بررسی تاثیر افزودنی نیمه گرم بر رفتار خستگی قیر و مخلوط آسفالتی اصلاح شده با گیلسونایت و پودر لاستیک

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران

2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران (مدیر عامل شرکت مهندسین مشاور آرا طرح رویان، تهران، ایران)

چکیده

هدف از مطالعه حاضر بررسی اثر افزودنی آسفالت نیمه گرم بر عملکرد خستگی قیر و مخلوط آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه­ای حاوی پودر لاستیک و گیلسونایت می­باشد. در تحقیق حاضر، گیلسونیت، پودرلاستیک و 2 افزودنی نیمه گرم (3٪ Sasobit  و  همچنین 0.3٪ Zycotherm) برای اصلاح قیر خالص (AC-85/100) استفاده شد. چندین آزمایش رئولوژیکی قیر و آزمایش عملکردی مخلوط انجام شد. برای تجزیه و تحلیل مجموعه داده، ANOVA توسعه داده شد. نتایج آزمون رفتار رئولوژیکی نشان داد که افزودن افزودنی‌های ترکیبی منجر به افزایش رفتار دمای متوسط ​​قیر می‌شود. عملکرد قیرهای آسفالتی در دمای پایین با افزودن گیلسونایت بدتر شد، در حالی که استفاده از پودر لاستیک عملکرد دمای پایین را بهبود بخشید. آزمایش پایداری ذخیره سازی نشان داد که با استفاده از گیلسونیت تا 10 درصد، پایداری ذخیره سازی قیرها بهبود می­یابد، اگرچه با افزایش درصد گیلسونیت، جداسازی فازی قیرها بدتر می­شود. عمر خستگی قیرها با افزودن گیلسونایت و افزودنیهای نیمه گرم افزایش می­یابد. علاوه بر این، پودرلاستیک می­تواند رفتار خستگی قیرهای اصلاح شده با گیلسونایت را افزایش دهد. نتایج آزمایش نمونه نشان داد که استفاده از گیلسونیت، افزودنی‌های نیمه گرم و پودرلاستیک ویژگی‌های خستگی، انرژی شکست، مقاومت کششی نمونه‌ها را افزایش می‌دهد. بر اساس نتایج آزمون مدول برجهندگی، CR میزان مدول برجهندگی مخلوط­ها را کاهش می­دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the Effect of Warm Mix Asphalt Additive on Fatigue Behavior of Bitumen and Asphalt Mixture Modified with Gilsonite and Crumb Rubber

نویسندگان [English]

  • Rezvan Babagoli 1
  • Mohammad Kashani Novin 2
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, University of Science and Technology of Mazandaran, Behshahr, Iran
2 Mohammad Kashani Novin, Ph.D., Student, Department of Civil Engineering, Iran University of Science And Technology, Tehran, Iran. (Chief Executive Officer of Ara Tarh Royan Company, Tehran, Iran).
چکیده [English]

The aim of this study was to investigate the effect of semi-hot asphalt additive on the fatigue performance of bitumen and asphalt mixtures with aggregate ossification containing rubber powder and gilsonite. In the present study, gilsonite, rubber powder and 2 semi-hot additives (3% Sasobit and also 0.3% Zycotherm) were used to modify pure bitumen (AC-85/100). Several bitumen rheological tests and mixed functional tests were performed. ANOVA was developed for data set analysis. The results of rheological behavior test showed that the addition of composite additives leads to an increase in the average temperature behavior of bitumen. The performance of asphalt bitumen at low temperatures deteriorated with the addition of gilsonite, while the use of rubber powder improved the performance of low temperatures. Storage stability test showed that using gilsonite up to 10% improves the storage stability of bitumen, although with increasing the percentage of gilsonite, the fuzzy separation of bitumen worsens. Bitumen fatigue life is increased by adding gilsonite and semi-hot additives. In addition, rubber powder can increase the fatigue behavior of Gilsonite-modified bitumen. The test results showed that the use of gilsonite, semi-hot additives and rubber powder increases the fatigue properties, fracture energy, tensile strength of the samples. Based on the results of the bulk modulus test, CR reduces the bulk modulus of the mixtures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bitumen
  • Crumb Rubber
  • Asphalt Mixture
  • Bitumen Rheology
  • Fatigue
-Aflaki, S. and Tabatabaee, N., (2009), “Proposals for modification of Iranian bitumen to meet the climatic requirements of Iran “, Construction and Building Materials, 23 (6)­,
pp. 2141-2150.
-Ameri, M., Mirzaiyan, D., & Amini, A., (2018), “Rutting resistance and fatigue behavior of gilsonite-modified asphalt binders”, Journal of Materials in Civil Engineering, 30(11), 04018292.
-Ameri, M., Mansourian, A., Ashani, S. S., and Yadollahi, G., (2011), “Technical study on the Iranian Gilsonite as an additive for modification of asphalt binders used in pavement construction”, Construction and Building Materials, 25(3), pp. 1379-1387.
-Ameri, M., Mansourian, A. and Sheikhmotevali, A. H., (2012), “Investigating effects of ethylene vinyl acetate and gilsonite modifiers upon performance of base bitumen using Superpave tests methodology”, Construction and Building Materials, 36,
pp. 1001- 1007.
-­Arabani, M., Babamohammadi, S., & Azarhoosh, A. R., (2015), “Experimental investigation of seashells used as filler in hot mix asphalt”, International Journal of Pavement Engineering, 16(6), pp.502-509.
-­Arabani, M., Tahami, S. A., & Taghipoor, M., (2017), “Laboratory investigation of hot mix asphalt containing waste materials”, Road Materials and Pavement Design, 18(3),
pp.713-729.
-Brown ER, Cooley LA., (1999), “Designing stone matrix asphalt mixtures for rut-resistant pavements”, Transport Res Board 1999.
-Djakfar, L., Bowoputro, H., Prawiro, B. and Tarigan, N., (2015)­,“Performance of recycled porous hot mix asphalt with gilsonite additive”, Advances in Civil Engineering, accepted January.
-Fang CQ, Yu RE, Liu SL, Li Y., (2013), “Nanomaterial’s applied in asphalt modification: a review”, J Mater Sci Technol, 29(7),
pp.589–94.
- Fini, E. H., Al-Qadi, I. L., You, Z., Zada, B., & Mills-Beale, J., (2012), “Partial replacement of asphalt binder with bio-binder, characterization and modification, International Journal of Pavement Engineering, 13(6), pp.515-522.
-Federal Highway Administration, (2002), "User Guidelines for Waste and Byproduct Materials in Pavement Construction," Washington, D.C.
 
-­Huang, X. Shu, Q. Dong, J. Shen, (2010), “Laboratory evaluation of moisture susceptibility of hot-mix asphalt containing cementations fillers”, J. Mater. Civ. Eng. 22 (7) pp.­667–673.
- Kandhal, P. S., (1993), “Waste materials in hot mix asphalt—an overview”, In Use of waste materials in hot-mix asphalt, ASTM International.
-Khalili, M., Jadidi, K., Karakouzian, M., & Amirkhanian, S., (2019), “Rheological properties of modified crumb rubber asphalt binder and selecting the best modified binder using AHP method”, Case Studies in Construction Materials, 11, e00276.
-­Lesueur, D., (2009), “The colloidal structure of bitumen: Consequences on the rheology and on the mechanisms of bitumen modification”, Advances in colloid and interface science, 145(1-2), pp.42-82.
-Liu, J. and Li, P., (2008), “Experimental study on Gilsonite-modified asphalt”, In Proceedings of the 2008 Airfield and Highway Pavements Conference, pp. 15-18.
-Mirzaiyan, D., Ameri, M., Amini, A., Sabouri, M., & Norouzi, A., (2019), “Evaluation of the performance and temperature susceptibility of gilsonite-and SBS-modified asphalt binders”, Construction and Building Materials, 207,
pp.679-692.
-­Rusbintardjo, G., Hainin, M. R., & Yusoff, N. I. M., (2013), “Fundamental and rheological properties of oil palm fruit ash modified bitumen”,Construction and Building Materials, 49, pp.702-711.
-Ren, S., Liang, M., Fan, W., Zhang, Y., Qian, C., He, Y., & Shi, J., (2018), “Investigating the effects of SBR on the properties of gilsonite modified asphalt”, Construction and Building Materials, 190, pp.1103-1116.
-Suo, Z. and Wong, W. G., (2009), “Analysis of fatigue crack growth behavior in asphalt concrete material in wearing course“, Construction and Building Materials, 23(1),
pp. 462-468­.
-Vargas MA, Vargas MA., Sanchez-Solis A., Manero O., (2013), “Asphalt/polyethylene blends: Rheological properties, microstructure and viscosity modeling, Constr Build Mater”, 45, pp.243–50.
-Wang, Y., C. Wang, H. Bahia, (2017), “Comparison of the fatigue failure behavior for asphalt binder using both cyclic and monotonic loading modes”, Constr. Build. Mater., 151, pp.767–774.
-Xie YG, Yao HR, Huang J., (2013), “Structure and properties of POE modified asphalt”, China Elastomeric 03, pp.29–34 [in Chinese].
-Yuan CH, Wang SF, Zhu YQ, Wang HB, Zhang Y., (2012), “Properties of the asphalts modified by typical recycled polyolefin”, Polym Mater Sci. Eng. 12. pp. 81– 4+9 [in Chinese].
-Zhang, J., L.F. Walubita, A.N. Faruk, P. Karki, G.S. Simate,  (2015), “Use of the MSCR test to characterize the asphalt binder properties relative to HMA rutting performance–A laboratory study”, Constr. Build. Mater., 94,
pp. 218–227.