ارایه مدل عملکرد خزشی آسفالت با استفاده از گراف نیرو- جابه‌جایی و اعتبارسنجی آن با الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه عمران، واحد نوشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، نوشهر، ایران

چکیده

هزینه­های چشمگیر تعمیر و نگهداری راه­های موجود، تحقیقات گسترده­ای را در این خصوص، موجب شده است. بخش عمده­ای از هزینه­های مذکور، در ترمیم روسازی­های آسفالتی انجام می­شود. از طرفی، بروز تغییر شکل­های ماندگار در این نوع روسازی، به عنوان یکی از عوامل شایع خرابی روسازی­های انعطاف­پذیر، شناخته شده است. این تغییر شکل­ها به شدت تحت تاثیر عملکرد خزشی آسفالت است. شناخت و پیش­بینی پتانسیل بروز تغییر شکل­­های مذکور در مرحله آزمایشگاهی ساخت نمونه­ها، تاثیر چشمگیری در کاهش هزینه­های تعمیر و نگهداری روسازی خواهد داشت. اما تجهیزات ارزیابی عملکرد خزشی آسفالت، پرهزینه بوده و در شرایط کنونی کشور و با وجود تحریم­ها، دور از دسترس هستند. در این پژوهش سعی شده است که با ساخت
نمونه­های متعدد از مواد و مصالحی که به صورت عرف در ساخت روسازی آسفالتی در ایران استفاده می­شود و با استفاده از منحنی تنش-کرنش آسفالت، عملکرد خزشی آن را پیش­بینی نمود. بدین منظور منحنی نیرو-جابه­جایی آزمایش کشش برزیلی مورد استفاده قرار گرفت. این آزمایش به راحتی و با هزینه اندک با تغییر فک دستگاه مارشال، انجام می­شود. مدل ارایه شده نشان می­دهد که می­توان با استفاده از پارامترهای این منحنی، تخمین مناسبی از عملکرد خزشی بدست آورد. اعتبار مدل مذکور با استفاده از روش تحلیل میانگین­ها و همچنین با الگوریتم ژنتیک، تایید گردیده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Presenting the Creep Performance Model of Asphalt Using Force-Displacement Curve and Its Validation by Genetic Algorithm

نویسنده [English]

  • H. Divandari
Department of Civil Engineering, Nowshahr Branch, Islamic Azad University, Nowshahr, Iran.
چکیده [English]

The enormous costs of repairing and maintaining of the existing roads have led to extensive researches in this area. Much of the cost goes to repairing asphalt pavements. On the other hand, the occurrence of permanent deformations in this type of pavement has been recognized as one of the most common causes of the failure of flexible pavements. These deformations are strongly influenced by the creep performance of the asphalt. Understanding and predicting the potential of the occurrence of these deformations in the laboratory phase of specimen fabrication will have a significant impact on reducing pavement repair and maintenance costs. But asphalt creep performance assessment equipment is expensive and out of reach in the current country situation which is under sanctions. In this study, it has been attempted to predict its creep performance by constructing numerous samples of materials commonly used in asphalt pavement construction in Iran and using asphalt stress-strain curve. For this purpose, the force-displacement curve of the Brazilian tensile test was used. This test is done easily and at a low cost with a change in the Marshall Machine jaw. The proposed model shows that by using the parameters of this curve, a proper estimation of creep performance can be obtained. The validity of the mentioned model is confirmed by means of the analysis method of average and also by genetic algorithm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Asphalt Creep Performance
  • Force-Displacement curve
  • Brazilian Tensile Test
  • Genetic Algorithm
-        زیاری، ح.، دیواندری، ح.، مرادی، م. و باباگلی، ر. (1396)، "بررسی آزمایشگاهی اثر افزودنی خاکستر بادی بر عملکرد مخلوط آسفالتی با استخوان‌بندی سنگدانه‌ای اصلاح شده پلیمری"، پژوهشنامه حمل و نقل، دوره 14، شماره 1، بهار، ص. 96-113.

 

-        دیواندری، ح. و سجادی، س.ر. (1396)، "ارزیابی عملکرد آسفالت گرم اصلاح شده با خاکستر پوسته برنج"، پژوهشنامه حمل و نقل، دوره 14، شماره 4، زمستان،
ص. 175-194.

 

-        دیواندری، ح.، مدرس، ا.، حسینی علی آباد، س.م. و رستمی انکاس، م.، (1394)، "ارایه مدل شیارشدگی مخلوط‏­های آسفالتی با استفاده از نتایج آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم و پارامترهای مارشال"، مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل، دوره 1، شماره 2، تابستان­،
ص. 41-54.

 

-        طاهرخانی، ح. و ارشدی، م.‌ ر.، (1397)، "مقایسه تاثیر استفاده از پلیمر ضایعاتی پلی‌اتیلن ترافثالات (PET) بر‌عملکرد بتن آسفالتی حاوی قیر اصلاح نشده و اصلاح شده با لاستیک ضایعاتی" ، پژوهشنامه حمل و نقل، دوره 15، شماره 4، زمستان، ص. 347-361.

 

-        فائزی، س.ف. و فرخی، ع.، (1397)، "تأثیر نانو زایکوترم بر مقاومت کششی مخلوط‌های آسفالتی مناطق سردسیر (نمونه موردی: شهرستان سقز)"، پژوهشنامه حمل و نقل، دوره 15، شماره 4، زمستان، ص. 1-17.

 

-        فخری، م.، آلاله، م. و ادریسی، ع.، (1395)، "ارایه مدل بهینه تعمیر و نگهداری روسازی با در نظر گرفتن هزینه کاربران برای ایران"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل­، دوره 7، شماره 3، بهار، ص. 523-540.

 

 

-        گلی، ا.، حاجیان فرد، م. و کاظمی، م.ج.، (1396)، "بررسی اثر پلیمر پلی اتیلن سبک بر انرژی شکست
مخلوط­های آسفالتی"، نهمین همایش ملی قیر و آسفالت، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، 2 تا 4 آبان.

 

-        معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری (1390)، "آیین‌نامه روسازی آسفالتی راه‌های ایران"، نشریه شماره 234، وزارت راه و شهرسازی، پژوهشکده حمل و نقل، موسسه قیر و آسفالت ایران، تجدید نظر اول.

 

-   Al-Khateeb, G. G., Al-Suleiman Obaidat, T. I., Khedaywi, T. S., & Elayan, M. S. (2018) “Studying Rutting Performance of Superpave Asphalt Mixtures Using Unconfined Dynamic Creep and Simple Performance Tests”, Road Materials and Pavement Design, 19(2),
pp. 315-333.‏

 

-   Do, T. C., Lee, H. J., Baek, C. M., & Nguyen, T. T. (2019), “Mechanical Characteristics of Shear Strength Ratio Used for Moisture Susceptibility Evaluation of Asphalt Mixtures”, International Journal of Pavement Engineering, 1-8, DOI: 10.1080/10298436.2019.1614586.

-   Gu, X., Zhang, X., & Lv, J. (2018), “Establishment and Verification of Prediction Models of Creep Instability Points of Asphalt Mixtures at High temperatures”, Construction and Building Materials, 171, 2018 May 20,
pp. 303-311.

 

-   Han, S., Ren, W., Jia, J., Yang, H., & Niu, D., (2018), “Study on Road Performances of Asphalt Mixtures with Granulated Polymer Anti-Rutting Additive”, and International Journal of Pavement Engineering, May 3,
pp. 1-9.

 

-   Hussan, S., Kamal, M. A., Hafeez, I., Farooq, D., Ahmad, N., & Khanzada, S., (2019) ,“Statistical Evaluation of Factors Affecting the Laboratory Rutting Susceptibility of Asphalt Mixtures”, International Journal of Pavement Engineering, 20(4), pp. 402-416.

 

-   Irfan, M., Ali, Y., Iqbal, S., Ahmed, S., & Hafeez, I., (2018)­,“Rutting Evaluation of Asphalt Mixtures Using Static, Dynamic, and Repeated Creep Load Tests”, Arabian Journal for Science and Engineering, 43(10), pp.5143-5155.‏

 

-   Lv, Q., Huang, W., Sadek, H., Xiao, F., & Yan, C., (2019), “Investigation of the Rutting Performance of Various Modified Asphalt Mixtures Using the Hamburg Wheel-Tracking Device Test and Multiple Stress Creep Recovery Test”, Construction and Building Materials, 206, pp.62-70.‏

 

-   Norouzi, A., Sabouri, M., & Richard Kim, Y. (2017), “Fatigue Life and Endurance Limit Prediction of Asphalt Mixtures Using Energy-Based Failure Criterion”, International Journal of Pavement Engineering, Vol. 18, No. 11,
pp. 990-1003.

 

-   Pitawala, S., Sounthararajah, A., Grenfell, J., Bodin, D., & Kodikara, J., (2019), “Experimental Characterisation of Fatigue Damage in Foamed Bitumen Stabilised Materials Using Dissipated Energy Approach”, Construction and Building Materials, Vol. 216, pp. 1-10.

 

-   Shanbara, H.K., Ruddock, F. & Atherton, W., (2018), “A Viscoplastic Model for Permanent Deformation Prediction of Reinforced Cold mix Asphalt”, Construction and Building Materials, 186, pp. 287-302.

 

-   Suhartono, E., Muhammad, A., Renggananda, B. P., Martono, M., Kusumastuti, D. R., Setiawan, D. B., & Setiaji, N., (2019), “Estimated Cost of Repairing Road Pavement Damage Assessment: A Case Study of Indonesia”, International Journal of Advances in Scientific Research and Engineering (IJASRE), Volume 5, Issue 6 June­, pp. 37-49.

 

-   Wang, W., Wang, L., Xiong, H., & Luo, R. (2019), “A review and perspective for research on moisture damage in asphalt pavement induced by dynamic pore water pressure”, Construction and Building Materials, 204, pp.631-642.

 

-   Wu, S., Wen, H., Zhang, W., Shen, S.,  Mohammad, L.N., Faheem, A. & Muhunthan, B., (2019), “Field Performance of Top-Down Fatigue Cracking for Warm Mix Asphalt Pavements”, International Journal of Pavement Engineering, Vol. 20, No.1, pp. 33-43, DOI: 10.1080/10298436.2016.1248204.

 

-   Zhang, Z., Chen, Z. D., Guo, L. H., Niu, X. F., Xue, P. T., & Zhang, S. J., (2019)­, “The Mechanical Behavior of Epoxy Asphalt Mixture Under Cyclic Loading”, In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Vol. 504, No. 1, pp. 1-8.