luận án này. 
 Hà Nội, tháng  năm 2021 
Tác giả luận án 
Đỗ Vương Vinh 
iii 
MỤC LỤC 
MỞ ĐẦU 1 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA CẤP PHỐI CỐT 
LIỆU VÀ KHUNG CỐT LIỆU THÔ ĐẾN BIẾN DẠNG KHÔNG HỒI 
PHỤC CỦA BÊ TÔNG NHỰA 
4 
1.1. Thành phần vật liệu và cấu trúc của bê tông nhựa 4 
1.1.1. Thành phần vật liệu của bê tông nhựa 4 
1.1.2. Cấu trúc của hỗn hợp bê tông nhựa 4 
1.2. Biến dạng không hồi phục và các hư hỏng có liên quan đến biến 
dạng không hồi phục của mặt đường bê tông nhựa 
10 
1.2.1. Lún vệt bánh xe do BTN bị chảy dẻo (Instability Rutting) 10 
1.2.2. Lún vệt bánh xe do kết cấu ( Strutural Rutting) 11 
1.2.3. Lún vệt bánh xe lớp mặt BTN (Surface/Wear Rutting) 12 
1.3. Các phương pháp đánh giá đặc tính biến dạng không hồi phục 
của hỗn hợp bê tông nhựa 
15 
1.3.1. Thí nghiệm từ biến 15 
1.3.2. Thí nghiệm biến dạng không hồi phục tải trọng lặp tải trọng lặp 16 
1.3.3. Các thí nghiệm mô phỏng 18 
1.4. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của cấp phối cốt liệu và khung cốt 
liệu thô đến khả năng chống biến dạng không hồi phục của hỗn hợp 
BTN 
23 
1.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới 23 
1.4.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam 26 
1.5. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về phương pháp phân tích 
ảnh xác định cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa 
27 
1.6. Xác định vấn đề nghiên cứu của luận án 30 
1.7. Mục tiêu và nội dung của đề tài nghiên cứu 32 
iv 
1.7.1. Mục tiêu nghiên cứu 32 
1.7.2. Nội dung của đề tài nghiên cứu 32 
1.8. Phương pháp nghiên cứu 32 
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ 
CẤP PHỐI CỐT LIỆU HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA CÓ XÉT ĐẾN 
HÌNH THÀNH KHUNG CỐT LIỆU THÔ 
34 
2.1. Nguyên lý hình thành cường độ của hỗn hợp bê tông nhựa và vai 
trò của khung cốt liệu thô trong việc hình thành cường độ của hỗn hợp 
bê tông nhựa 
34 
2.1.1. Nguyên lý hình thành cường độ của hỗn hợp bê tông nhựa 34 
2.1.2. Vai trò của cốt liệu thô và khung cốt liệu thô trong việc hình thành 
cường độ và chống biến dạng không hồi phục của hỗn hợp BTN 
37 
2.2. Lý thuyết về cấp phối cốt liệu và các phương pháp thiết kế hỗn 
hợp bê tông nhựa 
39 
2.2.1. Khái niệm về cấp phối cốt liệu 39 
2.2.2. Phân loại hỗn hợp bê tông nhựa theo thành phần cấp phối 41 
2.2.3. Các phương pháp thiết kễ hỗn hợp bê tông nhựa 41 
2.3. Hướng dẫn lựa chọn cấp phối thô theo các quy trình 44 
2.4. Cơ sở thiết kế cấp phối cốt liệu hỗn hợp bê tông nhựa chặt có xét 
đến việc tạo khung cốt liệu thô 
46 
2.5. Phương pháp thiết kế cấp phối cốt liệu hỗn hợp BTN có xét đến 
việc hình thành khung cốt liệu thô - Phương pháp Bailey 
50 
2.5.1. Cỡ sàng phân định cốt liệu thô và cốt liệu mịn 51 
2.5.2. Phối hợp cốt liệu theo thể tích 52 
2.5.3. Các tỉ số đánh giá cấp phối cốt liệu 55 
2.5.4. Trình tự thiết kế cấp phối cốt liệu hỗn hợp BTN có xét đến việc hình 
thành khung cốt liệu thô – phương pháp Bailey 
57 
v 
2.6. Kết quả thiết kế cấp phối cốt liệu hỗn hợp BTN có xét đến việc 
