Publikowanie artykułów jest możliwe po podpisaniu zgody na przeniesienie licencji na czasopismo.
Analiza lepko-sprężystej pracy nawierzchni asfaltowej za pomocą czteropunktowego testu zginania belki
Hamza Jamal
CECOS University of IT and Emerging Sciences; Peshawar (Pakistan)
https://orcid.org/0009-0001-1517-0518
Rawid Khan
Department of Civil Engineering; UET Peshawar; (Pakistan)
Diyar Khan
diyar.khan@polsl.plDoctoral School; Silesian University of Technology; Gliwice (Polska)
https://orcid.org/0000-0002-5810-9012
Manzoor Elahi
Department of Civil Engineering; UET Peshawar; (Pakistan)
Muhammad Tariq Bashir
CECOS University of IT and Emerging Sciences; Peshawar (Pakistan)
https://orcid.org/0000-0002-8769-9875
Asmat Khan
Department of Transportation Engineering; Military College of Engineering; Peshawar (Pakistan)
Waseem Akhtar Khan
Department of Civil Engineering; University of Louisiana at Lafayette; (Stany Zjednoczone)
https://orcid.org/0009-0002-8467-2295
Abstrakt
Niniejsze badanie, przeprowadzone zgodnie z normami ASTM T321-14, oferuje kluczowe spostrzeżenia na temat zachowania materiałów asfaltowych poddawanych cyklicznemu obciążeniu. Dla właściwego utrzymania i projektowania nawierzchni, niezbędne jest zrozumienie reakcji materiału na różne warunki obciążeniowe. Badanie to koncentruje się na teście zginania belki w schemacie czteropunktowym, aby zbadać zachowanie lepko-sprężyste nawierzchni asfaltowej. Czteropunktowy test zginania belki jest użyteczną metodą do określenia zdolności materiału do wytrzymywania cyklicznego obciążenia i deformacji, które materiał doświadcza w warunkach ruchu drogowego. Badanie polega na poddawaniu próbek asfaltowych cyklicznemu obciążeniu za pomocą aparatury w schemacie czteropunktowego zginania. Przyłożone obciążenie powoduje powstawanie odkształceń zginających w próbce, co reprezentuje rzeczywiste warunki obciążeniowe, jakim podlegają nawierzchnie. Zebrane dane podczas testów obejmują naprężenia, odkształcenia i deformacje pod różnymi warunkami obciążeniowymi. Odpowiedź naprężeniowo-odkształceniowa pokazuje odporność materiału na zmęczenie, z stopniowym spadkiem sztywności po przekroczeniu 10,300 cykli. Kryterium uszkodzenia zmęczeniowego obejmuje 50% redukcję początkowej sztywności dla testów zmęczeniowych kontrolowanych odkształceniem i pękanie w testach kontrolowanych naprężeniem. Dynamiczny moduł w teście powtarzalnego obciążenia typu ściskającego wykazuje trójfazowy wzorzec, podkreślając wpływ temperatury i metod charakteryzacji lepiszcza na właściwości próbki. Wyniki dostarczają informacji na temat odporności materiału na koleinowanie i pękanie zmęczeniowe, które są najistotniejszymi uszkodzeniami wskazywanymi w nawierzchniach asfaltowych. Odkrycia z tego badania przyczyniają się do dogłębnego zrozumienia zachowania lepko-sprężystego nawierzchni asfaltowej i mogą pomóc w opracowaniu ulepszonych wytycznych projektowych oraz strategii utrzymania, charakteryzujących reakcję materiału na cykliczne obciążenie. Inżynierowie i badacze mogą podejmować lepsze decyzje dotyczące trwałości i wydajności nawierzchni asfaltowych, co skutkuje bardziej opłacalną i zrównoważoną infrastrukturą drogową.
Słowa kluczowe:
mieszanka asfaltowa, właściwości deformacyjne, belka czteropunktowa, pękanie zmęczeniowe, moduł dynamicznyBibliografia
Mikolaj J. et al., “Optimization of life cycle extension of asphalt concrete mixtures in regard to material properties, structural design, and economic implications”, Advances in Materials Science and Engineering, vol. 2016, (2016), pp. 1–9. https://doi.org/10.1155/2016/6158432
DOI: https://doi.org/10.1155/2016/6158432
Google Scholar
Schlosser F. et al., “Deformation properties and fatigue of bituminous mixtures”, Advances in Materials Science and Engineering, vol. 2013, (2013), pp. 1–7. https://doi.org/10.1155/2013/701764
DOI: https://doi.org/10.1155/2013/701764
Google Scholar
Himeno K. and Kogo K., “The effects of different waveforms and rest period in cyclic loading on the fatigue behavior of the asphalt mixtures”, in Pavement Cracking, CRC Press, 2008. https://doi.org/10.1201/9780203882191.ch50
DOI: https://doi.org/10.1201/9780203882191.ch50
Google Scholar
Šrámek J., “Stiffness and fatigue of asphalt mixtures for pavement construction”, Slovak Journal of Civil Engineering, vol. 26, no. 2, (Jun. 2018), pp. 24–29. https://doi.org/10.2478/sjce-2018-0010
DOI: https://doi.org/10.2478/sjce-2018-0010
Google Scholar
Zu-yuan L. et al., “Evaluation of the fractures of asphalt concrete added with rubber particles based on the fine aggregate mixtures”, Construction and Building Materials, vol. 332, (May 2022), p. 127365. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.127365
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.127365
Google Scholar
Khan D. et al., “Performance of hot-mix asphalt using polymer-modified bitumen and marble dust as a filler”, Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition), vol. 10, no. 3, (2023), pp. 385–398. https://doi.org/10.1016/j.jtte.2022.12.002
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtte.2022.12.002
Google Scholar
Rahmani E. et al., “Effect of confinement pressure on the nonlinear-viscoelastic response of asphalt concrete at high temperatures”, Construction and Building Materials, vol. 47, (2013), pp. 779–788. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.05.090
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.05.090
Google Scholar
Kim J. and Buttlar W. G., “Analysis of reflective crack control system involving reinforcing grid over base-isolating interlayer mixture”, Journal of Transportation Engineering, vol. 128, no. 4, (Jul. 2002), pp. 375–384. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-947X(2002)128:4(375)
DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-947X(2002)128:4(375)
Google Scholar
Ali B. et al., “Investigation into the effect of waste engine oil and vegetable oil recycling agents on the performance of laboratory-aged bitumen”, Budownictwo i Architektura, vol. 23, no. 1, (2024), pp. 33–54. https://doi.org/10.35784/bud-arch.5500
DOI: https://doi.org/10.35784/bud-arch.5500
Google Scholar
Darabi M. K. et al., “Cyclic hardening-relaxation viscoplasticity model for asphalt concrete materials”, Journal of Engineering Mechanics, vol. 139, no. 7, (Jul. 2013), pp. 832–847. https://doi.org/10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0000541
DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0000541
Google Scholar
Gong M. et al., “Mechanical response analysis of asphalt pavement on curved concrete bridge deck using a mesostructure-based multi-scale method”, Construction and Building Materials, vol. 285, (May 2021), p. 122858. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.122858
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.122858
Google Scholar
Sun Y. et al., “Effect of temperature field on damage initiation in asphalt pavement: A microstructure-based multiscale finite element method”, Mechanics of Materials, vol. 144, (May 2020), p. 103367. https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2020.103367
DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2020.103367
Google Scholar
Carpinteri A. et al., “On the mechanics of quasi-brittle materials with a fractal microstructure”, Engineering Fracture Mechanics, vol. 70, no. 16, (Nov. 2003), pp. 2321–2349. https://doi.org/10.1016/S0013-7944(02)00220-5
DOI: https://doi.org/10.1016/S0013-7944(02)00220-5
Google Scholar
Ren J. and Sun L., “Characterizing air void effect on fracture of asphalt concrete at low-temperature using discrete element method”, Engineering Fracture Mechanics, vol. 170, (Feb. 2017), pp. 23–43. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2016.11.030
DOI: https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2016.11.030
Google Scholar
Lu D. X. et al., “Effects of specimen size and loading conditions on the fracture behaviour of asphalt concretes in the SCB test”, Engineering Fracture Mechanics, vol. 242, (Feb. 2021), p. 107452. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2020.107452
DOI: https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2020.107452
Google Scholar
Wu H. et al., “Characterizing fatigue behavior of asphalt mixtures utilizing loaded wheel tester”, Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 26, no. 1, (Jan. 2014), pp. 152–159. https://doi.org/10.1061/(asce)mt.1943-5533.0000791
DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0000791
Google Scholar
Cho Y.-H. et al., “A predictive equation for dynamic modulus of asphalt mixtures used in Korea”, Construction and Building Materials, vol. 24, no. 4, (Apr. 2010), pp. 513–519. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.10.008
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.10.008
Google Scholar
Zou X. et al., “Damage analysis four-point bending fatigue tests on stone matrix asphalt using dissipated energy approaches”, International Journal of Fatigue, vol. 133, (Apr. 2020), p. 105453. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2019.105453
DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2019.105453
Google Scholar
Teng G. et al., “Numerical fracture investigation of single-edge notched asphalt concrete beam based on random heterogeneous FEM model”, Construction and Building Materials, vol. 304, (Oct. 2021), p. 124581. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.124581
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.124581
Google Scholar
Khodaii A. and Mehrara A., “Evaluation of permanent deformation of unmodified and SBS modified asphalt mixtures using dynamic creep test”, Construction and Building Materials, vol. 23, no. 7, (Jul. 2009), pp. 2586–2592. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.02.015
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.02.015
Google Scholar
Lytton R. L., “Characterizing asphalt pavements for performance”, Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, vol. 1723, no. 1, (Jan. 2000), pp. 5–16. https://doi.org/10.3141/1723-02
DOI: https://doi.org/10.3141/1723-02
Google Scholar
Zhang H. et al., “Effect of Asphalt Mortar Viscoelasticity on Microstructural Fracture Behavior of Asphalt Mixture Based on Cohesive Zone Model”, Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 34, no. 7, (Jul. 2022). https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0004277
DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0004277
Google Scholar
ASTM D140/D140M-16., “Standard practice for sampling bituminous materials”.
Google Scholar
Khan D. et al., “Effects of crumb rubber and styrene-butadiene rubber additives on the properties of asphalt binder and the Marshall performance properties of asphalt mixtures”, Budownictwo i Architektura, vol. 22, no. 4, (Dec. 2023), pp. 147–161. https://doi.org/10.35784/bud-arch.5499
DOI: https://doi.org/10.35784/bud-arch.5499
Google Scholar
Khan D., “Effect of recycled aggregates and polymer modified bitumen on the Marshall properties of hot mix asphalt- a case study”, Quaid-e-Awam University Research Journal of Engineering, Science & Technology, vol. 21, no. 1, (2023), pp. 16–26. https://doi.org/10.52584/qrj.2101.03
DOI: https://doi.org/10.52584/QRJ.2101.03
Google Scholar
Hassan T. et al., “Performance evaluation of asphalt binder modified with shear thickening fluid”, Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 35, no. 7, (Jul. 2023). https://doi.org/10.1061/JMCEE7.MTENG-15322
DOI: https://doi.org/10.1061/JMCEE7.MTENG-15322
Google Scholar
Sherir M. et al., “Structural performance of polymer fiber reinforced engineered cementitious composites subjected to static and fatigue flexural loading”, Polymers, vol. 7, no. 7, (Jul. 2015), pp. 1299–1330. https://doi.org/10.3390/polym7071299
DOI: https://doi.org/10.3390/polym7071299
Google Scholar
Jamal, H. (2024) „Analiza lepko-sprężystej pracy nawierzchni asfaltowej za pomocą czteropunktowego testu zginania belki”, Budownictwo i Architektura, 23(2), s. 059–072. doi: 10.35784/bud-arch.5501.
Autorzy
Hamza JamalCECOS University of IT and Emerging Sciences; Peshawar Pakistan
https://orcid.org/0009-0001-1517-0518
Autorzy
Rawid KhanDepartment of Civil Engineering; UET Peshawar; Pakistan
Autorzy
Diyar Khandiyar.khan@polsl.pl
Doctoral School; Silesian University of Technology; Gliwice Polska
https://orcid.org/0000-0002-5810-9012
Autorzy
Manzoor ElahiDepartment of Civil Engineering; UET Peshawar; Pakistan
Autorzy
Muhammad Tariq BashirCECOS University of IT and Emerging Sciences; Peshawar Pakistan
https://orcid.org/0000-0002-8769-9875
Autorzy
Asmat KhanDepartment of Transportation Engineering; Military College of Engineering; Peshawar Pakistan
Autorzy
Waseem Akhtar KhanDepartment of Civil Engineering; University of Louisiana at Lafayette; Stany Zjednoczone
https://orcid.org/0009-0002-8467-2295
Statystyki
Abstract views: 173PDF downloads: 151
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe.
Budownictwo i Architektura wspiera program otwartej nauki. Czasopismo umożliwia otwarty dostęp (Open Access) do publikacji. Każdy może przeglądać, pobierać i przekazywać artykuły pod warunkiem przestrzegania zasad licencji.
