اراﺋﻪ مدل رياضي براي انتخاب تركيب بهينه مواد ضد يخ بومي با كمترين اثر خرابي بر مخلوط هاي آسفالتي در مناطق سردسير و سازگار با محيط زيست

دكتري تخصصي

يكي از روشهاي كنترل يخزدگي و بازگشايي سريعتر راهها در مسيرهاي برفگير در فصل زمستان استفاده از مواد ضديخ است. عليرغم گستردگي استفاده از اين مواد ميتوان گفت استفاده از آن¬ها باعث ضعف مقاومت ماستيك و چسبندگي قير-سنگدانه مي شود كه باعث شكلگيري و رشد خرابي رطوبتي و تركخوردگي خستگي ميشود. عليرغم مطالعات انجام گرفته در مورد اثر مواد ضديخ بر روي خصوصيات مخلوط آسفالتي مشاهده ميشود تاكنون به مكانيسم اثر مواد ضد يخ با استفاده از روش هاي ترموديناميكي كه با رخداد خرابي رطوبتي و ترك خوردگي خستگي در ارتباط است، توجهي نشده است. بر اين اساس، در اين پژوهش به بررسي تاثير دو نوع ضديخ جديد به نامهاي كلسيم منيزيم استات (CMA) و پتاسيم استات (PA) به همراه ضديخ سنتي سديم كلريد (NaCl) بر روي خرابي رطوبتي و تركخوردگي خستگي مخلوطهاي آسفالتي با استفاده از روشهاي مكانيكي و ترموديناميكي در شرايط شبيه¬سازي محيطي، شامل 1، 3 و 5 سيكل يخ-ذوب، پرداخته شده است. از همين رو آزمايشات مقاومت كششي غيرمستقيم (ITS)، آزمايش خستگي به روش كشش غيرمستقيم (ITFT) و انرژي آزاد سطحي (SFE) بر روي 52 تركيب مختلف در شرايط خشك و تر انجام شد. همچنين به منظور افزايش مقاومت مخلوط¬هاي آسفالتي از نانوآهك هيدراته به عنوان اصلاح¬كننده قير استفاده شد. در ادامه با استفاده از نتايج به دست آمده، مدل پيش¬بيني نسبت مقاومت كششي غيرمستقيم (TSR) و نسبت طول عمرخستگي (NfR) با روش¬هاي رگرسيون چندمتغيره (MVR)، روش گروهي مدلسازي داده¬ها (GMDH) و برنامه نويسي ژنتيك (GP) بر اساس متغيرهاي انرژي آزاد سطحي و ساير خصوصيات مخلوط آسفالتي ارائه شده است. نتايج اين پژوهش نشان مي¬دهد كه تاثيرگذاري مواد ضديخ بر نسبت طول عمر خستگي (NfR) مخلوط¬هاي آسفالتي بسيار بيشتر از نسبت مقاومت كششي (TSR) آن¬ها مي¬باشد. در بين مواد ضديخ، مخلوط¬هاي آسفالتي اشباع در CMA داراي بالاترين نسبت مقاومت كششي غيرمستقيم و ضديخ PA، پايين¬ترين نسبت مقاومت كششي و طول عمرخستگي را نتيجه مي¬دهد. محلول¬هاي حاوي ضديخ با كاهش مقاومت قير در برابر ترك خوردگي، سبب گسيخته شدن هر چه سريعتر غشاي قير مي¬شوند و اين درحالي مي¬باشد ¬كه اين مواد داراي مقادير انرژي جداشدگي منفي¬تري در مقايسه با آب مي¬باشند. در بين مواد ضد يخ، محلول PA داراي منفي¬ترين انرژي جداشدگي و محلول¬هاي NaCl و CMA به ترتيب انرژي جداشدگي مطلوب¬تري را دارا مي¬باشند. استفاده از نانوآهك هيدراته (NHL) به عنوان اصلاح¬كننده قير سبب افزايش مقاومت مخلوط¬هاي آسفالتي در برابر رطوبت و خستگي خواهد شد و بيشترين تاثير را در بين مواد ضديخ، بر روي چسبندگي نمونه¬هاي تحت شرايط با CMA گذاشته است. در بين روش¬هاي مختلف جهت ارايه مدل¬پيش¬بيني، روش GP داراي بالاترين ضريب تعيين و كمترين خطا مي¬باشد. با بهينه¬سازي درصد مقادير ورودي به مدل GP، 17/1، 87/0، 21/1 و 34/1 درصد نانوآهك¬هيدراته به عنوان مقادير بهينه مصرفي جهت افزايش همزمان مقاومت رطوبتي و طول عمرخستگي به ترتيب در كل نمونه¬ها، نمونه¬هاي اشباع در CMA، PA و NaCl در پيشنهاد مي¬گردد.

194987

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر غلامحسين حامدي

راه و ترابري

دكتر حميد بهبهاني