بررسی رفتار رئولوژیک قیر و ماستیک اصلاح شده با افزودنی ساسوبیت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد راه و ترابری، دانشگاه سمنان

چکیده

قیر و ماستیک (مخلوط قیر و فیلر) یکی از اجزای سازنده مخلوط­های آسفالتی هستند که تأثیر به­سزایی بر رفتار و عملکرد آن­ها دارند. در سال‌های اخیر، مطالعات زیادی در زمینه ارزیابی خواص رئولوژیک قیر صورت پذیرفته است. در مطالعه حاضر، خواص رئولوژیک قیر و ماستیک اصلاح‌شده با افزودنی آسفالت نیمه گرم (ساسوبیت) مورد ارزیابی قرار گرفته است. قیر پایه با درجه عملکردی PG64-16 بود که با 5/1 درصد وزنی قیر افزودنی ساسوبیت اصلاح گردید. برای تهیه ماستیک نیز فیلر سیلیسی رودخانه‌ای به نسبت برابر با قیر به آن افزوده شد. آزمایش‌های روسازی ممتاز برای قیر ازجمله رئومتر برشی دینامیک و رئومتر تیرچه خمشی روی قیر و ماستیک‌های اصلاحی و پایه صورت گرفتند. پارامترهای شیارشدگی و خستگی  مصالح تعیین و مقایسه شدند و جهت نمایش جامع رفتار رئولوژیک قیر و ماستیک، منحنی اصلی مصالح ایجاد گردید. نتایج مطالعات نشان می‌دهد که افزودنی ساسوبیت، مدول مختلط قیر و ماستیک را در دمای زیاد به ترتیب تا 60 و 100 درصد افزایش داده و زاویه فاز را به صورت محدود (5%) کاهش داده است. ساسوبیت، پارامتر شیارشدگی در قیر و ماستیک را تا دو برابر افزایش داده است. پارامتر خستگی در قیر خالص، با افزودن ساسوبیت تغییر چندانی نداشته است. در حالی‌ که ساسوبیت، پارامتر خستگی در ماستیک را 20 تا 30 درصد افزایش داده و مقاومت خستگی آن را کاهش داده است. مدل منحنی اصلی نیز به خوبی بر داده­های آزمایشگاهی قیر و ماستیک اصلاحی با ساسوبیت برازش داده شد که امکان بررسی جامع رفتار مصالح در بازه وسیع دمایی و فرکانسی را می­دهد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Rheological Behavior of Bitumen and Mastic Modified with Sasobit Additive

نویسندگان [English]

  • Gholamali Shafabakhsh 1
  • Mehrdad Ramazanzadeh Andavary 2
1 Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, I. R. Iran.
2 Graduated MSc., Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, I. R. Iran
چکیده [English]

Bitumen and mastic (mixture of bitumen and filler) are one of the components of asphalt mixtures, which have great influence on their behavior and performance. In recent years, many studies have been carried out on the evaluation of rheological properties of bitumen. In the present study, rheological properties of bitumen and mastic modified with warm mix asphalt additive (Sasobit) have been evaluated. The neat bitumen had a performance grade of PG64-16 that was modified with 1.5% by weight of bitumen using Sasobit additive. To prepare the mastic, siliceous riverrine filler was added with equal ratio to the bitumen. The superpave experiments for bitumen using dynamic shear rheometer and bending beam rheometer were carried out on base and modified bitumen and mastic. The fatigue and rutting parameters of the materials were determined and compared and master curve of the materials was created for general presentation of the rheological behavior of bitumen and mastic. Results indicated that Sasobit significantly increased the bitumen and mastic dynamic modulus (up to 60 and 100 %, respectively) at high temperatures, and reduced their phase angle by 5%. Sasobit has doubled the rutting parameter of bitumen and mastic. The fatigue parameter in pure bitumen did not change significantly with addition of the Sasobit, while Sasobit increased the fatigue parameter in mastic (20-30 %) and reduced fatigue resistance. The master curve model was well-fitted on experimental bitumen and mastic data modified with Sasobit, which allows comprehensive examination of the material behavior over a wide range of temperature and frequency.

کلیدواژه‌ها [English]

  • sasobit
  • Mastic
  • Rheological behavior
  • Master curve
  • Rutting and fatigue
AASHTO M320. 2015. “Standard Specification for Performance-graded Asphalt Binder”. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C.
AASHTO R28. 2015. “Standard Practice for Accelerated Aging of Asphalt Binder Using a Pressurized Aging Vessel (PAV)”. American Association of State and Highway Transportation Officials, Washington, D.C.
AASHTO T240. 2015. “Standard Method of Test for Effect of Heat and Air on a Moving Film of Asphalt Binder (Rolling Thin-Film Oven Test). American Association of State and Highway Transportation Officials, Washington, D.C.
AASHTO T313. 2015. “Standard Method of Test for Determining the Flexural Creep Stiffness of Asphalt Binder Using the Bending Beam Rheometer (BBR)”. American Association of State and Highway Transportation Officials, Washington, D.C.
AASHTO T315. 2015. “Standard Method of Test for Determining the Rheological Properties of Asphalt Binder Using a Dynamic Shear Rheometer (DSR)”. American Association of State and Highway Transportation Officials, Washington, D.C.
Abdullah, M.E.,  Zamhari, K.A., Shamshudin, M.K., Rosli, H.M. and Idham, M.K. 2013. “Rheological properties of asphalt binder modified with chemical warm asphalt additive”. Adv. Mater. Res., 671-674: 1692-1699.
Al-Khateeb, G.G. and Al-Akhras, M.N. 2011. “Properties of portland cement-modified asphalt binder using superpave tests”. Constr. Build. Mater., 25(2): 926-932.
Asgharzadeh, S.M., Tabatabaee, M., Naderi, K. and Partl, M.N. 2015. “Evaluation of rheological master curve models for bituminous binders”. Mater. Struc., 48: 393-406.
Baumgaertel, M. and Winter, H. 1989. “Determination of discrete relaxation and retardation time spectra from dynamic mechanical data”. Rheol. Acta, 28(6): 511-519.
Button, J.W., Estakhri, C. and Wimsatt, A. 2007. “A Synthesis of Warm Mix Asphalt”.  No. FHWA/TX-07/0-5597-1, Texas Transportation Institute, Texas A & M University, College Station, TX.
Canestrari, F., Graziani, A., Pannunzio, V. and Bahia, H.U. 2013. “Rheological properties of bituminous binders with synthetic wax”. Int. J. Pavement Res. Technol., 6(1): 15-21.
Jamshidi, A., Golchin, B., Hamzah, M.O. and Turner, P. 2015. “Selection of type of warm mix asphalt additive based on the rheological properties of asphalt binders”. J. Cleaner Production, 100: 89-106.
Hopkins, I.L. and Hamming, R.W. 1957. “On creep and relaxation”. J. Appl. Phys., 28(8); 906-909.
Kavussi, A. and Hicks, R.G. 1997. “Properties of bituminous mixtures containing different fillers”. J. Assoc. Asphalt Paving Technol., 66: 153-186.
Rowe, G.M. and Sharrock, M. 2011. “Alternate shift factor relationship for describing temperature dependency of viscoelastic behavior of asphalt materials”. J. Transport. Res. Board, 2207: 125-135.
Rowe, G.M., Sharrock, M.J., Bouldin, M.G. and Dongre, R.N. 2001. “Advanced technique to develop asphalt master curves from the bending beam rheometer”. Petrol. Coal, 43(1): 54-59.
Sadeq, M., Masad, E., Al-Khalid, H., Sirin, O. and Little, D. 2016. “Rheological evaluation of short-and long-term performance for warm mix asphalt (WMA) binders”. 8th RILEM International Symposium on Testing and Characterization of Sustainable and Innovative Bituminous Materials, Springer.
Sobolev, K., Vivian, I.F., Saha, R., Wasiuddin, N.M. and Saltibus, N.E. 2014. “The effect of fly ash on the rheological properties of bituminous materials”. Fuel, 116: 471-477.
Yan, K.Z., Xu, H.B. and Zhang, H.I. 2013. “Effect of mineral filler on properties of warm asphalt mastic containing Sasobit”. Constr. Build. Mater., 48: 622-627.