امروزه استفاده از فن آوری بازیافت سرد با قیرامولسیون به دلیل مزایای فنی و اقتصادی متعدد گسترش قابل توجهی یافته است. در مقابل عدم گیرش مخلوط و تغییرشکل های بیش از حد لایه بازیافت شده در ابتدای دوره عمل آوری از عوامل محدودکننده در استفاده از این روش می باشند. یکی از راه های غلبه بر این معضل استفاده از افزودنی های پوزولانی از جمله سیمان است. افزودن سیمان باعث افزایش قابل توجه سختی، کاهش تغییرشکل های ماندگار، افزایش دوام در برابر رطوبت و کاهش حساسیت حرارتی می شود. اما افزایش سختی خود باعث کاهش انعطاف پذیری مخلوط شده و این مساله می تواند تاثیر مفید سیمان بر عمر خستگی مخلوط را تحت تاثیر قرار دهد. در این تحقیق خصوصیات رفتاری مخلوط های آسفالتی بازیافت شده با قیرامولسیون و دو نوع سیمان (سیمان نوع i و سیمان پوزولانی) با تاکید بر خصوصیات خستگی مخلوط ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. ابتدا با استفاده از روش مارشال اصلاح شده مقادیر بهینه قیرامولسیون و درصد آب مخلوط ها تعیین شد. سپس آزمایش های مکانیکی در سه گروه شامل تعیین مقاومت کششی غیرمستقیم، مدول برجهندگی و عمر خستگی به روش کشش غیرمستقیم صورت گرفت. با استفاده از نتایج به دست آمده دو مدل مجزا برای تخمین مدول برجهندگی و عمر خستگی این مخلوط ها ارائه شد. براساس نتایج به دست آمده مقایسه عمر خستگی نمونه های مورد تحقیق باید با توجه به سطح کرنش اولیه انجام شود. بدین منظور با بررسی و تحلیل نتایج به دست آمده در شرایط مختلف کرنش هایی به عنوان کرنش های مرزی انتخاب شدند. براساس نتایج به دست آمده در کرنش های بالا (بزرگتر از کرنش های مرزی) یک رابطه معکوس بین مدول برجهندگی و عمر خستگی وجود دارد. در این سطح از کرنش ها افزایش مدول برجهندگی با کاهش عمر خستگی همراه است. در مقابل در کرنش های پایین با افزایش مدول برجهندگی عمر خستگی نمونه ها به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. همچنین نتایج به دست آمده نشان داد که عمر خستگی نمونه های حاوی سیمان پوزولانی در کرنش های پایین تر از حد مرزی بیشتر از نمونه های سیمان نوع i می باشد. در مقابل در کرنش های بالا نمونه های سیمان نوع i عمر خستگی بالاتری داشتند.

با توجه به افزایش روزافزون میزان آمد و شد وسایل نقلیه، تنوع شرایط آب و هوایی و عدم قابلیت قیرها در تأمین برخی رفتارهای مطلوب مخلوطهای آسفالتی از جمله انعطافپذیری، مقاومت در برابر خستگی، مقاومت در برابر شیارشدگی و تغییرشکلهای دائمی، امکان بروز خرابیهای زودرس در رویههای آسفالتی افزایش مییابد. لذا در سالیان اخیر استفاده از افزودنیها جهت بهبود خصوصیات مخلوطهای آسفالتی مورد توجه قرار گرفته که برخی از این افزودنیها شامل مواد ضایعاتی و پسماند سایر صنایع بودهاند. استفاده از این مواد باعث کاهش هزینهها و کاهش آلودگیهای زیست محیطی حاصل از این مواد خواهد شد. از جمله این مواد میتوان به ضایعات بطریهای اشاره کرد. (pet) پلاستیکی ترکهای خستگی یکی از مهمترین خرابیها در روسازیهای آسفالتی هستند. از اینرو، آگاهی از خصوصیات خستگی میتواند نقش مهمی در طراحی روسازی جادهها ایفا کند. اطلاعات کافی در ارتباط با خصوصیات خستگی مخلوط اصلاحشده با ضایعات بطریهای وجود ندارد. در این پژوهش، آزمایشهای مقاومت کششی غیر مستقیم، مدول برجهندگی و خستگی در دماهای 5 و (pet) پلاستیکی در مقادیر 2 تا 10 درصد (نسبت به وزن قیر) با