مطالعه آزمایشگاهی تاثیر زئولیت طبیعی بر خصوصیات رفتاری مخلوط آسفالت گرم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد‌، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، ایران

2 استاد، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، ایران

3 استادیار، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، ایران

چکیده

رفتار مخلوط آسفالتی بستگی به خصوصیات قیر، مصالح سنگی، فیلر و نسبت‏های اختلاط آنها دارد. یکی از پارامترهای موثر در بهبود رفتار مخلوط آسفالتی اصلاح خصوصیات قیر با استفاده از مواد افزودنی معدنی می‏باشد. بر این اساس، در این پژوهش سعی در بررسی خصوصیات رفتاری مخلوط آسفالتی ساخته‏شده با قیرهای اصلاح‏شده با یک نوع زئولیت طبیعی به نام کلینوپتیلولیت بوده است. به این منظور این ماده در دو درصد جرمی قیر (2 و 4 درصد) مورد استفاده قرار گرفته است. به‌منظور بررسی و تعیین خواص دینامیکی مخلوط‌های آسفالتی پایه و اصلاح‌شده از آزمایش‌های مدول برجهندگی به روش کشش غیرمستقیم، عمر خستگی به روش کشش غیرمستقیم و پتانسیل شیارشدگی به وسیله بارگذاری محوری تکراری استفاده ‌شده است. نتایج به دست آمده در این پژوهش نشان می‏دهد که استفاده از این افزودنی حساسیت حرارتی قیر را کاهش داده و با افزایش ویسکوزیته و سختی آن، مدول برجهندگی و تعداد سیکل‌های بارگذاری منجر به خرابی نمونه‌های آسفالتی را افزایش داده است. همچنین، استفاده از زئولیت باعث کاهش تغییر شکل نهایی در آزمایش بارمحوری مکرر و افزایش عمر خستگی مخلوط‌های آسفالتی شده است. با افزایش مقدار کلینوپتیلولیت از 2 به 4 درصد جرم قیر، مدول برجهندگی نمونه‌های آسفالتی افزایش‌یافته، درنتیجه خاصیت الاستیک نمونه‌ها بهبودیافته و توانایی تحمل تنش توسط آن‌ها، افزایش می‌یابد. با افزایش دما، وجود کلینوپتیلولیت در نمونه‌ها باعث شده است نرخ کاهش مدول برجهندگی و افزایش عمق شیار شدگی آن‌ها کمتر از نمونه‌های کنترل باشد. این موضوعخود باعث کاهش ضخامت رویه آسفالتی، کاهش احتمال وقوع پدیده شیار شدگی در دماهای بالا و کاهش ترک‌های ناشی از خستگی در دمای متوسط و پایین نیز می‌شود.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Laboratory Study of the Effect of Natural Zeolite on the Behavioral Properties of Hot Mix Asphalt

نویسندگان [English]

  • S. Ostadi 1
  • M. Arabani 2
  • Gh. H. Hamedi 3
1 M.Sc., Grad., Faculty of Engineering, University of Guilan, Guilan, Iran
2 Professor, Faculty of Engineering, University of Guilan, Guilan, Iran
3 Assistant Professor, Faculty of Engineering, University of Guilan, Guilan, Iran
چکیده [English]

The behavior of the asphalt mixture depends on the characteristics of asphalt binder, aggregate, filler and mixing design. One of the effective parameters in improving the behavior of asphalt mixtures is to modifying the asphalt binder properties using mineral additives. Accordingly, in this research, we tried to study the behavioral properties of asphalt mixtures made with modified asphalt binder with a type of natural zeolite called Clinoptilolite. For this purpose, this material has been used in two percent mass of asphalt binder (2 and 4 percent). In order to investigate and determine the dynamical properties of base asphalt mixtures and modified resilience of the modulus of experiment with indirect tensile strength, fatigue life by indirect tensile fatigue test and rutting potential using repetitive axial loading have been used. The results obtained in this study indicate that the use of this additive has reduced the asphalt binder thermal sensitivity and increased the viscosity and hardness of it, increasing the modulus and the number of loading cycles that led to failure of asphalt samples. Also, the use of zeolite reduces the final deformation in repeated loading experiments and increases the fatigue life of asphalt mixtures. By increasing the amount of Clinoptilolite from 2 to 4% of asphalt binder mass, the modulus of resilience of asphalt samples increases the elastic properties of the specimens and increases the ability to withstand stress. With increasing temperature, the presence of Clinoptilolite in the samples has led to a reduction in the modulus reduction rate and an increase in the depth of their roughness less than the control samples. This, in turn, reduces the thickness of the asphalt process, reduces the probability of occurrence of the slip phenomenon at high temperatures and reduces cracks caused by fatigue at medium and low temperatures.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hot Mix Asphalt
  • Dynamical properties
  • Zeolite

-طاهر­خانی، ح.، و کاظمی­ثانی فریمانی، ب.، (۱۳۹۴)، "بررسی آزمایشگاهی اثر استفاده از الیاف کربن و نایلون بر عملکرد بتن اسفالتی"، مهندسی حمل‌ونقل، سال ۶، شماره ۴.

-کاووسی، الف.، و بختیاری، ج.، (1392)، "بررسی تأثیرات دما و فیلر آهک هیدراته در مقاومت شیار شدگی مخلوط‌های اسفالتی"، مهندسی حمل‌ونقل، سال پنجم، شماره اول.

 

-منصور خاکی، ع. صارم، س. و جاویدسیاح، س.، (1393)­، "بررسی اثر افزودن زئولیت به قیر برای کاربرد در دماهای پایین"، پانزدهمین کنفرانس دانشجویان عمران سراسر کشور، ارومیه، انجمن علمی دانشجویی عمران دانشگاه ارومیه.

 

-نصراله پور، م. ذوقی، ح. خلیل­زاده، م.ع.، و عباس زاده، ع.ر.، (1395)، "بررسی تاثیر زیولیت طبیعی کلینوپتیلولیت
به عنوان فیلر در عملکرد آسفالت"، دومین کنفرانس
منطقه­ای مهندسی عمران، قایمشهر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قایمشهر.

 

-Barros, C., and Lai, B., and Yin, M.H., (2016), “Multiphase Rheological Characterization and   modeling of Zeolite Modified Asphalt Binders”,

-Brown, E.R.,  (1999), “Designing stone matrix asphalt mixtures for rut-resistant pavements”. Transportation Research Board.

-Ghaffarpour, J. S., Ahmadi, N., Vossough, S., & Khodaii, A. (2012), "Effect Of Nanoclay And Precipitated Calcium Carbonate To Improve Rheological Properties Of Bitumen Binder".

-Huang, Y.H.,(1993), "Pavement analysis and design".

-Lewandowski, L. H. (1994), "Polymer modification of paving asphalt binders". Rubber Chemistry and Technology, 67(3), pp.447-480.

-Özen, H. (2011), "Rutting evaluation of hydrated lime and SBS modified asphalt mixtures for laboratory and field compacted samples". Construction and Building Materials, 25(2), pp.756-765.

-Sengul, C.E., Aksoy, S., Iskender, E. and Ozen, H. (2012), “Hydrated lime treatment of asphalt concrete to increase permanent deformation resistance”, Construction and Building Materials,30, pp. 139-148.