پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

ارزیابی مخلوط های آسفالتی مقاوم در برابر سوخت برای استفاده در روسازی فرودگاه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
علی نصراله تبار آهنگر 1
رضوان باباگلی 2
محمد مهدی قاسمی 3
1 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، موسسه آموزش عالی علوم و فناوری آریان، بابل، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران
3 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، موسسه آموزش عالی علوم و فناوری آریان‌، بابل، ایران
10.22034/tri.2025.556294.3396
چکیده
هدف از اجرای روسازی، ایجاد سطحی هموار و ایمن برای تردد وسایل نقلیه است. این سطح باید علاوه بر دارا بودن دوام کافی در برابر بارهای ترافیکی، در مقابل عوامل جوی و محیطی نیز مقاومت مناسبی از خود نشان دهد. آسفالت متشکل از مصالح سنگی، فیلر و قیر است؛ اما با گذشت زمان و زوال خواص اجزای تشکیل‌دهنده، مقاومت آن در برابر تابش خورشید، رطوبت و مواد شیمیایی کاهش می‌یابد. از آنجا که قیر نقش چسباننده در ساختار سنگدانه‌ای مخلوط را ایفا می‌کند، افت کیفیت آن سبب کاهش چسبندگی و تخریب زودرس روسازی می‌شود. افزون بر این، تماس سوخت‌ها و روغن‌های نفتی با سطح آسفالت موجب نرم‌شدن قیر و تشدید فرسایش سطحی می‌گردد بدین منظور، دو نوع مخلوط آسفالتی با دانه‌بندی‌های پیوسته ۰–۱۹ و ۰–۱۲ میلی‌متر، با استفاده از قیر خالص و قیر پلیمری اصلاح‌شده با پلیمر استایرن–بوتادین–استایرن (SBS) و درجه عملکردی PG 82-22 (معادل PG 82-28FR توصیه‌شده در استاندارد FAA Item P-404) ساخته و مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از قیر پلیمری موجب بهبود قابل‌توجه دوام مخلوط در برابر بنزین، افزایش مقاومت در برابر رطوبت (TSR) و کاهش تغییرشکل دائمی (شکل‌پذیری یا شیارشدگی) می‌شود. در نمونه‌های با دانه‌بندی 0-19، استفاده از قیر پلیمری منجر به کاهش 65.6٪ در اثرگذاری سوخت بنزین، افزایش 32.3٪ در شاخص ۱TSR و کاهش 28٪ در شیارشدگی نسبت به نمونه شاهد گردید. همچنین در نمونه‌های با دانه‌بندی 0-12، کاهش اثر سوخت به میزان 51.1٪، افزایش TSR به میزان 27.5٪ و کاهش 21.9٪ در شیارشدگی مشاهده شد. نتایج بیانگر نقش مؤثر قیر پلیمری در افزایش دوام و پایداری عملکردی مخلوط آسفالتی در برابر عوامل محیطی و تماس با سوخت‌های نفتی است.
کلیدواژه‌ها
روسازی
مخلوط آسفالت
سوخت
قیر پلیمری
افزودنی آسفالت
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluating fuel-resistant asphalt mixtures for usage in airport pavement

نویسندگان English

Ali Nasrollahtabar Ahangar 1
Rezvan Babagoli 2
Mohammad Mahdi Ghasemi 3
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Aryan Institute of Science and Technology, Babol, Mazandaran, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Science and Technology of Mazandaran, Behshahr, Mazandaran, Iran.
3 M.Sc., Student, Department of Civil Engineering, Aryan Institute of Science and Technology, Babol, Mazandaran, Iran.
چکیده English

The main purpose of pavement construction is to provide a smooth and safe surface for vehicle traffic. This surface must not only possess sufficient durability against traffic loading but also exhibit adequate resistance to environmental and climatic factors. Asphalt mixtures are composed of aggregates, filler, and bitumen; however, with time and degradation of their constituents, their resistance to sunlight, moisture, and chemical agents decreases. Since bitumen acts as the binding agent in the aggregate skeleton, its quality deterioration leads to a loss of adhesion and premature pavement failure. Moreover, exposure of asphalt surfaces to fuels and petroleum-derived oils softens the bitumen and accelerates surface erosion.

Two dense-graded asphalt mixtures (0–19 mm and 0–12 mm) were prepared using both a conventional binder and an SBS-modified binder with a performance grade of PG 82-22, equivalent to PG 82-28FR as recommended by FAA Item P-404. Laboratory tests including fuel resistance, tensile strength ratio (TSR), and wheel tracking were conducted. The results revealed that the use of polymer-modified bitumen significantly enhanced the durability of asphalt mixtures against gasoline exposure, improved moisture resistance (Tensile Strength Ratio, TSR), and reduced permanent deformation (rutting susceptibility). For mixtures with 0–19 mm gradation, polymer modification led to a 65.6% reduction in fuel-induced damage, a 32.3% increase in TSR, and a 28% reduction in rutting depth compared with the control mix. For the 0–12 mm mixtures, reductions of 51.1% in fuel damage, 27.5% improvement in TSR, and 21.9% reduction in rutting were observed. These findings clearly demonstrate the significant role of polymer modification in enhancing the durability and functional stability of asphalt mixtures under environmental exposure and contact with petroleum fuels.

