دانشگاه سمنان مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل 2423-5350 10 3 2024 11 21 Laboratory Investigation of Fracture and Fatigue Characteristics in Stone Mastic Asphalt (SMA) Mixtures Containing Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) بررسی آزمایشگاهی مشخصات شکست و خستگی در مخلوط آسفالتی با استخوان‌بندی سنگدانه‌ای حاوی تراشه آسفالت بازیافتی 1 22 9125 10.22075/jtie.2024.35442.1691 FA منصور فخری استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه خواجه نصیر طوسی، تهران، ایران. علیرضا هادی دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه خواجه نصیر طوسی، تهران، ایران مرتضی قنبری دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه خواجه نصیر طوسی، تهران، ایران. Journal Article 2024 09 26 Pavement quality significantly impacts road safety, serviceability, and maintenance costs. Recently, the use of reclaimed asphalt mixtures has gained attention due to their environmental and economic benefits. However, reheating these materials for reuse can lead to asphalt aging and embrittlement. Consequently, these mixtures are susceptible to low-temperature cracking. Therefore, despite environmental and economic advantages, the unstable performance and potential for increased stiffness and cracking in stone mastic asphalt (SMA) pavements must be carefully managed to ensure durability and service life. This study investigates the fracture properties of SMA mixtures at low temperature (-12 °C) and fatigue behavior at intermediate temperature (25 °C. Different percentages (0%, 15%, and 30%) of reclaimed asphalt pavement (RAP) were used as a substitute for aggregate in SMA mixtures to examine the effects of this substitution on mixture properties. Results indicated that the fracture energy of asphalt mixtures using rejuvenating oil was higher than those without rejuvenating oil. This increase in fracture energy was significantly observed at low temperatures. The flexibility index (FI) analysis showed that adding asphalt shingles without rejuvenating oil reduced flexibility by about 30% compared to the control sample. However, using rejuvenating oil increased the flexibility index by almost twofold compared to the control sample; with an 85% increase in the first mode of loading and a 113% increase in the second mode. کیفیت روسازی تأثیر مهمی بر ایمنی، سرویس‌دهی و هزینه‌های نگهداری راه‌ها دارد. اخیراً، استفاده از مخلوط‌های آسفالتی تراشیده‌شده به دلیل مزایای زیست‌محیطی و اقتصادی مورد توجه قرار گرفته است. اما گرم کردن این مصالح برای استفاده مجدد می‌تواند باعث پیری و شکنندگی آسفالت شود. در نهایت، این مخلوط‌ها در دمای کم مستعد ترک‌خوردگی می‌شوند. بنابراین، با وجود مزایای زیست‌محیطی و اقتصادی، برای اطمینان از دوام و طول عمر روسازی‌های با استخوان‌بندی سنگدانه‌ای (SMA)، باید عملکرد ناپایدار و پتانسیل افزایش سختی و ترک‌خوردگی آن‌ها به دقت مدیریت شود. در این پژوهش، به بررسی خصوصیات شکست مخلوط آسفالتی با استخوان‌بندی سنگدانه‌ای در دمای کم (12- درجه سلسیوس) و خستگی مخلوط در دمای متوسط (25 درجه سلسیوس) ‌پرداخته شد. بدین منظور، از مقادیر مختلف (صفر، 15 و 30 درصد) تراشه‌های آسفالت بازیافتی به عنوان جایگزین سنگدانه در مخلوط‌های آسفالتی با استخوان‌بندی سنگدانه‌ای استفاده شده‌ و تأثیرات این جایگزینی در مشخصات مخلوط‌ها مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، انرژی شکست مخلوط‌های آسفالتی که از روغن جوانساز استفاده شده، بیشتر از مخلوط‌هایی است که بدون روغن جوانساز هستند. این افزایش انرژی شکست در دمای کم به‌طور قابل توجهی مشهود است. بررسی شاخص انعطاف‌پذیری (FI) نشان می‌دهد که با افزودن تراشه آسفالتی، بدون استفاده از روغن جوانساز، انعطاف‌پذیری حدود 30 درصد کمتر از نمونه شاهد می‌شود. اما با استفاده از روغن جوانساز، شاخص انعطاف‌پذیری تقریباً دو برابر بیشتر از نمونه شاهد می‌شود؛ به‌طوری که در بارگذاری مود اول 85 درصد و در مود دوم 113 درصد افزایش یافته است.

