Deuxieme col loque internat ional consacr~ aux

<~ ESSAIS SUR B I T U M E S ET MATI~RIAUX B I T U M I N E U X )~

Budapest, 9 septembre 1975

Second International Symposium Devoted to

"'TESTS ON BITUMENS AND BITUMINOUS MATERIALS'"

Budapest, September 9, 1975

I. - - T e x t e de I 'a l locut ion & la c~r~monie d 'ouver ture du 9 septembre 1975

I. - - Text of the address at the opening ceremony of september 9, 1975

J. HUET, Dr Sc

Les travaux de la Commission Technique RILEM 17 BM

La premiere r~union constitutive de la Commission Technique RILEM 17 BM ((Bitumes et Mat6riaux Bitu- mineux)~ s'est tenue & Budapest en 1970 et les travaux en ont ~t~ dirig~s par le Professeur N. Ewers. Les parti- cipants ~ cette premiere r6union eurent I'occasion de pr6senter V6tat des recherches et des connaissances du moment dans le but de preparer la mise au point de recommandations de m6thodes d'essais susceptibles d'appr6cier au mieux les conditions d'emploi des liants et des mat6riaux composites hydrocarbon6s en fonction des usages requis.

C'est une des pr6occupations permanentes des travaux de la RILEM que de s'int~resser ~ la d~finition des m~thodes d'essais des mat6riaux et de mesure de leurs caract~ristiques, avant et apr~s.leur mise en muvre, ainsi qu'~ la d~finition des m~thodes d'essais et d'observation des ouvrages (propri~t6s m6caniques, d~formations, stabi- litY, comportement darts le temps, etc.). Une fois d6finies ces m~thodes d'essais, de mesure et d'observation, il y a alors lieu de s'int~resser, au fil de I'exp~rience acquise,

leur am61ioration et ~ leur unification afin d*aboutir des m6thodes d'essais communes, si possible, normalis6es, qui fournissent des r~sultats comparatifs ~ I'~chelle inter- nationale.

La r~union de Budapest de 1970 avait ainsi permis de d~gager un certain nombre de propositions parmi lesquelles nous citerons les cinq suivantes :

1. I'int6r~t d'une rationalisation et d'une normalisation des m~thodes de caract6risation des liants hydrocarbon6s, notamment des liants bitumineux, en ce qui concerne leurs propri6t6s rh~ologiques ~ basse et haute temperature;

2. I'int~rOt des ~tudes et des m~thodes d'essais relatives une caract~risation plus complete de la constitution et

des propri6t6s physicochimiques des liants;

The w o r k of the RILEM Technical Commi t tee 17 BM

The first constitutive meeting of the RILEM 17 BM Technical Committee "'Bitumens and Bituminous Materials'" was held in Budapest in 1970 and its work was directed by Professor N. Ewers. The participdnts in this first meeting had the occasion to present the current state of research and knowledge for the purpose of preparing specific recommendations for testing methods susceptible of best evaluating the conditions for use of binders and composite hydrocarbon materials in function of the required appfications.

One of the permanent preoccupations of the work of RILEM is to consider the definition of materials testing methods and of the measurement of their characteristics, before and after their placing, as well as the definition of methods for the testing and observation of structures (mechanical properties, deformations, stability, behaviour in time, etc.). Once these methods of testing, measuring and observing are defined, it will be possible, with acquired experience, to consider their improvement and their unification in order to achieve common, and i f possible, normalized testing methods which can furnish comparative results on the international scale.

The 1970 meeting in Budapest had thus permitted the ascertainment of a number of propositions, among which we wil l cite the five following:

1. interest in a rationalization and normalization of methods of characterizing hydrocarbon binders, parti- cularly bituminous binders, with regard to their theological properties at low and high temperature;

2. interest in studies and testing methods relative to a more complete characterization of the constitution and the physico-chemical properties of the binders;

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3. I'int6r~t de situer I'importance technologique du probl~me de la tenue des liants hydrocarbon~s en pr6sence d'eau et d'essayer de d6gager les methodes d'essais valables en mati6re d'6tude de I'adh6sion des liants aux roches;

4. le recensement des methodes d'essais de relation contrainte-d~formation (essais ~ un cycle, ~ plusieurs cycles et de sollicitation thermique) utilis~es darts les ~tudes du comportement m6canique des liants et des syst~mes liants-mati~res min6rales en fonction notamment de la nature des liants, de la composition des m~langes, de la temperature, du temps, etc.);

5. 1'6tude des m6thodes d'essais relatives & I'influence de I'eau et des cycles gel-d6gel sur les propri~t~s m6ca- niques des enrob6s hydrocarbon~s ainsi que de celles relatives ~ la durabilit6 des mat~riaux, vieillissement du liant dans la masse et dans les zones superficielles, d6gra- dations dues ~ I'utilisation des sels de deneigement, des pneus & clous ou ~ I'action d'autres agents agressifs.

II devait alors appartenir aux membres de la Commis- sion Technique de d61imiter I'importance de chacun de ces probl~mes, de d61imiter son champ d'int6r6t et d'6tablir le plan de travail qui devra permettre de r6aliser progres- sivement, ~ 1'6chelle internationale, le programme ainsi d6fini en ses grands th~mes, les sujets trait~s concernant les essais relatifs aux diff6rents domaines d'utilisation pos- sibles des mat~riaux envisages : construction routi~re, 6tanch#it6, briqueterie, isolation, etc.

Cinq ann~es se sont ~coul6es depuis la date de la premiere r6union constitutive, cinq ann~es pendant les- quelles les membres de la Commission Technique RILEM {{ Bitumes et Mat~riaux Bitumineux >~ ont entrepris, indi- viduellement ou ensemble, la r~alisation du programme qu'ils se sont assign~s. Sous I'autorit6 de leur President P. Zakar, quatre r6unions communes se sont tenues : Visegr&d en 1972, Sterrebeek en 1973, Paris en 1974 et Otaniemi en 1975.

L'organisation d'un deuxi~me colloque international RILEM consacr6 aux essais sur bitumes et mat6riaux bitu- mineux fut un des premiers projets de la Commission qui consid~rait qu'un tel sujet pr6sentait un int6r~t scien- tifique et technique incontestable, rencontrait une audience largement internationale et s'inscrivait dans le domaine d'activit6 reconnu de la RILEM. Au cours de sa session, tenue en avril 1972 ~ Washington, la Commission Perma- nente de la RILEM marqua son accord sur la proposition du Docteur R. Tobias d'organiser & Budapest et en septembre 1975 ce deuxi~me colloque international.

