بررسی اثر خصوصیات ناپیوستگی بر عملکرد مکانیکی نمونه‌های آسفالت تعمیرشده و تعمیرنشده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران،دانشگاه یزد

2 دانشیار، بخش راه و خاک، دانشکده عمران، دانشگاه یزد

3 دانشکده مهدسی عمران،دانشگاه یزد

چکیده

ترک‌خوردگی روسازی آسفالتی پدیده‌ای اجتناب‌ناپذیر و مُد اصلی خرابی در این روسازی­ها است که در صورت عدم توجه  هزینه گزافی را به دنبال دارد. این در حالی است که می‌توان با اقدامات پیشگیرانه، به نحو بسیار مؤثری هزینه‌های مذکور را کاهش داد. درزگیری ترک یکی از روش‌های نگهداری پیشگیرانه و ساده‌ترین و اقتصادی‌ترین راه برای ترمیم سطوح به‌تازگی ترک‌خورده روسازی آسفالتی است. این پژوهش با هدف بررسی تأثیر ابعاد ناپیوستگی و تعمیر آن بر رفتار مکانیکی آسفالت انجام ‌شده است. از این‌رو، نمونه­های آسفالتی دارای ناپیوستگی تعمیرشده و تعمیرنشده ساخته شد و سپس آزمایش‌های خزش دینامیک، مدول برجهندگی، خستگی و دوام به روش لاتمن روی نمونه­ها انجام گرفت. نتایج نشان می­دهد که برای لایه­ای با دانه­بندی ریزتر، درزگیری ترک‌های کم‌عرض (تا عرض ۲۰ میلی‌متر)، مقاومت در برابر شیارشدگی بتن آسفالتی را بهبود می‌بخشد و همچنین درزگیری ترک‌ها می‌تواند مقاومت بتن آسفالتی را در برابر خستگی، بدون توجه به ابعاد ترک، افزایش دهد. برای لایه­ای با دانه­بندی درشت­تر نیز درزگیری ترک‌های عمیق‌تر نسبت به عرض باعث کاهش مقاومت بتن آسفالتی در برابر شیارشدگی می­شود و درزگیری ترک‌هایی که مجموع ابعاد عرض و عمق آن‌ها برابر با ۲۰ میلی‌متر باشد، کاهش عملکرد خستگی را در پی خواهد داشت. برای لایه­ای با دانه­بندی ریزتر و لایه­ای با دانه­بندی درشت­تر، درزگیری ترک‌ به ترتیب باعث افزایش ۷/۷ و ۹/۸ درصدی مدول برجهندگی بتن آسفالتی می‌شود. همچنین، یافته‌ها حکایت از نقش پررنگ‌تر عرض ناپیوستگی نسبت به عمق آن بر رفتار شیارشدگی و دوام دارد. دستاوردهای این پژوهش می­تواند در تصمیم‌گیری زمان مناسب درزگیری ترک‌ها و بهبود برخی خصوصیات روسازی، به ‌موازات ترمیم ترک‌ها، کلیدی باشد. اما به طور کلی، اثر مطلوب درزگیری بر شیارشدگی، خستگی و دوام رویه‌های آسفالتی، جزئی و عمدتاً قابل صرف نظر است. با این وجود، می‌توان درزگیری را یکی از راه­های افزایش مدول برجهندگی رویه‌های ترک‌خورده در نظر گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of the Effect of Discontinuity Functions on the Mechanical Performance of Treated and Untreated Asphalt Samples

نویسندگان [English]

  • Millad Hosein Ataii 1
  • Mohammad Mehdi Khabiri 2
  • Zohrah Ghaforifard 3
1 Yazd University
2 Civil Engineering Departement,Yazd University
3 Yazd University
چکیده [English]

Asphalt pavement cracking is an unavoidable phenomenon and the main factor of failure in pavement, which if followed, will lead to high costs and yet, with preventative measures, these costs can be reduced very effectively. Crack sealing is one of the preventive maintenance methods and the simplest and most economical way to repair recently cracked surfaces of asphalt pavement. This study was conducted to investigate the effect of discontinuity dimensions and their repair on the mechanical behavior of asphalt. Therefore, asphalt samples with treated and untreated discontinuities were made. Then dynamic creep, resilient modulus, fatigue, and durability testing were performed by the Lottman method on the samples. The results show that for a layer with finer granulation, sealing of narrow cracks (up to 20 mm wide) improves the corrosion resistance of asphalt concrete. Also, sealing cracks can increase the resistance of asphalt concrete to fatigue, regardless of the dimensions of the cracks. For a coarser-grained layer, sealing cracks deeper than width also reduces the resistance of asphalt concrete to sealing. Sealing cracks with overall width and depth of 20 mm reduces fatigue performance. Regarding resilience modulus for a layer with finer granulation and a layer with coarser granulation, crack sealing increases the modulus of resilience of asphalt concrete by 7.7% and 8.9%, respectively. The findings also indicate a more prominent role of discontinuity width than its depth on rutting behavior and durability. The results of this study are key in deciding the appropriate time to seal the cracks after their formation and improving some pavement properties in parallel with the treatment of cracks. Even though, generally, the desired effects of treatment on rutting, fatigue, and durability of pavements are partial and mostly negligible. However, sealing can be considered as a way to increase the resilient modulus of cracked pavements.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Discontinuity dimensions
  • asphalt pavement
  • crack treatment
  • mechanical properties
  • durability

مراجع

Akhavan Behabadi, M. 2014. “Numerical studly of fatigue crack growth in flexible pavement under aircraft loading”. Yazd University. (In Persian)
Alabi, B. N. T. and Keller, J. 2018. “Effectiveness of crack sealing in reducing the rate of pavement deterioration”. Infrastruct. Asset Manag., 6(1): 30-39.
Balzarini, D., Erskine, J. and Nieminen, M. 2021. “Use of the pavement surface cracking metric to quantify distresses from digital images”. Transport. Res. Record, https://doi.org/10.1177/03611981211008189
Barman, M., Ghabchi, R., Singh, D., Zaman, M. and Commuri, S. 2018. “An alternative analysis of indirect tensile test results for evaluating fatigue characteristics of asphalt mixes”. Constr. Build. Mater., 166: 204-213.
BSI EN 12697-24:2012. 2012. “Bituminous mixtures- Test methods- Part 24: Resistance to fatigue”. British Standards Institution, London.
BSI EN 12697-25:2016. 2016. “Bituminous mixtures- Test methods- Part 25: Cyclic compression test”. British Standards Institution, London.
Canestrari, F. and Ingrassia, L. P. 2020. “A review of top-down cracking in asphalt pavements: Causes, models, experimental tools and future challenges”. J. Traffic  Transport. Eng. (English Edition), 7(5): 541-572.
Chen, D. H., Lin, D. F. and Luo, H. L. 2003. “Effectiveness of preventative maintenance treatments using fourteen SPS-3 sites in Texas”. J. Perform. Constr. Facilities, 17(3): 136-143.
Chichak, M. 1993. “Hot-applied rubber-modified crack sealer use in Alberta”. Alberta Transportation and Utilities, Research and Development Branch.
Ghaffarpour Jahromi, S., Vosogh, Sh., Ahmadi, N. and Andalibizadeh, B. 2011. “Performance of nanoclay and sedimentary calcium carbonate on the mechanical properties of asphalt mixtures”. J. Civ. Eng. Survey., 45(3): 335-344. (In Persian)
Huang, Y. H. 1993. “Pavement analysis and design”. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.
Javani, M., Kashi, E. and Mohamadi, S. 2019. Effect of polypropylene fibers and recycled glass on AC mixtures mechanical properties”. Int. J. Pavement Res. Technol., 12(5): 464-471.
Khabiri, M., Saberian, M. and Rahgozar, M. 2016. “Interaction of subgrade resistance and dimensions of asphalt pavement surface cracks on propagation of secondary distresses”. Int. J. Integr. Eng., 8(3): 1-10.
Khajepor, A. and Shad, A. 2014. “Parameters affecting the choice of materials and methods of sealing pavement cracks”. First National Congress of Construction Engineering and Evaluation of Civil Projects.
Krishnan, J. M. and Rajagopal, K. R. 2005. “On the mechanical behavior of asphalt”. Mech. Mater., 37(11): 1085-1100.
Liu, J., Yang, X., Wang, X. and Yam, J. W. 2021. “A laboratory prototype of automatic pavement crack sealing based on a modified 3D printer”. Int. J. Pavement Eng., 1-12. https://doi.org/10.1080/10298436.2021. 1875225
Motamedi, M., Shafabakhsh, Gh. and Azadi, M. 2018. “Evaluation of chemical, physical and fatigue properties of modified asphalt binder with nanosilica and synthesized polyurethane”. J. Transport. Infrastruct. Eng., 4(3): 33-44. (In Persian)
Mazumder, M., Kim, H. H. and Lee, S. J. 2019. “Comparison of field performance of crack treatment methods in asphalt pavement of Texas”. J. Transport. Eng., Part B: Pavements, 145(1): 4018057.
Mazumder, M., Kim, H. H., Lee, S. J. and Lee, M. S. 2019. “Cost effectiveness of crack treatment methods: A field study”. J. Traffic Transport. Eng. (English Edition), 6(6): 598-607.
Moreno, F. and Rubio, M. C. 2013. “Effect of aggregate nature on the fatigue-cracking behavior of asphalt mixes”. Mater. Design, 47: 61-67.
Mousa, M., Elseifi, M. A., Bashar, M., Zhang, Z. and Gaspard, K. 2018. “Field evaluation and cost effectiveness of crack sealing in flexible and composite pavements”. Transport. Res. Record, 2672(12): 51-61.
Mousa, M. R. and Elseifi, M. A. 2021. “Optimal application timing and cost effectiveness of crack sealing in asphalt concrete overlays in Louisiana”. Tran-SET 2020, pp. 34-48, American Society of Civil Engineers, Reston, VA.
Munch, J., Arepalli, U. M. and Barman, M. 2021. “Decision trees for selecting asphalt pavement crack sealing method”. Transport. Res. Record, 2675(1): 172-183.
Publication No. 101. 2013. “General technical specifications of the road”. Deputy for Strategic Supervision of Technical System Affairs, Second Review. (In Persian)
Rajagopal, A. 2011. “Effectiveness of crack sealing on pavement serviceability and life”. Final report, Ohio Department of Transportation, 81 p.
Seyed Mahmoudi, S. R. and Shahri, R.. 2017. “Evaluation and review of failures in the asphalt pavement of roads and urban thoroughfares and the steps of the maintenance process”. J. Sci. Eng. Elites, 2(6): 107-126. (In Persian)
Shahin, M. Y. 1994. “Pavement management for airports, roads, and parking lots”. Chapman and Hall.
Vargas-Nordcbeck, A. and Jalali, F. 2020. “Life-extending benefit of crack sealing for pavement preservation”. Transport. Res. Record, 2674(1): 272-281.
Yang, Z., Zhang, X., Tsai, Y. and Wang, Z. 2021. “Quantitative assessments of crack sealing benefits by 3D laser technology”. Transport. Res. Record, 2675(12): 103-116.
Zhou, F., Im, S., Sun, L. and Scullion, T. 2017. “Development of an IDEAL cracking test for asphalt mix design and QC/QA”. Road Mater. Pavement Design, 18(S4): 405-427.
Ziari, M., Karim,  P. H. and Moghadasnejad, F. 2020. “Study of crack growth in asphalt mixtures containing polyphosphoric acid”. 12th Iranian Bitumen and Asphalt Conference. (In Persian)

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 07 بهمن 1400
  • تاریخ بازنگری: 26 بهمن 1400
  • تاریخ پذیرش: 13 اسفند 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار