ترک خوردن آسفالت در اثر سرما

ترک خوردن دمای پایین

مکانیسم ترک خوردن دمای پایین در شکل ۵ نشان داده‌شده است. لایه آسفالت تحت تأثیر یک تنش کششی با توزیع در عمق قرار می‌گیرد. این فشارها از ساختار آسفالت وقتی سرد می‌شود به وجود می‌آید و این فشارها تابعی از تغییرات دما و مشخصات relaxation، مدول‌های سختی و ضریب گسترش آسفالت هستند. فشارها ضرورتاً یکسان نیستند زیرا دمای جاده می‌تواند با عمق متفاوت باشد. این فشارهای به شکل بالقوه می‌توانند ترک‌هایی ایجاد کنند که از سطح به عمق انتشار یابد.

هنگامی‌که آسفالت سردتر می­شود، ابتدا تنش کششی ( β_ᶎ) آن افزایش می‌یابد و سپس در اثر میکرو ترک‌های ایجادشده در ماتریکس بایندر شروع به کاهش می‌کند. این به دلیل انقباض تفاضلی است که از تفاوت زیاد بین ضریب گسترش دمایی سنگ‌دانه و قیر به وجود می‌آید. این شکست‌ها می‌تواند به‌عنوان رویدادهای صوتی تشخیص داده شود، می‌توان از یک میکروفن حساس برای ثبت افزایش اتفاق افتادن شکست با کاهش دما استفاده کرد.

در زمان مشابه، همان‌طور که مواد توانایی relaxation خود را از دست می‌دهند تنش دمایی (σ) ایجاد می‌شود، در برخی نقاط تنش دمایی قدرت مواد را افزایش خواهد داد. این احتمال، دمای، شکست دمای پایین را تعریف می‌کند (ترک خوردن هم‌زمان). تفاوت بین تنش کششی و تنش دمای پایین به‌عنوان قدرت کشش رزرو شناخته می‌شود و آن رزروی است که برای تطبیق فشارهای تحمیل‌شده اضافی در دسترس است. این در شکل ۶ نشان داده‌شده است.

منحنی‌های نشان داده‌شده در شکل ۶ می‌تواند به‌وسیله آزمون مهار تنش حرارتی نمونه (TSRST)[1] و آزمون تنش مستقیم هم‌دما در محدوده‌ای از دماهای پایین مشتق شود. این آزمون‌ها در[۲]SHRP توسعه داده‌شده است. باوجود گران بودن و زمان­بر بودن، این آزمون به‌عنوان یک وسیله قابل‌اعتماد برای پیش‌بینی دمایی که در آن یک جاده به دلیل فشارهای دمایی زیاد ترک خواهد خورد در نظر گرفته می­شود. نتایج به شکل قابل قبولی تجدید پذیر هستند و رتبه‌بندی نسبی مواد با کارایی میدان مطابق است. مطالعات ترک خوردن دمای پایین به‌طورکلی این نتیجه را داشته است که به‌منظور کاهش ترک خوردن، سختی بایندر نباید از یک محدوده تعریف‌شده در پایین‌ترین دمای جاده بیشتر باشد.

در SHRP، از رئومتر باریکه خمشی (BBR) به‌منظور ایجاد یک نمودار کلی برای سختی قیر به‌عنوان تابعی از زمان بارگذاری و دما استفاده می‌شود. از این نمودار برای پیش‌بینی دمایی که در آن قیر در زمان بارگذاری ۶۰ ثانیه دارای سختی ۲۰۰ مگاپاسکال است استفاده می‌شود. این حد شاخص SHRP برای بایندر در شرایط آب‌وهوای سرد است. به‌هرحال، بعد از تکمیل شدن برنامه SHRP، آزمایش‌های اولیه پیشنهاد شد که این شاخص سخت‌گیرانه است و محدودیت به ۳۰۰ مگا پاسکال افزایش یافت.

جان و وینسون نتیجه گرفتن که TSRST یک شناساگر عالی ترک خوردن در دمای پایین ارائه می‌کند. به‌علاوه، کینگ و همکارانش نیز چنین نتیجه‌ای گرفتند. نشان داده شد نتایج به دست آمده به‌وسیله TSRST خیلی خوب با پیش‌بینی دما به‌وسیله BBR رابطه دارد (R²=0.96) و BBR دقیقاً یک شناساگر کارایی بهتر است. به‌هرحال، کارهای اخیر، پیشنهاد می‌کند که چقرمگی شکست باید در معیارهای گنجانده شود تا بتوان کارایی قیر اصلاح‌شده با پلیمر را حساب کرد.

ترک خوردن در دمای پایین یک نگرانی ویژه در کشورهایی مانند کانادا، آمریکای شمالی، شمال و شرق اروپا و شمال آسیا است که دما در آن‌ها به کمتر از ۴۰ درجه سانتی­گراد می‌رسد. برای مقابله با این مشکل، معمولاً از بایندر نرم­تر استفاده می‌شود. مشخص‌شده ریسک ترک خوردن دمای پایین در درجه اول به خواص قیر وابسته است و ویسکوزیته و حساسیت دمایی بایندر مهم‌ترین خواص است. وقتی سختی قیر افزایش یابد ریسک ترک خوردن نیز افزایش می‌یابد. تغییر در درجه و نوع سنگ‌دانه تأثیر خیلی کمی دارد و افزایش در مقدار بایندر حساسیت مخلوط را به شکست حرارتی فقط اندکی کاهش می­دهد.

[۱] Thermal stress restrained specimen test

[۲] Strategic Highways Research Program

ترک خوردن دمایی آسفالت چیست؟

قیر فیدار، کارخانه قیر، بشکه فلزی صادراتی، بشکه قیر صادراتی، ساخت بشکه قیرصادراتی، اصفهان، شاهین شهر، مورچه خورت مجتمع صنعتی محمدیه