تأثیر مواد یخ زدا و ضدیخ بر مقاومت مخلوط های آسفالتی گرم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده حمل و نقل دانشگاه اصفهان

2 استادیار/ دانشکده ی حمل و نقل دانشگاه اصفهان

3 هیئت مدیره

چکیده

مسیرهای در معرض بارش برف و باران با احتمال یخ­زدگی، به دلیل امکان بهره‏برداری از مسیر و عدم آسیب دیدگی سازه­ای، لازم است یخ­زدایی شوند. عدم نگهداری و یخ­زدایی منجر به تورم رویه، ترک­های انقباضی، گسترش ترک­های موجود، جدا شدن لایه­های روسازی از یکدیگر و در برخی موارد جدایی دانه­ها می­شود. از مواد یخ­زدا و ضدیخ مایع قابل استفاده می­توان کلرید کلسیم، کلرید منیزیم، کلرید سدیم و اوره را نام برد. در مصرف مواد فوق، علاوه بر جنبه­های زیستی و اقتصادی، جنبه­های آسیب­دیدگی رویه آسفالتی ناشی از در مجاورت قرار گرفتن با این مواد را نیز باید ارزیابی کرد. هدف این پژوهش، بررسی آزمایشگاهی تأثیر استفاده از مواد فوق بر مقاومت مخلوط آسفالتی است. بدین منظور، نمونه­های ساخته شده طبق استاندارد AASHTO T283 عمل‏آوری شده و تحت آزمایش­های استقامت مارشال، مقاومت کششی و مدول برجهندگی قرار گرفتند. نتایج حاکی از آن است که یخ­زدایی با محلول کلرید کلسیم در آزمایش استقامت مارشال،  محلول کلرید کلسیم و اوره در آزمایش مقاومت کششی و اوره در آزمایش مدول برجهندگی کمترین اثر منفی را دارد. همچنین، قرار داشتن مخلوط در مجاورت آب خالص و سیکل ذوب- یخ، بیشترین اثر منفی را بر نمونه­های آزمایشگاهی دارد که لزوم نگهداری صحیح و استفاده از مواد ضدیخ و یخ­زدا را تأیید و تأکید می­کند. بنابراین، با توجه به تأثیرات منفی زیست­محیطی، دمای مؤثر، قیمت مواد و نتایج آزمایش‏های این پژوهش، در مناطقی که دما بین صفر تا 10-  و یا بین 10- تا 20- و یا کمتر از 20- درجه سلسیوس می‌باشد می­توان به ترتیب از اوره، کلرید منیزیم و کلرید کلسیم به‏عنوان ماده یخ­زدا استفاده کرد تا کمترین خسارت به رویه آسفالتی وارد شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of Deicing and Anti-icing Materials on Resistance of Warm Mix Asphalt

نویسندگان [English]

  • Mohsen Aboutalebi Esfahani 1
  • ahmad goli 2
  • amin rahimipordanjani 3
چکیده [English]

The routes exposed to snow and rain, with a chance of freezing, need de-icing due to the possibility of exploitation of the route and protection against structural damage. Lack of maintenance and de-icing leads to swelling of the surface, contractile cracks, expansion of existing cracks, separation of the pavement layers and in some cases separation of the grains. Calcium chloride, magnesium chloride, sodium chloride and urea can be used as de-icing and liquid anti-icing materials. In using the above materials, in addition to the ecological and economical aspects, damages caused to asphalt surface due to the close contact with these materials should be evaluated. The aim of this study was laboratory investigation of the effect of using the above materials on asphaltic-mixture resistance. For this purpose, the prepared samples were cured according to AASHTO T283 and tested for Marshal stability, tensile strength and resilient modulus. Results indicated that deicing with calcium chloride solution in Marshal stability test, calcium chloride and urea solution in tensile strength test, and urea in resilient modulus test has the lowest negative effect. Also, since the mixture is in close contact with pure water and freeze-thaw cycle, it has the highest negative effct on the laboratory samples and this approves and emphasizes the need for proper maintenance and use of anti-icing and de-icing materials. Therefore, considering the negative ecological effects, effective temperature, price of the materials and results of this research, in areas where the temperature is 0 to -10, or -10 to -20 or lower than -20 °C, then urea, magnesium chloride and calcium chloride can be used as de-icing material, respectively, to have the lowest damages to asphalt pavement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Marshal stability
  • tensile strength
  • Resilient modulus
  • Warm mix asphalt
 

امینی، ب. و حضرتی، ر. 1388. "مقایسه عملکردی استات کلسیم منیزیم با ماسه و نمک به عنوان ماده یخ­زدا در فصل سرما". اولین کنفرانس ملی تصادف و سوانح جاده­ای و ریلی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد زنجان.

سلیمانی کرمانی، م. ر. 1387. "تأثیر نمک­پاشی بر مقاومت لغزشی سطح جاده‌ها". پژوهشنامه حمل و نقل، 5(2): 187-193.

شاهی، ف.، کاظمی، ب. و افرند، ح. ۱۳92. "بررسی تأثیرات استفاده از نمک و شن بر سطح معابر، جاده­ها و عوامل ایمنی راه‏ها". فصلنامه صنعت مقاوم سازی و بهسازی، شماره 26.

نجفی شالمائی، م.، قبادی، ف.، سرحدی، س. و امیراصلانی، ف. ۱۳۸۸. "بررسی عوارض زیست­محیطی شن و مواد شیمیایی یخ­زدا در شهر تهران و ارائه راهکارهایی جهت کاهش این عوارض". سومین همایش تخصصی مهندسی محیط­زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران.

