برگزاری دفاعیه دکتری آقای مهندس رضوان باباگلی

با افزایش روز افزون بار ترافیکی و میل به حمل بار بیشتر و در نتیجه ازدیاد بار وارده بر محورها و رویه آسفالتی، ضرورت طرح و اجرای لایه­های آسفالتی مقاوم­تر در برابر خرابی­های مختلف از جمله پدیده شیارشدگی (به‌عنوان پدیده­ای رایج در خرابی لایه آسفالتی) قابل تأمل است. مخلوط آسفالتی SMA که در ایران مخلوط آسفالتی با استخوان­بندی سنگدانه­ای نامگذاری می­شود، از جمله مخلوط­های مقاوم در برابر خرابی­های روسازی علی‌الخصوص خرابی ناشی از ضعف سازه­ای لایه رویه می­باشد. از طرفی، اخیراً مخلوط­های آسفالتی نیمه­گرم (WMA) به منظور کاهش دمای اختلاط آسفالت و به تبع آن کاهش مصرف انرژی و مواد مضر منتشره در کشورهای مختلف مورد توجه و تحقیق قرار گرفته­اند.
باید به این نکته توجه نمود که رئولوژی و مورفولوژی قیر در قیرهای ترکیبی، متفاوت با مخلوط‌های آسفالتی می‌باشد. بنابراین پیش بینی عملکرد این نوع افزودنی‌ها تنها با استفاده از نتایج آزمایشات قیر، قابل اطمینان نبوده و باید حتماً آزمایشات بر روی مخلوط‌های آسفالتی نیز انجام شود تا از اثرات مثبت و یا منفی افزودنی اطمینان حاصل نمود. نظر به اینکه پدیده شیارشدگی یکی از مهمترین عوامل خرابی روسازی‌ها در ایران می‌باشد، تأثیر افزودنی‌های نیمه گرم بر این پدیده با جزییات بیشتری مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر خواص قیر، دانه بندی مصالح سنگی نیز پارامتر مهمی در عملکرد شیار شدگی مخلوط‌های آسفالتی محسوب می‌شود. لذا عملکرد مخلوط‌های SMA حاوی افزودنی نیمه گرم مورد بررسی قرار گرفت تا تأثیر همزمان دانه بندی و افزودنی‌های نیمه گرم بر روی شیارشدگی بررسی شود.
در این تحقیق تأثیر افزودنی­های نیمه گرم از جمله Sasobit، ­Rheofalt LT-70 و افزودنی نانوتکنولوژی زایکوترم بر عملکرد مخلوط آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای (SMA) مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. آزمایشات مقاومت مارشال، مقاومت کششی غیرمستقیم، مدول برجهندگی، حساسیت رطوبتی، خزش دینامیکی، خزش استاتیکی و شیار جای چرخ هامبورگ به منظور تحقیق در رفتار مخلوط­های SMA حاوی افزودنی­های مختلف انجام شد.
آزمایشات رئولوژی قیر بر مبنای آزمایشات سوپرپیو (AASHTO M320) و آزمایشات جدیدی نظیر Multi Stress Creep Recovery (MSCR) و   Linear Amplitude Sweep (LAS) بر مبنای استاندارد  (AASHTO MP19) و (AASHTO T 350-14) و (AASTHO TP 101–12) انجام پذیرفت. همچنین آزمایش Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy به منظور بررسی گروههای عاملی موجود در قیر خالص و قیرهای حاوی افزودنی انجام پذیرفت. در ادامه تحلیل آماری به‌منظور یافتن رابطه‌ای بین پارامتر عملکردی قیر و خصوصیات عملکردی مخلوط صورت پذیرفته است.
بر اساس نتایج آزمایش مقدماتی قیر، افزودن افزودنی ساسوبیت به میزان 3% می­تواند درصد قابل قبولی نسبت به درصدهای دیگر آن باشد. در مقابل افزودنی نانو تکنولوژی زایکوترم کمترین تأثیر را بر خصوصیات قیر در آزمایشات مقدماتی از خود نشان داد. نتایج آزمایش MSCR نشان می‌دهد قیر اصلاح شده با 3% ساسوبیت دارای بیشترین مقدار درصد بازگشت و کمترین مقدار پارامتر  Jnr در هر دو سطح تنش را دارد. هرچه درصد بازگشت کرنش بیشتر و پارامتر Jnr کمتر باشد، قیر توانایی بالاتری جهت مقابله با شیارشدگی را دارد. می‌توان دریافت که قیرهای اصلاح شده با ساسوبیت نسبت سایر افزودنی‌ها دارای مقاوم بیشتری در برابر شیارشدگی دارند. افزودن افزودنی‌های نیمه گرم سبب بهبود رفتار خستگی مخلوط‌های آسفالتی در سطوح کرنش بالا و پایین در آزمایش LAS می‌گردد.
استفاده از افزودنیهای کاهنده ویسکوزیته در تولید مخلوطهای نیمه‌گرم تأثیر قابل توجهی بر پارامترهای مدول برجهندگی، مقاومت کششی غیرمستقیم، حساسیت رطوبتی و مقاومت در برابر بروز تغییرمکانهای برگشت‌ناپذیر داشته‌اند. در بین افزودنیهای نیمه گرم، زایکوترم عملکرد بهتری را در آزمایش حساسیت رطوبتی از خود نشان داده است، بطوریکه نسبت مقاومت کششی نمونه‌های حاوی زایکوترم بالاترین مقدار می‌باشد. افزایش حداکثر اندازه اسمی سنگدانه ها نشان می‌دهد با افزایش حداکثر اندازه اسمی سنگدانه ها از 9/5 به 19 میلیمتر، نسبت مقاومت کششی نمونه‌ها کاهش و مقاومت شیارشدگی نمونه‌ها افزایش می‌یابد.
در راستای تحقیق به‌منظور یافتن مدلی بین پارامترهای عملکردی قیر و خصوصیات عملکردی مخلوط آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای نیمه گرم،  مشخص گردید بین پارامترهای عملکردی مخلوط به‌عنوان متغیر وابسته و پارامترهای عملکردی قیر به‌عنوان متغیر مستقل رابطه خطی برقرار است. همچنین از نتایج آزمایش عملکردی قیر نیز می‌توان جهت پیش بینی مقاومت شیارشدگی و مدول برجهندگی مخلوط آسفالتی استفاده نمود.
واژه‌های کلیدی: مخلوط آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای (SMA)، آسفالت نیمه‌گرم، رئولوژی قیر، شیارشدگی، مدول برجهندگی، پارامتر عملکردی قیر و مخلوط آسفالتی.

رایانامه جهت ارتباط با دانشجوی فوق: rezvan_babagoli [AT] civileng.iust.ac.ir