پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

تحلیل و پیش‌بینی خصوصیات رئولوژیکی قیرهای پلیمری حاوی SBS در دماهای عملکردی بالا با بهره‌گیری از مدل‌های هوشمند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
2 2- دانش‌آموخته کارشناسی ارشد ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، نجف آباد، ایران
3 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
10.22034/tri.2026.568389.3427
چکیده
هدف اصلی این پژوهش، مدل‌سازی و پیش‌بینی خصوصیات رئولوژیکی قیرهای اصلاح‌شده پلیمری تحت تأثیر درصد پلیمر SBS (0 تا 6 درصد)، فرکانس بارگذاری (0/1 تا 40 رادیان بر ثانیه) و دماهای عملکردی (52 تا 76 درجه سانتی‌گراد) با استفاده از مدل‌های رگرسیون آماری و شبکه‌های عصبی مصنوعی است. بدین منظور، رفتار رئولوژیکی و مقاومت در برابر شیارشدگی قیرهای حاوی 3، 4، 5 و 6 درصد SBS از طریق انجام آزمایش‌های جاروب دمایی و جاروب فرکانسی مورد بررسی قرار گرفت. سپس، رفتار رئولوژیکی قیرها به‌عنوان تابعی از درصد پلیمر، شدت بارگذاری و دمای عملکردی با بهره‌گیری از مدل‌های رگرسیونی و شبکه‌های عصبی تخمین زده شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که افزایش فرکانس بارگذاری و افزایش درصد SBS موجب بهبود قابل توجه پارامترهای رئولوژیکی قیر می‌شود. تحلیل شاخص G*/Sinδ بیانگر آن است که در گستره‌های مختلف فرکانسی، افزودن SBS به قیر باعث افزایش مقاومت در برابر شیارشدگی می‌گردد؛ به‌گونه‌ای که این اثر مثبت با افزایش مقدار SBS رابطه مستقیم و با افزایش فرکانس بارگذاری رابطه‌ای معکوس دارد. همچنین با کاهش فرکانس و افزایش تنش‌های بارگذاری، مقاومت شیارشدگی قیر به‌طور محسوسی کاهش می‌یابد که این کاهش عملکرد در قیرهای خالص به‌مراتب شدیدتر از قیرهای اصلاح‌شده پلیمری مشاهده می‌شود. در نهایت، نتایج نشان می‌دهد که مدل‌های ارائه‌شده از دقت مناسبی در پیش‌بینی رفتار رئولوژیکی قیر برخوردار هستند و می‌توان از آن‌ها در مراحل طراحی و پیش از اجرای روسازی به‌منظور طراحی بهینه، کاهش عدم قطعیت عملکردی و کاهش قابل توجه زمان و هزینه‌های آزمایشگاهی استفاده نمود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Analysis and Prediction of Rheological Properties of SBS-Modified Bitumen at High Service Temperatures Using Intelligent Models

نویسندگان English

Amir Amini 1
Ali Amini 2
Negar Sadat Hashemifar 3
1 Department of Civil Engineering, Na.C, Islamic Azad University, Najafabad, Iran.
2 Department of Civil Engineering, Na.C, Islamic Azad University, Najafabad, Iran.
3 School of Civil Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
چکیده English

The primary objective of this study is to model and predict the rheological properties of SBS-modified bitumen under the influence of polymer content (0–6%), loading frequency (0.1–40 rad/s), and service temperatures (52–76 °C) using statistical regression models and artificial neural networks (ANNs). To this end, the rheological behavior and rutting resistance of bitumen containing 3, 4, 5, and 6% SBS were evaluated through temperature sweep and frequency sweep tests. Subsequently, the rheological properties of the bitumen were predicted as a function of polymer content, loading intensity, and service temperature using regression and ANN models. The results indicate that increasing the loading frequency and SBS content significantly enhances the rheological parameters of the bitumen. Analysis of the G*/Sinδ index shows that adding SBS improves rutting resistance across different frequency ranges, with a direct relationship observed with increasing SBS content and an inverse relationship with increasing loading frequency. Moreover, reducing the frequency and increasing the applied stress considerably decreases the rutting resistance, with this performance reduction being much more pronounced in unmodified bitumen compared to polymer-modified bitumen. Finally, the results demonstrate that the proposed models accurately predict the rheological behavior of bitumen and can be effectively employed during the design phase, prior to pavement construction, to optimize design, reduce performance uncertainties, and substantially save laboratory time and costs.

کلیدواژه‌ها English

polymer-modified bitumen
loading frequency
service temperature
regression modeling
artificial neural networks

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 29 اردیبهشت 1405