بررسی تاثیر دما بر مقاومت شکست نمونه‌های آسفالتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

ترک خوردگی بتن آسفالتی در مناطق سردسیر جزو مهم ترین خرابی­های رویه های آسفالتی است. علاوه بر سرما در برخی مناطق شاهد بارندگی نیز می باشیم که تاثیر توام این دو عامل باعث یخ زدگی آسفالت شده و در این صورت خرابی آسفالت شدتی مضاعف به خود می گیرد. در این مقاله به بررسی مقاومت شکست  نمونه های آسفالت گرم اشباع شده تحت تاثیر سیکل های ذوب و یخ بندان پرداخته خواهد شد . برای این منظور تعدادی نمونه آسفالتی که دارای مصالح، دانه بندی و شرایط ساخت مشابهی هستند را به صورت SCB ساخته. سپس آنها را اشباع کرده و تحت دماهای متفاوت (5- و 15- درجه سانتی گراد) و تعداد سیکل های متفاوت ( 1 ، 3 ، 5 ، 7 ، 9 و 11 ) قرار داده وتاثیر این پارامترها را بر فاکتور شدت تنش بحرانی ، در4 مود شکست (مود کششی - مود برشی و دو مود ترکیب) مورد مطالعه قرار می دهیم. نتایج حاصل از این پژوهش نشانگر آن است که با افزایش تعداد سیکل های ذوب و یخ بندان ، چقرمگی شکست افت قابل توجهی خواهد داشت .به این گونه که تا سیکل هفتم کاهش چقرمگی شکست ، شدت قابل ملاحظه ای خواهد داشت و پس سیکل هفتم ، شدت آن کاهش می یابد. نتیجه دیگری که از این پژوهش حاصل شد این است که با کاهش دما تا 15- درجه سانتی گراد ، چقرمگی شکست افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Temperature on Failure Resistance of Asphalt Concrete Mixrute

نویسندگان [English]

  • Mansour Fakhri 1
  • Seyed Ali Siyadati 2
1 Associate Professor, Department of Civil Engineering, K.N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Asphalt concrete cracking in cold regions is one of the most critical damages of asphalt surfaces. In addition to the cold in some regions, we also see rain that the combined effect of these two factors causes frozen asphalt. In this case, asphalt damages will drastically increase. In this paper, the fracture resistance in saturated hot mix asphalt samples under the influence of freeze and thaw cycles will be studied. For this purpose, a few asphaltic samples that have similar materials, aggregation and construction conditions were made as SCB, then they were saturated. Then different temperatures (-5 and -15°C) and cycles (1, 3, 5, 7, 9, 11) were applied to them. The effect of these parameters on the critical stress intensity factor was studied in 4 fracture moods: tensile mood,(tensile mode, shear mode and two mix modes). The result of this study shows that by increasing the number of freeze and thaw cycles, the fracture toughness will be reduced significantly. As it is, until the seventh cycle, the decrease of the fracture toughness will be increased significantly, and after the seventh cycle, its severity will be decreased. The other result of this study is that with a temperature drop of -15 ° C, the fracture toughness will be increased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • saturated asphalt concrete
  • Thermal Cracking
  • Fracture toughness
  • freeze and thaw cycles
  • pure mode and mix mode
-­Aliha M, Behbahani H, Fazaeli H and  Rezaifar (2014), Study of characteristic specification on mixed mode fracture toughness of asphalt mixtures, Construction and Building Materials 54, pp.623-635.

 

- Ameri M, Mansourian A. Khavas M.  Aliha M and Ayatollahi M., (2011), “Cracked asphalt pavement under traffic loading–A 3D finite element analysis”, Engineering Fracture Mechanics 78(8), pp.­1817-1826.

 

-­Ayatollahi M and Pirmohammad S., (2013), “Temperature effects on brittle fracture in cracked asphalt concretes”, Structural Engineering and Mechanics 45(1) pp.19-32.

 

-­Ayatollahi M. Aliha M and Saghafi H., (2011), “An improved semi-circular bend specimen for investigating mixed mode brittle fracture”, Engineering Fracture Mechanics 78(1) pp.110-123.

 

 

-­Braham A. Buttlar W. and Ni F., (2010), “Laboratory Mixed-Mode Cracking of Asphalt Concrete Using the Single-Edge Notch Beam”, Road Materials and Pavement Design 11(4) pp.947-968.

 

-­Fakhri M, Farokhi M and  Kheiry P (2009), Modeling of top-down cracking (TDC) propagation in asphalt concrete pavements using fracture mechanics theory, Adv Test Charact Bituminous Mater II, pp.681-692.

 

- Heidari-Rarani M.  Aliha M. Shokrieh M and Ayatollahi M., (2014)­,” Mechanical durability of an optimized polymer concrete under various thermal cyclic loadings – An experimental study”, Construction and Building Materials 64(Supplement C),
pp.308-315.

- Kim K and El Hussein M., (1997), “Variation of fracture toughness of asphalt concrete under low temperatures”, Construction and building Materials 11(7-8), pp.403-411.

 

- Kim K. Kweon S. Doh Y. and Park T., (2003), Fracture toughness of polymer-modified asphalt concrete at low temperatures, Canadian Journal of Civil Engineering 30(2), pp.406-413.

 

- Li X and Marasteanu M., (2010), “Using semi circular bending test to evaluate low temperature fracture resistance for asphalt concrete”, Experimental mechanics 50(7) pp.867-876.

 

-­Majidzadeh K. Buranarom C. and  Karakouzian M., (1976)­, “Applicaation of Fracure Mechanics for Improved Design of Bituminous Concrete Volume 1. Plan of Research, state of The Art­, And Mathematical Investigations”.

 

 

-­Pirmohammad S. and Ayatollahi M.,(2014)­, “Fracture resistance of asphalt concrete under different loading modes and temperature conditions”, Construction and building materials 53, pp.235-242.

 

-­Pirmohammad S. and Kiani A., (2016), “Effect of temperature variations on fracture resistance of HMA mixtures under different loading modes”, Materials and Structures 49(9), pp.3773-3784­.

 

 

-­Pirmohammad S. and Kiani A., (2016)­, “Impact of temperature cycling on fracture resistance of asphalt concretes”, Computers and Concrete 17(4) pp.541-551.

 

 

- Shokrieh M. Heidari-Rarani M. Shakouri M. and Kashizadeh E., (2011), “Effects of thermal cycles on mechanical properties of an optimized polymer concrete”, Construction and Building Materials 25(8), pp.3540-3549.

 

 

-­T. AASHTO, 269-11, (2011), “Standard method of test for percent air voids in compacted dense and open asphalt mixtures”, American Association of State and Highway Transportation Officials.