A Comprehensive system for characterizing granular materials: providing material input for pavement design

The new 2002 AASHTO Guide for Pavement Design advocates the use of the resilient modulus parameter for the characterization of granular materials used as base and sub-base layers in flexible pavements. The multitude of factors that affects the resilient behaviour of granular material makes the determination of the resilient modulus at different loading and physical conditions a critical factor for the pavement design process. This calibration task requires the availability of a robust system capable of producing the needed results in a timely and effective fashion. The current paper reports on recent research activities at the National Research Council, which aim at providing tools that can be utilised to carry out the calibration process. The objective of the research program is to establish database of resilient moduli for the different types of granular materials used in the Canadian Provinces. The research program combines both laboratory testing and numerical techniques to develop the required database. The paper presents an overview of the characterization system together with typical results obtained. Application of the new system to quantify the effect of compaction density, a major construction factor affecting the behaviour of granular material, on the resilient modulus is illustrated. Preliminary results obtained from repeated load tests and discrete element modeling (DEM) confirm the adequacy of the developed tools to produce the sought database.Le nouveau guide de 2002 de l'AASHTO pour la conception des chauss\ue9es pr\ue9conise l'utilisation du param\ue8tre de module de r\ue9silience pour la caract\ue9risation des mat\ue9riaux granulaires utilis\ue9s comme couche de base et couche de fondation dans les rev\ueatements souples. Compte tenu de la multitude de facteurs qui influent sur le comportement r\ue9silient des mat\ue9riaux granulaires, la d\ue9termination du module de r\ue9sistance sous diff\ue9rentes charges et dans diff\ue9rentes conditions physiques joue un r\uf4le critique dans le processus de conception des chauss\ue9es. Ce travail d'\ue9talonnage exige un syst\ue8me robuste capable de produire rapidement et efficacement les r\ue9sultats voulus. Le pr\ue9sent rapport expose les travaux de recherche qu'a r\ue9cemment men\ue9s le Conseil national de recherches du Canada dans le but de fournir des outils qui pourront \ueatre utilis\ue9 dans le processus d'\ue9talonnage. Le programme de recherche a pour but de constituer une base de donn\ue9es sur les modules de r\ue9silience des diff\ue9rents types de mat\ue9riaux granulaires utilis\ue9s dans les provinces canadiennes. Le programme de recherche combine des essais en laboratoire et des techniques num\ue9riques pour la constitution de la base de donn\ue9es. Le rapport pr\ue9sente un aper\ue7u du syst\ue8me de caract\ue9risation ainsi que les r\ue9sultats types obtenus. On montre comment le nouveau syst\ue8me permet de quantifier l'effet de la densit\ue9 de compactage, soit un facteur de construction important qui agit sur le comportement des mat\ue9riaux granulaires, sur le module de r\ue9silience. Les r\ue9sultats pr\ue9liminaires des essais de charge r\ue9p\ue9t\ue9e et des travaux de mod\ue9lisation par \ue9l\ue9ments discrets confirment la pertinence des outils mis au point pour produire la base de donn\ue9es voulue.Peer reviewed: YesNRC publication: Ye