ارائه مدل تعیین چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی آسفالت با استفاده از پارامترهای آزمایش مارشال

زیاری, حسن; دیواندری, حسن; شالچی طوسی, حسین

doi:10.22075/jtie.2017.1625.1150

ارائه مدل تعیین چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی آسفالت با استفاده از پارامترهای آزمایش مارشال

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

حسن زیاری ¹

حسن دیواندری ²

حسین شالچی طوسی ³

¹ استاد، مرکز تحقیقات قیر و مخلوط‌های آسفالتی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

² گروه عمران، واحد نوشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، نوشهر، ایران

³ دانش‌آموخته کارشناسی ارشد راه و ترابری، دانشگاه پیام نور، مرکز بین‌الملل عسلویه

10.22075/jtie.2017.1625.1150

چکیده

روسازی راهها بخش قابل ملاحظهای از ثروت ملی هر کشوری را تشکیل داده و همهساله سرمایه هنگفتی صرف نگهداری، تعمیر و ترمیم آن میگردد. یکی از شایعترین خرابی روسازیهای انعطافپذیر، که عمدتاً ناشی از ضعف مقاومت برشی آسفالت میباشد، شیارشدگی است. راهکار اصولی جلوگیری از ایجاد چنین پدیده مخربی، استفاده از مخلوطهایی است که مقدار پارامترهای مؤثر در مقاومت برشی آسفالت در آنها کنترل شده باشد. پارامترهای چسبندگی (C) و زاویه اصطکاک داخلی (f) آسفالت، در نهایت تعیینکننده میزان مقاومت برشی روسازی هستند. بهترین روش جهت تعیین C و fآسفالت، انجام آزمون سهمحوری نمونههای آسفالتی میباشد. اما دلایلی همچون پُرهزینه بودن انجام این آزمون و همچنین عدم وجود دستگاه سهمحوری آسفالت در کشور، انجام این آزمایش را عملاً ناممکن ساخته است. از طرفی، دستگاه مارشال در دورافتادهترین کارگاهها نیز موجود بوده و به جهت انجام طرح اختلاط به صورت وسیع در ایران استفاده میگردد. به همین دلیل، در این پژوهش، سعی گردید روابطی جهت تعیین C و f آسفالت با استفاده از پارامترهای مارشال ارائه شود. روابط بهدست آمده نشان میدهند که ارتباط مناسبی بین پارامترهای مقاومت برشی آسفالت با روانی و استحکام مارشال وجود دارد. با استفاده از این معادلات، همزمان با ارائه طرح اختلاط در آزمایشگاه و پیش از تولید کارخانهای آسفالت، حدود C و fنیز برای آن تعیین میگردد. بدین ترتیب میتوان از تولید انبوه آسفالت با پتانسیل بالای شیارشدگی جلوگیری کرد.

کلیدواژه‌ها

چسبندگی آسفالت

زاویه اصطکاک داخلی آسفالت

آزمایش سه محوری

عنوان مقاله English

Modeling Asphalt Mixture Cohesion and Internal Friction Angle Using Marshall Parameters

نویسندگان English

Hassan Ziari ¹

Hassan Divandari ²

Hossein Shalchitusi ³

¹ Professor, Asphalt Mixtures and Bitumen Research Center of Iran University of Science and Technology, Tehran, I. R. Iran.

² Department of Civil Engineering, Nowshahr Branch, Islamic Azad University, Nowshahr, I. R. Iran.

³ Graduated M.Sc., Road and Transportation Engineering, Department of Civil Engineering, Payam-e-Noor University, Assaloyeh International Center, I. R. Iran.

چکیده English

National road network constitutes a major part of each country's wealth and huge investments are spent in this sector annually on pavement maintenance, repair and rehabilitation. One of the most widespread damages in flexible pavements is rutting, which is due to weakness in shear resistence of the asphalt mixture. The best approach to prevent such malicious phenomenon is to use mixtures in which the amount of effective parameters in shear resistence of the asphalt is controlled. Cohesion (C) and internal friction angle (f) of the asphalt are the final determinants of pavement shear resistence. The best way to determine C and f in asphalt is to perform triaxial test on asphalt samples. But, for some reasons, such as high costs to perform this test, as well as the lack of triaxial test equipment in the country, performing this test is virtually impossible. On the other hand, Marshal equipment is readily available in the most remote workshops and it is being used extensively in Iran. Therefore, in this research, it was tried to find some relationships between C and f in asphalt with Marshall parameters. The obtained relationships showed that there is proper relation between asphalt shear stress parameters and Marshall stability and flow. By using these relationships, concurrent with presentation of the mixing design in the laboratory and before mass production of the asphalt, the limits of C and f are determined, too. Therefore, mass production of the asphalt with high rutting potential could be prevented.

کلیدواژه‌ها English

Asphalt cohesion

Angle of asphalt internal friction

Triaxial test

پژوهشکده حمل و نقل. 1387. "بررسی آزمایشگاهی اثر نوع دانهبندی و فضای خالی در بتن آسفالتی بر شیار جای چرخ و قیرزدگی در راههای کشور". وزارت راه و ترابری، پژوهشکده حمل و نقل، شرکت ساخت و توسعه زیربناهای حمل و نقل کشور.