روش خشک به مخلوط اضافه شد. برنامه pet 20 درجه سانتیگراد انجام شد. ضایعات اصلی این پژوهش بررسی خصوصیات سختی و خستگی مخلوط آسفالتی اصلاحشده با ضایعات بطریهای پلاستیکی میباشد. همچنین انجام شد. نتایج نشان داد که مقادیر pet با استفاده از نتایج آزمایشهای سختی و خستگی، توسعه مدل خستگی مخلوط اصلاحشده با تا 2 درصد نسبت به وزن قیر) باعث افزایش سختی مخلوط آسفالتی شده و روند نتایج از آن به بعد نزولی میشود. همچنین در ) pet کم باعث کاهش سختی آن میشود. رابطه بین عمر خستگی و کرنش pet دمای کم که مخلوط آسفالتی تمایل به سخت شدن دارد، افزودن اولیه نشان میدهد که در شرایط بارگذاری سنگین خرابی خستگی در دماهای کم تا متوسط بحرانیتر میشود. ولی در شرایط بارگذاری 160 میکرو، خرابی خستگی در دمای کم بحرانی نخواهد بود. در کرنشهای بیشتر از 210 - سبک و سطح کرنش کمتر از محدوده 210 میکرو، با افزایش مدول برجهندگی عمر خستگی کاهش مییابد، ولی در کرنشهای کمتر از 210 میکرو نتیجه برعکس است. نهایتا طبق نتایج آزمایشگاهی یک مدل خستگی بر اساس کرنش حد مرزی 210 میکرو محاسبه شد. مدل خستگی نهایی وابسته به مقدار کرنش اولیه و سختی مخلوط اصلاحشده میباشد.

امروزه استفاده مناسب از مواد زائد و استفاده مجدد از آنها از لحاظ زیست محیطی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به اینکه هرساله صنعت ساخت بزرگراه ها چندین میلیون تن خرده آسفالت تولید می کند و معمولا میزان بسیار زیادی از این مواد غیرقابل استفاده مانده و حجم زیادی از زمین را اشغال می کند، بنابراین استفاده مناسب از این مواد بسیار مورد نیاز می باشد. استفاده از خرده آسفالت در مخلوط های آسفالتی امری معمول شده است، اما تحقیقات انجام شده در زمینه استفاده از این مصالح در روسازی بتنی و به خصوص بتن غلتکی بسیار کم می باشد. بتن های غلتکی از لحاظ اجرایی بسیار ساده و از لحاظ هزینه بسیار ارزان تر از سایر روسازی های بتنی می باشد. در این پژوهش، خرده آسفالت در قالب سه مخلوط به کار گرفته شده است: جایگزینی بخش درشت دانه با خرده آسفالت، جایگزینی بخش ریزدانه با خرده آسفالت و جایگزینی هر دو بخش درشت دانه و ریزدانه با خرده آسفالت. تاثیر سنین مختلف عمل آوری 7 و 28 روز در روند کسب مقاومت فشاری، کششی غیرمستقیم و خمشی این مخلوط ها با مخلوط شاهد بتن غلتکی بررسی و نتایج پژوهش نشان می دهد که با افزودن خرده آسفالت، مقاومت فشاری، کششی و خمشی مخلوط کاهش می یابد. مقدار کاهش در مقاومت خمشی بسیار کمتر از فشاری و کششی بود. نتایج نمودار بار-تغییرمکان که از آزمایش خمش سه نقطه ایی که بر روی هر 4 مخلوط انجام شده، نشان داد که قابلیت جذب انرژی با افزودن خرده آسفالت افزایش یافته و آستانه گسیختگی بتن را افزایش می دهد. ارتباط بین مدول گسیختگی با ضخامت روسازی طبق روش طراحی اشتو نیز برای همه مخلوط ها به دست آمد. قابلیت جذب انرژی مخلوطی که بخش درشت دانه آن با خرده آسفالت جایگزین گردیده است تقریبا به مخلوطی که هر دو بخش آن با خرده آسفالت جایگزین شده و بیشترین قابلیت جذب انرژی را دارد نزدیک می باشد. قابلیت جذب انرژی مخلوطی که حاوی خرده آسفالت درشت دانه می باشد %36 نسبت به مخلوط بتن غلتکی معمولی بهبود یافته است. با توجه به اینکه مقاومت فشاری، کششی ومدول گسیختگی این مخلوط نسبتا حداقل های استانداردها را ارضا می کند، در نتیجه می تواند جایگزین مناسبی برای مخلوط بتن غلتکی باشد.