L'organisation de colloques et de r~unions sp6cialis6es non p6riodiques & caract~re limit6 constitue certes un moyen d'6change d'informations et de cooperation se rapportant aux recherches exp6rimentales et aux essais, en cours ou en projet dans les diff6rents laboratoires, clans les divers pays participants, Mais cette action doit ~tre compl~t6e par an moyen d'6change d'information

la fois plus permanent et plus synth6tique. Aussi la Commission Technique RILEM {(Bitumes et Mat6riaux Bitumineux>~ a-t-elle d6cid6 de concr6tiser ses travaux et de les diffuser en se fixant pour objectif la mise au point de Cahiers RILEM. La publication de ceux-ci s'6che- Ionnera au fur et ~ mesure de leur ~tat d'avancement et de mise au point, sans ordre pr6d6termin~ pour les diff~rents th~mes retenus. Le premier de ces Cahiers RILEM est disponible et est consacr6 & une 6rude synth6- tique des instruments de mesure des coefficients de visco- sit6 de cisaillement dans le cadre de la caract6risation rh~ologique des liants hydrocarbon6s.

Chaque projet de cahier s'est vu assign6 un responsable coordinateur, choisi parmi les membres de la Commission Technique et dont le rSle permet d'~clairer les travaux de celle-ci en ayant recours, par exemple, & I'envoi de

3. interest in situating the technological importance of the problem of the behaviour of hydrocarbon binders in the presence of water and in trying to ascertain the testing methods vafid in the matter of study of the adhesion of the binders to rocks;

4. recording of the testing methods for the stress- strain relation (tests at one cycle, at multiple cycles and of thermal solicitations) utilized in the studies of the mechanical behaviour of binders and of binder-mineral systems, particularly in function of the nature of binders, of the composition of mixtures, of temperature, of time, etc.);

5. study of the testing methods relative to the influence of water and freeze-thaw cycles on the mechanical properties of hydrocarbon coated materials as well as those relative to the durability Of materials, aging of binder in the mass and in the superficial zones, damage due to the use of salts for snow removal of spiked tires or the action of other aggressive agents.

It should, therefore, belong to the members of the Technical Committee to define the importance of each of these problems, to delimit its field of interest and to establish a working plan which should make it possible progressively to carry out, on the international scale, the program thus defined in its broad topics, the subjects dealt with concerning the tests relative to the different fields of possible utilizations of the materials considered: road construction, waterproofing, brick-making, insulation, etc.

Five years have gone by since the date of the first meeting, five years during which the members of the R ILEM Technical Committee "Bitumens and Bituminous Materials" have undertaken, individually or collectively, to carry out the program they had assigned to them- selves. Under the authority of their President P. Zakar, four general meetings have taken place: Visegrad in 1972, Sterrebeek in 1973, Paris in 1974 and Otaniemi in 1975.

The organization of the second international RILEM symposium devoted to tests on bitumens and bituminous materials was one of the first projects of the Committee which considered that such a subject would present an unquestionable scientific and technical interest, would meet a largely international audience and was in the scope of activity recognized by RILEM. In the course of its session held in April, 1972 in Washington, the RILEM Permanent Committee agreed to the proposal of Doctor R. Tobias to organize this second international symposium in Budapest in September, 1975.

The organization of symposia and of specialized non- regular meetings of limited nature certainly constitute a way of exchanging information and of cooperating in underway or projected in the different laboratories in the diverse participating countries. But this action needs to be diverse participating countries. But this action needs to be supplemented by a means of exchanging information on both a more permanent and more synthetical basis. Therefore, RILEM Technical Committee "Bitumens and Bituminous Materials" has decided to put its work into concrete form and diffuse it, taking for its objective the establishment of RILEM Reports. The publication of these wil l proceed according to their state of advancement and readiness, without any predetermined order for the topics taken up. The first of these RILEM Reports is available and is concerned with a synthetic study of measuring instruments for the coefficients of shearing viscosity in the framework of the rheological characterization of hydro- carbon binders,

Each project report has been assigned to a responsible coordinator, chosen among the members of the Technical Committee and whose role makes it possible to throw light on the work of the former, having recourse, for

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questionnaires aupr~s des sp6cialistes des diff6rents pays. Trois questionnaires ont 6t~ ainsi envoy~s et le nombre de m6me que la qualit~ des r~ponses revues attestent de I'int~r~t qu'y ont apport6 les personnes consult6es; ces questionnaires concernent respectivement les sujets suivants : adhesion des liants bitumineux, normalisation des m6thodes d'essais sur les liants bitumineux et les essais m~caniques r6alis6s sur les mat~riaux composites ,~ base de liants bitumineux.

La Commission Technique a ~galement abord~ le sujet de la durabilit~ des liants et des mat~riaux composites bitumineux en soulignant notamment :

- - I'int6r~t d'avoir une m6thode valabie pour estimer la durabilit~ des liants, probl~me particuli~rement important dans les enduits superficiels;

- - et 1'6tablissement n~cessaire des correlations entre les r6sultats obtenus en laboratoire et ceux observes sur les ouvrages.

Parmi let facteurs ext6rieurs ~ consid~rer, citons ceux relatifs au trafic dans le cas des constructions routi~res et ceux relatifs & I'environnement. Ces derniers semblent particuli~rement int6ressants ~ 6tudier dans le cadre des compositions mises en oeuvre dans les pays ~ climat tropical. De fair, la notion de r durabilit~ )~ est une notion qu'il y a lieu de d~finir clairement afin de limiter ou non le cadre du sujet et clont s'occupe plus particuli6rement, au sein de la Commission M. A. Ni6mi.

Le c h o i x des t h e m e s du d e u x i ~ m e c o l l o q u e i n t e r - n a t i o n a l

Quatre des th~mes qui viennent d'etre ~voqu6s : - - adh6sion/coh6sion; - - caract6risation rh6ologique des liants hydrocarbon6s; - - specification et normalisation des essais relatifs aux

liants bitumineux; - - propri~t6s des mat6riaux composites ~ base de liants

bitumineux ax6es sur les essais de relation contrainte- d~formation sont ceux qui ont ~t6 retenus par priorit6 pour le deuxi~me colloque international et les rapports des communications re,cues y seront pr6sent~s par quatre membres choisis au sein de la Commission Technique RILEM ~(Bitumes et Mat~riaux Bitumineux)~ : M me A.-M. Ajour, le Docteur F. T. de Bats, le Professeur G. Paulmann et le Docteur J. Verstraeten. Le choix de ces th~mes r6sulte de la prise de conscience de leur actualit~ et rencontre les preoccupations d'un grand nombre de chercheurs.