دیواندری، ح.، مدرس، ا.، حسینی علی آباد، س. م. و رستمی انکاس، م. 1394. "ارائه مدل شیارشدگی مخلوط‏های آسفالتی با استفاده از نتایج آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم و پارامترهای مارشال". مهندسی زیرساخت‏های حمل و نقل، 1(2): 41-54.

ذوقی، ح. و مرادی، ع. 1395. "ارزیابی مشخصات فنی مخلوطهای آسفالتی در جایگزین کردن با سنگدانهها". کنفرانس بینالمللی مهندسی عمران، 7 خرداد، تهران.

زیاری، ح.، ایزدی، ا. و نصراله تبار آهنگر، ع. 1386. "تعیین پارامتر چسبندگی مخلوطهای آسفالتی با استفاده از تست مقاومت کششی غیرمستقیم". سومین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، 11 تا 13 اردیبهشت.

زیاری، ح.، دیواندری، ح.، شفابخش، غ. و حسامی، س. 1392. "ارائه مدل پیشبینی پتانسیل شیارشدگی آسفالت با استفاده از پارامترهای خروجی متراکم کننده ژیراتوری". پژوهشنامه حمل و نقل، 10(1): 29-43.

سنگسفیدی، ا.، سنگسفیدی، م. و زیاری، ح. 1394. "تأثیر دانهبندی مصالح بر خصوصیات عملکردی مخلوط آسفالتی". نشریه مهندسی عمران و محیط زیست، 45(4): 45-60.

عامری، م.، مقدس نژاد، ف. و میرزاحسینی، م. 1389. "ارائه مدل پیشبینی پتانسیل شیارشدگی مخلوطهای آسفالتی با استفاده از پارامترهای حاصل از طرح اختلاط مارشال و بررسی تأثیر این پارامترها بر عدد روانی". پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران، 14 تا 16 اردیبهشت، دانشگاه فردوسی، مشهد.

عامری، م. و نادران، ع. 1383. "بررسی پارامترهای مؤثر بر گسیختگی برشی روسازیهای آسفالتی". دومین همایش قیر و آسفالت ایران، مؤسسه قیر و آسفالت ایران، 2 تا 4 آذر، دانشکده فنی، دانشگاه تهران.

منصور خاکی، ع.، عامری، م. و عربانی، م. 1380. "روش تعیین چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی آسفالت بر اساس آزمایشهای فشاری تکمحوری و کشش غیرمستقیم". مجله بینالمللی علوم و مهندسی، 12(2): 167-179.

نوفرستی، م. 1393. "آمار (مفاهیم، روشها و کاربردها)". انتشارات رسا، چاپ بیست و هفتم.

Airey, D. and Prathapa, R. 2013. “Triaxial Testing of Asphalt”. 18^th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris, pp. 301-307.

Fan, S. H. and Lin, L. 2011. “Investigations and countermeasures analysis of rutting in highway asphalt concrete pavements”. Adv. Civ. Eng., 255-260: 3263-3267.

Fwa, T. F. and Tan, S. A. 2005. “C-f characterization model for design of asphalt mixtures and asphalt pavements”. J. ASTM Int., 2(3), DOI: 10.1520/JAI12262.

Fwa, T. F., Tan, S. A. and Zhu, L. Y. 2001. “Reexamining C-f concept for asphalt paving mix design”. J. Transport. Eng., 127(1).

Fwa, T. F., Tan., S.A. and Zhu, L. Y. 2004. “Rutting prediction of asphalt pavement layer using C-f model”. J. Transport. Eng., 130(5).

Jenkins, K. J. and Ebels, L. J. 2008. “Determination of Triaxial Shear Parameters Using Simple Triaxial Test”. Stellenbosch, South Africa.

Low, B. H., Tan, S. A. and Fwa, T. F. 1993. “Analysis of Marshall Test behavior with triaxial test determined material properties”. ASTM Int., 21(3): 192-198.

Report. NCHRP 465, “Triaxial Shear Strength Specimens”.

Tan, S. A., Low, B. H. and Fwa, T. H. 1994. “Behavior of asphalt concrete mixtures in triaxial compression”. ASTM Int., 22(3): 195-203.

Texas Department of Transport, 2013. “Triaxial Comperssion for Disturbed Soils and Base Materials”. August.

Wang, L., Meng, X., Pan, L. and Zhang, J. 2013. “The triaxial test research of asphalt-rubber mixture”. Adv. Mater. Res., 598: 603-607.

Zaniewski, J. P. and Srinivasan, G. 2004. “Evaluation of Indirect Tensile Strength to Identify Asphalt Concrete Rutting Potential”. Asphalt Technology Program, Department of Civil and Environmental Engineering, West Virginia University, Morgantown, West Virginia.

Ziari, H. and Divandari, H. 2013. “Presenting asphalt mixtures flow number prediction model using gyratory curves”. Int. J. Civ. Eng., 11(2): 125-133.