بررسي مدل‌هاي پيش‌بيني مدول ديناميك جهت تعيين خواص ويسكوالاستيك مخلوط‌هاي آسفالتي داغ، گرم و حاوي خرده آسفالت

Evaluation of Dynamic Modulus Prediction Models for Determination of Viscoelastic Properties of Hot, Warm and RAP-contained Asphalt Mixtures

يكي از نيازهاي طراحي روسازي آسفالتي به روش مكانيستيك – تجربي تعيين مشخصات ويسكوالاستيك مخلوط آسفالتي، از جمله مدول ديناميك و زاويه فاز، است. از آنجايي كه آزمايش تعيين مدول ديناميك مخلوط آسفالتي زمان­بر و گران است، مدل­هايي جهت پيش­ بيني آن توسط محققين مختلف ارائه شده است. هدف از مطالعه حاضر، بررسي برخي مدل­هاي پيش ­بيني موجود جهت تعيين خواص ويسكوالاستيك مخلوط­ هاي آسفالتي داغ، گرم و حاوي خرده آسفالت است. براي اين منظور، مخلوط­ هاي آسفالتي با دو نوع دانه­ بندي (با اندازه سنگدانه بيشينه اسمي 9/5 و 19 ميلي­متر) كه معرف مخلوط­ هاي لايه رويه و آستر هستند و نيز سه نوع قير خالص، قير اصلاحي با افزودني ساسوبيت و قير بازيافتي به روش روسازي ممتاز طراحي شدند. آزمايش­هاي رئومتر برشي ديناميك روي قيرها و تعيين مدول ديناميك روي مخلوط ­ها انجام شدند. مدل تجربي NCHRP 1-40D و مدل­هاي ميكرو مكانيكي Hirsch و شكل اصلاح شده آن براي پيش­ بيني مدول ديناميك مخلوط آسفالتي با داده­ هاي آزمايشگاهي ارزيابي شدند. با بررسي نتايج مشخص شد كه مدل تجربي NCHRP با انجام واسنجي نتايج خيلي خوبي دارد (R2>0.95) و پس از آن مدل­هاي نيمه تجربي و ميكرومكانيكي Hirsch اصلاح شده و Hirsch عملكرد مناسبي داشتند. تمامي مدل­ها در پيش ­بيني مدول مخلوط ­هاي با دانه­ بندي ريزتر عملكرد بهتري داشتند. به نظر مي ­رسد كه مدل­هاي مورد بررسي در به حساب آوردن مقاومت ناشي از برخورد سنگدانه ­ها چندان موفق عمل نمي ­كنند. استفاده از مدل­هاي پيش­بيني مدول براي پياده ­سازي روش طراحي جديد در سطح 2 مناسب مي ­باشد.

One of the requirements for mechanistic-empirical design of asphalt pavement is determining the viscoelastic properties of asphalt mixture, including dynamic modulus and phase angle. Since the dynamic modulus test of asphalt mixture is time consuming and expensive, some prediction models have been proposed by various researchers. The purpose of the present study was to investigate some of the available predictive models to determine the viscoelastic properties of hot, warm and RAP-contained asphalt mixtures. For this aim, asphalt mixtures with two types of gradation (with a nominal maximum aggregate size of 9.5 and 19 mm) representing the mixtures prepared for surface and binder layers, as well as three kinds of bitumen, including neat bitumen, Sasobit-modified bitumen and reclaimed bitumen, were designed according to Superpave method. Dynamic shear rheometer and dynamic modulus tests were performed on the bitumen and the mixtures, respectively. The empirical model of NCHRP 1-40D and micro-mechanical models of Hirsch and its modified form were evaluated for estimating the dynamic modulus of asphalt mixtures using laboratory measurements. It was found that the empirical model of NCHRP performed very well after calibration (R2> 0.95) and then the semi-empirical and micromechanical models of modified Hirsch and Hirsch had a good performance. All models had a better predictability for the modulus of fine graded mixtures. It seems that the considered models are not successful in taking into account the resistance from aggregates interlocking. Application of dynamic modulus prediction models is suitable for implementation of the new design method at Level 2.