پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

بهبود عملکرد قیر پیرشده اصلاح‌شده با SBS با استفاده از روغن موتور ضایعاتی و پلی‌فسفریک اسید: مطالعه رئولوژیکی و عملکردی"1404"

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
2 2- دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه آزاد واحد نجف آباد
10.22034/tri.2026.585861.3467
چکیده
پیرشدگی قیر موجب افزایش سختی، کاهش انعطاف‌پذیری و افت عملکرد روسازی‌های آسفالتی در طول دوره بهره‌برداری می‌شود. ازاین‌رو، استفاده از مواد جوان‌ساز و افزودنی‌های اصلاح‌کننده به‌منظور بازیابی خواص قیرهای پیرشده مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش، اثر هم‌زمان روغن موتور ضایعاتی (WEO) و پلی‌فسفریک اسید (PPA) بر خواص رئولوژیکی و عملکردی قیر پیرشده اصلاح‌شده با SBS مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، قیر اصلاح‌شده پس از اعمال پیرشدگی کوتاه‌مدت و بلندمدت با استفاده از دستگاه‌های RTFO و PAV تهیه شد و سپس مقادیر مختلف WEO (0، 8 و 16 درصد وزنی) و PPA (0/5، 1 و 5/1 درصد وزنی) به آن افزوده گردید. به‌منظور ارزیابی عملکرد نمونه‌ها، آزمایش‌های ویسکوزیته چرخشی، رئومتر برش دینامیکی (DSR)، تیرچه خمشی (BBR)، جاروب دمایی و رده‌بندی عملکردی (PG) انجام شد. نتایج نشان داد که افزودن WEO موجب کاهش ویسکوزیته، بهبود کارپذیری و ارتقای عملکرد دمای پایین قیر می‌شود، در حالی که PPA با افزایش مدول برشی و شاخص G*/sinδ مقاومت قیر را در برابر شیارشدگی و تغییرشکل دائمی افزایش می‌دهد. همچنین نتایج آزمون جاروب دما نشان داد که PPA موجب افزایش سهم رفتار الاستیک و WEO موجب افزایش انعطاف‌پذیری قیر می‌شود. بررسی دماهای بحرانی و رده‌بندی عملکردی PG نیز نشان داد که PPA عملکرد دمای بالا و WEO عملکرد دمای پایین قیر را بهبود می‌بخشد. بر اساس ارزیابی فنی–اقتصادی، ترکیب 1 درصد PPA و 8 درصد WEO به‌عنوان گزینه بهینه پیشنهاد شد. نتایج این پژوهش بیانگر آن است که استفاده هم‌زمان از روغن موتور مستعمل و پلی‌فسفریک اسید می‌تواند راهکاری مؤثر برای بازیابی و ارتقای عملکرد قیرهای پیرشده اصلاح‌شده با SBS و توسعه فناوری‌های پایدار در صنعت روسازی باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Improving the Performance of SBS-Modified Aged Bitumen Using Waste Engine Oil and Polyphosphoric Acid: A Rheological and Performance Study

نویسندگان English

Amir Amini 1
Ali Amini 2
1 Department of Civil Engineering, Na.C, Islamic Azad University, Najafabad, Iran.
2 School of Civil Engineering, Na.C, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
چکیده English

Bitumen aging leads to increased stiffness, reduced flexibility, and deterioration of asphalt pavement performance throughout its service life. Therefore, the use of rejuvenators and modifying additives to restore the properties of aged binders has attracted considerable attention from researchers. In this study, the combined effects of waste engine oil (WEO) and polyphosphoric acid (PPA) on the rheological and performance properties of SBS-modified aged bitumen were investigated. For this purpose, SBS-modified bitumen was subjected to short-term and long-term aging using the Rolling Thin Film Oven (RTFO) and Pressure Aging Vessel (PAV) procedures. Subsequently, different contents of WEO (0, 8, and 16 wt%) and PPA (0.5, 1.0, and 1.5 wt%) were incorporated into the aged binder. To evaluate the performance of the modified binders, Rotational Viscosity (RV), Dynamic Shear Rheometer (DSR), Bending Beam Rheometer (BBR), Temperature Sweep, and Performance Grade (PG) tests were conducted. The results indicated that the addition of WEO reduced viscosity, improved workability, and enhanced the low-temperature performance of the aged binder. In contrast, PPA increased the complex shear modulus and the rutting parameter (G*/sinδ), thereby improving the binder's resistance to rutting and permanent deformation. Furthermore, temperature sweep results demonstrated that PPA increased the elastic response of the binder, whereas WEO enhanced its flexibility. The evaluation of critical temperatures and PG classification revealed that PPA significantly improved high-temperature performance, while WEO effectively enhanced low-temperature performance. Based on the technical and economic assessment, the combination of 1 wt% PPA and 8 wt% WEO was identified as the optimum formulation. The findings suggest that the simultaneous use of waste engine oil and polyphosphoric acid can serve as an effective approach for restoring and improving the performance of SBS-modified aged bitumen, while also contributing to the development of sustainable technologies in the pavement industry.

کلیدواژه‌ها English

Aged bitumen
Waste engine oil (WEO)
Polyphosphoric acid (PPA)
SBS-modified bitumen
Rheological behavior

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 24 مرداد 1405