مهندسی زیرساخت های حمل و نقل
سال:1402 | دوره:9 | شماره:4 |تعداد مقالات:7

تلاش ها برای کاهش و کنترل گرمایش جهانی سبب شده است تکنولوژی آسفالت نیمه گرم در صنعت آسفالت مورد توجه قرار گیرد. مخلوط آسفالتی نیمه گرم نسبت به مخلوط آسفالتی گرم از مزایایی مانند کاهش مصرف انرژی و کاهش تولید گاز های سمی برخوردار است. اما از ضعف هایی مانند شیارشدگی زود رس و خرابی رطوبتی نیز رنج می برد. بنابراین ساخت مخلوط آسفالتی نیمه گرم با عملکرد مکانیکی مناسب بسیارحائز اهمیت است. هدف از این تحقیق مطالعه و بررسی تاثیر پودر سنگ ، سیمان، خاکستربادی و میکروآهک به عنوان فیلر بر عملکرد مخلوط آسفالتی نیمه گرم در دمای بالا و دمای پایین می باشد. برای ساخت مخلوط آسفالتی نیمه گرم از اتیلن بیس استئارمید به عنوان یک افزودنی آلی استفاده شد. ارزیابی عملکرد مکانیکی مخلوط آسفالتی با استفاده از آزمایش های مقاومت کششی غیر مستقیم، آزمایش خزش دینامیکی و شکست بر نمونه های خمشی نیم دایره ای انجام شد. در آزمایش مقاومت کششی غیر مستقیم نیروی لازم جهت شکست نمونه ها در اثر اعمال بارگذاری با نرخ ثابت 8/50 میلیمتر بر دقییقه اندازه گیری شد. در آزمایش خزش دینامیکی نمونه در دمای 40 درجه ساتیگراد تحت اعمال بارگذاری نیمه سینوسی 200 کیلو پاسکال قرار گرفت. در آزمایش شکست نمونه های خمشی نیم دایره ای انرژی لازم جهت شکست در دمای 22- درجه سانتیگراد محاسبه شد. ساخت مخلوط آسفالتی نیمه گرم با استفاده از افزودنی اتیلن بیس استئارمید مقاومت در برابر شیارشدگی را تا 10 درصد افزایش داد. این افزودنی با کاهش 7 درصدی انرژی شکست، مقاومت در برابر ترک خوردگی دمای پایین را کاهش داد . مخلوط آسفالتی نیمه گرم حاوی خاکستربادی با داشتن TSR برابر با 80 درصد از مقاومت مناسبی در برابر رطوبت برخوردار بود. سیمان مقاومت در برابر شیارشدگی را تا 25 درصد افزایش داد. استفاده از میکروآهک سبب بهبود حساسیت رطوبتی، افزایش 140 درصدی مقاومت در برابر شیارشدگی و افزایش 17 درصدی انرژی شکست شد

