|
2.3 آماده سازی لایه آسفالت
با نگه داشتن نسبت F / B 0.8 ، لایه های آسفالت (AC-30) تهیه شد. معمولاً در تهیه لایه های آسفالت از 20٪ وزن مخصوص روغن آسفالت استفاده می شود. ترکیبی از پرکننده ((B و (HL) برای تهیه لایه آسفالت انتخاب شد. وزن HL از 0 ، 5 ، 10 ، 15 و 20 درصد از وزن چسباننده AC-30 متغیر بود و براساس آن ، پرکننده B تنظیم شد تا F / B = 0.8 حفظ شود. بنابراین ، پنج ترکیب مختلف لایه آسفالت با پرکننده های B و HL یعنی (AC-30 + 80٪ B + 0٪ HL) ، (AC-30 + 75٪ B + 5٪ HL) ، (AC-30 + 70٪ B + 10٪ HL) ، (AC-30 + 65٪ B + 15٪ HL) و (AC-30 + 60٪ B + 20٪ HL) برای اطمینان از سطح بدون رطوبت ، مواد پرکننده در دمای 105 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت در کوره خشک شد. به منظور داشتن سیالیت مناسب برای مخلوط کردن آن با پرکننده ها ، برای هر ترکیبی از نمونه های ماستیک ، 500 گرم از اتصال دهنده AC-30 در دمای 150 درجه سانتیگراد گرم شد. پرکننده های کوره در AC-30 گرم اضافه شده و با استفاده از میکسر مکانیکی در 5 ± 150 درجه سانتیگراد مخلوط شدند. میکسر با سرعت همزن 1500 r.p.m. به مدت 1 ساعت تا زمان تشکیل یک ماستیک آسفالت همگن کار کرد.
2.4 پیرسازی کوتاه مدت و بلند مدت
پیرسازی و خواباندن کوتاه مدت (STA) برای شبیه سازی از بین رفتن اجزای فرار و اکسیداسیون آسفالت در زمین در طول مخلوط کردن و فشردگی لایه مخلوط آسفالت انجام شد. پیرسازی طولانی مدت (LTA) اکسیداسیون پیشرونده مخلوط آسفالت در زمین را STA شبیه سازی می کند [19]. لایه های آسفالت با هر پنج ترکیب پرکننده B و HL در آزمایشگاه با استفاده از اجاق گاز نازک (TFO) انجام شد و به مدت 5 ساعت در دمای 163 درجه سانتیگراد مطابق با ASTM D1754 قرار داده شد [20]. به طور مشابه ، LTA از تمام نمونه های لایه آسفالت در آزمایشگاه با استفاده از ظرف پیرسازی تحت فشار (PAV) به مدت 20 ساعت با حفظ 2.1 مگاپاسکال فشار هوا در 100 درجه سانتیگراد باقیمانده PAV در مدت زمان 30 دقیقه تخلیه در دمای 170 درجه سانتیگراد در هر ASTM D 6521 انجام شد. [21]. برنامه آزمایشی تفصیلی ، که در این مطالعه اجرا شده است در شکل 2 نشان داده شده است.
3. طرح آزمایشی آزمایشگاهی
3.1 دمای زیاد برای شکست
مدول برشی پیچیده (G⁄) و زاویه فاز (d) از لایه های آسفالت برای ترکیبات مختلف پرکننده های B و HL در دماهای مختلف اعم از 58 تا 94 درجه سانتی گراد در فاصله 6 سانتیمتری با استفاده از DSR با استفاده از ترتیب صفحه موازی 25 میلی متر با داشتن فاصله 1 میلی متر ، در معرض فرکانس بارگذاری 10 رادی در ثانیه اندازه گیری شد[22]. پس از آن ، ضریب گودی (G⁄ / Sind) محاسبه شد که مقدار بالاتر AI نشان دهنده درجه بالاتر حساسیت به پیرسازی و بالعکس است. پس از آن، ضریب شیارگی (G⁄ /Sind) برای انواع ماستیک های آسفالتی محاسبه شد. دمای مربوط به مقدار فاکتور شیارگی 1 کیلو پاسکال (سالن نشده) به عنوان دمای شکست برای ماستیک آسفالت مربوطه در نظر گرفته شد [23]. مقدار بالاتر G⁄ /Sind نشان دهنده عملکرد بهتر ماستیک آسفالت در دمای بالا است.
3.2. شاخص پیری (AI)
هوش مصنوعی می تواند مقاومت پیری انواع مختلف ماستیک های آسفالتی را توضیح دهد. هوش مصنوعی برای ماستیک آسفالت با ترکیبی از پرکننده‌های B و HL بر اساس فاکتور شیاردار پیر نشده و کوتاه‌مدت (G⁄/Sind) که در دمای 64 درجه سانتیگراد (که حداکثر دمای روسازی در نظر گرفته می‌شود) با استفاده از معادله محاسبه شد. (1) [24]. مقدار بالاتر هوش مصنوعی نشان دهنده درجه بالاتری از حساسیت به پیری است و بالعکس.
3.3 پتانسیل شکست رسانا با استفاده از آزمون DENT
از آزمون DENT برای ارزیابی اثرات پرکننده ها بر روی عملکرد نارسایی انعطاف پذیر و رسانایی لایه آسفالت در دمای متوسط استفاده شد. آزمایش DENT روی لایه آسفالت پیرتیم PAV با هر پنج ترکیب پرکننده B و HL با دمای 25 درجه سانتیگراد انجام شد. این آزمایش به طول پیوند 5 میلی متر ، 10 میلی متر و 15 میلی متر (شکل 3 (a انجام شد. میزان 100 ± 2.5 میلی متر فشار در دقیقه با استفاده از دستگاه آزمایش داکتیلومتر نیرو مطابق با AASHTO TP 113 [25]. برای هر نمونه با دو تکرار گرفته شد و مقادیر متوسط گزارش شده است. آزمایش DENT در کل کار خاص شکستگی (TWF) ، کار اساسی شکستگی (EWF) ، کار غیر ضروری یا شکست انعطاف پذیر (NEWF) و CTOD است. TWF از منحنی نیروی جابجایی (شکل 3 (ب)) با استفاده از Eq محاسبه شد. (2) TWF مجموعه کارهای اساسی و غیر ضروری یا شکست انعطاف پذیراست که در Eq نشان داده شده است. (2)
3.4 مقاومت در برابر ترک خوردگی در دمای پایین با استفاده از تست BBR
3.4.1. سختی خزش و میزان آرامش
سختی خزش (S (t)) و میزان استراحت (M (t)) از پنج لایه اصلی آسفالت با استفاده از آزمون BBR طبق ASTM D 6648 اندازه گیری شد. تأثیر HL بر پتانسیل ترک خوردگی حرارتی لایه آسفالت در 5 درجه حرارت مختلف 0 ، 3 ، 6 ، 9 و 12 درجه سانتی گراد بود. عملکرد دما بر روی نمونه های لایه آسفالتی مختلف انجام شده پایین بود و برای 240 ثانیه در معرض بار ثابت 100 گرم (50 9 980 میلی لیتر) قرار گرفته است. S (t) را می توان با استفاده از معادله (6) محاسبه کرد. که دراینجا P بار ثابت بکاررفته N است ، ؛ (d (t انحراف وابسته به زمان از شعاع در میانه دهانه است. L طول شعاع، برحسب میلی متر است. b عرض شعاع ؛ و h ضخامت شعاع است. مقادیر( S (t برای 8 ، 15 ، 30 ، 60 ، 120 و 240 ثانیه زمان ارزیابی شد. شیب در 60 ثانیه از سطح بین لگاریتمی (S (t با لگاریتمی زمان ، به عنوان مقدار (m (t گزارش شده است. مقدار (m (t با استفاده از معادله (6 (الف))محاسبه شد.
.2. منحنی اصلی
منحنی اصلی S (t) و مدول سکون E (t)) برای پنج لایه اصلی آسفالت مختلف بدست آمد. منحنی های اصلی برای بررسی روند S (t) و E (t) در دامنه زمان بر اساس میزان افزایش یا کاهش شیب رسیدن به حالت شیشه ای (3000 مگاپاسکال) بدست آمد. منحنی های اصلی S (t) و E (t) با استفاده از مدل Christensen-Anderson Marasteanu (CAM) با معادله (7)) مطابق با ASTM D6816 در دمای مرجع 6 درجه سانتیگراد تولید شد. S (t) برای تولید منحنی اصلی E (t) با E (t). تعویض شد. که دراینجا = سختی در زمان کاهش یافته در مدول شیشه ای به عنوان فرض می شود. k ، b و k پارامترهای شکل هستند.( E (t از لایه های اصلی AC-30 از داده های اندازه گیری شده (S (t با استفاده از روش تبدیل متقابل مبتنی بر قدرت ارائه شده توسط لیدرمن (1958) محاسبه شد [28]. سازگاری با خزش (D (t) آسفالت می تواند از (S (t با استفاده از معادله (8) اقتباس شود.
4. نتایج و بحث ها
4.1 دمای زیاد برای شکستگی
مقدار پارامتر گودسازی (G⁄ / Sind) از لایه های آسفالت غیر پیرسازی شده با 0 ، 5 ، 10 ، 15 و 20 درصد HL در شکل 4 نشان داده شده است. نتایج نشان داده شده در شکل 4 نشان می دهد که مقدار G⁄ / Sind با افزایش درصد HL افزایش می یابد. لایه آسفالت با اضافه کردن 5٪ HL افزایش چشمگیر در مقدار G⁄ / Sind را نشان می دهد ، که می تواند به عنوان یک پیشرفت قابل توجه در مقاومت شیار در نظر گرفته شود. علاوه بر این افزایش HL از 10٪ به 20٪ بهبود حاشیه ای در مقدار G⁄ / Sind نشان داد. علاوه بر این ، دمای شکست ماستیک آسفالت با 0 ، 5 ، 10 ، 15 و 20 درصد HL به ترتیب 82 ، 86 ، 88 ، 89 و 91 درجه سانتیگراد بود (جدول 3). بدیهی است که با افزایش محتوای HL دمای شکست افزایش یافته است. همچنین ، افزایش در G⁄ / Sind به مقدار 25-63٪ با بهبود درجه حرارت شکست از لایه آسفالت برای همه ترکیبات پرکننده B و HL مشاهده شد. از این رو ، می توان نتیجه گرفت که افزودن مقاومت به گودسازی HL تقویت شده از لایه آسفالت ، ممکن است به گرایش تراکم ذرات HL در ساختار لایه آسفالت نسبت داده شود [2].
4.2. شاخص پیرسازی
مقدار AI آسفالت با 0 ، 5 ، 10 ، 15 و 20٪ HL به ترتیب 2.52 ، 2.48 ، 2.37 ، 2.09 و 1.85 به ترتیب در 64 درجه سانتیگراد مشاهده شد (جدول 3). نتایج نشان می دهد که با افزایش درصد HL ، مقدار AI کاهش می یابد ، که نشان دهنده افزایش مقاومت پیری لایه آسفالت با افزودن HL است. HL در مرحله لایه آسفالت به عنوان یک ماده آنتی اکسیدانی عمل می کند که بر روی اتصال چسبنده به پیری و در نتیجه توزیع مولکولی آن تأثیر می گذارد ، بنابراین منجر به کاهش مقدار AI می شود [2،16].
4.3 پتانسیل ترک خوردگی با استفاده از آزمون DENT
4.3.1. تأثیر HL بر بار در مقابل منحنی جابجایی
شکل 5 یک منحنی جابجایی بار برای ترکیبات مختلف لایه های آسفالت را نشان می دهد. قله در منحنی مربوط به عملکرد لایه آسفالت در اطراف منطقه پیوند است. تغییر شکل در شکست لایه آسفالت با 0 ، 5 ، 10 ، 15 و 20 درصد HL به ترتیب 4.34 ، 4.9 ، 5.1 ، 5.8 و 6.46 میلی متر مشاهده شد (جدول 4). همچنین ، بار اوج برای لایه های آسفالت با 0 ، 5 ، 10 ، 15 و 20 درصد HL به ترتیب 143 ، 133 ، 131.8 ، 129.4 و 128 N به دست آمد. منحنی های لایه آسفالت مرتب0 (H HL) افت بار قابل توجهی را نسبت به نقطه اوج نشان داد(شکل 5) و بنابراین ،کمترین تغییر شکل در شکست با بالاترین بار قله را نشان میدهد،و این نشانگر ماهیت شکننده آن است (جدول 4). با این حال ، افزایش تغییر شکل در شکست و کاهش بار اوج با افزایش درصد HL مشاهده شد (جدول 4). علاوه بر این ، HL بهبود قابل توجهی در منحنی بار جابجایی نشان داد ، که نشانه واضح از تغییر در رفتار لایه آسفالت از مرحله انتقال شکننده به رسانایی و انعطاف پذیری است.
4.3.2. تأثیر HL بر کار شکستگی
شکل 6 (a) طرح مقادیر TWF به دست آمده از داده های بارگذاری با استفاده از معادله 2 را نشان می دهد. شکل 6 (a) نشان می دهد که افزایش HL از 0٪ تا 20٪ HL منجر به افزایش مقدار TWFدر طول رباط 5 میلی متر از 7.6 کیلوژول در مترمربع به 9.5 کیلوژول در متر مربع شد. افزایش TWF با افزودن HL باعث افزایش ظرفیت بازده (با افزایش انرژی شکست) لایه آسفالت شد. روند مشابهی را می توان در طول پیوندهای دیگر نیز مشاهده کرد. بنابراین ، می توان نتیجه گرفت که HL نقش مهمی در تقویت انرژی شکستگی لایه آسفالت دارد.
حائل و شیب خط به ترتیب we و wp را نشان می دهد. اتصال دهنده آسفالت با ارزش نسبتاً بالایی از “we ” در نظر گرفته می شود که مقاومت خوبی در برابر شکست رسانا دارد [29]. شکل 6 (b) بیانگر تنوع مقادیر we با درصد متفاوت HL است.
4.3.3. تأثیر HL بر مقدار CTOD
تغییر مقدار CTOD با 0 ، 5 ، 10 ، 15 و 20 درصد HL با استفاده از معادله (5)محاسبه شد و در شکل 7 نشان داده شده است. مقدار CTOD لایه آسفالت با 0 ، 5 ، 10 ، 15 و 20 درصد HL به ترتیب برابر با 2.2 ، 2.6 ، 2.8 ، 3.3 و 3.6 میلی متر بود. دیده می شود که مقدار CTOD لایه آسفالت با افزودن HL افزایش یافته است (شکل 7) ، که نشان دهنده مقاومت بهتری در برابر شکستگی (مقاومت افزایش یافته در برابر شکست رسانا ) است. افزایش مقادیر CTOD با افزایش HL بسیار مهم نیست. با این وجود ، افزودن درصد بالاتر HL (20٪) CTOD را 50٪ افزایش داده است و این نشان دهنده مقاومت بهتری در برابر شکستگی است. پیش بینی می شود که خاصیت ضد پیری HL ممکن است به افزایش CTOD لایه آسفالت منجر شود. ، بر اساس مقدار CTOD ، شکست یا مقاومت در برابر شکستگی در انواع مختلفی از لایه های آسفالت می تواند در (AC-30 + 60٪ B + 20٪ HL)> (AC-30 + 65٪ B + 15٪ HL)> (AC-30 + 70٪ B + 10٪ HL)> (AC-30 + 75٪ B + 5٪ HL)> ( AC-30 + 80٪ B + 0٪ HL)رتبه بندی شود.
|