ارزیابی اثر وجود آلاینده‌های مختلف بر عملکرد چسبندگی بین لایه‌های آسفالتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد

2 کارشناس ارشد راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد

چکیده

از جمله عوامل مهم در افزایش طول عمر روسازی‌های آسفالتی، توجه به اجرای صحیح لایه‌های آسفالتی می‌باشد. لایه­های بیندر و توپکا جزو اولین لایه‌های مرتبط با وزن وسایل نقلیه می‌باشند که به‌وسیله اندود سطحی به یکدیگر متصل می‌شوند. عبور وسایل نقلیه منجر به ایجاد نیروی برشی در ناحیه اتصال بین دو لایه می‌شود که در صورت نبود مقاومت کافی، خرابی‌هایی در سطح روسازی به وقوع می‌پیوندد، که شامل جمع­شدگی روسازی، وقوع ترک‌های طولی و عرضی و همچنین ایجاد چاله می‌باشند. این تحقیق، به صورت فرایند آزمایشگاهی و مدل‌سازی عددی انجام ‌گرفته است. در فرایند آزمایشگاهی، ابتدا نمونه‌ها در دو لایه بیندر و توپکا ساخته شده و سپس از آلاینده‌های خرده لاستیک، خاک، خرده چوب و الیاف در اندود سطحی بین دو لایه بیندر و توپکا، به منظور بررسی اثر هر یک از آلاینده­ها بر مقاومت چسبندگی بین­لایه­ای، استفاده شده است. نمونه‌ها درون فک نگه‌دارنده برای ثابت نگه‌داشتن لایه بیندر قرار داده شدند. سپس تحت تأثیر نیروی قائم، ناشی از دستگاه بارگذاری برشی در ناحیه توپکا، قرار گرفتند. در فرایند مطالعه عددی، اقدام به مدل‌سازی روسازی در حالت واقعیت شده است. در این فرایند، با مدل‌سازی سطح جاده و عبور وسیله نقلیه شبیه‌سازی شده، شرایط مختلف وجود آلاینده‌ها در بین دو لایه بیندر و توپکا بررسی شده است. در فرایند مدل­سازی، با تغییر در پارامترهای ضخامت لایه توپکا، سرعت عبور وسیله نقلیه و ضریب چسبندگی بین دو لایه بیندر و توپکا، نیروی چسبندگی بین­لایه­ای در حالات ایجاد شده بررسی شده است. نتایج تحقیق نشان داد که در بین تمامی حالت‌های بررسی شده، نمونه ساخته شده با حد پایین دانه‌بندی، که از پودر لاستیک به‌عنوان آلاینده در بین دو لایه بیندر و توپکا استفاده شده بود، با افزایش مقاومت به میزان 1/1 برابر مقاومت در حالت قیر بدون آلودگی، علاوه بر اینکه باعث کاهش مقاومت چسبندگی بین­لایه­ای نشده است، بیشترین مقاومت چسبندگی را نیز به­دست آورده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Different Contaminants’ Effect on Adhesion Performance of Asphalt Layers

نویسندگان [English]

  • mohammad khabiri 1
  • mojtaba moradi 2
چکیده [English]

One of the important factors that could increase the life of asphalt pavement is proper implementation of asphalt layers. Binder and Topeka layers are some of the first layers related to the weight of vehicles which are connected by surface dressing. Passing of vehicles leads to create shear force in the adhesive area between the two layers, which in the absence of sufficient strength, this shear force causes damages such as shrinkage, longitudinal and transverse cracks and creates depressions on the pavement surface. This research has been performed as laboratory experiment and numerical modeling process. In the laboratory process, samples were constructed in Binder and Topeka layers and then contaminants such as crumb rubber, sand, wood chips and fibers were used in the surface dressing between the two layers to study the effect of each contaminant on inter-layer adhesion resistance. The samples were held by a jaw holder in order to fix the Binder layer, and then were put under the influence of vertical force of shear load machine situated in the Topeka area. In the numerical modeling process, the samples’ pavement was modeled for real conditions. In this process, the road surface was modeled and the passing of vehicles was simulated, and then the existence of the contaminants between the Binder and Topeka layers were evaluated. In the modeling process, by varying the thickness of Binder layer, velocity of passing vehicle and adhesion coefficient between the Binder and Topeka layers, the inter-layer adhesion force in the created situations was investigated. Based on the test results, among the investigated cases, the created sample with lower limit of gradation, which used crumb rubber as a contaminant between the Binder and Topeka layers, by increasing the resistance to 1.1 times more than the bitumen without contaminant, not only didn’t decrease the inter-layer resistance, but also had the greatest adhesion strength. 

.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adhesion area
  • Shear load machine
  • Surface dressing
  • Shear force
  • Numerical modeling
  • Contaminant of pavement surface

بایزیدی، ا.، اولادی، ب. و عباسی، ن. 1391. "تحلیل داده­های پرسشنامه­ای به کمک SPSS PASW 19". انتشارات عابد، تهران، 306 صفحه.

خبیری، م. م. و مرادی، م. 1394. "اثر سرعت وسایل نقلیه بر آلودگی هوای داخل تونل و عملکرد دید رانندگان". اولین همایش ملی توسعه پایدار در راهسازی با رویکرد حفظ محیط زیست، 28 آبان، شیراز.

