مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل

مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل

بررسی تأثیر استایرن-بوتادین-استایرن (SBS) و الیاف کربن (CF) بر رفتار حرارتی مخلوط‌های آسفالتی تحت امواج مایکروویو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران
2 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران
3 گروه مهندسی عمران ، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران
10.22075/jtie.2026.41621.1774
چکیده
One modern method to improve pavement thermal performance is using induction heating or microwave radiation. Asphalt mixtures have low thermal conductivity due to the insulating nature of aggregates and bitumen. This causes a severe temperature gradient between the surface and depth of the asphalt layer when heated by microwaves. To overcome this, using various additives to create a uniform heat transfer network has attracted many researchers. The main objective of this study is to investigate the effect of styrene-butadiene-styrene (SBS) and carbon fibers (CF) on heating rate and temperature distribution of asphalt samples under microwave radiation and to evaluate their mechanical properties. To study the heating process, asphalt samples were placed in a microwave for 30, 60, 90, 120, and 150 seconds, and the temperature on the surface and inside the samples was examined. Results showed that carbon fibers increase heating rate and provide more uniform temperature distribution than the control sample, while SBS reduced the average surface and internal temperature and weakened temperature distribution uniformity. Furthermore, a three-point bending test was used to evaluate and compare the effect of these additives on mechanical properties. Results showed that SBS increases sample strength by 180% compared to control samples. Carbon fibers reduced asphalt sample strength by approximately 21% compared to control samples. Overall, samples made with both SBS and CF have better performance than other asphalt samples; they have a strength about 164% of control samples, as well as more uniform temperature distribution and higher heating rate.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of the Effect of Styrene-Butadiene-Styrene (SBS) and Carbon Fibers (CF) on the Thermal Behavior of Asphalt Mixtures Under Microwave Irradiation

نویسندگان English

Seyed Shahab Hasaninasab 1
Mohsen Zahedi 2
Hadis Mohammadi Sabet 3
1 Civil engineering department, engineering faculty, Razi university, Kermanshah, Iran
2 Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Razi University
3 Department of Civil engineering, Faculty Of Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
چکیده English

یکی از روش‌های نوین در زمینه بهبود عملکرد حرارتی روسازی، استفاده از روش گرمایش با امواج مایکروویو است. مخلوط‌های آسفالتی به دلیل ماهیت عایق سنگدانه‌ها و قیر، ضریب هدایت حرارتی پایینی دارند. این ویژگی در هنگام گرمایش با امواج مایکروویو منجر به ایجاد گرادیان دمایی شدید میان سطح و عمق لایه‌ی آسفالت می‌شود. برای غلبه بر این محدودیت، استفاده از افزودنی‌های مختلف جهت ایجاد یک شبکه انتقال حرارت یکنواخت مورد توجه محققین بسیاری قرار گرفته است. هدف اصلی این تحقیق بررسی تأثیر استایرن-بوتادین-استایرن (SBS) و الیاف کربن (CF) بر نرخ گرمایش و توزیع دمایی نمونه‌های آسفالتی تحت تابش امواج مایکروویو است. به منظور بررسی فرایند گرمایش، نمونه‌های آسفالتی در مدت زمان‌های 30، 60، 90 ،120و 150 ثانیه، در داخل دستگاه مایکروویو قرار گرفتند و سپس دمای ایجاد شده در سطح و داخل نمونه‌ها، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که الیاف کربن باعث افزایش نرخ گرمایش و توزیع یکنواخت‌تر دمای نمونه‌ها نسبت به نمونه‌های شاهد می‌گردد. همچنین SBS دمای متوسط سطح و داخل نمونه‌های آسفالتی را کاهش داد و یکنواختی توزیع دما را ضعیف‌تر کرد. علاوه بر این، به منظور ارزیابی و مقایسه تأثیر این افزودنی‌ها بر خواص مکانیکی مخلوط آسفالتی از آزمایش خمش سه نقطه‌ای استفاده گردید. نتایج نشان داد که SBS منجر به افزایش 180 درصدی مقاومت نمونه‌ها نسبت به نمونه‌های شاهد می‌گردد. همچنین الیاف کربن مقاومت نمونه‏های آسفالتی را تقریباً 21 درصد نسبت به نمونه‌های شاهد کاهش داد. به‏طورکلی می‌توان نتیجه گرفت که نمونه‌های ساخته شده با ترکیب دو افزودنی SBS و CF، دارای عملکرد بهتری نسبت به سایر نمونه‌های آسفالتی می‌باشند؛ به‌طوری که دارای مقاومتی حدود 164 درصد مقاومت نمونه‌های شاهد بوده و همچنین دارای توزیع دمایی یکنواخت‌تر و نرخ گرمایش بیشتری نسبت به نمونه‌های شاهد می‌باشند.

کلیدواژه‌ها English

Asphalt
Microwave heating
styrene-butadiene-styrene
carbon fibers

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 25 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 09 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 18 مرداد 1405
  • تاریخ انتشار 18 مرداد 1405