بررسی آزمایشگاهی اثر پلیمر بر عملکرد قیر و مخلوط‌های آسفالتی متخلخل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکتری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

2 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

خصوصیات سطحی روسازی تاثیر مستقیم بر راحتی و ایمنی کاربران جاده‌ها بخصوص در شرایط جوی نامتعارف دارد. وجود آب در هنگام بارندگی در سطح روسازی موجب کاهش مقاومت لغزندگی بین تایر و سطح جاده، پاشش آب و انعکاس نور و درنتیجه کاهش ایمنی می‌گردد. آسفالت متخلخل به‌عنوان قشر رویه نفوذ‌پذیر برای بهبود ایمنی و کاهش آلودگی‌های صوتی مورداستفاده قرار می‌گردد. در این پژوهش عملکرد آسفالت متخلخل اصلاح‌شده با دو نوع پلیمر از دسته الاستومرها و پلاستومرها موردبررسی قرارگرفته است. در این راستا از قیر 100/85، مصالح سنگی آهکی، فیلر پودر سنگ و پلیمرهای EVA و SBR با درصدهای 4 و 5 وزنی قیر مورداستفاده قرارگرفته است. جهت ارزیابی عملکرد قیرهای اصلاح‌شده در مقایسه با قیر پایه آزمایش‌های درجه نفوذ، ویسکوزیته دورانی و بازیابی الاستیک و همچنین برای ارزیابی خصوصیات مخلوط‌ آسفالتی متخلخل آزمایش‌های مدول برجهندگی، مقاومت کششی غیرمستقیم و آزمایش شیار جای چرخ انجام‌گرفته است. نتایج آزمایش‌های قیر نشان می‌دهد سختی و ویسکوزیته و انعطاف‌پذیری قیر با افزودن پلیمرها به قیر افزایش می‌باید که منجر به بهبود عملکرد قیر می‌گردد. همچنین نتایج آزمایش‌های مخلوط آسفالتی نیز نشانگر افزایش انسجام، پیوستگی و چسبندگی در مخلوط‌های آسفالتی متخلخل نسبت به نمونه شاهد است که منجر به افزایش مقاومت در برابر رطوبت و کاهش شیار شدگی می‌گردد. در حالت کلی عملکرد نمونه‌های اصلاح‌شده با پلیمر SBR بهتر از سایر نمونه‌ها می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the Effect of Polymers on the Binder and Porous Asphalt Mixtures

نویسندگان [English]

  • M. Vamegh 1
  • M. Ameri 2
  • A. Jarrahi 1
1 Ph.D., School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
2 Professor, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

The safety and convenience of road users have been affected straightly by the pavement surface condition, which would be more serious in special weather conditions. The reduction in skid resistance between tire and pavement surface, splashing, spray, unpleasant light reflection and reduce in driving safety can be count as consequence of water existence on the road surface. Porous Asphalt are using as permeable surface layer which can increase the safety and reduce the noise pollution. This study is focusing on modified porous asphalt with two different types of polymers, one elastomer and one plastomer. The samples has been prepared with 85-100 penetration grade bitumen, lime aggregates, stone powder filler and SBR and EVA polymer in two different content (4 and 5 percentage of bitumen weight). The penetration test, rotational viscosity and elastic recovery test has been performed on the modified bitumen. Moreover, the porous asphalt samples have been tested by resilient modulus test, indirect tensile stress test and wheel track test. Results of bitumen tests shows enhancement in stiffness, viscosity and flexibility of bitumen which improves the bitumen’s performance. In addition, asphalt mixture test results show higher cohesion and adhesion in porous asphalt compared to the control sample, which is the reason of improvement in moisture sensitivity and rutting. Among the all tested samples, the SBR modified samples shows a better performance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Porous Asphalt
  • polymer modified binder (PMB)
  • rotational viscosity
  • Elastic Recovery
  • Rutting

-امیر فرهنگی، ف.، (1386)، "آسفالت متخلخل"، وزارت راه و ترابری، دبیرخانه مجمع جهانی راه (پیارک)، انتشارات پژوهشکده حمل و نقل.

-بهبهانی، ح. رحمانی، ج. و صادقی، ا.، (1387)، "ارزیابی آزمایشگاهی تأثیر پلیمر SBS بر پارامترهای مقاومتی آسفالت متخلخل"، چهاردهمین کنفرانس دانشجویان مهندسی عمران سراسر کشور. سمنان.

