برگزاری دفاعیه دکتری آقای مهندس حسن فضائلی

چکیده این رساله به شرح زیر می‌باشد:

ترک خوردگی در دمای پایین، به عنوان یکی از مهمترین خرابی های روسازی آسفالتی شناخته می شود. تاکنون تحقیقات زیادی با استفاده از اصول مکانیک شکست با هدف بررسی رشد ترک در روسازی آسفالتی به خصوص در دمای پایین صورت گرفته است. با این وجود، در اکثر موارد مخلوط های آسفالتی تحت شرایط بارگذاری منوتنیک و عمدتا مد بارگذاری کشش خالص مورد آزمایش قرار گرفته اند. این در حالیست که یک ترک در شرایط بارگذاری ترافیکی، همواره تحت تاثیر موقعیت وسایل نقلیه، می تواند هر یک از مدهای بارگذاری کششی، برشی و یا ترکیبی از این دو را تجربه نماید. لذا بررسی مدهای بارگذاری ترکیبی و برشی نیز حائز اهمیت خواهد بود. مطلبی که تاکنون کمتر به آن توجه شده است.
هدف از پژوهش حاضر، بررسی و مقایسه رفتار مخلوط های آسفالتی در شرایط مدهای خالص و ترکیبی کشش و برش تحت بارگذاری منوتنیک و سیکلیک بوده است. از آنجا که تاکنون تحقیقات ناچیزی در این زمینه صورت گرفته است، مهمترین نوآوری های پژوهش حاضر را می توان به شرح ذیل نام برد:
• بررسی تاثیر مدهای مختلف بارگذاری (و نه تنها مد کشش خالص) بر مقاومت شکست مخلوط آسفالتی
• ارزیابی رفتار شکست مخلوط های آسفالتی در شرایط بارگذاری سیکلیک و مقایسه آن با حالت منوتنیک 
• تعیین مد بحرانی شکست در هر یک از دو شرایط بارگذاری منوتنیک و سیکلیک 
• بررسی همزمان متغیر های مشخصات مخلوط و دما بر مقاومت شکست مخلوط در هر یک از دو شرایط بارگذاری منوتنیک و سیکلیک 
• ارایه مدل پیش بینی رشد ترک بر اساس مشخصات مخلوط آسفالتی در مد های کشش خالص و ترکیبی کشش- برش
از این رو در پژوهش حاضر، با استفاده از نمونه های آزمایشگاهی نیم دایره ای ترک دار، به بررسی پیدایش و گسترش ترک در مخلوط های آسفالتی در هر دو شرایط بارگذاری منوتنیک و سیکلیک تحت بارگذاری خالص کششی، خالص برشی و ترکیبی کشش و برش پرداخته شده است. بر این اساس، متغیر هایی نظیر جنس مصالح سنگی (آهکی و سیلیسی)، نوع دانه بندی (دانه بندی با بزرگترین سنگدانه 19، 5/12 و 75/9 میلیمتر)، درصد فضای خالی (3، 5 و 7 درصد)، نوع قیر (2 قیر خالص و 5 قیر اصلاح شده) به عنوان مشخصات مخلوط آسفالتی و دما (15-، 22- و 30- درجه سانتیگراد) و مد بارگذاری (2 مد خالص و 2 مد ترکیبی) به عنوان مشخصات آزمایش در نظر گرفته شده است و تاثیر هر یک از این پارامتر ها بر مقاومت شکست مخلوط های آسفالتی مورد بررسی قرار گرفته است.
فعالیت های آزمایشگاهی در دو بخش کلی منوتنیک و سیکلیک طبقه بندی شد. در بخش آزمایشات منوتنیک نمونه ها در دو بخش اصلاح شده و اصلاح نشده مورد آزمایش شکست با نرخ بارگذاری 3 میلیمتر در هر دقیقه قرار گرفتند. با این تفاوت که متغیر دما صرفا در مورد نمونه های آسفالتی اصلاح شده لحاظ گردید. دلیل این امر رفتار رئولوژیکی متفاوت قیر های اصلاح شده به خصوص در دمای پایین و متفاوت بودن حد پایین درجه عملکردی این قیر ها بود. لذا انتخاب 3 دمای آزمایش بالاتر، مساوی و پایین تر از حد پایین درجه عملکردی هر یک از قیر ها مد نظر قرار گرفت.آزمایشات سیکلیک در فرکانس 10 هرتز و بر روی نمونه های اصلاح نشده در دو شرایط بارگذاری مد کشش خالص و مد ترکیبی کشش – برش صورت پذیرفت و اثر هر یک از متغیر های نامبرده – به جز دما- در نتایج آزمایش شکست لحاظ گردید.
بر اساس نتایج حاصله از این پژوهش مقاومت شکست تابعی از مشخصات مخلوط های آسفالتی است و تاثیر گذاری هر یک از متغیر های نام برده بر عمر شکست مخلوط آسفالتی بسته به مد بارگذاری می تواند متفاوت باشد. استفاده از مصالح سنگی آهکی، قیر 70-60، و درصد فضای خالی پایین تر تاثیر قابل توجهی در افزایش مقاومت شکست مخلوط آسفالتی در هر دو شرایط بارگذاری منوتنیک و سیکلیک، به خصوص در مد کشش خالص داشت. با این حال تاثیر اندازه مصالح سنگی بر نتایج حاصل از آزمایش منوتنیک و سیکلیک متفاوت بود. نکته مهم آنکه بر خلاف نتایج آزمایش منوتنیک که در آن مد ترکیبی کشش- برش مد بحرانی است، در شرایط بارگذاری سیکلیک این قضیه صادق نبود. این امر نشان از اهمیت شرایط بارگذاری در انتخاب مد بحرانی شکست دارد.
در نهایت، براساس تحلیل آماری صورت گرفته با استفاده از نرم افزار MINITAB 16مدلی آماری به منظور پیش بینی عمر شکست مخلوط آسفالتی تحت بارگذاری سیکلیک در شرایط مد خالص کشش و ترکیبی کشش-برش پیشنهاد شده است.
رایانامه جهت ارتباط با دانشجوی فوق: fazaeli [AT] iust.ac.ir