توصيف تلف الكلال عبر مقاييس متعددة في الأسفلت الدافئ بناءً على اختبارات المسح السعوي الخطي واختبارات الانحناء رباعي النقاط

ملخص

تؤسس هذه الدراسة لإطار عمل قوي عابر للمقاييس يربط بين ميكانيكا تلف الرابط وأداء الكلال للخليط، مما يثبت أن معاملات مسح السعة الخطي - نموذج الضرر المستمر اللزوجي المرن المبسط (LAS–S-VECD) توفر أساساً موثوقاً ومبنياً على الآليات الميكانيكية للتنبؤ بأنظمة الأسفلت الدافئ المستدامة وتصميمها.

الملخص

يعد تشقق الكلال عاملاً حاسماً يحكم المتانة طويلة الأمد لرصفات الأسفلت، بينما تظل العلاقة عبر المقاييس بين سلوك كلال الرابط وأداء كلال الخليط غير مفهومة بشكل كافٍ بالنسبة للأسفلت الدافئ (WMA). في هذه الدراسة، تم استقصاء خصائص الكلال للأسفلت الدافئ بشكل منهجي على كل من مقياسي الرابط والخليط لإنشاء ارتباطات كمية عبر المقاييس. استُخدمت اختبارات مقياس الريومتر للقص الديناميكي (DSR) واختبارات مسح السعة الخطي (LAS) المفسرة باستخدام إطار ضرر الاستمرارية اللزوجي المرن المبسط (S-VECD) لتوصيف الخصائص الريولوجية وتطور الضرر لروابط أسفلتية من أصول نفط خام مختلفة. كما تم تقييم أداء الكلال على مقياس الخليط باستخدام اختبارات كلال الانحناء رباعي النقاط المتحكم في الانفعال. وتشير النتائج إلى أن التقادم يزيد بشكل كبير من صلابة الرابط ويسرع من تدهور الكلال، حيث ارتفع عامل الكلال G*·sin δ بنسبة تتراوح تقريباً بين 150–250% بعد التقادم طويل الأمد. وكانت فعالية التعديل بالخلط الدافئ على مقياس الرابط تعتمد بقوة على نوع الرابط، وهو ما انعكس في انخفاض بنسبة 8–13% في معامل معدل الضرر للرابطين A وB، بينما حدثت زيادة بنسبة 11% تقريباً للرابط C. وأظهرت المؤشرات الريولوجية التقليدية مثل sin δ قدرة محدودة ومعتمدة على المادة في التنبؤ بعمر كلال الخليط، بينما أظهرت معاملات الضرر المستمدة من LAS–S-VECD ارتباطات قوية ومتسقة مع أداء الكلال على مقياس الخليط. وبشكل عام، تثبت هذه الدراسة أن توصيف ضرر الرابط القائم على LAS–S-VECD يوفر أساساً متيناً للتنبؤ بمقاومة كلال الخليط ويدعم تطبيقه في تصميم الخلائط القائم على الأداء لرصفات الأسفلت الدافئ المتينة والمستدامة.

المقدمة

تعتمد عملية إنشاء رصف الأسفلت التقليدية على المعالجة بدرجات حرارة مرتفعة، تتراوح عادةً بين 160 °C و 180 °C، وتتجاوز 190 °C في حالة الروابط المعدلة مثل الأسفلت المطاطي والبتومين المعدل بالبوليمرات عالي الأداء. وفي التطبيقات المتخصصة، بما في ذلك رصف أسطح الجسور الفولاذية، قد تتجاوز درجات حرارة وضع الخليط في الموقع 200 °C¹. وتؤدي هذه الظروف الحرارية القاسية إلى استهلاك كبير للوقود الأحفوري وتوليد انبعاثات جوية جسيمة، بما في ذلك غازات الاحتباس الحراري وأبخرة الأسفلت الخطرة الغنية بالمركبات القابلة للذوبان في البنزين والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المسرطنة (مثل benzo[a]pyrene)^2,3. وقد أظهرت الدراسات السابقة باستمرار أن خفض درجات حرارة إنتاج الأسفلت ودكه يمكن أن يقلل من استهلاك الوقود، وانبعاثات CO₂، والتعرض المهني لأبخرة الأسفلت، على الرغم من أن حجم هذه الفوائد يعتمد على نوع الخليط، وتكوين المحطة، وجرعة المضافات، وظروف الإنشاء الميدانية. كما ساهمت الدراسات الحديثة في إثراء الفهم حول أداء الأسفلت تحت تعديلات وظروف خدمة مختلفة؛ حيث أفادت التقارير أن إدخال ليجنوسلفونات الكالسيوم في خلطات الأسفلت يمكن أن يؤخر بفعالية التقادم التأكسدي الحراري عن طريق تثبيط تفاعلات الأكسدة وتثبيت البنية الغروية لروابط الأسفلت.

فيما يتعلق بسلوك الكسر، فقد أظهرت الاستقصاءات حول الخلطات الأسفلتية الساخنة (HMA) والخلطات الأسفلتية الدافئة (WMA) تحت ظروف تحميل من النمط الأول (Mode I) والنمط الثاني (Mode II) الخالصين، أن نمط التحميل يلعب دوراً حاسماً في التحكم في متانة الكسر عند درجات الحرارة المنخفضة وتبدد الطاقة. كما تمت دراسة القابلية للتأثر بالرطوبة على نطاق واسع في أنظمة الأسفلت المعدلة بالمطاط، حيث تعمل مواد المطاط المعاد تدويرها على تحسين المقاومة للتلف الناجم عن الرطوبة، ويمكن تحديد المحتوى الأمثل للمطاط من خلال مناهج تقييم ميكانيكية واقتصادية مشتركة. وفيما يخص الأداء عند درجات الحرارة المرتفعة، تم تقييم الأسفلت ذو المصفوفة الحجرية (SMA) المعدل باستخدام اختبارات الزحف الديناميكي وجهاز تتبع عجلات هامبورغ، مما أكد أن تعديل الخلطة يعزز بشكل كبير من مقاومة التخدد. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الدراسات القائمة على اختبار الانحناء نصف الدائري (SCB) للخلطات الأسفلتية التي تشتمل على إضافات معاد تدويرها تحسينات ملحوظة في مقاومة الكسر من النمط الأول (Mode I) ومقاومة التلف الرطوبي، مما يسلط الضوء على التأثيرات التآزرية للمواد المعاد تدويرها على أداء الكلال والمتانة. وبناءً على ذلك، برز تطوير تقنيات الأسفلت المخصصة لدرجات الحرارة المنخفضة كمسار حيوي نحو إنشاء رصف مستدام وأنظمة بنية تحتية مسؤولة بيئياً.

تتيح تقنية الأسفلت الدافئ (WMA)، التي يتم تحقيقها من خلال دمج المضافات الكيميائية، أو الشموع العضوية، أو تقنيات الرغوة، إنتاج خلطات فعالة في درجات حرارة تتراوح عادةً بين 90 °C و 130 °C—وهو ما يمثل انخفاضاً بمقدار 30–50 °C مقارنة بالأسفلت الساخن التقليدي (HMA)⁴. وإلى جانب فوائده الموثقة في تقليل الطلب على الطاقة وانبعاثات الملوثات، يلعب الأسفلت الدافئ دوراً محورياً في التخفيف من التقادم الحراري التأكسدي للروابط الأسفلتية أثناء الإنتاج والفرش. ويخضع تقادم الأسفلت لحركية كيميائية تعتمد على درجة الحرارة، حيث تتضاعف معدلات الأكسدة تقريباً مقابل كل زيادة قدرها 10 °C في درجة الحرارة^5,6. وتعمل درجات الحرارة المرتفعة على تسريع تفاعلات التطاير والأكسدة والبلمرة، مما يؤدي تدريجياً إلى تحويل المالتينات (maltenes) إلى أسفلتينات (asphaltenes) صلبة، وبالتالي زيادة صلابة الرابط وتقليل مطيليته⁷. ومن خلال خفض درجات حرارة الإنتاج، يثبط الأسفلت الدافئ هذه التفاعلات الضارة، مما يحافظ على اللزوجة المرنة للرابط ويعزز احتمالية مقاومة الكلل على المدى الطويل⁸.

على الرغم من أن المزايا البيئية والإنشائية لخلطات الأسفلت الدافئة (WMA) قد تم توثيقها بشكل مكثف، إلا أن الاستقصاءات المنهجية حول أداء الكلال الخاص بها تحت ظروف التقادم لا تزال محدودة نسبياً. وبشكل خاص، تظهر الرابطات الأسفلتية المشتقة من مصادر مختلفة من النفط الخام — مثل المواد الخام من Karamay، وCNOOC البحرية، وCNPC — تباينات ملحوظة في التركيب الكيميائي، بما في ذلك محتوى الأسفلتين، وتوزيع الراتنج، والكسور العطرية، ومستويات المشبعات⁹. ويُعترف على نطاق واسع بأن هذه الاختلافات التركيبية هي محددات أساسية للسلوك الريولوجي، والقابلية للتقادم، ومتانة الكلال¹⁰. ومع ذلك، نادراً ما تميز دراسات الكلال الحالية بين الرابطات بناءً على أصل النفط الخام، مما يؤدي إلى فهم غير مكتمل لكيفية تحكم الكيمياء المعتمدة على المصدر في أداء الكلال، خاصة تحت التقادم التراكمي الذي يمثل ظروف الخدمة الفعلية^11,12. من منظور هندسي، ستكون طريقة تقييم الكلال الموثوقة على مستوى الرابطة مفيدة بشكل خاص للفحص الأولي للمواد، واختيار مضافات الخلط الدافئ، وتقييم الحساسية للتقادم، ومراقبة الجودة قبل التحقق على مستوى الخليط. ومع ذلك، لا ينبغي اعتبار LAS–S-VECD بديلاً كاملاً لاختبارات كلال الخليط لأن تدرج الركام، والفراغات الهوائية، والتفاعل بين الرابطة والركام، وجودة الدمك، والتقادم الميداني قد تتحكم أيضاً في أداء كلال الرصيف. علاوة على ذلك، لم يتم تثبيت العلاقة بين مؤشرات الكلال على مستوى الرابطة وسلوك الكلال على مستوى الخليط بشكل حاسم عبر مصادر الأسفلت المتنوعة¹³. وبينما أظهرت الاختبارات الريولوجية مثل مسح السعة الخطي (LAS) واعداً في توصيف ضرر الكلال في الرابطة، فإن موثوقيتها التنبؤية لعمر كلال الخليط — لا سيما بالنسبة للرابطات ذات الأصول الكيميائية المتميزة — لا تزال غير مثبتة بشكل كافٍ¹⁴. هذا الانفصال يحد من دقة تنبؤات الأداء المختبرية ويقيد الاختيار العقلاني للمواد في الممارسة الهندسية¹⁵.

لسد هذه الفجوات الحرجة، تُجري هذه الدراسة استقصاءً شاملاً متعدد المقاييس لسلوك الكلال في روابط الأسفلت المعدلة بالخلط الدافئ والمستمدة من ثلاثة مصادر مختلفة من الزيت الخام¹⁶. ومن خلال دمج تحليل مقياس الريومتر للقص الديناميكي (DSR)، واختبار المسح الخطي للسعة (LAS) ضمن إطار ضرر الاستمرارية اللزوجي المرن المبسط (S-VECD)، واختبارات كلال الانحناء رباعي النقاط على مستوى الخلطة، يقيم هذا العمل بشكل منهجي تأثير مصدر الزيت الخام، والتعديل بالخلط الدافئ، والتقادم على مقاومة الكلال^17,18,19. وتهدف النتائج إلى إرساء ارتباطات قوية عابرة للمقاييس بين ريولوجيا الرابط وأداء الخلطة، مما يوفر أساساً ميكانيكياً للتنبؤ بعمر الكلال ويقدم توجيهات عملية لتصميم واختيار مواد أسفلتية مستدامة.

تقدم هذه الدراسة إطار عمل لتوصيف الكلال عابر المقاييس للأسفلت الدافئ من خلال دمج تحليل LAS–S-VECD على مقياس الرابط مع اختبارات كلال الانحناء رباعي النقاط على مقياس الخلطة. ومقارنة بالدراسات السابقة التي ركزت بشكل أساسي على التقييم الريولوجي لمستوى الرابط أو تقييم أداء مستوى الخلطة بشكل منعزل، فإن العمل الحالي يؤسس لرابط ميكانيكي مباشر بين كيمياء الرابط المعتمدة على الزيت الخام، وتعديلات الخلط الدافئ، وسلوك كلال الخلطة تحت ظروف التقادم. تكمن جدة هذه الدراسة في ثلاثة جوانب: (1) الإدراج الصريح لأصل الزيت الخام كمتغير حاكم لأداء الكلال؛ (2) الارتباط المنهجي عابر المقاييس بين تطور التلف في LAS–S-VECD وعمر كلال الخلطة؛ (3) التقييم الموحد لتأثيرات تعديل الخلط الدافئ عبر مقياسي الرابط والخلطة. وتظهر النتائج أن معاملات التلف المشتقة من LAS–S-VECD توفر مؤشرات قوية للتنبؤ بأداء كلال الخلطة، مما يقدم بديلاً أكثر تأصيلاً من الناحية الميكانيكية مقارنة بالمؤشرات الريولوجية التقليدية. وتضع هذه النتائج أساساً علمياً للتقييم والتصميم الموجه بالأداء لأنظمة الأسفلت الدافئ المستدامة.

البروتوكول

المواد
تعتبر المواد الرابطة الأسفلتية الثلاث المختارة في هذه الدراسة، والملخصة في الجدول 1، مواد رابطة تمثيلية للرصف مشتقة من مصادر مختلفة من النفط الخام، وقد استُخدمت على نطاق واسع في هندسة الطرق العملية في الصين. يختلف كل من أسفلت Karamay، وأسفلت CNOOC 36-1، وأسفلت PetroChina بشكل ملحوظ من حيث أصل النفط الخام، والتركيب الكيميائي، والقابلية للتقادم، والخصائص الريولوجية، مما يوفر أساساً مادياً مناسباً لاستقصاء سلوك الكلال المعتمد على مصدر النفط. يتيح اختيار هذه المواد إجراء تقييم مقارن لكيفية تأثير التركيب الجوهري للمادة الرابطة على فعالية تعديل الخلطات الدافئة وأداء الكلال على مستوى الخليط، مما يعزز الصلة الهندسية لإطار توصيف الكلال عبر المقاييس المقترح. وفيما يلي الأصول الجيولوجية والخصائص الكيميائية التفصيلية لكل مادة رابطة:

الرابط A: مستمد من المواد الخام للزيت الثقيل في المنطقة التاسعة، وتم إنتاجه عبر عملية خلط لبقايا التقطير الفراغي والأسفلت منزوع الزيت. وتظهر مادته الأساسية خصائص مميزة، تشمل انخفاض محتوى البارافين (<2%)، وأدنى تركيز للكبريت، وتركيبة راتنجية عالية. ومن الجدير بالذكر أن أسفلت كاراماي هو الرابط الرصيفي الوحيد الذي تقل كثافته النوعية عن 1 g/cm³ في التطبيقات الهندسية الحالية، ويتميز بلزوجة ديناميكية فائقة وقدرة ممتازة على الاحتفاظ بالمطيلية بعد التعتيق. وهذه الخصائص تجعله مناسباً بشكل خاص للمناطق التي تتعرض لتغيرات كبيرة في درجات الحرارة اليومية وتعرض شديد للأشعة فوق البنفسجية.

الرابط B: يُستخلص من الزيت الخام الثقيل النادر المستخرج من حقل النفط البحري Suizhong 36-1، مع إنتاجية بتومين عالية تصل إلى 56% من خلال التكرير. تُصنف المادة الخام على أنها زيت خام ثقيل ناقص الكبريت، ذو قاعدة نفتينية وقيمة حمضية عالية، مما ينتج عنه رابط معالج يتميز بكثافة عالية (1.012 g/cm³)، ومحتوى بارافين منخفض (1.8%)، ونسب راتنج مرتفعة. تمنح هذه الخصائص الرابط مرونة ممتازة في درجات الحرارة المنخفضة، مما يجعله مفيداً للتطبيقات في البيئات الباردة.

الرابط C: تم تحضيره بشكل أساسي باستخدام الخام الثقيل الفنزويلي Boscan كمادة خام أساسية، مع تحقيق عائد إنتاج بنسبة 60% عبر عمليات تكرير متخصصة. يتميز هذا الزيت الخام بخصائص جيوكيميائية فريدة، تشمل محتوى حمضياً عالياً، وتركيزات كبيرة من المعادن الثقيلة، وقدرة قوية على تكوين بقايا كربونية. ويظهر الرابط تركيباً هيدروكربونياً غير نمطي، يتميز بانخفاض كسور الهيدروكربونات المشبعة، وتعزيز معقدات الراتنج والأسفلتين، ومحتوى بارافيني منخفض بشكل ملحوظ (1.3%).

في هذا الاستقصاء، تم تحديد الرابطات الأسفلتية الأساسية الثلاث كـ AO (Karamay)، وBO (CNOOC 36-1)، وCO (PetroChina). كما تم تحضير الرابطات المقابلة لخلطات الأسفلت الدافئة (WMA) عن طريق دمج المادة المضافة Evotherm M1، والتي رُمز إليها بـ AP وBP وCP على التوالي²⁰. واختُبرت مؤشرات الأداء الشاملة، بما في ذلك الاختراق ونقطة التليين والمطيلية، وفقاً لمواصفات JTG E20-2011²¹، مع عرض البيانات المقارنة التفصيلية في الجدول 1. وقد تم اتباع جميع الإجراءات التجريبية بدقة وفقاً للبروتوكولات القياسية الموضحة في المواصفات الفنية لهندسة الطرق للأسفلت والخلطات البيتومينية.

المشروع	الوحدة	Karamay	CNOOC	CNPC
الاختراق	0.1 mm (15 °C)	22	22	24
	0.1 mm (25 °C)	72	68	71
	0.1 mm (30 °C)	112	110	116
مؤشر التغلغل (PI)	－	-1.14	-1.2	-0.81
TR&B	°C	46	46.5	47.5
اللزوجة الديناميكية (60 °C)	Pa·s	223.5	230	256.9
المطيلية (10 °C,5 cm/min)	cm	>100	>100	52
محتوى الشمع	%	1.9	1.8	1.3
نقطة الوميض (COC)	℃	278	287	312
الذوبانية	%	99.5	99.7	99.8
الكثافة (15 °C)	g/cm³	0.977	1.012	1.049
RTFOT	تغير الجودة (%)	0.05	0.06	-0.07
	نسبة الاختراق المتبقي (%)	66.2	67.4	64.8
	المطيلية المتبقية (10 °C,cm)	13	12	9

الجدول 1: المعايير الفنية الرئيسية للروابط البيتومينية. يلخص الجدول 1 المعايير الفنية الرئيسية للروابط البيتومينية، بما في ذلك الخواص الفيزيائية، والحساسية لدرجة الحرارة، والخصائص الريولوجية، وأداء التقادم قصير المدى، وذلك لتقييم خصائصها الأساسية ومدى ديمومتها.

تضمنت عملية تحضير خلطات الأسفلت الدافئة (WMA) بروتوكولاً متعدد المراحل يخضع لرقابة صارمة لضمان إمكانية تكرار تعديل الرابط الأسفلتي. أولاً، تم تسخين الرابط الأسفلتي الأساسي في فرن بالحمل القسري عند درجة حرارة 135 ± 2 °C لمدة 60 min للوصول إلى حالة انصهار مستقرة، تلا ذلك فترة موازنة لمدة 30 min للتخلص من التدرجات الحرارية. وقد أُجريت جميع عمليات التسخين داخل حاويات محكمة الإغلاق مع الحماية بغاز النيتروجين (بمعدل تدفق: 0.5 L/min) لتقليل التقادم التأكسدي أثناء التهيئة الحرارية.

بعد ذلك، تم دمج المادة المضافة Evotherm M1 عند درجة حرارة 135 ± 2 °C تحت تقليب ميكانيكي مستمر بسرعة 300 rpm لمدة 5 min قبل المعالجة عالية القص، وذلك لضمان التشتت الأولي لطور المادة الخافضة للتوتر السطحي. تلا ذلك إجراء خلط عالي القص باستخدام مجانس دوار-ثابت (rotor–stator homogenizer) بسرعة 3000 rpm لمدة 25 min، مع الحفاظ على درجة حرارة الرابط ضمن نطاق 135–140 °C باستخدام نظام خارجي للتحكم في درجة حرارة الحمام الزيتي (بدقة ±1 °C). وخلال عملية الخلط بأكملها، تمت مراقبة درجة الحرارة باستمرار باستخدام مزدوجة حرارية من النوع K (K-type thermocouple) معايرة ومدرجة في مصفوفة الرابط، حيث كانت التقلبات التي تتجاوز ±2 °C تؤدي إلى ضبط التسخين تلقائيًا. ثم خضع الرابط المعدل لإجراء تبريد متحكم به وصولاً إلى 25 °C بمعدل 5 °C/min قبل إجراء الاختبارات اللاحقة أو التخزين قصير المدى. وقد اتبع تصميم بروتوكول القص العلاقة بين اللزوجة ودرجة الحرارة للروابط الأسفلتية، مما يضمن تحضير جميع العينات تحت ظروف تاريخ قص مماثلة. يضمن هذا التحكم الحراري-الميكانيكي الصارم درجة عالية من التكرارية ويقلل من التباين في تحضير رابط الأسفلت الدافئ (WMA).

اختبار مقياس الريومتر للقص الديناميكي (DSR)
لتوصيف الاستجابة الريولوجية والخصائص المتعلقة بالكلال للرابطات الأسفلتية المعدلة بإضافات الخلط الدافئ، أُجريت اختبارات مقياس الريومتر للقص الديناميكي (DSR) باستخدام ريومتر دوراني يتم التحكم في درجة حرارته وفقاً للمعيار ASTM D7175²². ركز التقييم الريولوجي على سلوك الكلال عند درجة الحرارة المتوسطة، والذي يرتبط ارتباطاً وثيقاً ببداية نشوء الشقوق وانتشارها في الرصفات الأسفلتية.

تم اعتماد عامل الكلال G*sin δ²³، والمعروف على نطاق واسع كمؤشر للقابلية للكلال على مستوى الرابط، لقياس التغيرات في سلوك التبديد اللزوجي المرن الناتجة عن تعديل الخلط الدافئ والتقادم. أُجريت اختبارات المسح الحراري عبر نطاق يتراوح بين 58–82 °C، بزيادات حرارية قدرها 6 °C. وعند كل درجة حرارة مستهدفة، تُرِكت العينات لتتوازن لمدة 10 min قبل جمع البيانات لضمان الاستقرار الحراري. وللبحث في تأثير التقادم على الخصائص الريولوجية، خضعت عينات الرابط لثلاث حالات من التقادم: غير متقادمة، والتقادم باستخدام اختبار فرن الغشاء الرقيق الدوار (RTFOT)، والتقادم المشترك باستخدام RTFOT ووعاء تقادم الضغط (PAV) ²⁴. صُممت بروتوكولات التقادم هذه لمحاكاة التقادم قصير المدى أثناء الإنتاج والوضع، وكذلك التقادم طويل المدى أثناء تشغيل الرصيف في الخدمة. كما تم تحليل تطور G*sin δ مع درجة الحرارة وحالة التقادم لتقييم مقاومة الكلال لمختلف الروابط.

قبل كل اختبار DSR، تم تشذيب عينة الرابط بعناية بعد تحميلها بين الألواح المتوازية لضمان توحيد شكل الحواف. تم تهيئة العينة عند درجة الحرارة المستهدفة لمدة 10 min قبل القياس. أُجري الاختبار في نطاق 58–82 °C بزيادات قدرها 6 °C. تم تأكيد صحة الاختبار عندما ظل عزم الدوران والإزاحة المقاسان ضمن نطاق التشغيل الموصى به للجهاز، مع عدم حدوث أي انزلاق مرئي للعينة.

اختبار مسح السعة الخطي (LAS)
تم إجراء توصيف السلوك اللزوجي المرن وفقاً لمواصفات ASTM D7175 للتحليل الميكانيكي الديناميكي²⁵. تضمنت المنهجية التجريبية عمليات مسح لسعة الانفعال لتحديد حدود اللزوجة المرنة الخطية، تلاها اختبار محكوم بالتردد عند 10 rad/s²⁶. وشملت التقييمات المعتمدة على درجة الحرارة نطاق درجة حرارة تشغيل رصفات الأسفلت (58–82°C)، حيث نُفذت بزيادات قدرها 6°C مع السماح بـ 10 دقائق للوصول إلى التوازن الحراري عند كل جزء متساوي الحرارة. تم تطبيق بروتوكول AASHTO T391 لقياس تراكم تلف الرابط من خلال تطور الطاقة المبددة، وتحديداً بمراقبة عامل التبديد اللزوجي المرن (|G*|sin δ) أثناء التحميل الدوري ^27,28. كما تم اعتماد إطار الضرر المستمر اللزوجي المرن المبسط (S-VECD) للتنبؤ بأنماط التدهور في المركبات البيتومينية²⁹. وينفذ بروتوكول LAS مسحاً للسعة التذبذبية عند تردد ثابت قدره 10 Hz، مع تطبيق تدرج محكوم للانفعال من 0.1% إلى 30% بزيادات دقتها 0.1%.

تم اشتقاق المعلمات اللزوجية المرنة الرئيسية باستخدام المعادلات التالية:

log G "(ω) = m (log ω) + b (1)

G'(ω) = G* (ω) × cosδ (ω) (2)

(3)

حيث G''(ω) هو معامل الفقد، و ω هو التردد الزاوي، و m و b هما معاملا الملاءمة، و G'(ω) هو معامل التخزين، و G*(ω) هو معامل المركب، و δ(ω) هي زاوية الطور، وهو مؤشر اللزوجة المرنة.

اعتمد تقدير كمية الضرر على العلاقة الأساسية الموضحة في المعادلة (4):

(4)

في المعادلة: C(t)—معامل السلامة، C(t)=G^* (t)/G^* (Initial)، حيث G^*- المعامل المركب (MPa)؛

γ_0—تطبيق الانفعال (%);
t—مدة الاختبار (s)

يتم توصيف التطور الزمني لمقياس الضرر D(t) ومعامل السلامة الهيكلية C(t) رياضياً من خلال علاقة تأسيسية وفق قانون القوة (Yuan 2024):

C(t) = C₀ - C₁ × D^C₂ (5)

في الصيغة: يمثل C0​ معيار السلامة الأولي (ويساوي عادةً 1)، بينما C1 وC2 هما معاملا الملاءمة.

احسب قيمة ضرر الكلال باستخدام مفهوم نقطة ذروة إجهاد القص:

(6)

يمثل Cpeak معامل السلامة المقابل لنقطة أقصى إجهاد قص.

صيغة حساب عمر الكلال هي:

N_f = A(γ_max)^-B (7)

في الصيغة: A، B—معامل متعلق بالإجهاد،

A = f × (Df)^{[1 + (1 - C₂ )a] / {[1 + (1 - C₂ )a] × (πC₁ C₂ )a}} (8)

B=2a، تردد التحميل f;
γ_max — مستوى الانفعال الأقصى المتوقع (%)

لضمان موثوقية النتائج التجريبية وقابليتها للتكرار، أُجريت جميع الاختبارات على مستوى المادة الرابطة ومستوى الخليط بثلاث مكررات مستقلة على الأقل (n = 3) لكل حالة. تمثل النتائج المذكورة القيم المتوسطة للقياسات المكررة. كما تم تقييم تباين البيانات التجريبية باستخدام الانحراف المعياري (SD)، وتم توفير أشرطة الخطأ في جميع الأشكال ذات الصلة لتعكس التشتت الإحصائي. وبالنسبة لمعاملات LAS–S-VECD، ومؤشرات الريولوجيا في جهاز DSR، وعمر الكلال من اختبارات الانحناء رباعي النقاط، تم حساب معامل الاختلاف (COV) بشكل إضافي لتقييم اتساق البيانات.

في جميع الحالات، تم فحص الفروق الإحصائية بين الروابط المعدلة وغير المعدلة للتأكد من أن الاتجاهات الملحوظة لا تعود إلى التشتت التجريبي، بل تمثل فروقاً ذات دلالة إحصائية في سلوك الكلال والخصائص الريولوجية.

اختبار كلال الانحناء رباعي النقاط
للتحقق من مؤشرات الكلال على مستوى الرابط الإسفلتي وتحديد الارتباطات عبر المقاييس المختلفة، أُجريت اختبارات كلال الانحناء رباعي النقاط على خلطات إسفلتية تم تحضيرها باستخدام تدرج AC-16C^30,31. وتلخص الجدول 2 تدرج الركام، والكثافة الظاهرية، والوزن النوعي الكلي، وامتصاص الماء لكل حجم من أحجام الركام، بالإضافة إلى خصائص المادة المالئة المعدنية. وقد تم تثبيت محتوى الإسفلت لجميع الخلطات عند 4.8% لضمان الاتساق عبر تركيبات الخلطات الإسفلتية الدافئة (WMA) المختلفة.

حجم المنخل (mm)	فئة الركام					التدرج الاصطناعي (%)
	#1 (10~20mm. 29%)	#2 (5~10mm. 29.2%)	#3 (3~5mm. 17%)	#4 (0~3mm. 19%)	مسحوق معدني (5.8%)
0.075	0	0.1	0	0.9	90.8	5.5
0.15	0.1	0.1	0	4.9	95.3	6.5
0.3	0.1	0.2	0	13	98.7	8.3
0.6	0.1	0.2	0	25.2	99.7	10.6
1.18	0.1	0.2	0	47.8	100	15
2.36	0.1	0.5	0	100	100	25
4.75	0.8	15.5	98.9	100	100	46.4
9.5	15.2	99.5	100	100	100	75.2
13.2	68.4	99.8	100	100	100	90.8
16	94.8	100	100	100	100	98.5
19	100	100	100	100	100	100
الكثافة النسبية الظاهرية	2.899	2.918	2.845	2.754	2.872	2.865
الكثافة النسبية في حالة التشبع وجفاف السطح (SSD)	2.854	2.847	2.816	2.691	－	2.814
الوزن النوعي الكلي	2.829	2.81	2.8	2.655	－	2.787
معدل امتصاص الركام للماء (%)	0.85	1.32	0.56	1.36	－	－

الجدول 2: تدرج الركام في خلطة الأسفلت الدافئة. يعرض الجدول 2 التدرج الحبيبي للركام في خلطة الأسفلت الدافئة، بما في ذلك نسب أجزاء الركام المختلفة، ومحتوى المسحوق المعدني، ومنحنى التدرج الاصطناعي، والخصائص الفيزيائية للركام. يوضح الجدول توزيع حجم الجزيئات المصمم والخصائص الأساسية للركام المستخدم في خلطة الأسفلت.

أُجريت اختبارات كلال الانحناء رباعي النقاط باستخدام جهاز اختبار Cooper تحت ظروف تحميل محكومة بالانفعال لتقييم متانة الكلال لخلطات الأسفلت الدافئ (WMA)³². وقد حُدد معيار الفشل بأنه عدد دورات التحميل المطلوبة لانخفاض الصلابة الانحنائية إلى 50% من قيمتها الأولية. ووفقاً لبروتوكول الاختبار المعتمد³³، طُبق التحميل الدوري في شكل موجة جيبية مستمرة بتردد 10 Hz تحت ظروف حرارية ثابتة تبلغ 15 °C. وقد نُفذت جميع الاختبارات دون فترات راحة لضمان إدخال الطاقة بشكل مستمر أثناء تحميل الكلال^34,35.

تم تصنيع عينات العوارض وفقاً لمتطلبات الأبعاد القياسية، بطول 381 ± 6.35 mm، وعرض 63.5 ± 6.35 mm، وارتفاع 50.8 ± 6.35 mm³⁶³⁷. وتحت ظروف التحكم في الانفعال، تم توصيف أداء الكلال عن طريق رسم منحنيات خصائص الكلال للعينات ذات تركيبات WMA المختلفة في نظام إحداثيات لوغاريتمي مزدوج³⁸. وبناءً على ذلك، تم إنشاء علاقة تأسيسية وفق قانون القوة، واستُخدم تحليل الانحدار غير الخطي لملاءمة بيانات الكلال لمختلف الخلطات الأسفلتية، مما وفر الأساس لنمذجة عمر الكلال والتحليل المقارن اللاحق^39,40,41. ثُبتت عينة العارضة بشكل متماثل في مثبت الانحناء رباعي النقاط، وتم التحقق من التلامس بين مشابك التحميل وسطح العينة قبل البدء في التحميل. أُجري الاختبار عند درجة حرارة 15 °C تحت تحميل جيبي متحكم فيه من حيث الانفعال بتردد 10 Hz دون فترات راحة. حُددت نقطة نهاية الاختبار بأنها عدد الدورات التي تنخفض عندها الصلابة الانحنائية إلى 50% من قيمتها الأولية. واعتُبرت الاختبارات صالحة عندما حدث الفشل ضمن مقطع القياس، ولم يتم ملاحظة أي انزلاق غير طبيعي للمشابك أو كسر مفاجئ غير ناتج عن الكلال. تُعرض جميع البيانات الكمية في صورة المتوسط ± الانحراف المعياري (mean ± SD)، مع حجم عينة n = 3 لجميع المجموعات التجريبية ما لم يُنص على خلاف ذلك.

النتائج

الخصائص الريولوجية للخلطات الأسفلتية الدافئة (WMA)
يُعترف على نطاق واسع بأن المنطقة البينية بين الأسفلت والركام هي الموقع الرئيسي لبداية تشقق الكلال. وبناءً على ذلك، فإن معامل الريولوجيا المرتبط بالكلال ج*sin δوتم استخدام [القيمة]، المقاسة عند درجات حرارة الخدمة المتوسطة، لتقييم أداء الكلال لروابط الأسفلت الدافئ (WMA). الشكل 1 يوضح تباين ج*sin δ للمواد الرابطة الأصلية والمعدلة بالخلط الدافئ لكل من الأسفلت A، والأسفلت B، والأسفلت C. وقد عُبر عن جميع النتائج الكمية كمتوسط حسابي ± الانحراف المعياري بناءً على ثلاث قياسات مكررة (ن = 3). وأجريت المقارنات الإحصائية بين الرابط الأصلي والرابط المعدل بالخلط الدافئ عند درجة الحرارة ذاتها باستخدام اختبار t للعينات المستقلة، واعتُبرت الفروق ذات دلالة إحصائية عند p < 0.05. كما هو موضح في الشكل 1, ج*sin δ ينخفض باستمرار مع ارتفاع درجة الحرارة لجميع الرابطات الأسفلتية، مما يشير إلى انخفاض الصلابة المرتبطة بالكلال عند درجات الحرارة المتوسطة المرتفعة. وبالنسبة للأسفلت A، يظهر AP قيماً أعلى بكثير من جـ*sin δ قيم أعلى من AO عبر نطاق درجات الحرارة المختبرة التي تتراوح بين 16 و25 ˚ سي (p = 0.025 (المدى: 0.018-0.032))، بانخفاض من 7685 ± ١٢٦ إلى ٢٤٨٠ ± 84 كيلو باسكال، بينما ينخفض AO من 5580 ± ١١٢ إلى ١٥٣٥ ± 76 كيلو باسكال. وبالمثل، يُظهر ضغط الدم ارتفاعاً ملحوظاً ج*sin δ قيم BO من 22 إلى 28 (p = 0.021 (المدى: 0.011–0.027))، مع انخفاض BP من 7980 ± ١٣٨ إلى ٣٩٨٥ ± 105 كيلو باسكال وانخفاض BO من 6120 ± ١٢٠ إلى ١٧٢٥ ± 82 كيلو باسكال. وتشير هذه النتائج إلى أن المادة المضافة للخلطة الدافئة تزيد من عامل الكلل في الأسفلتين A وB، مما يؤدي إلى تشتت أكبر للطاقة اللزوجية واحتمالية زيادة القابلية للكلل على مستوى الرابط. وفي المقابل، يُظهر الأسفلت C فرقاً طفيفاً فقط بين CO وCP؛ وعلى الرغم من أن قيمة CP أعلى بقليل من قيمة CO عند درجة الحرارة نفسها، إلا أن الفرق ليس ذا دلالة إحصائية عند معظم درجات الحرارة (p = 0.086–0.214). وبوجه الخصوص، تنخفض القدرة التنبؤية (CP) من 13.420 ± ١٨٥ إلى ٤٤٢٠ ± 96 كيلو باسكال، بينما ينخفض CO من 13.080 ± ١٧٢ إلى ٤٣٥٠ ± ٩١ كيلوباسكال، مما يشير إلى أن مادة مضافة للخلط الدافئ لها تأثير محدود على السلوك الريولوجي المرتبط بالكلال في الأسفلت C. وبشكل عام، تظهر الروابط الثلاث استجابات مختلفة للتعديل بالخلط الدافئ، مما يعكس تأثير مصدر الأسفلت على أداء الكلال. ويُعد الأسفلتان A وB أكثر حساسية للمادة المضافة للخلط الدافئ، بينما يحافظ الأسفلت C على مقاومة كلال مستقرة نسبياً بعد التعديل.

في المقابل، لا يظهر الإسفلت C أي تغيير ملحوظ في G*sin δ بعد التعديل بالخلط الدافئ، مما يشير إلى أن المادة المضافة للخلط الدافئ تمارس تأثيراً محدوداً على خصائصه الريولوجية المتعلقة بالكلال. وتشير هذه الملاحظة إلى أن التركيب الكيميائي الجوهري للإسفلت C يهيمن على استجابته اللزوجية المرنة، مما يقلل من حساسية المعلمات المرتبطة بالكلال للتعديل بالمضافات. وتسلط هذه النتائج الضوء على طبيعة تأثير التعديل بالخلط الدافئ المعتمدة على مصدر الزيت. وتكشف نتائج المسح الحراري عن اتجاهات ريولوجية متسقة لجميع الروابط المختبرة؛ فحيثما تزداد درجة الحرارة، ينخفض عامل التخدد G*/sin δ باستمرار، بينما تزداد زاوية الطور δ تدريجياً، مما يشير إلى انتقال تدريجي نحو سلوك تهيمن عليه اللزوجة. وتؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تكثيف الحركة الجزيئية داخل الرابط، وإضعاف الهياكل المرنة، وتقليل المقاومة للتشوه. وعلى العكس من ذلك، فإن زيادة شدة التقادم تؤدي إلى قيم G*/sin δ أعلى وزوايا طور أقل، مما يعكس زيادة في الصلابة والاستجابة المرنة نتيجة للتصلب الناجم عن التقادم.

الشكل 1. عامل الإجهاد (G*sin δ) لمواد رابطة أسفلتية مختلفة كدالة في درجة الحرارة. (A) الأسفلت A (Karamay)؛ (B) الأسفلت B (CNOOC 36-1)؛ (C) الأسفلت C (PetroChina/Venezuelan Boscan). تشير AO و BO و CO إلى المواد الرابطة الأسفلتية الأصلية، بينما تشير AP و BP و CP إلى المواد الرابطة الأسفلتية ذات الخلط الدافئ المقابلة. يتناقص G*sin δ مع ارتفاع درجة الحرارة لجميع المواد الرابطة، بينما يختلف تأثير تعديل الخلط الدافئ اعتماداً على مصدر المادة الرابطة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

يمكن إرجاع هذه التطورات الريولوجية إلى التغيرات في تركيب الرابطات الأسفلتية أثناء التقادم الحراري التأكسدي. حيث تتحول المكونات ذات الوزن الجزيئي المنخفض تدريجياً إلى هياكل ذات وزن جزيئي أعلى من خلال تفاعلات الأكسدة والبلمرة، مما يؤدي إلى زيادة المعامل المركب G*. وفي الوقت ذاته، يؤدي تراكم نواتج الأكسدة القطبية إلى تعزيز تخزين الطاقة المرنة، وهو ما يتجلى في انخفاض زاوية الطور. ومع تقدم التقادم، تصبح الرابطة أكثر حساسية لتغيرات درجة الحرارة، ويصبح اعتماد المعلمات الريولوجية المتعلقة بالكلال على درجة الحرارة أكثر وضوحاً.

بشكل عام، تُظهر النتائج أن تأثير تعديل الخليط الدافئ على الخواص الريولوجية للرابط المتعلقة بالكلال يعتمد بشكل كبير على مصدر الزيت الخام. وبينما تعمل المادة المضافة للخليط الدافئ على تغيير سلوك التبديد اللزوجي المرن لبعض الروابط، فإن فعاليتها تتقيد بالتركيب الجوهري وخصائص التقادم للأسفلت الأساسي. وتؤكد هذه النتائج على ضرورة مراعاة الخصائص المحددة لمصدر الزيت عند تفسير عوامل الكلال القائمة على جهاز DSR وتقييم أداء الكلال لروابط الأسفلت ذات الخليط الدافئ. وقد تم قياس الزيادة المرتبطة بالتقادم في G·sin δ باستخدام بيانات DSR الخام الملخصة في الشكل 1. كما تم حساب النسب المئوية للتغيرات بالنسبة لحالة الرابط المقابلة غير المتقادمة.

المسح الخطي للسعة
تتلخص المعايير الرئيسية المستمدة من إطار عمل S-VECD في الجدول 3. يحدد مؤشر السلامة C كمياً التدهور التدريجي للروابط الأسفلتية تحت تأثير التحميل الميكانيكي الدوري، حيث تمثل القيمة C = 1 الحالة الأصلية غير التالفة، بينما تقابل القيمة C = 0 الفشل الهيكلي الكامل. بالإضافة إلى ذلك، تصف معاملات الانحدار C₁ و C₂ تطور سلامة المادة مع زيادة التلف. وتشير القيم المنخفضة لـ C₁ و C₂ إلى تحسن في الاستقرار الهيكلي عند مستويات تلف متكافئة، وهو ما يرتبط مباشرة بتعزيز مقاومة الكلال على مستوى الرابط. وكما هو موضح في الجدول 3، يؤدي التقادم عموماً إلى زيادة C₁ ونقصان C₂، مما يشير إلى تدهور في تطور سلامة الرابط ومقاومة الكلال. ويظهر أسفلت Karamay أعلى مقاومة لتراكم التلف مع أدنى قيم لـ C₁ وقيم C₂ مرتفعة نسبياً، بينما يظهر أسفلت CNPC الاتجاه المعاكس، مما يشير إلى أداء أضعف في مقاومة الكلال.

نوع الأسفلت	α	C₀	C₁	C₂	A	B
Karamay	1448855	1	0.0144	0.7346	2.93 × 10⁵	2.90 × 10⁶
Karamay المتقادم	1434103	1	0.0132	0.7412	3.00 × 10⁵	2.87 × 10⁶
CNOOC	1415228	1	0.0178	0.7112	2.25 × 10⁵	2.83 × 10⁶
CNOOC المتقادم	1400364	1	0.0155	0.7349	2.28 × 10⁵	2.80 × 10⁶
CNPC	1537043	1	0.0335	0.6077	4.38 × 10⁵	3.07 × 10⁶
CNPC المتقادم	1500600	1	0.0371	0.5822	4.41 × 10⁵	3.00 × 10⁶

الجدول 3: المعاملات المتعلقة بطريقة VECD. يلخص الجدول 3 معاملات النموذج المجهزة لثلاثة أنواع من روابط الأسفلت في حالتي ما قبل التعتيق وبعد التعتيق. وتعكس تغيرات هذه المعاملات تأثيرات نوع الأسفلت والتعتيق على خصائص النموذج.

الشكل 2 يوضح منحنيات تطور التلف لمختلف الرابطات الأسفلتية في كل من الظروف التقليدية وظروف التعديل بالخلط الدافئ. وتحت مستويات إجهاد متطابقة، تظهر أنظمة الأسفلت الدافئ (WMA) معدل تراكم تلف أقل بشكل ملحوظ مقارنة بنظيراتها التقليدية، مما يشير إلى تطور تلف أكثر ملاءمة. ويشير هذا السلوك إلى أن التعديل بالخلط الدافئ يحسن آلية تبدد الطاقة الداخلية أثناء التحميل الدوري، مما يؤدي إلى تحسين مقاومة الكلال. وقد تم حساب النسب المئوية للتغيرات في معاملات معدل التلف من معاملات S-VECD المجهزة والمدرجة في الجدول 3 باستخدام الرابطة غير المعدلة كحالة مرجعية.

الشكل 2: خصائص مقاومة الكلال عبر تركيبات الرابط الأسفلتي. (A) الأسفلت A؛ (B) الأسفلت B؛ (C) الأسفلت C. تمثل AO وBO وCO عينات الأسفلت الأصلية، بينما تشير AP وBP وCP إلى عينات الأسفلت الدافئة المقابلة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

يكشف الفحص التفصيلي لمسارات تطور التلف عن وجود اختلافات واضحة تعتمد على نوع الرابط. يُظهر الأسفلت A المعدل بالخلط الدافئ مقاومة فائقة للكلال مقارنة بالرابط غير المعدل، وهو ما يتضح من الموضع الأكثر ملاءمة لمنحنى تطور التلف الخاص به. وتؤكد هذه النتيجة أن المادة المضافة للخلط الدافئ تعزز بفعالية من ديمومة الأسفلت A تحت تأثير التحميل المتكرر. وفي المقابل، يُظهر الأسفلت B استجابة ضئيلة للتعديل بالخلط الدافئ، حيث يتبع كل من الرابطين المعدل وغير المعدل مسارات تطور تلف متطابقة تقريباً. أما بالنسبة للأسفلت C، فقد لوحظ تحسن يعتمد على عتبة معينة: حيث يتفوق الرابط المعدل بالخلط الدافئ على الأسفلت الأساسي فقط عندما يتجاوز متغير التلف 100 وحدة، مما يشير إلى أن فعالية المادة المضافة يتم تفعيلها بشكل أساسي في مراحل التلف المتقدمة.

تُعرض المقارنات الكمية لعمر الكلال المستمدة من اختبار LAS في الشكل 3. وتبرز التباينات الملحوظة في أداء الكلال بشكل أكبر الطبيعة المحددة للمواد في التفاعل بين مضافات الخلط الدافئ والرابط، حيث تتبع فعاليته بشكل قوي الخصائص التركيبية الجوهرية للأسفلت الأساسي. ومن بين المواد التي تم فحصها، يظهر أسفلت PetroChina في Qinhuangdao أعلى مقاومة للكلال، مما يعكس المزايا المتأصلة المرتبطة بتكوين المواد الخام الأساسية له. وعلى العكس من ذلك، يظهر أسفلت Karamay التحسن الأكثر وضوحاً بعد تعديله بالخلط الدافئ، مما يؤكد الدور الحاسم لخصائص الأسفلت الأساسي في تحديد إمكانات تعزيز الأداء لمضافات الخلط الدافئ.

الشكل 3. مقارنة لعمر الكلال بين الأسفلت المخلوط ساخناً (HMA) والأسفلت المخلوط دافئاً (WMA) لأنواع الروابط الأسفلتية الثلاثة. يختلف عمر الكلال بشكل طفيف فقط بين WMA وHMA لجميع أنواع الروابط الثلاثة. يُظهر Asphalt C أعلى عمر كلال، يليه Asphalt A ثم Asphalt B. وبشكل عام، تشير النتائج إلى أن التعديل بالخلط الدافئ ينتج عنه تأثير متواضع فقط على عمر الكلال، حيث يعتمد مقدار واتجاه التغيير على نوع الرابط. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

على الرغم من أن تعديل الخلط الدافئ أدى عموماً إلى تحسين أداء الكلال، إلا أن حجم التحسن كان متواضعاً نسبياً لبعض الروابط. ويمكن إرجاع هذا السلوك إلى آلية عمل Evotherm M1، التي تعمل بشكل أساسي على خفض درجة حرارة الإنتاج وتخفيف التقادم التأكسدي قصير المدى بدلاً من تعزيز بنية الرابط كيميائياً. وبناءً على ذلك، من المتوقع أن يكون تعزيز الكلال متوسطاً ومعتمداً بشكل قوي على الخصائص الجوهرية للأسفلت الأساسي. ويشير الاتساق بين القياسات المكررة إلى أن الاتجاهات الملحوظة قابلة للتكرار على الرغم من محدودية حجم التحسن. ولتفسير سلوك الكلال الملحوظ المعتمد على الرابط من منظور كيميائي بشكل أكبر، تم تحليل تأثير تكوين الزيت الخام على معاملات S-VECD وأداء الكلال. وتظهر الروابط الثلاثة خصائص تركيبية متميزة: حيث ترتبط النسب الأعلى من العطريات إلى المشبعات عموماً بتحسين إعادة توزيع الإجهاد وتأخير تراكم الضرر، بينما تميل الأنظمة الغنية بالأسفلتين إلى تسريع نمو الصلابة وتقليل مقاومة الكلال.

في هذه الدراسة، يظهر الأسفلت المستخلص من حقل Karamay جزءاً عطرياً أعلى نسبياً ومحتوى أقل من المشبعات، وهو ما يتوافق مع معدلات تطور تلف أقل (قيم C₁ منخفضة) وعمر كلال محسّن في كل من اختبارات LAS واختبارات مستوى الخليط. وفي المقابل، يظهر الرابط المشتق من PetroChina نسبة مشبعات أكثر توازناً، ولكنها أعلى نسبياً، مما يؤدي إلى سلوك تراكم تلف متوسط وفقاً لنموذج S-VECD. أما الأسفلت المشتق من CNOOC، والذي يحتوي على أجزاء أعلى مرتبطة بالقطبية مستنتجة من خصائص أصل النفط الخام، فيظهر نمواً أسرع في الصلابة تحت التحميل الدوري، وهو ما ينعكس في قيم C₁ أعلى وعمر كلال منخفض. وتشير هذه النتائج إلى أن التوازن بين المواد العطرية والمشبعات يتحكم في مسارات تبدد الطاقة اللزوجية المرنة وتطور التلف في البنية المجهرية، مما يؤثر بشكل مباشر على معاملات S-VECD ومقاومة الكلال. وبشكل عام، ينبغي النظر إلى النتائج الحالية كإطار عمل قائم على الآليات الميكانيكية ولكن ضمن شروط حدودية، بدلاً من اعتباره نموذجاً تنبؤياً شاملاً لجميع أنظمة الأسفلت.

مقاومة الكلال على مستوى الخلطة
تم تقييم مقاومة الكلال لخلطات الأسفلت التي تتضمن تقنيات مختلفة من الأسفلت الدافئ (WMA) بشكل منهجي، وتتلخص نتائج اختبار الكلال المقابلة في الجدول 4. وتحدد هذه البيانات كمياً مدى تحمل خلطات الأسفلت تحت تأثير التحميل الدوري، وتكشف عن فروق واضحة في طول عمر الكلال بين تركيبات الـ WMA التي تم بحثها. ويشير التباين الملحوظ إلى أن أداء الكلال على مستوى الخلطة يعتمد بشكل قوي على تركيب المواد وتقنية الخلط الدافئ المستخدمة.

نوع الأسفلت	معرف العينة	المسامية (%)	مستوى الانفعال (με)	عمر الكلال (دورة)
Karamay	1	4.5	100	22,36,902
	2	4.3	100	18,30,625
	3	3.7	100	19,49,138
	4	4.5	150	3,06,655
	5	5.3	150	3,97,762
	6	4.9	150	2,98,042
CNOOC	1	4.2	200	52,315
	2	5.1	200	58,828
	3	5.3	200	67,762
	4	3.8	75	6,47,145
	5	4.3	75	5,63,675
	6	4.5	75	6,91,698
CNPC	1	3.6	100	47,343
	2	4.1	100	24,149
	3	4.7	100	18,495
	4	3.5	200	4,412
	5	4.1	200	2,269
	6	4.7	200	3,299

الجدول 4: نتائج اختبار الكلال لخلطات الأسفلت بتقنيات WMA المختلفة. يلخص الجدول 4 نتائج اختبار الكلال لخلطات الأسفلت المستخدم فيها تقنيات خلط دافئة مختلفة، بما في ذلك عمر الكلال ومعايير الأداء ذات الصلة تحت ظروف اختبار متنوعة. وتوضح النتائج الفروق في مقاومة الكلال بين خلطات الأسفلت الدافئة وتوفر أساساً لتقييم أداء الكلال الخاص بها.

يتم نمذجة أداء الكلال للمركبات البيتومينية رياضياً من خلال المعادلة (9)، والتي تحدد كمياً تدهور الإجهاد الدوري في مواد الرصف. وتعمل هذه العلاقة على صياغة استجابة الكلال لتركيبات الأسفلت تحت ظروف التحميل المتكرر، مما يوفر إطاراً حسابياً لتحليل المتانة:

(9)

في الصيغة: N_f——عمر الكلال للخلطة الأسفلتية؛
ε——الانفعال؛
k, n——معامل.

بناءً على المعادلة (9)، تم إجراء تحليل الانحدار لكل خلطة أسفلتية لمعايرة معاملات نموذج الكلل المقابلة. وتوفر المعاملات الناتجة k و n تمثيلاً كمياً لخصائص تدهور الكلل الخاصة بكل خلطة، مما يتيح المقارنة المباشرة لأداء الكلل عبر تركيبات الخلطات الأسفلتية الدافئة (WMA) المختلفة. وقد لُخصت معاملات معادلة الكلل التي تمت معايرتها في الجدول 5.

أنواع الأسفلت	معادلة الكلل	k	n	R2
A	y = 2.463 × 1016x−5.029​	2.463 × 1016	5.029	0.993
B	y = 1.713 × 1015x−5.120​	1.713 × 1015	5.12	0.965
C	y = 1.233 × 1019x−5.975​	1.233 × 1019	5.975	0.964

الجدول 5: معاملات معادلة الكلال لخلطات الأسفلت ذات التقنيات المختلفة لخلط الأسفلت الدافئ (WMA). يلخص الجدول 5 معاملات معادلة الكلال لخلطات الأسفلت باستخدام تقنيات خلط دافئ مختلفة، بما في ذلك معاملات الانحدار ومعاملات النموذج المستخدمة لوصف العلاقة بين عمر الكلال وظروف التحميل. وتوفر هذه المعاملات أساساً كمياً للتنبؤ بأداء الكلال ومقارنة مقاومة الكلال لمختلف خلطات الأسفلت الدافئ.

الشكل 4 يوضح العلاقات بين عمر الكلال والانفعال لخلطات أسفلتية بأنواع مختلفة من الأسفلت الدافئ (WMA)، بناءً على نماذج الكلال المجهزة. وكما كان متوقعاً، ينخفض عمر الكلال لجميع الخلطات بشكل منتظم مع زيادة سعة الانفعال، وهو ما يتوافق مع سلوك الكلال الكلاسيكي للمركبات البيتومينية. ويكشف التحليل المقارن لمنحنيات الكلال عن تسلسل هرمي واضح في مقاومة الخلطات للكلال، حيث تم تحديد ترتيب الأداء العام على النحو التالي: المادة C > المادة A > المادة B. ويعكس هذا الترتيب القدرة النسبية لكل خلطة على تحمل دورات التحميل المتكررة قبل حدوث الفشل، ويتوافق ذلك مع معاملات الانحدار الملخصة في الجدول 5.

الشكل 4: أنماط الكلال لخلطات الأسفلت بأنواع مختلفة من الخلط الدافئ. كما يظهر في الشكل 4، انخفض عمر الكلال لجميع خلطات الأسفلت مع زيادة مستوى الانفعال. ومن بين خلطات الأسفلت الدافئة الثلاث، أظهرت الخلطة C أعلى مقاومة للكلال، تليها الخلطتان A و B. ويشير عمر الكلال الأعلى بشكل ملحوظ للخلطة C إلى أن تقنية الخلط الدافئ هذه تحسن بفعالية مقاومة خلطات الأسفلت لتراكم أضرار الكلال. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

في ظل ظروف متكافئة من الفراغات الهوائية، توفر تقنية الخلطات الأسفلتية الدافئة (WMA) فوائد ملحوظة في أداء الكلال عن طريق خفض درجات حرارة الإنتاج والدمك بمقدار 20–30 °C تقريباً. ويؤدي هذا الخفض في درجة الحرارة إلى تخفيف الشيخوخة التأكسدية قصيرة المدى للروابط الأسفلتية، والتي تعد محركاً أساسياً للتقصف طويل المدى. ومن خلال الحفاظ على اللزوجة المرنة للرابط وقدرته على تبديد الإجهاد، تعمل تقنية WMA على كبح بدء الشقوق الدقيقة وانتشارها تحت تأثير التحميل الدوري. وبناءً على ذلك، يتم تقليل ضرر الكلال التراكمي، مما يؤدي إلى تعزيز عمر الكلال للمزيج وتحسين ديمومة الرصف. وتعتبر هذه المزايا حاسمة لإطالة العمر التشغيلي، وتقليل متطلبات الصيانة، وتمكين تطوير بنية تحتية للطرق أكثر ديمومة وفاعلية من حيث التكلفة. ولفحص الاتساق بين سلوك الكلال على مستوى الرابط ومستوى المزيج، تم تحليل الارتباطات بين عامل كلال الرابط G*sin δ وعمر كلال المزيج N_f، كما هو موضح في الشكل 5. وقد لوحظت علاقة ذات دلالة إحصائية لجميع الروابط، مما يشير إلى أن الخصائص الريولوجية للرابط تمارس تأثيراً ملموساً على أداء كلال المزيج. ومن الجدير بالذكر أن الرابط B يظهر ارتباطاً قوياً للغاية (R² = 0.99, p < 0.001)، مما يشير إلى أن G*sin δ يعمل كمؤشر موثوق لعمر كلال المزيج لهذه المادة. وفي المقابل، أظهر الرابطان A و C ارتباطات أضعف نسبياً (R² = 0.6051 و 0.7933)، مما يعني أن ريولوجيا الرابط وحدها لا يمكنها استيعاب سلوك كلال المزيج بشكل كامل لهذه الأنظمة.

الشكل 5: الارتباط بين عامل كلال الأسفلت G*sin δ وعمر كلال الخليط N_f. (A) الأسفلت A؛ (B) الأسفلت B؛ (C) الأسفلت C. يشير الشكل 5 إلى أن G∗sinδ يظهر ارتباطاً إيجابياً مع عمر كلال الخليط، حيث أظهر الأسفلت B أعلى درجة من الاتساق، يليه الأسفلت C ثم A. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

تم إجراء المزيد من التحقق من الصحة عبر المقاييس المختلفة من خلال ربط معاملات تطور تلف الرابط المستخلصة من اختبارات LAS، والتي تم تفسيرها باستخدام إطار عمل التلف المستمر اللزوجي المبسط (S-VECD)، مع عمر الكلخة الكللِي. وكما هو موضح في الشكل 6، لوحظت ارتباطات خطية قوية بين التدهور التدريجي للرابط وأداء الكلخة ضد الكلل. وبالنسبة لجميع الروابط الثلاثة، تجاوزت معاملات الارتباط 0.9، مما يثبت وجود صلة قوية ومتسقة بين خصائص التلف على مستوى الرابط ومقاومة الكلل على مستوى الكلخة.

الشكل 6: الارتباط بين تلف كلوريد الأسفلت وعمر الكلال للمزيج N_f. (A) الأسفلت A؛ (B) الأسفلت B؛ (C) الأسفلت C. كما هو موضح في الشكل 6، أظهر تلف كلوريد الأسفلت ارتباطاً إيجابياً قوياً مع عمر الكلال Nf لمزيج الأسفلت. تم الحصول على معاملات تحديد عالية للأسفلت A وB وC، مما يشير إلى أن معاملات تلف الكلال يمكنها توصيف أداء الكلال لمزيج الأسفلت بشكل فعال. ومقارنةً بعامل كلال الرابط التقليدي G∗sinδ، فإن تلف الكلال يوفر تمثيلاً أكثر مباشرة لسلوك تدهور الكلال في مزيج الأسفلت. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

بشكل عام، تؤكد نتائج الكلال على مستوى الخليط أن أداء الكلال محكوم بشكل مشترك بتركيبة الخليط، وتقنية الخلط الدافئ، وخصائص الرابط. وبينما توفر المؤشرات الريولوجية التقليدية قدرة تنبؤية محدودة لأنواع معينة من الروابط، تُظهر مقاييس الضرر القائمة على LAS–S-VECD ارتباطات قوية ومتسقة مع عمر الكلال للخليط. وتؤكد هذه النتائج صحة توصيف الضرر على مستوى الرابط كبديل فعال لتقييم متانة الخليط، كما توفر أساساً ميكانيكياً لتصميم الرصف القائم على الأداء. ويمكن إرجاع الاستجابات المختلفة تماماً للروابط الأسفلتية الثلاثة للتعديل بالخلط الدافئ بشكل أساسي إلى الاختلافات في تركيبها الكيميائي المشتق من الزيت الخام وبنيتها الغروية الناتجة عن ذلك. وعادة ما تُعتبر الروابط الأسفلتية أنظمة غروية تتكون من الأسفلتين المشتت في طور المالتين الذي يضم المركبات العطرية، والراتنجات، والمشبعات. ويتحكم التوازن بين هذه الأجزاء في حساسية الرابط للمعدلات الخارجية، مثل إضافات الخلط الدافئ. بالنسبة لأسفلت كاراماي (الرابط A)، يؤدي محتوى الراتنج المرتفع نسبياً وكسر البارافين المنخفض إلى شبكة أسفلتين أكثر تشتتاً مع استقرار هيكلي داخلي أضعف. وفي هذا النظام، يؤدي إدخال مادة الخلط الدافئ المضافة إلى تغيير اللزوجة والحركية الجزيئية بشكل كبير، مما يؤدي إلى تعزيز تبديد الطاقة وزيادة قيم G*sin δ. وهذا يشير إلى أن المادة المضافة تعدل بنشاط التفاعل بين الأطوار الداخلية، مما يجعل الرابط أكثر عرضة للتشوه الدوري وبالتالي تسريع تراكم ضرر الكلال على مستوى الرابط.

في المقابل، يظهر الأسفلت المستمد من شركة CNOOC (الرابط B) تركيباً أكثر توازناً يعتمد على النافثينات مع بنية غروية مستقرة. ويوفر توازن الأسفلتين-الراتنج في هذا الرابط شبكة داخلية قوية نسبياً، مما يحد من تغلغل ومؤثرات المادة المضافة للخلط الدافئ على البنية. ونتيجة لذلك، لوحظت تغيرات طفيفة في السلوك الريولوجي وتطور التلف، مما يشير إلى أن تأثير المادة المضافة مقيد إلى حد كبير بالاستقرار الجوهري للبنية المجهرية للرابط. أما بالنسبة للأسفلت المستمد من شركة PetroChina (الرابط C)، فإن الكسور ذات القطبية العالية وزيادة تعقيد الأسفلتين تؤدي إلى بنية مجهرية أكثر صلابة وعرضة للتكتل. وفي هذه الحالة، يبدو أن المادة المضافة للخلط الدافئ تظهر سلوك تنشيط يعتمد على عتبة معينة، حيث يصبح تأثيرها أكثر وضوحاً فقط بعد تراكم تلف كبير. وهذا يشير إلى أن المادة المضافة لا تتفاعل بقوة مع البنية الغروية الأولية، بل تؤثر بدلاً من ذلك على عملية تطور التلف في المراحل المتأخرة عن طريق تعديل مسارات إعادة توزيع الإجهاد.

بشكل عام، تُظهر هذه النتائج أن فعالية تعديل الخلط الدافئ ليست عالمية، بل تحكمها بقوة الاستقرار الغرواني والتركيب الكيميائي الجوهري للأسفلت الأساسي. وبالتالي، يمكن ربط الاختلافات الملحوظة في تطور ضرر S-VECD وأداء كلخليط في مقاومة الكلل مباشرة بعدم التجانس في البنية المجهرية للرابطات الثلاث، مما يوفر تفسيراً ميكانيكياً للسلوك المعتمد على مصدر الزيت الملاحظ في كل من الاختبارات الريولوجية واختبارات الكلل.

توافر البيانات:
جميع البيانات والنماذج والأكواد التي تم إنشاؤها أو استخدامها أثناء الدراسة متاحة في المجلد التكميلي المسمى “Raw data”.

المناقشة

تقترح هذه الدراسة إطاراً لتقييم الكلال عبر المقاييس يدمج بين اختبار مسح السعة الخطي (LAS) على مستوى الرابط الأسفلتي، ونموذج الضرر المستمر اللزوجي المرن المبسط (S-VECD)، واختبار كلال الانحناء رباعي النقاط على مستوى الخلطة، وذلك لإيجاد رابط ميكانيكي بين تطور الضرر في الرابط الأسفلتي وأداء الكلال في الخلطة. وبخلاف مناهج تقييم الكلال التقليدية التي تعتمد بشكل أساسي على المؤشرات الريولوجية التجريبية، مثل G*·sin δ، يستخدم الإطار المقترح معاملات مرتبطة بالضرر مشتقة من ميكانيكا الضرر المستمر لتوصيف سلوك التدهور الجوهري للروابط الأسفلتية تحت تأثير التحميل الدوري. ومن خلال إدراج أصل الزيت الخام للأسفلت كعامل مؤثر، توضح هذه الدراسة كذلك أن فعالية تعديل الخلطات الدافئة ليست عالمية، بل تعتمد بقوة على التركيب الكيميائي والبنية الغروية للرابط الأساسي. وتوفر هذه النتائج رؤى جديدة حول التفاعل بين مصدر الزيت الخام، ومضافات الخلطات الدافئة، والقابلية للتقادم، ومقاومة الكلال، مما يؤسس لمنهج يعتمد بشكل أكبر على الميكانيكا لتقييم المواد الأسفلتية. وقد سلطت الدراسات السابقة الضوء على إمكانية تحليل LAS–S-VECD في توصيف كلال الرابط؛ ومع ذلك، لا تزال قابليته للتطبيق المباشر في التنبؤ بأداء الكلال على مستوى الخلطة قيد البحث المستمر. ويساهم العمل الحالي في هذا المجال البحثي من خلال التحقق من العلاقة عبر المقاييس بين تطور ضرر الرابط وسلوك كلال الخلطة عبر أنظمة روابط متعددة.

