Investigating the fracture behavior of asphalt based composites reinforced with fibers under mixed mode tensile-shear loading

Amani, Behzad and Pirmohammad, Sadjad (2019) Investigating the fracture behavior of asphalt based composites reinforced with fibers under mixed mode tensile-shear loading. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
thesis Behzad Amani _Autosaved_.pdf

Download (424kB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

Research Aim: The aim of this research is investigating the fracture behavior of asphalt based composites reinforced with natural fibers, namely Goat wool and Kenafat low temperature under mixed mode tensile – shear loading. Research Method:In this research,Goat wool fiber and Kenaf fiber with three different length (4, 8 and 12mm) and three different percentage (0.1%, 0.2% and 0.3% by weight of asphalt mixture)were used to investigating the fracture toughness of asphalt based composites under different tensile – shear mode loading (pure mode I, pure mode II and mixed mode I/II). SCB specimen was utilized for conduct the fracture tests. In order to obtain the fracture toughness of specimens, it was necessary to calculate the geometry factors of the cracked SCB using by ABAQUS software. Fracture experiments of cracked SCB specimens prepared from reinforced asphalt based composites with Goat wool fiber and Kenaf fiberunder different mentioning loadings and at the temperature of -15 ℃ using were carried out usingby Universal mashinethree point bend fixture. Findings:Theoptimum length for asphalt mixtures reinforced with goat wool fiber was 4 mm with 0.3% weight of asphalt mixture and for Kenaf fiber 8mm with 0.3% weight of asphalt mixture. In this thesis, the best improvement in fracture resistance of asphalt based composites at pure mode I was 26% achieved by adding Kenaf fiber with length of 8mm and weight of 0.3% asphalt mixture, for dominant mode I was19% achieved by adding Kenaf fiber with length of 8mm and weight of 0.3% asphalt mixture, for dominant mode II was 21% achieved by adding Goat wool fiber with length of 4mm and weight of 0.3% asphalt mixture and finally at the case of pure mode II was 20% achieved by adding Goat wool fiber with length of 4mm and weight of 0.3% asphalt mixture. Conclusion: the results of this research showed that natural fibers can increase the fracture resistance of asphalt based composites. Based on this result and considering the low cost of fiber, natural fibers can be used in asphalt pavements.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: بررسی رفتار شکست کامپوزیت¬های پایه قیر ی تقویت شده با الیاف تحت بارگذاری مود ترکیبی کششی- برشی
Persian Abstract: هدف:هدف از انجام این تحقیق بررسی رفتار شکست کامپوزیت¬های پایه قیری تقویت¬ شده با الیاف طبیعی پشم بز و کنف در دمای پایین تحت شرایط بارگذاری مود کششی – برشی می¬باشد. روش‌شناسیپژوهش:در این پژوهش ازالیاف پشم بز و کنف با سه طول مختلف (4، 8 و 12 میلی¬متر) و سه درصد مختلف ( 1/0، 2/0 و 3/0 درصد وزنی کل مخلوط آسفالتی) به منظور بررسی چقرمگی شکست کامپوزیت¬های پایه¬ قیری تحت بارگذاری¬های مختلفمود کششی- برشی ( مودIخالص، مودIIخالص و مودهای ترکیبیII/I) استفاده شدند. نمونه¬ی SCB برای انجام آزمایش¬های شکست بکار گرفته شد. به منظور بدست آوردن چقرمگی شکست نمونه¬ها لازم بود تا ضرایب شکل SCBهای ترکدار با استفاده از نرم افزار آباکوس محاسبه شوند. آزمایش¬های شکست SCBهای ترکدار تهیه شده از جنس کامپوزیت¬های پایه قیری تقویت شده با الیاف پشم بز و کنف تحت بارگذاری¬های مذکور و در دمای 15- درجه¬ی سانتی¬گراد با استفاده از فیکسچر خمش سه نقطه دستگاه یونیورسال انجام شدند. یافته‌ها:طولبهینهبرایمخلوط¬هایآسفالتیتقویت شده با الیاف پشمبز، 4 میلی¬متربا 3/0 درصدوزنکلمخلوطآسفالتی وبرایالیافکنف 8 میلی¬متربا 3/0 درصدوزنکلمخلوطآسفالتیبدستآمد.دراینپایان¬نامه،بهترینبهبوددرمقاومتشکستکامپوزیت-هایپایهقیریدرمودIخالصمربوطبهالیافکنفبهطول 8 میلیمترو 3/0 درصدبهمیزان 26 % ،درمودIغالبنیزمربوطبهالیافکنفباطول 8 میلی¬مترو 3/0 درصدبهمیزان19 %،درمودIIغالبمربوطبهالیافپشمبزباطول 4 میلی¬مترو 3/0 درصدبهمیزان 21 % ونهایتادرمودخالصIIنیزمربوطبهالیافپشمبزباطول 4 میلی¬مترو 3/0 درصدبهمیزان 20 % بود. نتیجه‌گیری:نتایج این پژوهش نشان داد که الیاف طبیعی قادرند مقاومت شکست کامپوزیت¬های پایه قیری را افزایش دهند. با توجه به این موضوع و همچنین قیمت پایین این الیاف، می¬توان آن¬ها را در روسازی¬های آسفالتی بکار گرفت.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Pirmohammad, SadjadUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
-, -UNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Date Deposited: 30 Jun 2019 05:49
Last Modified: 30 Jun 2019 05:49
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/7139

Actions (login required)

View Item View Item