عنوان ترجمه شده مقاله: اثرات گرمایش روسازی آسفالتی در طول بازیافت گرم درجا با استفاده از روش اجزای منفصل (DEM)

A discrete element thermal analysis model was established to evaluate the heating effects of asphalt pavement during hot in-place recycling (HIR) using discrete element method (DEM). Influences of two different heating methods on the heating effects of asphalt pavement during HIR were analyzed, and numerical simulation results were validated with measured results on the test section of entity project. The results indicated that the one-way continuous heating method (OCHM) leaded to an obvious temperature hysteresis at the lower part of heated pavement layer. It was difficult for the lower part to synchronously reach the highest temperature like the upper part of heated pavement layer. However, the temperature of heated pavement layer was integrally elevated using another reciprocating intermittent heating method (RIHM), improving the bulk temperature and its distribution homogeneity in the upper pavement layer. This was beneficial to spiking up and milling of the heated pavement layer during HIR. Similarly, measured results on entity project showed that the temperatures at different depths in the upper layer were increased uniformly using RIHM, and the pavement surface temperature was also lowered to reduce the aging or charring of asphalt binder. Finally, numerical simulation results were basically consistent with the measured results on entity project. It is concluded that the DEM can be used to evaluate the heating effects of asphalt pavement and further optimize the heating scheme during HIR, improving the construction quality of recycled asphalt pavement when the boundary conditions and reasonable assumptions of discrete element model are fully considered

 چکیده

به منظور ارزیابی اثرات گرمایش روسازی آسفالتی در طول بازیافت گرم درجا (HIR)، از مدل اجزای منفصل برای تحلیل دما استفاده شده است. اثرات گرمایش روسازی آسفالتی در طول HIR، برای دو روش مختلف گرمایشی تحلیل شده و نتایج شبیه­ سازی عددی با نتایج حاصل از آزمایش تجربی پروژه موجود صحت­ سنجی شد. نتایج نشان داد که روش گرمایش مداوم یک­طرفه (OCHM) منجر به هیسترزیس آشکار دما در بخش­های پایینی لایه روسازی گرم شده می­ شود. به ­عبارت دیگر زمان دستیابی به بالاترین دما برای بخش پایینی و بالایی لایه روسازی گرم شده، یکسان نمی­باشد. بااین­حال در روش گرمایش متناوب دوطرفه (RIHM)، دمای لایه روسازی گرم شده بطور یکپارچه افزایش می‌یابد و دمای توده و توزیع همگن آن را در لایه بالایی روسازی بهبود می­ بخشد. این برای شخم زدن و تراش لایه روسازی گرم شده در طول HIR مفید می­ باشد. بطور مشابه نتایج آزمایشگاهی نیز نشان داد که دمای اعماق مختلف لایه فوقانی در روش RIHM بطور یکنواخت افزایش می­ یابد و دمای سطح روسازی نیز به منظور کاهش پیر شدگی یا سوختگی قیر آسفالت پایین آورده می­ شود. درنهایت نتایج شبیه‌سازی عددی نیز با نتایج آزمایشگاهی پروژه موجود مطابقت داشت. نتایج این تحقیق نشان داد که درصورتیکه شرایط مرزی و فرضیات معقول برای مدل اجزای منفصل بطور کامل در نظر گرفته شود، روش اجزای منفصل می­تواند برای ارزیابی اثرات گرمایش روسازی آسفالتی و بهینه­ سازی بهتر طرح گرمایشی در طول HIR مفید باشد و کیفیت ساخت روسازی با آسفالت بازیافتی را بهبود ببخشد.

1-مقدمه

به­دلیل توسعه روزافزون ساخت و ساز بزرگراه­های ترافیکی در چین، هر سال تعداد زیادی روسازی آسفالتی برای نگهداری یا تعمیر مورد نیاز می­باشد [1]. تکنولوژی بازیافت گرم درجا (HIR)، به‌عنوان یکی از روش­ های نگهداری از روسازی آسفالتی مزایایی ازقبیل صرفه ­جویی در منابع، حفاظت از محیط­ زیست، ساخت و ساز سریع، کیفیت بالا، اصلاح کامل خسارت­ های روسازی­ های مختلف و غیره دارد [2]. ثابت شده است که HIR یکی از امیدوارکننده ­ترین روش­ ها می ­باشد که بطور گسترده­ ای برای تعمیر و نگهداری روساز ی ­های آسفالتی مورد استفاده قرار می­گیرد[3]. اثرات گرمایش یکی از عوامل کلیدی می­باشد که بطور مستقیم بر روی شخم زدن و تراش روسازی آسفالتی کهنه در طول HIR و همچنین عملکرد سرویس­ دهی روسازی با آسفالت بازیافتی تاثیر می­گذارد [4]. بنابراین دانستن میدان دما و ارزیابی اثرات گرمایش روسازی آسفالتی در طول HIR بسیار مهم می­باشد. به ­دلیل گرمایش، شخم زدن و تراش پیوسته روسازی آسفالتی در طول HIR، عمدتاً اثرات گرمایش روسازی آسفالتی توسط سیستم تصویربرداری حرارتی مادون قرمز غیرتماسی و یا تفنگ دمای مادون قرمز مانیتور می­ شود [5]. بااین­حال، این روش­ها تنها دمای سطح را اندازه­ گیری می­کنند و توزیع دمای داخل روسازی آسفالتی را اندازه‌گیری نمی­ کنند. علاوه براین، این روش­ها به راحتی از سرعت باد، نور، دمای محیط و ... تاثیر می­ پذیرند. لذا، اندازه­ گیری توزیع دمای داخلی و ارزیابی اثرات گرمایش روسازی آسفالتی در طول HIR با این روش­ها مشکل بوده و آثار سوء بر روی کیفیت ساخت روسازی با آسفالت بازیافتی خواهند داشت [5]. با پیشرفت تکنولوژی کامپیوتر و توسعه روش ­های محاسباتی، روش­های شبیه­ سازی عددی توجه بسیاری از محققین را جلب کرد و تبدیل به یکی از روش­های اصلی برای تحلیل میدان دمای روسازی آسفالتی گردید [6]. در حال حاضر، روش­ های شبیه­ سازی عددی میدان دمای روسازی آسفالتی بطور عمده شامل روش المان محدود (FEM) و روش اجزای منفصل (DEM) می­ باشد [7]...