كاليبراسيون مدل‌هاي ويتزاك و ويتزاك اصلاح شده براي پيشبيني مدول ديناميكي لايه‌هاي آسفالتي در حال بهره‌برداري

Calibration of Witczak and Modified Witczak Models for Prediction of Dynamic Modulus of In-Service Asphalt Layers

يكي از ورودي‌هاي مهم روش طراحي روسازي آسفالتي مكانيستيك – تجربي (MEPDG)، مدول ديناميكي (|E*|) است كه به عنوان مشخصه رفتار ويسكوالاستيك مخلوط‌هاي آسفالتي شناخته مي‌شود. MEPDG براي تعيين مدول ديناميكي لايه‌هاي آسفالتي در روسازي‌هاي در حال بهره‌برداري، از تركيبي از نتايج آزمايش افت و خيزسنج وزنه افتان (FWD) و مدل‌هاي پيش‌بيني آزمايشگاهي مدول ديناميكي بهره مي‌گيرد. اين در حالي است كه اين روش با چالش‌هايي همراه بوده و نياز به ارائه مدل‌هاي دقيق و بهبود روش فعلي احساس مي‌شود. در اين پژوهش با انجام آزمايش‌هاي ميداني و آزمايشگاهي در ده سايت روسازي آسفالتي در استان‌هاي خوزستان و كرمان، به بررسي و تحليل مدول ديناميكي درجاي لايه‌هاي آسفالتي با استفاده از نتايج محاسبات بازگشتي FWD پرداخته شده است. در هر سايت، آزمايش FWD انجام شده و مغزه‌هايي براي تجزيه و تعيين خصوصيات حجمي مخلوط‌ها و مشخصات ويسكوزيته قيرهاي بازيابي گرفته شده است. نتايج اين پژوهش نشان مي‌دهد با استفاده از مدل‌هاي پيش‌بيني موجود ويتزاك و ويتزاك اصلاح شده، امكان ساخت مدل‌هاي جديد درجا با كاليبراسيون اين مدل‌ها وجود دارد. با استفاده از مدل‌هاي جديد توسعه يافته تحت عناوين مدل ويتزاك درجا و مدل ويتزاك اصلاح شده درجا، مدول ديناميكي لايه‌هاي آسفالتي در حال بهره‌برداري بدون نياز به انجام آزمايش FWD به طور مستقيم با استفاده از خصوصيات حجمي لايه‌ها و مشخصات ويسكوزيته قير بازيابي از آنها با دقت پيش‌بيني بالا و اُريب پيش‌بيني پايين تعيين مي‌شود. ارزيابي عملكرد و اعتبارسنجي مدل‌هاي جديد، دقت پيش‌بيني اين مدل‌ها را با ضريب تعيين 0/93 نشان مي‌دهد.

One of the important input parameters of the Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide (MEPDG) for asphalt pavements is the dynamic modulus (|E*|) that can be defined as the viscoelastic property of asphalt materials. For the determination of dynamic modulus of in-service asphalt layers, MEPDG uses results of both Falling Weight Deflectometer (FWD) and laboratory dynamic modulus predictive models. This method in some cases lacks precision. Hence, it is needed to improve the current method and develop accurate predictive models. In this research, ten asphalt pavement sites, having various structures, ages, and conditions, were selected in Khuzestan and Kerman provinces in Iran. Field and laboratory testing were performed and the dynamic modulus of in-service asphalt layers was determined. Developed predictive models for dynamic modulus of asphalt mixes including Witczak and Modified Witczak were calibrated and new models were constructed for predicting in-situ dynamic modulus of asphalt layers. These two calibrated models entitled “In-situ Witczak Model” and “In-situ Modified Witczak Model” could be directly used for the prediction of dynamic modulus of in-service asphalt layers from volumetric properties of asphalt mixes and viscosity characteristics of extracted binders without any need for FWD testing. Performance evaluation and validation of new models showed high accuracy and low bias with a very good correlation between predicted and measured values (R2=0.93).