محققان دانشگاهی رفتار شکست مواد آسفالتی را در دماهای پایین و تحت بارگذاری ترکیبی کششی برشی مورد بررسی قرار دادند.
سجاد پیرمحمد، دانشجوی دوره دکتری دانشکده مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی دانشگاه علم و صنعت ایران پژوهشی را در قالب رساله دکتری خود و با راهنمایی دکتر مجیدرضا آیت‌اللهی ارائه کرده است.
بر اساس این رساله، ترک خوردگی بتن آسفالتی در جاده‌ها و خیابانها یکی از معضلات عمده رانندگی است. رشد ترک در جاده‌ها معمولاً در اثر رفت و آمد وسائط نقلیه رخ داده و در شرایط دمایی زیر صفر درجه سانتیگراد تسریع می‌شود.
در این رساله با انجام تحلیل‌های اجزای محدود سازه راه بصورت دو بعدی و سه بعدی، نشان داده می‌شود که ترک می‌تواند بصورت مودهای مختلف شامل مود I ، مود II و مود ترکیبی I/II در عمق آسفالت گسترش یابد. بنابراین ضروری است که از مواد آسفالتی مقاوم در برابر رشد ترک و شکست تحت این شرایط دمایی و بارگذاری استفاده شود. از آن جا که مواد آسفالتی استفاده شده در جاده‌ها در دماهای پایین دارای رفتار ترد است، تئوری مکانیک شکست الاستیک خطی برای تعیین مقاومت شکست آنها مناسب است.
در این رساله مقاومت شکست یا ضریب شدت تنش بحرانی مواد آسفالتی مختلف با دانه‌بندی‌ها، قیرها، درصدهای فضای خالی و ضخامتهای مختلف در چندین شرایط دمایی و تحت بارگذاری‌های مختلف از مود I خالص تا مود II خالص با انجام آزمایش خمش سه نقطه‌ای بدست آمده و مقایسه می‌شوند. برای انجام آزمایش‌های شکست بر روی مواد آسفالتی، نمونه نیم دیسک خمشی حاوی ترک لبهای و قائم پیشنهاد شده است که قابلیت ایجاد مودهای مختلف بارگذاری (مود I ، مود II و مود ترکیبی I/II ) را دارد.
نتایج آزمایش‌های انجام شده بر روی مواد آسفالتی مختلف نشان می‌دهد که مخلوط های آسفالتی حاوی سنگدانه‌های درشتتر، قیرهای نرم‌تر و درصد فضای خالی کمتر، بهتر در برابر رشد ترک مقاومت می‌کنند. همچنین نتایج نشان می‌دهد که با کاهش دما، مقاومت شکست بتن آسفالتی ابتدا افزایش یافته و سپس کاهش می‌یابد. مطابق آزمایش‌های انجام شده بر روی نمونه‌های نیم دیسک خمشی با ضخامتهای مختلف، پارامتر ضخامت تأثیری بر روی مقاومت شکست مواد آسفالتی در شرایط دمایی پایین ( -10˚C ) ندارد. همچنین نشان داده می‌شود که نتایج این آزمایش‌ها با معیار شکست بیشینه تنش مماسی تعمیم یافته همخوانی خوبی دارند.
خواص شکست آسفالت علاوه بر دما به نرخ بارگذاری نیز وابسته است. در نرخ بارگذاری‌های پایین، هنگامی که سرعت حرکت وسائط نقلیه پایین است، مواد آسفالتی رفتار ویسکوالاستیک از خود نشان می‌دهند که در این شرایط تئوری مکانیک شکست الاستیک خطی برای بیان نحوه رشد ترک دیگر از دقت لازم برخوردار نیست.
بنابراین در قسمت انتهایی تحقیق، این رفتار شکست آسفالت تحت بارگذاری مود I خالص با استفاده از روش ناحیه چسبناک مورد بررسی قرار می‌گیرد و پارامترهای مختلف آن مانند انرژی چسبناک و استحکام چسبناک، برای چند نوع ماده آسفالتی با قیرها و درصدهای فضای خالی مختلف محاسبه می‌شود.
[ مقاله] تأثير فناوري نانو بر آسفالت
[ مقاله ] مسائل اجراي ساختمان از خاکبرداری تا سقف