hình thành khung cốt liệu thô - phương pháp Bailey 
60 
2.6.1. Xác định các thông số vật liệu đầu vào phục vụ công tác thiết kế cấp 
phối cho BTNC theo phương pháp Bailey 
60 
2.6.2. Kết quả thiết kế thành phần cấp phối cốt liệu theo phương pháp 
Bailey cho BTNC 12,5 nguồn cốt liệu mỏ Thống Nhất – Hải Dương 
60 
2.6.2. Kết quả thiết kế thành phần cấp phối cốt liệu theo phương pháp 
Bailey cho BTNC 12,5 nguồn cốt liệu mỏ Sunway – Hà Nội 
62 
2.7. Kết luận chương 2 67 
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH 
HƯỞNG CỦA CẤP PHỐI CỐT LIỆU VÀ KHUNG CỐT LIỆU THÔ 
ĐẾN BIẾN DẠNG KHÔNG HỒI PHỤC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG 
NHỰA 
68 
3.1. Kế hoạch thực nghiệm 68 
3.1.1. Vật liệu thí nghiệm 68 
3.1.2. Lựa chọn hỗn hợp BTN có đặc điểm khung cốt liệu thô điển hình 68 
3.1.3. Thí nghiệm đánh giá đặc tính biến dạng không hồi phục của hỗn hợp 
bê tông nhựa 
70 
3.1.3.1. Thí nghiệm vệt hằn bánh xe 70 
3.1.3.2. Thí nghiệm từ biến 71 
3.1.4. Kế hoạch thí nghiệm 72 
3.2. Thiết kế thành phần và chế tạo mẫu thí nghiệm 72 
3.2.1. Thí nghiệm đánh giá vật liệu thành phần 72 
3.2.2. Thiết kế thành phần hỗn hợp bê tông nhựa 74 
3.2.3. Đúc mẫu thí nghiệm làm thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe và thí 
nghiệm từ biến 
76 
3.3. Kết quả thí nghiệm – phân tích và đánh giá kết quả thí nghiệm 77 
3.3.1. Kết quả và phân tích kết quả thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe 77 
vi 
 3.3.1.1. Kết quả thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe 77 
 3.3.1.2. Phân tích đánh giá kết quả chiều sâu LVBX sau 20.000 lượt gia 
tải 
79 
 3.3.1.3. Phân tích quá trình hình thành vệt lún bánh xe 83 
3.3.2. Kết quả và phân tích kết quả thí nghiệm từ biến 86 
 3.3.2.1. Kết quả thí nghiệm từ biến 86 
 3.3.2.2. Phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm từ biến 90 
3.4. Kết luận Chương 3 103 
CHƯƠNG 4: CẤU TRÚC CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG NHỰA VÀ 
KHẢ NĂNG CHỐNG BIẾN DẠNG KHÔNG HỒI PHỤC 
105 
4.1. Phương pháp phân tích ảnh xác định cấu trúc hỗn hợp bê tông 
nhựa 
105 
4.1.1. Các chỉ số đặc trưng cho cấu trúc của hỗn hợp bê tông nhựa 105 
4.1.2. Nguyên lý phương pháp phân tích ảnh xác định cấu trúc hỗn hợp bê 
tông nhựa 
107 
4.2. Phần mềm IPAS-2 – phần mềm phân tích ảnh xác định cấu trúc 
hỗn hợp bê tông nhựa 
108 
4.2.1. Giới thiệu về phần mềm IPAS-2 108 
4.2.2. Nguyên lý phương pháp phân tích cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa của 
phần mềm IPAS-2 
109 
4.2.3. Phân tích cấu trúc hỗn hợp bê tông nhựa bằng phần mềm IPAS 2 111 
4.2.4. Các thông số cấu trúc cốt liệu trong bê tông nhựa xác định bởi phần 
mềm IPAS-2 
112 
4.3. Áp dụng phần mềm IPAS-2 phân tích cấu trúc của hỗn hợp bê 
tông nhựa 
117 
4.3.1. Chế bị mẫu phục vụ phân tích cấu trúc BTN bằng phần mềm IPAS-
2 
117 
4.3.2. Kết quả xác định cấu trúc hỗn hợp BTN sử dụng phần mềm IPAS-2 118 
vii 
4.4. Phân tích đánh giá kết quả cấu trúc của hỗn hợp BTN xác định 
bằng phần mềm IPAS-2 
119 
4.4.1. Chỉ tiêu Chỉ số cấu trúc ISI 119 
