عوامل تأثیر گذار بر روی رفتار خستگی مخلوط های آسفالتی

عوامل تأثیر گذار بر روی رفتار خستگی مخلوط های آسفالتی شامل مشخصات مواد تشکیل دهنده مخلوط آسفالتی (درصد هوا، نوع و مقدار قیر، ضخامت غشای قیر، مشخصات رئولوژیکی قیر و نوع و دانه بندی مصالح سنگی) و شرایط بارگذاری (روش آزمایش، دما، مد بارگذاری، زمان استراحت بین بارهای متوالی، اندازه و فرکانس پارارمترهای تنش یا کرنش که در طول آزمایش) هستند.اگر چه قیر سهم وزنی کمی در مخلوط آسفالتی دارد، نقش بسزایی در رفتار خستگی روسازی ایفا می کند.

قیر خصوصیات ویسکوالاستیک مخلوط را در دوران تولید، اجرا و خدمت رسانی کنترل می کند. رفتار قیر وابسته به دما و نرخ بارگذاری است. درصد قیر مصرفی و خصوصیات ذاتی آن از جمله ویسکوزیته به طور مستقیم و تأثیر میزان قیر در میزان قیر در مقدار فضای خالی و نقش قیر در پیر شدگی مخلوط آسفالتی به طور غیر مستقیم در عمر روسازی بتن آسفالتی موثرند. بنابراین با توجه به نقش کلیدی قیر می توان انتظار داشت با درک کامل از قیر و کنترل خصوصیات آن بتوان تا حدود زیادی عمر روسازی را افزایش داد.

قیر ماده ای به رنگ قهوه ای تیره تا سیاه است که ساختار شیمیایی آن متشکل از هیدروکربورهای مختلف است. ترکیب شیمیایی قیربه فرایند تولید و نفت خام اولیه ای که از آن مشتق شده، بسیار وابسته است. در دماهای پایین یا بارگذاری های کوتاه مدت، قیر مشابه یک جسم جامد الاستیک، عمل می کند و در دماهای بالا یا بارگذاری های طولانی، عملکرد آن مانند یک مایع ویسکوز خواهد بود. اما در دماها و مدت زمان بارگذاری کیانی قیر رفتاری بسیار پیچیده از خود نشان می دهد.

ویسکوزیته قیر مهم ترین عامل تأثیر گذاری در انعطاف پذیری مخلوط و پاسخ به بارهای سیکلی است. قیرهای با ویسکوزیته کمتر به دلیل سختی کمتر، عمر خستگی بیشتری دارند. با کاهش ویسکوزیته قیر از 270 به 160 سانتی استوکس، عمر خستگی حدود 20 درصد افزایش می یابد. افزایش درصد قیر سبب افزیش عمر خستگی می شود.

درصد قیر بهینه مخلوط به خصوصیات مصالح سنگی و دانه بندی آن بستگی دارد. تحقیقات نشان می دهد که عمر خستگی یک نمونه با افزایش درصد قیر از 4 درصد به 6 درصد، به مقدار 70 درصد افزایش می یابد. هر چند افزیش درصد قیر باعث افزایش عمر روسازی می شود اما خطر بروز تغییر شکل لایه ی قیر را باید در نظر گرفت. درصد قیر مخلوط آسفالتی در کنترل پایداری و تغییر شکل های دائم آن بسیار موثر است.

رشد عوامل ترافیکی مانند بارهای سنگین تر، حجم های بالاتر و فشارهای تایر بیشتر، محققان را بر آن داشته تا در صدد اصلاح مخلوط های آسفالتی برآیند. با توجه به تاثر قیر بر خصوصیات روسازی آسفالتی، تحقیقات زیادی در زمینه اصلاح خصوصیات قیر انجام گرفته است.

استفاده از افزودنی ها یک روش متداول برای اصلاح قیر است. اضافه کردن افزودنی ها در سال های اخیر از محبوبیت بالایی برخوردار است که این مسئله به دلیل بهبود خصوصیات متنوع مورد نیاز برای ایجاد روسازی هایی با عملکرد بهتر است. پلیمرها یکی از مهم ترین اصلاح کننده های قیر به شمار می روند. که سبب بهبود عملکرد مخلوط در دماهای بالا و پایین، مقاومت در برابر شایر شدگی و ترک های گرمایی و افزایش کارایی آن می شود.