تاثیر نانو زایکوترم بر مقاومت کششی مخلوط‌های آسفالتی مناطق سردسیر (نمونه موردی: شهرستان سقز)

نویسندگان

1 استادیار، گروه عمران، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه عمران، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

       با کمتر شدن دمای آسفالت مقدار تنش کششی در آن بیشتر می‌شود. در صورتی که مقدار تنش کششی در آسفالت بیشتر از مقاومت کششی آن باشد، آسفالت روسازی ترک می‌خورد. مطالعات قبلی در بهبود عملکرد آسفالت در دماهای بالا تمرکز دارند، درحالی که عملکرد آسفالت در دماهای پایین نادیده گرفته شده است. لذا هدف از این پژوهش تاثیر نانو مواد زایکوترم به عنوان افزودنی و اصلاح کننده آسفالت در دماهای پایین می­باشد. بدین منظور چهار نوع مخلوط آسفالتی از مصالح سیلیسی کارخانه آسفالت محل مورد نظر تهیه گردید. مخلوط نوع اول به عنوان نمونه شاهد و بدون مواد افزودنی و مخلوط نوع دوم با 1/0 درصد افزودنی نانو مواد زایکوترم و مخلوط نوع سوم با 15/0 درصد مواد افزودنی و مخلوط نوع چهارم با 1/0 درصد مواد افزودنی و فیلر سیمانی است. هر نوع مخلوط با سه نمونه در حالت خشک و سه نمونه در حالت اشباع، در مجموع 24 نمونه آزمایش شد. آزمایش‌های مقاومت کششی غیرمستقیم و شاخص نسبت مقاومت کششی نمونه‌ها در دو حالت: شرایط خشک و بعد از طی چرخه انجماد و ذوب بر روی نمونه‌های ذکر شده انجام گرفت. نتایج نشان دادند افزودن 15/0 درصد نانومواد زایکوترم باعث افزایش مقاومت کششی در حالت خشک گردید ولی اثر بخشی افزودن 1/0 درصد نانومواد زایکوترم بیشتر از افزودن 15/0 درصد نانومواد زایکوترم بود. بر اساس نتایج آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم بیشترین مقاومت مربوط به افزودنی نانو مواد زایکوترم با مقدار 1/0 درصد افزودنی زایکوترم با فیلر سیمانی است، که نشان می‌دهد که مقاومت کششی غیرمستقیم نمونه‌ها در حالت خشک و در حالت بعد از چرخه انجماد و ذوب بهبود یافته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effects of ZycoTherm Nano Materials on the Tensile Strength of Asphalt Mixtures in Cold Regions (A Case Study: Saghez)

نویسندگان [English]

  • S. F. Faezi 1
  • A.R. Farokhi 2
1 Department of Civil Engineering, Payame Noor University (PNU), Tehran, Iran
2 Department of Civil Engineering, PayameNoor University (PNU), Tehran, Iran
چکیده [English]

As the asphalt temperature decreases, the tensile stress increases. If the tensile stress in the asphalt is greater than its tensile strength, the pavement asphalt cracks. Previous studies have focused on improving asphalt performance at high temperatures, while asphalt performance is neglected at low temperatures. Therefore, the purpose of this study is to investigate the effect of ZycoTherm nano-materials as an additive and asphalt modifier at low temperatures. For this purpose, four types of asphalt mixtures were prepared from the silica materials of the plant where the asphalt was produced. The first type was used a control sample with no additives, the second type was prepared with 0.1% nanocomposite additive, the third type with 0.15% of the additive and the fourth type with 0.1% additive and cement filler. Each type of mixture was tested with three specimens in a dry state and three samples in a saturated state, a total of 24 test specimens. Indirect tensile strength and tensile strength ratio values of specimens were measured in dry state after the freezing and melting cycle on the samples. The results showed that 15 % of ZycoTherm could increase the tensile strength in the dry state, but the effect of 0.1 % of ZycoTherm was higher than the 15 % of ZycoTherm. According to the results of the indirect tensile strength test, the highest strength belonged to the additive of 0.1% ZycoTherm nanocomposite with cement fillers, which indicates that indirect tensile strength of samples has improved in dry state and after the freezing and melting cycle.

کلیدواژه‌ها [English]

  • nano materials
  • Indirect Tensile Strength
  • Zycotherm
  • Thermal Cracking

-آﯾﯿﻦﻧﺎﻣﻪ روﺳﺎزی آﺳﻔﺎﻟﺘﯽ راهﻫﺎی اﯾﺮان، (1390)، "ﻧﺸﺮﯾﻪ ﺷﻤﺎره 234"، ﺗﺠﺪﯾﺪ ﻧﻈﺮ اول. ﻣﻌﺎوﻧﺖ ﻧﻈﺎرت راﻫﺒﺮدی، وزارت راه‌ و ﺷﻬﺮﺳﺎزی.

-باباگلی، ر. زیاری، ح.، (1395). "بررسی رفتار رئولوژیکی قیر حاوی افزودنی نانوتکنولوژی زایکوترم"، دومین کنفرانس
بین­المللی یافته‏های نوین پژوهشی در مهندسی عمران، معماری و مدیریت.

-بلورچیان، س.، (1390)، "­شیمی ارگانوسیلیکون"، انتشارات علوم پایه فرهنگستان علوم.

-بهبهانی، ح، ایازی، م، شجاعی، م.، (1395)، "ارزیابی آزمایشگاهی حساسیت رطوبتی و پتانسیل شیارشدگی مخلوطهای آسفالتی نیمه گرم"، مهندسی زیرساخت­های حمل‏ونقل، دوره 7، شماره 3، ص. 405-418.         

-طاهرخانی، ح. کاظمی ثانی فریمانی، ب.، (1394)، "بررسی آزمایشگاهی اثر استفاده از الیاف کربن و نایلون بر عملکرد بتن آسفالتی"، مهندسی زیرساخت­های حمل‏ونقل، دوره 6، شماره 4، ص.593-612.

-عامری، م.، (1389). "ضوابط طرح مخلوط­های آسفالتی برای مناطق گرمسیر، سردسیر و شیبهای تند جاده‌ها"، معاونت تحقیقات، آموزش و فناوری وزارت راه و ترابری و سازمان مدیریت و برنامه‏ریزی کشور.

-مقدس‏نژاد، ف. حامدی، غ.، آذرهوش، ع.، (1393)، "تاثیر استفاده از افزودنی‏های ضد عریان شدگی بر روی حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالت گرم". ششمین همایش ملی قیر و آسفالت ایران، تهران، وزارت راه و شهرسازی مرکز تحقیقات راه 

-میرزابابایی، پ.، زیاری، ح.، باباگلی، ر.، منیری، ع.، (1396)، "بررسی تاثیر زایکوترم روی خواص عملکردی آسفالت نیمه گرم تهیه شده با مصالح آهکی و سیلیسی"، مهندسی زیرساختهای حمل‏ونقل، دوره 4، شماره 1، ص.15-22.

-هاشمیان، ل. و کاووسی، ا.، (1389)، "ارزیابی مشخصات مخلوط‏های گرم کف قیری تولید شده با استفاده از دو نوع قیر WMA-Foam"، فصلنامه مهندسی حمل‏ونقل، سال اول، شماره 3، ص. 1-12.

-Abtahi, S. M., Esfandiarpour, S., Kunt, M., Hejazi, S. M. and Ebrahimi, M. G. (2013), “Hybrid reinforcement of asphalt concrete mixtures using glass and polypropylene fibers”, Journal of Engineering Fibers and Fabrics, Vol. 8, No. 2, pp. 25-35.

-Aksoy, A., Samlioglu, K., Tayfur, S. and Ozen, H. (2015), “Effect of Various Additives on the Moisture Damage Sensitivity of Asphalt Mixtures”. Construction and Building Materials. Vol.19, No.1, pp.11-18.

-Blau, K. and Halket, J. (2010), Handbook of Derivatives for Chromatography. John Wiley & Sons, Ltd., Chichester.

-Golchin, B., Hamzah, M.O. and Hasan, M.R.M. (2017), “Optimization in producing warm mix asphalt with polymer modified binder and surfactant-wax additive”, Construction and Building Materials, Vol 141, pp. 578-588.

-Hamedi, G.H., (2017), “Evaluating the effect of asphalt binder modification using nanomaterials on the moisture damage of hot mix asphalt”, Road Materials and Pavement Design, Vol 18, No. 6, pp. 1375-1394.

-Hills, J.F. and Brien, D. (2014), “The Fracture of Bitumens and Asphalt Mixes by Temperature Induced Stresses”. Association of Asphalt Paving Technologists, pp. 292 - 309.

-Hong-liang, Z., Man-man, S., Shi-feng, Z., Yong-ping, Z. and Zeng-ping, Z. (2016), “High and low temperature properties of nano-particles/polymer modified asphalt”. Construction and Building Materials. Vol.114, pp.323-332.

-Li, R., Xiao, F., Amirkhanian, S., You, Z. and Huang, J. (2017), “Developments of nano materials and technologies on asphalt materials”. Construction and Building Materials. Vol 143, pp. 633-648.

-Mihai O. Marasteanu, Xue Li., Timothy R. Clyne, Vaughan R. Voller, David H. Timm, David E. (2016), “Low temperature cracking of asphalt”. Report No, MN/RC – 2004-23, Minnesota.

-Mirzababaei, P. (2016), “Effect of zycotherm on moisture susceptibility of Warm Mix Asphalt mixtures prepared with different aggregate types and gradations”. Construction and Building Materials. Vol. 116, pp. 403-412.

-Shafabakhsh, G.H., Faramarzi, M. and Sadeghnejad, M., (2015), “Use of Surface Free Energy method to evaluate the moisture susceptibility of sulfur extended asphalts modified with antistripping agents”. Construction and Building Materials, Vol. 98, pp.456-464.

-Sun, L., Xin, X. and Ren, J. (2017), “Asphalt modification using nano-materials and polymers composite considering high and low temperature performance”. Construction and Building Materials, Vol. 133, pp. 358-366.

-WeiGoha, S., MichelleAkinb, ZhanpingYoua and XianmingSh. (2016), “Effect of deicing solutions on the tensile strength of micro- or nano-modified asphalt mixture”. Construction and Building Materials. Vol. 25, pp. 195-200.

-Wu, S. P., Yue, H. B., Ye, Q. S. and Pang, L. (2009), “Performance research of hybrid fiber reinforced asphalt concrete” Journal of materials Science, Vol. 614, pp. 283-288.

-Yildirim, Y. (2007), “Polymer modified asphalt binders”, Construction and Building Materials, Vol. 21, pp. 66-72.

-Zhang, D., Hou, S., Bian, J. and He, L., (2016), “Investigation of the micro-cracking behavior of asphaltmixtures in the indirect tensile test”. Engineering Fracture Mechanics, Vol. 163, pp. 416-425.

-Ziari, H., Babagoli, R., Mirzababaei, P., (2016), “Properties of bituminous mixtures modified with a nano-organosilane additive”, Petroleum Science and Technology, Vol. 34, No.4, pp. 386-393.