2015ACEC

HMAUpdate

Kevin Kennedy HMA Operations Engineer

Michigan Department of Transportation2‐5‐15

HotMixAsphalt(HMA)Update

• Acceptance of HMA on Local Agency Projects

• HMA Quality Improvements

• Recycled Tire Rubber Permissive Specification

• Miscellaneous Specification Changes

• HMA Production Manual

• National Peer Review

AcceptanceofHMAonLocalAgencyProjects

• Specification in Approval Process

• Covers Roller Method and Density Testing with Nuclear Gauge

• Revises Tolerance Limits and Penalty Structure for HMA Mixtures

• Strengthens Sampling and Testing Requirements 

• Adds Time Frame for Reporting Quality Assurance Test Results

LocalAgency‐ToleranceLimits

Table1–UniformityToleranceLimitsforHMA

Parameter Top and Leveling Course Base Course

Number Description Range 1 (a) Range 2 Range 1 (a) Range 2

1 % Binder Content -0.30 to +0.40 ±0.50 -0.30 to +0.40 ±0.50

2

% P

assi

ng

# 8 and Larger Sieves ±5.0 ±8.0 ±7.0 ±9.0

# 30 Sieve ±4.0 ±6.0 ±6.0 ±9.0

# 200 Sieve ±1.0 ±2.0 ±2.0 ±3.0

3 Crushed Particle Content (b) Below 10% Below 15% Below 10% Below 15%

a. This range allows for normal mixture and testing variations. The mixture must be proportioned to test as closely as possible tothe Job-Mix-Formula.

b. Deviation from Job-Mix-Formula.

AcceptanceofHMAonLocalAgencyProjectsSamplingandTesting

Requirements• All persons performing testing must be Bituminous (Bit) Level One certified or Bit Quality Assurance/Quality Control (QA/QC) Technician certified.

• All laboratories performing local acceptance testing must be qualified laboratories.o Qualified per the HMA Production Manual and participate in the MDOT Round Robin process

o or Laboratory must be AASHTO Materials Reference Laboratory (AMRL) accredited for AASHTO T 30 or T 27, and AASHTO T 164 or T 308.

• Contractor Laboratories:o Non‐NHS: Allowedo NHS: Not Allowed

AcceptanceofHMAonLocalAgencyProjectsSamplingandTestingRequirements

• Qualified Samplers Required o Qualifying of Samplers to be handled by Ferris State Universityo MTM 313 (Sampling HMA Paving Mixtures) o MTM 324 (Sampling HMA Paving Mixtures Behind the Paver)

• Minimum – Obtain and test two samples per day (no longer testing at frequency determined by engineer)

• Quality Assurance Test Results – Time Requiremento 7 days – projects more than 5000 tonso 14 days – projects less than 5000 tons

AcceptanceofHMAonLocalAgencyProjectsPenaltyStructure

Table 3:  Penalty Per Parameter

Out of specification‐ 2 consecutive tests outside of range 1 or range 2

Mixture Parameter out-of-specification

per Acceptance Tests

Mixture Parameter out-of-specification per Dispute

Resolution Test Lab Price Adjustment per Parameter

NO N/A None

YES

NO None

YES

Outside Range 1 but not Range 2: decrease by 10%

Outside Range 2: decrease by 25%

AcceptanceofHMAonLocalAgencyProjectsDensityTesting

• Two Optionso Direct Density Method Nuclear density gauge 92‐98 percent of density control target (Gmm from JMF)

o Roller Method Added table for Minimum Number of Rollers Recommended Based on Placement Rate

Added table for Density Frequency Curve Development. 

• Timingo During paving operationso Prior to traffic staging changeso Prior to subsequent lifts and opening to traffic

AcceptanceofHMAonLocalAgencyProjectsAdditionalSignificantChanges

• Regress air voids in production to 3.5%

• Dispute Processo Range 1‐ Independent Laboratoryo Range 2‐ Construction Field Services HMA laboratory (MDOT Central Laboratory)

AcceptanceofHMAonLocalAgencyProjectsFutureChanges

• Move towards volumetric testing

• Air Voids, VMA, ??

• Doesn’t Necessarily Mean SuperPave

• Sampling Behind the Paver/ Mini‐Stockpile

HMAQualityImprovements

• Regress Mixes to 3% Air Voids

• Requiring Fine‐Graded or Gap‐Graded for Top Courses

• Ride Quality Incentive

Quality–RegressHighVolumeMixes• Regress Mixes to 3% Air Voids in Production for E10, E30 and E50 Mixes

• Effective October Letting

Table 3‐ For mixtures meeting the definition for top and leveling courses: Mixtures must be designed to 96.0% of Maximum Specific Gravity (%Gmm) at the design number of gyrations, (Nd).  During field production Percent of Maximum Specific Gravity (%Gmm) at the design number of gyrations, (Nd) will be increased to 97.0% for E10, E30, & E50 mixes. For all other mixes, Percent of Maximum Specific Gravity (%Gmm) at the design number of gyrations, (Nd) will be increased to 96.5% during field production.

