مهندس امیر امینی دانشجوی دوره دکتری این دانشکده گرایش راه و ترابری، 23 تیر‌ماه سال 99 از رساله خود تحت عنوان «ارائه مدل بهینه پیشبینی عملکرد شیارشدگی و مقاومت خستگی قیرهای اصلاح شده تحت تأثیر پیرشدگی با استفاده از الگوریتمهای فرا ابتکاری» در محل سالن کنفرانس دکتر عباس‌نیا با راهنمایی دکتر حسن زیاری دفاع نمود.
چکیده این رساله به شرح زیر میباشد:
خستگی و شیارشدگی به‌عنوان خرابی‌‌‌های عمده روسازی‌‌‌های آسفالتی، فرآیندهای پیچیده‌‌‌ای هستند که تابع عوامل مختلفی می‌‌‌باشند. در بین عوامل تأثیرگذار، قیر به‌عنوان عامل رفتار ویسکوالاستیک مخلوطهای آسفالتی نقش مهمی بر بسیاری از جنبه‌‌‌های عملکردی روسازی دارند. بر همین اساس، پیشبینی خصوصیات مخلوطهای آسفالتی به کمک خصوصیات قیر، موجب کاهش هزینه‌‌‌های سنگین آزمایشگاهی و صرفه‌‌‌جویی در زمان می‌‌‌شود. باوجود عملکرد مناسب آزمایش‌‌‌های MSCR و LAS در پیشبینی مقاومت شیارشدگی و عمر خستگی مخلوطهای آسفالتی، ولی هزینه‌‌‌های سنگین آزمایشگاهی و تأثیرگذاری شرایط مختلف بر رفتار مخلوطهای آسفالتی همچنان به‌عنوان یکی از اساسی‌‌‌ترین چالش‌‌‌های حوزه روسازی مطرح میباشد.
هدف این پژوهش بررسی مقاومت شیارشدگی و عمر خستگی قیرهای اصلاح‌شده تحت تأثیر عوامل مؤثر ازجمله مشخصات قیر پایه، نوع و درصد مواد افزودنی، دماهای عملکردی روسازی، سطوح بارگذاری و پیرشدگی میباشد. در همین راستا از سه افزودنی SBS ، GTR و PPA به‌عنوان اصلاح‌کننده‌های قیر و الگوریتمهای ANN ، ANFIS ، GMDH و GP رگرسیون غیرخطی برای تعیین مدل پیشبینی رفتار قیرها استفاده‌شده است.
نتایج آزمایش جاروب دما نشان داد باوجود عملکرد نسبتاً مشابه سه افزودنی در دماهای متوسط، ولی با افزایش دما رفتاری کاملاً متفاوت از خود بروز دادند. بهطوریکه با افزایش دما قیرهای حاوی SBS به علت داشتن پیوند پلیمری مقاومت بهتری در برابر تغییر شکل‌های دائمی به نسبت دو افزودنی دیگر از خود نشان داد. نتایج آزمایش MSCR نشان داد با افزایش سطح تنش، عملکرد مثبت شیارشدگی قیر حاوی SBS با افزایش سطح تنش نسبت به دو قیر دیگر، قابل‌لمس‌تر بوده است. همچنین با افزایش تنش به kPa 12/8، حساسیت قیرها نسبت به تغییرات تنش افزایش یافته و رفتار غیرخطی در قیرها آشکار شد. بهطوریکه این تأثیر منفی در قیرهای خالص و قیرهای حاوی PPA نسبت به قیرهای حاوی GTR و SBS مشهودتر بود. نتایج آزمایش LAS نشان داد با وجود تأثیر مثبت افزودنی‌‌‌ها بر رفتار خستگی قیرها در سطوح کرنش پایین، ولی با افزایش سطح کرنش تأثیر مثبت افزودنی بر مقاومت خستگی قیرها کاهش یافت و در سطوح کرنش بالا، تقریباً عمر خستگی قیرهای اصلاح‌شده با قیر خالص برابر شد. بررسی تأثیر شدت پیرشدگی و افزایش سطح تنش بر دقت پیشبینی مقاومت شیارشدگی مخلوطهای آسفالتی با استفاده از مقادیر Jnr آزمایش MSCR نشان داد، بهترین ارتباط در سطح تنش kPa 12/8 و پیرشدگی کوتاه‌‌‌مدت مخلوطهای آسفالتی قابل‌مشاهده بود. همچنین، ارزیابی رفتار خستگی نشان داد برای افزایش دقت پیشبینی عمر خستگی مخلوطهای آسفالتی با استفاده از آزمایش LAS، لزوم اعمال پیرشدگی بلند‌‌‌مدت بر مخلوطهای آسفالتی در کنار اعمال پیرشدگی PAV به قیرها کاملاً احساس می-شود.
نتایج بخش مدل‌‌‌سازی برای پیشبینی مقاومت شیارشدگی قیرها نشان داد مدل‌‌‌های توسعهیافته رگرسیون تعمیم‌‌‌یافته، GMDH و ANFIS قدرت و مطلوبیت کافی را ندارند، درحالی‌که مدل ANN با ارائه مقادیر R2=0.993 دارای بالاترین دقت و کمترین خطا در پیشبینی مقادیر Jnr قیرها بود و مطلوبیت بسیار خوبی در پیشبینی مقاومت شیارشدگی قیرهای اصلاح‌شده از خود نشان داد. درحالی‌که عملکرد مدل‌‌‌های توسعهیافته برای پیشبینی عمر خستگی قیرها نشان داد، مدل‌‌‌های ANN، ANFIS و GP با ساختارهای بهینه دارای ضرایب همبستگی بسیار بالایی بودند و هر سه مدل توانایی بسیار خوبی برای پیشبینی عمر خستگی قیرهای اصلاح‌شده از خود نشان دادند. بهطوریکه تحلیل نتایج نشان داد مدل ANN پیشنهادی با ارائه مقادیر R2=0.994 دارای کمترین خطا و بالاترین دقت بود و توانایی بالایی در پیشبینی عمر خستگی قیرها تحت تأثیر شرایط مختلف پیرشدگی و سطوح کرنش از خود نشان داد. واژه‌های کلیدی: قیرهای اصلاح‌شده، مخلوطهای آسفالتی، مقاومت شیارشدگی، عمر خستگی، الگوریتمهای فرا ابتکاری، مدل‌‌‌های پیشبینی رایانامه جهت ارتباط با دانشجوی فوق: amini.amir68gmail.com
civileng.iust.ac.ir
gmail.com
