مقایسه شاخص‌های استاتیکی و دینامیکی مقاومت در برابر تغییر شکل برای سنجش پتانسیل شیارشدگی مخلوط‌های آسفالتی گرم حاوی مصالح بازیافتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

3 مربی، گروه مهندسی عمران، واحد ملارد، دانشگاه آزاد اسلامی، ملارد، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق تاثیر بازیافت دو ماده سرباره فولاد و تراشه آسفالتی  درون مخلوط­های آسفالتی گرم بر مقاومت شیارشدگی آنها ارزیابی شد. مجموعا نه تیپ مخلوط آسفالتی با درصدهای مختلفی از سرباره فولاد و تراشه آسفالتی ساخته شد و مقاومت شیارشدگی آن­ها از طریق آزمایش­های خزش استاتیکی، خزش دینامیکی و آزمایش جدید کیم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد اگر چه افزودن سرباره فولاد منجر به افزایش شاخص­های مقاومت در برابر تغییر شکل می­شود اما این افزایش به لحاظ آماری قابل توجه نیست. در نقطه مقابل ثابت شد که افزودن تراشه آسفالتی تاثیر قابل توجهی بر مقاومت شیارشدگی مخلوط آسفالتی دارد. افزودنهمزمان 40% درشت­دانه سرباره فولاد و 40%ریزدانه تراشه آسفالتی به مخلوط آسفالتی گرم به ترتیب 3/18، 2/36، 6/11 و 8/13 درصد به ترتیب شاخص­های آزمایش­های خزش استاتیکی در سطح kPa 100، خزش استاتیکی در سطح kPa 150، خزش دینامیکی و آزمایش کیم را بهبود بخشید و این مخلوط بهترین عملکرد شیارشدگی را در بین مخلوط­های مورد مطالعه از خود نشان داد. بررسی­های آماری نشان داد که آزمایش­های خزش دینامیکی و آزمایش کیم تکرارپذیری بهتری نسبت به سایر آزمون­ها دارند. همچنین نتایج رتبه­بندی مخلوط­ها و مدلسازی رگرسیون خطی نیز نشان دادند که آزمون خزش استاتیکی در سطح kPa 100 برای ارزیابی مقاومت شیارشدگی مخلوط­های مورد مطالعه مناسب نیست، ولی این رتبه بندی در سایر آزمون­ها تا حد زیادی با یکدیگرمطابقت دارد و همبستگی مناسبی نیز بین نتایج آنها وجود دارد.
 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Comparison of Static and Dynamic Criteria in Characterizing Rutting Properties of Warm Mix Asphalt Containing Recycled Materials

نویسندگان [English]

  • A. Ahmadi 1
  • M. Fakhri 2
  • A.R. Ameli 3
1 Department of Civil Engineering, K.N. Toosi University, Tehran, Iran
2 Department of Civil Engineering, K.N. Toosi University, Tehran, Iran
3 Department of Civil Engineering, Malard Branch, Islamic Azad University, Malard, Tehran, Iran
چکیده [English]

This paper investigates the effect of recycling of steel slag aggregates (SSA) and reclaimed asphalt pavement (RAP) on the rutting properties of the warm mix asphalt. Nine types of asphalt mix with different combination of SSA and RAP were prepared and underwent static and dynamic creep tests as well as strength deformation test developed by Kim et al. Results showed that the inclusion of SSA into the asphalt mixes improves the rutting resistance; however, the improvements were insignificant in statistical point of view. In contrast, the effect of incorporation of RAP found to be significant by all rutting criteria. However, the mix with 40% coarse SSA and 40% fine SSA had the best rutting performance with 18.3, 36.2, 11.6, and 13.8 percent improvements in rutting criteria in static creep at 100 kPa, static creep at 150 kPa, dynamic creep and Kim tests, respectively. Statistical analysis showed that the dynamic creep and Kim tests had the best reproducibility potential as they offered lower coefficient of variation than other tests. Moreover, results signified that the static creep test at 100 kPa led to poor results in ranking the mixes and had weak correlation with other tests. On the contrary, static creep test at 150 kPa and Kim test exhibited good correlation with dynamic creep test and the ranking of the mixes in these test were consistent.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Steel Slag Aggregate
  • RAP
  • WMA
  • Rutting
  • Static Creep Test
  • Dynamic Creep Test
  • Strength Deformation Test
  • ANOVA

 

-Al-Qadi I. L, Aurangzeb Q, Carpenter S H, Pine W J, Trepanier J, )2012(, "Impact of high RAP contents on structural and performance properties of asphalt mixtures", Springfield, IL:  Illinois  Center  for  Transportation.

 

-ASTM D-6927-07 "Standard test method for Marshall Stability and flow of bituminous mixtures" .

 

-Behiry, A. E A E-M. (2013), "Evaluation of steel slag and crushed limestone mixtures as subbase material in flexible pavement". Ain Shams Engineering Journal 4(1): pp.43-53.

