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

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

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


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”. 18th 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.