بررسی آزمایشگاهی و مدل‏سازی عددی میکرومکانیکی رفتار ویسکوالاستیک ماستیک آسفالتی حاوی فیلر آهکی

درصد پرشدگی حجمی و نوع فیلر بر خواص رئولوژیک و مکانیکی مواد مرکب قیری موثر است. این تاثیر می‏تواند ناشی از اندرکنش شیمیایی بین فیلر و قیر و یا پدیده های فیزیکی ساده ‌باشد. بررسی تاثیر فیلر بر عملکرد ماستیک آسفالتی مسئله ای مهم برای درک عملکرد مخلوط آسفالتی است. در این پژوهش، دو رویکرد آزمایشگاهی و مدل‏سازی عددی مورد استفاده قرار گرفته است. خواص رئولوژیک نمونه‌های ماستیک آسفالتی ساخته شده با قیر خالص و فیلر آهکی با نسبت‌های پرشدگی مختلف با استفاده از آزمایش جاروب فرکانسی تعیین شده است. نتایج آزمایش نشان داد که افزایش درصد پرشدگی حجمی فیلر در ماستیک آسفالتی منجر به تغییر مقادیر مدول برشی مختلط (*g) و زاویه فاز (δ) آن با رفتاری غیرخطی می‏شود که موسوم به پدیده سخت‏شوندگی است. با در نظر گرفتن مفهوم ناحیه انتقالی بین فیلر و قیر، شاخصی با عنوان نسبت پرشدگی موثر (evfr) برای توجیه این پدیده معرفی شده است. برای پیش‌بینی رفتار ویسکوالاستیک ماستیک آسفالتی بر اساس ویژگی‌های مکانیکی قیر و فیلر از شبیه‌سازی با روش اجزای محدود (fem) استفاده شده است. دقت این مدل‌ها بر اساس محاسبه اختلاف نسبی بین مدول برشی مختلط (*g) آزمایشگاهی و مدول برشی مختلط پیش‌بینی شده توسط مدل ارزیابی شده است. نتایج این ارزیابی نشان‌دهنده این است که معرفی نسبت پرشدگی موثر (evfr) به مدل عددی می‏تواند با تقریب خوبی منجر به افزایش دقت نتایج برای پیش‌بینی رفتار ویسکوالاستیک نمونه‌های ماستیک آسفالتی شود.

experimental and numerical micromechanical modeling of the viscoelastic behavior of asphalt mastic containing limestone filler

the volume filling ratio and type of filler significantly influence the rheological and mechanical properties of bituminous composites. this effect can stem from either chemical interactions between the filler and bitumen or simple physical phenomena. understanding the influence of filler on asphalt mastic performance is crucial for comprehending the behavior of asphalt mixtures. this study employs both experimental and numerical modeling approaches. the rheological properties of asphalt mastic samples made with pure bitumen and limestone filler at various filler contents were determined using frequency sweep tests. the experimental results indicated that increasing the volume filling ratio in asphalt mastic leads to non-linear changes in the values of the complex shear modulus (g*) and phase angle (δ), known as the stiffening phenomenon. considering the concept of the transitional zone between filler and bitumen, a parameter called the effective volume filling ratio (evfr) was introduced to explain this phenomenon. to predict the viscoelastic behavior of asphalt mastic based on the mechanical properties of bitumen and filler, finite element method (fem) simulations were utilized. the accuracy of these models was evaluated by calculating the relative difference between the experimental complex shear modulus (g*) and the complex shear modulus predicted by the model. the results of this evaluation indicated that incorporating the effective volume filling ratio (evfr) into the numerical model can significantly enhance the accuracy of the predictions for the viscoelastic behavior of asphalt mastic samples.