-عامری، م. وامق، م. روح الامینی، ح. و بمانا، ک.، (1394الف)، "ارزیابی اثر نانو رس‌ بر رفتار تغییر شکل دائم مخلوط‌های آسفالتی گرم (HMA)"، مهندسی عمران مدرس، 15(3)، ص.149–158.

-عامری، م. وامق، م.،روح الامینی، ح.، و بمانا، ک. (1394ب). "ارزیابی حساسیت رطوبتی در مخلوط‌های آسفالتی گرم (HMA) حاوی نانو رس"، فصلنامه علمی - پژوهشی مهندسی حمل و نقل، 6(4)،ص. 613–626.

-منصوریان، ا. جایروند، ک. و فخری، م. (1395). "بررسی عملکرد میدانی آسفالت متخلخل حاوی الیاف سلولزی و قیر پلیمری"، جاده، 24(86)، ص.69–80.

-AASHTO T283, (2014), "Standard Method of Test for Resistance of Compacted Asphalt Mixtures to Moisture-Induced Damage", American Association of State Highway and Transportation Officials.

-AASHTO T301, (2017), "Standard method of test for elastic recovery of asphalt materials by means of a ductilometer", American Association of State Highway and Transportation Officials.

-AASHTO T316., (2013), "Standard Method of Test for Viscosity Determination of Asphalt Binder Using Rotational Viscometer", American Association of State Highway and Transportation Officials.

-Afonso, M. L., Dinis-Almeida, M., & Fael, C. S., (2017), "Study of the porous asphalt performance with cellulosic fibres", Construction and Building Materials, 135, pp.104–111. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.222.

-Ameri, M., Vamegh, M., Rooholamini, H., & Haddadi, F. (2018). Investigating Effects of Nano/SBR Polymer on Rutting Performance of Binder and Asphalt Mixture. Advances in Materials Science and Engineering, pp.1–7. https://doi.org/10.1155/2018/5891963.

-ASTM D4123, (1995), "Standard Test Method for Indirect Tension Test for Resilient Modulus of Bituminous", Annual Book of American Society for Testing Materiasl ASTM Standards, 82(Reapproved), pp.2–5. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0102299.

-Dekhli, S., Mokhtar, K. A., Hammoumm, F., & Bachir, D. S., (2015), "Rheological Behaviour of Ethylene-Vinyl-Acetate (EVA) Modified Road Bitumen". Journal of Applied Sciences, 15(3), pp.444–455. https://doi.org/10.3923/jas.2015.444.455.

-Gama, D. A., Rosa, J. M., De Melo, T. J. A., & Rodrigues, J. K. G. (2016). Rheological studies of asphalt modified with elastomeric polymer. Construction and Building Materials, 106,
pp.290–295. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.142.

-Lewandowski, L. H. (1994). Polymer Modification of Paving Asphalt Binders. Rubber Chemistry and Technology, 67(3), pp.447–480. https://doi.org/10.5254/1.3538685.

-Liang, R., (2008), Refine AASHTO T283 resistance of compacted bituminous mixture to moisture induced damage for superpave. Retrieved from https://trid.trb.org/view/860088.

-Liu, Q., & Cao, D., (2009), "Research on material composition and performance of porous asphalt pavement", Journal of Materials in Civil Engineering. 21(4).https://doi.org/10.1061/(ASCE)0899-1561(2009)21:4(135).

-Luo, S., Lu, Q., & Qian, Z., (2015), "Performance evaluation of epoxy modified open-graded porous asphalt concrete. Construction and Building Materials, 76, pp.97–102. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.11.057.

 

-Mallick, R. B., Kandhal, P. S., Cooley Jr., L. A., & Watson, D. E., (2000), "Design, Construction, and Performance of New-Generation Open-Graded Friction Courses". NCAT Report 00-01, (April), 26.

-Mostafa, V., & Mahmoud, A., (2018), "Rutting performance of road pavement asphalt binders modified by polymers. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Construction Materials, pp.1–19. https://doi.org/10.1680/jcoma.17.00073

-Sangiorgi, C., Eskandarsefat, S., Tataranni, P., Simone, A., Vignali, V., Lantieri, C., & Dondi, G. (2017), "A complete laboratory assessment of crumb rubber porous asphalt", Construction and Building Materials, 132, pp.500–507. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.016.

-Shirini, B., & Imaninasab, R., (2016), "Performance evaluation of rubberized and SBS modified porous asphalt mixtures", Construction and Building Materials, 107, pp.165–171.

Yildirim, Y., (2007), "Polymer modified asphalt binders", Construction and Building Materials, pp.21- 66.