4.4.2. Chỉ tiêu số tiếp xúc 123 
4.4.3. Chỉ tiêu chiều dài tiếp xúc 126 
4.5. Quan hệ giữa các chỉ tiêu cấu trúc với các thông số đặc trưng cho 
khả năng chống biến dạng không hồi phục của hỗn hợp BTN 
128 
4.5.1. Quan hệ giữa Chỉ số cấu trúc ISI với chiều sâu lún vệt bánh xe 128 
4.5.2. Quan hệ giữa chỉ số cấu trúc cốt liệu với đặc tính từ biến của hỗn 
hợp bê tông nhựa ở 60 oC 
129 
 4.5.2.1. Quan hệ giữa các chỉ tiêu cấu trúc với độ cứng từ biến ở 60 oC 130 
 4.5.2.2. Quan hệ giữa các chỉ tiêu cấu trúc với biến dạng tổng ở 60 oC 131 
 4.5.2.3. Quan hệ giữa các chỉ tiêu cấu trúc với biến dạng không hồi 
phục ở 60 oC 
132 
4.6. Kết luận Chương 4 133 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 134 
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 137 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 138 
viii 
DANH MỤC HÌNH VẼ 
Hình 1.1. Mô hình cấu trúc bê tông nhựa ở các cấp độ nghiên cứu 5 
Hình 1.2. Cấu trúc của hỗn hợp bitum và bột khoáng với tỉ lệ bitum tăng 
dần 
6 
Hình 1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ [bitum/bột khoáng] đến cường độ nén của 
bê tông nhựa 
7 
Hình 1.4. Thành phần vữa nhựa và cốt liệu thô trong hỗn hợp bê tông nhựa 8 
Hình 1.5. Cấu trúc vĩ mô của bê tông nhựa 9 
Hình 1.6. Ảnh hưởng của hàm lượng đá dăm đến cường độ nén của bê tông 
nhựa 
9 
Hình 1.7. Lún vệt bánh xe do bê tông nhựa bị chảy dẻo 10 
Hình 1.8. Hằn lún vệt bánh xe do kết cấu 11 
Hình 1.9. Lún vệt bánh xe lớp mặt bê tông nhựa 12 
Hình 1.10. Ảnh hưởng của số lần tác dụng đến sự hình thành hằn lún vệt 
bánh xe 
13 
Hình 1.11. Tỉ lệ các dạng hư hỏng quan sát ở các nước Châu Âu 14 
Hình 1.12. Mối quan hệ giữa biến dạng và ứng suất trong thí nghiệm từ biến 15 
Hình 1.13. Thí nghiệm từ biến không hạn chế nở hông 16 
Hình 1.14. Mô hình thí nghiệm 3 trục tải trọng lặp 17 
Hình 1.15. Đường cong từ biến điển hình 17 
Hình 1.16. Thiết bị hằn lún vệt bánh xe Hamburg 19 
Hình 1.17. Máy phân tích mặt đường asphalt - APA 21 
Hình 1.18. Thiết bị French Rutting Tester 22 
Hình 1.19. Thiết bị thí nghiệm hằn lún vệt bánh xe của Đại học Purdue 23 
Hình 2.1. Ảnh hưởng của nhựa đường và cốt liệu đến cường độ chống cắt 
của hỗn hợp BTN 
36 
Hình 2.2. Sự truyền ứng suất trong khung cốt liệu 37 
ix 
Hình 2.3. Đường cấp phối cốt liệu mũ 0,45 40 
Hình 2.4. Tỉ lệ đường kính hạt nêm chèn và hạt thô tạo khung – trường hợp 
các mặt cốt liệu thô đều hình tròn 
48 
Hình 2.5. Tỉ lệ đường kính hạt nêm chèn và hạt thô tạo khung – trường hợp 
cốt liệu thô có 2 mặt tròn, một mặt phẳng 
48 
Hình 2.6. Tỉ lệ đường kính hạt nêm chèn và hạt thô tạo khung – trường hợp 
cốt liệu thô có 1 mặt tròn, 2 mặt phẳng 
49 
Hình 2.7. Tỉ lệ đường kính hạt nêm chèn và hạt thô tạo khung – trường hợp 
cốt liệu thô các mặt đều phẳng 
49 
Hình 2.8a: Cốt liệu thô ở trạng thái rời 52 
Hình 2.8b: Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích ở trạng thái rời của cốt 
liệu thô 
52 
Hình 2.9a: Cốt liệu t ... n Thị Kim Đăng (2010), Độ bền khai thác và tuổi thọ kết cấu mặt đường bê 
tông nhựa, Nhà xuất bản Giao thông vận tải, Hà Nội. 