Ainsi, en ce qui concerne I'adh&sion, peut-on dire que bien que I'importance technologique du probl6me de la tenue des liants hydrocarbon~s en pr6sence d'eau croisse d'ann6e en annie, il ne semble pas que la connaissance scientifique du p h ~ n o ~ n e ait avanc~ de facon d6cisive. Cette relative stagnation des recherches entreprises dans le domaine de I'adh6sion des liants et mat6riaux routiers, notamment, est due & la mauvaise definition des corps en pr6sence d'une part, et d'autre part, & la complexit6 de la notion routi~re d'adh6sion qui fair intervenir I'adh6sion et la coh6sion des mat6riaux, le mouillage et le d~mouil- lage du liant par I'eau et enfin la rh6ologie du liant. Les techniciens routiers bien que disposant d'un arsenal relativement complet de moyens et de produits destin6s

am~liorer I'adh6sion sont donc relativement d~sarm6s faute de pouvoir reconnai'tre & temps par une m6thode s~re et indiscutable les incompatibilit~s liant/granulats qui se solderont ~ terme par une forte d6gradation de la route. L'essai de cohesion est ~galement d'interpr6tation complexe car, aussi bien dans le cas d'un bitume pur que dans celui d'un m61ange bitumineux, le ph~nom~ne d'arra-

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example, to the mailing out of questionnaires to the specialists in the different countries. Three such question- naires have thus been sent and the number as well as the quality of the responses attest the interest of the consulted people; these questionnaires respectively concern the following subjects." adhesion of bituminous binders, normalization of testing methods on bituminous binders and mechanical tests carried out on the composite materials with bituminous binders.

The Technical Committee has also taken up the subject of the durability of binders and composite bituminous materials, underlining in particular:

- - the interest in having a valid method for estimating the durability of binders, a particularly important pro- blem in superficial coatings;

- - a n d the necessary establishment of correlations between the results obtained in the laboratory and those observed on the works..

Among the external factors to be considered, let us cite those relative to traffic in the case of road construc- tions and those relative to the environment. The latter seem particularly interesting to be studied in the framework of the compositions used in countries with a tropical climate. In fact, the notion of "'durability" is one which needs to be defined c/early in order to l imit or not the scope of the subject with which, most particularly, within the Committee, Mr A. Niemi is occupied.

T h e c h o i c e o f t o p i c s of t h e s e c o n d i n t e r n a t i o n a l s y m p o s i u m

Four of the topics which have just been evoked: - - adhesion/cohesion; - - rheo/ogical characterization of hydrocarbon binders; - - specification and normalization of tests relative to

bituminous binders; - - properties of composite materials with bituminous

binders and centered on the tests for the stress-strain relation have been retained by priority for the second international symposium, and the reports of the received communications will be presented by four members chosen from RILEM Technical Committee "B i tumens and B i tum inous Ma te r ia l s " :

- - M r s A.-M. Ajour, Dr. F. T. de Bats, Professor G. Paulman and Dr. J. Verstraeten. The choice of these topics results from the recognition of their actuality and meets the concerns of a large numbers of researchers.

Thus, in what concerns adhesion, it can be said that a/though the technological importance of the problem of behaviour of hydrocarbon binders in the presence of water increases from year to year, it does not seem that the scientific knowledge of the phenomenon has progressed in a decisive way. This relative stagnation of research undertaken in the field of adhesion of binders and road materials, in particular, is due partly to the poor definition of the actual materials and partly to the complexity of the notion of adhesion in road construction, which includes the adhesion and cohesion of the materials, the wetting by water and the drying of the binder and lastly the rheology of the binder. Road technicians, a/though disposing of a relatively complete arsenal of ways and products for improving adhesion, are relatively desarmed by their inability to recognize in time, by a sure and unquestionable method, the binder/aggregates incom- patibilities which will end in causing considerable degra- dation of the road. The testing of cohesion is also of a complex interpretation because, in the case of pure bitumen as well as in that of a bituminous mixture, the phenomenon of breaking off to which it is related, is

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chement, auquel il se rapporte, est toujours pr6c6d6 d'un phenom~ne de viscosit6, c'est-&-dire d'6coulement. On ne peut exactement d6terminer la coh6sion que si I'on 61imine I'influence de la viscosite, par exemple au moyen d'essais de coh6sion r6alis6s dans des conditions d'6qui- viscositY.

Pour ce qui est de la caract#risation rh~ologique des liants hydrocarbon#s, disons notamment que I'etude des d6formations permanentes r6sultant de I'application d'ef- forts ou 1"6tude du fluage conduit & la mesure d'un certain nombre de parametres fondamentaux qui sont aux deformations irr~versibles ce que sont les constantes 61astiques aux d6formations r6versibles. Parmi ceux-ci, le coefficient de viscosite de cisaillement est de plus en plus couramment d~termin~. L'influence de la temp6- rature sur les propri6t~s rheologiques est un facteur de premi6re importance dans leur utilisation pratique en tant que materiaux de construction. La connaissance de la susceptibilite thermique de la viscosite des liants hydro- carbones ~ usage routier presente un interet pratique notamment pour le choix des temperatures de pompage, de malaxage, de mise en oeuvre & la finisseuse, de cylindrage et d'enduisage. Sous I'angle du comportement rheologique et aux temperatures usuelles sous trafic, les bitumes de raffinerie & usage routier se comportent, dans la plupart des cas, comme des liquides non newtoniens Iorsqu'ils sont soumis ~} des contraintes de cisaillement .de Iongue dur~e de sollicitation tandis que, pratiquement, ils se component comme des liquides newtoniens aux tempe- ratures superieures ~ 70~ Des experiences routieres et de laboratoire ont ~t(~ r6alis~es dans divers pays en vue de mettre en evidence I'influence eventuelle de la consti- tution et du type rh(}ologique des bitumes sur le compor- tement des enrobes hydrocarbon6s. Sur la base des ~16- ments qui ont ete consider~s dans les diverses experiences, les pi6ces apportees au dossier font apparaitre des opinions suffisamment diverses pour que soit considere I'int(,~ret fondamental de ce type d'investigations.