https://jtie.semnan.ac.ir/article_9125_9c4b12507523f6e018d6e6387c61ab6e.pdf

دانشگاه سمنان مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل 2423-5350 10 3 2024 11 21 Mode I Fracture Toughness (KIc) Investigation Under Low-Temperature Conditions for Asphaltic Mixtures Containing Different Percentages of Steel Slag Filler بررسی چقرمگی شکست مود کشش خالص (KIC) دمای کم مخلوط‏های بتن آسفالتی حاوی درصدهای مختلف فیلر سرباره کوره آهن 23 36 9160 10.22075/jtie.2024.35546.1694 FA محمدرضا ملک دانشجوی دکتری راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه پیام نور تهران شمال، ایران. شاهین شعبانی دانشیار، گروه راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه پیام نور تهران شمال، ایران. محمودرضا کی منش استاد، گروه راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه پیام نور تهران شمال، ایران. Journal Article 2024 10 06 In general, mode I loading (pure tension) on the road surface occurs when the crack is placed between the front and rear wheels of the pavement. The results of this research indicate that the amount of fracture toughness depends on factors such as the test temperature, the thickness of the piece, the percentage of free space, and also the parameters of the geometry of the piece. Most of the researches conducted on one or two loading modes are based on the environmental characteristics of asphalt mixtures, and the geometrical conditions of asphalt mixture samples, including their cut thickness and the effect of different percentages of filler on the samples, have not been paid attention to. Therefore, in this research, the issue of how the geometrical characteristics of the part can affect the failure toughness of the bending half-disk samples under Mode I loading has been investigated. According to the obtained results, it was observed that as the cutting thickness of the piece increases, more force is required to break the sample. به طور کلی، رشد ترک و شکست ناشی از شرایط مود بارگذاری در سطح راهها از عوامل اصلی خرابی روسازی‏های آسفالتی، خصوصاً در فصول سرد سال، می‏باشد. چقرمگی شکست (KIc) شاخص مناسبی برای بررسی و پیشبینی رفتار و مقاومت ترکخوردگی مخلوط‏های آسفالتی در شرایط دمای کم می‏باشد که معمولاً از طریق آزمایش مناسب شکست برای مخلوط‏های آسفالتی به‏دست می‏آید. قطعه نیمهدیسک با ترک لبهای و تحت بار خمش سهنقطهای (قطعه SCB) یکی از قطعات متداول برای انجام آزمایش چقرمگی شکست در مخلوط‏های آسفالتی می‏باشد. در این تحقیق، از این قطعه و روش برای محاسبه KIc مخلوط آسفالتی گرم حاوی مقادیر مختلف (3 و 5 درصد) پودر سرباره آهن به عنوان فیلر استفاده شده است. تست‏های شکست در دو دمای 12- و 24- درجه سلسیوس و با نرخ بارگذاری ثابت انجام گردید. نتایج تست‏ها نشان داد که با افزایش درصد فیلر، مقدار چقرمگی شکست مود کششی (I) تا حدود 45 درصد نسبت به نمونه شاهد (مخلوط بدون فیلر سرباره آهن) افزایش مییابد. همچنین، با کاهش دما، مقدار KIc افزایش قابل ملاحظهای را نشان داد که بیانگر بهبود مقاومت در برابر شکست مخلوط آسفالتی بهواسطه افزایش سفتی قیر می‏باشد. هر چند که بار و نیروی شکست در نمونههای SCB با افزایش ضخامت قطعه افزایش قابل ملاحظهای مییابد اما نهایتاً با افزایش ضخامت نمونه SCB تغییر چندانی در مقدار چقرمگی شکست مخلوط‏های آسفالتی تست شده مشاهده نگردید.

https://jtie.semnan.ac.ir/article_9160_ae6b831b50d39028d11dac0e9efa98a1.pdf

دانشگاه سمنان مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل 2423-5350 10 3 2024 11 21 Investigating and Comparing the Mechanical Resistance of Bacterial Self-healing Concretes بررسی و مقایسه مقاومت مکانیکی انواع بتن‌های خودترمیمی باکتریایی 37 51 9079 10.22075/jtie.2024.34979.1682 FA ابوالفضل نوری شهرآبادی دانشجوی دکتری راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران غلامعلی شفابخش استاد، گروه راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران بی تا بخشی استاد، گروه باکتری‌شناسی، دانشکده علوم پزشکی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران Journal Article 2024 08 07 Cracks are one of the main causes of concrete failure, facilitating the penetration of chemical solutions and negatively impacting the characteristics of concrete structures. To address this problem, various methods such as coatings and adhesives have been used. However, due to the high costs and issues like peeling, attention has shifted toward alternative methods, including self-healing concrete. One of these methods involves the use of microorganisms to repair cracks. In this study, Bacillus subtilis bacteria were used, which, unlike other bacteria, do not require microcapsules or nanomaterials, making it less expensive to produce. The use of this bacteria has significantly improved the compressive, flexural, and tensile strength of the concrete. The RB10 and RB12 samples showed the highest strength increases, with RB10 exhibiting a 100% increase in flexural strength and 76.5% in compressive strength. Additionally, the tensile strength of the concrete increased by up to 15% with the use of this bacteria. ترک‌ها از عوامل اصلی خرابی بتن هستند که نفوذ محلول‌های شیمیایی را تسهیل کرده و بر ویژگی‌های سازه‌های بتنی تأثیر منفی می‌گذارند. برای رفع این مشکل، روش‌های مختلفی مانند مواد پوششی و چسب‌ها استفاده شده است. اما به دلیل هزینه‌بر بودن و مشکلاتی مانند لایه‌برداری، توجه به روش‌های جایگزین از جمله بتن‌های خودترمیم‌شونده افزایش یافته است. یکی از این روش‌ها، استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای ترمیم ترک‌ها است. در این پژوهش، از باکتری باسیلوس سوبتیلیس استفاده شده که برخلاف سایر باکتری‌ها نیازی به میکروکپسول یا نانومواد ندارد و هزینه تولید آن کمتر است. استفاده از این باکتری باعث بهبود قابل توجهی در مقاومت فشاری، خمشی و کششی بتن شده است. نمونه‌های RB10 و RB12 بیشترین افزایش مقاومت را نشان داده‌اند؛ به طوری که نمونه RB10 دارای 100٪ افزایش در مقاومت خمشی و 5/76 درصد در مقاومت فشاری بوده است. همچنین، مقاومت کششی بتن با استفاده از این باکتری تا 15٪ افزایش یافته است.

https://jtie.semnan.ac.ir/article_9079_3bce7df15ef880d1d0f343c86dc061e3.pdf

دانشگاه سمنان مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل 2423-5350 10 3 2024 11 21 Evaluation of the Effect of Metallurgical Aggregates (Steel and Copper Slag) on Mechanical Properties of Concrete in Jointed Plain Concrete Pavements (JPCP) ارزیابی تأثیر سنگدانه‌های متالورژیک (سرباره فولاد و مس) بر خصوصیات مکانیکی بتن در روسازی‌های بتنی ساده درزدار(JPCP) 53 66 9229 10.22075/jtie.2024.36172.1705 FA سیدمحسن میرنظامی گروه راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران ابوالفضل حسنی استاد دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران آرش بیات استادیار، دانشکده مهندسی عمران گرایش مهندسی راه و ترابری دانشگاه آزاد واحد خمین Journal Article 2024 12 07 This paper investigates and evaluates the use of slag as aggregate in concrete and its effect on concrete properties including mechanical strengths (compressive, flexural, abrasion, etc.) for its application in simple jointed plain concrete pavements (JPCP). The main variable of changing the type of aggregate in the concrete mixture is natural aggregate (silica), copper slag and steel slag. The aforementioned slags have been replaced with natural aggregate in fine and coarse scales and percentages of 0, 50 and 100. Results showed that concrete samples made of copper slag aggregate (100CSA) had the highest resistance in compressive strength, indirect tensile strength, flexural strength and concrete workability (slump) compared to the other samples. The use of copper slag, due to its high specific gravity, also increased the specific gravity of concrete, which is considered a negative point. Concrete samples with silica aggregate (100NA) showed the best abrasion resistance after 600 abrasion cycles. Finally, considering the results of the tests and the importance of each test, it was found that concrete samples made of 50% copper slag aggregate and 50% silica aggregate (50NA+50CSA) increased the concrete performance among the 5 mix designs made in this study. این مقاله به بررسی و ارزیابی استفاده از سرباره به عنوان سنگدانه در بتن و تأثیر آن بر خصوصیات بتن، از جمله مقاومت‌های مکانیکی (فشاری، خمشی، سایشی و ...) برای کاربرد آن در روسازی‌های بتنی ساده درزدار (JPCP) می‌پردازد. متغیر اصلی، تغییر نوع سنگدانه مخلوط بتنی شامل سنگدانه طبیعی (سیلیسی)، سرباره مس و سرباره فولاد است. سرباره‌های مذکور در مقیاس ریزدانه و درشت‌دانه و درصدهای صفر، 50 و 100، جایگزین سنگدانه‌ طبیعی شده است. نتایج نشان داد که نمونه‏های بتنی ساخته شده از سنگدانه سرباره مس (100CSA) در مقاومت فشاری، مقاومت کششی غیرمستقیم، مقاومت خمشی و کارایی بتن (اسلامپ) نسبت به بقیه نمونه‌ها بیشترین مقدار مقاومت را داشتند. استفاده از سرباره مس، به دلیل وزن مخصوص زیاد، موجب افزایش وزن مخصوص بتن نیز گردید که یک امتیاز منفی محسوب می‌گردد. نمونه‏های بتنی با سنگدانه سیلیسی (100NA) بهترین مقاومت سایشی بعد از 600 سیکل سایش را از خود نشان دادند. در نهایت، با توجه به نتایج آزمایش‌های انجام شده و اهمیت هر آزمایش، مشخص شد که نمونه‌های بتنی ساخته شده از ۵۰ درصد سنگدانه سرباره مس و ۵۰ درصد سنگدانه سیلیسی (50NA+50CSA)، عملکرد بتن را در بین پنج طرح اختلاط ساخته شده در این پژوهش افزایش داد.

https://jtie.semnan.ac.ir/article_9229_59adde0eb9592631d92f32a448113369.pdf

دانشگاه سمنان مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل 2423-5350 10 3 2024 11 21 Experimental Study of the Effect of Polypropylene Fiber and Nano-silica on the Physical and Mechanical Properties of Silty Sand Soil مطالعه آزمایشگاهی تأثیر الیاف پلی‌پروپیلن و نانوسیلیس بر پارامترهای فیزیکی و مکانیکی خاک ماسه‌ای لای‌دار 67 88 9161 10.22075/jtie.2024.35895.1699 FA محمود ملکوتی علون آبادی استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران خسرو صالحی کارشناس ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران عبدالرضا فاضلی استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران بابک گلچین استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران رامین مشک آبادی دانشکده فناوری‌های نوین، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران. Journal Article 2024 11 12 This research investigated the effect of using polypropylene fibers and nano-silica on the mechanical properties (such as California Bearing Ratio (CBR) and shear strength) of silty sandy soil. Different laboratory samples were prepared with varying percentages of nano-silica (1%, 2%, and 3%) and polypropylene fibers of different lengths (6 mm and 12 mm). The fibers were mixed with 0.1%, 0.5%, and 1% of soil weight. The microscopic characteristics of soils were examined using SEM. Results showed that addition of polypropylene fibers significantly increased the CBR value, and using 1% of fibers improved the interlocking and bonding of soil particles, creating a more unified soil texture. Increasing the length of polypropylene fibers from 6mm to 12 mm also increased the CBR. Addition of 1%, 2%, and 3% nano-silica increased the CBR value by 2.2, 3.3, and 4.2 times, respectively. The highest load-bearing and shear strength was observed with the use of 1% polypropylene fibers and 3% nano-silica. The shear strength test revealed that polypropylene fibers did not change the soil cohesion, but increased the angle of internal friction, while nano-silica improved the soil cohesion, but did not affect the internal friction angle. The combination of these two materials significantly increased the shear strength of the studied soil. در این تحقیق، اثر استفاده از الیاف پلی‌پروپیلن و نانوسیلیس بر ویژگی‌های مکانیکی خاک ماسه‌ای لای‌دار، نظیر ضریب باربری کالیفرنیا (CBR) و مقاومت برشی، بررسی شد. بدین منظور، نمونه‌های مختلف آزمایشگاهی با 1، 2 و 3 درصد نانوسیلیس در حضور الیاف پلی‌پروپیلن به طولهای 6 و 12 میلی‏متر تهیه شدند. الیاف با مقادیر وزنی 1/0، 5/0 و 1 درصد با خاک مخلوط گردیدند. از طرفی، ویژگی‌های میکروسکوپی خاک‌ با استفاده از SEM مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که افزودن الیاف پلی‌پروپیلن موجب افزایش معنادار در مقدار CBR نمونه‌ها می‌شود. استفاده از الیاف به مقدار یک درصد، قفل و بست ذرات خاک را در بین الیاف افزایش داده و بافت یکپارچه‌ای از خاک ایجاد می‌کند. از طرفی، تغییر طول الیاف پلی‌پروپیلن از 6 به 12 میلی‏متر موجب افزایش مقدار ضریب باربری کالیفرنیا می‌شود. نانوسیلیس با مقدار 1، 2 و 3 درصد، نسبت باربری کالیفرنیای نمونه‌ها را به ترتیب 2/2، 3/3 و 2/4 برابر افزایش می‌دهد. بیشترین نسبت باربری و مقاومت برشی مربوط به استفاده از 1 درصد الیاف پلی‌پروپیلن با 3 درصد نانو‌سیلیس است. آزمایش مقاومت برشی نشان داد که چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی به ازای درصدهای مختلف اختلاط، تغییر می‌یابند. الیاف پلی‌پروپیلن، چسبندگی خاک را تغییر ندادند، ولی توانستند زاویه اصطکاک داخلی را افزایش دهند. در نقطه مقابل، نانوسیلیس، چسبندگی خاک را بهبود داد، لیکن نتوانست زاویه اصطکاک داخلی خاک را تغییر دهد. ترکیب این دو ماده، مقاومت برشی خاک مورد مطالعه را به صورت قابل توجهی افزایش داد.

https://jtie.semnan.ac.ir/article_9161_b98eada144b9b843a56a1b070751ef45.pdf

دانشگاه سمنان مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل 2423-5350 10 3 2024 11 21 Comparing and Evaluating Types of RCUT Intersection using Traffic Simulation مقایسه و ارزیابی انواع تقاطع‌های RCUT با استفاده از شبیه‌سازی ترافیکی 89 119 9078 10.22075/jtie.2024.35176.1685 FA سمانه محمدی کارشناس ارشد راه و ترابری، گروه برنامه‌ریزی حمل‌ونقل، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران. علی عبدی کردانی استاد گروه برنامه‌ریزی حمل‌ونقل، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران. فرزاد مرادی دانشجوی دکتری راه و ترابری، گروه برنامه‌ریزی حمل‌ونقل، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران. Journal Article 2024 08 30 The purpose of this study is how the RCUT intersection works in different traffic volumes. To evaluate the intersection, the volume to capacity ratio of 0.9, 0.6, and 0.4 was used to check the performance of the intersection during peak hours. Also, with the aim of choosing the best type of the intersection, changes in the geometric design of the intersection were made and evaluated. Nine scenarios were experienced in four main designs to evaluate all intersection types. These designs include the RCUT intersection, two-lane roundabout, reduced intersection light timing, and dog-bone roundabout. Then, VISSIM software was used to simulate these scenarios and the results of the obtained parameters such as queue length, delay, level of service, number of the vehicle stops and the percentage of pollutants of all scenarios were compared with each other using the multi-criteria decision-making method. Results indicate that the best scenarios included increasing the median width from 7.5 m to 11 m, increasing the median width in the roundabout from 7.5 m to 11.3 m, and increasing the distance of the roundabout from the intersection from 137 m to 183 m, which caused the queue length to decrease by more than 50%. There has been a reduction in delays and stoppages by nearly 20% and associated with pollutants and fuel by nearly 5%. At the end, using the multi-criteria decision-making method, the best scenario, and reducing the optimization of timing of the lights was determined. In this scenario, the queue length results were 50% less than other designs, the level of service was one level higher, and a 25% reduction in delay and stoppages was observed. هدف از این مطالعه، نحوه عملکرد تقاطع RCUT در احجام مختلف ترافیک است. برای ارزیابی تقاطع، از نسبتهای حجم به ظرفیت 9/0، 6/0 و 4/0 استفاده شد تا عملکرد تقاطع در ساعت‌های اوج بررسی گردد. همچنین، با هدف انتخاب بهترین حالت تقاطع، تغییراتی در طرح هندسی تقاطع ایجاد و مورد ارزیابی قرار گرفت. تعداد 9 سناریو در چهار طرح اصلی جهت ارزیابی همه حالتهای تقاطع آزمایش شد. این طرح‌ها شامل تقاطع RCUT، دوخطه کردن دوربرگردان، کاهش زمان‌بندی چراغ تقاطع و میدان Dog-Bone Roundabout می‌باشد. سپس برای شبیه‌سازی این سناریوها از نرم‌افزار VISSIM استفاده شد و نتایج پارامترهای بهدست آمده مانند طول صف، تأخیر، سطح سرویس، تعداد توقف وسایل نقلیه و درصد آلاینده‌ها در همه سناریوها با استفاده از روش تصمیمگیری چندمعیاره با یکدیگر مقایسه شد. نتایج نشان میدهد که برترین سناریوها شامل افزایش عرض میانه از 5/7 متر به 11 متر، افزایش عرض میانه در دوربرگردان از 5/7 متر به 3/11 متر و افزایش فاصله دوربرگردان از تقاطع از 137 متر به 183 متر بودند که سبب کاهش طول صف بیش از 50 درصد، کاهش تأخیر و توقف نزدیک به 20 درصد و در ارتباط با آلاینده‌ها و سوخت نزدیک به 5 درصد نیز کاهش رخ داده است. در پایان، با استفاده از روش تصمیمگیری چندمعیاره، سناریوی برتر، کاهش زمانبندی چراغ تعیین گردید. در این سناریو، نتایج طول صف 50 درصد کمتر از سایر طرح‌ها بوده، سطح سرویس یک سطح بالاتر و تا 25 درصد نیز کاهش تأخیر و توقف مشاهده شد.

https://jtie.semnan.ac.ir/article_9078_31455da043ce8b87930d1a500f75d2dc.pdf