[8]. Trần Thị Cẩm Hà (2019), Nghiên cứu thành phần, tính chất cơ học và khả năng 
sử dụng bitum epoxy làm chất kết dính cho hỗn hợp asphalt tại Việt Nam, Luận 
án tiến sĩ, Trường Đại học Giao thông vận tải, Hà Nội. 
[9]. Trần Danh Hợi (2018), Nghiên cứu hỗn hợp đá – nhựa nóng cường độ caodùng 
trong kết cấu mặt đường ô tô cấp cao ở Việt Nam, Luận án tiến sĩ, Trường Đại 
học Giao thông vận tải, Hà Nội 
[10]. Bùi Ngọc Hưng (2016), Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng lún 
vệt bánh xe có xét đến đặc tính mỏi của bê tông nhựa chặt làm lớp mặt đường 
ô tô, Luận án tiến sĩ, Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông vận tải, Hà Nội. 
[11]. Phạm Duy Hữu và các cộng sự (2010), Bê tông asphalt và hỗn hợp asphalt, Nhà 
xuất bản Giao thông vận tải, Hà Nội. 
[12]. Vũ Phương Thảo (2015), Nghiên cứu ảnh hưởng cốt sợi thủy tinh phân tán đến 
khả năng chống mỏi và chống lún vệt bánh xe của bê tông asphalt trong điều 
kiện Việt Nam, Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Giao thông vận tải, Hà Nội. 
139 
Tiếng Anh 
[13]. AASHTO T 19M/T 19. Standard Method of Test for Bulk Density (“Unit 
Weight”) and Voids in Aggregate. American Association of State Highway and 
Transportation Officials, Washington, DC. 
[14]. Ahlrich, R. C. (1996). Influence of aggregate gradation and particle 
shape/texture on permanent deformation of hot mix asphalt pavements (No. 
WES/TR/GL-96-1). ARMY ENGINEER WATERWAYS EXPERIMENT 
STATION VICKSBURG MS GEOTECHNICAL LAB. 
[15]. Anderson, D. A. and Kennedy, T. W., (1993). Development of SHRP 
Specification, J. Assoc. Asphalt Paving Technol., Vol. 62, pp. 481–507. 
[16]. Barksdale, R. D. (1972). Laboratory evaluation of rutting in base course 
materials. Third International Conference on the Structural Design of Asphalt 
Pavements, London, England, (Vol. 1, No. Proceeding). 
[17]. Blazejowski, K. (2011). Stone matrix asphalt: Theory and practice. CRC Press. 
[18]. Brown, E. R., & Bassett, C. E. (1990). Effects of maximum aggregate size on 
rutting potential and other properties of asphalt-aggregate mixtures. 
Transportation Research Record, 1259, 107-119. 
[19]. Brown, E. R., Kandhal, P. S., & Zhang, J. (2001). Performance testing for hot 
mix asphalt. National Center for Asphalt Technology Report, (01-05). 
[20]. Button, J. W., Perdomo, D., & Lytton, R. L. (1990). Influence of aggregate on 
rutting in asphalt concrete pavements. Transportation Research Record, (1259). 
[21]. Carpenter, S. H., & Enockson, L. (1987). Field analysis of rutting in overlays 
of concrete interstate pavements in Illinois (No. 1136). 
[22]. Chen, J. S., & Liao, M. C. (2002). Evaluation of internal resistance in hot-mix 
asphalt (HMA) concrete. Construction and Building Materials, 16(6), 313-319. 
[23]. Coenen A. (2011), Image Analysis of Aggregate Structure Parameters as 
Performance Indicators of Rutting Resistance, PhD thesis. 
[24]. Coenen, A. R., Kutay, M. E., Sefidmazgi, N. R., & Bahia, H. U. (2012), 
“Aggregate structure characterisation of asphalt mixtures using two-
dimensional image analysis”, Road Materials and Pavement Design, 13(3), 
433-454. 
