بررسی و ارزیابی تأثیر افزودنی نانو کربنات کلسیم بر خصوصیات مکانیکی قیر و مخلوط آسفالتی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد سوادکوه، دانشگاه آزاد اسلامی، سوادکوه، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران

چکیده

هدف از تحقیق حاضر بررسی و ارزیابی تأثیرات نانو کربنات کلسیم بر خصوصیات مکانیکی قیر و مخلوط آسفالتی می­باشد. برنامه آزمایشگاهی این تحقیق شامل استفاده از دو درصد افزودنی نانو کربنات کلسیم (۳%، ۵ % وزنی قیر) برای اصلاح قیر خالص می­باشد. آزمایش­های مختلفی از جمله: درجه نفوذ، نقطه نرمی، کشش پذیری، MSCR۱، LAS۲، مقاومت کششی غیر­مستقیم، مدول برجهندگی و خستگی و خزش دینامیکی انجام شد. آزمایش خستگی براساس تست تیر خمشی چهار نقطه ای با سطح کرنش ثابت در سه سطح 600، 800 و 1000 میکرو کرنش با بارگذاری سینوسی انجام شد. عمر خستگی نمونه­ها براساس کاهش پنجاه درصدی در مدول سختی اولیه ارزیابی شد. نتایج نشان داد افزودن نانو کربنات کلسیم سبب افزایش نقطه نرمی و کاهش درجه نفوذ و خاصیت انگمی گردیده. همچنین نتایج شیارشدگی قیر نشان داد افزودن نانو کربنات کلسیم سبب افزایش عمر خستگی نمونه­ها گردیده است. با توجه به نتایج ، عمر خستگی مخلوط­های آسفالتی ساخته شده با قیر اصلاح شده با نانو کربنات کلسیم بیشتر از مخلوط­های آسفالتی معمولی می­باشد. همچنین، بنتونیت منجر به افزایش نسبی مقاومت کششی غیر مستقیم و مدول سختی مخلوط­های آسفالتی گردید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Effect of Nano-Calcium Carbonate Mechanical Performance of Asphalt Binder and Mixture

نویسندگان [English]

  • Mohsen Amouzadeh Omrani 1
  • Rezvan Babagoli 2
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Savadkooh Branch, Islamic Azad University, Savadkooh, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Science and Technology of Mazandaran, Behshahr, Iran.
چکیده [English]

The purpose of this research is to investigate and evaluate the effects of calcium nanocarbonate on the mechanical properties of bitumen and asphalt mixture. The laboratory program of this research includes the use of two percent calcium nanocarbonate additives (3%, 5% by weight of bitumen) to modify pure bitumen. Various tests including: penetration degree, softening point, stretchability, MSCR1, LAS2, indirect tensile strength, buckling modulus and dynamic fatigue and creep were performed. Fatigue test was performed based on four-point bending beam test with constant strain level in three levels of 600, 800 and 1000 microstrain with sinusoidal loading. The fatigue life of the samples was evaluated based on a fifty percent decrease in the initial hardness modulus. The results showed that the addition of calcium nanocarbonate increased the softening point and decreased the degree of penetration and stigmatization. Also, the bitumen rutting results showed that the addition of nano calcium carbonate increased the fatigue life of the samples. According to the results, the fatigue life of asphalt mixtures made with bitumen modified with calcium nanocarbonate is more than normal asphalt mixtures. Also, bentonite led to a relative increase in indirect tensile strength and hardness modulus of asphalt mixtures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Calcium Nanocarbonate
  • Fatigue Life
  • Four-Point Bending Beam Test
  • Nanomaterials
  • Dynamic Creep

مراجع

-Azarhoosh, A., Moghadas Nejad, F., & Khodaii, A., (2016), “Using the surface free energy method to evaluate the ects of nanomaterial on the fatigue life of hot mix asphalt”, Journal of Materials in Civil Engineering, 28(10), 04016098.
-Azarhoosh, A. R., Nejad, F. M., & Khodaii, A., (2018), “Nanomaterial and fatigue cracking of hot mix asphalt”, Road Materials and Pavement Design, 19(2), pp.353–366.
-Bhat, Faheem Sadiq, and Mohammad Shafi Mir, (2019), "Performance evaluation of nanosilica-modified asphalt binder." Innovative Infrastructure Solutions 4, pp.1-10.
-Hamedi, G. H., Moghadas Nejad, F., & Oveisi, K., (2015), “Investigating the e ects of using nanomaterial on moisture damage of HMA”, Road Materials and Pavement Design, 16(3), pp.536–552.
Kim, Sungho, Gregory A. Sholar, Thomas Byron, and Jaeseung Kim, (2009), "Performance of polymer-modified asphalt mixture with reclaimed asphalt pavement", Transportation research record 2126, No. 1 pp. 109-114.
-Saltan, Mehmet, Serdal Terzi, and Sebnem Karahancer, (2019), "Mechanical behavior of bitumen and hot-mix asphalt modified with zinc oxide nanoparticle", Journal of Materials in Civil Engineering 31, no. 3 04018399.
-Shah, Peerzada Mosir, and Mohammad Shafi Mir, (2020), "Performance of OMMT/SBS on the rheological properties of asphalt binder." Korea-Australia Rheology Journal 32, pp. 235-242.
-Saboo, Nikhil, Mayank Sukhija, and Gaurav Singh, (2021), "Effect of nanoclay on physical and rheological properties of waste cooking oil–modified asphalt binder", Journal of Materials in Civil Engineering 33, No. 3, 04020490.
-Wang, Haopeng, Xueyan Liu, Panos Apostolidis, Martin van de Ven, Sandra Erkens, and Athanasios Skarpas, (2020), "Effect of laboratory aging on chemistry and rheology of crumb rubber modified bitumen." Materials and Structures 53, pp.1-15.
-Ye, Qunshan, Shaopeng Wu, and Ning Li, (2009), "Investigation of the dynamic and fatigue properties of fiber-modified asphalt mixtures." International Journal of fatigue 31, No. 10, pp.1598-1602.
-Yusoff , N. I. M., Breem, A. A. S., Alattug, H. N., Hamim, A., & Ahmad, J., (2014), “The e ects of moisture susceptibility and ageing conditions  on nano-silica/polymer-modi ed asphalt mixtures”, Construction and Building Materials, 72, pp.139–147.
-Ziari, H., Farahani, H., Goli, A., & Sadeghpour Galooyak, S., (2014), “The investigation of the impact of carbon nano tube on bitumen and HMA performance”, Petroleum Science and Technology, 32(17), pp.2102–2108.
-Ziari, Hasan, and Ali Moniri, (2019), "Laboratory evaluation of the effect of synthetic Polyolefin-glass fibers on performance properties of hot mix asphalt", Construction and Building Materials 213, pp.459-468.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار