ارزیابی رفتار مخلوط آسفالت گرم و نیمه گرم در مناطق سردسیر با استفاده از اصول مکانیک شکست

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران

3 استادیار، دانشکده فناوری‌های نوین، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

در این پژوهش، مقاومت  مخلوط های آسفالت گرم و نیمه گرم دارای سه درصد ساسوبیت در دمای زیر صفر درجه  سانتی گراد با استفاده از اصول مکانیک شکست بررسی شد. بدین منظور تاثیر  مدهای مختلف  بارگذاری (کشش خالص و برش خالص) بر مقدار  مقاومت شکست مخلوط های آسفالتی با استفاده از نمونه نیم دایره ای با ترک لبه ای تحت بارگذاری خمش سه نقطه ای مورد بررسی قرار گرفت. آنگاه ضریب شدت تنش بحرانی  از نتایج آزمایش شکست و ضرایب شکل از آنالیز المان محدود در نرم افزار آباکوس تعیین شدند. نتایج نشان داد که در آسفالت گرم و نیمه گرم حاوی سه درصد ساسوبیت با کاهش دما، ضریب شدت تنش بحرانی در مدهای کشش و برش خالص افزایش می یابد. همچنین مخلوط آسفالت گرم در دماهای صفر، 10- و 20- درجه سانتی گراد مقاومت شکست قابل ملاحظه ای نسبت به مخلوط آسفالت نیمه گرم در تمام مدهای بارگذاری از خود نشان می­دهد. با کاهش دما، مقاومت شکست هر دو نوع آسفالت (آسفالت گرم و نیمه گرم) افزایش می­یابد. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Performance of Warm and Hot Mix Asphalt in Cold Regions Using the Principles of Fracture Mechanics

نویسندگان [English]

  • babak golchin 1
  • Zarir Kouzehgar Kaleji 2
  • Ramin Meshkabadi 3
1 Department of Civil Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Department of Civil Engineering, Ahar Branch, Islamic Azad University, Ahar, Iran
3 Department of Engineering Sciences, Faculty of Advanced Technologies, University of Mohaghegh Ardabili, Namin, Iran
چکیده [English]

In this study, the strength of hot and warm asphalt mixtures containing 3% Sasobite in cold regions has been investigated using the principles of fracture mechanics. The effect of temperature and loading modes (tensile and shear) on the fracture toughness of the mixture was investigated using a semicircular samples with an edge crack under three-point bending. The coefficient of critical stress intensity was determined from the results of the fracture test and the shape coefficients were determined from finite element analysis in ABACUS software. In hot and warm asphalt mixtures containing 3% Sasobite, with decreasing temperature, the critical stress intensity coefficient increased in tensile and shear modes. The results showed that the hot asphalt mixture at temperatures of 0, -10 and -20 °C presents significant fracture resistance compared to the warm asphalt mixture in all loading modes. As the temperature decreases, the fracture toughness of both types of both asphalt mixtures increases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hot mix asphalt
  • Warm mix asphalt
  • Fracture toughness
  • Loading modes

مراجع

- Ayatollahi, M. R. and Pirmohammad, S., (2013) "Experimental Determination of Mode II Fracture Resistance in Asphalt Concretes", 13th International Conference on Fracture, June 16–21, Beijing, China.
 
- Fuan, S., Ke, M., Kanghe, L., Kun, L. and Aliha, M. R. M. (2021) “Influence of specimen geometry on mode I fracture toughness of asphalt concrete”, Construction and Building Materials, Vol. 276, pp. 122181.
 
- Gong, J., Han, X., Su, W., Xi, Z., Cai, J., Wang, Q. and Xie, H. (2020) “Laboratory evaluation of warm-mix epoxy SBS modified asphalt binders containing Sasobit”, Journal of Building Engineering, Vol. 32, pp. 101550.
 
- Hamzah, M. O., Golchin, B., Jamshidi, A. and  Chailleux, E. (2015) “Evaluation of Rediset for use in warm-mix asphalt: a review of the literatures’, International Journal of Pavement Engineering, Vol. 16, No. 9, pp. 809-831.
 
