16071

16071

ارائه مدل پيش بيني خصوصيات شيارشدگي و مدول برجهندگي مخلوط آسفالتي با استخوان بندي سنگدانه اي (SMA) نيمه گرم

دكتري

راه‌ترابري

بهار 1395

بهار 1395

دكتر حسن زياري

عمران

چكيده با افزايش روز افزون بار ترافيكي و ميل به حمل بار بيشتر و در نتيجه ازدياد بار وارده بر محورها و رويه آسفالتي، ضرورت طرح و اجراي لايه¬هاي آسفالتي مقاوم¬تر در برابر خرابي¬هاي مختلف از جمله پديده شيار¬شدگي (بعنوان پديده¬اي رايج در خرابي لايه آسفالتي) قابل تأمل است. مخلوط آسفالتي SMA كه در ايران مخلوط آسفالتي با استخوان¬بندي سنگدانه¬اي نامگذاري مي¬شود، از جمله مخلوط¬هاي مقاوم در برابر خرابي¬هاي روسازي علي¬الخصوص خرابي ناشي از ضعف سازه¬اي لايه رويه مي¬باشد. از طرفي، اخيراً مخلوط¬هاي آسفالتي نيمه¬گرم (WMA) به منظور كاهش دماي اختلاط آسفالت و به تبع آن كاهش مصرف انرژي و مواد مضر منتشره در كشورهاي مختلف مورد توجه و تحقيق قرار گرفته¬اند. بايد به اين نكته توجه نمود كه رئولوژي و مورفولوژي قير در قيرهاي تركيبي، متفاوت با مخلوط هاي آسفالتي مي باشد. بنابراين پيش بيني عملكرد اين نوع افزودني ها تنها با استفاده از نتايج آزمايشات قير، قابل اطمينان نبوده و بايد حتماً آزمايشات بر روي مخلوط هاي آسفالتي نيز انجام شود تا از اثرات مثبت و يا منفي افزودني اطمينان حاصل نمود. نظر به اينكه پديده شيارشدگي يكي از مهمترين عوامل خرابي روسازي ها در ايران مي باشد، تاثير افزودني هاي نيمه گرم بر اين پديده با جزييات بيشتري مورد بررسي قرار گرفت. علاوه بر خواص قير، دانه بندي مصالح سنگي نيز پارامتر مهمي در عملكرد شيار شدگي مخلوط هاي آسفالتي محسوب مي شود. لذا عملكرد مخلوط هاي SMA حاوي افزودني نيمه گرم مورد بررسي قرار گرفت تا تاثير همزمان دانه بندي و افزودني هاي نيمه گرم بر روي شيارشدگي بررسي شود. در اين تحقيق تاثير افزودني¬هاي نيمه گرم از جمله Sasobit، ¬ Rheofalt LT-70 و افزودني نانوتكنولوژي زايكوترم بر عملكرد مخلوط آسفالتي با استخوان بندي سنگدانه اي (SMA) مورد بررسي و مطالعه قرار گرفت. آزمايشات مقاومت مارشال، مقاومت كششي غيرمستقيم، مدول برجهندگي، حساسيت رطوبتي، خزش ديناميكي، خزش استاتيكي و شيار جاي چرخ هامبورگ به منظور تحقيق در رفتار مخلوط¬هاي SMA حاوي افزودني¬هاي مختلف انجام شد. آزمايشات رئولوژي قير بر مبناي آزمايشات سوپرپيو (AASHTO M320) و آزمايشات جديدي نظير Multi Stress Creep Recovery (MSCR) و Linear Amplitude Sweep (LAS) بر مبناي استاندارد (AASHTO MP19) و (AASHTO T 350-14) و (AASTHO TP 101–12) انجام پذيرفت. همچنين آزمايش Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy به منظور بررسي گروههاي عاملي موجود در قير خالص و قيرهاي حاوي افزودني انجام پذيرفت. در ادامه تحليل آماري بمنظور يافتن رابطه‌اي بين پارامتر عملكردي قير و خصوصيات عملكردي مخلوط صورت پذيرفته است. بر اساس نتايج آزمايش مقدماتي قير، افزودن افزودني ساسوبيت به ميزان 3% مي¬تواند درصد قابل قبولي نسبت به درصدهاي ديگر آن باشد. در مقابل افزودني نانو تكنولوژي زايكوترم كمترين تأثير را بر خصوصيات قير در آزمايشات مقدماتي از خود نشان داد. نتايج آزمايش MSCR نشان مي دهد قير اصلاح شده با 3% ساسوبيت داراي بيشترين مقدار درصد بازگشت و كمترين مقدار پارامتر Jnr در هر دو سطح تنش را دارد. هرچه درصد بازگشت كرنش بيشتر و پارامتر Jnr كمتر باشد، قير توانايي بالاتري جهت مقابله با شيارشدگي را دارد. مي توان دريافت كه قيرهاي اصلاح شده با ساسوبيت نسبت ساير افزودني ها داراي مقاوم بيشتري در برابر شيارشدگي دارند. افزودن افزودني هاي نيمه گرم سبب بهبود رفتار خستگي مخلوط هاي آسفالتي در سطوح كرنش بالا و پايين در آزمايش LAS مي گردد. استفاده از افزودنيهاي كاهنده ويسكوزيته در توليد مخلوطهاي نيمه‌گرم تأثير قابل توجهي بر پارامترهاي مدول برجهندگي، مقاومت كششي غيرمستقيم، حساسيت رطوبتي و مقاومت در برابر بروز تغييرمكانهاي برگشت‌ناپذير داشته‌اند. در بين افزودنيهاي نيمه گرم، زايكوترم عملكرد بهتري را در آزمايش حساسيت رطوبتي از خود نشان داده است، بطوريكه نسبت مقاومت كششي نمونه هاي حاوي زايكوترم بالاترين مقدار ميباشد. افزايش حداكثر اندازه اسمي سنگدانه ها نشان مي دهد با افزايش حداكثر اندازه اسمي سنگدانه ها از 5/9 به 19 ميليمتر، نسبت مقاومت كششي نمونه ها كاهش و مقاومت شيارشدگي نمونه ها افزايش مي يابد. در راستاي تحقيق بمنظور يافتن مدلي بين پارامترهاي عملكردي قير و خصوصيات عملكردي مخلوط آسفالتي با استخوان بندي سنگدانه اي نيمه گرم، مشخص گرديد بين پارامترهاي عملكردي مخلوط بعنوان متغير وابسته و پارامترهاي عملكردي قير بعنوان متغير مستقل رابطه خطي برقرار است. همچنين از نتايج آزمايش عملكردي قير نيز مي توان جهت پيش بيني مقاومت شيارشدگي و مدول برجهندگي مخلوط آسفالتي استفاده نمود. واژه‌هاي كليدي: مخلوط آسفالتي با استخوان بندي سنگدانه اي (SMA)، آسفالت نيمه‌گرم، رئولوژي قير، شيارشدگي، مدول برجهندگي، پارامتر عملكردي قير و مخلوط آسفالتي.