La normalisation des modes op#ratoires des essais relatifs aux m~thodes de caracterisation des propri~t~s technologiques, physico-chimiques et chimiques des liants hydrocarbones est un probleme qui se pose maintenant d'une facon assez imperative. En effet, ainsi qu'il r6sulte des r6ponses au questionnaire etabli par Mr~e S. Vajta, une grande diversite existe dans les essais actuellement pratiques dans les diff6rents pays en vue de determiner par exemple la consistance et les caract6ristiques physiques ainsi que de constitution chimique des liants hydrocarbones. C'est ~ une conclusion tout-&-fait analogue qu'a abouti r6cemment une autre 6tude, entreprise cette fois par le Comite Technique des Essais de Materiaux Routiers de I'Association Internationale Permanente des Congr6s de la Route. II est evident qu'existe ici un besoin de rationa- lisation afin de d6finir les essais qui caracterisent au mieux les propriet6s mises en jeu ou les parametres susceptibles d 'avoir -une influence significative dans le comportement des ouvrages. Une normalisation des pro- cessus op(}ratoires est indispensable dans bon nombre de cas, m#}me dans ceux des essais les plus souvent utilises : ainsi si, parmi les essais destines ,~ determiner la consistance d'un liant ~ la fourniture, il est princi- palement fait appel aux essais classiques de p6netration

I'aiguille (25~C, 100 g, 5 secondes) et du point de ramo- lissement anneau et bille dans le cas des bitumes de raffinerie et des bitumes-brai, cette belle unanimite ne se retrouve toutefois pas dans le detail des modes operatoires et des tolerances admises.

Les propri#t~s m#caniques des mat6riaux composites base de liants hydrocarbon~s font I'objet d'etudes ~ partir de nombreux types d'essais dans les divers pays, notam- ment en technique routiere. Au d~but de ce xx e si~cle et pour le peu de routes incluant alors I'utilisation des

always preceded by a phenomenon of viscosity, that is to say of flow. One can only exactly determine cohesion if one eliminates the influence of viscosity, for example by means of tests of cohesion carried out in conditions of equiviscosity.

With regard to the rheological characterization of hydrocarbon binders, let us note in particular that the study of permanent deformations resulting from the appli- cation of forces or the study of f low leads to the measurement of a number of fundamental parameters which are to the irreversible deformations what the elastic constants are to the reversible deformations. Among the latter, the coefficient of shearing viscosity is more and more currently determined. The influence of temperature on the rheological properties is a factor of primary importance in their practical utilization as construction materials. Knowledge of the thermal susceptibility of the viscosity of hydrocarbon binders for road use presents a practical interest, notably for the choice of temperatures for pumping, for mixing, for applying with the finisher, for rolling and for coating. With respect to the rheological behaviour and with the usual temperatures under traffic, the petroleum bitumens for road purpose behave in most cases as non-Newton liquids when they are submitted to shearing stresses over a long period of solicitation, whereas, in practice, they behave as Newton liquids with temperatures above 70oC. Road and laboratory experiments have been made in various countries for the purpose of showing the eventual influence of the composition and of the rheological type of bitumens on the behaviour of the hydrocarbon coated materials. On the basis of the elements considered in the diverse experiments, the facts obtained give rise to sufficiently different opinions to show the fundamental interest of this type of investigation.

The normalization of the operative ways of testing relative to the methods of characterizing the technical physico-chemical and chemical properties of the hydro- carbon binders poses a problem in a rather imperative way. Indeed, as the responses to a questionnaire instigated by Mrs S. Vajta show, a great diversity exists in the tests presently used in the different countries for the purpose of determining, for example, the consistency and the physical characteristics as well as the chemical compo- sition of the hydrocarbon binders. It is to a completely analogous conclusion that another study recently comes, one undertaken this time by the Technical Committee for the Testing of Road Materials of the Permanent Inter- national Association of Road Congresses. It is evident that there exists here a need for rationalization in order to define the tests which best characterize the pertinent properties or the parameters susceptible of having a signi- ficant influence on the behaviour of the works. A norma- lization of the operative processes is indispensable in a good number of cases, even in those of the most often used tests: thus, i f among the tests intended to determine the consistency of a binder at delivery, classical tests of needle penetration (25oC, lOOg, 5 seconds) and of ring and ball softening point in the case of petroleum bitumens and pitch-bitumen mixtures are principally resorted to, this nice unanimity is not, however, to be found in the detail of the operative ways and the admitted tolerances.

The mechanical properties of the composite materials wi th hydrocarbon binders are the subject of studies started from numerous types of tests in different countries, notably in road technique. At the beginning of the twentieth century and for the few roads then including the use of

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liants hydrocarbones, I'usager pouvait se satisfaire de constructions con cues uniquement sur la base du bon sens et de I'exp6rience personnelle des pionniers de la construction. Cette situation devait evoluer, et evolue encore, & mesure qu'en raison de I'accroissement et de I'alourdissement de la circulation, les rev~tements avaient, ou ont, ~ faire face & des conditions de service de plus en plus dures sous des climats vari6s et qu'en m6me temps I'utilisation des liants hydrocarbones connaissait un essor considerable. C'est vers les ann~es 1920 que se precisa la n~cessit6 d'envisager I'evolution des propri~t6s m~ca- niques des m61anges hydrocarbones par un moyen quel- conque. C'est ainsi notamment que de nombreux essais ont 6t6 proposes et appliqu6s dans diff6rents pays, essais de plus en plus 61abor6s dans le domaine de la recherche. En fait, tout comme les phenom6nes de fissuration par fatigue, les ph6nom~nes de deformation permanente des melanges hydrocarbon6s sont lies & plusieurs facteurs indissociables tels que, par exemple, la composit ion des m61anges et les caracteristiques du liant, le dimensionne- merit et la structure de la chaussee, les proprietes m~ca- niques des couches constituantes et du sol. Mais, comme de plus, ce qui r6siste le mieux ~ la fissuration par fatigue en flexion n'est pas necessairement ce qui resiste le mieux au fluage, & la d6formation permanente, & I'ornie- rage, il importe, pour les applications pratiques, de trouver le juste compromis et, pou r y aider, de nombreux labo- ratoires de recherches se sont tournes vers des essais pouvant faire appel & des techniques tr6s 61aborees : essai en flexion sinusoTdale & contrainte impos6e ou & deformation impos6e, essai en compression r6pet6e, essai de fluage dynamique, etc. Vu 1'6volution des idees et des techniques en ce domaine, qu'il s'agisse d'essais normalis6s traditionnels ou d'essais nouveaux, ce colloque se doit d'y apporter sa contribution.

