مرکز تحقیقات راه ، مسکن و شهرسازی پژوهشنامه حمل و نقل 1735-3459 22 3 2025 09 23 Laboratory Investigation of the Effect of Pavement Surface Contamination in the Vicinity of Runoff on Fatigue of HMA ارزیابی آزمایشگاهی تاثیر آلودگی‌های سطح روسازی در مجاورت روانآب بر ترک‏خوردگی‏ خستگی مخلوط آسفالت داغ 233 254 205280 10.22034/tri.2024.474651.3270 FA مهدی مهدی نظر دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، گرایش راه و ترابری، دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین، ایران علی عبدی کردانی استاد، گروه مهندسی عمران، دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین، ایران 0000-0003-3175-2566 مهیار عربانی استاد، گروه مهندسی عمران، دانشگاه گیلان، گیلان، ایران Journal Article 2024 08 23 One of the main failures of hot mix asphalt (HMA) is fatigue cracking, which occurs due to weaknesses in the bitumen or bitumen-aggregate adhesion properties at medium temperatures. Moisture is a critical factor that can influence the fatigue performance of HMA, and this becomes even more significant when the pavement surface is exposed to contaminants such as dust or soot from vehicle exhaust. In this research, the effect of runoff with different pH levels on the performance of HMA at medium temperatures has been evaluated. Twelve types of HMA were prepared using two types of aggregate (granite and limestone), two types of bitumen (PG 64-16 and PG 58-22), and a water contamination-absorbing additive called zeolite at 2% by weight of bitumen. These mixtures were exposed to environmental conditions with pH levels of 5, 6, 7, 8, and 9. Mechanical tests, including dynamic shear rheometer on bitumen and semi-circular bending on HMA, were conducted. Additionally, the surface free energy components of bitumen and aggregate were measured using Wilhelmy plate and universal sorption device methods, respectively. The results indicate that moisture conditions, especially acidic conditions, increase the debonding energy, which reduces bitumen-aggregate adhesion and, consequently, increases the likelihood of fatigue cracking. Acidic and alkaline environmental conditions increase the bitumen's stiffness, phase angle, and fatigue parameter, thereby elevating the probability of fatigue cracking. Moreover, these conditions increase the fracture energy and toughness of the mixture, which reduces its ability to absorb stress and resist crack growth. Zeolite improves the non-polar component of bitumen, positively affecting the cohesion and adhesion resistance of the mixture. According to statistical analysis, the use of 1% and 2% zeolite significantly increases the bitumen's fatigue parameter, fracture energy, and fracture toughness of the asphalt mixture. یکی از خرابی‏های اصلی مخلوط آسفالتی، ترک‏خوردگی خستگی است که در نتیجه ضعف در خصوصیات قیر و یا چسبندگی قیر-سنگدانه در دمای میانی رخ می‏دهد. رطوبت از عوامل مهمی است که می‏تواند باعث تغییر در عملکرد خستگی مخلوط آسفالتی شود. این موضوع هنگامی که سطح روسازی در معرض گرد و غبار یا دوده‏های ناشی از خروجی اگزوز خودرو قرار داشته باشد، اهمیت بیش‌تری دارد. بر این اساس در این پژوهش به بررسی تاثیر روانآب با درجه اسیدیته مختلف بر عملکرد مخلوط آسفالتی در دمای میانی پرداخته شده است. 12 نوع مخلوط آسفالتی با استفاده از دو نوع سنگدانه (سیلیسی و آهکی)، دو نوع قیر (PG 64-16 و PG 58-22) و افزودنی جاذب آلودگی آب به نام زئولیت در 2 درصد وزنی قیر ساخته شده است که تحت شرایط محیطی با درجه اسیدیته‏های 5، 6، 7، 8 و 9 قرار گرفته‏اند. آزمایش‏های مکانیکی رئومتر برش دینامیکی بر روی قیر و خمش نیم‌دایره بر روی مخلوط آسفالتی انجام شده است. همچنین مؤلفه‌های انرژی آزاد سطحی قیر و سنگدانه به ترتیب با روش‏های صفحه ویلهلمی و دستگاه جذب همگانی اندازه‌گیری شده‌اند. نتایج نشان می‏دهند که اعمال شرایط رطوبتی، مخصوصا شرایط اسیدی، از طریق افزایش انرژی جداشدگی باعث کاهش چسبندگی قیر-سنگدانه و در نتیجه افزایش احتمال ترک‏خوردگی خستگی می‏شود. شرایط محیطی اسیدی و بازی باعث افزایش سختی قیر، زاویه فاز، پارامتر خستگی و در نتیجه افزایش احتمال رخداد ترک‏خوردگی خستگی می‌شود. شرایط اسیدی و بازی، انرژی و چقرمگی شکست مخلوط را افزایش می‌دهند که به تبع آن قابلیت جذب تنش و مقاومت مخلوط آسفالتی در برابر رشد ترک کاهش می‌یابد. زئولیت باعث بهبود مولفه غیرقطبی قیر می‏شود که بر روی مقاومت پیوستگی و چسبندگی مخلوط اثر مثبت دارد. براساس نتایج تحلیل آماری ‏ استفاده از 1 و 2 درصد زئولیت باعث افزایش معنادار پارامتر خستگی قیر، انرژی شکست و چقرمگی شکست مخلوط آسفالتی می‌شود. https://www.trijournal.ir/article_205280_99d57f3fd2e1dbe761b94ac3ec38892c.pdf