ارزیابی آزمایشگاهی و عددی مشخصات شکست اساس تثبیت شده سیمانی حاوی خرده مصالح آسفالتی

تثبیت لایه اساس با سیمان منجر به ایجاد یک لایه مقاوم جهت کمک به لایه رویه روسازی می گردد. با این وجود، جهت دستیابی به مشخصات دقیق این مخلوط در شرایط مختلف بارگذاری، نیاز به یک روش مطمئن و در دسترس جهت ارزیابی مشخصات شکست است. از اینرو، تحقیق صورت پذیرفته با پیشنهاد یک هندسه بارگذاری تحت عنوان دیسک خمشی شیار دار (endb) اقدام به تحلیل و بکارگیری آن در زمینه مکانیک شکست لایه های اساس سیمانی تثبیت شده نموده است. در این تحقیق، از تئوری مکانیک شکست الاستیک خطی بصورت تحلیل سه بعدی و با استفاده از نرم افزار abaqus در شرایط مختلف بارگذاری و ابعاد مختلف هندسی، ضرایب شدت تنش استخراج گردید. همچنین به منظور دستیابی به ضرایب شدت تنش بدون نیاز به استفاده از تحلیل عددی، نتایج حاصله در مرحله قبلی با استفاده از روش یادگیری ماشین (بکارگیری شبکه عصبی مصنوعی) بصورت یک مدل جامع ساخته شد. مخلوط اساس سیمانی مد نظر جهت آزمایش از نوع سیمان پرتلند بوده که از افزودنی ماده پلیمری معدنی جهت بهبود عملکرد استفاده شد. به جهت ارزیابی چقرمگی شکست سه حالت مختلف شکست شامل مود خالص i، مود خالص ii و مود خالص iii با چهار بار تکرار آزمایش شد. مطابق با نتایج بدست آمده هندسهendb پیشنهادی در این تحقیق می تواند به عنوان یک روش اطمینان بخش در جهت ارزیابی مشخصات شکست مخلوط های اساس تثبیت شده سیمانی استفاده گردد. استفاده از پلیمر معدنی باعث افزایش مقاومت شکست در مودهای مختلف به میزان 8% می گردد. تحلیل آماری عمر باقی مانده نشان می دهد که تغییر مود بارگذاری از حالت بازشدگی کششی (مود i) به برش درون صفحه (مود ii) منجر به کاهش قابل توجه احتمال خرابی می شود. این در حالی است که احتمال شکست در مود برش برون صفحه (مود iii) به مراتب نسبت به بازشدگی کششی (مود i ) بیشتر است.

experimental and numerical evaluation of fracture characteristics of stabilized cement base containing reclaimed asphalt pavement

the stabilization of the foundational layer utilizing cement facilitates the formation of a robust stratum that supports the upper layer of the pavement. nevertheless, to accurately ascertain the precise properties of this composite material under various loading scenarios, it is imperative to establish a dependable and accessible methodology for assessing the failure characteristics. consequently, the investigation undertaken in this study has introduced a loading configuration referred to as the grooved bending disc (endb), which has been scrutinized and implemented within the domain of fracture mechanics pertaining to cement-stabilized base layers. in this inquiry, stress intensity factors were derived from the principles of linear elastic fracture mechanics, employing three-dimensional analysis and the abaqus software across diverse loading conditions and geometric parameters. furthermore, to derive stress intensity factors without resorting to numerical methodologies, the outcomes procured in the preceding phase were integrated into a comprehensive model utilizing machine learning techniques, specifically through the application of artificial neural networks. the cement base formulation utilized for experimental purposes is of the portland cement variety, augmented with an inorganic polymer additive to enhance performance characteristics. to assess the fracture toughness, three distinct failure modes were examined, including pure mode i, pure mode ii, and pure mode iii, each subjected to four repetitions. based on the findings, the endb configuration proposed in this study has been demonstrated to serve as a credible method for evaluating the fracture characteristics of cement-stabilized base mixtures. the incorporation of inorganic polymer enhances fracture resistance across various modes by 8%. the statistical evaluation of residual life indicates that a transition in the loading mode from tensile opening (mode i) to in-plane shear (mode ii) results in a substantial decrease in the likelihood of failure. in contrast, the probability of failure in the out-of-plane shear mode (mode iii) is considerably elevated relative to the tensile opening (mode i).