دانلود مقاله اثر چرخه ذوب و انجماد بر توپولوژی های خالی و خواص مکانیکی آسفالت
چکیده
1. مقدمه
2. مطالب و روش ها
3. نتایج و بحث
4. نتیجه گیری
منابع
Abstract
1. Introduction
2. Materials and methods
3. Results and discussion
4. Conclusions
Declaration of Competing Interest
Acknowledgements
References
چکیده
یخ زدگی و ذوب شدن آسفالت در آب و هوای سرد آسیب می زند. آبی که در دماهای پایین وارد منافذ آسفالت می شود ممکن است تخریب آن را تسریع کند. آب می تواند به منافذ منبسط شود، محتوای فضای خالی و شکل آن را تغییر دهد، بنابراین ساختار داخلی آسفالت و خواص شکستگی را تحت تأثیر قرار می دهد. ما می‌توانیم انواع آسفالت بادوام‌تری بسازیم اگر بفهمیم توپولوژی خالی با چرخه‌های انجماد و ذوب چگونه تغییر می‌کند. هدف از این مطالعه ایجاد ارتباط بین خواص مکانیکی آسفالت و خواص توپولوژیکی حفره ها می باشد. برای تعیین ساختار داخلی آنها، انواع آسفالتی که آسفالت متراکم و آسفالت با حفره‌ها را نشان می‌دهند، ساخته شده و قبل و بعد از هر چرخه انجماد و ذوب، عکس‌برداری با اشعه ایکس انجام شد. ما همچنین خواص مکانیکی آسفالت را به دست آوردیم و آنها را با خواص فضای خالی مرتبط کردیم. مشخص شد که آسفالت متراکم کمترین میزان تخریب را در شرایط مرطوب دارد که با شکاف‌های غیر متصل مشخص می‌شود، که تقریباً با چرخه‌های یخ-ذوب ثابت بود. با این حال، آسفالت متراکم کمترین دوام را در شرایط خشک در مقایسه با آسفالت‌های با حفره‌های بیشتر داشت. آسفالت با 10 درصد فضای خالی به دلیل میزان نگهداری آب بالا، در چرخه‌های اولیه با سرعتی تند تخریب می‌شود. در نتیجه حفره‌های بزرگ‌تر، آسفالت با محتوای منافذ بالاتر در چرخه‌های بعدی به دلیل کاهش احتباس آب، فلات شد. این مطالعه نشان می‌دهد که توپولوژی فضای خالی داخلی بر خواص مکانیکی آسفالت در طول چرخه‌های انجماد و ذوب تأثیر می‌گذارد. این نتایج را می توان برای درک تغییرات در تلفات مکانیکی آسفالت ناشی از چرخه های انجماد- ذوب و اعتبارسنجی مدل های عددی برای انجام مطالعات پارامتری تخریب یخ-ذوب آسفالت استفاده کرد.
توجه! این متن ترجمه ماشینی بوده و توسط مترجمین ای ترجمه، ترجمه نشده است.
Abstract
Frost and thawing damage asphalt in cold climates. Water that enters the pores of asphalt at low temperatures may accelerate its degradation. Water can expand into pores, altering the void content and shape, thus affecting the asphalt's internal structure and fracture properties. We can develop more durable asphalt types if we understand how void topology changes with freeze–thaw cycles. The purpose of this study is to establish a correlation between the mechanical properties of asphalts and the topological properties of voids. To determine their internal structure, various asphalt types representing dense asphalt and asphalt with voids were made and X-rayed before and after each freeze–thaw cycle. We also obtained the mechanical properties of asphalt and correlated them with the void properties. It was found that dense asphalt has the lowest degradation rate in wet conditions characterised by non-connected gaps, which was approximately constant with freeze–thaw cycles; however, dense asphalt was least durable under dry conditions compared with asphalts with more voids. Due to its high water retention rate, asphalt with a 10% void content degraded at an accelerated rate during the initial cycles. As a result of bigger voids, asphalt with a higher pore content plateaued in later cycles due to reduced water retention.
Introduction
Asphalt mixture is a heterogeneous material made of aggregates, mineral filler, and a bituminous binder. It is compacted at temperatures ranging between 135 °C and 155 °C; asphalt mixtures may also include voids, up to more than 20 % of the total asphalt's volume, depending on the gradation and compaction methodology. Asphalt is the most used material to build pavement surfaces. Asphalt undergoes different mechanical loads and environmental conditions during its lifetime, leading to crack and damage and reducing its lifespan [1], [2]. In particular, the extreme environmental condition in cold regions with large temperature fluctuations [3] and the water permeation are some of the most harmful deterioration mechanisms that may affect asphalt, leading to thermal stress [4], loss of adhesion at the interface between aggregate and bitumen [5], and loss of cohesion of the binder [6].
Conclusions
Several types of asphalt with acceptable air void contents ranging from 3% to 14% were examined for their influence during freeze–thaw cycles, where a correlation between differences in air void topology and changes in mechanical properties was established. According to the results in this study, the topological properties evolution under freeze–thaw cycles was influenced by three different phenomena: (1) volume increase of the existing voids and formation of small cracks, (2) voids coalescence, and (3) cracking and new voids formation. The voids were analysed using X-ray CT scans after every freeze–thaw cycle, and the mechanical properties were measured from 3-point bending tests. The following conclusions were obtained:
The three different asphalts had different behaviours when exposed to freeze–thaw cycles, attributed to the different aggregate size distributions and air void topologies. Hence, the durability of asphalt to freeze–thaw cycles could be controlled by carefully selecting the aggregate gradation, aggregate morphology and air void topologies.