ارزیابی عملکرد حساسیت رطوبتی مخلوطهای آسفالتی حاوی آمیخته پلیمری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

3 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

یکی از اهداف مهم پژوهشگران صنعت راه­سازی در راستای تأمین ایمنی و راحتی استفاده­کنندگان از مسیر، حفظ روسازی‌های آسفالتی در برابر خرابی‌ها و عوامل محیطی، از جمله رطوبت و خرابی رطوبتی، می‏باشد. اصلاح خواص قیر و مخلوط‌های آسفالتی به منظور کاهش شدت خرابی‏ها و هزینه‏های تعمیر و نگهداری روسازی، امری اجتناب­ناپذیر است. پلیمر استایرن بوتادین استایرن به­عنوان یکی از پرکاربردترین پلیمرهای مصرفی، برای بهبود خواص عملکردی آسفالت می‏باشد، لیکن، از آن جهت که این پلیمر وارداتی بوده و قیمت نسبتاً زیادی دارد، ارزیابی‏های اقتصادی مهندسین را به استفاده از مواد جایگزین سوق می­دهد. در این پژوهش، به منظور بهبود خواص قیر، آمیخته­ای از ترکیب دو نوع پلیمر تولید داخلی ارزان­تر با هدف دستیابی به ترکیبی شبیه به پلیمرهای الاستوپلاستومر استفاده شده است. در این راستا، ترکیب SBR و PP هر کدام به میزان 50% آمیخته، در نسبت­های 3، 4 و 5 درصد وزن قیر و برای مقایسه عملکرد آن­ها پلیمر SBS نیز در نسبت‏های 4 و 5 درصد وزن قیر در مخلوط آسفالتی به­کار گرفته شد. به منظور ایجاد پایداری مناسب پلیمر در قیرهای اصلاح شده، از نانورس به میزان 5/1 درصد وزنی قیر استفاده گردید. نتایج آزمایش‏های مارشال، کشش غیرمستقیم، مدول برجهندگی، جوشان تگزاس و شیار چرخ نشان داد که میزان اثرگذاری 5% از آمیخته پلیمری مشابه و کمی بهتر از SBS  و 20% افزایش بیشتر از نمونه شاهد (فاقد افزودنی) است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Performance Evaluation of Moisture Sensitivity of Asphalt Mixture Containing Polymer Blends

نویسندگان [English]

  • Mahmoud Ameri 1
  • Sayed Farhad Chavoshian Naeni 2
  • Mostafa Vamegh 3
1 School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology
2 School of Civil Engineering., Iran University of science and Technology, Tehran, Iran.
3 School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

One of the important goals of the researchers is reduce the damage of asphalt pavement in order to the increses of safety of road users. The moisture is known as one of the environmental asphalt failure factor which attracted researcher’s attention.  The modification would results in failure reduction and maintenance cost. SBS polymer is one of the most widely used polymers to improve the asphalt functional properties, but importing this polymer causes it much costly. So, economic assessments lead engineers to use alternative materials. In this study, in order to improve the properties of binder, a combination of two inexpensive domestic (made by Iran) polymer is used to achieve a compound similar to Thermoplastic elastomers polymer. In this regard, polymer blends of SBR and PP with same amount has been mixed. Then, this combination of polymers has been added to bitumen with ratios of 3, 4 and 5% of weight. On the other side, in order to compare performances, SBS polymer was also used in ratios of 4 and 5% in bitumen of asphalt mixtures.  Moreover, in order to provide polymer stability in modified bitumen, namoclay has been added 1.5% of binder weight. Results of Marshall stability test, indirect tensile test, resilient modulus and Texas boiling test has been compared. The results has been shown equal and better performance of mixture contains 5% polymer blends in comparison with mixture contains 5 % SBS; and indicates a 20% increase in moisture resistance compared to the unmodified sample.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hot Mix Asphalt
  • Moisture susceptibility
  • Polymer Blend
  • Nonoclay
  • Indirect tensile strength
  • Texas boiling

چاوشیان نائینی، س. ف. و عامری، م. 1396. "بررسی و مقایسه اثر آمیخته SBRPS و SBS بر خستگی مخلوط­های آسفالتی. فصلنامه مهندسی حمل و نقل, 9 (ویژه­نامه روسازی): 105-119.

سازمانمدیریتوبرنامه‌ریزیکشور. 1390. "آییننامه روسازی آسفالتی راه­های ایران". نشریه شماره 234، وزارت راه و شهرسازی، تهران.

عامری، م.، وامق، م.، روح­الامینی، ح. و بمانا، ک. a1394. "ارزیابی حساسیت رطوبتی در مخلوط­های آسفالتی گرم (HMA) حاوی نانورس". فصلنامه مهندسی حمل ‌و نقل، 6(4): 613-626.

عامری, م.، یوسفی، ع. ا. و شکرگذار، م. 1394. "اثر آمیخته پلیمری بر رفتار قیر". هفتمین همایش قیر و آسفالت ایران، تهران.

میر، ع.، امینیان، پ. و آقایان، ا. 1395. "تعیین پتانسیل مخلوط‌های آسفالتی گرم حاوی افزودنی پلیمری و معدنی در برابر خرابی رطوبتی". مجله مهندسی زیرساخت‌های حمل ‌و نقل، 2(1): 91-106.

AASHTO T283-99. 2000. “Standard method of test for resistance of compacted asphalt mixtures to moisture-induced damage”. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, DC, USA.

Abdel-Goad, M. A. 2006. “Waste polyvinyl chloride-modified bitumen”. J. Appl. Polym. Sci., 101(3): 1501-1505.

Abdul-Mawjoud, A. A. and Thanoon, L. S. 2015. “Evaluation of SBR and PS-modified asphalt binders and HMA mixtures containing such binders”. Appl. Res. J., 1: 460-469.

Aksoy, A., Şamlioglu, K., Tayfur, S. and Özen, H. 2005. “Effects of various additives on the moisture damage sensitivity of asphalt mixtures”. Constr. Build. Mater., 19(1): 11-18.

Ameri, M., Mansourian, A., Ashani, S. S. and Yadollahi, G. 2011. “Technical study on the Iranian Gilsonite as an additive for modification of asphalt binders used in pavement construction”. Constr. Build. Mater., 25(3): 1379-1387.

Ameri, M., Vamegh, M., Imaninasab, R. and Rooholamini, H. 2016. “Effect of nanoclay on performance of neat and SBS-modified bitumen and HMA”. Petrol. Sci. Technol., 34(11-12): 1091-1097.

Asphalt Academy. 2007. “Technical guideline: The use of modified binders in road construction”. Second edition, Pretoria, CSIR Built Environment.

ASTM D3625. 2012. “Standard practice for effect of water on bituminous-coated aggregate using boiling water”. ASTM International, PA, USA.

ASTM D4123-82. 1995. “Standard test method for indirect tension test for resilient modulus of bituminous mixtures”. ASTM International, PA, USA.

Dehnad, M. H., Khodaii, A. and Moghadas Nejad, F. 2013. “Moisture sensitivity of asphalt mixtures under different load frequencies and temperatures”. Constr. Build. Mater., 48: 700-707.

Fang, C., Yu, R., Liu, S. and Li, Y. 2013. “Nanomaterials applied in asphalt modification: A review”. J. Mater. Sci. Technol., 29(7): 589-594.

Grenfell, J., Ahmad, N., Liu, Y., Apeagyei, A., Large, D. and Airey, G. 2014. “Assessing asphalt mixture moisture susceptibility through intrinsic adhesion, bitumen stripping and mechanical damage”. Road Mater. Pavement Design, 15(1): 131-152.

Garba, R. 2002. “Permanent deformation properties of asphalt concrete mixtures”. Ph.D. Thesis, NTNU, Norway.

Hesami, S., Ameri, M., