تحلیل عددی رفتار مکانیکی آسفالت های اصلاح شده پلیمری تحت بارگذاری دینامیکی

در سال های اخیر برای تولید مخلوط های آسفالتی با مقاومت بهتر در برابر شیارشدگی، ترک های خستگی و ترک های حرارتی از قیرهای اصلاح شده با پلیمر استفاده شده است. پژوهش های انجام شده در دهه های اخیر نشان داده است که استفاده از پلیمرها در مخلوط های آسفالتی سبب بهبود خصوصیات آن ها و به تاخیر انداختن خرابی ها در روسازی می شود. نقش مهم کیفیت روسازی بر ایمنی و راحتی استفاده کنندگان از مسیر و همچنین کاهش هزینه های دوره بهره برداری، پژوهشگران حوزه روسازی آسفالتی را بر آن داشته است تا با تولید آسفالت اصلاح شده نسبت به افزایش مقاومت و دوام آن در برابر بارهای ترافیکی و شرایط گوناگون آب و هوایی اقدام کنند. افزودنی های پلیمری مانند استایرن بوتادین استایرن (SBS)، اتیلن وینیل استات (EVA) و پلی اتیلن (PE) به عنوان اصلاح کننده خصوصیات قیر و نهایتا مخلوط آسفالتی با تجربیات موفقی همراه بوده است و عملکرد اساسی آن ها متاثر از خواص فیزیکی، شیمیایی و رئولوژیک قیر است. به ویژه پلیمر SBS که به عنوان یک پلیمر ترموپلاستیک الاستومری شناخته می شود، در بهبود مقاومت در برابر شیارشدگی عملکرد قابل توجهی از خود نشان داده است. نرم افزار آباکوس از جمله ابزارهایی است که می تواند مبتنی بر روش المان محدود و با در نظر گرفتن همه پارامترهای تعیین کننده، رفتار مخلوط آسفالتی را شبیه سازی نماید. استفاده از سری پرونی یکی از تکنیک های رایج جهت تشریح رفتار ویسکوالاستیک مخلوط آسفالتی در نرم افزار آباکوس محسوب می شود. برای این منظور، نیاز است تا پارامترهای لازم در این زمینه شامل ثابت های پرونی، مدول الاستیسیته لحظه ای و نسبت پواسون مخلوط آسفالتی تعیین شوند. از طرفی، تعیین این پارامترها از طریق آزمایش علاوه بر صرف زمان و هزینه های زیاد، نیاز به تجهیزات پیشرفته آزمایشگاهی دارد. لذا در این تحقیق تلاش شده است به منظور ارزیابی تاثیر استفاده از پلیمر بر رفتار مکانیکی آسفالت تحت بارگذاری دینامیکی، مدلی عددی با استفاده از آباکوس استفاده شود. این مدل شامل تعریف مصالح ویسکوالاستیک و پلاستیک، شرایط مرزی واقعی، بارگذاری سینوسی متغیر و تحلیل در حوزه زمان است. تحلیل تغییر مکان قائم نمونه ها حاکی از آن است که نمونه های اصلاح شده نسبت به نمونه شاهد، در برابر بارهای دینامیکی رفتار پایدارتری داشته و تغییر شکل های دائمی آن ها به طور میانگین تا ۳۵ درصد کاهش یافته است. در میان سه نوع پلیمر، SBS بهترین عملکرد را از نظر کاهش کرنش ماندگار

کلیدواژه ها:

آسفالت اصلاح شده ، پلیمرها ، مخلوط آسفالتی ، رفتار مکانیکی ، بارگذاری دینامیکی ، آباکوس