به گزارش مشرق به نقل از ایسنا، مهندس سجاد پیرمحمد، دانشجوی دوره دکتری دانشکده مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی دانشگاه علم و صنعت ایران پژوهشی را در قالب رساله دکتری خود و با راهنمایی دکتر مجیدرضا آیت‌اللهی ارائه کرده است.

بر اساس این رساله، ترک خوردگی بتن آسفالتی در جاده‌ها و خیابانها یکی از معضلات عمده رانندگی است. رشد ترک در جاده‌ها معمولاً در اثر رفت و آمد وسائط نقلیه رخ داده و در شرایط دمایی زیر صفر درجه سانتیگراد تسریع می‌شود.

در این رساله با انجام تحلیل­‌های اجزای محدود سازه­ راه بصورت دو بعدی و سه بعدی، نشان داده می­‌شود که ترک می­‌تواند بصورت مودهای مختلف شامل مود I ، مود II و مود ترکیبی I/II در عمق آسفالت گسترش یابد. بنابراین ضروری است که از مواد آسفالتی مقاوم در برابر رشد ترک و شکست تحت این شرایط دمایی و بارگذاری استفاده شود. از آن جا که مواد آسفالتی استفاده شده در جاده­‌ها در دماهای پایین دارای رفتار ترد است، تئوری مکانیک شکست الاستیک خطی برای تعیین مقاومت شکست آنها مناسب است.

در این رساله مقاومت شکست یا ضریب شدت تنش بحرانی مواد آسفالتی مختلف با دانه‌بندی‌ها، قیرها، درصدهای فضای خالی و ضخامت­های مختلف در چندین شرایط دمایی و تحت بارگذاری‌های مختلف از مود I خالص تا مود II خالص با انجام آزمایش خمش سه­ نقطه­‌ای بدست آمده و مقایسه می­‌شوند. برای انجام آزمایش­‌های شکست بر روی مواد آسفالتی، نمونه نیم­ دیسک خمشی حاوی ترک لبه­ای و قائم پیشنهاد شده است که قابلیت ایجاد مودهای مختلف بارگذاری (مود I ، مود II و مود ترکیبی I/II ) را دارد.

نتایج آزمایش­‌های انجام شده بر روی مواد آسفالتی مختلف نشان می­‌دهد که مخلوط های آسفالتی حاوی سنگدانه­‌های درشت­تر، قیرهای نرم‌تر و درصد فضای خالی کمتر، بهتر در برابر رشد ترک مقاومت می­‌کنند. همچنین نتایج نشان می­‌دهد که با کاهش دما، مقاومت شکست بتن آسفالتی ابتدا افزایش یافته و سپس کاهش می­‌یابد. مطابق آزمایش­‌های انجام شده بر روی نمونه­‌های نیم­ دیسک خمشی با ضخامت­های مختلف، پارامتر ضخامت تأثیری بر روی مقاومت شکست مواد آسفالتی در شرایط دمایی پایین ( -10˚C ) ندارد. همچنین نشان داده می­‌شود که نتایج این آزمایش­‌ها با معیار شکست بیشینه تنش مماسی تعمیم­ یافته همخوانی خوبی دارند.

خواص شکست آسفالت علاوه بر دما به نرخ بارگذاری نیز وابسته است. در نرخ­ بارگذاری‌های پایین، هنگامی که سرعت حرکت وسائط نقلیه پایین است، مواد آسفالتی رفتار ویسکوالاستیک از خود نشان می­‌دهند که در این شرایط تئوری مکانیک شکست الاستیک خطی برای بیان نحوه رشد ترک دیگر از دقت لازم برخوردار نیست. بنابراین در قسمت انتهایی تحقیق، این رفتار شکست آسفالت تحت بارگذاری مود I خالص با استفاده از روش ناحیه چسبناک مورد بررسی قرار می­‌گیرد و پارامترهای مختلف آن مانند انرژی چسبناک و استحکام چسبناک، برای چند نوع ماده آسفالتی با قیرها و درصدهای فضای خالی مختلف محاسبه می­‌شود.