مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل

مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل

ارزیابی رفتار خستگی و حساسیت رطوبتی مخلوط‌های آسفالتی حاوی کپسول روغن سنگین و اصلاح‌شده با نانو زایکوسویل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران ،دانشکده مهندسی ،دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
2 دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد ودانشکده عمران دانشگاه تهران
3 گروه مهندسی عمران ،دانشکده مهندسی ،دانشگاه فردوسی مشهد
10.22075/jtie.2026.41419.1769
چکیده
پژوهش حاضر با هدف ارزیابی اثر کپسول‌ های حاوی روغن سنگین و اصلاح سطح سنگدانه‌ ها و کپسول ‌ها با نانو زایکوسویل بر ویژگی‌های مکانیکی، حساسیت رطوبتی و رفتار خستگی مخلوط‌ های آسفالتی انجام شد. برای تفکیک اثر کپسول و اصلاح سطح، پنج گروه شامل مخلوط شاهد، مخلوط حاوی کپسول اصلاح ‌نشده، مخلوط حاوی کپسول اصلاح ‌شده، مخلوط دارای سنگدانه اصلاح ‌شده و کپسول اصلاح‌ نشده، و مخلوط دارای سنگدانه و کپسول اصلاح‌ شده تهیه شد. درصد قیر بهینه هر گروه با روش مارشال تعیین و عملکرد مخلوط ‌ها با استفاده از آزمون‌های مقاومت کششی غیرمستقیم، نسبت مقاومت کششی باقی ‌مانده، خستگی و آب جوشان ارزیابی گردید. همچنین، پایداری حرارتی و ساختار کپسول ‌ها با آزمون آنالیز توزین حرارتی و تصویربرداری‌ های CT و SEM بررسی شد.نتایج نشان داد پیرسازی کوتاه‌ مدت موجب کاهش درجه نفوذ از ۴۸ به ۳۵ دهم میلی‌متر و کاهش کشش‌پذیری از ۱۳۵ به ۱۰۷ سانتی‌متر شد، درحالی ‌که نقطه نرمی از ۵۱٫۵ به ۵۴ درجه سلسیوس افزایش یافت. افزودن کپسول اصلاح ‌نشده به‌تنهایی موجب کاهش مقاومت کششی و عمر خستگی نسبت به مخلوط شاهد شد؛ با این ‌حال، اصلاح سطح کپسول بخش عمده این افت را جبران کرد. بهترین عملکرد مربوط به مخلوط دارای سنگدانه و کپسول اصلاح‌ شده بود؛ به‌ طوری ‌که پایداری مارشال به ۱۴۰۰ کیلوگرم، نسبت مقاومت کششی باقی ‌مانده به ۹۶٫۳۴ درصد و عمر خستگی به ۱۱۲٬۸۲۷ چرخه رسید. عمر خستگی این گروه نسبت به مخلوط شاهد ۳۹٫۶۴ درصد افزایش یافت. همچنین، درصد پوشش قیری باقی ‌مانده در آزمون آب جوشان از ۴۳ به ۹۵ درصد افزایش پیدا کرد. در مجموع، اصلاح هم ‌زمان سنگدانه ‌ها و کپسول ‌ها با نانو زایکوسویل، مؤثرترین عملکرد را در بهبود مقاومت مکانیکی، دوام رطوبتی و عمر خستگی مخلوط ‌های آسفالتی ایجاد کرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of Fatigue Behavior and Moisture Susceptibility of Asphalt Mixtures Containing Heavy-Oil Capsules and Modified with Nano Zycosoil

نویسندگان English

Mohsen moradi fard 1
Seyed Ali Ziaee 2
Mahdi Bagheri 3
1 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Noshirvani University of Babol
2 Department of Civil Engineering, Engineering Faculty,Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran And School of Civil Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
چکیده English

Aging-induced embrittlement, fatigue cracking, and moisture damage are among the primary factors limiting the long-term performance of asphalt pavements. This study investigated the effects of heavy-oil-containing capsules and Nano Zycosoil surface treatment on the mechanical performance, moisture susceptibility, and fatigue behavior of asphalt mixtures. Five mixture groups were prepared: a control mixture, a mixture containing untreated capsules, a mixture containing Nano Zycosoil-treated capsules, a mixture containing treated aggregates and untreated capsules, and a mixture containing both treated aggregates and treated capsules. The optimum asphalt content of each group was independently determined using the Marshall method. The mixtures were evaluated through Marshall stability, indirect tensile strength, tensile strength ratio (TSR), indirect tensile fatigue, and boiling-water tests. In addition, the thermal stability and structural characteristics of the capsules were examined using thermogravimetric analysis (TGA), computed tomography (CT), and scanning electron microscopy (SEM).

Short-term aging decreased binder penetration from 48 to 35 dmm and ductility from 135 to 107 cm, while increasing the softening point from 51.5 to 54 °C. The incorporation of untreated capsules alone reduced indirect tensile strength and fatigue life relative to the control mixture; however, surface treatment of the capsules recovered a substantial portion of this reduction. The mixture containing both Nano Zycosoil-treated aggregates and treated capsules exhibited the best overall performance, achieving a Marshall stability of 1400 kg, dry and moisture-conditioned indirect tensile strengths of 1.884 and 1.815 MPa, respectively, a TSR of 96.34%, and a fatigue life of 112,827 cycles. Its fatigue life was 39.64% higher than that of the control mixture. Furthermore, the estimated retained asphalt coating in the boiling-water test increased from 43% for untreated aggregates to 95% for treated aggregates. Overall, the simultaneous surface treatment of aggregates and capsules provided the most effective improvement in mechanical performance, moisture resistance, and fatigue durability.

کلیدواژه‌ها English

Asphalt Pavement'
Rejuvenator '
Zycosoil nanomaterial'
Fatigue'
'
Aged asphalt binder

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

  • تاریخ دریافت 16 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 30 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 18 مرداد 1405
  • تاریخ انتشار 18 مرداد 1405