Avant de terminer, nous voudrions signaler une activite de la Commission Technique qui peut ~tre consideree comme fondamentale en ce sens qu'elle concerne I'effort entrepris en vue d'aboutir & un accord international sur la terminologie ~ adopter en mati6re de denomination des liants hydrocarbones, qu'il s'agisse des liants de base (bitume et goudron) ou des derives de ces liants de base : bitume fluidifi6 et bitume f lux& 6mulsion de bitume ainsi que des liants mixtes compos6s ou modifi6s (bitume- brai et bitume-goudron, goudron-bitume, bitume-polym6re et goudron-polym6re). Les membres de la Commission Technique se sont mis d'accord sur un projet de termi- nologie et celui-ci est soumis d6s & pr6sent & enqu~te publique par sa parution dans le numero de juil let-aoQt 1975 de la revue publiee par la RI LEM Mat~riaux et Constructions.

Essais et Recherches.

Qu'il s'agisse : - - de soumettre" un de leurs projets & enqu~te publique; - - d'etablir des qL]estionnaires en vue d'eclairer leurs

travaux; - - de publier des rapports de synthese concretisant ces

travaux et les diffusant; - - de prendre la responsabilite scientifique d'organiser

le deuxi~me colloque international consacre aux essais sur bitumes et mat6riaux bitumineux, les membres de la Commission Technique RILEM 1"7 BM {c Bitumes et Mat~riaux Bitumineux~ ont le souci que chacun puisse apporter sa contribution person- nelle de connaissance et de competence & un tronc commun de savoir qui, 61agu6 et mis en forme, sera un outil dont en retour chacun pourra se servir en vue d'une ut i l isat ion rationnelle des materiaux consider~s et ce, en lui permettant de tester ces materiaux au moyen d'essais les plus representatifs des propriet6s mises en jeu dans leurs differentes

B I T U M E S - B I T U M E N S

hydrocarbon binders, the user could be satisfied with the constructions conceived uniquely on the basis of common sense and of the personal experience of the road construc- tion pioneers. This situation was to evolve and evolve still further, because, with the increasing traffic and its growing heaviness, the pavements had, or has, to withstand harder and harder service conditions in varied climates and that at the same time the use of hydrocarbon binders knew a considerable progress. I t is towards the 1920"s that the necessity of considering the evaluation of the mechanical properties of the hydrocarbon mixtures by any possible means became evident. I t is thus, in particular, that nume- rous tests were proposed and appfied in different countries, more and more elaborate tests in the field of research. In fact, like the phenomena of cracking due to fatigue, the phenomena of permanent deformation of hydrocarbon mixtures was linked to several inseparable factors such as, for example, the composition of the mixtures and the characteristics of the binder, the dimensions and the structure of the road, the mechanical properties of the constituent layers and of the soil. But, moreover, what best resists the cracking due to fatigue in flexion is not necessarily what best resists flow, permanent deformation, rutting, it is important, for practical applications, to f ind a good compromise and, in order to assist in this, many research laboratories have turned to tests liable to make use of very elaborate techniques: test in sinusoidal flexion with imposed stress or with imposed deformation, test in repeated compression, test of dynamic flow, etc. Given the evolution of ideas and of techniques in this domaine, whether it be a question of traditional normalized tests or of new tests, this symposium should bring its contribution.

Before concluding, we would like to point out an activity of the Technical Committee which can be considered as fundamental in the sense that it concerns the effort undertaken for reaching an international agreement on the terminology to be adopted in the matter of defining hydrocarbon binders, whether it is a question of binders (bitumen .and tar) or of derivatives of these binders." cut-back bitumen and fluxed bitumen, bituminous emulsion as weft as mixed composed or modified binders (pitch- bitumen and tar-bitumen, bitumen-tar, polymer-bitumen and polymer-tar). The members of the Technical Committee have agreed to a project on terminology and the latter is now submitted to pubfic investigation by its appearance in the July-A ugust, 1975 number of the bimonthly published by RILEM Materials and Structures.

Research and Testing.

Whether it be a question:

- - of submitting one of their projects to pubfic inquiry;

- - of instigating questionnaires for the purpose of throwing light on their work;

- - of publishing synthetic reports, putting this work into concrete form and diffusing it;

- - taking the scientific responsibility of organizing t h e second international symposium devoted to tests on bitumens and bituminous materials, the members of the RILEM 17 BM Technical Committee "Bitu- mens and Bituminous Materials" are concerned with each one being able to bring his personal contribution of knowledge and competence to a common pool of knowledge, which, when sorted through and put in form, will be a tool to serve each in return in view of a rational utilization of the considered materials and this, permitting him to test these materials by means of the most representative tests of the properties in question in their different

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V O L . 9 - N ~ 49 - M A T I ~ R I A U X ET C O N S T R U C T I O N S

applications sp~cifiques et fournissant des r~sultats comparatifs ~ I'~chette internationale.

L'~laboration de ce programme d'activit~ et le d~but heureux de sa r6alisation sont le r~sultat d'une franche collaboration internationale caract~ris6e par I'esprit d'objec- tivit~ scientifique qui anime particuli~rement les travaux de la R6union Internationale des Laboratoires d'Essais et de Recherches sur les Mat~riaux et les Constructions, la RILEM.

specific appfications and providing comparative results on the international scale.

The elaboration of this program of activity and the happy beginning of its realization are the result of a sincere international collaboration characterized by the spirit of scientific objectivity which particularly animates the work of the International Union of Testing and Research Labo- ratories for Materials and Structures, RILEM.

II. - - Conc lus ions g~n~ra les des c o m m u n i c a t i o n s

et des d iscussions pr~sent~es par les Pres idents des sessions

I1. - - Genera/ conclusions from the papers and the discussions by the sessions" Chairmen

Th~me I ADHI~SION/COHI~SION

(President : Professeur N. Ewers)

II y a lieu de reconnaitre I'importance technologique du probl~me de I'adh~sion aussi bien dans le domaine de la route que darts ceux de I'~tanch~it~ et des travaux hydrauliques.

