20493

۲۰۴۹۳

بررسي تاثير پيرشدگي بر حساسيت رطوبتي مخلوط‏هاي آسفالتي با استفاده از روش ‏هاي مكانيكي و ترموديناميكي

كارشناسي ارشد

راه و ترابري

۹۴-۹۵

۱۳۹۷/۰۷/۱۶

دكتر محمود عامري

دكتر غلامحسين حامدي

عمران

خرابي رطوبتي و ترك خوردگي خستگي از جمله خرابي هايي هستند كه مستقيما با خصوصيات پيوستگي و چسبندگي مصالح در ارتباط هستند. پيرشدگي قير يك فرايند برگشت¬ناپذير است كه باعث كاهش دوام روسازي و سرانجام افزايش هزينه‏هاي تعمير و نگهداري مي¬گردد. عارضه¬ي پيرشدگي در مخلوط¬هاي آسفالتي پديده¬اي است كه از زمان ساخت مخلوط بتن آسفالتي در كارخانه شروع مي¬شود و با گذشت زمان، پيشرفت مي¬كند و در نهايت موجب تخريب و شكنندگي مخلوط مي¬شود. از اينرو، در اين پژوهش به بررسي تاثير پيرشدگي كوتاه مدت و بلند مدت بر حساسيت رطوبتي مخلوط‏هاي آسفالتي با استفاده از روش هاي مكانيكي و ترموديناميكي پرداخته شده است. دو نوع قير پايه مورد استفاده در اين پژوهش تحت شرايط پيرشدگي كوتاه مدت و بلند مدت قرار گرفته و مورد آزمايش چسبندگي پول آف (Pull-off) و زاويه تماس به روش قطره چسبنده (SD) قرار گرفته‏اند. تركيب‏هاي مختلف مخلوط آسفالتي ساخته شده با دو نوع سنگدانه سنگ آهكي و گرانيتي با پتانسيل مختلف آبدوستي، مطابق روش Sharp M-007 تحت شرايط پيرشدگي كوتاه‏ مدت و بلند مدت قرار گرفته‏ و شرايط رطوبتي به روش AASHTO T283 بر روي آنها اعمال شد. سپس عمر خستگي مخلوط هاي آسفالتي با استفاده از آزمايش خستگي غير مستقيم (ITFT) محاسبه شد. مطابق نتايج آزمايش پول آف، در نمونه هاي با سنگ آهك پير شدگي باعث كاهش حساسيت رطوبتي و در نمونه هاي با سنگ گرانيت پير شدگي با كاهش نسبت مقاومت كششي پول آف (POTS) در شرايط مرطوب به خشك باعث افزايش حساسيت رطوبتي شده است شده است. تحليل عمر خستگي در شرايط خشك و مرطوب نشان داد كه مخلوط هاي ساخته شده با قير هاي ۷۰-۶۰ عمر خستگي بيشتري از مخلوط هاي ساخته شده با قير ۱۰۰-۸۵ دارند. در شرايط خشك، پير شدگي با افزايش مولفه اسيدي و بازي انرژي آزاد سطحي قير منجر به افزايش عمر خستگي در مخلوطهاي ساخته شده در همه تركيب ها شده است و در شرايط مرطوب پيرشدگي موجب افزايش عمر خستگي در مخلوط هاي ساخته شده با سنگ آهك و كاهش عمر خستگي در مخلوط هاي ساخته شده با سنگ گرانيت گرديده است كه نشان دهنده نقش موثر ساختار شيميايي قير و سنگدانه ها در پارامتر هاي پيوستگي و چسبندگي قير و سنگدانه و در نتيجه تحليل خرابي رطوبتي و عمر خستگي مي باشد. از بين پارامتر هاي مختلف ترموديناميكي مرتبط با خرابي رطوبتي، پارامتر انرژي جداشدگي با ضريب R2 برابر ۰٫۶۸ و ۰٫۸۵ بيشترين همبستگي را با نتايج نسبت عمر خستگي و مقاومت پول آف در شرايط مرطوب به خشك دارد.

1398/02/25

Evaluating the effect of aging on moisture susceptibility of asphalt mixtures using mechanical and thermodynamic methods

10/8/2018 12:00:00 AM

Moisture damage and fatigue cracking are the distresses that are directly related to the properties of cohesion and adhesion of materials. Asphalt binder aging is an irreversible process that reduces pavement durability and leads to early damage and an increase in repair and maintenance costs. This process begins with the production of the asphalt mixture in the factory and develops in asphalt over time, finally leading to the destruction and fragility of the asphalt mixture. Therefore, in this research, the effect of short-term and long-term aging on the moisture susceptibility of asphalt mixtures has been investigated using mechanical and thermodynamic methods. The two basic types of bitumen used in this study were applied to the short-term and long-term aging condition and then tested for Pull-off adhesion test and contact angle test using sessile drop method. Different combinations of asphalt mixtures made with limestone and granite aggregates with different hydrophilic potential, were exposed to short-term and long-term aging conditions by SHRP M-007 method. Then, the moisture conditions were applied on samples by AASHTO T283 method. Furthermore, the fatigue life of asphalt mixtures was measured by indirect tensile fatigue test. According to the results of Pull-off test, in samples made with limestone aggregates, aging has reduced the moisture susceptibility and In samples made with granite aggregate, aging has been associated with increased moisture susceptibility by reducing the amount of POTS wet to dry ratio. Analysis of fatigue life in dry and wet conditions showed that mixtures made with 60-70 asphalt-binder have more fatigue life than mixtures made with 85-100 asphalt-binder. In dry conditions, aging increases the acidic and basic components of surface free energy of bitumen, which increases fatigue life in all asphalt mixtures. In wet conditions, aging increases the fatigue life of mixtures made with limestone and decreases fatigue life of granite mixtures, which shows the role of chemical structure of bitumens and aggregates in cohesion and adhesion parameters of asphalt binder and analysis of moisture damage and fatigue life of asphalt mixtures. Among different thermodynamic parameters related to moisture damage, the debonding energy parameter with coefficient R2 of 0.68 and 0.85, respectively, have the highest correlation with the results of the ratio of fatigue life and POTS in wet to dry conditions.