بررسی شیارشدگی و اثر خودترمیمی بر خستگی در مخلوط‌های آسفالتی اصلاح‌شده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی، تهران، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی، تهران، ایران

3 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

امروزه گسترش به‌کارگیری قیرهای اصلاح‌شده در روسازی موجب شده است تا خواص مخلوط ازجمله عملکرد خستگی بهبود یابد. در کنار اثر این افزودنی‌ها، پدیده‌ای به نام خودترمیمی آسفالت نیز منجر به افزایش عمر خستگی مخلوط می‌گردد. ازآنجاکه تاکنون تحقیقات گسترده‌ای بر روی اثر خودترمیمی صورت نگرفته است، در طراحی‌ها معمولاً عمر خستگی کمتر از ظرفیت مخلوط در نظر گرفته می‌شود و این اقدام، علاوه بر اضافه شدن هزینه، عملکرد مخلوط در دمای بالا را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در این پژوهش مخلوط‌های آسفالتی اصلاح‌شده با پودر لاستیک، استایرن بوتادین رابر، استایرن بوتادین استایرن و پلی‌اتیلن در دو دسته مقدار قیر و فضای خالی یکسان تهیه شده و تحت آزمایش خستگی تیر چهار نقطه‌ای قرار گرفتند. نتایج نشان داد که پلیمر الاستومر SBR با افزایش خاصیت الاستیکی قیر بیشترین قابلیت بازیابی (85 درصد) را برای نمونه‌های آسفالتی فراهم آورده است. پس‌ازآن پلیمر SBS با ایجاد 60 درصد قابلیت بازیابی دارای بیشترین عمر خستگی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study Rutting and Effect of Self-healing on Fatigue Behavior of Modified Asphalt Mixtures

نویسندگان [English]

  • Mansour Fakhri 1
  • Ebrahim hahebrahimia 2
  • Farhad Chavoshian naini 3
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Khaje Nasirodin Toosi University of Technology, Tehran, Iran
2 M.Sc. Grad., Department of Road and Transportation Engineering, Khajeh Nasir Toosi University of Technology, Tehran, Iran
3 M.Sc., Grad., School of Civil Engineering., Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Today, modified bitumen is used in the asphalt pavement, extensively. This has improved the properties of the asphaltmixture, including fatigue failure performance. Beside of these additives effect, a phenomenon called asphalt self-healing also increases the fatigue life of the mixture. Since there has not been extensive research on effect of self-healing, design fatigue life is usually considered to be less than the capacity of the mixture, and this action, in addition to adding cost, affects high temperatures performance or in other words, rutting performance. In this study, modified mixtures containing crumb rubber , styrene-butadiene-rubber, styrene-butadiene-styrene and polyethylene polymers were prepared in two groups of same bitumen and same void ratio and subjected to four-point fatigue and rutting tests. Results showed that SBR elastomer polymer with increased bitumen elasticity provides the highest recovery capability (85%) for asphalt specimens. Subsequently, the SBS polymer has the highest fatigue life and 60% recovery capability.

کلیدواژه‌ها [English]

  • fatigue
  • Self-healing
  • modified bitumen
  • Hot Mix Asphalt
-چاوشیان نائینی، س. ف. و عامری، م.، (1396)، "بررسی و مقایسه اثر آمیخته SBRPS و SBS بر خستگی مخلوط­های آسفالتی، فصلنامه علمی - پژوهشی مهندسی حمل و نقل، 9،
ص. 105-119.
-دهقان، ز. و مدرس، ا.، (1397)، "پیش‌بینی عمر خستگی آسفالت حاوی الیاف پلی‌اتیلن بازیافتی بر اساس پارامترهای انرژی تلف‌شده در دما و فرکانس متغیر"، پژوهشنامه حمل‌ونقل، (3)15، ص.­110-93.
 
-ابوطالبی اصفهانی، م.، رحیمی، ا. (1396)، "تأثیر پودر لاستیک و ساسوبیت بر پارامترهای مقاومتی آسفالت گرم"، مهندسی
زیر­ساخت­های حمل و نقل، (3) 2، ص.­40-19.
 
 
-AASHTO T321-07, (2007), “Determining the Fatigue Life of Compacted Hot-Mix Asphalt (HMA) Subject to Repeated Flexural Bending, in Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing”, Part II, American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington DC.
 
-Abo-Qudais, S., & Suleiman, A., (2005), “Monitoring fatigue famage and crack healing by ultrasound wave velocity”, Nondestructive Testing and Evaluation, 20(2), pp.125-145.
 
-ASTM D 7460, (2010), “Standard test method for determining fatigue failure of compacted asphalt concrete subjected to repeated flexural bending”.
 
-Awwad, M. T., & Shbeeb, L., (2007), “The use of polyethylene in hot asphalt mixtures, American Journal of Applied Sciences”, 4(6), pp.390-396.
 
-Baladi, G., (1989), “Fatigue life and permanent deformation characteristics of asphalt concrete mixes”. Transportation Research Record, 1227, pp.75-86.
 
-California Department of Transportation. (2003), “Asphalt rubber usage guide”, Office of Flexible Pavement.
 
-Gao, J., Guo, H., Wang, X., Wang, P., Wei, Y., Wang, Z. & Yang, B., (2019), “Microwave deicing for asphalt mixture containing steel wool fibers”, Journal of Cleaner Production, 206, pp.1110-1122.
 
-García, Á., (2012), “Self-healing of open cracks in asphalt mastic”, Fuel, 93, pp.264-272.
 
-García, A., Bueno, M. Norambuena-Contreras, J., & Part l, M. N., (2013), “Induction healing of dense asphalt concrete”, Construction and Building Materials, 49, pp.1-7.
 
-García, Á., Schlangen, E., & Van de Ven, M., (2011), “Properties of capsules containing rejuvenators for their use in asphalt concrete”. Fuel, 90(2), pp.583-591.
 
-Gul, M. A., Irfan, M., Ahmed, S., Ali, Y., & Khanzada, S. (2018), “Modeling and characterizing the fatigue behavior of asphaltic concrete mixtures”. Construction and Building Materials, 184, pp.723-732.
 
-Huang, M., (2013), “Evaluation and comparison of fatigue performance of asphalt mixture considering 42 multiple factors”. A Doctoral dissertation of Tongji University.
 
-Huang, M. & Huang, W., (2016), “Laboratory investigation on fatigue performance of modified asphalt concretes considering healing”. Construction and Building Materials, pp.68-76.
 
-Huang, M. Wang, X. & HUANG, W. D., (2013), “Analysis of influencing factors for self-healing of fatigue performance of asphalt rubber mixture”. China Journal of Highway and Transport, 26(4), pp.16-22.
 
-Huang, M. Wang, X. & HUANG, W. D., (2013), “Analysis of influencing factors for self-healing of fatigue performance of asphalt rubber mixture”. China Journal of Highway and Transport, 26(4), pp.16-22.
 
-JTG, E., (2011), “Standard test methods of bitumen and bituminous mixtures for highway engineering. People’s communication press, Beijing.
 
-Kim, Y. R., Little, D. N., & Lytton, R. L., (2003), “Fatigue and healing characterization of asphalt mixtures”. Journal of Materials in Civil Engineering, 15(1), pp.75-83.
 
-Liu, Q. Schlangen, H. E. J. G.,& Van Bochove, G., (2013), “The first engineered self-healing asphalt road: How is it performing?”.
 
-Menozzi, A. Garcia, A., Part l, M. N., Tebaldi, G., & Schuetz, P., (2015), “Induction healing of fatigue damage in asphalt test samples”. Construction and Building Materials, 74,
pp.162-168.
 
-Qiu, J. van de Ven, M. & Molenaar, A., (2012), “Crack-healing investigation in bituminous materials”. Journal of Materials in Civil Engineering, 25(7), pp.864-870.
 
-Roque, R., Simms, R., Chen, Y., Koh, C., & Lopp, G., (2012), “Development of a test method that will allow evaluation and quantification of the effects of healing on asphalt mixture (No. UF Project No. 00084223)”. Florida Department of Transportation.
 
-Rowe, G. M., & Bouldin, M. G., (2000), “Improved techniques to evaluate the fatigue resistance of asphaltic mixtures”. In 2nd Eur asphalt & Eurobitume Congress Barcelona, Vol. 2000.
 
-Salih, S., Gómez-Meijide, B., Aboufoul, M., & Garcia, A., (2018), “Effect of porosity on infrared healing of fatigue damage in asphalt”. Construction and Building Materials, 167, pp.716-725.
 
-Sarsam, S. I., (2015), “Crack healing potential of asphalt concrete pavement. International Journal of Scientific Research in Knowledge”, 3(1), pp.001-012.
 
-Souliman, M. I. Mamlouk, M. & Kaloush, K. E., (2014), “Preliminary prediction of endurance limit for asphalt rubber mixtures due to healing”. Canadian Journal of Civil Engineering, 41(11),
pp.964-969.
 
-Wong, S. F., (2018), “Use of Recycled Polymers in Asphalt Concrete for Infrastructural Applications”, In International Congress on Polymers in Concrete, pp. 437-442.
 
-Xu, S. Liu, X., Tabaković, A., & Schlangen, E., (2019), “Investigation of the Potential Use of Calcium Alginate Capsules for Self-Healing in Porous Asphalt Concrete”. Materials, pp.168.
 
-Zhang, B. Xi, M. Zhang, D. Zhang, H. & Zhang, B. (2009), “The effect of styrene–butadiene–rubber/montmorillonite modification on the characteristics and properties of asphalt. Construction and Building Materials”, 23(10), pp.3112-3117.
 
-Zukang, Y. A. O., (2003), “A review on design criteria of asphalt pavements”, Highway, 2, pp.43-49.