اهمیت نوع اصلاح چسباننده و ساختار سنگدانه بر مقاومت شیار شدگی مخلوط های آسفالتی با استفاده از مدل سازی چندمقیاسی مبتنی بر تصویر

قیمت: 44,000 تومان

دانلود رایگان مقاله

خرید ترجمه مقاله

عنوان فارسی

اهمیت نوع اصلاح چسباننده و ساختار سنگدانه بر مقاومت شیار شدگی مخلوط های آسفالتی با استفاده از مدل سازی چندمقیاسی مبتنی بر تصویر

عنوان لاتین

Importance of binder modification type and aggregate structure on rutting resistance of asphalt mixtures using image-based multi-scale modelling

تغییر شکل دائمی به عنوان یکی از بحرانی ترین شرایط اضطراری مشاهده شده در رویه های آسفالتی شناخته می شود، و می دانیم که به چسباننده قیری، سنگدانه ها و حفره ها بستگی دارند که اجزای مخلوط آسفالتی هستند. این مطالعه تلاشی برای بررسی اثر نوع اصلاح چسباننده قیری و ساختار سنگدانه بر مقاومت شیارشدگی از طریق آزمایش و شبیه سازی اجزای محدود است. چسباننده های قیری دارای مقادیر مختلف وادادگی غیرقابل برگشت (Jnr) و برگشت الاستیک (%R) مبتنی بر آزمایش خزش و برگشت در چند سطح تنش انتخاب شدند. مخلوط آسفالتی دارای دانه بندی های مختلف سنگدانه برای آزمایش و پردازش تصویر جهت شبیه سازی عددی تهیه شدند. آزمایش عدد جریان بر روی نمونه های مخلوط انجام شد تا عملکرد شیارشدگی مخلوط آسفالتی بدست آید. تحلیل تصویری دوبعدی هم بر روی نمونه های مخلوط انجام شد تا ساختارهای داخلی سنگدانه آنها مشخص شود. به علاوه، یک مدل اجزای محدود چند مقیاسی مبتنی بر تصویر جدید برای پیش بینی تغییر شکل دائمی مخلوط های آسفالتی استفاده شد. در این رویکرد، چهار مقیاس مرتبط با هم، به نام مقیاس های چسباننده قیری، ماستیک، ملات و مخلوط از طریق تکنیک های همگن سازی و ارتقاء برای انتقال خواص مصالح از مقیاس پایین تر به مقیاس بالاتر مدل شدند. رویکرد نوینی برای در نظر گرفتن مکانیک تماس بین سنگدانه ها به عنوان تابع مجاورت در کلیه مقیاسها استفاده می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که با تغییر دانه بندی سنگدانه (تراکم)، و جزء چسبنده چسباننده قیری (Jnr)، مقاومت شیارشدگی مخلوط های آسفالتی را می توان بطور قابل توجهی بهبود بخشید. اما در مقایسه، جزء الاستیک چسباننده قیری (درصد برگشت) به خصوص در یک ساختار سنگدانه متراکم عامل مهمی به حساب نمی آید. این نتایج پرسش هایی درباره تمرکز بسیاری از موسسات بر الزامات برگشت الاستیک چسباننده ها به عنوان ابزاری برای انتخاب چسباننده های اصلاح شده جهت عملکرد دمای بالای بهتر مطرح می کنند.

Permanent deformation is known as one of the most critical distresses observed in asphalt pavements, and is known to depend on asphalt binder, aggregates and voids, which are the components of asphalt mixture. This study is an effort to investigate the effect of asphalt binder modification type and aggregate structure on rutting resistance through experimentation and finite-element simulation. Asphalt binders with different levels of non-recoverable compliance (Jnr) and elastic recovery (%R) based on the Multiple Stress Creep Recovery test were selected. Asphalt mixtures with different aggregate gradations were prepared for testing and image processing for numerical simulation. A flow number test was conducted on the mixture samples to obtain the asphalt mixture rutting performance. A two-dimensional (2D) image analysis was also conducted on the mixture samples to characterise their internal aggregate structures. In addition, a recently developed image-based multi-scale finite-element model was used to predict the permanent deformation of the asphalt mixtures. In this approach, four interconnected scales were modelled, namely asphalt binder, mastic, mortar and mixture scales through homogenisation and upscaling techniques to transfer the material properties from lower scale to higher scale. A novel approach for taking into account contact mechanics between aggregates as function of proximity is used at all scales. The simulation results show that by changing the aggregate gradation (packing), and the viscous component of asphalt binder (Jnr), the rutting resistance of asphalt mixtures can be significantly improved. However in comparison the elastic component of asphalt binder (% recovery) is not found to be a significant factor especially in a well-packed aggregate structure. The results raise questions about the focus by many agencies on the requirements of elastic recovery of binders as a tool to select modified binders for better high-temperature performance.