28719

ارزيابي تأثير نوع گروت بر رفتار ترك‌خوردگي مخلوط‌هاي روسازي نيمه‌انعطاف‌پذير در مودهاي I و II، براساس تئوري مكانيك شكست

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران گرايش راه و ترابري

1398

1401/08/01

محمود عامري، برات مجردي

مهندسي عمران

از ابتداي استفاده از مخلوط‌هاي آسفالتي، شيارشدگي و موج افتادگي در كنار مسائل مربوط به پيرشدگي، خستگي و حساسيت دماي پايين مخلوط‌هاي آسفالتي، در زمره‌ي مهم‌ترين مسائل مربوط به اين نوع از مصالح روسازي قرار گرفته‌اند. مخلوط‌هاي نيمه انعطاف‌پذير به عنوان جايگزيني براي مخلوط‌هاي آسفالتي در مناطق گرمسير، فرودگاه‌ها، مناطق صنعتي و به طور كلي روسازي‌هايي كه در معرض بارهاي سنگين با سرعت بارگذاري كم هستند، پيشنهاد مي‌شوند. ساختار مخلوط‌هاي نيمه انعطاف‌پذير از دو جزء يعني اسكلت آسفالتي با فضاي خالي 20 تا 35 درصد و نوعي دوغاب(گروت) سيماني كه فضاي خالي مخلوط آسفالتي را پر مي‌كند. اين نوع مخلوط روسازي صلبيت روسازي بتني و انعطاف‌پذيري مخلوط آسفالتي را هم‌زمان داراست و از جمله خصوصيات آن مقاومت بسيار زياد در برابر تغييرشكل‌هاي دائمي و ضعف آن در برابر ترك‌خوردگي است. دو هدف عمده‌اي كه در اين پژوهش دنبال مي‌شود، ارائه‌ي طرحي بهينه براي اختلاط گروت‌هاي سيماني و پس از آن بررسي خصوصيات ترك‌خوردگي مخلوط‌هاي نيمه انعطاف‌پذير است كه با توجه به پژوهش‌هاي پيشين، كم‌تر مورد توجه واقع شده است. در مرحله‌ي اول روشي براي تعيين طرح اختلاط گروت سيماني مناسب براي ساخت مخلوط نيمه انعطاف‌پذير بر اساس سه آزمايش قيف رواني، مقاومت فشاري و مقاومت خمشي، براي دو نوع گروت خمير و ملات سيمان، ارائه شده است. معيار انتخاب مخلوط سيماني مناسب رواني بين 10 تا 14 ثانيه، مقاومت فشاري 7 روزه‌ي 10 تا 30 مگاپاسكال و مقاومت خمشي 7 روزه‌ي بيش از 3 مگاپاسكال در نظر گرفته شد. در مرحله‌ي دوم مخلوط آسفالتي با دانه‌بندي باز با انجام آزمايش‌هايي از قبيل فرونشست قير، نسبت فضاي خالي بخش درشت‌دانه (VCA)، فضاي خالي مخلوط، نفوذپذيري، سايش كانتابرو و كشش غيرمستقيم، طراحي شد. در نهايت نمونه‌هاي نيمه انعطاف‌پذير ساخته و به صورت قطعات SCB برش‌كاري شدند. نمونه‌ها در دو دماي 10- و 25 درجه‌ي سانتي‌گراد و در دو مود I و II مورد آزمايش قرار گرفتند. در تحليل خروجي‌هاي آزمايش SCB پارامترهايي مانند انؤزي شكست و ضرايب شدت تنش در دو مود مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه افزايش مقاومت مخلوط‌هاي گروت (خمير و ملات)، موجب افزايش استعداد مخلوط‌ها براي ترك‌خوردگي در دو مود خواهد شد.

1402/06/28

Investigation of the effect of groutting material type on cracking behavior of semi-flexible paving mixtures in modes I and II based on the theory of fracture mechanics

10/23/2023 12:00:00 AM

Since the beginning of the use of asphalt mixtures, rutting and undulation, along with the issues related to aging, fatigue and low temperature sensitivity of asphalt mixtures, have been among the most important issues related to this type of pavement materials. Semi-flexible mixtures are recommended as an alternative to asphalt mixtures in tropical areas, airports, industrial areas and in general pavements subjected to heavy loads at low loading rates. The structure of semi-flexible mixtures consists of two components, namely the asphalt skeleton with 20 to 35% air voids and a type of cement grout that fills the voids of the asphalt mixture. This type of pavement mixture has the rigidity of concrete pavement and the flexibility of asphalt mixture at the same time, and among its characteristics is high resistance against permanent deformations and its weakness against cracking. The two main goals pursued in this research are to provide an optimal design for mixing cement grouts and then to investigate the cracking characteristics of semi-flexible mixtures, which have been less considered according to previous researches. In the first stage, a method for determining the suitable cement grout mixing plan for making semi-flexible mixture based on three tests, flow funnel, compressive strength and bending strength, for two types of paste and mortar is presented. The criteria for choosing a suitable cement mixture were 10 to 14 seconds, 7-day compressive strength of 10 to 30 MPa, and 7-day flexural strength of more than 3 MPa. In the second stage, the open-graded asphalt mixture was designed by performing tests such as bitumen subsidence, VCA ratio, Air voids of the mixture, permeability, Cantabro and indirect tensile strength(ITS). Finally, semi-flexible samples were made and cut into SCB pieces. The samples were tested at two temperatures of -10 and 25 degrees Celsius and in two modes I and II. In the analysis of the SCB test outputs, parameters such as fracture toughness and stress intensity coefficients were investigated in two modes. The results showed that increasing the strength of grout mixtures (paste and mortar) will increase the tendency of the mixtures to crack in two modes.

مخلوط نيمه انعطاف‌پذير , كامپوزيت آسفالت و سيمان , رفتار ترك‌خوردگي , مكانيك شكست

semi-flexible mixture , asphalt-cement composite , cracking behavior , fracture mechanics

Pezhman Heydari

Mahmoud Ameri, Barat Mojaradi