While Portland cement concrete (PCC) overlay has been increasingly used as a rehabilitation technique for deteriorated PCC pavements in the last decade, reflective cracking places a major limit on its durability performance. The use of ultra ductile concrete named Engineered Cementitious Composite (ECC) should arrest such failure mode and greatly enhance the long term performance of the overlaid pavements. In this paper, we introduce and demonstrate this novel concept via experimental study on the reflective cracking resistance of small-scale ECC overlaid concrete beam. The ECC specimens totally eliminate the reflective cracking mode by developing extensive micro-cracks under flexural fatigue loading, in addition to a much enhanced MOR compared to controlled concrete specimen. Based on FEM analysis of the overlay system and fatigue performance of the ECC beam, a simplified design chart for ECC overlay is presented for use in practice and LCA-LCC analysis. The proposed ductile overlay approach should greatly enhance the durability and sustainability of the future pavement overlay

چکیده

از زمانی که بتن با سیمان پرتلند (PCC) به طور فراینده‌ای به عنوان تکنیک بازسازی روسازی های PCC فرسوده در دهه اخیر مورد استفاده قرار گرفته، یکی از محدودیت های بزرگی که بر عملکرد با دوام آن تاثیرگذار است، ترک خوردگی انعکاسی می باشد. استفاده از بتن فوق انعطاف پذیر با نام کامپوزیت سیمانته مهندسی (ECC) مانع چنین حالت های گسیختگی گشته و پیشرفت قابل توجهی را در عملکرد دراز مدت روسازیهای روکش شده ایجاد نموده است. در این مقاله، ما به معرفی و تشریح این مفهوم نوین از طریق مطالعه آزمایشگاهی بر روی مقاومت ترک خوردگی انعکاسی تیر بتنی با روکش ECC در ابعاد کوچک می پردازیم. نمونه های ECC با توسعه میکرو ترکهای گسترده تحت بارگذاری خستگی خمشی، حالت ترک خوردگی انعکاسی را به کلی از بین خواهند برد. ضمناً موجب بهبود قابل توجه  مدول گسیختگی (MOR) در مقایسه با نمونه بتنی کنترل شده می گردد. بر پایه تحلیل روش المان محدود (FEM)، سیستم روکش و عملکرد خستگی تیر ECC، نمودار طراحی ساده سازی شده ای از روکش ECC به منظور کاربرد عملی و تحلیل LCA-LCC ارائه می گردد. روش روکش انعطاف پذیر ارائه شده می بایست به طور عمده ای دوام و پایداری روکش روسازی را در آینده بهبود بخشد.

1-مقدمه

روکش بتن غیرچسبنده و روکش HMA دو روش عمده ای هستند که در بازسازی روسازی های صلب فرسوده مورد استفاده قرار می گیرند (MDOT، 2005). در هر دو روش، ترک خوردگی انعکاسی به عنوان محدودیت بزرگی بر عمر مفید روکشها بحساب می آید (تایابجی و اوکاموتو، 1985، هوانگ، 2004). تحت بارگذاری مکرر ترافیک، درزها/ ترکهای موجود در بتن لایه زیرین، در روکش نمایان شده و در نهایت منجر به اتمام عمر مفید روسازی با روکش بتنی می گردد...