پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

بررسی تاثیر درصد‌های مختلف پلی‌اتیلن سنگین بر خواص مکانیکی قیر و پتانسیل شیارشدگی مخلوط آسفالتی گرم(HMA)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانش آموخته کارشناس ارشد؛عمران گرایش راه و ترابری ؛دانشکده عمران؛دانشگاه رازی ؛کرمانشاه؛ایران
2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی کرمانشاه، ایران
10.22034/tri.2026.553066.3389
چکیده
قیر، علی‌رغم سهم نسبتاً اندک خود در مخلوط آسفالتی گرم، نقش تعیین‌کننده‌ای در عملکرد و دوام روسازی‌های آسفالتی ایفا می‌کند و ضعف در ویژگی‌های آن می‌تواند منجر به بروز خرابی‌هایی نظیر شیارشدگی، ترک‌خوردگی و خستگی شود. هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر پلی‌اتیلن سنگین گرید 5218 بر خواص فیزیکی و رئولوژیکی قیر و همچنین عملکرد مخلوط آسفالتی گرم در برابر شیارشدگی بود. بدین منظور، پلی‌اتیلن سنگین در مقادیر 3، 5، 6 و 7 درصد وزنی به قیر پایه افزوده شد و ویژگی‌های قیر اصلاح‌شده و مخلوط‌های آسفالتی حاصل مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش درصد پلی‌اتیلن سنگین موجب کاهش درجه نفوذ و افزایش نقطه نرمی و ویسکوزیته قیر شد؛ به‌طوری‌که در نمونه حاوی 7 درصد پلی‌اتیلن سنگین، درجه نفوذ از 64 به 38 دسی‌میلی‌متر کاهش و نقطه نرمی از 4/51 به 5/69 درجه سلسیوس افزایش یافت. همچنین ویسکوزیته چرخشی از 374/0 به 517/1 پاسکال‌ثانیه افزایش یافت که نشان‌دهنده افزایش سختی و مقاومت قیر در برابر تغییرشکل است. نتایج آزمایش مارشال بیانگر افزایش پایداری از 1056 به 1828 کیلوگرم بود، در حالی که روانی تغییر معنی‌داری نشان نداد. نتایج آزمون خزش دینامیکی نیز نشان داد که کرنش دائمی مخلوط حاوی 7 درصد پلی‌اتیلن سنگین نسبت به مخلوط شاهد در دماهای 40 و 50 درجه سلسیوس به‌ترتیب 3/46 و 46 درصد کاهش یافته است که بیانگر بهبود قابل توجه مقاومت در برابر شیارشدگی و تغییرشکل دائمی است. نتایج تحلیل واریانس یک‌طرفه نشان داد که درصد پلی‌اتیلن سنگین تأثیر معنی‌داری بر درجه نفوذ، نقطه نرمی، ویسکوزیته، پایداری مارشال و تغییرشکل دائمی دارد (P<0.001). بر اساس نتایج حاصل، استفاده از 7 درصد پلی‌اتیلن سنگین به‌عنوان مقدار بهینه برای بهبود خواص قیر و افزایش مقاومت مخلوط آسفالتی در برابر شیارشدگی پیشنهاد می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of the effect of different percentages of high density polyethylene on the mechanical properties of bitumen and the rutting potential of hot mix asphalt (HMA)

نویسندگان English

Yasin Hasanvand 1
Mohsen Zahedi 2
1 Master&amp;amp;amp;amp;#039;s degree graduate; Civil Engineering, Road and Transportation Department; Faculty of Civil Engineering; Razi University; Kermanshah; Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering Technology, Razi University, Kermanshah, Iran
چکیده English

Although bitumen constitutes only a small proportion of hot mix asphalt (HMA), it plays a critical role in determining pavement performance and durability. Deficiencies in bitumen properties can lead to various pavement distresses, including rutting, cracking, and fatigue failure. This study investigates the effect of high-density polyethylene (HDPE, Grade 5218) on the physical, rheological, and performance characteristics of bitumen and its influence on the rutting resistance of HMA. HDPE was incorporated into the base bitumen at concentrations of 3%, 5%, 6%, and 7% by weight of binder. The modified binders were evaluated through penetration, softening point, ductility, and rotational viscosity tests, while the performance of the corresponding asphalt mixtures was assessed using Marshall stability and dynamic creep tests. The results demonstrated that increasing HDPE content significantly enhanced the stiffness and deformation resistance of the binder. The penetration value decreased from 64 to 38 dmm, whereas the softening point increased from 51.4°C to 69.5°C for the mixture containing 7% HDPE. In addition, the rotational viscosity increased from 0.374 to 1.517 Pa·s, indicating improved resistance to flow and permanent deformation at elevated temperatures. Marshall test results revealed a substantial increase in stability from 1056 kg to 1828 kg, while flow values remained nearly unchanged. Dynamic creep testing showed that the cumulative permanent strain of the mixture containing 7% HDPE decreased by 46.3% and 46.0% at 40°C and 50°C, respectively, compared with the control mixture, demonstrating a significant improvement in rutting resistance. One-way analysis of variance (ANOVA) confirmed that HDPE content had a statistically significant effect on penetration, softening point, rotational viscosity, Marshall stability, and permanent deformation characteristics (P < 0.001). Based on the experimental findings, the incorporation of 7% HDPE was identified as the optimum dosage for enhancing binder properties and improving the rutting resistance of asphalt mixtures.

کلیدواژه‌ها English

: High-Density Polyethylene (HDPE)
Hot Mix Asphalt
Rutting Resistance
Dynamic Creep
Permanent Deformation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 08 تیر 1405