بررسی اثر الیاف پارافیبر بر مشخصات فنی مخلوط‌های آسفالت بازیافتی گرم کارخانه‌ای و انتخاب یک ترکیب مناسب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 گروه مهندسی عمران، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران

3 دانشکده فناوری‌های نوین، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

امروزه در ساخت رویه‌های آسفالتی به دلیل افزایش شدید قیمت قیر و مشکلات زیست‌محیطی به موضوع بازیافت گرم توجه شده است. از نکته نظر فنی، الیاف مصالحی هستند که تعدادی از رفتارهای مخلوط‌های آسفالتی را بهبود می‌دهند. هدف این پژوهش، بررسی رفتار فنی مخلوط‌های آسفالتی گرم حاوی تراشه آسفالت در حضور الیاف پارافیبر به منظور تعیین مقدار مناسب این الیاف و تراشه آسفالتی درتهیه مخلوط‌های آسفالت گرم بازیافتی است. بدین منظور از یک رویکرد جدید برای طراحی آزمایش، تحلیل نتایج و انتخاب ترکیب مناسب آسفالتی استفاده شد. این رویکرد، از یک روش طراحی عاملی دو سطحی در محیط نرم‌افزار دیزاین اکسپرت بر اساس توابع مطلوبیت استفاده می‌کند. نتایج تهیه نمونه‌های آزمایشگاهی و تست آنها نشان داد که در مخلوط حاوی 50 درصد تراشه و 6 درصد قیر، افزایش الیاف از صفر به 2/0 درصد، مقدار استقامت مارشال را 4/17 درصد افزایش و مقدار روانی را 8/3 درصد کاهش می‌دهد. در همین مخلوط با مقدار قیر 4 درصد، با افزایش الیاف از صفر به 2/0 درصد، مقدار استقامت و روانی مارشال به ترتیب 8/1 و 5/21 افزایش پیدا می کند. بیشترین فضای خالی مربوط به مخلوط آسفالتی، حاوی 50 درصد تراشه، 4 درصد قیر و 2/0 درصد الیاف است. تحلیل نتایج نشان می دهد که ترکیب مناسب برای تولید مخلوط آسفالت بازیافتی با توجه به معیارهای طراحی در آیین‌نامه روسازی راه‌های آسفالتی ایران برای مصالح منتخب در این تحقیق، 6 درصد قیر، 50 درصد تراشه آسفالت و 2/0 درصد الیاف پارافیبر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluating the Effect of Para-fiber on the Technical Properties of in Plant Hot Recycled Asphalt Mixture and Determining a Suitable Combination

نویسندگان [English]

  • Babak Golchin 1
  • Mohammad Aliyan 2
  • Ramin Meshkabadi 3
1 Department of Civil Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
2 Department of Civil Engineering, Ahar Branch, Islamic Azad University, Ahar, Iran.
3 Department of Advanced Technologies, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
چکیده [English]

Today, due to the rapid increase in the bitumen price and environmental problems, the hot mix recycling is taken into consideration in the construction of asphalt pavements. From a technical point of view, fibers are materials that improve a number of behaviors of asphalt mixtures. The aim of this research is to investigate the technical properties of reclaimed asphalt pavement (RAP) in the presence of para-fibers in order to achieve a suitable combination of these parameters. For this purpose, a new approach was utilized to design the experiment, analyze the results and choose the appropriate asphalt mixture. This approach uses a two-level factorial design in the Design Expert software environment based on desirability functions. The results showed that in the mixture containing 50% RAP and 6% bitumen, increasing the fibers from zero to 0.2% increases the Marshall strength value by 17.4% and decreases the Marshal flow value by 3.8%. In the same mixture with 4% bitumen, with the increase of fibers from zero to 0.2%, Marshall's strength and flow increase by 1.8 and 21.5, respectively. The most air voids are related to the mixtures, containing 50% RAP, 4% bitumen and 0.2% fibers. The results for selected materials showed that the suitable combination for the production of reclaimed asphalt mixtures according to the design criteria in Iran Highway Asphalt Paving Code is 6% bitumen, 50% RAP and 0.2% para-fiber.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reclaimed Asphalt Pavement
  • 2-Level Factorial Design
  • Para-Fibre
  • Bitumen
  • Experiment Design
- گلچین، ب. و ربّی، م.، (1399)، "ارزیابی مشخصات فنی مخلوط‌های آسفالتی حاوی تراشه آسفالت و افزودنی ساسوبیت"، پژوهشنامه حمل‌ونقل، دوره 17، شماره 2،
ص. 192-187.
- نام­آور جهرمی، م. و ابوطالبی اصفهانی، م.، (1396)، "بررسی عملکرد الیاف فورتا و پلی‌پروپیلن در مخلوط آسفالتی
با آزمایش مدول برجهندگی"، دومین همایش ملی مهندسی عمران و توسعه پایدار، دانشگاه آزاد اسلامی واحد استهبان، استهبان.
- معتمدی، ح.، ذاکر، ج. و حسینی عقدا، ا.، (1396)، "بررسی آزمایشگاهی عملکرد مخلوط‌های آسفالتی اصلاح‌شده با الیاف فورتا و پارافایبر در دماهای مختلف"، نهمین همایش ملی و نمایشگاه قیر، آسفالت و ماشین‌آلات، مرکز تحقیقات راه و مسکن و شهرسازی، تهران.
- کفاش­زاده، س.، (1396)، "بررسی آزمایشگاهی مقاومت مارشال سه ماده مؤثر الیاف فورتا و الیاف شیشه‌ای و زباله PET بر رفتار خستگی مخلوط آسفالت گرم"، کنفرانس ملی تحقیق و توسعه در مهندسی عمران، معماری و شهرسازی نوین، پژوهشگاه فرهنگ و هنر، تهران.
- شفابخش، غ.، اسدی، س. و محمدی جانکی، ا.، (1400)، "بررسی پتانسیل شیارشدگی و مدول برجهندگی مخلوط آسفالت لاستیکی حاوی الیاف پارافیبر"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل، در نوبت چاپ.
- نام­آور جهرمی، م.، سی سختی، س. و قزل بیگلو، ا.، (1396)، "بررسی عملکرد الیاف پلی‌اتیلن و پارافیبر در مخلوط آسفالتی با آزمایش خزش دینامیکی"، دومین همایش ملی مهندسی عمران و توسعه پایدار، دانشگاه آزاد اسلامی واحد استهبان، استهبان.
- نام‌آور‌ جهرمی، م. و ابوطالبی اصفهانی، م.، (1397)، "بررسی آزمایشگاهی الیاف پارافیبر"، دهمین همایش قیر و آسفالت ایران، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، تهران.
  -­Aravind, K., Shaopeng, W. and Ning, L., (2009), "Investigation of the dynamic and fatigue properties of fibermodified asphalt mixtures", International Journal of Fatigue, Vol.31, No.10, pp. 1598-1602.
-Fakhri, M., and Hosseini, S. A., (2017), “Laboratory evaluation of rutting and moisture damage resistance of glass fiber modified warm mix asphalt incorporating high RAP proportion”, Construction and Building Materials, Vol.134, pp.626-640.
- Hamzah, M. O., Golchin, B., and Woodward, D., (2017), “A quick approach for rheological evaluation of warm asphalt binders using response surface method”, Journal of Civil Engineering and Management, Vol.23, No. 4, pp.475-486.
- Hamzah, M. O., Gungat, L., and Golchin, B. (2017), “Estimation of optimum binder content of recycled asphalt incorporating a wax warm additive using response surface method”, International Journal of Pavement Engineering. Vol.18, N0.8, pp.682-692.
-­Jaskula, P., Stienss, M., and Szydłowski, C. (2016), "Effect of polymer fibres reinforcement on selected properties of asphalt mixtures". Procedia Engineering, Vol.172, pp. 441 – 448.
- Pang, L., Wang, P., Li, B., Pan, P., Wu, S. P., (2014), "Investigation of Rheological Characteristics of Carbon Fiber Modified Asphalt Binder", Key Engineering Materials, Vol.599, pp. 182-186.
- Rafiq, W., Napiah, M., Habib, N. Z., Sutanto, M. H., Alaloul, W. S., Khan, M. I., and Memon, A. M., (2021), “Modeling and design optimization of reclaimed asphalt pavement containing crude palm oil using response surface methodology”, Construction and Building Materials, Vol.291, pp.123288.
-­Zhang, J., Sun, H., Jiang, H., Xu, X., Liang, M., Hou, Y., and Yao, Z., (2019), “Experimental assessment of reclaimed bitumen and RAP asphalt mixtures incorporating a developed rejuvenator”, Construction and Building Materials. Vol.215, pp.660-669.
-Chen, H., Xu, Q., Chen, S. and Zhang, Z., )2009(, "Evaluation and design of fiber-reinforced asphalt mixtures", Materials and Design,  Vol.30(7), pp.2595-2603.
-­Fakhri, M., and Mottahed, A. R., (2021), “Improving moisture and fracture resistance of warm mix asphalt containing RAP and nanoclay additive”, Construction and Building Materials, Vol.272, pp.121900.
-­Golchin, B., and Mansourian, A., (2017), “Evaluation of fatigue properties of asphalt mixtures containing reclaimed asphalt using response surface method”, International Journal of Transportation Engineering, Vol.4, No.4, pp.335-350.
-­Jahromi, S. G. and Khodai, A., (2008), "Carbon Fiber Reinforced Asphalt Concrete". Arabian Journal of Science and Engineering, Vol.33, No.2B, pp. 355–364.
-­Mirhosseini, A. F., Tahami, S. A., Hoff, I., Dessouky, S., and Ho, C. H., (2019), “Performance evaluation of asphalt mixtures containing high-RAP binder content and bio-oil rejuvenator”, Construction and Building Materials, Vol.227, pp.116465.
 -Morova, N. (2013) “Investigation of usability of basalt fibers in hot mix asphalt concrete”, Construction and Building Materials, Vol.47, pp.175-180.
 -Morova, N., Serin, S., Terzi, S., Saltan, M., Kucukcapraz, D.O., Karahancer, S.S. and Eriskin, E., (2016), “Utility of polyparaphenylene terephtalamide fiber in hot mix asphalt as a fiber”, Construction and Building Materials, Vol.107, pp.87-94.
-­Taherkhani, H., and Noorian, F., (2021), “Investigating permanent deformation of recycled asphalt concrete containing waste oils as rejuvenator using response surface methodology (RSM)”, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, Vol.45, No.3, pp.1989-2001.