1 . معرفی

ماکادام تثبیت شده با سیمان (CSM) یک ماده پایه متداول در ساخت روسازی آسفالتی با عیار بالا است. دارای مزایای استحکام بالا، یکپارچگی و پایداری خوب، مقاومت در برابر فرسایش قوی و هزینه مهندسی کم است [1] ، [2] . این می تواند به طور موثر تنش کششی را در پایین لایه سطحی آسفالت و تنش فشاری در بالای بستر جاده را کاهش دهد و پایداری بستر جاده را تضمین کند [3] . با این حال، با توجه به اقلیم و ویژگی های محیطی دمای متوسط ​​پایین، شکاف دمایی گسترده بین روز و شب، گرادیان دما زیاد، و تبخیر آب زیاد در منطقه سرد چینگهای تبت [4] ، [5] . این امر به راحتی می تواند منجر به کندی یا حتی توقف هیدراتاسیون سیمان شود [6] ، [7] و تشکیل استحکام برای لایه پایه را دشوار می کند و عمر خستگی پایینی دارد [8] ، [9] ، [10] . تحت اعمال مکرر بارهای وسایل نقلیه ساختمانی، سازه پایه مستعد آسیب یا ترک است و ظرفیت باربری پایه به طور قابل توجهی بدتر می شود و در نتیجه عملکرد واقعی کمتر از حد انتظار می شود [11] , [12] , [13] , [ 14] . او و همکاران [15] دریافتند که اکثر نمونه‌های هسته پایه تثبیت شده با سیمان ساختاری جامد تشکیل نمی‌دهند و در طول حفاری سطح جاده و بررسی نمونه‌برداری هسته از جاده‌های موجود در چینگ‌های تبت، شکل سست دارند. حتی در برخی از مقاطع جاده‌ای به دلیل مصرف زیاد سیمان، ترک‌های غیر باری زیادی در لایه پایه ایجاد می‌شود و مشکل لایه پایه تثبیت شده با سیمان می‌تواند مستقیماً منجر به عمر مفید لایه سطحی آسفالت شود. بنابراین، با توجه به شرایط اقلیمی خاص و ویژگی‌های موقعیت جغرافیایی ارتفاعات و مناطق سردسیر، حل مشکل عدم استحکام اولیه و ترک خوردگی CSM یک موضوع حیاتی در بهبود کیفیت ساخت پایگاه‌های جاده‌ای در مناطق سردسیر چینگهای تبت و کاهش احتمال آسیب زودهنگام به روسازی [16] .

محققان داخلی و خارجی تحقیقات گسترده ای را برای ارتقای موثر استحکام اولیه پایه های تثبیت شده با سیمان در مناطق سردسیر و کاهش ایجاد ترک انجام داده اند. می و همکاران [17] اشاره کرد که دمای پخت به طور چشمگیری بر استحکام اولیه CSM تأثیر می گذارد. افزایش دمای پخت منجر به تشکیل استحکام و سفتی CSM می شود. ما و همکاران [5] اثرات دوز سیمان، سن پخت و دمای پخت را بر مقاومت فشاری و مدول ارتجاعی CSM در شرایط پخت استاندارد و دمای پایین تجزیه و تحلیل کرد. نتایج نشان داد که زمانی که دمای پخت بالای 10 درجه سانتیگراد بود و دوز سیمان بیشتر از 4 درصد بود، می‌توانست نیازهای مقاومت پایه CSM را در مناطق سرد فلات چینگهای تبت برآورده کند. لین و همکاران [18] از یک عامل استحکام اولیه نوع ESE-1 برای مطالعه مقاومت در برابر سرما CSM استفاده کرد و اثر بهبود قابل توجه بود. ژو و همکاران [16] تأثیر درجه‌بندی‌های مختلف و انواع عوامل استحکام اولیه را بر استحکام فشاری، مقاومت شکافی و ویژگی‌های انقباض خشک مواد CSM در شرایط دمای پایین مورد مطالعه قرار دادند. استحکام و مقاومت در برابر ترک خوردگی انقباض خشک به طور قابل توجهی بهبود یافته است. Xiong و همکاران [19] از یک عامل استحکام فوق العاده اولیه از نوع SES-I به طور مستقل توسعه یافته به عنوان یک ماده افزودنی استفاده کرد. خواص مکانیکی CSM با دوزهای مختلف عامل استحکام فوق‌العاده اولیه با استفاده از آزمایش‌های مقاومت فشاری محدود، آزمایش‌های شکاف و آزمون‌های مقاومت در برابر سرما مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج تحقیق می تواند منابع ارزشمندی برای طراحی ترکیب مواد پایه تثبیت شده با سیمان در مناطق مرتفع و سرد ارائه دهد. شنگ و همکاران [20] هدف بهبود کاربرد CSM در مناطق سردسیر بالاست. اثر نوع جدیدی از افزودنی استحکام اولیه و انقباض کم (ELA) بر ویژگی‌های استحکام و انقباض CSM در دماهای مختلف پخت مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که ELA می تواند استحکام اولیه CSM را افزایش دهد و ترک خوردگی انقباض ناشی از استحکام اولیه را کاهش دهد. ما و همکاران [21] تست‌های استحکام فشاری و چرخه انجماد-ذوب را روی CSM با دوزهای مختلف عامل استحکام اولیه انجام داد تا زمان پخت و دوام آنها را در محیط‌های با دمای پایین بهبود بخشد. اثربخشی عوامل قدرت اولیه قابل توجه است. علاوه بر مطالعه اثرات دما و انواع مختلف عوامل استحکام اولیه بر استحکام و عملکرد ترک خوردگی CSM، سایر محققان نیز عملکرد مکانیکی CSM را با استفاده از مواد افزودنی مانند سرباره فولاد، لاستیک و الیاف مورد بررسی قرار داده‌اند [22] . وی، چن و همکاران [23] ، [24]از سرباره فولادی برای جایگزینی ماکادام CSM استفاده کرد. نتایج آزمایش‌های انقباض دما و انقباض خشک نشان می‌دهد که جایگزینی ماکادام پایه با سرباره فولادی خواص انقباض خشک و انقباض دمایی مواد پایه نیمه سخت را بهبود می‌بخشد. ما و همکاران [25] از الیاف پلی پروپیلن برای افزایش عملکرد خستگی CSM استفاده کرد. خو و همکاران [26] روش طراحی پر کردن CSM با سنگ ضد ترک را برای کاهش عملکرد ضد ترک CSM بهینه کرد. Lv و همکاران [27] و [28] خاصیت ضد ترک خوردگی CSM را با جایگزینی سنگدانه هایی با اندازه ذرات یکسان با ذرات لاستیکی با حجم برابر افزایش داد.

اقدامات فوق به طور مثبت استحکام اولیه و خواص ترک خوردگی ضد انقباض CSM را افزایش داده است. با این حال، نتایج تحقیقات موجود عمدتاً بر روی خواص مکانیکی CSM در شرایط پخت با دمای ثابت تمرکز دارد. با این وجود، دما تأثیر اساسی بر توسعه عملکرد مکانیکی CSM دارد. میانگین آب و هوا در منطقه سرد چینگهای تبت در ماه های جولای و آگوست تنها 6 درجه سانتیگراد است و دماهای منفی اغلب در شب اتفاق می افتد. شکاف دما بین روز و شب زمانی که منطقه در بهترین فصل ساخت و ساز قرار دارد نسبتا زیاد باقی می ماند [29] و [30] . شرایط پخت دمای ثابت داخلی با محیط خدمات واقعی CSM در مناطق مرتفع و سرد مطابقت ندارد. بر این اساس، این مطالعه به بررسی تغییرات دما در منطقه سرد چینگهای تبت از ماه می تا جولای می‌پردازد. با استفاده از یک جعبه پخت دمای متغیر قابل برنامه ریزی برای شبیه سازی تغییرات دمای خارج از منزل در مناطق سردسیر بالا، CSM با استفاده از شرایط پخت استاندارد به عنوان یک گروه مرجع، تحت عمل آوری دمای متغیر قرار می گیرد. بر اساس پخت دماهای مختلف، این مطالعه تأثیر دوزهای مختلف عامل استحکام اولیه، سن پخت، و چرخه‌های یخ-ذوب را بر روی استحکام فشاری نامحدود (UCS)، استحکام شکاف، مدول ارتجاعی فشاری (CRM)، مقاومت در برابر یخ زدگی و خستگی بررسی می‌کند. عملکرد CSM بررسی مکانیسم میکرو CSM در شرایط پخت دماهای مختلف از طریق پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM). نتایج تحقیق مراجع ارزشمندی را برای طراحی ترکیب CSM در مناطق سردسیر بالا فراهم می کند.