اثر فرکانس بارگذاری و دما، بر عملکرد روکش‌های آسفالتی مسلح ژئوکامپوزیتی در کنترل ترک‌های انعکاسی

اسدی, سعید; شفابخش, غلامعلی

doi:10.22075/jtie.2022.27571.1604

اثر فرکانس بارگذاری و دما، بر عملکرد روکش‌های آسفالتی مسلح ژئوکامپوزیتی در کنترل ترک‌های انعکاسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

سعید اسدی ¹

غلامعلی شفابخش ²

¹ دانشجوی دکتری راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان74

² استاد، گروه راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

10.22075/jtie.2022.27571.1604

چکیده

چکیده

سالانه مبالغ هنگفتی صرف تعمیر و نگهداری روسازی راه به دلیل خرابی زودرس انعکاسی سطح جاده‌ها می‌شود که بخش زیادی از آن، مربوط به روکش کردن سطح جاده ها می‌باشد. بر همین اساس، به‌منظور جلوگیری از گسترش ترک‌های انعکاسی در روسازی های تازه روکش‌ شده در دنیا، روش‌های گوناگونی مورد استفاده و تحقیق قرارگرفته شده است. نتایج نشان داده است که تمامی روش‌های کنترل ترک‌های انعکاسی اتخاذ شده، تنها منجر به تأخیر انداختن در انتشار این نوع ترک شده است. به‌هرحال بعضی از روش‌ها باعث تأثیر بیشتر، بر ظهور ترک‌های انعکاسی و کاهش شدت مقدار این ترک‌ها شده‌اند که یکی از بهترین روش‌ها، استفاده از محصولات و میان لایه‌های ژئوسنتتیکی می‌باشد. در این پژوهش به بررسی آزمایشگاهی، عملکرد2 نوع مختلف ژئوکامپوزیت (با مقاومت های کششی 50 و 100 کیلونیوتن بر متر) در روکش‌های آسفالتی در به تأخیر اندازی ترک انعکاسی نسبت به نمونه‌های کنترلی در دماها و فرکانس‌های مختلف بارگذاری پرداخته شد. بر اساس مطالعات صورت گرفته مشاهده شد که استفاده از ژئوکامپوزیت نوع I با مقاومت کششی بالا در افزایش عمر خستگی بیشترین کارایی را دارد و در بین عوامل یادشده، پارامتر دما بیشترین تأثیر منفی را بر این عملکرد خواهد داشت. بعد از دما به ترتیب نوع ژئوکامپوزیت مصرفی از نظر مقاومت کششی و سپس شدت بارگذاری بیشترین تأثیر را بر تغییرات عمر خستگی ( حدود 53000 سیکل بارگذاری اختلاف، بین دمای 40 و 0 درجه سانتیگراد ) بر روکش های آسفالتی مسلح شده خواهند گذاشت. بر اساس نتایج آنالیز واریانس از مدل عمر خستگی بدست آمده در این پژوهش، مقدار R² و Adjusted R² به ترتیب برابر 987/0 و 981/0 می‌باشد که نشان‌دهنده دقت بالای مدل ارائه‌شده می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

ترک انعکاسی

ژئوسنتتیک

دما

فرکانس بارگذاری

خستگی

موضوعات

روسازی

عنوان مقاله English

The effect of loading frequency and temperature on the performance of geocomposite reinforced asphalt overlays in controlling reflective cracks

نویسندگان English

Saeid Asadi ¹

Gholam Ali Shafabakhsh ²

¹ PhD Candidate of Raod and Transportation, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, I. R. Iran.74

² Professor, Department of Raod and Transportation, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, I. R. Iran.

چکیده English

Every year, huge costs are spent on the maintenance of road pavements due to premature reflective deterioration of the road surface, a large part of which is related to road surface paving. Accordingly, in order to prevent the propagation of reflective cracks in newly coated pavements, various methods have been used and researched. The results have shown that all the adopted reflective crack control methods have only delayed the propagation of this type of crack. However, some methods have caused a greater impact on the appearance of reflective cracks and reducing the intensity of these cracks, and one of the best methods is the use of geosynthetic products and interlayers. In this research, the performance of 2 different types of geocomposite (with tensile strengths of 50 and 100 kN/m) in asphalt pavements in delaying the initiation of reflective cracks compared to control samples at different temperatures and loading frequencies was investigated. Based on the studies, it was observed that the use of type I geocomposite with high tensile strength is the most effective in increasing the fatigue life and among the mentioned factors, the temperature parameter will have the most negative effect on this performance. After the temperature, in order of the type of geocomposite used in terms of tensile strength and then the loading intensity, they will have the greatest effect on the fatigue life changes (about 53,000 cycles of loading difference, between the temperature of 40 and 0 degrees Celsius) on the reinforced asphalt coatings. Based on the results of variance analysis of the fatigue life model obtained in this research, the value of R² and Adjusted R² are equal to 0.987 and 0.981, respectively, which indicates the high accuracy of the presented model.

کلیدواژه‌ها English

reflective cracks

Geosynthetics

temperature

loading frequency

fatigue

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., 7(5): 541-572.

Deilami, S. and White, G. 2020. “Review of reflective cracking in composite pavements”. Int. J. Pavement Res. Technol., 13(5): 524-535.

Fallah, S. and Khodaii, A. 2015. “Reinforcing overlay to reduce reflection cracking: An experimental investigation”. Geotext. Geomembranes 43(3): 216-227.

Ferrotti, G., Canestrari, F., Pasquini, E. and Virgili, A. 2012. “Experimental evaluation of the influence of surface coating on fiberglass geogrid performance in asphalt pavements”. Geotext. Geomembranes, 34: 11-18.

Ingrassia, L. P., Virgili, A. and Canestrari, F. 2020. “Effect of geocomposite reinforcement on the performance of thin asphalt pavements: Accelerated pavement testing and laboratory analysis”. Case Stud. Constr. Mater., 12: e00342.

Jaecklin, F. and Scherer, J. 1996. “Asphalt reinforcing using glass fibre grid, “Glasphalt”. Third International RILEM Conference on Reflective Cracking in Pavements, Maastricht, The Netherlands.

Khodaii, A., Fallah, S. and Moghadas Nejad, F. 2009. “Effects of geosynthetics on reduction of reflection cracking in asphalt overlays”. Geotext. Geomembranes, 27(1): 1-8.

Kim, Y. R., Little, D. and Lytton, R. 2003. “Fatigue and healing characterization of asphalt mixtures”. J. Mater. Civ. Eng., 15(1): 75-83.

Leiva-Padilla, P., Blanc, J., Salgado, A., Hammoum, F. and Hornych, P. 2022. “Fatigue life predictions for a European pavement test section subjected to individual and Platoon truck configurations”. Transport. Res. Record, 2676(4): 746-762.

Lv, S., Xia, C., Liu, C., Zheng, J. and Zhang, F. 2019. “Fatigue equation for asphalt mixture under low temperature and low loading frequency conditions”. Constr. Build. Mater., 211: 1085-1093.

Lytton, R. L. 1989. “Use of geotextiles for reinforcement and strain relief in asphalt concrete”. Geotext. Geomembranes, 8(3): 217-237.

Medani, T. and Molenaar, A. 2000. “Estimation of fatique characteristics of asphaltic mixes using simple tests”. Heron, 45(3): 155-166.

Moghadas Nejad, F., Noory, A., Toolabi, S. and Fallah, S. 2015. “Effect of using geosynthetics on reflective crack prevention”. Int. J. Pavement Eng., 16(6): 477-487.

Moghadas Nejad, F., Asadi, S., Fallah, S. and Vadood, M. 2016. “Statistical-experimental study of geosynthetics performance on reflection cracking phenomenon”. Geotext. Geomembranes, 44(2): 178-187.

Nair, H. and Habbouche, J. 2020. “Installation and initial evaluation of paving fabric interlayers for mitigating reflective cracking in pavements”. Virginia Transport. Res. Council (VTRC).

Nguyen, M. L., Blanc, J., Kerzrého, J. P. and Hornych, P. 2013. “Review of glass fibre grid use for pavement reinforcement and APT experiments at IFSTTAR”. Road Mater. Pavement Des., 14(S1): 287-308.

Noory, A., Moghadas Nejad, F. and Khodaii, A. 2019. “Evaluation of the effective parameters on shear resistance of interface in a geocomposite-reinforced pavement”. Int. J. Pavement Eng., 20(9): 1106-1117.

Ogundipe, O. M., Thom, N. and Collop, A. 2013. “Investigation of crack resistance potential of stress absorbing membrane interlayers (SAMIs) under traffic loading”. Constr. Build. Mater., 38: 658-666.

Pasquini, E., Bocci, M. and Canestrari, F. 2014. “Laboratory characterisation of optimised geocomposites for asphalt pavement reinforcement”. Geosynth. Int., 21(1): 24-36.

Ramsamooj, D. V. 2001. “An innovative technique for using polymer composites in airport pavement rehabilitation”. Composites Part B: Eng., 32(1): 57-66.

Saride, S. and Kumar, V. V. 2017. “Influence of geosynthetic-interlayers on the performance of asphalt overlays on pre-cracked pavements”. Geotext. Geomembranes, 45(3): 184-196.

Shafabakhsh, G., Akbari, M. and Bahrami, H. 2020. “Evaluating the fatigue resistance of the innovative modified-reinforced composite asphalt mixture”. Adv. Civ. Eng. https://doi.org/10.1155/2020/8845647

Shen, S. and Carpenter, S. 2007. “Development of an asphalt fatigue model based on energy principles”. Asphalt Paving Technol.-Proc., 76: 525.

Sobhan, K. and Tandon, V. 2008. “Mitigating reflection cracking in asphalt overlays using geosynthetic

reinforcements”. Road Mater. Pavement Des., 9(3): 367-387.

Suresh, S. 1998. “Fatigue of materials”. Cambridge University Press.

Van Dijk, W. and Visser, W. 1977. “Energy approach to fatigue for pavement design”. Association of Asphalt Paving Technologists Proc.

Vanelstraete, A. and Francken, L. 1993. “Numerical modelling of crack initiation under thermal stresses and traffic loads”. Proceedings of the Second International RILEM Conference on Reflective Cracking in Pavements, State of the Art and Design Recommendations, , Liege, Belgium.

Yang, L. 2018. “A study on geosynthetic-reinforced asphalt systems”. Thesis, Department of Civil, Architectural and Environmental Engineering, The University of Texas, Austin, USA.

Zamora-Barraza, D., Calzada-Pérez, M. A., Castro-Fresno, D. and Vega-Zamanillo, A. 2011. “Evaluation of anti-reflective cracking systems using geosynthetics in the interlayer zone”. Geotext. Geomembranes 29(2): 130-136.

Zhang, J., Wang, Y. D. and Su, Y. 2019. “Fatigue damage evolution model of asphalt mixture considering influence of loading frequency”. Constr. Build. Mater., 218: 712-720.