Increasing bridge deck service life, volume II -- economic evaluation.

Details

• Creators:
  Frosch, Robert J. ;   ; Labi, Samuel ; Samdariya, Ashish ; Ye, Qing 
• Corporate Creators:
  Purdue University. Joint Transportation Research Program
• Corporate Contributors:
  Indiana. Dept. of Transportation ; United States. Federal Highway Administration
• Subject/TRT Terms:
  • Bridge decks
  • Service life
  • Deterioration
  • Corrosion resistant materials
  • Stainless steel
  • Bond strength (Materials)
  • Cracking
  • Reinforcing materials
  • Coatings
  • Life cycle costing
  More +
• Publication/ Report Number:
  FHWA/IN/JTRP-2014/17
• Resource Type:
  Tech Report
• Geographical Coverage:
  Indiana
• Corporate Publisher:
  Purdue University. Joint Transportation Research Program
• Abstract:
  Deterioration of bridge decks is a primary factor limiting the lifespan of bridges especially in cold climates where deicing salts are commonly used.  ; While controlling deck cracking or decreasing the permeability and porosity of concrete can improve performance and service life, chloride and  ; moisture  ingress  as well  as  cracking  cannot  be  eliminated.  Full‐depth  cracks which  are  caused  by restrained shrinkage  allow for  corrosive  ; conditions at early ages for both the top and bottom reinforcement mats. Therefore, the use of corrosion‐resistant reinforcement is essential to  ; mitigate deterioration of bridge decks. The objective of this research program to examine the efficacy of using alternative materials in a bridge  ; deck from both technical and economic perspectives. For the technical evaluation (Volume 1), a three phase experimental investigation was  ; conducted considering a wide range of corrosion‐resistant reinforcing materials. These materials included stainless steels, microcomposite steel,  ; and coated steels considering a variety of metallic and nonmetallic coatings. The first phase evaluated the bond between corrosion‐resistant  ; reinforcement and concrete using lap splice tests. The second phase evaluated the cracking behavior of slabs reinforced with corrosion‐resistant  ; reinforcement. Finally, the third phase evaluated corrosion resistance under uncracked and cracked conditions using macrocell test specimens.  ; Transverse  steel  was  also  tied  to  the  longitudinal  steel  to  simulate  actual  bridge  deck  conditions.  Recommendations  are  provided  on  ; development and splice lengths for both conventional black and corrosion‐resistant reinforcing steel, control of cracks widths, as well as the  ; selection,  design,  and  construction  of  corrosion‐resistant  reinforcement.  For  the  economic  evaluation  (Volume  2),  a  decision  support  ; methodology  and  associated spreadsheet  tool  for  robust  analysis  of  the  cost‐effectiveness  of  alternative  material  types  for  bridge  deck  ; reinforcement was developed. The two evaluation criteria are agency and user costs, and the input data that influence this criteria include the  ; deck service life, material process, discount rate, detour length, and bridge size. The methodology incorporates analytical techniques that include  ; life cycle analyses to evaluate the long‐term cost and benefits of each material over the bridge life; Monte Carlo simulation to account for the  ; probabilistic  nature  of  the  input  variables; stochastic  dominance  to  ascertain  the  probability  distribution  of the  outcome that  a specific  ; reinforcement material is superior to others; and analytical hierarchical process to establish appropriate weights for the agency and user costs.  ; The study methodology is demonstrated using a case study involving three reinforcement material alternatives: traditional (epoxy‐coated) steel,  ; zinc‐clad steel, and stainless steel. Through this study, it is demonstrated that the use of corrosion‐resistant reinforcing materials can significantly  ; increase bridge deck life, reduce agency and user costs associated with bridge deck rehabilitation and maintenance, and thus lower the financial  ; needs for long‐term preservation of bridges
  More +
• Format:
  PDF
• Funding:
  SPR-3422
• Download URL:
  https://rosap.ntl.bts.gov/view/dot/29534/dot_29534_DS1.pdf
• File Type:
  [PDF - 5.53 MB]
• Collection(s):
  US Transportation Collection
• Main Document Checksum:
  urn:sha256:826b3e015435044ca1050f11deb37722c7d81777b327da175bd414fc20c4fd3a