پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

ارزیابی آزمایشگاهی عملکرد مخلوط آسفالت گرم ساخته شده با کائولن به عنوان فیلر با دانه‌بندی سنگدانه‌های سوپرپیو

نویسنده
گروه مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
چکیده
فیلر های معدنی و دانه بندی­های مختلف سنگدانه­ها تأثیر زیادی بر خواص مکانیکی روسازی­های آسفالتی دارند. در این تحقیق تأثیر مواد غیر متعارف به نام کائولن و دانه­بندی سوپرپیو بر خواص مارشال، حساسیت به رطوبت و تغییر شکل دائمی در مخلوط­های آسفالتی مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب شیمیایی کائولن نشان می­دهد که میزان کل دی اکسید سیلیکون (SiO2)، اکسید آهن (Fe2O3) و اکسید آلومینیوم (Al2O3) به ترتیب 63، 24.1 و 2.84 درصد بوده است. خواص فیزیکی کائولن بر روی وزن مخصوص انجام شد و شاخص پلاستیک به ترتیب 2.62 و 3.24 بود. بر اساس مشخصات منطقه مورد مطالعه و دما، عیار قیر با نفوذ 60/70 انتخاب می شود. نمونه های مخلوط داغ آسفالت۱ (HMA) از سه دانه بندی مختلف سوپرپیو با پودر معمولی سنگ خرد شده فیلر  (CSD)۲ با نسبت های مختلف (5.0، 6.0، و 7.0%) و پنج محتوای مختلف قیر (4، 4.5، 5، 5.5 و 6) تهیه شد. ٪. آسفالت مخلوط گرم با 5.0% CSD به عنوان مخلوط کنترل انتخاب شد. فیلر معمولی با کائولن با نرخ­های جایگزینی متفاوت (0، 10، 20، 30، 40 و 50٪) بر اساس مخلوط کنترل با 5٪ CSD و 5.1٪ محتوای قیر بهینه (OBC)۳ جایگزین شد. نرخ جایگزینی 30 درصد کائولن خواص مارشال و مقاومت بهتری در برابر حساسیت به رطوبت ایجاد می­کند. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که استفاده از کائولن بر روی HMA معیارهای تعیین‌شده در مشخصات را به‌عنوان فیلر با دانه‌بندی سوپرپیو تا 30 درصد جایگزینی فیلر  معمولی در HMA برآورده کرده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Laboratory Evaluation of the Performance of Hot Mix Asphalt Made with Kaolin as a Filler with the Superpave Aggregates Gradation

نویسنده English

Sara Choubdar
Department of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده English

Mineral fillers and different granulations of aggregates have a great effect on the mechanical properties of asphalt pavements. In this research, the effect of non-conventional materials called kaolin and superpave granulation on Marshall properties, moisture sensitivity and permanent deformation in asphalt mixtures was investigated. The chemical composition of kaolin shows that the total amount of silicon dioxide (SiO2), iron oxide (Fe2O3) and aluminum oxide (Al2O3) was 63, 24.1 and 2.84%, respectively. The physical properties of kaolin were determined on specific gravity and the plastic index was 2.62 and 3.24, respectively. Based on the characteristics of the studied area and temperature, bitumen grade with penetration of 60/70 is selected. Hot mix asphalt 1 (HMA) samples of three different superpave granulations with conventional crushed stone filler (CSD) 2 with different ratios (5.0, 6.0, and 7.0%) and five different bitumen contents (4, 4.5, 5, 5.5 and 6) was prepared. %. Warm mix asphalt with 5.0% CSD was chosen as the control mixture. The conventional filler was replaced with kaolin at different replacement rates (0, 10, 20, 30, 40 and 50%) based on the control mix with 5% CSD and 5.1% optimum bitumen content (OBC)3. A replacement rate of 30% kaolin provides Marshall properties and better resistance to moisture sensitivity. The results of the tests showed that the use of kaolin on HMA met the criteria set in the specification as a filler with superpave gradation up to 30% of the replacement of conventional filler in HMA.

کلیدواژه‌ها English

Kaolin
Filler
Moisture Sensitivity
Performance
Superpave
Modified Bitumen
-Bedassa. G., W. Getaneh, and B. Hailu (2019). Geochemical and mineralogical evidence for the supergene origin of kaolin deposits – corigin of kaolin deposits – central Main Ethiopian rift. Journal of African Earth Sciences, Vol. 149, 143–153.
-Brown. E. R. and R. B. Mallick (2012). Stone matrix asphalt -properties related to mixture design. NCAT Report 94-2, National Center for Asphalt, Auburn, Alabma, USA, 1–15,
-Guha. A. H. and G. J. Assaf (2020). Efect of Portland cement as a fller in hot-mix asphalt in hot regions. Journal of Building Engineering, Vol. 28, Article ID 101036.
-Kim. K., S. Haeng Jo, N. Kim, and H. Kim (2018). Characteristics of hot mix asphalt containing steel slag aggregate according to temperature and void percentage aggregate according to temperature and void percentage. Construction and Building Materials, Vol. 188, 1128–1136.
-Khasawneh. M. A. and M. A. Alsheyab (2020). Efect of nominal maximum aggregate size and aggregate gradation on the surface frictional properties of hot mix asphalt mixturessize and aggregate gradation on the surface frictional properties of hot mix asphalt mixtures. Construction and Building Ma- terials, Vol. 244, Article ID 118355.
-Lee. S., S. Mun, and Y. Richard Kim (2011). Fatigue and rutting performance of lime-modifed hot-mix asphalt mixtur- esasphalt mixtures,” Construction and Building Materials, Vol. 25, No. 11. 4202–4209.
-Mampearachchi. W., P. K. Fernando, and P. R. D. Fernando (2012).  Evaluation of the efect of Superpave aggregate gradations -on Marshall mix design parameters of wearing coursegradations on Marshall mix design parameters of wearing course,” J.Natn.Sci.Foundation Sri Lanka, Vol. 40, No. 3, 183–194.
-Mohd Satar. M. K. I., R. P. Jaya, M. H. Rafsanjani et al., (2017). Performance of kaolin clay on hot-mix asphalt properties. in Proceedings of the International Post Graduate Conference on Applied Science & Physics, Qingdao, China, July.
-Pourtahmasb. M. S. and M. R. Karim (2014). Utilization of recycled concrete aggregates in stone molecular simulation of hy- drogen storage in ion-exchanged X zeolites. Advances in Materials Science and Engineering, Vol. 2014, Article ID 189745, 1-10.
-Singh. P. Rajput and R. K. Yadav (2016). Use of plastic waste in bituminous road construction. IJSTE - International Journal of Science Technology & Engineering, Vol. 2, No. 10.
-Zulkati. A., W. Y. Diew, and D. S. Delai (2012). Effects of fillers on properties of asphalt -concrete mixture. Journal of Transportation Engineering, Vol. 138, No. 7, 902–910.