مدلسازي و بررسي چسبندگي قير مسلح با الياف، به سنگدانه با استفاده از آزمون خروج (Pull-out)

An Investigation into the Adhesion of FiberReinforced Bitumen to Aggregates by using PullOut Test

مسلح سازي قير به كمك الياف ازجمله راهكارهاي نسبتا جديد در جهت بهبود خواص مكانيكي مخلوط بتن آسفالتي است. مزيت رقابتي اقتصادي، سرعت و سهولت اجرا و بهبود خواص فيزيكي و مكانيكي از جمله مزاياي تسليح قير با استفاده از الياف در مقايسه با ساير افزودني‌ها، نظير پليمرهاست. اما، بحث چسبندگي قير به مصالح سنگي از جمله پارامترهاي تعيين كننده دوام روسازي است. بنابراين، هدف اصلي اين مقاله، بررسي ميزان چسبندگي قير مسلح با الياف به مصالح سنگي است. اين مهم، در دو بخش نظري (مدلسازي) و آزمايشگاهي محقق گرديده است. در بخش نظري، از يك مدل مكانيكي مبتني بر "روش تعادل نيروها" و "نظريه سرش اليافي در مواد مركب مسلح با الياف كوتاه" جهت محاسبه نيروي خروج سنگدانه از درون قير مسلح با الياف استفاده گرديد. در بخش آزمايشگاهي، از الياف پلي‌پروپيلن و پلي‌استر با طول‌ 12 ميلي‌متر در درصدهاي وزني 1/0%، 2/0% و 4/0% به منظور تسليح قير 6070 استفاده شد. مصالح سنگي نيز شامل دو نوع سنگدانه سيليسي و آهكي بودند. در گام بعدي، دستگاه كشش اينسترون به منظور انجام آزمون خروج1 تجهيز گرديد. در اين آزمون، نيروي لازم براي بيرون كشيدن قطعه سنگدانه از درون قير و يا قير مسلح با الياف در حالت‌هاي مختلف اندازه‌گيري شد. مقايسه نتايج آزمايشگاهي و مدل‌سازي نشان مي‌دهد مدل مذكور، توانايي پيش‌بيني نيروي خروج را بخوبي دارد.

Using fibers to reinforce bitumen is a new method to improve mechanical properties of asphaltconcrete. Economical competitive advantages, easy to work and improvement of physical and mechanical properties are the benefits of reinforcing asphaltconcrete by using fibers in comparison with other modifiers, e.g. polymers. This paper investigates the adhesion of aggregates to fiberreinforced bitumen. This concept has been described in two parts including theoretical and experimental sections. In the former section, pullout force of aggregate through a fiberreinforced bitumen has been modeled by using "forceequilibrium method" and "slippage theory of short fiber composite theory". In the later section, polypropylene and polyester fibers of 12 mm length at 0.1%, 0.2% and 0.4% were used to reinforce 6070 bitumen. Both of lime and quartz aggregates were considered in experimental design. Consequently, the instron tensile tester was modified to perform pullout tests. Pullout test measured the force required to pullout the aggregate through the bitumen and/or fiberreinforced bitumen. The experimental results showed that the proposed model can predict the pullout force of fiberreinforced samples.