ارزیابی تأثیر هم‌زمان پودر لاستیک و نانو رس بر خصوصیات عملکردی قیرها و مخلوط های آسفالتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگر پسادکتری، گروه مهندسی عمران، گرایش راه و ترابری، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه مدیریت بازرگانی، گرایش بازاریابی، دانشگاه آزاد اسلامی یزد، یزد، ایران

3 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، گرایش سازه ، دانشگاه آزاد اسلامی تیران، اصفهان، ایران

4 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

باوجود مزایای قابل‌توجه پودر لاستیک در صنعت روسازی، ولی افزایش قابل‌توجه ویسکوزیته و مشکلات ذخیره‌سازی قیرهای لاستیکی باعث محدودیت‌های اجرایی این تکنولوژی شده است. بر همین اساس، روش‌های مختلفی به‌منظور اصلاح خصوصیات فنی و اجرایی قیرهای لاستیکی به‌عنوان افزودنی مکمل مطرح‌شده است. هدف از این مطالعه بهبود عملکرد خستگی و شیارشدگی مخلوط‌های آسفالتی با استفاده از قیر لاستیکی اصلاح‌شده با نانو رس می‌باشد. در راستای دستیابی به اهداف تعیین شده، قیرهای لاستیکی حاوی 8 و 14 درصد با مقادیر 2 تا 6 درصد نانو رس اصلاح شدند با استفاده از آزمایش‌های پیشرفته جاروب دامنه خطی ((LAS، خزش و بازگشت در چند سطح تنش (MSCR) ، تیر خمشی چهار نقطه و خزش دینامیکی بررسی شدند. نتایج آزمایش MSCR و خزش دینامیکی نشان داد افزودن نانو رس تا 4 درصد تأثیر قابل‌توجهی بر افزایش مقاومت شیارشدگی و کاهش تغییر شکل‌های دائمی داشته است، ولی با افزایش آن به 6 درصد از روند صعودی آن کاسته شده است. همچنین، نتایج آزمایش تیر خمشی چهار نقطه نشان داد، با توجه به تأثیر مثبت نانو رس در بهبود عمر خستگی و مقاومت پیرشدگی، مخلوط حاوی قیر اصلاح‌شده با 14 درصد پودر لاستیک و 3 درصد نانو رس با افزایش 195 درصد عمر خستگی نسبت به نمونه شاهد، بیشترین بهبود را داشته است.. به‌طورکلی بررسی هم‌زمان رفتار خستگی و شیارشدگی نشان داد استفاده هم‌زمان 4 درصد نانو رس و 14 درصد پودر لاستیک بهترین تأثیر را بر عملکرد آسفالت داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the simultaneous effect of GTR and nano-clay on the performance properties of asphalt binders and mixtures

نویسندگان [English]

  • Amir Amini 1
  • Mahdi Khezri 2
  • Farzad Dadkhah 3
  • Ahmad Safari Mohammadi 4
1 Postdoctoral Researcher, Department of Civil Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.
2 M.Sc., Grad., Department of Business Management, Islamic Azad University of Yazd, Yazd, Iran.
3 M.Sc., Grad., Department of Civil Engineering, Islamic Azad University of Tiran, Isfahan, Iran.
4 M.Sc., Grad., Department of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Despite the significant advantages of rubber powder in the pavement industry, but the significant increase in viscosity and storage stability problems of rubberized binders has led to the implementation limitations of this technology. Accordingly, various methods have been proposed to improve the technical and performance properties of rubberized binders as a complementary additive. The aim of this study was to improve the fatigue and rutting performance of rubberized binders and mixtures using nano-clay. In order to achieve the set goals, rubber binder containing 8% and 14% were modified with 2 to 6% nanoclay values using linear amplitude sweeping (LAS), Multiple Stress Creep Recovery (MSCR), Four points bending beam and dynamic creep tests were investigated.The results of MSCR and dynamic creep showed that the addition of nanoclay up to 4% had a significant effect on increasing the rutting strength and reducing the permanent deformation, but increasing it to 6% reduced its ascending trend. Also, the results of the four-point beam test showed that, due to the positive effect of nanoclay on improving fatigue life and aging resistance, the mixture containing modified binder with 14% rubber powder and 3% nanoclay increased 195% fatigue life compared to the control specimen. In general, the simultaneous study of fatigue and rutting behavior showed that the simultaneous use of 4% nanoclay and 14% rubber powder had the best effect on asphalt performance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Asphalt Mixture
  • Nano-Modified Rubberized Binder
  • Fatigue Life
  • Rutting Resistance
  • Four-Point Bending Beam

مراجع

-Airey, G., (2004), “Styrene butadiene styrene polymer modification of road bitumens”, Journal of Materials Science, 39(3), pp.951-959.
-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.
-Amini, A., Ziari, H., & Goli, A., (2018), “Investigating the performance of rubberised binders used in Iran based on multiple stress creep recovery and performance grading systems”, Road materials and pavement design, 19(4), pp.803-818.
-Ashish, P. K., Singh, D., & Bohm, S., (2017), “Investigation on influence of nanoclay addition on rheological performance of asphalt binder”, Road materials and pavement design, 18(5), pp.1007-1026.
-Ghanoon, S. A., Tanzadeh, J., & Mirsepahi, M. (2020), “Laboratory evaluation of the composition of nano-clay, nano-lime and SBS modifiers on rutting resistance of asphalt binder”, Construction and Building Materials, 238, 117592.
doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117592.
-Goli, A., Ziari, H., & Amini, A., (2017), “Influence of carbon nanotubes on performance properties and storage stability of SBS modified asphalt binders”, Journal of Materials in Civil Engineering, 29(8), 04017070.
-Han, L., Zheng, M., Li, J., Li, Y., Zhu, Y., & Ma, Q., (2017), “Effect of nano silica and pretreated rubber on the properties of terminal blend crumb rubber modified asphalt, Construction and Building Materials, 157, pp.277-291.
-Mousavinezhad, S. H., Shafabakhsh, G. H., & Jafari Ani, O., (2019), “Nano-clay and styrene-butadiene-styrene modified bitumen for improvement of rutting performance in asphalt mixtures containing steel slag aggregates, Construction and Building Materials, 226, pp.793-801.
doi: org/10.1016/j.conbuildmat.2019.07.252.
-Presti, D. L., (2013), “Recycled tyre rubber modified bitumens for road asphalt mixtures: a literature review”, Construction and Building Materials, 49, pp.863-881.
-Ren, Z., Zhu, Y., Wu, Q., Zhu, M., Guo, F., Yu, H., & Yu, J., (2020), “Enhanced storage stability of different polymer modified asphalt binders through nano-montmorillonite modification”, Nanomaterials, 10(4), pp.641.­
-Saboo, N., & Sukhija, M., (2021), “Effect of analysis procedures in linear amplitude sweep test on the fatigue resistance of nanoclay-modified asphalt binders”, Journal of Materials in Civil Engineering, 33(1), 04020417.
-Savrık, S. A., Balköse, D., Ulutan, S., & Ülkü, S., (2010), “Characterization of poly (vinyl chloride) powder produced by emulsion polymerization”, Journal of thermal analysis and calorimetry, 101(2), pp.801-806.
-Tang, J., Zhu, C., Zhang, H., Xu, G., Xiao, F., & Amirkhanian, S., (2019), “Effect of liquid ASAs on the rheological properties of crumb rubber modified asphalt, Construction and Building Materials, 194, pp.238-246.
-Viscione, N., Presti, D. L., Veropalumbo, R., Oreto, C., Biancardo, S. A., & Russo, F., (2021), “Performance-based characterization of recycled polymer modified asphalt mixture”, Construction and Building Materials, 310, 125243.
-Yılmaz, B., & Gürbüz, H. E., (2021), “Rheological and morphological evaluation of nanoclay modified asphalt binder”, Construction and Building Materials, 313, 125479.
-Yu, J., Ren, Z., Yu, H., Wang, D., Svetlana, S., Korolev, E. Guo, F., (2018), “Modification of asphalt rubber with nanoclay towards enhanced storage stability”, Materials, 11(11), 2093.
-Yu, J., Yu, X., Gao, Z., Guo, F., Wang, D., & Yu, H., (2018), “Fatigue resistance characterization of warm asphalt rubber by multiple approaches”, Applied Sciences, 8(9), 1495.
-Ziari, H., Amini, A., & Goli, A., (2020), “Investigation of blending conditions effect on GTR dissolution and rheological properties of rubberized binders”, Construction and Building Materials, 242, 117828.
-Ziari, H., Amini, A., Goli, A., & Mirzaiyan, D. (2018), “Predicting rutting performance of carbon nano tube (CNT) asphalt binders using regression models and neural networks”, Construction and Building Materials, 160, pp.415-426.
-Ziari, H., Goli, A., & Amini, A., (2016a), “Effect of crumb rubber modifier on the performance properties of rubberized binders”, Journal of Materials in Civil Engineering, 28(12), 04016156.
-Ziari, H., Goli, A., & Amini, A., (2016b), “Effect of Crumb Rubber Modifier on the Performance Properties of Rubberized Binders”, Journal of Materials in Civil Engineering, 04016156.
-Ziari, H., Nasiri, E., Amini, A., & Ferdosian, O., (2019), “The effect of EAF dust and waste PVC on moisture sensitivity, rutting resistance, and fatigue performance of asphalt binders and mixtures”, Construction and Building Materials, 203, pp.188-200.
پژوهشنامه حمل و نقل
دوره 20، شماره 1
فروردین 1402
صفحه 323-336

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار