НЕГІЗГІ ОТТЫҚ ПЕШ ҚОЖЫН ІРІ ТОЛТЫРҒЫШ РЕТІНДЕ ПАЙДАЛАНУ АРҚЫЛЫ АСФАЛЬТБЕТОН ЖАБЫНДАРЫНЫҢ ШЕКТІК ЭЛЕМЕНТТЕР ӘДІСІМЕН ПАЙДАЛАНУ ТИІМДІЛІГІН БАҒАЛАУ
DOI:
https://doi.org/10.71031/Кілт сөздер:
Basic Oxygen Furnace slag, asphalt concrete pavement, finite element analysis, viscoelastic behaviour, rutting, sustainable road materialsАңдатпа
Болат өндірудің жанама өнімдерін жол құрылысында пайдалану бастапқы табиғи толтырғыштарға деген сұранысты азайтып, жол саласында айналмалы экономика қағидаттарын дамытуға ықпал етеді. Бұл жұмыста асфальтбетон жабынының конструкциялық тиімділігі бағаланды, мұнда жоғарғы қабаттың ірі толтырғышы негізгі отттық пеш (Basic Oxygen Furnace, BOF) қожымен алмастырылды. ABAQUS 2021 бағдарламасында төрт қабатты иілгіш жол жабыны сызықтық серпімді және сызықтық тұтқыр-серпімді конститутивтік модельдер негізінде модельденді. Тұтқыр-серпімді модельдеу кезінде зертханалық деректерге сәйкестендірілген Williams–Landel–Ferry ығысу функциясы бар төрт мүшелі Prony қатары қолданылды. Модель жарияланған эталондық нәтижелермен салыстырылып, максималды колея тереңдігі бойынша ауытқу 1,32 % құрады. Дәстүрлі ұсақ түйіршікті қиыршықтас беткі қабаты бар жабын (20 °C температурада E = 3340 МПа) BOF қожымен түрлендірілген жабынмен (20 °C температурада E = 2135 МПа) салыстырылды. Серпімді модель жағдайында колея тереңдігі тиісінше 2,49 мм және 2,58 мм (3,6 %), ал тұтқыр-серпімді модель жағдайында 2,42 мм және 2,53 мм (4,5 %) болды. Бұл ретте ең жоғары von Mises кернеуі екі жағдайда да BOF қожы қолданылған жабында төмен болды: сәйкесінше 1,31 МПа және 1,48 МПа, сондай-ақ 1,41 МПа және 1,59 МПа. Конструкцияның беткі қабатқа сезімталдығы дәрежелік заңмен сипатталады: колея тереңдігі серпімді модель жағдайында жабынның жоғарғы қабатының модуліне -0,08 дәрежесіне, ал тұтқыр-серпімді модель жағдайында -0,10 дәрежесіне пропорционал; ең жоғары кернеу +0,27 дәрежесіне сәйкес өзгереді. Осылайша, беткі қабаттың қаттылығының 36 %-ға төмендеуі конструкцияның жауап реакциясын 5 %-дан аз мөлшерде өзгертеді. Екі жолақты жүріс бөлігінің 1 км жоғарғы қабатында табиғи ұсақталған тастың шамамен 800 тоннасын алмастыруға болады. Сондықтан BOF қожын жоғарғы қабат қоспалары үшін техникалық тұрғыдан жарамды және тұрақты толтырғыш алмастырғыш ретінде қарастыруға болады, алайда оны жол жабынына төсеу алдында қождың көлемдік тұрақтылығын міндетті түрде тексеру қажет.
##plugins.themes.default.displayStats.downloads##
Әдебиеттер тізімі
1. Asphalt Pavement Alliance. Perpetual Pavements: A Synthesis. - Lanham, MD: National Asphalt Pavement Association, 2020.
2. OECD/ITF. ITF Transport Outlook 2021. - Paris: OECD Publishing, 2021.
3. World Steel Association. World Steel in Figures 2023. - Brussels: worldsteel, 2023.
4. Ahmedzade P., Sengoz B. Evaluation of steel slag coarse aggregate in hot mix asphalt concrete // Journal of Hazardous Materials. - 2009. - Vol. 165. - P. 300-305.
5. Pasetto M., Baldo N. Experimental evaluation of high performance base course and road base asphalt concrete with electric arc furnace steel slags // Journal of Hazardous Materials. - 2010. - Vol. 181. - P. 938-948.
6. Yildirim I.Z., Prezzi M. Chemical, mineralogical, and morphological properties of steel slag // Advances in Civil Engineering. - 2011. - Vol. 2011. - Article ID 463638.
7. Liu P., Wang D., Otto F., Oeser M. Application of semi-analytical finite element method to analyze asphalt pavement response under heavy traffic loads // Journal of Traffic and Transportation Engineering. - 2017. - Vol. 4, No. 2. - P. 206-214.
8. Wang H., Al-Qadi I.L., Stanciulescu I. Simulation of tyre-pavement interaction for predicting contact stresses at static and various rolling conditions // International Journal of Pavement Engineering. - 2017. - Vol. 13, No. 4. - P. 310-321.
9. Khavandi Khiavi A., Moghaddas Nejad F. Evaluation of rutting performance of reinforced asphalt pavement with geosynthetics using finite element method // Road Materials and Pavement Design. - 2018. - Vol. 19, No. 6. - P. 1422-1437.
10. Amin A. et al. FEM modeling for enhancing fatigue strength of asphalt pavements through an optimum tack coat layer insertion // Construction and Building Materials. - 2023. - Vol. 378. - P. 131234.
11. Sinha A.K., Havanagi V.G., Mathur S. Evaluation of flexible pavement with industrial waste subbase // International Journal of Pavement Engineering. - 2014. - Vol. 15, No. 1. - P. 34-45.
12. Р РК 218-130-2016. Рекомендации по проектированию конструкций дорожных одежд. - Астана, 2016.
13. Yoo P.J., Al-Qadi I.L. Effect of transient dynamic loading on flexible pavements // Transportation Research Record. - 2007. - Vol. 1990. - P. 129-140.
14. Bouacha N., Bouguerra A., Bouafia A. Improving the resilience of the road network in Algeria: a comparative analysis of flexible, geosynthetically reinforced and rigid pavements // Sustainability. - 2023. - Vol. 15, No. 4. - P. 3456.
15. Schwartz C.W., Li R., Kim S., Ceylan H., Gopalakrishnan K. Sensitivity evaluation of MEPDG performance prediction // NCHRP Report. - 2011. - P. 1-47.
16. ASTM D4792. Potential expansion of aggregates from hydration reactions. - ASTM International, 2019.