II faut permettre aux praticiens d'estimer les qualit~s d'adh6sivit~ requises, pour les applications sp6cifiques consid~r6es, ~ partir de m~thodes d'essais dont il y a lieu de r6duire la multiplicit~ actuelle.

Une bonne representation de cette multiplicit6 des essais utilis6s a 6t6 donn~e par les diverses communi- cations pr~sent~es puisque chacune a fait ~tat d'essais diff6rents.

La n~cessit~ est aussi ressentie d'uniformiser ces m~thodes en vue non seulement d'en r~duire le nombre mais ~galement d'aboutir ~ des r~sultats justes et compa- ratifs ~ 1'6chelle internationale.

II est tout aussi souhaitable de se pencher sur les m~thodes d'essai destinies & ~valuer la cohesion des mat~riaux bitumineux et goudronneux.

Tout comme le probl~me de I'adh6sion, celui de la cohesion est d'interpr6tation complexe et un effort non n~gligeable reste & faire ~galement sur le plan th~orique en vue de mieux interpreter les ph~nom~nes mis en jeu et associ~s notamment aux propri~t~s rh~ologiques des liants, dopes ou non, modifi6s ou non.

Theme I ADHESION/COHESION

(Chairman: Professor N. Ewers)

The technological importance of the problem of adhesion needs to be recognized in the field of road construction as well as in those of waterproofing and hydraulic works.

The practisers need to be allowed to estimate the qualities of adhesiveness required, for the specific considered applications, from testing methods of which present multi- plicity needs to be reduced.

A good account of this multiplicity of tests used has been given by the diverse communications presented, since each has taken different tests into account.

The necessity of standardizing these methods is therefore felt, in view not only of reducing their number but also of obtaining precise and comparative results on the inter- national scale.

I t is just as desirable to take interest in the testing methods destined to evaluate the cohesion of bituminous and tar materials.

Like the problem of adhesion, that of cohesion is of complex interpretation and a non negligible effort remains to be done too on the theoretical plan in view of better interpreting the phenomena in question and associated in particular with the rheological properties of the binders, doped or not, modified or not.

Th~me II RHEOLOGIE

(Pr6sident : M. R. Sauterey)

La n~cessit~ de caract6riser, d'une facon plus pr6cise et plus complete qu'aujourd'hui, les propri~t~s rh~olo- giques des liants et mat~riaux bitumineux apparait de plus en plus clairement, les variations des propri6t6s de ces mat6riaux en fonction de la temperature, de la vitesse d'application des charges et d'autres conditions ~tant d'une importance fondamentale pour le comportement en service.

Le d~veloppement et la normalisation des m~thodes rationnelles de d~termination des propri6t~s rh~ologiques s'av~rent d'autant plus n~cessaires que sont maintenant parfois recherch~es des caract6ristiques sp~cifiques d'em- pfoi de produits plus ~labor~s et de coots plus 6tev6s.

Theme I I RHEOL 0 G Y

(Chairman: M. R. Sauterey)

The necessity to characterize, in a more precise and more complete way than to-day, the rheological properties of binders and bituminous materials seems clearer and clearer, the variations of the properties of these materials in function of temperature, the rate of Ioadings and other conditions being of fundamental importance for the behaviour in service.

The development and the normalization of rational methods for determining the rheological properties are all the more necessary as now sometimes specific charac- teristics of use of more elaborate products and of higher costs are being sought.

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Ce d6veloppement exige cependant qu'existent des m6thodes et appareils d'essais simples, robustes, d'un maniement commode et d'un coot accessible pour les laboratoires de recherche et de contrSle, conditions que ne remplissent pas & I'heure actuelle, en g6n~ral, les m6thodes et appareils existants. Tel est en particulier le cas de la viscosit6.

tl nous parait sp6cialement opportun d'entreprendre sur ce sujet un travail de coop6ration internationale.

Mais I'on ne saurait se contenter de mesures de viscosit6 newtonienne pour pr6tendre caract6riser le comportement rh~ologique des liants bitumineux, les recherches dans le domaine de" la viscosit6 dynamique nous paraissent une voie particuli~rement int6ressante.

II faut, de plus, consid6rer que le comportement rh~o- Iogique qui nous int6resse r6ellement est celui du liant une fois incorpor6 dans le rev6tement routier (ou dans d'autres applications) ainsi que son 6volution sous I'action du temps et des conditions d'environnement.

Le d6veloppement des mat~riaux bitumineux am61ior~s par addition de polym6res apparait probable dans les ann~es ~ venir, pour r6soudre des probl6mes techniques actuellement mal r6solus.

Mais sous peine de d6penser d'importants cr6dits de recherche pour des r6sultats d6cevants, il apparait n~ces- saire de tenir compte des ~16ments suivants :

- - bien poser le probl~me technique dont la solution est recherch6e;

- - effectuer un tri parmi tous les polym~res existants dans le commerce, pour d6terminer ceux qui sont susceptibles d'apporter une solution au probl~me pos6;

- - utiliser des m6thodes d'essai r6ellement significatives; - - effectuer parall61ement une 6tude 6conomique.

B I T U M E S - B I T U M E N S

This development requires, however, that there exist testing methods and equipment, simple, robust, of easy handling and of accessible cost for research and control laboratories, conditions which, in general the existing methods and equipment do not presently fulfill. Such is in particular the case of viscosity.

I t seems to us especially timely to undertake on this subject work of international cooperation.

But one Could not be satisfied with only measurements of newtonian viscosity in order to pretend to characterize the rheological behaviour Of bituminous binders; the research in the domain of dynamic viscosity seems to us a particularly interesting course.

Moreover, it must be considered that the rheological behaviour which really interests us is that of the binder once it is incorporated in the pavement (or in other applications) as well as its evolution under the action of weather and environmental conditions.

The development of bituminous materials improved by the addition of polymers seems probable in the years to come, to resolve the technical problems presently badly solved.

But not to spend important research subsidies for disap- pointing results, it seems necessary to take the fol lowing factors into account:

- - t o well define the technical problem of which solution is sought;

- - to make a classification of all the polymers available on the market in order to determine which ones are susceptible to bring about a solution to the problem posed;

- - to use really significant testing methods; - - to carry out an economic study at the same time.

