31177

بررسي آزمايشگاهي دوام و مكانيك شكست تحت اثر مودهاي خالص I و III روسازي بتن غلتكي (RCCP) حاوي درصدهاي مختلف قير امولسيون كاتيوني

كارشناسي ارشد

عمران راه و ترابري

1400

1403/04/20

دكتر محمود عامري و دكتر ندا كامبوزيا

دكتر محمدرضا محمدعليها

مهندسي عمران

روسازي بتن غلتكي داراي مزيت رقابتي نسبت به روسازي‌هاي آسفالتي با كارايي بالا از نظر مقاومت فشاري بالا، دوام مناسب، هزينه تعمير و نگهداري پايين و عمر طولاني‌تر است. محققان هميشه در تلاش بوده‌اند تا مشخصات مكانيكي روسازي‌هاي بتن غلتكي را ارتقا دهند تا اين روسازي‌ها دوام و استحكام بيشتري داشته باشند. به همين دليل، آن‌ها به دنبال راه‌حل‌هاي جايگزين‌ در جهت بهبود عملكرد روسازي‌هاي بتن غلتكي هستند. يكي از راهكار‌ها، استفاده از قير امولسيوني است. البته تحقيقات در زمينه استفاده از قير امولسيوني روي بتن غلتكي، محدود‌تر بوده و بيشتر روي بتن معمولي (ملات) صورت گرفته است. همچنين يكي از مهم‌ترين مباحث در روسازي‌ها، موضوع مكانيك شكست در تمامي مودهاي بارگذاري و بررسي رفتار رشد ترك آن است. استفاده از اصول مكانيك شكست به منظور تحليل ترك‌خوردگي در بتن (پرتلند و غلتكي)، بيشتر در مود كششي صورت گرفته است. اين در حالي است كه اين نوع از روسازي همانند ساير مخلوط‌هاي آسفالتي در طول عمر بهره‌برداري خود در حالات بارگذاري مختلف مود كششي، مود برشي پارگي قرار مي‌گيرند. با توجه به اينكه تاكنون تحقيقات اندكي در حالات بارگذاري مود خالص كششي و پارگي بر رفتار شكست بتن غلتكي به همراه درصدهاي مختلف قير امولسيوني كاتيوني صورت گرفته، هدف از پژوهش حاضر بررسي مكانيك شكست بتن غلتكي تحت اثر مودهاي ذكر شده است. به همين منظور با بهره‌گيري از نمونه‌هاي ENDB، به ارزيابي مقاومت شكست بتن غلتكي پرداخته مي‌شود. بعد از ساخت نمونه‌ها با درصدهاي مختلف قير امولسيوني (0، 3، 6 و 9 درصد)، بار شكست بحراني و مقادير چقرمگي شكست تعيين مي‌گردد. همچنين در روسازي راه، دوام در برابر چرخه‌هاي ذوب و يخبندان از اهميت بالايي برخوردار است كه اين موضوع نيز در اين تحقيق مورد بررسي قرار گرفته است. تحقيقات نشان دادند كه با افزايش ميزان قير امولسيون، كاهش مقاومت كمتري در سيكل‌هاي متوالي رخ مي‌دهد. بر اساس تحليل داده‌ها و نتايج بدست آمده، افزودن قير امولسيون به نمونه‌هاي بتن غلتكي در ابتدا موجب كاهش چقرمگي شكست شده است. با اين حال، نتايج نشان مي‌دهند كه با افزايش درصد قير امولسيون از 3 به 9 درصد در مود خالص اول، چقرمگي شكست افزايش مي‌يابد و بيشترين ميزان چقرمگي شكست در درصد 9 قير مشاهده شده است. روند مشابهي نيز در مود خالص سوم ديده مي‌شود كه نشان دهنده اثر مثبت افزايش قير بر چقرمگي شكست است.

1403/06/21

Laboratory investigation of durability and fracture mechanics under the effect of pure modes I and III of rolled compacted concrete pavement (RCCP) containing different percentages of cationic emulsified asphalt

7/10/2025 12:00:00 AM

Roller-compacted concrete pavements (RCCP) offer a competitive advantage over high-performance asphalt pavements due to their high compressive strength, adequate durability, low maintenance costs, and longer lifespan. Researchers have continually sought to enhance the mechanical properties of RCC pavements to achieve greater durability and strength. Consequently, there is an ongoing exploration of alternative solutions aimed at improving the performance of RCC pavements. One such solution is the use of emulsion asphalt. However, research on the application of emulsion asphalt in roller-compacted concrete has been more limited, primarily focusing on conventional concrete. Additionally, one of the most critical topics in pavements is the subject of fracture mechanics in all loading modes and the examination of crack growth behavior. The principles of fracture mechanics for analyzing cracking in both Portland and roller-compacted concrete have predominantly addressed tensile modes. However, these types of pavements, similar to other asphalt mixtures, experience various loading conditions, including tensile and shear loading modes throughout their service life. Given the scarcity of research on pure tensile loading and fracture behaviors in roller-compacted concrete with varying percentages of cationic emulsion asphalt, this study aims to investigate the fracture mechanics of roller-compacted concrete under the mentioned loading modes. To this end, samples were created using ENDB, allowing for the assessment of the fracture resistance of roller-compacted concrete. After fabricating samples with different percentages of emulsion asphalt (0%, 3%, 6%, and 9%), the critical failure load and fracture toughness values were determined. Furthermore, in roadway pavements, durability against freeze-thaw cycles is of paramount importance, a topic also addressed in this research. The findings indicate that increasing the amount of emulsion asphalt leads to a lesser reduction in resistance during repeated cycles. Based on analyses, the primary reason for this phenomenon is attributed to the reduced permeability of concrete samples containing higher emulsion asphalt proportions. The data and results reveal that the initial addition of emulsion asphalt to roller-compacted concrete samples results in a decrease in fracture toughness. However, results also indicate that as the percentage of emulsion asphalt increases from 3% to 9% in the first pure mode, the fracture toughness increases, with the highest fracture toughness noted at 9% emulsion. A similar trend is observed in the third pure mode, demonstrating the positive effect of increasing emulsion content on fracture toughness.

روسازي بتن غلتكي , قير امولسيون , مكانيك شكست

Roller Compacted Concrete Pavement (RCCP) , Fracture Mechanics , emulsified asphalt

Mohammadreza Khakbaz

Mahmoud ameri & Neda Kamboozia