کلیدواژه‌ها English

: Asphalt pavement
Polymer-modified asphalt
Fuel-induced degradation
Bituminous binder
Durability enhancement
-کاووسی، امیر و محمدی جانکی، ابوالفضل (1396). بررسی عملکرد روسازی­های متداول فرودگاه، اولین کنفرانس ملی مهندسی راه و شهرسازی، رشت.
-Airey, G. D. (2003). Rheological properties of styrene–butadiene–styrene polymer modified road bitumens. Fuel, 82(14), 1709–1719.
doi.org/10.1016/S0016-2361(03)00146-7
-Akhavan-behabadi,M.,Khabiri, M., Fotohi-firozabadi, A. (2016). Numerical Analysis of Stress Intensity Factors in Airport Asphalt Pavement by Aircraft Wheel Loading. Journal of Transportation Research, 13(3), 14-30.
-Bingzheng, L. Xue, Y. Zefeng, G. Fengchao, L. Su, S. (2021). Modified Asphalt Properties by Blending Petroleum Asphalt and Coal Tar Pitch. Fuel, 207, 64-70.
 -Chavoshian, A., Golestaneh, M., & Khosravi, S. (2017). Application of warm mix asphalt technology for rapid pavement repair. Iranian Journal of Civil Engineering, 15(4), 25–36.
-Davis, J. (2018). “Fuel-Resistant Asphalt Makes Airport Pavements More Spill-Resistant. The Magazine of the Asphalt Institute.
-Deneuvillers, C. Letaudin, F. (2003). Environmentally Friendly Fuel Resistant Surfacing. Proceedings of World Road Association (PIARC) Conference, Durban, South Africa.
-Giuliani, F. Merusi, F. Filippi, S. Biondi, D. Letizia Finocchiaro, M. Polacco, G. (2009). Effects of Polymer Modification on the Fuel Resistance of Asphalt Binders. (88), 1539-1546.
 -Giuliani, F. Rastelli, S. (2006). Test Methods to Evaluate Fuel Resistance of Aprons Pavements in Airports and Heliports. Proceedings of the second international airports conference, Planning Infrastructure and Environment, Sao Paulo.
-Giuliani, F. Merusi, F. (2008). Anti-Kerosene Bitumen Binders Designed for Airfield Pavements: A Rheological Approach to Fuel Resistance Evaluation. Proceedings of the ISAP (International Society for Bitumen Pavement) Symposium on Bitumen Pavement and Environment, Zurich, 643-655.
-Hanson, D. Boyer, R. King, G. Nadkami, A. (2009). AAPTP Project 05-02: Fuel Resistant Sealers and Binders for HMA Airfield Pavements. Airfield Asphalt Pavement Technology Program (AAPTP).
-Jahromi, S. G. (2009). The effect of fuel resistant additives on the properties of polymer modified asphalt binders and mixtures. Construction and Building Materials, 23(6), 2320–2326. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2008.11.002
-Merusi, F. Polacco, K. Nicoletti, A. Giuliani, F. (2022). Kerosene Resistance of Asphalt Binders Modified with Crumb Rubber: Solubility and Rheological Aspects. Materials and Structures (43), 1271-1281.
-Newman, K. Shoenberger, J.E. (2002). Polymer Concrete Micro-Overlay for Fuel and Abrasion Resistant Surfacing: Laboratory Results and Field Demonstrations. Proceedings of Federal Aviation Administration Airport Technology Transfer Conference, Atlantic City.
-Nagim, M., Taha, R. A., Al-Hanshi, S., & Al-Shamsi, K. (2012). Effect of filler type and content on the mechanical properties of cold bituminous emulsion mixtures. Construction and Building Materials, 26(1), 315–322. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.06.032
-Pratico, F.G. Ammendola, R. Moro, A. (2008). Fuel Resistance of HMAs: Theory and Experiments. T J Pavement Res Technol 1(4), 100-106.
-Plug, C. Srivastava, A. De Bondt, A.H. (2004). A Durable Jet Fuel Resistant Pavement Layer with the Use of a Polymer Modified Asphalt Emulsion. Third International Symposium on Asphalt Emulsion Technology, Washington DC, USA.
-Polacco, G., Filippi, S., Merusi, F., & Stastna, J. (2015). A review of the fundamentals of polymer-modified asphalts: Asphalt–polymer interactions and principles of compatibility. Advances in Colloid and Interface Science, 224, 72–112. doi.org/10.1016/j.cis.2015.07.010
-Perriday, T., Rushing, J. F., Little, D. N., & Han, D. (2007). Rapid-setting concrete materials for airfield pavement repair. Transportation Research Record, 2024(1),
39–46. doi.org/10.3141/2024-05
-Rushing, J. F., & Howard, A. (2011). Evaluation of expeditionary matting systems for military vehicle traffic. U.S. Army Engineer Research and Development Center (ERDC), Vicksburg, MS. ERDC/GSL TR-11-12.
-Seive, A. Leroux, C. Teurquetil, F. (2004). Fuel Performance Evaluation of Bitumen Pavements. Proceedings of the 3rd Eurobitumen Congress, Vienna, 91-202.
-Shishebaran, M., & Golestaneh, M. (2020). Investigation of rapid construction materials and technologies for airfield pavements under emergency conditions. Iranian Journal of Civil Engineering, 18(2), 55–68.
-Sharifi, M., Ghanbari, A., & Rahmani, R. (2023). Evaluation and prioritization of airport pavement methods using multi-criteria decision-making approach. Iranian Journal of Civil Engineering, 21(3), 81–96.
-Valeri, A. Valerio, C. Miguel, A. Vega-Zamanillo, A. Castro-Fresno, D. (2022). Study of the Raveling Resistance of Porous Asphalt Pavements Used in Sustainable Drainage Systems Affected by Hydrocarbon Spills. Sustainability MDPI Journals.
-Yan, T.Y. (2006). Manufacture of Road-Paving Bitumen Using Coal Tar. Ind Eng Chem Prod Res Dev 25(4), 637-640.
 
پژوهشنامه حمل و نقل
دوره 23، شماره 2 - شماره پیاپی 87
تابستان 1405
صفحه 335-372