پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

طراحی روسازی آسفالتی با استفاده از بازیافت سرد رویه و اساس تثبیت شده با سیمان با بکارگیری دستگاه WR (مطالعه موردی: شهر قم)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
سید محمد حسین دهناد 1
محسن کریمیان 2
ابوالفضل خیرخواه 3
مهدی هدایی 4
1 استادیار، دانشکدۀ فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران
2 دانشجوی دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران
3 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران
4 دانش آموخته کارشناسی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران
10.22034/tri.2025.487126.3299
چکیده
در اثر عبور و مرور وسایل نقلیه و ایجاد خرابی‌های متعدد و مداوم، روسازی‌های آسفالتی نیاز به بهسازی و ترمیم دارند. بازیافت سرد در محل، یکی از روش‌های نوین بهسازی و ترمیم روسازی‌ است که در سال‌های اخیر رواج یافته است. این روش علاوه بر این که هزینه سنگین سالانه تامین ماشین آلات، تامین مواد و مصالح در مناطق شهری را کم می­کند، از طرف دیگر اختلال در ترافیک عبوری از مسیر را کاهش می‌دهد. با این‌حال، لایه‌های روسازی آسفالتی بازیافت شده معمولاً با مشکلاتی مانند شن‌زدگی، عریان‌شدگی، مقاومت اولیه کم و زمان عمل‌آوری طولانی مواجه می‌شوند. برای رفع این مشکلات از افزودنی­ها و مواد تثبیت کننده مختلف مانند آهک، سیمان، امولسیون قیر و مواد بازیافتی مانند گرد و غبار کوره سیمان، خاکستر بادی، و ماسه بتن بازیافتی، می­توان استفاده کرد. در این مقاله آزمون آزمایشگاهی تعیین مقاومت فشاری تک محوری بر روی نمونه‌های مصالح بازیافتی آسفالت رویه و اساس در ترکیب با درصد­های مختلف سیمان به عنوان ماده تثبیت کننده مورد بررسی قرار گرفت و جهت دستیابی به مقاومت طرح مورد نظر (Kg/cm2 35)، درصد بهینه سیمان 5/7 درصد بدست آمد. همچنین در این تحقیق طراحی روسازی و بهسازی بلوار خداکرم قم با استفاده از دستگاه WR و بهینه سیمان تعیین شده، مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از این دستگاه می­توان سنگفرش و متراکم سازی خاک تثبیت شده، تنظیم ضخامت و عرض روسازی را به سرعت انجام داد. استفاده از این روش علاوه بر تامین مقاومت لازم و کاهش خرابی‌های موجود آسفالتی باعث افزایش عمر مفید روسازی در مقایسه با سایر روش‌ها می‌گردد و اجرای این روش خللی در جریان ترافیک عبوری ایجاد نمی‌کند و هزینه‌های ترمیم و بهسازی را نیز کاهش می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
بهسازی و تثبیت
بازیافت سرد در محل
دستگاه WR
سیمان
مصالح بازیافتی آسفالت

موضوعات

عنوان مقاله English

Design of Flexible Pavement Using Recycled Surface and Cement-Stabilized base with the Use of WR2000 Machine (Case Study: Qom City)

نویسندگان English

Seyyed Mohammad Hossein Dehnad 1
Mohsen Karimian 2
Abulfazl Kheyrkhah 3
Mehdi Hodayi 4
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Qom, Qom, Iran.
2 Ph.D., Student, Department of Civil Engineering, University of Qom, Qom, Iran.
3 M.Sc., Student, Department of Civil Engineering, University of Qom, Qom, Iran.
4 B.Sc., Grad., Department of Civil Engineering, University of Qom, Qom, Iran.
چکیده English

As a consequence of vehicular traffic and various forms of damage, the enhancement and repair of asphalt pavements have become imperative. Cold in-situ recycling (CIR) has emerged as a contemporary method for the improvement and repair of pavements, gaining popularity in recent years. This technique not only mitigates the substantial annual expenses associated with the provision of machinery and materials in urban settings but also minimizes the disruption to traffic flow on the affected roadways. Nevertheless, layers of recycled asphalt pavement (RAP) often encounter challenges such as raveling, stripping, low initial strength, and prolonged curing times. To address these issues, a range of additives and stabilizing agents, including lime, cement, bitumen emulsion, and recycled materials such as cement kiln dust (CKD), fly ash (FA), and recycled concrete sand (RCS) can be employed. This study presents a laboratory investigation aimed at determining the uniaxial compressive strength of RAP and base material samples, incorporating varying percentages of cement as a stabilizing agent. The optimal cement percentage required to achieve the target design strength of 35 kg/cm² was identified as 7.5%. Furthermore, this research examined the pavement design and enhancement of Khodakaram Boulevard in Qom, utilizing the WR device alongside the established optimal cement content. The WR device facilitates the rapid paving and compaction of stabilized soil while allowing for precise adjustments to the thickness and width of the pavement. This method not only provides the necessary strength and reducing existing asphalt damage but also extends the service life of the pavement compared to alternative techniques. Additionally, the implementation of this method does not disrupt the flow of traffic and contributes to a reduction in repair and improvement costs.