Th~me III SPI~CIFICATION

ET NORMALISATION DES ESSAIS (Pr6sident : Professeur L. Vajta)

Les communications et la discussion ont montr6 que beaucoup de m6thodes d'essais sont utilis6es pour la caract6risation scientifique et pratique des bitumes. Beau- coup d'essais sur bitumes sont bien connus et normalis6s, les m6thodes sont souvent 6tablies de Iongue date et ont de ce fait une valeur certaine. A c8t6 des m6thodes d'essais traditionnelles, normalis6es dans la plupart des pays, il en existe d'autres tr~s diff6rentes. Leurs r6sultats ne peuvent seulement ~tre consid6r6s et compar6s que dans une certaine mesure. En plus de la n6cessit~ d'une normalisation internationale des principales m~thodes d'essais, il existe un profond souhait pour une meilleure uniformisation des m~thodes scientifiques de recherche. Ceci est d'une grande importance en vue d'~viter les r~p6titions dans les activit~s de recherche.

Les recommandations suivantes peuvent ~tre 6mises : - - suivant les premiers exemples de sp6cifications de

certains pays concernant la classification des types de bitumes en fonction de leur viscositY, il semble souhaitable d'introduire ce mode de classification 6galement dans les specifications d'autres pays;

- - I'uniformisation des m6thodes d'essais et les proc6- dures en vue d'une normalisation devraient ~tre d~velopp6es suivant les premiers exemples accept6s par le CEN et I'ISO en vue d'am~liorer la compa- raison possible des r6sultats obtenus dans des orga- nismes diff6rents;

Theme I I I SPECIFICA T/ON

AND STANDARDIZATION OF TESTS (Chairman." Professor L. Vajta)

Papers and discussion have shown that a great deal of testing methods are used for the scientific and practical characterization of bitumens. Many tests upon bitumens are well-known and standardized, the methods are often long-established and have therefore real merits. Apart from the traditional testing methods, standardized in most countries, other ones are widely different. Their results can be surveyed and compared to a limited extent, only. In addition to the need for the international standardization of the main testing methods, there is also a strong wish for the better unification of the" scientific methods for investigations. This would be of great importance for avoiding duplications of research activities.

Recommendations in details could be: - - f o l l o w i n g the first examples of specifications in

certain countries to turn over to viscosity classifi- cation of bitumen grades, it seems to be advisable to introduce the same into the specification of other countries soon;

- - unification of test methods and procedures for stan- dardization should be extended over the first accepted examples by CEN and /SO to improve the compa- rability of results in various institutions;

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VOL. 9 - N ~ 49 - MATERIAUX ET CONSTRUCTIONS

- - les produits bitumineux de propri6t6s 6quivalentes devraient aussi pouvoir 6tre mieux classifi6s;

- - l a corr61ation entre les r6sultats des essais et le comportement routier dolt faire I'objet d'une atten- tion particuli~re;

- - une (~tude complete devrait s d6velopp~e par les sp~cialistes des diff~rents domaines en vue de d(ffinir les exigences critiques pour les applications en tenant compte des propriet6s finales des mat6riaux compo- sites en relation avec les conditions variables de service. Sur une telle base, les propri~t6s appropri~es des produits bitumineux pourraient #}tre d~finies en utilisant les connaissances fondamentales de leur composition chimique et les possibilit6s des m6- thodes technologiques.

- - the series of equivalent bituminous products should also be brought into a better coincidence;

- - special attention must be paid to the relationship of test results and the actual behaviour of the road;

- - an integrated evaluation should be developed by all experts of several fields to define the critical requirements for the appfication with respect to final properties of composite mixtures correlated to the changing service conditions. On such a basis the appropriate properties of bituminous products could be offered using the basic knowledge of che- mical composition and available processing techno- logy.

Th~me tV

MATCRIAUX COMPOSITES (President : Professeur P. S. Pell)

Cette session concernait les essais sur mat6riaux compo- sites contenant des liants bitumineux et le grand nombre de communications ainsi que les discussions on fait ressortir les cinq points importants suivants :

1. dans beaucoup de domaines d'application, il apparait que les m6thodes d'essais standard et empiriques usuelles sont insuffisantes pour caract6riser d'une mani6re adequate les diff6rents mat(~riaux en service. Afin de reproduire de la mani~re la plus proche possible les conditions de service in situ, des essais plus complexes et plus 61abor6s ont ~t~ d6velopp~s; ceci n'est pas surprenant Iorsque Yon consid~re les conditions nombreuses et vari~es qui sont appliqu~es dans la pratique;

2. les diff6rentes techniques utilis6es pour d~terminer les propri6t6s en flexion des mat6riaux composites sont maintenant bien d6velopp6es et les r6sultats que I'on en tire peuvent ~tre exploit~s avec confiance, non seulement d'une mani~re qualitative, mais aussi, ce qui est plus important, d'une mani~re quantitative. Cette m6thode d'essais a 6t6 utilis~e afin de rechercher et d'expliquer les effets de diff~rentes compositions de m~langes sur le comportement du mat~riau soumis aux diff~rents modes de chargement. En particulier la rigidit6, le module de r6si- lience, et la r~sistance & la fatigue de beaucoup de types de m61anges peuvent maintenant ~tre pr6vus avec suffisam- ment de pr6cision pour de nombreuses applications pra- tiques. II faut rappeler que les essais en flexion consistent normalement en I'application d'efforts unidirectionnels tandis qu'en pratique la plupart des applications mettent en jeu des efforts tridimensionnels. Cependant, cette simpli- fication est permise si les d~formations r~sultantes sont petites comme c'est le cas avec les d6formations r6si- lientes;

3. les 6tudes concernant les d6formations permanentes des mat(~riaux composites biturnineux ne sont pas aussi avanc6es que celles relatives aux propri6t(}s de r~silience. La raison est qu'on ne peut ignorer I'~tat de contrainte tridimensionnel ainsi que les d~formations qui sont main- tenant, de fait, grandes. Dans ce cas, les r~actions entre particules deviennent importantes et les contraintes qui en r6sultent affectent la performance. Ceci signifie qu'un appareillage et un (}quipement plus compliqu6s sont requis et que les probl~mes technologiques et le coot sont plus grands. N~anmoins, une bonne approche en a 6t6 faite par I'utilisation d'un appareillage (dectro-hydraulique de compression triaxiale sous charges r6p~t6es et cela bien que jusqu'~ pr6sent la plupart des r6sultats ne soit encore que de nature qualitative, ce qui n'est pas surpre- nant Iorsque I'on consid~re le grand nombre de para- m6tres interd6pendants. Beaucoup de recherches sont

