پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

ارزیابی تاثیر خصوصیات رئولوژیکی قیر و دانه بندی مصالح سنگی برخصوصیات شیارشدگی مخلوط آسفالتی

نویسنده
گروه ارزیابی و آمایش سرزمین، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
چکیده
شیار شدگی یکی از منابع اصلی خرابی در روسازی­های آسفالتی است و به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است زیرا
بر هزینه­های ایمنی و نگهداری تأثیر می­گذارد. برای کاهش این خرابی، انتخاب قیر کافی و سنگدانه­ها و تعادل مناسب بین آنها عناصر کلیدی است. این پژوهش هفت قیر (2 قیر پایه، 3 قیر اصلاح شده با پلیمر و 2 قیر لاستیکی) و مخلوط­های آسفالتی با درجه بندی­های مختلف (مخلوط­های آسفالتی با درجه بندی متراکم 19 میلی­متر و مخلوط آسفالت با درجه­بندی باز 12.5 میلی متری) را تجزیه و تحلیل کرد. قیر از نظر رئولوژی با استفاده از یک رئومتر برشی دینامیکی (۱DSR) و یک رئومتر تیر خمشی (BBR۲) برای به دست آوردن درجه حرارت با عملکرد بالا و پایین ۳(PG) مورد ارزیابی قرار گرفتند. علاوه بر این، آزمایش‌های خزش و بازیابی تنش چندگانه (۴MSCR) برای تجزیه و تحلیل پتانسیل شیار شدگی مواد در دماهای مختلف انجام شد. برای ارزیابی اثر اسکلت معدنی بر روی مخلوط‌های آسفالتی، آزمایش شیار جای چرخ انجام شد. قیرهای اصلاح شده با پلیمر (۵PMBs) و مخلوط‌های آسفالتی تولید شده با آنها، مقاوم‌ترین در برابر تغییر شکل دائمی با مقادیر کم عمق شیار (2.5٪) بودند. به طور کلی، مخلوط­های درجه بندی شده با دانه­بندی باز مقاومت بهتری نسبت به مخلوط­های دانه بندی متراکم داشتند. با این حال، این مقایسه به نوع قیر بستگی دارد. روابط بین پارامترهای قیر و مخلوط نیز پیشنهاد شد و آنها رابطه خوبی را بین انطباق خزش غیرقابل بازیافت قیرها (Jnr) و عمق شیار مخلوط‌های متراکم (R2 = 0.81) نشان دادند.  با این حال، هیچ رابطه معنی داری برای مخلوط­های درجه بندی شده با فاصله (R2 = 0.52) یافت نشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Evaluation of the Effect of Rheological Properties of Bitumen and Gradation of Aggregates on the Rutting Characteristics of Asphalt Mixture

نویسنده English

Azin Chitsazan
Department of Land Use Planning and Assessment, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

Rutting is one of the main sources of failure in asphalt pavements and has been widely studied because it affects safety and maintenance costs. To reduce this failure, the selection of adequate bitumen and aggregates and the proper balance between them are key elements. In this research, seven bitumen (2 base bitumen, 3 polymer-modified bitumen and 2 rubber bitumen) and asphalt mixtures with different grades (asphalt mixtures with dense grading of 19 mm and asphalt mixture with open grading of 12.5 mm) ) analyzed. The bitumens were rheologically evaluated using a dynamic shear rheometer (1DSR) and a bending beam rheometer (BBR2) to obtain high and low performance temperature 3 (PG). In addition, multiple stress creep and recovery (4MSCR) tests were performed to analyze the rutting potential of the material at different temperatures. In order to evaluate the effect of mineral skeleton on asphalt mixtures, a wheel rut test was performed. Polymer modified bitumens (5PMBs) and asphalt mixtures produced with them were the most resistant to permanent deformation with low values ​​of rut depth (2.5%). In general, open-graded mixes had better strength than dense-graded mixes. However, this comparison depends on the type of bitumen. Relationships between bitumen and mixture parameters were also proposed and they showed a good relationship between the non-recyclable creep compliance of bitumens (Jnr) and the rut depth of dense mixtures (R2 = 0.81). However, no significant relationship was found for distance-graded mixtures (R2 = 0.52).

کلیدواژه‌ها English

Bitumen
Asphalt Mixtures
Maximum Nominal Size of Aggregates
Modified Bitumen
Rutting Resistance
Wheel Rut Test
Multi-Stress Creep Test and Recovery
-Anderson DA, Kennedy TW (1993). Development of SHRP binder specification. J Assoc Asphalt Paving Technol, 62: 482–507
-Camargo FF, Vasconcelos K, Bernucci LL (2019). Laboratory comparison of permanent deformation and fatigue behavior of neat, polymer, and rubber-asphalt binders. Transp Res Rec, 2673(4):524–532. doi.org/10.1177/0361198119836769
-DuBois E, Mehta Y, Nolan A (2014). Correlation between multiple stress creep recovery (MSCR) results and polymer modification of binder. Constr Build Mater, 65:184–190. doi.org/ 10.1016/j.conbuildmat.2014.04.111
-Delgadillo R, Woo Cho D, Bahia HU (2006). Nonlinearity of repeated creep and recovery binder test and relationship with mixture permanent deformation. Transp Res Rec, 1962:3–11. doi.org/10.1177/0361198106196200101
-FerreiraJL, SoaresJB, BastosJB (2016). Me ́todosdeselec ̧a ̃o granulome ́trica com foco na resisteˆncia a` deformac ̧a ̃o perma- nente. Transportes 24(2):46–52.doi.org/10.14295/trans portes.v24i2.1129
-Ferreira JL, Babadopulos LF, Bastos JB, Soares JB (2020). A tool to design rutting resistant asphalt mixes through aggregate gra- dation selection. Constr Build Mater. doi.org/10.1016/j. conbuildmat.2019.117531
-Huang YH (1993). Pavement analysis and design. Prentice-Hall, Englewood Cliffs.
-Ismael MQ (2011). Effect of aggregate gradations on the rutting potential of asphalt pavements. Presented at the Iraq roads maintenance Conference, Baghdad, Iraq
-Kim S (2006). Identification and assessment of the dominant aggregate size range of asphalt mixture. Dissertation, University of Florida.
-Mascarenhas ZMG, Gaspar MS, Vasconcelos KL, Bernucci LLB, Bhasin A (2020). Case study of a composite layer with large-stone asphalt mixture for heavy-traffic highways. J Transp Eng B-Pave. doi.org/10.1061/JPEODX.0000143
-Salim R, Gundla A, Underwood BS, Kaloush KE (2019). Effect of MSCR percent recovery on performance of polymer modified asphalt mixtures. Transp Res Rec 2673(5): 308–319.doi. org/10.1177/0361198119841283
-Silva SC, Bastos JBS, Soares JS (2015). O efeito da selec ̧a ̃o granulome ́trica na resisteˆncia a` deformac ̧a ̃o permanente de mis- turas asfa ́lticas. XXIX Congresso Nacional de Pesquisa em Transportes, Ouro Preto.
-Wang C, Zhang J (2014). Evaluation of rutting parameters of asphalt binder based on rheological test. Int J Eng Technol 6(1):30–33. doi.org/10.7763/IJET.2014.V6.660
-Zhang J, Walubita LF, Faruk AN, Karki P, Simate GS (2015). Use of the MSCR test to characterize the asphalt binder properties relative to HMA rutting performance—a laboratory study. Constr Build Mater 94:218–227.
doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2015.06.044