[25]. Elliott, R. P., Ford Jr, M. C., Ghanim, M., & Tu, Y. F. (1991). Effect of 
aggregate gradation variation on asphalt concrete mix properties. 
Transportation Research Record, (1317). 
140 
[26]. European Commission (1999), COST 333 Development of new pavement design 
method - final report of the action, Brussels, Belgium. 
[27]. Foo, K. Y. (1994). Predicting rutting in hot mix asphalt. Ph.D. Dissertation, 
Auburn University. 
[28]. Garba, R. (2002). Permanent deformation properties of asphalt concrete 
mixtures. Phd Dissertation, Norwegian University of Science and Technology. 
[29]. I. Abdallah and S. Nazarian (2011), Strategies to Improve and Preserve Flexible 
Pavement at Intersections, Texas Department of Transportation. 
[30]. Jiang, J., Ni, F., Gao, L., & Yao, L. (2017), “Effect of the contact structure 
characteristics on rutting performance in asphalt mixtures using 2D imaging 
analysis”, Construction and Building Materials, 136, 426-435. 
[31]. Jorge B. Sousa Joseph Craus Carl L. Monismith, Summary Report on 
Permanent Deformation in Asphalt Concrete, SHRP-A/IR-91-104, National 
Research Council Washington, D.C. 1991. 
[32]. Jung, D. H., & Young, K. N. (1998). Relationship between Asphalt Binder 
Viscosity and Pavement Rutting. Transportation Research Board, ID: 00-0112. 
[33]. Kandhal, P. S., & Cooley Jr, L. A. (2002). Investigation of the restricted zone 
in the superpave aggregate gradation specification (with discussion). Journal 
of the Association of Asphalt Paving Technologists, 71. 
[34]. Krutz, N. C., & Sebaaly, P. E. (1993). The effects of aggregate gradation on 
permanent deformation of asphalt concrete. Journal of the Association of 
Asphalt Paving Technologists, 62. 
[35]. Lackner, R., Spiegl, M., Blab, R., & Eberhardsteiner, J. (2005). Is low-
temperature creep of asphalt mastic independent of filler shape and 
mineralogy?—arguments from multiscale analysis. Journal of Materials in 
Civil Engineering, 17(5), 485-491. 
[36]. Liu, Z. L., Tian, W., and Shi, J. F., (2002). New Technology of Asphalt Concrete 
in Highway, People’s Communications Press, Beijing, p. 135. 
[37]. Majmudar, T. S., & Behringer, R. P. (2005), “Contact force measurements and 
stress-induced anisotropy in granular materials”, Nature, 435(7045), 1079-1082 
[38]. Mallick, R. B., Ahlrich, R., & Brown, E. R. (1995). Potential of dynamic creep 
to predict rutting. In Engineering properties of asphalt mixtures and the 
relationship to their performance. ASTM International. 
141 
[39]. Masad, E., Muhunthan, B., Shashidhar, N., & Harman, T. (1998), “Aggregate 
orientation and segregation in asphalt concrete”, In Application of Geotechnical 
Principles in Pavement Engineering, Proceedings of Sessions of Geo-Congress 
98 American Society of Civil Engineers. 
[40]. Masad, E., Muhunthan, B., Shashidhar, N., & Harman, T. (1999), “Internal 
structure characterization of asphalt concrete using image analysis”, Journal of 
computing in civil engineering, 13(2), 88-95. 
[41]. National Asphalt Pavement Association (NAPA). (1995). Thin Hot Mix 
Asphalt Surfacings. National Asphalt Pavement Association. 
[42]. Oliver, J. W. (1995). Results of the laboratory program associated with the ALF 
asphalt deformation trial, APRG report No. 12- ARR 272, Austroads Pavement 
Research Group, Australia. 
[43]. Rothenburg, L., Bogobowicz, A., Haas, R., Jung, F. W., & Kennepohl, G. 
(1992), “Micromechanical modelling of asphalt concrete in connection with 
pavement rutting problems”, In International Conference on Asphalt 
Pavements, 7th, 1992, Nottingham, United Kingdom (Vol. 1). 
[44]. Sefidmazgi, N. R. (2011). Defining effective aggregate skeleton in asphalt 
mixture using digital imaging. Master dissertation, University of Wisconsin - 
Madison. 
