پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

ارزیابی ازمایشگاهی تاثیر افزودنی لیگنین بر عملکرد قیر و مخلوط آسفالتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
حامد خانی سانیج 1
علی محمد منتظری 2
رضوان باباگلی 3
محمدمهدی خبیری 1
1 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران
2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران
3 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران
10.22034/tri.2024.451362.3238
چکیده
بتن آسفالتی در دماهای معتدل در اثر بارهای تکراری دچار ترک های خستگی می‌شود. بطورکلی هر چه کیفیت قیر بهتر باشد، ترک خوردگی دیرتر اتفاق می افتد از این رو برای افزایش مقاومت بتن آسفالتی و در نتیجه به تاخیر انداختن خرابی‌های از پلیمر‌های زیادی استفاده کرده‌اند ولی در این پژوهش تعداد پلیمرهایی که میزان عملکرد دمای بالا را بدون تغییر در عملکرد دمای پایین قیر یا بالعکس بهبود بخشند، محدود است. در این پژوهش از ماده‌ای به نام لیگنین که به عنوان فراوان‌ترین پلیمر طبیعی دنیا بعد از سلولز است، به عنوان افزودنی قیر 70/60 کارخانه نفت و جی اصفهان با درصد‌های وزنی 2، 4، 6 و ۸ نسبت به وزن قیر استفاده شده است. لیگنین در گیاهان و چوب با پلیمریزاسیون سه منومر پروپانوئید تشکیل می‌شود. لیگنین مورد استفاده در این پژوهش از لیکور سیاه که ضایعات کارخانه خمیر و کاغذ است، استخراج شده است. خواص قیر حاوی درصد‌های مختلف لیگنین با استفاده از آزمایش‌های درجه نفوذ، نقطه نرمی، خاصیت انگمی، کندروانی، شاخص نفوذ‌پذیری، درجه اشتعال، میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف‌سنجی مادون قرمز مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. پس از تعیین قیر بهینه برای درصد‌های مختلف لیگنین، نمونه‌های آسفالتی با درصد-های مختلف لیگنین ساخته و در نهایت خصوصیات مکانیکی و دینامیکی مخلوط‌های آسفالتی از جمله استقامت مارشال، روانی و مدول برجهندگی به همراه کشش غیرمستقیم تعیین گردید. هم‌چنین به منظور بررسی حساسیت رطوبتی مخلوط‌های اصلاح‌شده با لیگنین نمونه‌های آسفالتی با و بدون لیگنین ساخته شد و تحت آزمایش‌های حساسیت رطوبتی لاتمن و آب جوشان قرار گرفتند. نتایج آزمایش-ها حاکی از آن بود که با افزودن لیگنین به قیر، نقطه نرمی، کندروانی، شاخص نفوذ‌پذیری، درجه اشتعال، مقاومت در برابر اکسید شدن به همراه مقاومت مارشال، مدول برجهندگی و مقاومت در برابر رطوبت نمونه‌های آسفالتی نسبت به حالت پایه افزایش یافته و درجه نفوذ، خاصیت شکل‌پذیری قیر کاهش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها
لیگنین
قیر اصلاح شده
مخلوط آسفالتی گرم
حساسیت رطوبتی

موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of the Effect of Styrene Butadiene Rubber Latex on the Performance Characteristics of Semi Rigid Pavement

نویسندگان English

Hamed Khani Sanij 1
Ali Mohammad Montazeri 2
Rezvan Babagoli 3
Mohammad Mehdi Khabiri 1
1 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Yazd University, Yazd, Iran.
2 M.Sc., Graduate, Department of Civil Engineering, Yazd University, Yazd, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Science and Technology of Mazandaran, Behshahr, Iran.
چکیده English

Road construction are usually done with three types of flexible, rigid, and semi rigid pavements. Despite all the advantages of these two types of flexible and rigid pavement, they have also some disadvantages. However, the new type of pavement, which is the main subject of this thesis, has been used in recent years. This pavement is known as the semi-rigid pavement (SRP), where the surface consists of semi-flexible materials that can provide some of the best features of flexible and rigid pavement. Semi-rigid pavement, generally known as a grouted macadam, includes an open-graded asphalt structure with 25 to 35 percent voids in which a cementitious slurry is used. The main purpose of this thesis is to investigate the effect of SBR latex on the performance characteristics of semi-rigid pavement. To do this, the porous asphalt design was first required. The optimum bitumen content of porous asphalt was calculated to be 3.974 %. The next step was to determine the properties of the cement slurry and to calculate the optimal W/C ratio. Sixteen types of semi-rigid pavements specimens were made in Marshall molds and cement slurry injection was performed. Then, the Marshall Stability Test, the resilient modulus and Cantabro loss were carried out. The results showed that the use of latex SBR in bitumen porous asphalt improves the properties of semi-rigid pavement. The use of SBR latex in cement slurry increased the resilient modulus both in the long time and in the short time, but reduced the amount of marshal stability and adhesion between aggregates in the short time.

کلیدواژه‌ها English

Semi-Rigid Pavement
Porous Asphalt Mixture
Cement Slurry
SBR Latex
Performance Tests
-زارعی، علی (1394). بررسی تاثیر افزودن لیگنین و الیاف شیشه بر عملکرد مکانیکی مخلوط­های آسفالتی گرم. پایان­نامه، دانشگاه رازی کرمانشاه.
-کاظمی، سعید، ربیع، بهروز و یونسی، حامد (1390). استفاده از لیگنین کرافت به روش اختلاط حلال در ترکیب ماده مرکب آرد چوب-پلیپروپلین نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران.
-نشریه234 (1390). آیین نامه روسازی آسفالتی راه های ایران. معاونت برنامه­ریزی و نظارت راهبردی رییس­جمهور.
-Alexander, H.,  H. Alfredo, and B. Felipe (2015). Behavior of Gilsonite-Modified Hot Mix Asphalt by Wet and Dry Processes. J. Mater. Civ. Eng., Vol. 28, No. 2, 1–8.
-Albergo, R. , A. Ambrico, R. Balducchi, O. Maccioni, S. Palazzo, and M. Trupo (2013). Produzione di bioetanolo da biomasse provenienti da siti di fitodepurazione nell' ambito del progetto FITOPROBIO. ENEA.
-ASTM D4123-82(1995). Standard Test Method for Indirect Tension Test for Resilient Modulus of Bituminous Mixtures (Withdrawn 2003).
-Asukar, S. , A. Behl, and P. J. Gundaliya (2008). The Utilization of Agriculturally Derived Lignin as an Antioxidant in Asphalt Binder,” International Journal of Innovative Research in Technology, Vol. 2, No. 12.
-Attaelmanan, M., C. P. Feng, and A. H. Ai, (2011). Laboratory evaluation of HMA with high density polyethylene as a modifier. Constr. Build. Mater., Vol. 25, No. 5, 2764–2770,.
-Aksoy, A., K. Şamlioglu, S. Tayfur, and H. Özen (2005). Effects of various additives on the moisture damage sensitivity of asphalt mixturer. Constr. Build. Mater, Vol. 19, 11–18.
-Biofuels, O.  (2011). A Chewy problem: The inedible parts of plants are feeding the next generation of biofuels. But extracting the energy-containing molecules is a challenging task, Nature.
-Batista, K. B. et al.,  (2018).High-temperature, low-temperature and weathering aging performance of lignin modified asphalt binders. Ind. Crops Prod., Vol. 111, No. October, 107–116.
-Christopher, M. P.  O. Tuck, Eduardo Pérez, István T. Horváth, Roger A. Sheldon,  (2012). Valorization of biomass: Deriving more value from waste. Science (80­), Vol. 337, No. 695–699.
-McCready, N.  and R. Williams (2008). Utilization of Biofuel Coproducts as Performance Enhancers in Asphalt Binder. Transp. Res. Rec. J. Transp. Res. Board, Vol. 2051, 8–14.
-Pan, T.,  (2012). A first-principles based chemophysical environment for studying lignins as an asphalt antioxidant, Constr. Build. Mater., Vol. 36, 654–664.
-Rahimi, A. Ulbrich, J. J. Coon, and S. S. Stahl, (2014). Formic-acid-induced depolymerization of oxidized lignin to aromatics, Nature, Vol. 515, No. 7526, 249–252.
-Ragauskas, A. J. et al.,  (2014). Lignin valorization: Improving lignin processing in the biorefinery, Science (80­)., Vol. 344,
No. 6185.
-Sain, A. , M., Suhara, P., Law, S. and Bloullooux, (1993). Interface modeification and mechanical properties of natural
fiber-polyolefin composite products. Reinf. Plast. Compos., No., 121–130.
-SJÖSTRÖM, E.  (1993). “Bark,” Wood Chem, 109–113.
-Sivasankarapillai, G.  and A. McDonald,  (2011). Synthesis and properties of lignin-highly branched poly (ester-amine) polymeric systems. Biomass and Bioenergy, Vol. 13, No. 919–931.
-Stroup-gardiner, M., (1997). Relationships between rheological properties and morphology for polymer-modified asphalts, Ph.D, University of Minnesota.
-Tuck, C., E. Perez and et al,  (2012). varolization of biomass: deriving more value from waste. Science (80)., No. 695–699.
-Wang, H. and K. Derewecki (2017). rheological properties of asphalt binder partially substituted with wood lignin. In Air Field & High Way Pavement, 9–12.
-Xu, G., H. Wang, and H. Zhu,  (2017). Rheological properties and anti-aging performance of asphalt binder modified with wood lignin, Constr. Build. Mater., Vol. 151, 801–808.