اثر پدیده پیرشدگی بر مقاومت شکست نمونه های قیر و ارزیابی مدل پیش بینی چقرمگی شکست براساس معیارهای MTS و GMTS

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عمران، فنی و مهندسی، پیام نور ،تهران ، ایران

2 استادیار گروه راه و ترابری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه پیام نور تهران

10.22034/tri.2022.197129.2611

چکیده

در مناطق سردسیر همواره تغییر شدید دما سبب کاهش مقاومت روسازی های آسفالت و ایجاد و رشد ترک خوردگی بر آن می گردد. در عین حال قیر به عنوان موثر ترین جزء در مشخصه مقاومت در مقابل ترک شناخته شده و میتواند اثرگذاری قابل ملاحظه ای را بر مقاومت ترک خوردگی مخلوط آسفالتی داشته باشد. در این پژوهش برای نخستین بار به بررسی مکانیک شکست بر عملکرد قیر و نحوه شروع و گسترش ترک در آن پرداخته شده است. ابتدا با ابداع و تعیین هندسه مناسب برای آزمایش شکست قیر، و ساخت قالب و نمونه های دقیق، مقاومت شکست قیر در مودهای I ، II و مود ترکیبی I/II تعیین و مشخص گردید. در بخش دیگری ازاین پژوهش اثر پدیده پیرشدگی قیر بر مقاومت شکست قیر و مشخصۀ ذاتی چقرمگی شکست و همچنین گسترش ترک بروی قیر ، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و مشخص گردید که پدیده پیرشدگی اثر بسزایی بر چقرمگی شکست قیر و کاهش این مشخصه دارد. در نهایت با بررسی مدلهای مختلف و ارائه مدل های تعیین چقرمگی شکست قیر براساس معیارهای شکست MTS و GMTS، هریک از مدل ها مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و ضمن مقایسه با نتایج آزمایشگاهی، در نتیجه مدلسازی براساس معیار GMTS مقادیر مناسبی برای چقرمگی شکست قیر ارائه داده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

effect of aging phenomenon on the fracture resistance of bitumen and evaluation of fracture toughness prediction model based on MTS and GMTS criteria

نویسندگان [English]

  • saeed shaker 1
  • Mahmood Reza Keymanesh 2
1 Department of Engineering, Payame Noor University, PO BOX 19395-3697, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Transportation department, Faculty of Engineering, Payam Noor University of Tehran
چکیده [English]

Crack growth in asphalt concretes or bitumen is a major failure mode at low temperature conditions. However, the vast majority of fracture toughness studies for such materials have been mainly performed on asphalt mixtures and the crack growth analysis and fracture behavior of pure and neat bitumen has rarely been studied in the past. Therefore,Low temperature crack growth behavior of aged and un-aged asphalt binder with penetration grade of 30/40, 60/70 and SBS is investigated experimentally using a new and novel test configuration called inclined notched bend beam (INBB) specimen. A number of fracture toughness experiments were conducted on INBB specimens at two sub-zero temperatures (-15 & -25 oC) and and also on mode I, mode II and different mode I/II mixities. The tests is conducted on two different loading rates (10 & 50 mm/min) to ecaluate influence of each parameter on fracture toughness. It was observed that the fracture toughness of asphalt binder depends significantly on the ageing condition and the load bearing capacity of aged bitumen was up to 60% less than the corresponding fracture resistance of un-aged bitumen. Moreover, the effective fracture toughness was decreased by moving from mode I to mode II and also decreasing the test temperature. The obtained experimental results for both binder types were also evaluated theoretically using a stress based fracture criterion. Especially, at this reseaarch, it is used two important fracture mechanism criterias (GMTS & MTS) to predict frature toughness of binder in different modes. Also. it shows that GMTS can predict the fracture toughness and fracture angle more suitable that MTS. The reduction of mode II and mixed mode I/II fracture toughness values relative to the KIc was also predicted successfully by means of a well-known fracture condition.

کلیدواژه‌ها [English]

  • bitumen aging
  • bitumen Fracture toughness
  • GMTS model
  • MTS model
پژوهشنامه حمل و نقل

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 07 آذر 1401

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار