بررسي نحوه‌ي گسترش ترك‌هاي بالا به پايين (TDC) در روسازي‌هاي آسفالتي، با استفاده از فرضيه‌ي مكانيك شكست

Studying the Propagation of Top-Down Cracking (TDC) in Asphalt Concrete pavements by Means of Fracture Mechanics Theory

- خستگي عبارت است از پديده ي شكست بر اثر تكرار بار، كه تنش ايجاد شده توسط اين بار ممكن است حتي به مراتب كوچك تر از مقاومت نهايي مصالح باشد.ترك هاي ناشي از خستگي، در مقاطع آسفالتي، با توجه به مكان پيدايش و نحوه ي گسترش آنها دو دسته است.دسته ي اول ترك هايي است كه در بخش پاييني مقطع آسفالتي پديد مي آيند و سپس با تكرار بار به سمت بالا گسترش مي يابند. پيدايش اين نوع ترك ها در مقاطع آسفالتي با ضخامت كم، رايج است. دسته دوم كه در روسازي هاي ضخيم امكان پيدايش بيش تري دارند، از سطح روسازي، شروع شده و به سمت پايين گسترش مي-يابند. اين دسته از ترك ها، نسبت به دسته ي اول تاكنون كم تر مورد توجه و مطالعه قرار گرفته اند.يكي از روش هاي متداول تحليل و بررسي ترك هاي ناشي از خستگي، روش مكانيك شكست است كه در آن، گسيختگي حاصل از خستگي آسفالت، از آغاز ترك و پيشروي آن در ضخامت آسفالت، به تعداد دفعات بارگذاري ارتباط داده مي شود. در اين پژوهش، براي شناخت بهتر و درك بيش تر نحوه ي گسترش ترك-هاي روبه پايين و پارامترهاي موثر در آن، از روش مكانيك شكست استفاده شده و پديده ي ترك و نحوه پيشروي آن در روسازي، تحليل نظري مي شود و نمودارهايي كه نشانگر طول ترك بر حسب تعداد دفعات تكرار بار است براي حالات مختلف مشخصات مصالح و بارگذاري، استخراج شده است. نتايج نشان داد كه با افزايش فاصله ي بار از محل ابتدايي ترك ايجاد شده، مقادير ضريب شدت تنش در مد I و مد II افزايش مي يابد. همچنين افزايش شيب سختي بتن آسفالتي ناشي از اختلاف دمايي سطح پاييني و بالايي و يا افزايش اختلاف سختي لايه ي بتن آسفالتي و لايه ي اساس، باعث افزايش ضريب شدت تنش مي شود.

Fatigue can be expressed as the failure of asphalt concrete under repeated loading in such a way that stress induced in the asphalt layer could be less than ultimate strength of the material. Fatigue cracking in asphalt concrete layer can be classified into two types regarding the place of crack initiation and the type of crack propagation. The first type the cracks initiated in the bottom of asphalt layer and propagates upward. This type of cracking is produced in the thin asphalt layer. The second type of cracking which is produced in thick asphalt layer is initiated in surface area then propagates downward which is called Top-Down cracking. The second type of cracking is studied less compared to the first one. One type of fatigue cracking, is fracture mechanics approach in which the failure in asphalt mixture is related to number of repeated loading. In this study the fracture mechanics approach was implemented to understand the effective parameters in propagation of top-down cracking. as well as developing a model to interpret the crack propagation in pavement also some graphs were produced for different types of material and loading which gives the length of cracks versus the number of repeated loading. the results showed that with increasing the load distance from the initial place which is initiated the stress intensity factor is increased in mode ? and mode ??. Also increasing the stiffness gradient in asphalt concrete due to temperature differential in top and bottom of asphalt layer or differential increasing between stiffness of asphalt surface and asphalt base course will be increased the stress intensity factor.