ارزیابی خصوصیات عملکردی میان لایه ی جاذب تنش ماسه آسفالتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده عمران و محیط زیست دانشگاه تربیت مدرس تهران ایران

2 استادیار، دانشکده عمران و محیط‏زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

3 استاد، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

بهسازی روسازی­های استهلاک­یافته با اجرای روکش یکی از روش­های متداول تقویت و احیاء راه‌ها به شمار می‌رود. ترک انعکاسی یکی از خرابی­های اصلی روکش­های آسفالتی می­باشد که سالانه باعث ایجاد خرابی در راه­ها و مستهلک شدن آن­ها می­شود. ترک­های انعکاسی معمولاً از زیر لایه­ی روکش شروع شده و به سمت رویه­ی راه ادامه پیدا می­کند. ترک‌خوردگی در سطح روسازی همچنین باعث نفوذ آب، نمک و دیگر مواد مضر به درون روسازی می‌شود که به‌نوبه‌ی خود منجر به افزایش سرعت رشد خرابی­ها می­گردد. استفاده از میان­لایه­ی جاذب تنش (SAMI) یکی از روش‌هایی است که به‌منظور جلوگیری از انعکاس ترک به لایه­ی روکش به­کار می‌رود. یکی از انواع میان­لایه‌های جاذب تنش، میان­لایه‌ی ماسه آسفالتی است که استفاده از آن در سال­های اخیر مرسوم شده است. در این پژوهش، خواص عملکردی میان­لایه­ی ماسه آسفالت و همچنین میان­لایه­ی ماسه آسفالت اصلاح‌شده با پودر لاستیک مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، از آزمایش کشش غیرمستقیم، به‌منظور تعیین مقاومت لایه­ها­ی آسفالتی در برابر ترک‌خوردگی، استفاده گردید. همچنین، با استفاده از آزمایش فوق، انرژی شکست میان‏لایه ماسه آسفالت تعیین و با لایه‌ی روکش آسفالت داغ مقایسه گردید. آزمایش لاتمن اصلاح‌شده و آزمایش کیفی آب جوشان تگزاش نیز به‌منظور حساسیت رطوبتی میان­لایه‌ها مورد استفاده قرار گرفتند. برای تعیین خصوصیات شیارشدگی میان­لایه­ها از آزمایش شیارشدگی چرخ استفاده گردید. نتایج این آزمایش‌ها نشان داد که میان­لایه ماسه آسفالت تا حدود زیادی می‌تواند انرژی موجود برای ایجاد ترک انعکاسی را مستهلک کند. همچنین، با افزودن پودر لاستیک و تقویت خواص الاستیک لایه­ی آسفالتی، استهلاک انرژی افزایش یافته و نهایتاً مقاومت میان­لایه در برابر نفوذ آب و عریان­شدگی نیز بهبود یافت. آزمایش شیارشدگی نشان داد که هرچند مقدار شیارشدگی در روسازی دارای میان­لایه ماسه آسفالت به‌مراتب بیشتر از روسازی فاقد آن می­باشد، اما با افزودن پودر لاستیک می­توان تا حدود زیادی مقدار شیارشدگی را کاهش داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluating the Performance Properties of Sand Asphalt Stress Absorbing Membrane Interlayer

نویسندگان [English]

  • Moein Biglari 1
  • Seyed mohammad Asgharzadeh 2
  • amir Kavussi 3
1 Faculty of enviromental and civil engineering Tarbiat Modares Universuty Tehran Iran
2 Faculty of civil engineering tarbiat modares university tehran iran
3 Faculty of civil engineering Tarbiat Modares University Tehran Iran
چکیده [English]

Pavement rehabilitation can be accomplished using a variety of methods among them asphalt overlay is the most common ones. Reflective cracking occurs on the overlay surface after a short period of time, which is the most important distress annually threatening the durability of new overlays. Usually, reflective cracking starts from the base layer and continues towards the overlay. Surfacial cracking also causes infiltration of water, salts and other harmful materials which increases the speed of deteriorations. Stress Absorbing Membrane Interlayers (SAMI) can be used to postpone the reflective cracking in the overlays. Nowadays, sand asphalt is a common mixture to be used as a SAMI material. In this research, the performance properties of a sand asphalt interlayer, in an unmodified condition, as well as a crumb rubber modified (CRM) sand asphalt interlayer was evaluated. Indirect tensile strength was selected as an indicator of asphalt layer resistance to cracking. Also, by using the above test, the fracture energy of sand asphalt interlayer was determined and then was compared to that of regular dense graded asphalt used as an overlay. Modified Lottman test and Texas boiling water test were conducted to evaluate the moisture susceptibility of sand asphalt mixtures. A wheel-track test was also performed on the selected samples to evaluate the rutting potential of sand asphalt interlayer mixtures. The test results showed that sand asphalt mixtures can stand higher levels of energy before reflective cracking. Sand asphalt mixture using crumb rubber modified binder was also shown to be more resistance to moisture induced distresses. The wheel-track rutting test results also showed that although the rutting potential of pavement section using an overlay over an unmodified sand asphalt mixture is much higher than the single overlay section, but this can be rectified using a CRM sand asphalt mixture as the interlayer.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hot Mix Asphalt
  • SAMI
  • Crumb Rubber
  • Reflective cracking
  • Fracture Energy
آقاجانی، پ. و مقدس نژاد، ف. ۱۳۹۰. "اصلاح مشخصات قیر با استفاده از افزودنی پودر لاستیک". ششمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه سمنان.

پورعباس، م.، مرندی، م. و جبال بارزی، م. ۱۳۹۰. "تأثیر استفاده از قیرهای اصلاح شده با پودر لاستیک ضایعاتی در کاهش آلودگی­های زیست­محیطی وافزایش عمر آسفالت". پنجمین همایش تخصصی مهندسی محیط‏زیست، دانشکده محیط‏زیست، دانشگاه تهران.

خانی سانیج، ح. خبیری، ر. اسمعیلی، م. 1395. "ارزیابی آزمایشگاهی روشهای مقابله با پدیده عریان شدگی در مخلوط‌های آسفالتی گرم". فصلنامه علمی - پژوهشی مهندسی حمل و نقل, 7(4): 688-679

کاووسی، ا.، تقوی زواره، ح. و آذرنیا، م. 2016. ارزیابی حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالتی حاوی گوگرد پلیمری با بکارگیری قیر لاستیکی.  مهندسی حمل و نقل، 7(3): 557-567.‎

AASHTO T-283. 2014. “Standard Method of Test for Resistance of Compacted Asphalt Mixtures to Moisture-Induced Damage”. American Association of State and Highway Transportation Officials.

Amirkhanian, S. N., Xiao, F. and Sockwell, K. 2015. “Performance properties of polymer modified pelletized asphalt mixtures”. ASCE, Airfield and Highway Pavements, pp. 120-130, http://dx.doi.org/10.1061/9780784479216.012.

Anderton, G. L., Cooper, G. L., Epps, J. A., Hansen, K. R., Jimenez, R. A., Krutz, N. C. and Stroup-Gardiner, M. 1992. “Construction productivity advancement research (CPAR) program”. No. CPAR-GL-92-2.

Asgharzadeh, S. M., Tabatabaee, N., Naderi, K. and Partl, M. 2013. “An empirical model for modified bituminous binder master curves”. Mater. Struc., 46(9): 1459-1471.

ASTM D6931. 2012. “Standard Test Method for Indirect Tensile (IDT) Strength of Bituminous Mixtures”. American Society for Testing and Material.

Baek, J., Al-Qadi, I. 2011. “Sand mix interlayer to control reflective cracking in hot-mix asphalt overlay”. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, (2227), 53-60.

Bahadori, A. M., Mansourkhaki, A. and Ameri, M. 2014. “A phenomenological fatigue performance model of asphalt mixtures based on fracture energy density”. J. Testing Eval., 43(1): 133-139.

Brown, E. R. and Bassett, C. E. 1989. “The effects of maximum aggregate size on properties of asphalt aggregate mixes”. Highway Research Center, Harbart Engineering Centre, Auburn University, Albama, Sponsored by National Stone Association, Washington, DC.

Caltabiano, M. A. and Brunton, J. M. 1991. “Reflection cracking in asphalt overlays (with discussion)”. Asphalt Paving Technology Conference, Seatle, WA.

Daučík, P., Hadvinová, M. and Višňovský, J. 2011. “Methods for determination of affinity between aggregate and bitumen”. 45th International Petroleum Conference, Bratislava, Slovak Republic.

Dhakal, N., Elseifi, M. A. and Zhang, Z. 2016. “Mitigation strategies for reflection cracking in rehabilitated pavements-A synthesis”. Int. J. Pave. Res. Technol., 9(3): 228-239.

Greene, J., Choubane, B., Chun, S. and Kim, S. 2012. “Effect of asphalt rubber membrane interlayer (ARMI) on instability rutting and reflection cracking of asphalt mixture”. Report No. FL/DOT/SMO/12-552, Florida Department of Transportation.

Hasan, Z., Hamid, B., Amir, I. and Danial, N. 2013. “Long term performance of warm mix asphalt versus hot mix asphalt”. J. Central South Univ., 20(1); 256-266.

Kim, S., Lee, S. J., Yun, Y. B. and Kim, K. W. 2014. “The use of CRM-modified asphalt mixtures in Korea: Evaluation of high and ambient temperature performance”. Constr. Build. Mater., 67: 244-248.

Mallick, R. B. and El-Korchi, T. 2009. “Pavement Engineering: Principles and Practices”. CRC Press.

Maupin, G. W. 1991. “Installation and early performance of a field test section of asphalt rubber concrete”. No. VTRC 92-IR1.

Mehrara, A. and Khodaii, A. 2013. “A review of state of the art on stripping phenomenon in asphalt concrete”. Constr. Build. Mater., 38: 423-442.

Molenaar, A., Heerkens, J. and Verhoeven, J. 1986. “Effects of stress absorbing membrane interlayers”. Proceedings of Association of Asphalt Paving Technologists.

Ogundipe, O. M. 2012. Mechanical behaviour of stress absorbing membrane interlayers. Doctoral Dissertation, University of Nottingham, UK.

Penman, J. and Hook, K. D. 2008. “The use of geogrids to retard reflective cracking on airport runways, taxiways and aprons”. RILEM International Conference on Cracking in Pavements, Chicago, IL.).

Shafabakhsh, G., Sadeghnejad, M. and Sajed, Y.  2014. “Case study of rutting performance of HMA modified with waste rubber powder. Case Studies Constr. Mater., 1: 69-76.

Shalaby, A. and L. Fréchette. 2000. “Reflective cracking on C-SHRP long term pavement performance sites. in reflective cracking in pavement research in practice”. Proceeding Of The 4th International Rilem Conference, 26-30 March, Ottawa, Canada.

Tarefder, R. A. and Zaman, A. M. 2009. “Nanoscale evaluation of moisture damage in polymer modified asphalts”. J. Mater. Civ. Eng., 22(7): 714-725.

Wang, H., Dang, Z., Li, L. and You, Z. 2013. “Analysis on fatigue crack growth laws for crumb rubber modified (CRM) asphalt mixing”. J. Constr. Build. Mater., 47: 1342-1349.

West, R., Page, G., Veilleux, J., Choubane, B. 1998.  “Effect of tire rubber grinding method on asphalt-rubber binder characteristics”. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, (1638): p. 134-140

Yang, J., Dai, P., Yu, B. and Yang, Y. 2008. “Asphalt sand stress absorbing interlayer used in asphalt pavement with semi-rigid base”. 6th RILEM International Conference on Cracking in Pavement, pp. 229-238.