ارزیابی آزمایشگاهی تاثیر نانو کامپوزیت Nano-Al2O3 بر خواص دمای متوسط و بالا قیر و مخلوط آسفالتی گرم

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، واحد ملارد، دانشگاه آزاد اسلامی، ملارد، تهران، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، واحد ملارد، دانشگاه آزاد اسلامی، ملارد، تهران، ایران

چکیده

اصلاح قیر به روش کامپوزیت به طور فزاینده‌ای برای کاهش مشکلات مضر مرتبط با اصلاح‌کننده‌های آسفالت و برآورده کردن تقاضای انبوه برای آسفالت استفاده می‌شود. در این مطالعه، نانوکامپوزیت nano-AL2O3 در سه درصد ۱ %، ۲ % و ۳ % نسبت به وزن قیر در قیر شاهد و اصلاح شده به منظور بهبود عملکرد آنها در دماهای بالا و متوسط اجرا شد. این قیرها از نظر خواص پایداری ذخیره‌سازی، فیزیکی، رئولوژیکی و دمای بالا مورد ارزیابی قرار گرفتند. علاوه بر این، قیرهای اصلاح‌شده کامپوزیت nano-AL2O3 در مخلوط آسفالتی مورد استفاده قرار گرفتند و مقاومت آن‌ها در برابر ترک خوردن، تغییر شکل دائمی و آسیب رطوبت بررسی شد. اصلاح قیر nano-AL2O3 با استفاده از قیرهای خالص، اصلاح‌شده با پلیمر و اصلاح‌شده با خرده لاستیک انجام شد. اضافه کردن nano-AL2O3 به قیر، سختی، پایداری ذخیره دمای بالا، مقاومت تغییر شکل دائمی و تحمل ترک‌خوردگی را بهبود می‌بخشد. علاوه بر این، کامپوزیت­های nano-AL2O3 با قیر خالص و اصلاح‌شده، مقاومت بهبود یافته در برابر تغییر شکل دائمی، ترک‌خوردگی و آسیب رطوبت در بتن آسفالتی مخلوط گرم را فراهم می‌کنند. کامپوزیت ۲ % nano-AL2O3  بهترین عملکرد را از نظر مقاومت در برابر تغییر شکل دائمی نشان داد، کامپوزیت ۳ % nano-AL2O3  بهترین عملکرد را از نظر مقاومت در برابر آسیب رطوبت نشان داد، ۲ % nano-AL2O3  با پلیمر و قیرهای آسفالت تغییر یافته پودرلاستیک هر دو بهترین عملکرد را از نظر مقاومت در برابر ترک‌خوردگی نشان دادند و کامپوزیت ۳ % نانو  nano-AL2O3 با قیرخالص مقاومت در برابر ترک‌خوردگی را بهبود بخشید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Laboratory Evaluation of the Effect of Nano Al2O3 on High and Intermediate Temperature Performance of Asphalt Binder and Hot Mix Asphalt Mixture

نویسندگان [English]

  • Amin Farajollahi 1
  • Alireza Ameli 1
  • Farzin Poorheydari Mamaghani 2
1 Department of Civil Engineering, Malard Branch, Islamic Azad University, Malard, Tehran, Iran.
2 M.Sc., Grad., Department of Civil Engineering, Malard Branch, Islamic Azad University, Malard, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Composite modification is increasingly used to alleviate the detrimental problems associated with asphalt modifiers and meet the massive demand for asphalt pavement. In this study, nano-Al2O3 composite modifications at three concentrations of 1%, 2%, and 3% by weight of asphalt binder were implemented in neat and modified asphalt binders to improve their performance at high and intermediate temperatures. These binders were evaluated in terms of their physical, rheological, and high-temperature storage stability properties. In addition, nano-Al2O3 composite modified binders were utilized in asphalt concrete and investigated for their resistance to cracking, permanent deformation, and moisture damage. The nano-Al2O3 composite modifications were made using neat, polymer-modified, and crumb-rubber (CR) modified asphalt binders. Adding nano-Al2O3 to the asphalt binders was found to improve stiffness, high-temperature storage stability, permanent deformation resistance, and cracking tolerance. Moreover, the composites of nano-Al2O3 with neat and modified asphalt binders were found to provide improved resistance to permanent deformation, cracking, and moisture damage in hot mix asphalt concrete. The composite of 2% nano-Al2O3 showed the best performance in terms of resistance to permanent deformation, the composite of 3%
nano-Al2O3 showed the best performance in terms of resistance to moisture damage, the composites of 2% nano-Al2O3 with polymer and CR-modified asphalt binders both showed the best performance in terms of resistance to cracking, and the composite of 3% nano-Al2O3 with AC20 showed improved resistance to cracking.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano-Al2O3
  • Composite Modification
  • Asphalt Binder
  • Asphalt Concrete
-Airey .G.D., M.M. Rahman, A.C. Collop, (2003), "Absorption of Bitumen into Crumb Rubber Using the Basket Drainage Method", Int. J. Pavement Eng. 4 (2), pp.­105–119. Doi.org/10.1080/1029843032000158879.
-Arabani .M., S.A. Tahami, G.H. Hamedi, (2017), “Performance evaluation of dry process crumb rubber-modified asphalt mixtures with nanomaterial”, Road Mater. Pavement Design 19 (5) pp.1241–1258. Doi.org/10.1080/ 14680629.2017.1302356.
-Ali . S.I.A., A. Ismail, M.R. Karim, N.I.M. Yusoff, R.A. Al-Mansob, E. Aburkaba, (2016), “Performance evaluation of Al2O3 nanoparticle-modi ed asphalt binder, Road Mater. Pavement Design 18 (6),
pp.1251–1268.
Doi.org/10.1080/ 14680629.2016.1208621.
-S.I.A. Ali, A. Ismail, M.R. Karim, N.I.M. Yusoff, R.A. Al-Mansob, E. Aburkaba, (2016), “Performance evaluation of Al2O3 nanoparticle-modi ed asphalt binder, Road Mater., Pavement Design 18 (6),
pp.1251–1268.
 Doi.org/10.1080/14680629.2016.1208621.
-Al-Mansob . R.A. Al-Mansob, A. Ismail, R.A.O.K. Rahmat, M.N. Borhan, J.M.A. Alsharef, S.I. Albrka, M.R. Karim, (2017), “The performance of Epoxidised Natural Rubber modi ed asphalt using nano-alumina as additive”, Constr. Build. Mater. 155, pp.680–687. Doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.08.106.
-M. Ameri, S. Hesami, H. Goli, (2013), “Laboratory evaluation of warm mix asphalt mixtures containing electric arc furnace (EAF) steel slag, Constr. Build. Mater.”, 49, pp.611–617. Doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.08.034.
-AASHTO, (2011), “Standard method of test for Hamburg wheel-track testing of compacted hot-mix asphalt (HMA)”, AASHTO T324, AASHTO, Washington, DC.
-Bhat­. F.S., M.S. Mir, (2021), “Investigating the effects of Nano Al2O3 on high and intermediate temperature performance properties of asphalt binder, Road Mater.”, Pavement Design 22 (11) pp.2604–2625.
-Bhat­. F. Sadiq, M. Sha Mir, (2021),
“A study investigating the in uence of nano Al2O3 on the performance of SBS modi ed asphalt binder, Constr. Build. Mater.”, 271,121499.
-Hamedi­. G.H. Hamedi, (2017), “Evaluating the effect of asphalt binder modi cation using nanomaterials on the moisture damage of hot mix asphalt, Road Mater.”, Pavement Design 18 (6),­ pp.1375–1394. Doi.org/10.1080/14680629.2016.1220865.
-Li . R.Y., F.P. Xiao, S. Amirkhanian, Z.P. You, J. Huang, (2017), “Developments of nano materials and technologies on asphalt materials - A review, Constr. Build. Mater.”, 143, pp. 633–648.
Doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.158.
-Modarres . A., H. Hamedi, (2014), “Effect of waste plastic bottles on the stiffness and fatigue properties of modified asphalt mixes, Mater.”, Des. 61, pp. 8–15.
Doi.org/ 10.1016/j.matdes.2014.04.046.
-Mubaraki . M., S.I.A. Ali, A. Ismail, N.I.M. Yusoff, (2016), “Rheological Evaluation of Asphalt Cements Modi ed with ASA Polymer and Al2O3 Nanoparticles”, Procedia Eng. 143 (2016) pp.1276–1284. Doi.org/10.1016/j.proeng.2016.06.135.