Abstract

Cracking is a common failure in concrete asphalt mixtures due to fatigue and low temperatures. For centuries fibers have been used to reinforce materials and short and long fibers have extensive use in Portland cement concrete to control cracking and provide residual capacity. In the field of flexural pavements, fibers are commonly used in mixtures like stone mastic asphalt to increase the asphalt content that this mixture requires without binder drain down. Although many works show the reinforcement of asphalt mixtures with short fibers, there is a lack of information about the design and performance of asphalt mixtures incorporating macrofibers. This work explores the use of glass macrofibers in asphalt concrete mixtures.

Improvements in fracture behavior at low to medium temperatures were found and macrofibers increased the first peak fracture stress and gave higher residual stress capacity. Additionally, rutting behavior was significantly improved by the addition of fibers reaching up to 50% reduction in permanent deformation with respect to mixtures without fibers.

نمونه ترجمه مقاله:دانلود ترجمه مقاله ماکرو فیبرهای شیشه ای

1. مقدمه

الیاف ها قرن ها است که برای مسلح سازی مواد شکننده و تاثیر گذاری بر روی فرایند ترک خوردگی با افزایش سختی، مقاومت کششی و دوام مواد، مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان یک مثال، بتن مسلح شده با الیاف (FRC) توسعه پیدا کرده است. اگرچه بتن آسفالتی در دماهای متوسط تا بالا، رفتاری ویسکوالاستیک دارد، اما در دماهای پایین به عنوان یک ماده شکننده عمل می کند.

در زمینه روکش های جاده ای، الیاف ها به طور فراگیر در مسلح سازی بتن های آسفالتی استفاده نشده است.  الیاف های سلولوزی به مقدار زیادی معمولا در مخلوط هایی مثل آسفالت های ماستیک سنگی (SMA) یا آسفالت های متخلخل برای افزایش درصدی از آسفالت استفاده شده اند که این مخلوط ها در طول اختلاط و فرایند قرار دهی، نیاز به زهکشی نداشته باشند.

ماهرز و همکاران به مطالعه یک SMA با میکرو الیاف های شیشه ای پرداختند و دریافتند که رفتار خستگی و مدول دینامیک آن بهبود می یابد؛ آن ها همچنین متوجه شدند که رفتار شیار پذیری مخلوط نیز بهبود می یابد. مزایای الیاف ها در بهبود شیار پذیری می تواند ناشی از افزایش سازگاری آن با چسب ها و مکانیزم قفل شدن بین مصالح باشد.

یک پدیده جالب در حین انجام آزمایش امکان بارگذاری شتاب دار توسط کووتی و همکاران بیان شده است. بتن های آسفالتی با میکرو الیاف های پلی استر، ترک های ریزی را نشان می دادند اما این ترک ها تا سطحی از الگوهای ترک سوسماری، انتشار یا افزایش پیدا نمی کردند. در این مورد، همچنین در FRC، الیاف ها به صورت یک سری تنش های انتقال یافته پل مانند عمل می کنند و رشد ترک ها را محدود می کنند.

بررسی زیادی بهبود رفتار بتن های آسفالتی مسلح شده با الیاف را گزارش می دهند (FRAC). با این حال، تمام کار های ذکر شده به الیاف های کوتاه (طول کمتر از 25 میلیمتر) اشاره دارند. با توجه به اطلاعات نویسنده، هیچ مطالعه ای درباره بررسی الیاف های ماکرو (بلند) (با طول بیشتر از 35 میلیمتر) در دسترس نیست. علاوه بر این، مشاهده می شود که هیچ روش طراحی ای برای این نوع از مخلوط های FRAC وجود ندارد. الیاف ها معمولا در ملات ها و بتن های سیمانی پرتلندی برای کنترل ترک خوردگی و بدست آوردن ظرفیت بار پس ماند در حالت ترک خورده استفاده می شوند. مکانیزم عمل و بهبود ماکرو الیاف ها در زمینه مخلوط های بتن آسفالتی همچنان بسیار نا شناخته است. کار حاضر به تحلیل اثرات ترکیب الیاف ها بر روی عملکرد مخلوط آسفالتی با توجه به پاسخ شکست در دماهای پایین و شیار پذیری روکش جاده ای در دماهای بالای سطح سرویس دهی، می پردازد. نتایج بدست آمده از مخلوط های آسفالت با ترکیب الیاف های شیشه ای میکرو و ماکرو با آن نتایج بدست آمده در کنترل آسفالت های بتنی بدون الیاف، مقایسه شده است.

2. آزمایشات

ابتدا، به عنوان یک مطالعه مقدماتی، الیاف های شیشه ای و پلی استر با بتن آسفالتی متداول ترکیب شدند و اثر آن ها بر روی شیار پذیری (در دمای 60 درجه) و عملکرد شکست (در دماهای کمتر از 10 درجه) مطالعه شد. در فاز دوم، با یک روش جدید، ویژگی های مشابه بر روی بتن های آسفالتی مشابه که دوز های مختلفی از ماکرو الیاف های شیشه داشت، تحلیل شد (با طول 54 میلیمتر). علاوه بر این، ویژگی های حجمی و مکانیکی این FRAC مطالعه شد.