ارائه مدل پيش بيني اثر ساختار قير بر خصوصيات آن در حالت ويسكوالاستيك خطي و غير خطي و تاثير اين ساختار برعملكردآسفالت FAM

دكتري

در زمان ساخت و در طول عمر سرويس دهي روسازي راه، قير كه اصلي ترين ماده به كار رفته شده در آن است، به دليل واكنش با عوامل مختلف محيطي دچار تغيير در ساختار شيميايي مي شود كه اين موضوع باعث تغيير در خصوصيات آن مي گردد. اين پروسه كه پيرشدگي ناميده مي شود باعث كاهش شكل پذيري و افزايش تردشكني قير مي شود كه اين موضوع سبب مي گردد كه در برابر خرابي هاي مختلف مانند ترك خوردگي و تغيير شكل حساسيت بيش تري نشان دهد. سازوكار پيرشدگي قير هنوز به طور كامل شناخته شده نيست و اجماع نظر بين محققان وجود ندارد. پژوهش پيش رو به بررسي اثر ساختار شيميايي و خصوصيات ريزساختاري قير بر عملكرد قير و مخلوط آسفالتي FAM مي پردازد. به طور كلي اين پژوهش به دو قسمت اصلي تقسيم مي شود. بخش اول شامل بررسي اثر اجزاي قير بر رفتار آن در محدوده هاي ويسكو الاستيك خطي، غير خطي و خرابي و ارائه مدل با استفاده از روش هاي MVRو GMDH است. بخش دوم شامل بررسي اثر ساختار قير بر عملكرد مخلوط آسفالتي FAM مي شود كه بررسي عملكرد شامل آزمايش هاي مدول ديناميكي و خستگي است. براي اين منظور دو نوع قير با درجه نفوذ مختلف انتخاب گرديدند و براي تغيير در ساختار آن ها تحت پيرشدگي در شدت هاي مختلف قرار گرفتند (پيرشدگي كوتاه مدت با استفاده از روش لعاب نازك چرخشي به مدت 85، 170 و 340 دقيقه و پيرشدگي بلند مدت با استفاده از روش محفظه تسريع پيري). به منظور بررسي اجزاي تشكيل دهنده ي هر يك از نمونه ها آناليز SARA با استفاده از تكنيك كروماتوگرافي لايه نازك، آزمايش طيف سنج مادون قرمز و آناليز كروماتوگرافي ژل تراوايي انجام گرفتند. همچنين براي آناليز خصوصيات زير ساختاري قيرهاي موجود آزمايش AFM در دو مد تماسي و غير تماسي انجام گرفت. آزمايش جاروب فركانس به منظور ارزيابي رفتار قير در حالت ويسكوالاستيك خطي و به دست آوردن پارامترهاي رئولوژيكي در اين محدوده انجام گرفت. به منظور بررسي رفتار قير در محدوده هاي ويسكوالاستيك غير خطي و خرابي آزمايش هاي بازگشت خزشي در چند سطح تنش و جاروب دامنه خطي انجام گرفتند. لازم به ذكر است آزمايش ويسكوزيته چرخشي به منظور تعيين خصوصيات رواني نمونه ها و همچنين تخمين دماي اختلاط و تراكم مخلوط هاي آسفالتي انجام گرفت. براي ارزيابي عملكرد مخلوط هاي آسفالتي از مواد FAM استفاده گرديد و آزمايش هاي مدول ديناميكي و خستگي به روش كشش مستقيم بر روي نمونه ها انجام گرفتند. نتايج آزمايش هاي رو نمونه هاي قير نشان دادند كه رابطه خوبي بين پارامترهاي شيميايي با پارامترهاي رئولوژيكي قير در محدوده ويسكوالاستيك خطي وجود دارد. رابطه بين شاخص هاي شيميايي با پارامتر درصد بازگشت، برخلاف خزش غير قابل بازگشت، كاملا تحت تاثير محدوده ي رفتاري قير (ويسكوالاستيك خطي، غير خطي و خرابي) است. نتايج آزمايش و جاروب دامنه خطي نشان داد همبستگي بين ساختار شيمايي قير و مقاومت آن در برابر خستگي بستگي به نوع قير و ساختار كلوييدي آن دارد. مدل غير خطي ارائه شده به روش GMDH مقادير درصد بازگشت و خزش غير قابل بازگشت را با دقت بالاتري نسبت به مدل ارائه شده به روش MVR پيش بيني مي كند. نتايج بررسي عملكرد مخلوط آسفالتي FAM نشان داد كه مقاومت نمونه ها در برابر خرابي كاملا تحت تاثير ساختار كلوييدي و خصوصيات ريزساختاري قيرهاي به كار رفته در آن ها هستند.

205766

دانشگاه علم و صنعت ايران

عمران-راه و ترابري

حميد بهبهاني