- Karimzadeh, H., Razmi, A., Imaninasab, R., and Esminejad, A. (2019) "The influence of natural and synthetic fibers on mixed mode I/II fracture behavior of cement concrete materials", Canadian Journal of Civil Engineering, Vol. 46, No. 12, pp. 1081.
 
- Li X., and Marasteanu M. (2010) "Using semicircular bending test to evaluate low temperature fracture resistance for asphalt concrete", Experimental Mechanics,; Vol. 50, No. 7, pp. 867.
 
- Li, Q., Zhang, H. and Chen, Z. (2021) “Improvement of short-term aging resistance of styrene-butadiene rubber modified asphalt by Sasobit and epoxidized soybean oil”, Construction and Building Materials, Vol. 271, pp. 121870.
 
- Mirsayar, M. M., Razmi, A., Aliha, M. R. M., and Berto, F. (2018) "EMTSN criterion for evaluating mixed mode I/II crack propagation in rock materials", Engineering Fracture Mechanics, Vol. 190, pp. 186.
 
- Pirmohammad, S. and Ayatollahi, M. R. (2014) "Fracture resistance of asphalt concrete under different loading modes and temperature conditions", Construction and Building Materials, Vol. 53, pp. 235.
 
- Pirmohammad, S. and Ayatollahi, M. R. (2015) "Asphalt concrete resistance against fracture at low temperatures under different modes of loading", Cold Regions Science and Technology, Vol. 110, pp. 149.
 
- Prowell B, Hurley G, and Frank B. (2011) "Warm-mix asphalt: best practices", National Asphalt Pavement Association.
 
- Razavi, S., Aliha, M., and Berto, F. (2018) "Application of an average strain energy density criterion to obtain the mixed mode fracture load of granite rock tested with the cracked asymmetric four-point bend specimens", Theoretical and Applied Fracture Mechanics, Vol. 97, pp. 41.
 
- Rubio, M. C., Martinez, G., Baena, L., and Moreno, F. (2012) "Warm mix asphalt: An overview", Journal of Cleaner Production, Vol. 24, No. 76, pp. 84.
 
- Sdollah-Tabar, M., Heidari-Rarani, M., and Aliha, M. R. M. (2021) "The effect of recycled PET bottles on the fracture toughness of polymer concrete", Composites Communications, Vol. 25, pp. 100684.
 
- Shahryari, N., Keymanesh, M. R. and Aliha, M. R. M. (2021) “Specimen type effect on measured low‐temperature fracture toughness of asphalt concrete”, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, Vol. 44, No. 2, pp. 551-567.
 
- Xiongzhou, Y., Yuze, T., Qinglin, L., Song, L., Qianwen, D. and Aliha, M. R. M. (2021) “KIc and KIIc measurement for hot mix asphalt mixtures at low temperature: Experimental and theoretical study using the semicircular bend specimen with different thicknesses”, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, Vol. 44, No. 3, pp. 832-846.
 
- Xu, S., Xiao, F., Amirkhanian, S., and Singh, D. (2017) “Moisture characteristics of mixtures with warm mix asphalt technologies–A review”, Construction and Building Materials, Vol. 142, pp. 148-161.
 
- Ye F, Yang J, and Huang P. (2006) "Performance of modified asphalt aging under ultraviolet radiation", Pavement mechanics and performance, pp. 102.
 
- Yousefi, A. A., Sobhi, S., Aliha, M. R. M., Pirmohammad, S. and Haghshenas, H. F. (2021) “Cracking Properties of Warm Mix Asphalts Containing Reclaimed Asphalt Pavement and Recycling Agents under Different Loading Modes”, Construction and Building Materials, Vol. 300, pp. 124130.
 

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 26 فروردین 1400
  • تاریخ بازنگری: 23 مرداد 1400
  • تاریخ پذیرش: 30 مرداد 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار