A Mechanistic Framework for Evaluating the Performance of Asphalt Pavements Subjected to Frost Heave and Thaw Settlement

Vilket är ämnet för din doktorsavhandling?

Titeln på min doktorsavhandling är "A Mechanistic Framework for Evaluating the Performance of Asphalt Pavements Subjected to Frost Heave and Thaw Settlement."

Varför valde du detta ämne?

Motivationen för forskningen kommer från de betydande och återkommande utmaningar som är förknippade med vägars prestanda i kalla regioner. Säsongsmässig frysning och upptining av frostkänsliga jordar orsakar deformationer vid markytan som leder till förtida nedbrytning av asfaltbeläggningar. Trots omfattande empirisk kunskap och praktiska åtgärder finns det fortfarande en brist på heltäckande mekanistiska modeller som kan koppla underjordiska frostprocesser till den strukturella responsen och skadeutvecklingen i asfaltskikt. Den här forskningen genomfördes för att överbrygga detta gap genom att utveckla ett fysikbaserat ramverk som integrerar jordens frysnings– och upptiningsprocesser med avancerad konstitutiv modellering av asfaltmaterial.

Vilka är de viktigaste resultaten?

Ramverket fångar på ett framgångsrikt sätt utvecklingen av is- och vattenhalter, förändringar i porositet och deformationer vid markytan i jorden, samt initiering och utveckling av skador i asfaltskiktet. Resultaten visar att modellen realistiskt kan simulera både jämna och ojämna frostinducerade deformationer och deras påverkan på vägens prestanda under realistiska klimatförhållanden.

Stötte du på något oväntat under ditt avhandlingsarbete?

Ett särskilt intressant resultat var hur effektivt processerna kring tjällyftning och sättningar vid upptining kunde tolkas med hjälp av begrepp från kontinuerlig skade­mekanik. Att behandla bildandet av islinser och frisättning av överskottsvatten vid upptining som analogt med ”läkning” respektive ”skada” gav ett sammanhängande och robust sätt att koppla jordens beteende till skade­mekanismer i asfaltbeläggningar. Denna analogi visade sig vara mer kraftfull och flexibel än förväntat.

Vem kommer att dra nytta av dina resultat? Vilken påverkan kan de ha på samhället?

Resultaten är främst till nytta för väg- och beläggningsingenjörer, infrastrukturförvaltare och transportmyndigheter som ansvarar för vägnät i kalla regioner. Genom att tillhandahålla ett prediktivt och mekanistiskt bedömningsverktyg stödjer ramverket mer välgrundade konstruktionsbeslut, optimerade underhållsstrategier och utvärdering av åtgärder. I ett bredare samhällsperspektiv kan detta bidra till mer hållbar väginfrastruktur, minskade underhållskostnader, ökad trafiksäkerhet och lägre miljöpåverkan tack vare färre rehabiliteringsinsatser.

Vad ska du göra härnäst?

Efter min disputation planerar jag att fortsätta arbeta inom forskning, med fokus på mekanik och hållbarhet hos beläggningsmaterial och infrastruktur under miljöbelastning. Jag är öppen för akademiska och industriella samarbeten.