مزایای فنی، زیست¬ محیطی و اقتصادی فناوری بازیافت سرد به ¬عنوان یک روش¬ کارآمد برای بهسازی روسازی¬های بتن¬آسفالتی به¬ خوبی شناخته شده¬است. امروزه، برای بهبود وضعیت اجرا و ارتقاء عملکرد مخلوط¬های بازیافت¬شده با قیرامولسیون از افزودنی استفاده می شود. هزینه¬¬های زیاد برای تهیه افزودنی های رایج مانند سیمان و آهک و همچنین آلایندگی¬ ناشی از فرآیندهای تولید آنها، باعث شد که استفاده از افزودنی¬های ضایعاتی مانند خاکستر بادی رواج پیدا کند. در این پژوهش از پودر ضایعات زغال سنگ، به صورت طبیعی و خاکستر به ¬عنوان افزودنی در مخلوط بازیافت¬شده با قیرامولسیون استفاده شد. همچنین پودر آهک نیز به صورت جداگانه و ترکیبی در مخلوط بازیافت¬شده بکار رفت. لازم به ذکر است که مخلوط¬های مورد مطالعه در این پژوهش حاوی 100% مصالح خرده¬آسفالتی بوده¬اند. عملکرد مخلوط¬های مورد مطالعه بوسیله آزمایش های مارشال، مقاومت کششی غیرمستقیم، حساسیت رطوبتی، مدول برجهندگی، خستگی و خزش دینامیکی ارزیابی گردید. نتایج ارزیابی¬های آزمایشگاهی نشان داد که استفاده از ضایعات زغال سنگ و خاکستر آن سبب بهبود ویژگی¬های مکانیکی مخلوط می¬شود¬، به¬ طوری که استقامت مارشال، مقاومت¬کششی، مدول برجهندگی، عمر خستگی و مقاومت در برابر تغییرشکل¬های ماندگار افزایش یافت. در واقع ضایعات زغال سنگ و خاکستر آن با افزایش سختی مخلوط از وقوع خرابی-های زودرس و تغییرشکل¬های بیش از حد مخصوصاً در زمان¬های اولیه ساخت جلوگیری می¬کند. البته اثرات استفاده از خاکستر ضایعات زغال سنگ بر ویژگی¬های مکانیکی مخلوط با توجه به وجود مواد پوزولانی بیشتر در ترکیب شیمیایی آن، مشهودتر است. بعلاوه استفاده از خاکستر ضایعات زغال سنگ توانست حساسیت رطوبتی مخلوط بازیافت¬شده را کاهش دهد، در حالی که بکارگیری ضایعات زغال سنگ سبب افزایش حساسیت رطوبتی مخلوط شد. نتایج نشان داد افزودن 3% آهک به مخلوط بازیافت¬شده حساسیت رطوبتی را به¬ صورت چشمگیری کاهش می¬دهد. همچنین از آهک می¬توان به ¬عنوان مکملی برای ضایعات زغال سنگ و خاکستر آن استفاده نمود زیرا نتایج نشان داد که در اثر وقوع واکنش¬های سیمانی، ویژگی های مکانیکی و دوام مخلوط بازیافت¬شده بهبود می¬یابد. نتایج ارزیابی¬ زیست محیطی مخلوط بازیافت¬شده حاوی ضایعات زغال سنگ و خاکستر آن بوسیله آزمایش تراوش مواد آلاینده نیز نشان داد، استفاده از این نوع ضایعات در لایه¬های بازیافت¬شده به عنوان افزودنی اثرات مخربی بر آب¬های زیرزمینی ندارد.