محدودیت‏های نظیر تغییر اسیدیته خاک و نگرانی‏های زیست‏محیطی ناشی از استفاده از مواد سنتی تثبیت‏کننده خاک همچون سیمان، بررسی استفاده از مواد دوست‏دار محیط‎زیست و ارزان با خطرات ثانویه کمتر همچون بایوپلیمرها را توجیه‏پذیر ساخته است. در این مطالعه به بررسی اثر افزودن صمغ فارسی و کلرید کلسیم به دو خاک ماسه‏ای سیلیکاته فیروزکوه و کربناته هرمز پرداخته شده است. بدین منظور توسط آزمایش مقاومت فشاری محدود نشده پارامترهای اولیه همچون درصد وزنی صمغ فارسی، مولاریته کلرید کلسیم مورد ارزیابی و درصدهای بهینه مواد افزودنی شناسایی گردید. سپس تأثیر پارامترهای محل و مدت گیرش و چرخه‎های متوالی خیس و خشک بر روی مقاومت فشاری و دوام نمونه‏های بهسازی‎شده بهینه صورت گرفت. نتایج این پژوهش نشان داد که مقاومت فشاری ماسه فیروزکوه و هرمز بهسازی‎شده با درصد بهینه صمغ فارسی (5/2 و 3 درصد) به ترتیب تا 75/2 و 3 مگاپاسکال پس از گیرش 28 روزه در گرمکن 40 درجه افزایش پیدا می‏کند. در شرایط خشک، ماسه فیروزکوه و هرمز بهسازی‎شده با صمغ فارسی و کلرید کلسیم در درصد بهینه (5/1% صمغ و 3 مولار برای فیروزکوه و 5/2% و 2 مولار برای هرمز)، مقاومت 28 روزه به ترتیب 2/6 و1/5 مگاپاسکال کسب می‏کنند که نسبت به نمونه بهسازی‎شده با صمغ فارسی، 125% و70% افزایش داشته است. صمغ فارسی دوام قابل قبولی در برابر چرخه‏های متوالی خیس و خشک از خود نشان داده به طوری که مقاومت فشاری تک‏محوری خشک و خیس(پس از غرقاب شدن در آب) ماسه فیروزکوه و هرمز بهسازی‎شده با صمغ فارسی، ابتدا به ترتیب2200 و 200، 2250 و 240 بوده که پس از 10 چرخه متوالی خیس و خشک به مقادیر به ترتیب 750 و 110، 600 و 80 کیلوپاسکال میل کرده و این مقاومت را در چرخه‏های بعدی حفظ خواهد کرد.

در سال های اخیر به منظور بهبود خواص عملکردی قیرهای خالص، پژوهشگران به سوی اصلاح قیر با استفاده از مواد مختلفی از جمله مواد شیمیایی، پلیمری، نانو مواد و غیره روی آورده اند. شیارشدگی یکی از مهم ترین و رایج ترین خرابی هایی است که در روسازی آسفالتی ایجاد می شود. برای بررسی آزمایشگاهی تاثیر مواد افزودنی روی خرابی شیارشدگی، در پژوهش حاضر از دو نوع اصلاح کننده شامل گیلسونایت (قیر طبیعی معدنی) و پلی اتیلن سنگین استفاده شده است. به همین منظور، قیر خالص 100/85 مصرفی، با سه مقدار 4، 8 و 12 درصد وزنی قیر با گیلسونایت و سه مقدار 2، 4 و 6 درصد وزنی قیر با پلی اتیلن سنگین، و با مخلوط کن برش بالا اختلاط پیدا کرده است. با انجام آزمایش برش دینامیکی در 4 دمای 58، 64، 70 و 76 درجه سانتی گراد، اثر مواد افزودنی روی شیارشدگی بررسی شده است. بر اساس نتایج آزمایش رئومتر برش دینامیکی، می توان گفت که پیرشدگی کوتاه مدت قیر اصلاح شده، اثر معنی داری روی میزان شیارشدگی براساس پارامتر G*/sinδ دارد. نتایج نشان می دهد که کمترین مقدار شیارشدگی قیر در دماهای 58، 64، 70 و 76 درجه سانتی گراد در شرایط قبل از پیرشدگی، مربوط به قیر اصلاح شده با 4 درصد پلی اتیلن است اما در میان نمونه های پیرشده، نمونه قیر حاوی 6 درصد پلی اتیلن سنگین، رفتار شیارشدگی بهتری از خود نشان داده است. رفتار شیارشدگی قیرهای اصلاح شده با گیلسونایت نیز نشانگر آن است که با افزایش درصد گیلسونایت تا 12 درصد، نرخ مقاومت شیارشدگی قیر نیز روندی افزایشی داشته است و اثربخشی آن در نمونه های پیرشده قابل توجه تر است.