[45]. Sefidmazgi, N. R., Tashman, L., & Bahia, H. (2012), “Internal structure 
characterization of asphalt mixtures for rutting performance using imaging 
analysis”, Road materials and pavement design, 13(sup1), 21-37. 
[46]. Shaheen, M. (2013), Evaluating the Potential for Hot Mix Asphalt Rutting 
Performance Using Laboratory and Digital Imaging Technique, Doctoral 
dissertation, Department of Civil and Environmental Engineering Faculty of 
Engineering, University of Waterloo. 
[47]. Shashidhar, N., Zhong, X., Shenoy, A. V., & Bastian, E. (2000), “Investigating 
the role of aggregate structure in asphalt pavements”, In International Center 
for Aggregates Research 8th Annual Symposium: Aggregates-Asphalt 
Concrete, Bases and Fines. 
[48]. Stakston, A. D., & Bahia, H. U. (2003). The effect of fine aggregate angularity, 
asphalt content and performance graded asphalts on hot mix asphalt 
performance (Vol. 92, No. 45-98). Wisconsin Highway Research Program. 
[49]. Tashman, L. S., Masad, E., Peterson, B., & Saleh, H. (2001), “Internal structure 
analysis of asphalt mixes to improve the simulation of superpave gyratory 
142 
compaction to field conditions”, journal of the association of asphalt paving 
technologists, 70, 605-645. 
[50]. Tashman, L., Masad, E., Little, D., & Zbib, H. (2005), “A microstructure-based 
viscoplastic model for asphalt concrete”, International Journal of Plasticity, 
21(9), 1659-1685. 
[51]. TEX-231-F (2012), Test Procedure for Static Creep Test, Texas Department of 
Transportation, Texas, USA. 
[52]. Uge, P., & Van de Loo, P. J. (1974). Permanent deformation of asphalt mixes. 
Shell Research Laboratories. 
[53]. Underwood, B. S. (2015). Multiscale modeling approach for asphalt concrete 
and its implications on oxidative aging. Advances in Asphalt Materials: Road 
and Pavement Construction. (pp. 273-302). Elsevier Inc.. DOI: 10.1016/B978-
0-08-100269-8.00009-X 
[54]. U.S. Department of Transportation, Superpave Fundamentals Reference 
Manual, Federal Highway Administration, NHI Course #131053. 
[55]. Vavrik, W.R., 2000. Asphalt Mixture Design Concepts to Develop Aggregate 
Interlock. Doctor of Philosophy, University of Illinois. 
[56]. Vavrik, W.R. et al, 2002. Bailey Method for Gradation Selection in Hot-Mix 
Asphalt Mixture Design. Transportation Research Circular No. E-C044, 
Transportation Research Board, Washington, D.C., USA. 
[57]. Wang, L., Hoyos, L. R., Wang, J., Voyiadjis, G., & Abadie, C. (2005), 
“Anisotropic properties of asphalt concrete: characterization and implications 
for pavement design and analysis”, Journal of materials in civil engineering, 
17(5), 535-543. 
[58]. Yue, Z. Q., Bekking, W., & Morin, I. (1995), “Application of digital image 
processing to quantitative study of asphalt concrete microstructure”, 
Transportation Research Record, 1492, 53-60. 
[59]. Zelelew, H. M., Papagiannakis, A. T., & Masad, E. (2008), “Application of 
digital image processing techniques for asphalt concrete mixture images”. 
In The 12th International Conference of International Association for 
Computer Methods and Advances in Geomechanics (IACMAG) (pp. 119-124). 
[60]. Zelelew, H., Papagiannakis, A.T. (2009), “Digital Image Processing 
Techniques for Capturing and Characterizing the Microstructure of Asphalt 
Concretes”, In the Transportation Research Board 88th Annual Meeting, 
Washington, D.C., 11-15 Jan 2009 
143 
[61]. Zhu, H., & Dass, W. C. (1996), “Modeling of asphalt concrete”, Applied 
Research Associates, 193-202. 
[62]. Zhu, H. (1998, May), “Contact mechanism based asphalt concrete modeling”, 
In 12th ASCE Engineering Mechanics Conference in San Diego, California. 
[63]. Zhu, H., & Nodes, J. E. (2000), “Contact based analysis of asphalt pavement 
with the effect of aggregate angularity”, Mechanics of Materials, 32(3), 193-
202.