بررسی تأثیر ایوانیک بر مؤلفه‌های انرژی آزاد سطحی قیر و عملکرد عریان شدگی مخلوط گرم آسفالتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد‌یار، گروه راه و ترابری و حمل ونقل ، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد ، گروه راه و ترابری و حمل و نقل، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

10.22034/tri.2021.111711

چکیده

حساسیت رطوبتی یکی از رایج‌ترین خرابی‏های روسازی است، که در اثر از بین رفتن پیوستگی قیر و یا چسبندگی قیر- سنگدانه در اثر نفوذ رطوبت اتفاق می‌افتد. در این پژوهش، به بررسی تأثیر اصلاح قیر خالص70-60 با مقادیر 1/0، 3/0 و 5/0 درصد وزنی قیر ایوانیک بر عملکرد عریان شدگی و شیارشدگی مخلوط گرم آسفالتی با مصالح سیلیسی پرداخته شده است. نتایج تست‌های مکانیکی نشان می‌دهد که شاخص‌های مکانیکی از قبیل نسبت مقاومت کششی غیرمستقیم، مدول برجهندگی و انرژی شکست در نمونه‌های اشباع به خشک برای مخلوط آسفالتی ساخته‌شده با قیر اصلاح شده با ایوانیک افزایش می‌یابد، همچنین پوشش قیری سنگدانه در آزمایش آب جوشان در مخلوط‌های اصلاح شده با ایوانیک نیز افزایش یافته است. نمونه‌های ساخته‌شده با قیرهای اصلاح شده با 3/0 و 5/0 درصد ایوانیک، مقدار حداقل شاخص‌های حساسیت رطوبتی برای اطمینان از مقاومت در برابر عریان شدگی را برآورده می‌کنند. همچنین اصلاح قیر با ایوانیک باعث افزایش مقادیر مؤلفه‌ی انرژی آزاد سطحی کل قیر، مؤلفه غیر قطبی انرژی آزاد سطحی قیر و همچنین انرژی آزاد چسبندگی قیر - سنگدانه می‌شود و انطباق خوبی بین نتایج تست‌های انرژی آزاد سطحی قیر و تست‌های مکانیکی مخلوط آسفالتی وجود دارد. نتایج تست خزش دینامیکی نشان می‌دهد که استفاده از ایوانیک تا 3/0 درصد وزنی قیر تغییری در عدد روانی ایجاد نمی‌کند ولی درصد ایوانیک بیشتر عدد روانی را به میزان ناچیزی کاهش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the effect of Evonic on bitumen surface free energy components and stripping performance of hot mix asphalt

نویسندگان [English]

  • Alireza Sarkar 1
  • Arman Jalili 2
1 Assistance Professor, Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
2 M.Sc., Student, Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Moisture susceptibility is one of the most common pavement failures which cause by loss of bitumen bonding or bitumen-aggregate adhesion due to the moisture penetration. In this study, the effect of adding Evonic in the amount of 0.1, 0.3 and 0.5 percent of the weight of the binder content to PG 60-70 on stripping performance of hot mix asphalt with silica aggregates was investigated. The stripping performance of bitumen and asphalt mixtures was evaluated by measuring the bitumen and aggregate surface free energy components and also by conducting mechanical tests such as modified Lottman test, resilient modulus, fracture energy and boiling water. Moreover, rutting performance of asphalt mixtures was evaluated by dynamic creep test. According to the tests results, mechanical parameters such as indirect tensile strength ratio (TSR), resilient modulus and fracture energy for conditioned and un-conditioned asphalt mixture specimens made by modified bitumen were increased as well as coating of aggregate-bitumen mixture was increased in boiling water test. Furthermore, specimens made by 0.3 and 0.5 percent Evonic meet minimum moisture susceptibility which control the stripping resistance of the mixtures. Also, adding evocic to bitumen increases the total surface free energy of bitumen, non-polar component of bitumen free energy as well as energy of adhesion between the aggregate and bitumen. Dynamic creep test results show that adding Evonic up to 0.3 percent to bitumen does not change the liquid number, but the adding more percentage of Evonic reduces the liquid number which is negligible.
Keyword: Hot Mix Asphalt (HMA), Bitumen Surface Free Energy, Indirect Tensile Strength Ratio (TSR), Rutting, Evonic

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hot Mix Asphalt (HMA)
  • Bitumen Surface Free Energy
  • Indirect Tensile Strength Ratio (TSR)
  • Rutting
  • Evonic
-عامری. م. وامق. م. امیری. ا. و چاوشیان. نایینی، ف.،
(1396 )، "ارزیابی عملکرد حساسیت رطوبتی مخلوط­های آسفالتی حاوی ایوانیک و زایکوترم"، نشریه مهندسی
حمل و نقل.
 
-زمانی فر. ا.، (1395)، "مروری بر کاربرد انرژی آزاد سطحی در طراحی مخلوط‌های آسفالتی با دوام"، مرکز انتشارات شرکت آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک، چاپ اول.
 
-حامدی. غ.ح.، (1394­)، "ارائه مدل پیش‌بینی حساسیت رطوبتی در مخلوط‌های آسفالتی با استفاده از مفاهیم تئوری ترمودینامیک"، پایان­نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی امیر کبیر تهران.
 
-A.Sarkar, (2017)" Combined effect of loading pattern, pulse duration, and stress level on the cyclic creep test of asphalt mixture," J. Mater. Civ. Eng. Vol. 29,
pp.1–8.
 
 -A. Mansourkhaki and A. Sarkar, (2015), "Plastic deformation of asphalt mixture under waveform loading,".In Proceedings of the Institution of Civil Engineers Transport, Vol. 168, no. 3, pp. 200–211.
 
-D. Little and D. Jones IV, (2003), "Moisture Sensitivity of Asphalt Pavements-Topic 2: Chemical and Mechanical Processes of Moisture Damage in Hot-Mix Asphalt Pavements," in Transportation Research Board of the National Academies-A National Seminar, pp. 37-74.
 
-D. N. Little, J. A. Epps, and P. E. Sebaaly, (2006), "Hydrated Lime in Hot Mix Asphalt," ed: National Lime Association.
 
 
-F. Xiao, W. Zhao, T. Gandhi, and S. N. Amirkhanian,  (2010), "Influence of antistripping additives on moisture susceptibility of warm mix asphalt mixtures," Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 22, pp. 1047-1055.
 
-M. Arabani and G. H. Hamedi, (2014),"Using the surface free energy method to evaluate the effects of liquid antistrip additives on moisture sensitivity in hot mix asphalt," International Journal of Pavement Engineering, Vol. 15, pp. 66-78.
 
-G. H. Hamedi and F. Moghadas Nejad, (2015), "Using energy parameters based on the surface free energy concept to evaluate the moisture susceptibility of hot mix asphalt," Road Materials and Pavement Design, Vol. 16, pp. 239-255.
 
-P. Mirzababaei, (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.
 
-G. Shafabakhsh, M. Faramarzi, and M. Sadeghnejad, (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.
 
-G. H. Hamedi and S. Tahami, (2017), "The effect of using anti-stripping additives on moisture damage of hot mix asphalt," International Journal of Adhesion and Adhesives.
 
-M. Ameri, S. Kouchaki, and H. Roshani, (2013), "Laboratory evaluation of the effect of nano-organosilane anti-stripping additive on the moisture susceptibility of HMA mixtures under freeze–thaw cycles," Construction and Building Materials, vol. 48, pp. 1009-1016.
 
-H. Behbahani, H. Ziari, N. Kamboozia, A. M. Khaki, and S. Mirabdolazimi, (2015), "Evaluation of performance and moisture sensitivity of glasphalt mixtures modified with nanotechnology zycosoil as an anti-stripping additive," Construction and Building Materials, vol. 78, pp. 60-68.
 
-A. Bhasin, (2007), "Development of methods to quantify bitumen-aggregate adhesion and loss of adhesion due to water," Texas A&M University.
 
-A. W. Hefer,(2005) "Adhesion in bitumen-aggregate systems and quantification of the effect of water on the adhesive bond," Texas A&M University.
 
-C. J. Van Oss, M. K. Chaudhury, and R. J. Good, "Interfacial Lifshitz-van der Waals and polar interactions in macroscopic systems," Chemical Reviews, Vol. 88,
pp. 927-941.
 
-I. L. Al-Qadi, I. M. Abauwad, H. Dhasmana, and A. R. Coenen, "Effects of various asphalt binder additives/modifiers on moisture-susceptible asphaltic mixtures," Illinois Center for Transportation 0197-9191. -R. J. Good and C. J. van Oss, "The modern theory of contact angles and the hydrogen bond components of surface energies," in Modern approaches to wettability, ed: Springer, pp. 1-27.
 
-A. Bahadori, A. Mansourkhaki, and M. Ameri, (2014), "A Phenomenological Fatigue Performance Model of Asphalt Mixtures Based on Fracture Energy Density," Journal of Testing and Evaluation, Vol. 43, pp. 133-139.
 
-P. E. Sebaaly, (2007), "Comparison of lime and liquid additives on the moisture damage of hot mix asphalt mixtures," Arlington (Virginia, USA): National Lime Association.
 
-I. (2011), "The Ministry of Road and Urban Development, "Iran highway asphalt paving code, Publication Number 234.