امروزه، آسفالت های حفاظتی در تعمیر و نگهداری روسازی ها در سراسر جهان به شکل قابل چشمگیری رواج یافته است. در عصر حاضر، یکی از مشکلات بزرگ زیست محیطی ایجاد شده، تولید قابل توجه ضایعات ساختمانی می باشد. استفاده از ضایعات ساختمانی قابل بازیافت در روسازی ها می تواند به حفظ مواد تجدیدناپذیر و درعین حال کاهش مشکلات زیست محیطی کمک کند. هدف از این پژوهش، بررسی جایگزینی پودرسنگ تراورتن بازیافتی ضایعاتی در طرح اختلاط آسفالت حفاظتی لایه نازک (اسلاری سیل) در مقایسه با فیلر معدنی است. برای این منظور آزمایش های چسبندگی مرطوب، سایش در شرایط مرطوب، بارگذاری چرخ - جابه جایی و بارگذاری چرخ - چسبندگی ماسه در پنج ترکیب مختلف شامل 0، 25، 50، 75 و 100 درصد بر اساس وزن کل فیلر انجام شد و سپس، جهت بررسی شکل ذرات و آنالیز سطح مواد، و نیز تعیین اجزای تشکیل دهنده، و همچنین تعیین ساختار و شناسایی ترکیبات آلی، پیوندهای شیمیایی و شناسایی گروه های عاملی و ساختار مولکولی آن از آزمایشات FESEM-EDS، XRF، و FTIR بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که مخلوط حاوی 100 درصد فیلر پودرسنگ تراورتن بازیافتی ضایعاتی با قیر باقیمانده 9 درصد، چسبندگی مرطوب، سایش، جابه جایی عمودی و جانبی را به ترتیب در حدود 2/27، 24، 28 و 20 درصد بهبود داده است. جایگزینی فیلرِ پودرسنگ تراورتن بازیافتی ضایعاتی، به دلیل دارابودن اشکال نامنظم و سطوح ناهموار و خشن تر و درصد بالای کلسیم اکسید و سیلیس، موجب بهبود عملکرد آسفالت حفاظتی لایه نازک می شود.

در این مقاله یکی از راهکارهای کاهش گازهای گلخانه ای در روسازی های بتنی بلوکی ، یعنی استفاده از مواد بازیافتی و الیاف پلیمری بررسی شده است. به همین منظور بلوکهای بتنی کفپوش حاوی ژل میکروسیلیس، خاکستر بادی، الیاف پلیمری و همچنین تراشه آسفالت ساخته شد و از نظر مقاومت فشاری، خمشی، دوام ، مقاومت لغزشی به روش آونگ انگلیسی و مقاومت سایشی به روش چرخ غلتان مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج نشان داد که ژل میکروسیلیس بیشترین تاثیر را در بهبود مقاومت فشاری دارد. نتیجه آزمایش مقاومت خمشی آن بود که ژل میکروسیلیس قادر است مقاومت خمشی را نزدیک به 20% افزایش دهد. الیاف پلی مری هم اگر چه تاثیری بر بهبود مقاومت فشاری نداشتند اما چون از گسترش ترک های کششی، جلوگیری میکنند، مدول گسیختگی را حدود 5% بهبود میبخشند. در ضمن دو ماده دیگر یعنی خاکستر بادی و تراشه آسفالت قادر نبودند مقاومت خمشی را بطور محسوسی افزایش بدهند. ارزیابی نتایج آزمایش دوام نشان داد وجود سه دهم درصد حجمی الیاف پلی مری بیش از مواد دیگر مقاومت فشاری نمونه ها را قبل و بعد از 50 چرخه ذوب و انجماد حفظ میکنند. بطور کلی مقایسه نسبت مقاومت های فشاری نمونه ها بعد از چرخه ذوب و یخبندان به مقاومت نمونه ها قبل از آزمایش نشان داد که به کار بردن درصدهای بالای ژل میکروسیلیس ، خاکستر بادی و الیاف ماکرو پلیمری بیش از تراشه آسفالت و الیاف میکرو پلیمری بر بهبود دوام تاثیر دارند. نتایج آزمایش مقاومت لغزشی و سایشی نیز نشان داد که انواع الیاف پلیمری نسبت به مواد دیگر در بهبود مقاومت لغزشی نمونه ها تاثیر بیشتری داشتند. آزمایش مقاومت سایشی با چرخ غلتان نیز نشان داد که ژل میکروسیلیس میتواند در یکپارچه نگهداشتن سطح بلوک های نمونه نقش موثر تری ایفا نماید.

سیستم سیگنالینگ به عنوان یکی از اجزای اصلی شبکه ریلی، نقشی تعیین کننده در ظرفیت خطوط و سر فاصله زمانی اعزام قطارها به عنوان دو شاخص عمده در بررسی عملکرد و ایمنی شبکه های ریلی دارد. فاصله ایمنی دینامیکی در سیستم سیگنالینگ بلاک متحرک و تنظیم آن بر اساس موقعیت و سرعت قطارها رویکردی مناسب جهت استفاده بهینه از ظرفیت خطوط شبکه ریلی و کاهش سر فاصله زمانی اعزام قطارها می باشد. در این مقاله با بهره گیری از شبکه پتری فازی، به ارائه مدلی از بلاک بندی در سیستم سیگنالینگ ریلی و اعزام همزمان چند قطار در یک بلاک ثابت پرداخته شده است. در واقع با بهره گیری از شبکه پتری فازی، به نوعی ساختار بلاک متحرک در کنار بلاک ثابت موجود در نظر گرفته می شود. به این منظور با تعریف متغیرهای کنترلی و توابع عضویت فازی برای آنها و ایجادپایگاه قوانین فازی با در نظر گرفتن الزامات ایمنی در خصوص مجوز و یا عدم مجوز ورود قطار پیرو به یک بلاک تصمیم گیری می شود. نوآوری اصلی این روش فراهم نمودن امکان بهره مندی از مزایای سیستم بلاک متحرک بدون نیاز به تغییر سیستم قبلی و در نتیجه افزایش قابلیت اطمینان نسبت به بلاک متحرک می باشد. از نتایج این روش می توان به افزایش ظرفیت شبکه و کاهش سر فاصله زمانی اعزام قطارها اشاره نمود.

هدف از این پژوهش بررسی آزمایشگاهی و تحلیل رفتار روسازی بتن غلتکی تقویت شده به کمک پودر متاکائولن و الیاف پلی پروپیلن می باشد. به منظور ارزیابی این هدف، 16 طرح اختلاط متفاوت ساخته شد. در این طرح ها اثر استفاده از الیاف پلی پروپیلن در مقادیر صفر، 0.05، .0.1 و 0.2 درصد حجمی سیمان و پودر متاکائولن در مقادیر صفر، 7.5، 15 و 22.5 درصد وزنی سیمان به صورت مجزا و همزمان در بتن غلتکی بررسی گردید. آزمایشات مقاومت فشاری، مقاومت کششی و آزمون جذب آب بر روی تمامی نمونه ها انجام شد. نتایج بررسی نشانگر وجود بیشترین مقاومت فشاری در مصرف همزمان 0.1 درصد الیاف پلی پروپیلن و 15 درصد متاکائولن است. در این ترکیب، مقاومت فشاری 7 و 28 روزه نسبت به نمونه مرجع به ترتیب به میزان 51 و 25 درصد افزایش یافت. ترکیب فوق بیشترین افزایش در مقاومت کششی را نیز نشان داد (42 درصد). بیشترین کاهش جذب آب به میزان 11 درصد در مصرف همزمان 0.1 درصد الیاف پلی پروپیلن و 22.5 درصد متاکائولن نسبت به نمونه مرجع رخ داد. فرمولهای تحلیلی مقاومت و جذب آب در بتن غلتکی به صورت توابع دو متغیره از متاکائولن و الیاف پلی پروپیلن به خوبی خواص بتن غلتکی و درصد بهینه استفاده از ترکیبات فوق را پیش بینی نمود.