بررسی رفتار خستگی و خصوصیات شیار شدگی قیرهای حاوی افزودنی نیمه گرم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، مازندران، ایران.

3 دانشجوی دکتری، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران

چکیده

به منظور کاهش مصرف سوخت و کاهش تولید گاز دی اکسید کربن در مرحله تولید و پخش آسفالت، تکنولوژی آسفالت نیمه گرم در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق سه افزودنی نیمه گرم (ساسوبیت، رئوفالت، زایکوترم) به منظور اصلاح خصوصیات رئولوژیکی قیر خالص 70-60 مورد استفاده قرار گرفتند. در این تحقیق، رفتار خستگی و شیارشدگی قیرها با انجام آزمایشهای (LAS)1 و (MSCR) 2 مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش تنش خزشی دوگانه و باربرداری (MSCR) به منظور بدست آوردن درصد بازگشت (R)3 و مدول غیرقابل بازگشت (Jnr)4 و درصد اختلاف در مدول غیرقابل بازگشت (Jnr-diff)5 قیرهای اصلاح شده مختلف انجام شد. نتایج نشان می دهد که قیر اصلاح شده با 3% ساسوبیت دارای مقادیر درصد بازگشت کرنش بیشتر ، مدول غیرقابل بازگشت بیشتر و اما دارای حساسیت بیشتری نسبت به افزایش ناگهانی در سطح تنش در مخلوط هستند. اما قیرهای اصلاح شده با رئوفالت و زایکوترم افزایش کمی در پارامتر R و کاهش کمی در پارامتر Jnr در دمای 64 درجه سانتیگراد از خود نشان دادند. نتایج آزمایش LAS نشان می دهد برای سطوح کرنش پایین، عمر خستگی آسفالتهای اصلاح شده با 1% ساسوبیت دارای بیشترین مقدار می باشد. در حالیکه، در سطوح کرنش بالاتر، قیرهای اصلاح شده با 2% رئوفالت دارای عمر خستگی بهتری نسبت به دیگر قیرهای اصلاح شده می باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of fatigue and rutting characteristics of bitumens containing Warm additives

نویسندگان [English]

  • Hasan Ziari 1
  • Rezvan Babagoli 2
  • Peyman Mirzababaie 3
1 Professor, Department of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
2 Department of Civil Engineering, University of Science and Technology of Mazandaran, Behshahr, Mazandaran, Iran.
3 PhD Student, Civil and Environmental Engineering Department, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In order to reduce fuel consumption and CO2 emission in producing and paving asphalt concrete, the warm technology has gained a lot of interests in the recent years in academia and/or industry. In this research study, three warm additives (Sasobit, Rheofalt, and Zycotherm) were used to modify original binder (60-70 penetration grade. (The test data are used to assess the stress sensitivity of asphalt binders at different percentages of additives. The binder fatigue and rutting performance was evaluated through Linear Amplitude Sweep (LAS) and multiple stress creep and recovery (MSCR) test, respectively. The multiple stress creep and recovery (MSCR) test was used to determine the percent recoveries (R), the non-recoverable compliances (Jnr) and the percent differences in non-recoverable compliances (Jnr-diff) of these modified asphalt binders. Results indicated that 3% Sasobit modified binder has the highest percent recovery value and the lowest Jnr value, but had the highest sensitivity to a sudden increase in the stress level inside the asphalt mixture. Unlike the other asphalt binders, the rheofalt and zycotherm modified binders showed small increases in R and slight decreases in Jnr at 64°C temperature. The LAS test results demonstrated that for low strain levels, the fatigue behavior of asphalt binders modified with 1% Sasobit, is the highest one. However, for high strain levels, the 2% Rheofalt had a better fatigue behavior than the other modified binders.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Modified asphalt binders
  • 
Linear amplitude sweep (LAS)
  • 
Multiple stress creep and recovery (MSCR)
  • Warm mix asphalt
  • Rutting
AASHTO TP70. 2010. “Standard Practice for Multiple Stress Creep Recovery Test of Asphalt Binder Using a Dynamic Shear Rheometer”. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C.

AASHTO TP101-14. 2014. “Estimating Damage Tolerance of Asphalt Binders Using the Linear Amplitude Sweep”. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C.

Anderson, M., D’Angelo, J. and Walker, D. 2010. “MSCR: A better tool for characterizing high temperature performance properties”. Asphalt, The Magazine of the Asphalt Institute, Lexington, KY, http://www.asphaltmagazine.com/news/detail.dot?id= d90e7ce8-f127-4617-ac1d-7d788e2df710(Jul. 28, 2013).

D’Angelo, J. 2010. “The multiple stress creep recovery (MSCR) procedure”. Federal Highway Administration, Washington, http://www.fhwa.dot.gov/pavement/materials/ pubs/hif11038/hif11038.pdf.

D’Angelo, J., Kluttz, R., Dongre, R., Stephens, K. and Zanzotto, L. 2007. “Revision of the superpave high temperature binder specification: The multiple stress creep recovery test”. Asphalt Paving Technol., 76: 123-162.

Hurley, G.C. and Prowell, B.D. 2005. “Evaluation of Asphamin Zeolite for Use in Warm Mix Asphalt”. NCAT Report 05-04, Auburn University, Auburn, USA.

HAFEEZ I, KAMAL M A. Creep compliance: A parameter to predict rut performance of asphalt binders and mixtures [J]. Arabian Journal for Science and Engineering, 2014, 39(8): 5971−5978.

Johnson, C. 2010. “Evaluation of accelerated procedures for fatigue characterization of asphalt binders”. PhD Thesis, University of Wisconsin, Madison.

Lee, H.J. and Kim, Y.R. 1998. “Viscoelastic constitutive model for asphalt concrete under cyclic loading”. ASCE, J. Eng. Mech., 124: 32-40.

LAUKKANEN O V, SOENEN H, PELLINEN T, HEYRMAN S, LEMOINE G. Creep-recovery behavior of bituminous binders and its relation to asphalt mixture rutting [J]. Materials and Structures, 2015, 48(12): 4039−4053.

Nuñez, J.Y.M., Domingos, M.D.I. and Faxina, A.L. 2014. “Susceptibility of low-density polyethylene and polyphosphoric acid-modified asphalt binders to rutting and fatigue cracking”. Constr. Build. Mater., 73: 509-514.

Park, S.W., Kim, Y.R. and Schapery, R.A. 1996. “A viscoelastic continuum damage model and its application to uniaxial behavior of asphalt concrete”. Mech. Mater., 24: 241-255.

Prowell, B.D. 2007. “Warm Mix Asphalt”. The International Technology Scanning Program Summary Report, American Trade Initiatives, Alexandria, USA.

Silva, H.M.R.D., Oliveira, J.R.M., Peralta, J. and Zoorob, S.E. 2010a. “Optimization of warm mix asphalts using different blends of binders and synthetic paraffin wax contents”. Constr. Build. Mater., 24(9): 1621-1631.

Silva, H.M.R.D., Oliveira, J.R.M., Ferreira, C.I.G. and Pereira, P.A.A. 2010b. “Assessment of the performance of warm mix asphalt in road pavements”. Int. J. Pave. Res. Technol., 3(3): 119-127.

Wang, L.B., Wang, X., Mohammad, L. and Wang, Y.P. 2004. “Application of mixture theory in the evaluation of mechanical properties of asphalt concrete”. J. Mater. Civ. Eng., 16: 167-174.

WASAGE T L, STASTNA J, ZANZOTTO L. Rheological analysis of multi-stress creep recovery (MSCR) test [J]. International Journal of Pavement Engineering, 2011, 12(6): 561−568.

Xiao, F., Zhao, W. and Amirkhanian, S.N. 2009a. “Fatigue behavior of rubberized asphalt concrete mixtures containing warm asphalt additives”. Constr. Build. Mater., 23(10): 3144–3151.

 Xiao, F., Amirkhanian, S.N. and Juang, H.C. 2009b. “Prediction of fatigue life of rubberized asphalt concrete mixtures containing reclaimed asphalt pavement using artificial neural networks”. J. Mater. Civ. Eng., 21(6): 253-261.

You, A. and Buttlar, W.G. 2004. “Discrete element modeling to predict the modulus of asphalt concrete mixtures”. J. Mater. Civ. Eng., 16:140-146.

Zhao, W., Xiao, F., Amirkhanian, S.N. and Putman, B.J. 2012. “Characterization of rutting performance of warm additive modified asphalt mixtures”. Constr. Build. Mater., 31: 265-272.