امروزه استفاده از مواد ضایعاتی در اکثر زمینه ها از جمله روسازی مورد استفاده قرار می گیرد. افزایش هزینه های ساخت و نگهداری راه، مشکلات تهیه مواد اولیه مرغوب، کمبود منابع مالی و ملاحظات زیست محیطی باعث شده است که مصالح بازیافتی و ضایعاتی بطور جدی و گسترده مورد توجه و استفاده قرار گیرند. فیلرها بعنوان یکی از اجزای سازنده مخلوط آسفالتی، نقش مهمی در تعیین خواص و رفتار مخلوط آسفالتی بازی می کنند، مخصوصا اثراتی که بر چسبندگی و پیوستگی سنگدانه ها می گذارند می تواند مقاومت و دوام مخلوط و سنگدانه ها را بهبود ببخشند. همچنین آن ها باعث ارتقاء سفتی، عمر خستگی و... مخلوط می شوند. هدف از این پژوهش امکان سنجی و ارزیابی استفاده از پسماند زغال سنگ بعنوان فیلر در مخلوط آسفالتی گرم می باشد. برای این منظور پسماند زغال سنگ بصورت ترکیبی با فیلر پودر سنگ آهک و همچنین آهک هیدراته در 5 سطح مختلف مورد استفاده قرار گرفت. برای مقایسه بهتر، از خاکستر پسماند زغال سنگ نیز استفاده گردید. همچنین پسماند زغال سنگ و خاکستر آن با فیلرهای رایج دیگر مورد مقایسه و ارزیابی قرار داده شد. فیلرهای مورد مطالعه در این پژوهش شامل پودر سنگ، خاکستر زغال سنگ، سیمان، آهک هیدراته و زئولیت می باشند. در این پژوهش ابتدا بعد از انجام آزمایش ها بر روی مصالح سنگی، قیر و فیلر مصرفی، با استفاده از روش مارشال مقدار قیر بهینه مخلوط ها تعیین گردید. سپس برای تعیین ویژگی های مکانیکی مخلوط آزمایش های استقامت مارشال، مقاومت کشش غیر مستقیم، حساسیت رطوبتی، مدول برجهندگی و عمر خستگی به روش کشش غیر مستقیم صورت گرفت. برای ارزیابی زیست محیطی مخلوط حاوی پسماند زغال سنگ آزمایش تراوش آلودگی انجام پذیرفت. نتایج آزمایش ها نشان می دهد استفاده از پسماند زغال سنگ بصورت ترکیبی با پودر سنگ آهک و آهک هیدراته باعث بهبود استقامت مارشال و مقاومت کششی مخلوط ها شده و با افزایش درصد پسماند زغال سنگ استقامت مارشال و مقاومت کششی نیز افزایش می یابد. مقاومت در برابر رطوبت مخلوط های حاوی پسماند زغال سنگ حداقل معیار تعیین شده در آیین نامه را برآورد نموده است. همچنین پسماند زغال سنگ در مقایسه با فیلر مرجع پودر سنگ آهک و فیلر زئولیت استقامت مارشال، مقاومت کششی، حساسیت رطوبتی بهتری داشته و در آزمایش مدول برجهندگی و خستگی علاوه بر این فیلرها از آهک هیدراته نیز نتایج بهتری از خود نشان داده که بیانگر مقاومت بالاتر مخلوط حاوی پسماند زغال سنگ نسبت به این فیلرها در برابر تکرار بارگذاری و تغییر شکل ها می باشد. نتایج آزمایش تراوش آلودگی نشان داد که روسازی ساخته شده با پسماند زغال سنگ هیچ خطری برای آب های سطحی و زیر زمینی نداشته و در مقایسه با مخلوط های تهیه شده با دیگر فیلرهای مورد مطالعه تفاوت زیادی از نظر درصد فلزات سنگین موجود در آب نداشته است. با توجه به مشکلات فراوانی ناشی از دپو پسماند زغال سنگ و نتایج بدست آمده از آزمایش های انجام شده، استفاده از پسماند زغال سنگ علاوه بر اینکه باعث صرفه جویی اقتصادی و کاهش مشکلات زیست محیطی شده، به‏عنوان جایگزین کامل یا بخشی از فیلر در مخلوط آسفالتی گرم می توان پیشنهاد گردد.