Quality‐RegressAllMixes

• Regress Mixes to 3% Air Voids in Production For All Mixes

• Effective March Letting

Unless noted otherwise on the plans, all mixtures must be designed to 96.0% of Maximum Specific Gravity (%Gmm) at the design number of gyrations, (Nd).  During field production Percent of Maximum Specific Gravity (%Gmm) at the design number of gyrations, (Nd) will be increased to 97.0%.

Quality‐RegressAllMixes

• Additional Changes

• Changing the upper air voids limit on single test acceptance (changed to 2.0 from 2.5)

• Changing suspension limits in Table 4 for binder content (changed from 1.00 to 0.75)

• Changing the sublot Rejectable Quality Limits (RQL) for air voids (changed to +2, ‐1.5 from +2,‐2)

• Adding removal limits for lots on one course overlays (501V)

Quality‐RegressAllMixesTable4

Col. I ‐ Quality Characteristic

Col. II ‐ QC Action Limits (a)

Col. III ‐ QC Suspension Limits (b)

Col. IV ‐ QA Suspension LimitsForm 1165 (a)

Col. V ‐ Sublot RQL Form 1165 (c) Col. VI ‐ Lot AQL (d)

Col. VII ‐ Lot RQL (d)

Aggregate Gradation (optional)

Aggregate Moisture

Binder Content ± 0.50 JMF ± 0.75 JMFPWLBINDER ≥ 90 For 

any lotPWLBINDER < 50 For 

any lot

Combined Mixture Gradation

Defined in the HMA‐QC Plan Refer to Table 2

Maximum Theoretical Specific Gravity ± 0.013 JMF ± 0.020 JMF

Bulk Specific Gravity

Volumetrics: Air VoidsDefined In the HMA‐

QC Plan ± 1.00 of Target Air Voids+ 2.00, ‐1.50 of Target 

Air voidsPWLAV ≥ 90 For any 

lotPWLAV < 50 For any 

lot

Volumetrics: VMADefined In the HMA‐

QC Plan± 1.00 of  VMA Targets in

Table 3

± 2.00 of  VMA Targets inTable 3

PWLVMA ≥ 90 For any lot

PWLVMA < 50 For any lot

Fines to Effective Binder

Defined In the HMA‐QC Plan 0.60 – 1.40 (a) 0.60 – 1.40

In‐Place DensityDefined in the HMA‐

QC PlanDefined in the HMA‐QC 

PlanAverage Sublot Value 

< 90.00%PWLD ≥ 90 For any 

lotPWLD < 50 For any 

lot

a. Limits apply to two consecutive QC or QA tests.b. Limits apply to single QC tests.c. Specified.  Limits apply to a single QA sublot Air Void or VMA test or on the sublot average In‐Place Density.d. Specified.  Limits apply on a lot‐by‐lot basis.  Based on QA results for the lot.

Quality–FineGraded/GapGradedonTopCourse

• Changed Gradation to Eliminate Coarse Graded Mixes

• Eliminated Restricted Zone

• FUSP 902E

• Effective January Letting

• Revises Table 902‐5 and 902‐6

Quality– FineGraded/GapGradedonTopCourse

Revised Table 902‐5Superpave Final Aggregate Blend Gradation Requirements

Standard Sieve

Percent Passing Criteria (control points)Mixture Number

5 43 Leveling Course

3      Base Course2 LVSP (a)

1½ in — — — — 100 —1 in — — 100 100 90–100 —¾ in — 100 90–100 90–100 ≤90 100½ in 100 90–100 ≤90 ≤90 — 75–95

⅜ in 90–100 ≤90 — — — 60–90No. 4 ≤90 — — — — 45–80No. 8 47‐75 39‐69 35–60 23–49 19–45 30–65No. 16 — — — — — 20–50No. 30 — — — — — 15–40No. 50 — — — — — 10–25No. 100 — — — — — 5–15No. 200 2.0–10.0 2.0–10.0 2.0–8.0 2.0–8.0 1.0–7.0 3–6

a. For LVSP, less than 50 percent of the material passing the No. 4 sieve may pass the No. 30 sieve.