کاظمی، م. و رهبر، ا. 1394. "بررسی تأثیر چسبندگی میان­لایه­های روسازی در خرابی روسازی با استفاده از مدل­سازی عددی Abaqus". هفتمین کنفرانس آسفالت ایران.

مرتضوی، ب. و طاهرخانی، ح. 1391. "مطالعه تأثیر دانه­بندی مصالح سنگی بر روی خصوصیات مکانیکی بتن آسفالتی". پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه زنجان.

معاونت نظارت راهبردی امور نظام فنی. 1391. "آیین­نامه طرح هندسی راه­های ایران". نشریه شماره 415.

معاونت نظارت راهبردی امور نظام فنی. 1392. "مشخصات فنی عمومی راه". نشریه شماره 101.

معتمد زرگر، س. و فائزی، ف. 1393. "ارزیابی عملکرد مخلوط­های آسفالتی مسلح شده با الیاف در مقایسه با مخلوط­های آسفالتی معمولی". اولین همایش ملی عمران، معماری و توسعه پایدار، 27 آذر، دانشگاه پیام نور یزد.

وب سایت گروه صنعتی ایران خودرو. 2015. "مشخصات فنی  پژو 405".  http://www.ikco.ir/fa/Product.aspx?ID=18&Section=2&Series

Canestrari, F., FerrottiAffiliated withUniversità Politecnica delle Marche, G., Lu, X., Millien, A., Partl, M. N., Petit, C., Phelipot-Mardele, A., Piber, H. and Raab, C. 2012. “Mechanical Testing of Interlayer Bonding in Asphalt Pavements”. In: Advances in Interlaboratory Testing and Evaluation of Bituminous Materials, Springer, The Netherlands, pp. 303-360.

Collop, A. C., Sutanto, M. H., Airey, G. D. and Elliott, R. C. 2009. “Shear bond strength between asphalt layers for laboratory prepared samples and field cores”. Constr. Build. Mater., 23(6): 2251-2258.

Correia, N. S. and Zornberg, J. G. 2014. “Influence of tack coat rate on the properties of paving geosynthetics”. Transport. Geotech., 1(1): 45-54.

D’Andrea, A. and Tozzo, C. 2012. “Interlayer shear failure evolution with different test equipments”. Pocedia-Soc. Behav. Sci., 53: 556-567.

De Souza Gaspa, M., Vasconcelos, K. L. and Bariani Bernucci, L. L. 2016. “Adhesion between Asphalt Layers through the Leutner Shear Test”. 8th RILEM International Conference on Mechanisms of Cracking and Debonding in Pavements, Springer, The Netherlnds, pp. 495-500.                                                  

DestréeAffiliated withBelgian Road Research Centre (BRRC) Email author, A., De VisscherAffiliated withBelgian Road Research Centre (BRRC), J., Piérard, N. and Vanelstraete, A. 2016. “Field study to investigate the impact of conditions of application of tack coats on the interlayer bond strength”. 8th RILEM International Symposium on Testing and Characterization of Sustainable and Innovative Bituminous Materials, Springer, The Netherlands, pp. 347-358.

Diakhaté, M., Millien, A., Petit, C., Phelipot-Mardelé, A. and Pouteau, B. 2011. “Experimental investigation of tack coat fatigue performance: Towards an improved lifetime assessment of pavement structure interfaces”. Constr. Build. Mater., 25(2): 1123-1133. 

Ferrotti, G., D’Andrea, A., Maliszewski, M., Partl, M. N., Raab, C., SangiorgiAffiliated withUniversità di Bologna, C. and Canestrari, F. 2016. “Inter-laboratory Shear Evaluation of Reinforced Bituminous Interfaces”. 8th RILEM International Symposium on Testing and Characterization of Sustainable and Innovative Bituminous Materials, Springer, The Netherlands, pp. 309-321.

Li, S., Huang, Y. and Liu, Z. 2016. “Experimental evaluation of asphalt material for interlayer in rigid–flexible composite pavement”. Constr. Build. Mater., 102(1): 699-705.

Mehta, Y. 2007. “Evaluation of Interlayer Bonding in HMA Pavements”. Wisconsin Department of Transportation, No. WHRP 07-07.

Raab, C., Abd El Halim, A. and Partl, M. N. 2012. “Interlayer bond testing using a model material”. Constr. Build. Mater., 26(1): 190-199.

Raposeiras, A. C., Castro-Fresno, D., Vega-Zamanillo, A. and Rodriguez-Hernandez, J. 2013. “Test methods and influential factors for analysis of bonding between bituminous pavement layers”. Constr. Build. Mater., 43: 372-381.

Romanoschi, S. 1999. “Characterization of Pavement Layer Interfaces”. Louisiana State University, Baton Rouge.     

Sun, X. 2011. “Modeling Analysis of Pavement Layer Interface Bonding Condition Effects on Cracking Performance”. University of Florida.

Tashman, L., Nam, K. and Papagiannakis, A. T. 2006. “Evaluation of the Influence of Tack Coat Construction Factors on the Bond Strength between Pavement Layers”. Washington State Department of Transportation.

West, R. C., Zhang, J. and Moore, J. 2005. “Evaluation of Bond Strength between Asphalt Pavement Layers”. NCAT Report 05-08, National Center for Asphalt Technology. Auburn University, AL.

Wheat, M. 2007. “Evalutation of Bond Strength at Asphalt Interfaces”. PhD Dissertation, Department of Civil Engineering, College of Engineering, Kansas State University, Manhattan, Kansas.