1

Professor Hamad I. Al-Abdul Wahhab

Phone 3828Office: 16-111Office hrs: S,T 9:00 – 11:00 AM

CE 442Construction and Maintenance

of Highways and Airports

KING FAHD UNIVERSITY OF PETROLEUM & MINERALS

CIVIL ENGINEERING DEPARTMENT

Spring 071

CE 442 – Construction and Maintenance of Highways and Airports

I- Catalog Description:

CE 442 : Construction and Maintenance of Highways and Airports (3-0-3) Course on the fundamentals of highway and airport construction andmaintenance; topics include, asphalt plants, material placement and compactionmethods, quality control, earthwork, highway drainage and roadsiderequirements; construction standards, pavement performance and evaluation, pavement distress identification, surface treatments, types, application anddesign; overlay; pavement recycling techniques; computer applications.

II- Prerequisites: CE 341, CE 343. III- Textbook: Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction, by

Roberts, F., Kandhel, P. and Brown, E., 1996. Reference: None IV- Course Objectives:

1. Expose students to the principles and concepts of highway materialtesting, evaluation and quality control.

2. Expose students to the concepts of highway and airport construction techniques.

3. Introduce students to the basic principles of highway maintenancetechniques.

4. Introduce students to commercially available software in the area ofmaterial evaluation and quality control and pavement management.

2

V- Topics:

1. Introduction: highways and airport structures, construction materials(soils, aggregate and asphalt), and Superpave asphalt binder tests and specifications

2. Hot-mix asphalt mixture design methodology, history, objectives, Marshall and Superpave mix design

3. Portland cement concrete mix design for highways and airports. 4. Highway and airport structural design 5. Construction: material selection, placement and compaction, compaction

procedure, compactor types (steel drum, sheep foot etc…) 6. asphalt plants type; batch plants, travel plants, drying drum plants…,

cement plants operation process 7. Inspection: work inspection, quality control methods, stage construction 8. Pavement Performance: performance evaluation techniques, concepts of

roughness, skid resistance 9. Pavement Condition: evaluation of roughness and skid resistance;

pavement evaluation methods and devices 10. Pavement structural evaluation: destructive and non-destructive pavement

testing techniques (Benkelman Beam, Dynaflect, Falling-weight deflectometer, etc.)

11. Pavement distress: types, causes, identification 12. Pavement maintenance: distress maintenance techniques; crack filling;

patching local specifications 13. Surface treatments and overlays: types, application techniques, and uses 14. Pavement recycling: recycling techniques, uses, hot pavement recycling

methods 15. Hot-mix asphalt additives and modifiers 16. Introduction to pavement management system

VI- Contribution to Professional Component: Engineering Science: 50% (1.5 credit hours) Engineering Design: 50% (1.5 credit hours) VII- Grading: 1. Attendance and Participation……………..10 % 2. Homework…………………………….….10 % 3. Two Midterms……………………………40 % 4. Final Exam………………………………..40% _______________ Total 100 % VIII- Instructor: Dr. Hamad I. Al-Abdul Wahhab Professor, Department of Civil Engineering KFUPM Box 1625 King Fahd University of Petroleum & Minerals Dhahran 31261, Saudi Arabia Mobile: (05) 585-0573 Tel: (03) 860-2550/3828 Fax: (03) 860-2879 e-mail:hawahab@kfupm.edu.sa

3

INTRODUCTION TO ENGINEERING PROPERTIES OF

SOILS AND BASE MATERIALS

4

التربة هي المواد المعدنية الناتجة من تحلل و تفكك الصخور بفعل عوامل التعرية وتغطي سطح األرض باإلضافة الى تحلل

. المواد العضوية

الصخور تشمل النارية والرسوبية والمتحولة

عوامل التعرية تشمل المياه والرياح وتغير درجات الحرارة والنباتات

تعريف التربة

5

هناك ثالثة أنواع رئيسية للتربة الرمل . 1

الملمس تنتج مكون من حبيبات مستديرة ناعمة أو خشنة .عن التحلل الميكانيكي للصخور

)للرمل الخشن( مم 0,425 الى 2مقاس الحبيبات من )للرمل الناعم ( مم0,075 الى 0,425ومن

أنواع التربة

شكل الحبيبات

زوايا حادة غير منتظمة مستديرة

مستطيلةمفلطحةمفلطحة و مستطيلة

6

7

8

9

10

11

الطمي.2

مكون من حبيبات صغيرة وخشنة الملمس تنتج عن التحلل .الميكانيكي أو الكيميائي للصخور

مم0,002 مم الى 0,075مقاس الحبيبات من

الطين.3مكون من صفائح أو قشرية أو على شكل قضبان تنتج عن التحلل

.الكيميائي للصخور

)الطين ( مم0,001 مم الى 0,002مقاس الحبيبات من )الطين الغروي ( 0,001و أصغر من

12

طين غرين رمل حصمه حجارة صخور

13

الخصائص الهندسية للتربة

شكل الحبيبات و هو يدل على الصالدة . 1

.ملمس السطح و هو يؤثر على الثبات ومقاومة االحتكاك . 2

الترآيب الكيميائي وشحنات السطح الكهربائية . 3

. تعتمد الشحنة الكهربائية على نوع المعدن• تتناسب الشحنة الكهربائية تناسبا طرديا مع مساحة السطح• مساحة السطح تتناسب تناسبا عكسيا مع قطر الحبيبات •

الذي يتصرف آالمغنطيسات الصغيرة في وجود ( لذلك فان للطين آميات آبيرة من الماء على سطحه القدرة على امتصاص) الماء

ضعفا في 25قد يصل الى (مما يتسبب في انتفاخها وتغير حجمها . و آذلك عند انكماشها) بعض أنواع التربه

14

+++

+

+

+_ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _

+++

+

+

+_ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _

+

+

++

++

_ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _

15

16

Soil Classification

Soil Classification

Depends on

• soil gradationsand size: 2.0- 0.05 mmsilt : 0.5-0.002clay : less than 0.002

• No. 10, No. 40 No. 200

• liquid limit, plastic limit and plasticity index

17

18

19

20

Proctor Density andCalifornia bearing ratio (CBR)

21

22

23

24

25

26

4-Days

27

CRR= [{unit load at 0.1 or 0.2 penetration}/ {unit load at 0.1 or 0.2 penetration of standard material}] *100

28

29

Static triaxial test (φ, angle of internal friction, C, cohesion and τ, shear)

σ2 = σ1- σ3

30

φστ tan+= c

σ3 σ2

31

Dynamic triaxial test ( permanent deformation, resilient modulus (Mr) for fine and coarse materials and poisons ratio (μ))

32

Mr =(σ1- σ3) /εz = σ2/εzμ = εr / εz

33

Granular Materials

34

K1

K2

Fine Grained Materials

35