Theme IV COMPOSITE MATERIALS

(Chairman: Professor P. S. Pell)

This session was concerned with testing composite materials containing bituminous binders and the large number of papers and the discussion have emphasized five important points:

1. in many fields of appfication it is apparent that the standard and usual empirical tests are insufficient to adequatly characterize the various materials in use. More complex and sophisticated tests have been developed to more closely reproduce in situ conditions and this is not surprising when one considers the many various conditions which apply in practice;

2. the different techniques used to determine the flexural properties of composites materials are now Weft developed and results from this type of testing can be confidently exploited not only in a qualitative manner but, most importantly, in a quantitative manner. This testing method has been used to investigate and provide expla- nations for the effect of various mix compositions on the response of the material to different types of loading. In particular the stiffness, or resilient modulus, and fatigue resistance of many types of mixes can now be predicted with sufficient accuracy for many practical applications. I t should be remembered that flexural testing normally consists of unidirectional stressing although in practice most applications involve three-dimensional stressing. However, this simplification is permissible i f the resulting strains are small as is the case with resilient deform- ations;

3. studies on permanent deformation of bituminous composite materials are not so far advanced as those on the resilient properties. The reason for it is that it is no longer permissible to ignore the three-dimensional stress state as the strains are now, by definition, large. In this case interparticle reactions become important and hence confining stress affects the performance. This means that more complicated apparatus and equipment is required and the technological and cost problems are much greater. Nevertheless, a good start has been made using such apparatus as electrohydraulic repeated load triaxial equip- ment and although as yet most of the results are of a qualitative nature this is not surprising because of the large number of interactive parameters. Much more research is needed in this area and it was encouraging to hear in the discussion of some useful quantitative results. One hopes that in a few years time we shall be able

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encore n~cessaires dans ce domaine, mais il a d6j& ~t6 encourageant de prendre connaissance au cours des discus- sions de quelques r6sultats quantitatifs utiles. On esp~re que, dans quelques ann6es, nous serons capables de pr6voir les caract6ristiques de d~formation permanente de la m~me fa,con que nous pouvons ~ present pr6voir le module dynamique et le comportement en fatigue;

4. certains r~sultats tr~s encourageants ont 6t~ obtenus par I'utilisation de produits sp~ciaux (bitumes modifies, fillers activ6s, fibres de renforcement, etc.). Des recherches futures dans ces domaines sont appel6es ~ nous donner la solution ~ certains probl~mes pratiques qu'il est difficile de r6soudre d'une autre mani6re. II serait souhaitable de mieux comprendre, en termes fondamentaux, le rSle de ces additifs sp6ciaux dans les m~langes et de d6montrer clairement que les propri6t~s am61ior6es n'auraient pas pu ~tre obtenues ~ moindre co~t par des modifications de composit ion des m~langes traditionnels;

5. un autre probl~me g6n6ral et important est la relation entre les r6sultats de laboratoire et le comportement en pratique. II est impossible de reproduire exactement en laboratoire au moyen d'exp6riences relativement rapides les modifications et la nature variable des chargements r6els et des conditions d'environnement. En cons6quence, il est n6cessaire d'6tablir une correlation entre les r6sultats de laboratoire et la performance pratique. Cette corr61ation d~pendra tr~s probablement beaucoup des conditions locales et il ne serait pas r~aliste d'attendre une unifor- misation entre diff6rents pays et organismes. C'est pour cela, qu'~ mon avis, il n'est pas n6cessaire de viser ~ une standardisation et une normalisation completes des m~- thodes d'essais. Nous avons d~j& mentionn~ I'~quipement complexe et coOteux n~cessaire ~ la recherche fonda- mentale de la caract6risation des m~langes bitumineux et, au cours de cette 6tude, nous devrons d6velopper des essais plus simples applicables, dans la pratique, par I'ing6nieur (par exemple, I'essai de fluage statique parall~- lement ~ I'essai de compression triaxiale sous charge r~p6t~e). Avant de les utiliser avec confiance, il faudra montrer que ces essais simples, plus normalis6s, donnent des r~sultats en bonne correlation avec ceux des essais fondamentaux.

Finalement, dans un tel domaine de recherches aussi complexe, je souhaiterais que plus de coop6ration s'~ta- blisse entre les chercheurs des diff6rents pays. II y a beaucoup de travail ~ faire ensemble; nous avons d~j& acquis une certaine experience et nous pouvons apprendre beaucoup I'un de I'autre. Des r6unions comme celle-ci, et peut-~tre plus restreintes, plus informelles, pourraient ~tre d'un b~n6fice considerable pour nous tous.

B I T U M E S - B I T U M E N S

to predict permanent deformation characteristics in the same way that we can now predict dynamic modulus and fatigue performance;

4. there have been some very encouraging results from the use of special products/modified bitumens, activated fillers, fibre reinforcement, etc. and further research in these topics is called for as they may give us the solution to certain practical problems which are otherwise difficult to deal with. I t would seem desirable to better understand in fundamental terms the role of these special additives in the mix and to clearly demonstrate that the improved properties could not be obtained at less expense, by changes in the composition of tradi- tional mixtures;

5. another important general problem is the relationship between laboratory results and performance in practice. I t is impossible to reproduce exactly in the laboratory, in relatively short term tests, the changing and variable nature of real loading and environmental conditions. Therefore, it is necessary to establish a correlation between laboratory results and performance. This correlation will likely depend very much on local conditions and it would be unrealistic to expert uniformity between different countries and agencies. I t is this fact which, in my .view, makes it unnecessary to strive for complete standardi- zation and normalization of testing methods.

We have already mentioned the complicated and expensive equipment which is necessary for the funda- mental research into the characterization of bituminous materials and in the course of this work we must develop more simple relevant tests for the practical engineer (e. g. the static creep test alongside the repeated load triaxial test). These simple, more standard tests must be shown to correlate well with the more exact funda- mental tests before they can be used with confidence.

Finally, in such a complicated and involved field of study I would make a plea for more cooperation between research workers of different countries. There is much work to be done, between us, we already have a lot of experience and we can learn much from each other. Meetings, such as this, and even smaller, more informal ones could be of considerable benefit to all of us.

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