Quality–FineGraded/GapGradedonTopCourse

Revised Table 902-6Superpave Final Aggregate Blend Physical Requirements

Est. Traffic(million ESAL)

MixType

Percent Crushed Minimum Criteria

Fine Aggregate Angularity Minimum

Criteria% Sand EquivalentMinimum Criteria

Los Angeles Abrasion

% Loss Minimum Criteria

% Soft ParticlesMaximum Criteria

(a)

% Flat and Elongated Particles

Maximum Criteria (b)

Top & Leveling Courses

BaseCourse

Top & Leveling Courses

BaseCourse

Top & LevelingCourses

BaseCourse

Top & LevelingCourses

BaseCourse

Top & LevelingCourses

Base Course

Top & LevelingCourses

BaseCourse

< 0.3 LVSP 55/— — — — 40 40 45 45 10 10 — —

< 0.3 E03 55/— — — — 40 40 45 45 10 10 — —

>0.3 -<1.0 E1 65/— — 40 — 40 40 40 45 10 10 — —

>1.0 - < 3 E3 75/— 50/— 43 40 40 40 35 40 5 5 10 10

>3 - <10 E10 85/80 60/— 45 40 45 45 35 40 5 5 10 10

>10 - <30 E30 95/90 80/75 45 40 45 45 35 35 3 4.5 10 10

>30 -<100 E50 100/100 95/90 45 45 50 50 35 35 3 4.5 10 10

(a) Soft particles maximum is the sum of the shale, siltstone, ochre, coal, clay-ironstone and particles that are structurally weak or are non-durable in service.(b) Maximum by weight with a 1 to 5 aspect ratio.

Note: “85/80” denotes that 85 percent of the coarse aggregate has one fractured face and 80 percent has at least two fractured faces.

Quality–RideQualityIncentive

• Specification in Approval Process

• Incentive Starts at IRI of 45

• Increases to $.50 per square yard at IRI of 25

• Applies to High Speed Roads (50 MPH)

• Class I and Class II Roads per Ride Quality Specification

RecycledTireRubber

• Grand Region Pilot Project – 2013M‐57 from East of Northland Drive to West of Morgan Mills Avenue Crumb rubber portion approximately 3.2 miles on M‐57 between Wabasis Road and Morgan MillsAllowed Wet Process or Terminal Blend (contractor’s option)Three binders (64‐22, 70‐22P, 70‐22 crumb rubber modified)6,007 tons HMA 5E3 Crumb Rubber ModifiedBidsLow Bidder‐ $79.45 vs $85.832nd Bidder‐ $71.15 vs $102.97

MDOTPilotProject

RecycledTireRubber

• HMA Tech Committee Directed to Develop Permissive Specification

o Originally‐ specification to mirror pilot project

o Concern over reports of poor performance (Waverly Road, Haslett Road, various Saginaw County projects) 

o PG Binder performance tests have been modified or waived 

o HMA Technical Committee believes revised tests do not accurately predict performance

o No deviations to acceptance test methods/procedures allowed.

WaverlyRoad

2011 Construction County Road (Photo taken in 2013)

MiscellaneousSpecificationChanges• FUSP 501G (RAP/RAS)‐ Added language referring to production manual for blending charts:• When incorporating RAS the asphalt binder grade will be selected using a blending chart for high and low temperatures.

• The Contractor must supply the blending chart used in determining the binder selection according to AASHTO M 323 and the HMA Production Manual.

• FUSP 501L (Temp Pavement) ‐ Added language clarifying removal of temporary pavement is not part of temporary pavement pay item

MiscellaneousSpecificationChanges• Gap Graded SuperPave‐ New specification for ½” nominal mix and 3/8” nominal mix

• FUSP 504C (HMA ultra‐thin overlay)‐ New specification , no longer Marshall mix. Includes mix design submittal requirements

• HMA Binders‐ Changes coming to Price Adjustment and Certification Procedures

HMAProductionManual• Bureau of Highway Instructional Memorandum 14‐12

o Includes blending chart instructions for RAP/RAS.

o RAP now part of mix design submittal.

o Section 4 was removed from the MDOT HMA Production Manual and added to Section 5.03.01 of the MDOT Materials Quality Assurance Procedures Manual (MDOT MQAPM).

NationalPeerReview• NCAT/NAPA/FHWA

Starting in Spring/Early Summer

Best Practiceso Construction (Tack Coat Application, Joint Construction, Minimizing Segregation)

o Mix Design

o RAP/RAS

o Local Agency Acceptance

GoodGovernmentInAction(GGIA)

• Good Government In Action 

o Adoption of methods to make strategically important changes

o Focus on closing performance gaps for anything strategically important

o Customer satisfaction is the primary goal for 2013 & 2014

• Hot Mix Asphalt (HMA) Operations Wildly Important Goal (WIG)

o 2013 ‐ Focus on dispute resolution turn around time

o 2014 – Focus on binder sampling and testing

Questions?

Kevin KennedyHMA Operations Engineerkennedyk@michigan.gov

517‐322‐6043