تاثير پيرشدگي بلندمدت بر ترك‌خوردگي دماپايين مخلوط‌ هاي آسفالتي با استفاده از روش‌هاي مكانيكي و ترموديناميكي

Effect of long-term aging on low-temperature cracking of asphalt mixtures using mechanical and thermodynamic methods

در اكثر پژوهش‌هاي موجود به منظور بررسي پيرشدگي بر عملكرد مخلوط آسفالتي از نتايج آزمايش‌هاي مكانيكي به منظور بررسي پتانسيل ترك خوردگي حرارتي يك مخلوط آسفالتي استفاده مي‌شود و به خصوصيات پايه‌اي مصالح كه در رخداد ترك‌خوردگي دماپايين مهم هستند، كمتر توجه مي شود. بر اين اساس، مطالعه حاضر به بررسي تاثير پيرشدگي بر تركخوردگي دماپايين 12 تركيب مختلف مخلوط آسفالتي از طريق روش هاي مكانيكي و انرژي آزاد سطحي، كه بر پايه خصوصيات اصلي مواد است، پرداخته است. ارزيابي تركخوردگي حرارتي مخلوط هاي آسفالتي از طريق انجام آزمايش مكانيكي خمش نيم دايرهاي و آزمايش هاي ترموديناميكي از طريق تعيين مولفه‌هاي انرژي آزاد سطحي قير و سنگدانه انجام شده است. نتايج به دست آمده نشان دادند كه پارامترهاي انرژي شكست و چقرمگي شكست كه به عنوان شاخص تعيين حساسيت مخلوط آسفالتي در برابر ترك‌خوردگي دمايي شناخته مي‌شوند، براي مخلوط هاي آسفالتي پيرشده به ترتيب بين6/3تا 13/7 درصد و بين 6/5 تا 10/7 درصد كمتر از مخلوط هاي كنترل مي باشد. نتايج آزمايش‌هاي انرژي آزاد سطحي نشان مي‌دهد پيرشدگي باعث افزايش در مولفه غيرقطبي بين 3/1-5/1 درصد و كاهش در مولفه‌هاي اسيدي و بازي انرژي آزاد سطحي قير به ترتيب بين 41/2-53/4 درصد و بين 334/2-349/6 درصد مي‌شود. اين نتايج باعث شده است تا مقدار انرژي آزاد پيوستگي از 0/63 تا 1/03 (ergs/cm2) افزايش يابد. همچنين، پيرشدگي باعث كاهش در انرژي آزاد چسبندگي قير-سنگدانه مي‌شود كه مقدار حداكثر كاهش 2/61 (ergs/cm2) بوده است. اين بدان معناست كه پيرشدگي باعث كاهش پوشش‌پذيري قير بر روي سطح سنگدانه و مقاومت در برابر گسيختگي در سطح تماس قير-سنگدانه مي شود.

In most existing studies to investigate the aging performance of asphalt mixes, the results of mechanical tests are used to investigate the thermal cracking potential of an asphalt mix and less attention is paid to the basic properties of materials that are important in the event of this cracking. Accordingly, the present study investigates the effect of aging on thermal cracking of 12 different compositions of asphalt mixtures through mechanical methods and free surface energy (SFE), which is based on the main properties of the material. Thermal cracking of asphalt mixtures has been evaluated by performing semi-circular bending mechanical tests and thermodynamic tests by determining the SFE components of bitumen and aggregates. The results showed that the parameters of fracture energy and fracture toughness, which are known as indicators of sensitivity of asphalt mix to thermal cracking, for aged asphalt mixtures between 6.3-13.7% and between 6.5-10.7%, respectively. The results of SFE tests show that aging causes an increase in the non-polar component between 1.3-1.5% and a decrease in the acidic and basic free energy components of bitumen between 41.1-53.4% and between 334.2-349.6%, respectively. These results have increased the amount of free cohesive energy from 0.63 to 1.03 (ergs/cm2). Also, aging reduces the free energy of bitumen-aggregate adhesion with a maximum reduction of 2.61 (ergs/cm2). This means that aging reduces the coverability of bitumen on the aggregate surface and the resistance to fracture at the bitumen-aggregate interface.