 

-Behnia B., Dave E., Ahmed S, Buttlar W., Reis H. (2011), "Effects of recycled asphalt pavement amounts on low-temperature cracking performance of asphalt mixtures using acoustic emissions". Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board(2208): pp.64-71.

 

-Blankendaal T., Schuur P., Voordijk H. (2014), "Reducing the environmental impact of concrete and asphalt: a scenario approach". Journal of cleaner production pp.6627-36.

 

-Capitão S., Picado-Santos L., Martinho F., (2012), "Pavement engineering materials: Review on the use of warm-mix asphalt". Construction and Building Materials
361016-1024.

 

-Carvajal Munoz J. S., Kaseer F., Arambula E., Epps Martin A. (2015), "Use of the Resilient Modulus Test to Characterize Asphalt Mixtures with Recycled Materials and Recycling Agents". Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board(2506): pp.45-53, http://dx.doi.org/10.3141/2506-05.

 

-Chen Z, Xie J, Xiao Y, Chen J, Wu, S. (2014), Characteristics of bonding behavior between basic oxygen furnace slag and asphalt binder. Construction and Building Materials
pp.6460-6466.

 

-Fakhri M, Ahmadi A (2017), "Recycling of RAP and steel slag aggregates into the warm mix asphalt: A performance evaluation". Construction and Building Materials 147630-638. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.117.

 

-Fakhri M, Hosseini S A (2017), "Laboratory evaluation of rutting and moisture damage resistance of glass fiber modified warm mix asphalt incorporating high RAP proportion". Construction and Building Materials pp.134626-134640.

 

-Feng D., Yi J., Wang D., Chen L., (2010), "Impact of salt and freeze–thaw cycles on performance of asphalt mixtures in coastal frozen region of China". Cold Regions Science and Technology 62(1): pp.34-41, http://dx.doi.org/10.1016/j.coldregions.2010.02.002.

 

-Goh S. W., (2012), "Development and improvement of warm-mix asphalt technology". Michigan Technological University.

 

-Hassan M. (2009), "Life-cycle assessment of warm-mix asphalt: an environmental and economic perspective". Lousiana Univerty, Civil Engineering Class.

 

-Hill B., Behnia, B., Buttlar W. G., Reis, H. (2012), "Evaluation of warm mix asphalt mixtures containing reclaimed asphalt pavement through mechanical performance tests and an acoustic emission approach. J. Mater. Civ. Eng. 25(12): pp.1887-1897.

 

-Huang, Y., Bird, R. N., Heidrich, O., (2007), "A review of the use of recycled solid waste materials in asphalt pavements". Resources, Conservation and Recycling 52(1): pp.58-73.

 

-Kavussi A., Qazizadeh M. J. (2014), "Fatigue characterization of asphalt mixes containing electric arc furnace (EAF) steel slag subjected to long term aging". Construction and Building Materials pp.72158–166, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.08.052.

 

-Kim K. W., Doh. Y. S., Amrikhanian S. N., (2004), "Feasibility of deformation strength for estimation of rut resistance of asphalt concrete". Road materials and pavement design,
pp.302-322.

 

-Lu D X, Saleh, M. (2016), "Laboratory evaluation of warm mix asphalt incorporating high RAP proportion by using evotherm and sylvaroad additives". Construction and Building Materials pp.114580–587. http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.03.200.

 

-Masoudi S., Abtahi, S. M., Goli A., (2017), "Evaluation of electric arc furnace steel slag coarse aggregate in warm mix asphalt subjected to long-term aging. Construction and Building Materials 135260-266, http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.12.177.

 

-Nejad F. M., Azarhoosh A., Hamedi G. H., Roshani, H. (2014), "Rutting performance prediction of warm mix asphalt containing reclaimed asphalt pavements". Road Materials and Pavement Design 15(1): pp.207–219, http://dx.doi.org/10.1080/14680629.2013.868820.

 

Rashwan, M. H., (2012), "­Characterization of Warm Mix Asphalt (WMA), "performance in different asphalt applications". Iowa State University.

-Rogers W, (2011), "Influence of warm mix additives upon high RAP asphalt mixes". Clemson University.

 

-Rubio M. C., Martínez G, Baena L., Moreno, F. (2012), "Warm mix asphalt: an overview. Journal of Cleaner Production. pp.2476-84.

 

-Sengoz B., Oylumluoglu J., (2013), "Utilization of recycled asphalt concrete with different warm mix asphalt additives prepared with different penetration grades bitumen". Construction and Building Materials, pp.45173-45183.

-Stroup-Gardiner M., (2013), "Recycled materials and byproducts in highway applications". Transportation Research Board.

 

-Washington State DOT, (2015), "Use of steel slag aggregate in pavements". Construction Division Pavements Office, Washington.

 

-Ziaee S A., Kavussi A., Jalili Qazizadeh M., Mohammadzadeh Moghadam A., (2015), "Evaluation of Long Term Ageing of Asphalt Mixtures Containing EAF and BOF Steel Slags". International Journal of Transportation Engineereing 2(3): pp.245–265.