مقاله تحلیل عددی رفتار مکانیکی آسفالت‌های اصلاح‌شده پلیمری تحت بارگذاری دینامیکی با آباکوسچهارشنبه 24, سپتامبر 2025

چکیده:
در سال هاي اخير براي توليد مخلوط هاي آسفالتي با مقاومت بهتر در برابر شيارشدگي، ترك¬هاي خستگي و ترك¬هاي حرارتي از قيرهاي اصلاح شده با پليمر استفاده شده است. پژوهش هاي انجام شده در دهه هاي اخير نشان داده است كه استفاده از پليمرها در مخلوط¬های آسفالتي سبب بهبود خصوصيات آنها و به تأخير انداختن خرابي ها در روسازي مي شود. نقش مهم كيفيت روسازي بر ايمني و راحتي استفاده كنندگان از مسير و همچنين كاهش هزينه هاي دوره بهره برداري، پژوهشگران حوزه روسازي آسفالتي را بر آن داشته است تا با توليد آسفالت اصلاح شده نسبت به افزايش مقاومت و دوام آن در برابر بارهاي ترافيكي و شرايط گوناگون آب و هوايي اقدام كنند. افزودني¬هاي پليمري مانند استایرن بوتادین استایرن(SBS)، اتیلن وینیل‌استات (EVA) و پلی‌اتیلن (PE)به عنوان اصلاح كننده خصوصيات قير و نهايتاً مخلوط آسفالتي با تجربيات موفقي همراه بوده است و عملكرد اساسي آنها متأثر از خواص فيزيكي، شيميايي و رئولوژيك قير است. به‌ویژه پلیمر SBS که به‌عنوان یک پلیمر ترموپلاستیک الاستومری شناخته می‌شود، در بهبود مقاومت در برابر شیارشدگی عملکرد قابل‌توجهی از خود نشان داده است.
نرم افزار آباکوس از جمله ابزارهایی است که می¬تواند مبتنی بر روش المان محدود و با در نظر گرفتن همه پارامترهای تعیین کننده، رفتار مخلوط آسفالتی را شبیه سازی نماید. استفاده از سری پرونی یکی از تکنیک¬های رایج جهت تشریح رفتار ویسکوالاستیک مخلوط آسفالتی در نرم افزار آباکوس محسوب می شود. برای این منظور، نیاز است تا پارامترهای لازم در این زمینه شامل ثابت های پرونی، مدول الاستیسیته لحظه ای و نسبت پواسون مخلوط آسفالتی تعیین شوند. از طرفی، تعیین این پارامترها از طریق آزمایش علاوه بر صرف زمان و هزینه¬های زیاد، نیاز به تجهیزات پیشرفته آزمایشگاهی دارد. لذا در این تحقیق تلاش شده است به‌منظور ارزیابی تأثیر استفاده از پلیمر بر رفتار مکانیکی آسفالت تحت بارگذاری دینامیکی، مدلی عددی با استفاده از آباکوس استفاده شود. این مدل شامل تعریف مصالح ویسکوالاستیک و پلاستیک، شرایط مرزی واقعی، بارگذاری سینوسی متغیر و تحلیل در حوزه زمان است. تحلیل تغییر مکان قائم نمونه‌ها حاکی از آن است که نمونه‌های اصلاح‌شده نسبت به نمونه شاهد، در برابر بارهای دینامیکی رفتار پایدارتری داشته و تغییر شکل‌های دائمی آن‌ها به‌طور میانگین تا ۳۵ درصد کاهش یافته است. در میان سه نوع پلیمر، SBS بهترین عملکرد را از نظر کاهش کرنش ماندگار و یکنواختی توزیع تنش نشان داد. از این‌رو، استفاده از SBS به‌عنوان گزینه برتر برای اصلاح آسفالت در مناطق پرترافیک و گرمسیری توصیه می‌شود.

واژگان کلیدی: آسفالت‌های اصلاح‌شده پلیمری، بارگذاری دینامیکی، نرم‌افزارآباکوس