ارزیابی رفتار تغییر شکل برگشت ناپذیر بتن آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای با استفاده از روش المان های مجزا

یکی از معیار های عملکردی اصلی روسازی های انعطاف پذیر، مقاومت آنها در برابر شیارشدگی یا تغییر شکل دائم است. بررسی پیشینه تحقیقات نشان می دهد که در سراسر دنیا سالانه هزینه های قابل توجهی برای ترمیم یا بازسازی خرابی های ناشی از بروز این پدیده صرف می گردد. در این خصوص راهکارهای متعددی مد نظر قرار گرفته است که از جمله آنها می توان به استفاده از مصالح با خصوصیات منطبق بر شرایط آب و هوایی -مانند استفاده از طبقه بندی pg قیرها-، استفاده از مخلوط های آسفالتی مقاوم در برابر شیار شدگی مانند مخلوط آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای (sma) و نیز افزایش سطح کنترل کیفیت اجرای راهها اشاره نمود. از طرفی، در دهه اخیر با توسعه شیوه های مبتنی بر رویکرد مکانیستیک، محققین علم روسازی تمایل دارند که تمامی مشخصات عملکردی روسازی ها و مخلوط های آسفالتی را بر پایه قوانین ریاضی و علم فیزیک بیان نمایند و از رویکرد صرفاً تجربی رایج در گذشته فاصله گیرند. بر این اساس در دهه اخیر استفاده از مدلسازی های عددی در این شاخه از علم گسترش چشمگیری یافته است. از این میان می توان به استفاده از روش های المان محدود و نیز روش المان مجزا اشاره نمود. اگرچه تا کنون استفاده از روش المان های مجزا در مقایسه با روش المان محدود، در روسازی ها گستردگی کمتری داشته است، لیکن این روش به نسبت سایر رویکردهای عددی از مزایای ویژه ای برخوردارد است. مهمترین برتری این روش قابلیت در نظر گرفتن تأثیر ریزساختار مصالح و نیز اثر لغزش میان دانه ای است که مهمترین مکانیزم در تغییر شکل مخلوط های آسفالتی شناخته می شود. بر این اساس، در پایان نامه حاضر، با بررسی مصالح بومی موجود در کشور ابتدا اقدام به طراحی سه مخلوط آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای گردید. سپس عملکرد خزشی این مخلوط ها در مقایسه با یکدیگر و نیز با مخلوط آسفالتی توپکای رایج طراحی شده مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین با استفاده از تکنیک های پردازش تصویر اقدام به ثبت بافت داخلی نمونه ها شده و از این اطلاعات جهت تولید هندسه مدل اولیه در روش المان های مجزا استفاده گردید. مدل المان های مجزای مزبور در محیط نرم افزاری ویژوال فرترن ایجاد شده و به نحوی اصلاح گردید که توانایی در نظر گرفتن شکل ذرات را داشته باشد. نتایج بیانگر آن است که با درشت دانه تر شدن مخلوط های sma مورد مطالعه در این تحقیق، مقاومت شیارشدگی آنها کاهش می یابد. نتایج مدلسازی انجام شده نیز موید این امر است. در نهایت نتیجه گیری شده است که مدل المان مجزای دوبعدی ایجاد شده در این پایان نامه قابلیت شبیه سازی آزمایش مزبور را داشته ولی پیش بینی بهتری از عملکرد مخلوط های sma ارائه می دهد.