آنالیز حساسیت و ارایه مدل ریاضی برای تعیین درصد قیر بهینه در آسفالت با استخوان‌بندی سنگدانه‌ای

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

3 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

چکیده

در حال حاضر طرح اختلاط مخلوط­های آسفالتی با استخوان­بندی سنگدانه­ای در ایران بر اساس روش مارشال انجام می­شود. در روش طرح اختلاط مارشال درصد بهینه قیر بر اساس میانگین مقادیر درصد قیری که بیشترین استقامت مارشال، بیشترین وزن مخصوص و مناسب­ترین فضای خالی در مخلوط­های آسفالتی با استخوان­بندی سنگدانه­ای را نتیجه می­دهد، تعیین می­شود.که این درصد الزاما بهینه­ترین درصد قیر نیست.در این مقاله یک مدل ریاضی برای تعین درصد قیر بهینه در آسفالت با استخوان­بندی سنگدانه­ای به روش مارشال توسعه داده شده است. برای این منظور ابتدا معادلات مربوط به تغییرات پارامترهای موثر در طرح اختلاط مخلوط آسفالتی SMA نسبت به درصد قیر با استفاده از روش کمترین مربعات و از طریق تقریب با یک چندجمله­ای درجه دوم تعیین
می­شود و سپس با تکیه بر این معادلات و استفاده از یک مدل ریاضی چند هدفی درصد بهینه قیر به گونه­ای تعیین می­شود که مخلوط آسفالتی به­دست آمده تمامی شرایط گفته شده در آیین­نامه را داشته باشد و دارای بیشترین وزن مخصوص، بیشترین استقامت مارشال و مناسب­ترین درصد فضای خالی نیز باشد. پس از به­دست آمدن درصد قیر بهینه، آنالیز حساسیت نسبت به درصد قیر خیلی کم بر روی پارامترهای موثر (مقاومت مارشال، چگالی حقیقی مخلوط آسفالتی، درصد فضای خالی مخلوط آسفالتی و درصد فضای خالی مصالح سنگی)  در طرح اختلاط آسفالت با استخوان­بندی سنگدانه­ای انجام گردید. نتایج این تحقیق حاکی از دقت بیشتر روش مدل­سازی ریاضی نسبت به روش سنتی است و آنالیز حساسیت نیز تاثیر میزان خطا در تعیین درصد قیر بهینه را نشان داد.

 

کلیدواژه‌ها


 

 -فخری، م. و غنی زاده، ع. (1385)، "تعیین درصد بهینه­ی قیر در روش طرح اختلاط مارشال با استفاده از یک مدل
برنامه­ریزی غیرخطی"، پژوهش­نامه حمل­و­نقل، سال سوم، شماره چهارم.

 

 -نشریه شماره 206، (1379)، "طراحی و ارزیابی آزمایشگاهی مخلوط‌های آسفالتی با استخوان‌بندی سنگدانه‌ای (SMA)"، سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور، چاپ اول.

 

- Ameri, M., and khani sanij, h., and toolabi, s., and hosseini, s.h., (2012), "optimization of the cold in-place recycling mix design by nonlinear simplex method", transportation research journal, pp.1-9

- Błażejowski, K., (2011), "Stone Matrix Asphalt", Taylor & Francis Group.

 

- Bressi, S., and Dumont, A., and partl, M., (2016), "An advanced methodology for the mix design optimization of hot mix asphalt", Materials and Design, pp. 174-186.

 

- Cao, W., and Liu, Sh., and Feng, Zh., (2013), " Comparison of performance of stone matrix asphalt mixtures using basalt and limestone aggregates", Construction and Building Materials, pp. 474-479.

- Chen, D.H., and Scullion, T., (2015), " Very Thin Overlays in Texas ", Construction and Building Materials, pp. 108-116.

 

- Chiu, Ch., and Lu, L., (2007), " A laboratory study on stone matrix asphalt using ground tire rubber", Construction and Building Materials,
pp. 1027-1033.

 

- Fallon, E., and McNally, C., and, Gibney, A., (2016), " Evaluation of fatigue resistance in asphalt surface layers containing reclaimed asphalt ", Construction and Building Materials, pp. 77-87.

 

- Iskender, E., (2016), " Evaluation of mechanical properties of nano-clay modified asphalt mixtures", Measurement, pp. 359-371.

 

- Khabiri, M.M., (2006), Development of a mathematical model for increasing flexible pavement life cycle under preventive maintenance (Doctoral dissertation, Ph. D Thesis, Iran Science and Technology University).

 

- Lavasani, M., and Latifi Namin, M., and Fartash, H., (2015), " Experimental investigation on mineral and organic fibers effect on resilient modulus and dynamic creep of stone matrix asphalt and continuous graded mixtures in three temperature levels", Construction and Building Materials,
pp. 232-242.

 

- Muniandy, R., and Binti, N.A., and Hassim, S., and Moazami, D., (2014), " Laboratory fatigue evaluation of modified and unmodified asphalt binders in Stone Mastic Asphalt mixtures using a newly developed crack meander technique", International Journal of Fatigue, pp. 1-8.

 

- Nassar, A., and thom, N., and parry, T., (2016), "Optimizing the mix design of cold bitumen emulsion mixtures using response surface methodology", Construction and Building Materials, pp. 216-229.

 

- Thanh, D.V., and Feng, Ch.P., (2013), " Study on Marshall and Rutting test of SMA at abnormally high temperature", Construction and Building Materials, pp. 1337-1341.

- Xie, Zh., and Shen, J., (2016), "Performance properties of rubberized stone matrix asphalt mixtures produced through different processes", Construction and Building Materials, pp. 230-234.