امکان سنجی استفاده از مصالح یا مواد پسماند کارخانه های صنعتی نظیر سرباره ذوب فلزات یا پسماند زغالسنگ در صنایع کلان نظیر راه و ساختمان مدنظر محققان بسیاری در این زمینه قرار گرفته است. هدف این تحقیق، امکانسنجی آزمایشگاهی استفاده از پسماند زغالسنگ و پودرسنگ آهک به عنوان جایگزین بخشی از کلینکر سیمان در روسازی بتن غلتکی است. حجم زیادی پسماند زغالسنگ در اطراف کارخانه های زغالشویی و معادن زغالسنگ وجود دارد. مقادیر زیاد سیلیس، آلومین و فریک موجود در پسماند زغالسنگ، فعالیت پوزولانی این پسماند و خاکستر آن را تضمین می کند. برای تولید سه سیمان آمیخته این تحقیق، پسماند زغالسنگ پس از پودر کردن، در مرحله ی اول به صورت طبیعی، در مرحلهی دوم به صورت خاکستر پس از کلسینه شدن در دما 750 درجه سانتیگراد و کاهش مقدار کربن نسوخته، جایگزین وزنی 5، 10 و 20 درصدی خاکستر ، سیمان پرتلند شد. مرحله سوم جایگزینی کلینکر، شامل ترکیب 5 پسماند زغالسنگ با 7 درصد پودر سنگ آهک بود. مخلوط های روسازی بتن غلتکی حاوی سه سیمان آمیخته ی تولیدشده، تحت بررسی خصوصیات مکانیکی شامل مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی، مدول الاستیسته استاتیکی و طاقت قرار گرفتند. همچنین خصوصیات دوام، شامل آزمایشهای جذب رطوبت و جذب رطوبت سطحی اولیه نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن بود روند بهبود خصوصیات بتن غلتکی برای ترکیب7 درصد پودر سنگ آهک با 10 درصد خاکستر پسماند زغالسنگ در دوره های عمل آوری 7، 28 و 90 روزه بهترین عملکرد را دارد. لازم به ذکر است 5% جایگزینی کلینکر با پودر پسماند زغالسنگ یاخاکستر پسماند زغالسنگ مقادیر بهتری نسبت به مخلوط کنترلی روسازی بتن غلتکی دارد. تفاوت در ساختار میکروسکوپی در عکسهای اسکن میکروسکوپ الکترونی، تشکیل ساختار سوزنی اترینگایت برای کمک به ژل کلسیم سیلیکات در دوره ی عمل آوری 7 الی 90 روزه را نشان داد. بهعلاوه، بر اساس نتایج آزمایش تراوش آلودگی، مقادیر فلزات سنگین شیرابهی مخلوطهای 17 روزه ی بتنی حاوی سیمان های آمیخته، کمتر از محدوده ی استانداردهای بین المللی می باشد. آزمایش تراوش آلودگی، سازگاری با محیط زیست این پسماند و خاکستر آن را برای استفاده در مخلوط بتن غلتکی را تأیید می کند.

ترکهای سازهای ناشی از بار یکی از خرابیهای رایج در روسازی فرودگاه میباشند. بارهای قابل توجهی که از طرف هواپیما بر روسازی وارد میشود اثر زیادی بر روی پارامترهای ترک خوردگی شامل ضرایب شدت تنش مدهای اول، دوم و سوم خواهد گذاشت. در این پژوهش به بررسی اثر بار ضربه ی هواپیما در لحظهی فرود بر روی پارامترهای انتشار ترک پرداخته شده است.