يعزز الإطار المقترح الفهم العلمي لآليات كلال الأسفلت من خلال سد الفجوة بين التوصيف الريولوجي على مستوى الرابط ومستوى الأداء الإنشائي للخليط. غالبًا ما توفر طرق تقييم الرابط التقليدية معلومات محدودة حول التراكم التدريجي لتلف الكلال، حيث تصف معاملات مثل المعامل المركب وزاوية الطور الاستجابات اللزوجة المرنة اللحظية بشكل أساسي بدلاً من تطور التلف. في المقابل، يتعامل نهج S-VECD مع الروابط الأسفلتية كمواد لزوجة مرنة تتحلل باستمرار، ويوفر واصفات كمية لفقدان السلامة الإنشائية أثناء تحميل الكلال. وتشير الارتباطات القوية التي تم الحصول عليها بين معاملات LAS–S-VECD وعمر كلال الخليط في هذه الدراسة إلى أن تطور التلف على مستوى الرابط يمكن أن يوفر معلومات ذات دلالة فيما يتعلق بمرحلة بدء تشقق الخليط. وقد أشارت نتائج مماثلة إلى أن المعاملات الميكانيكية القائمة على التلف قد توفر قدرة تنبؤية محسنة مقارنة بالمؤشرات الريولوجية التقليدية. ولذلك، توسع هذه الدراسة أبحاث كلال الأسفلت الحالية من خلال تقديم دليل تجريبي على أن ميكانيكا التلف على مستوى الرابط يمكن أن تعمل كجسر نحو تصميم مواد الرصف القائم على الأداء.

على الرغم من النتائج الواعدة، يجب الإقرار بوجود العديد من القيود. أولاً، أُجري البحث الحالي باستخدام ثلاثة روابط أسفلتية مستمدة من مصادر نفط خام محددة وتدرج واحد للركام؛ وبناءً على ذلك، فإن شمولية العلاقة المقترحة تتطلب مزيداً من التحقق باستخدام نطاق أوسع من الروابط، وتقنيات التعديل، وتصاميم الخلطات. ورغم أن الروابط المختارة تمثل مواد رصف نموذجية مستخدمة في الممارسة الهندسية، إلا أن المواد الأسفلتية تظهر تبايناً ملحوظاً بسبب الاختلافات في منشأ النفط الخام، وعملية التكرير، والتركيب الكيميائي. ثانياً، أُجريت اختبارات الكلال المختبرية تحت ظروف تحكم في درجة الحرارة والتحميل، بينما تتعرض هياكل الرصف الفعلية لعوامل بيئية معقدة، بما في ذلك تقلبات درجات الحرارة، وتغلغل الرطوبة، وتغير أحمال المرور، والتقادم على المدى الطويل. ثالثاً، على الرغم من أن معاملات LAS–S-VECD أظهرت ارتباطات قوية مع أداء الكلال للخلطة، إلا أن مجموعة البيانات الحالية غير كافية لإنشاء نموذج تنبؤي عالمي قابل للتطبيق على جميع الأنظمة الأسفلتية. لذا، ينبغي أن تتضمن الدراسات المستقبلية قواعد بيانات أكبر وملاحظات للأداء الميداني لتعزيز متانة وقابلية نقل النهج المقترح.

يمكن أيضاً النظر في مناهج بديلة لمزيد من الاستقصاء حول العلاقة بين تطور تلف الرابط وأداء تعب الخليط. على سبيل المثال، يمكن لتقنيات التوصيف الكيميائي المتقدمة، بما في ذلك مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورير (FTIR)، والرنين المغناطيسي النووي (NMR)، ومحاكاة الديناميكيات الجزيئية، أن توفر رؤى إضافية حول الآليات الجزيئية التي تحكم سلوك التعب المعتمد على مصدر الزيت. وقد أظهرت الدراسات السابقة أن الاختلافات في البنية الجزيئية للأسفلت، بما في ذلك تجمع الأسفلتين، والتوزيع العطري، والتفاعلات المرتبطة بالقطبية، تؤثر بشكل كبير على الاستجابة الريولوجية والقابلية للتقادم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام تقنيات التصوير المتقدمة، مثل مجهر القوة الذرية (AFM) وطرق التوصيف القائمة على الأشعة السينية، للمراقبة المباشرة لتطور البنية المجهرية أثناء تراكم تلف التعب. وقد يؤدي دمج هذه المناهج مع تحليل LAS–S-VECD إلى توفير فهم أكثر شمولاً للعلاقة بين البنية الجزيئية، وميكانيكا تلف الرابط، وأداء الرصيف على المستوى العياني.

تتمتع المنهجية المقترحة القائمة على LAS–S-VECD بتطبيقات محتملة هامة في عدة مجالات من هندسة رصف الأسفلت وعلم المواد. ومن منظور عملي، يمكن استخدام هذا الإطار كأداة فحص فعالة لتقييم المواد الرابطة المرشحة، واختيار المضافات المناسبة للخلطات الدافئة، وتقييم الحساسية للتقادم قبل إجراء تجارب الكلل على مستوى الخلطة التي تستغرق وقتاً طويلاً. ومقارنة بالمواصفات التجريبية التقليدية، يوفر النهج المقترح أساساً ميكانيكياً لتصميم الرصف الموجه نحو الأداء من خلال الربط المباشر بين خصائص تلف المادة الرابطة والمتانة الهيكلية. وهذا أمر قيم بشكل خاص لتقنيات الرصف المستدامة، حيث يتطلب التطبيق المتزايد للأسفلت الدافئ، والمواد المعاد تدويرها، والمواد الرابطة البديلة طرقاً موثوقة للتنبؤ بالأداء على المدى الطويل. علاوة على ذلك، قد تساهم هذه المنهجية في تطوير أنظمة تصميم الرصف القائمة على البيانات من خلال توفير واصفات كلل ذات معنى فيزيائي يمكن دمجها مع النماذج التنبؤية وأطر تقييم دورة الحياة.

يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على توسيع نطاق تطبيق الإطار المقترح نحو تنبؤ أكثر شمولاً وتوجهاً ميدانياً بأداء الرصف. وينبغي أن تتضمن الدراسات المستقبلية قواعد بيانات أكبر للرابط الأسفلتي تغطي مصادر خام مختلفة، والروابط المعدلة بالبوليمرات، ومواد الأسفلت المعاد تدويرها، والمحسنات المستدامة الناشئة، وذلك لوضع نماذج تنبؤ بالكلال أكثر تعميماً. علاوة على ذلك، فإن دمج تحليل LAS–S-VECD مع طرق التوصيف متعددة المقاييس، ونهج الذكاء الاصطناعي، والمحاكاة على المستوى الجزيئي قد يؤدي إلى تحسين فهم ودقة التنبؤ بسلوك الكلال في الأسفلت. كما يجب إدراج المراقبة الميدانية طويلة المدى واختبارات الرصف المسرعة للتحقق من صحة التنبؤات المختبرية تحت ظروف الخدمة الواقعية. وفي نهاية المطاف، من المتوقع أن يؤدي الجمع بين نمذجة الضرر الميكانيكية، والتوصيف المتقدم للمواد، واستراتيجيات التصميم القائمة على الأداء إلى تسهيل تطوير أنظمة رصف أسفلتية أكثر ديمومة واستدامة وموثوقية.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة

الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
الرابط A / AO، أسفلت Karamay	مصدر نفط خام Karamay، الصين	غير متاح	رابط أسفلتي أساسي
الرابط B / BO، أسفلت CNOOC 36-1	مصدر نفط خام بحري CNOOC 36-1، الصين	غير متاح	رابط أسفلتي أساسي
الرابط C / CO، أسفلت PetroChina	مصدر PetroChina / يعتمد على نفط Boscan الفنزويلي	غير متاح	رابط أسفلتي أساسي
إضافة Evotherm M1 للخلطات الدافئة	Ingevity / MeadWestvaco	Evotherm M1	إضافة للخلطات الدافئة لتحضير رابط WMA
مقياس الريومتر للقص الديناميكي	Malvern	Kinexus DSR+	يُستخدم لاختبارات مسح درجة الحرارة واختبارات LAS بواسطة DSR
جهاز اختبار فرن الغشاء الرقيق المتدحرج	Shanghai Changji	SYD-0610	يُستخدم للتقادم قصير المدى
وعاء التقادم بالضغط	InstroTek	PAV-9300	يُستخدم للتقادم طويل المدى
نظام اختبار كلال الانحناء رباعي النقاط	Cooper Research Technology	SA4PT	يُستخدم لاختبارات كلال الخليط المحكومة بالانفعال
إطار تحليل S-VECD	تحليل البيانات	غير متاح	يُستخدم لحساب معاملات التلف المستمدة من LAS
برنامج تحليل البيانات	Origin	OriginPro 2024	يُستخدم لمطابقة الانحدار، وتحليل الارتباط، والرسم البياني