اثرسنجی پلیمر پلی بوتادین رابر بر عملکرد حرارتی و دمای بالای قیر و مخلوط آسفالتی داغ

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران،دانشکده مهندسی، دانشگاه پیام نور، تهران

2 استادیار گروه راه و ترابری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه پیام نور تهران

3 گروه راه و ترابری، دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

به دلیل افزایش بار ناشی از وسایل نقلیه در ترکیب با تأثیرات عوامل محیطی، قیرهای خالص تولیدی همواره عملکردی مطابق انتظار ندارند و خرابیهای زودرس مانند شیارشدگی در لایههای آسفالتی رخ میدهد. در این تحقیق به منظور افزایش عملکرد قیر از افزودنی‌هایپلیمر ضایعاتی پلی بوتادین رابر(PBR) و ساسوبیت استفاده گردید. بدین منظور نمونههای قیر 100/85 با درصدهای پلیمر 1، 2، 3/2، 3، 4، 5 و 6(درصد وزنی قیر) و نیز 5/2 درصد ساسوبیت با استفاده از دستگاه مخلوط کن برش بالا تهیه شد. ابتدا آزمونهای کلاسیک بر روی قیر پلیمری انجام گردید. نتایج اولیه نشان داد که پلیمر PBR موجب کاهش درجه نفوذ و وزن مخصوص و نیز افزایش نقطه نرمی میگردد و قیر را سفت تر میکند. در آزمون کشش پذیری، با افزایش مقدار پلیمر خاصیت کشسانی کاهش مییابد و با درصدهای بیشتر از 3/2 درصد وزنی قیر، میزان کشش پذیری کمتر از 100 میشود. بنابراین 3/2 درصد به عنوان حداکثر مقدار قابل استفاده از پلیمر PBR در اصلاح قیرانتخاب و سپس جهت ارزیابی عملکرد دمای بالای قیر، آزمون رئومتر برش دینامیکی بر روی نمونه انجام گردید. جهت ارزیابی حرارتی قیر اصلاح شده با PBR آزمون گرماوزنی(TGA) انجام شد و نتایج نشان داده که افزودن پلیمر PBR موجب افزایش پایداری حرارتی می‌شود. افزودن پلیمر PBR ضایعاتی به قیر و همچنین در ترکیب با ساسوبیت مقاومت در برابر شیارشدگی را افزایش داده و به طور کلی عملکرد دمای بالای قیر بهبود می دهد. بر این اساس ترکیب‌های 2.3%PBR و 2.3%PBR+2.5%Sasobit به ترتیب یک و دو درجه، گرید عملکردی دمای بالای قیر را افزایش می‌دهد. در ادامه با آزمون خزش دینامیکی و اثر جای چرخ در دمای بالا مقاومت نمونه‌های آسفالتی ساخته شده در برابر پدیده شیارشدگی بررسی گردید. نتایج این آزمون نشان داد که مقاومت نمونه ساخته شده 2.3%PBR+2.5%Sasobit به میزان قابل توجهی از دیگر ترکیب‌ها بیشتراست.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of polybutadiene rubber polymer on thermal behavior and high temperature performance of bitumen and hot mix asphalt

نویسندگان [English]

  • MOHAMMADWORYA KHORDEHBINAN 1
  • Mahmood Reza Keymanesh 2
  • Shams Nobakht 3
1 Faculty of Engineering, Payam Noor University of Tehran
2 Assistant Professor, Transportation department, Faculty of Engineering, Payam Noor University of Tehran
3 Department of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this study, additive of waste polybutadiene rubber and Sasobit were used to increase bitumen performance. For this purpose, samples of bitumen 85/100 with 1, 2, 2.3, 3, 4, 5 and 6% polymer percentages (weight percentage of bitumen) and also 2.5% of Sasobit by using a high shear mixer were prepared. At first, classic bituminous tests (penetration degree, softness point, specific gravity, flash point, viscometer, and ductility) were carried out on bitumen. The preliminary results of the study showed that the waste PBR polymer reduces the degree of penetration and specific gravity and also increases the softness point and stiffens bitumen. In the ductility test, with increasing the amount of polymer, the elastic property decreases, and with percentages higher than 2.3 bitumen weight percent, the extensibility rate is less than 100. Therefore, 2.3% was selected as the optimum value of PBR polymer. Then, to evaluate the high temperature of bitumen, a dynamic shear rheometer (DSR) test was performed on modified bitumen samples. To evaluate the heat-treated bitumen modified with PBR, a thermal-gravimetrical analysis test (TGA) was performed and the results showed that the addition of PBR polymer increases thermal stability. The results also showed that adding waste PBR polymer to bitumen as well as in combination with Sasobit increased rutting resistance and generally improved the high temperature performance of bitumen. Accordingly, the mixture of 2.3%PBR and 2.3%PBR+2.5%Sasobit, respectively, increases the high temperature performance grade of bitumen, in one and two degrees. In the following, by the dynamic creep test and the effect of the wheel track at high temperature, the rutting resistance of asphalt mixtures samples were investigated and the results of this test showed that the resistivity of the produced sample 2.3% PBR + 2.5% Sasobit was significantly higher than other mixtures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • High temperature performance
  • Thermal
  • Bitumen
  • Waste Polybutadiene Rubber
  • Sasobit