کلیدواژه‌ها English

Rehabilitation and Stabilization
CIR
WR Machine
Cement
RAP
-Alarcón, J., M. Jiménez and R. Benítez (2020). Stabilization of soils through the use of oily sludge. Revista ingeníera de construcción, 35(1): 5-20.
-Aniroot, S. and H. Suksun (2023). Evaluation of cement stabilized recycled asphalt pavement/lateritic soil blends for soft soil improvement. Rock and Soil Mechanics 43(12): 6-7.
-Ayar, P. (2018). Effects of additives on the mechanical performance in recycled mixtures with bitumen emulsion: An overview. Construction and Building Materials, 178: 551-561.
-Baroughi, M. Z., A. H. Rezaei and H. Katebi (2020). Influence of “Nicoflok” Polymer-Mineral with Portland Cement on Granular Soils and Recycled Asphalt Material. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, 15(5): 94-117.
-Bocci, E., A. Graziani and M. Bocci (2020). Cold in-place recycling for a base layer of an Italian high-traffic highway. Proceedings of the 5th International Symposium on Asphalt Pavements & Environment (APE), 5, Springer.
-Chhabra, R. S., G. D. Ransinchung and S. S. Islam (2021). Performance analysis of cement treated base layer by incorporating reclaimed asphalt pavement material and chemical stabilizer. Construction and Building Materials, 298: 123866-123867.
-Fang, X., A. Garcia-Hernandez and P. Lura (2016). Overview on cold cement bitumen emulsion asphalt. RILEM Technical Letters, 1: 116-121.
-Golchin, B. and M. Rabbi (2020). Evaluation of the Technical Properties of Asphalt Mixtures Containing Reclaimed Asphalt Pavement and Sasobit. Journal of Transportation Research, 17(2): 187-198.
-Gu, F., W. Ma, R. C. West, A. J. Taylor and Y. Zhang (2019). Structural performance and sustainability assessment of cold
central-plant and in-place recycled asphalt pavements: A case study. Journal of Cleaner Production, 208: 1513-1523.
-Jin, D., D. Ge, S. Chen, T. Che, H. Liu, L. Malburg and Z. You (2021). Cold in-place recycling asphalt mixtures: Laboratory performance and preliminary ME design analysis. Materials, 14(8): 2036.
-Kasu, S. R., K. Manupati and A. R. Muppireddy (2020).  Investigations on design and durability characteristics of cement treated reclaimed asphalt for base and subbase layers. Construction and Building Materials, 252: 119102.
-Li, Y., C. Luo, K. Ji, H. Zhang and B. Sun (2024).  Laboratory Evaluation of Strength Performance of Full-Depth Reclamation with Portland Cement Material. Coatings, 14(5): 573-574.
-Ling, C., A. Hanz and H. Bahia (2014). Evaluating moisture susceptibility of cold-mix asphalt. Transportation Research Record, 2446(1): 60-69.
-Modarres, A., M. Rahimzadeh and M. Zarrabi (2014). Field investigation of pavement rehabilitation utilizing cold
in-place recycling. Resources, Conservation and Recycling 83: 112-120.
-Moon, B., A. Bozorgzad, H. Lee, S.-A. Kwon, K.-D. Jeong and N.-J. Cho (2021). Development of warm in-place recycling technique as an eco-friendly asphalt rehabilitation method. Infrastructures, 6(7): 101-102.
-N. Samariya, M. C. a. B. N. (2019). An Experimental Study on Cost Optimization of Cold-in-Place Recycling Technique. International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology (IJRASET), 7(I).
-Nanjegowda, V. H. and K. P. Biligiri (2020). Recyclability of rubber in asphalt roadway systems: A review of applied research and advancement in technology. Resources, Conservation and Recycling 155: 104655.
-Sabouri, M. and D. E. Wegman (2023). Performance evaluation of cold in-place recycling materials through a simple
semi-circular bending test. Road Materials and Pavement Design, 24(4): 1158-1172.
-Sorociak, W. and M. Dobrzyński (2023). Optimisation of weak soil stabilisation with a hydraulic binder for road construction subgrade. Architecture, Civil Engineering, Environment, 16(3): 111-115.
-Taziani, E. A., E. Toraldo, F. Giustozzi and M. Crispino (2016). Investigation on the combined effect of fibers and cement on the mechanical performance of foamed bitumen mixtures containing 100% RAP. Advances in Materials Science and Engineering, 2016(1): 4894351.
-Xiao, F., S. Yao, J. Wang, X. Li and S. Amirkhanian (2018). A literature review on cold recycling technology of asphalt pavement. Construction and Building Materials, 180, 579-604.
-Yan, J., Z. Leng, F. Li, H. Zhu and S. Bao (2017). Early-age strength and long-term performance of asphalt emulsion cold recycled mixes with various cement contents. Construction and Building Materials, 137, 153-159.