نیکوکار، م. و عرب­زاده، ب. 1385. "آمار و احتمالات کاربردی". نشر آزاده.

Advanced Asphalt Technologies. 2007. “AAPTP project 05-03: Effect of Deicing Chemical on HMA  Airfeild Pavement”. Phase ll  aseplaans with Summary of Ph.

AASHTO Guide for Design of Pavement Structures. 2001. American Association of State Highway and Transportation Officials.

Alatyppo, V. 2005. “Conclusions-Finnish Deicing Project”, Helsinki University of Technology, Laboratory of Highway Engineering, Helsinki, Finland.

Alatyppo, V. and Valtonen, J. 2007. “Experiences on the effects of de-icing chemicals on bituminous airfield runaways in Finland”. Proceedings of the 2007 FAA Worldwide Airport Technology Transfer Conference, Atlantic City, N.J.

Apeagyei, A. K., Struble, L. J. and Buttlar, W. 2008. “Investigation of Alkali-Silica  Reaction in  Asphalt  Mixtures  Exposed to Potassium Acetate Deicing Solution”. Tech. Note No. 37, Center of Excellence for Airport Technology.

American Society for Testing and Materials. 2001. ASTM.

Burtwell, M. 2004. “Assessment of Safecote New Deicer Product”. Transportation Research Laboratory Limited, Nunber E-C063.

Edwards, Y., Rollen, J., Lange, G., Aurstad, J. and Nilsen, T. 1999. “Durability Problems on Nordic Airfields- the Influence of De-Icing Agents on Asphalt Concrete  Pavement”. VTI Notat 24A– 1999, Linkoping, Sweden, The Swedish National Road and Transport Institute (VTI), 199, Pb.54.

Farha, M. H., Hassan, Y., Abd El Halim, A. O., Razaqpur, A. G., El-Desouky, A. and Mostafa, A. 2002. “Effects of new deicing alternatives on airfield asphalt concrete pavements”. The 2002 Federal Aviation Administration Technology Transfer Conference.

Federal Highway Administration. 2005. “How do weather events impact roads?” [Online]. Available at: http://ops.fhwa.dot.gov/Weather/q1_roadimpact.htm.

Fischel, M. 2001. “Evaluation of Selected Deicers Based on a Review of the Literature”. Report Number CDOT-DTD-R-2001-15, The SeaCrest Group, Louisville, Colorado.

Hassan, Y., Abd El Halim, A. O. and Razaqpur, A. G. 2000. “Laboratory Evaluation and Assessment of the Effect of Runway Deicers on the Mechanical Properties of Asphalt Concrete Mixes Subjected to Freeze-Thaw Cycles”. Safety and Security, Civil Aviation, Aerodrome Safety, Technical Evaluation Engineering Division, Transport Canada, Ontario, Canada.

Hassan, Y., Abd El Halim, A. O., Razaqpur, A. G. and Farha, M. 2001. “Laboratory investigation of effect of deicing chemicals on airfield asphalt concrete pavements materials”. Proceedings of the 2nd International Conference on Engineering Materials, San Jose, California,Vol. I, pp. 299-308.

Hassan, Y., Abd El Halim, A. O., Razaqpur, A., Bekheet, W. and Farha, M. 2002. “Effects of runway deicers on pavement materials and mixes: Comparison with road salt”. J. Transport. Eng., Doi.10.1061/(ASCE)0733-947X(2002)128:4(385), 385-391.

Klein-Paste, A. and Wahlin, J. 2013. “Wet pavement anti-icing: A physical mechanism”. Cold Regions Sci. Technol., 96: 1-7.

Levelton Consultants Limited. 2007. “Guidelines for the Selection of Snow and Ice Control Materials to Mitigate Environmental Impacts”. NCHRP Report 577, Richmond, BC, Canada. 

O’Keefe, K. and Shi, X. 2005. “Synthesis of Information on Anti-icing and Pre-wetting for Winter Highway Maintenance Practices in North America”. Final Report Prepared for the Pacific Northwest Snowfighters Association, Western Transportation Institute.

Pan, T. 2008. “Mitigation of Moisture and Deicer Effects on Asphalts Thermal Cracking Through Polymer Modification”. Western Transportation Institute, College of Engineering, Montana State University.

Pan, T., Fay, L. and Shi, X. 2006.  “Deicer Impacts on Pavement Materials: A Critical Review”. A report prepared for the Colorado Department of Transportation, Denver, Colorado. 

Salt Institute. 2005. “Highway Deicing and Anti-icing for Safety and Mobility”. [Online], Available at: http://www.saltinstitute.org/30.html.

Santagata, E., Baglieri, O. and Riviera, P. 2013. “Effect of Anti-icing Chemicals on Stripping of Asphalt Concrete Mixtures for Airport Runway Wearing Courses”. 2013 Airfield & Highway Pavement Conference, Los Angeles, CA, USA, June 9-12, pp. 1229-1239.

Shi, X.,  Akin, M., Pan, T., Fay, L., Liu, Y. and Yang, Z. 2009. “Deicer impacts on pavement materials: Introduction and recent developments’. The Open Civil Eng. J.,  3: 16-27.

Starck, P. and Löfgren, B. 2007. “Influence of de-icing agents on the viscoelastic properties of asphalt mastics”. J. Mater. Sci., 42(2): 676-685.

Wisconsin Transportation Bulletin. 1996. “Using sand for winter maintenance”.