پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

بررسی آزمایشگاهی تاثیر نانورس بر حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالتی حاوی قیر اصلاح شده با SBS

نویسندگان
گروه مهندسی عمران، واحد ملارد، دانشگاه آزاد اسلامی، ملارد، تهران، ایران
چکیده
حساسیت به رطوبت نقش مهمی در خرابی روسازی آسفالت دارد. خرابی زمانی رخ می­دهد که قیر از ذرات سنگدانه جدا می­شود
به دلیل کاهش چسبندگی بین آسفالت و سنگدانه در مقایسه با چسبندگی بین آب و سنگدانه. در سال‌های اخیر، تلاش‌های استفاده از نانومواد برای بهبود خواص متنوع آسفالت مؤثر بوده است. در این مطالعه از سه نوع نانورس برای اصلاح قیر اصلاح شده
 استایرن-بوتادین-استایرن (
SBS۱-) استفاده شد. مقاومت در برابر خرابی رطوبتی قیرهای اصلاح شده با استفاده از انرژی آزاد سطحی (SFE۲) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که کل SFE کاهش یافته و نسبت انرژی (ER۳) با اصلاح قیر با نانورس‌ها افزایش یافته است، که نشان می‌دهد افزودن نانورس‌ها می‌تواند مقاومت رطوبتی این سیستم‌های چسبنده سنگدانه را بهبود بخشد. پس از غوطه وری، به دلیل برهم کنش بین آب و قیر، میزان ساختار سه بعدی در هر دو آسفالت SBS و اصلاح شده با نانورس مشاهده شد. با این حال، مقدار باقیمانده ساختارهای سه بعدی در آسفالت­های اصلاح شده با نانورس بیشتر از آسفالت اصلاح شده با SBS بود، که نشان می­دهد افزودن نانورس سبب می شود مورفولوژی سطح آسفالت در برابر آسیب آب مقاوم­تر شود. در نهایت، از آزمون‌های انجماد و ذوب برای تأیید نتایج به‌دست‌آمده از طریق آزمون‌های SFE استفاده شد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Laboratory Investigation of the Effect of Nanoclay on the Moisture Sensitivity of Asphalt Mixture Containing Bitumen Modified with SBS

نویسندگان English

Hamin Chobdar
Amin Farajollahi
Alireza Ameli
Department of Civil Engineering, Malard Branch, Islamic Azad University, Malard, Tehran, Iran.
چکیده English

Modification plays an important role in asphalt deterioration. Failure occurs when bitumen separates from aggregate particles due to reduced adhesion between asphalt and aggregate compared to adhesion between water and aggregate. In recent years, the use of nanomaterials can be used to improve various asphalt properties. In this study, three types of nanoclay were used to modify styrene-butadiene-styrene modified bitumen (SBS1-). The resistance to failure of modified bitumen was evaluated using surface free energy (SFE2). The results showed that the SFE decreased and the energy ratio (ER3) increased by modifying bitumen with nanoclays, indicating that nanoclays can improve the resistance of these aggregate cohesive systems. After immersion, due to the interaction between water and bitumen, the subsequent degradation rate was observed in both SBS and nanoclay modified asphalt. However, the residual amount of 3D structures in nanoclay modified asphalt was higher than that of SBS modified asphalt, indicating that nanoclay makes the surface morphology more resistant to water damage. Finally, freezing and melting tests were used for the results obtained through SFE tests.

کلیدواژه‌ها English

Nanoclay
Surface Free Energy
Moisture Sensitivity
Bitumen
Modified Bitumen
-Ashish. P. K., D. Singh, and S. Bohm   (2016). Evaluation of rutting, fatigue and moisture damage performance of nanoclay modified asphalt binder. Construction and Building Mate- rials, Vol. 113, 341–350.
-Das. A. K. and D. Singh (2018). Effects of regular and nano sized hydrated lime fillers on fatigue and bond strength behavior of asphalt mastic. Transportation Research Record, Journal of the Transportation Research Board, Vol. 2672, No. 28, 31– 41.
-Goh. S. W., M. Akin, Z. You, and X. Shi. (2011). Effect of deicing solutions on the tensile strength of micro- or nano-modified asphalt mixture. Construction and Building Materials, Vol. 25, No. 1, 195–200
-Hossain. Z., M. Zaman, T. Hawa, and M. C. Saha. (2015). Evaluation of moisture susceptibility of nanoclay-modified asphalt binders through the surface science approach. Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 27, No. 10.
-Jiao. Y., Y. Zhang, L. Fu, M. Guo, and L. Zhang (2019). Influence of crumb rubber and tafpack super on performances of SBS modified porous asphalt mixtures,” Road Materials and Pavement Design, Vol. 20, No. 1, S196–S216.
-Jia. M., Z. Zhang, L. Wei et al., (2019). Study on properties and mechanism of organic montmorillonite modified bitumens: view from the selection of organic reagents. Construction and Building Materials, Vol. 217, 331–342.
-Kakar. M. R., M. O. Hamzah, and J. Valentin (2015). A review on moisture damages of hot and warm mix asphalt and related investigations. Journal of Cleaner Production, Vol. 99, 39–58.
-Lo ́pez. T. -Montero, J. Crucho, L. Picado-Santos, and R. Miro ́, (2018). Effect of nanomaterials on ageing and moisture damage using the indirect tensile strength test. Construction and Building Materials, Vol. 168, 31–40.
-Li. H., B. Li, Q. Wang, L. Li, and Y. Wang (2017). Adhesion of aged SBS modified asphalt binder containing warm mix additive based on surface free energy. Materials Review, Vol. 31, No. 8, 129–133.
-Luo. D., A. Khater, Y. Yue et al., (2019). Performance of asphalt mixtures modified with lignin fiber and glass fiber: a review. Construction and Building Materials, Vol. 209, 377–387.
-Mamun. A. A. and M. Arifuzzaman (2018). Nano-scale moisture damage evaluation of carbon nanotube-modified asphalt,” Construction and Building Materials, Vol. 193, 268–275.
-Omar. H. A., N. I. M. Yusoff, H. Ceylan et al., (2018). Determining the water damage resistance of nano-clay modified bitumen’s using the indirect tensile strength and surface free energy methods. Construction and Building Materials. Vol. 167, 391–402.
 -Saeed. F., M. Rahman, D. Chamberlain, and P. Collins (2019). Asphalt surface damage due to combined action of water and dynamic loading. Construction and Building Materials, Vol. 196, 530–538.
-Sezavar. R., G. Shafabakhsh, and S. M. Mirabdolazimi (2019). New model of moisture susceptibility of nano silica-modified as- phalt concrete using GMDH algorithm. Construction and Building Materials. Vol. 211, 528–538.
-Shafabakhsh. G. H., M. Faramarzi, and M. Sadeghnejad (2015). Use of surface free energy method to evaluate the moisture sus- ceptibility of sulfur extended asphalts modified with anti- stripping agents. Construction and Building Materials, Vol. 98.
-Wang. W., L. Wang, H. Xiong, and R. Luo, (2019). A review and perspective for research on moisture damage in asphalt pavement induced by dynamic pore water pressure. Con­struction and Building Materials, Vol. 204, 631–642.
-Wang. R., Z. Qi, R. Li, and J. Yue.  (2020). Investigation of the effect of aging on the thermodynamic parameters and the intrinsic healing capability of graphene oxide modified asphalt binders. Construction and Building Materials, Vol. 230.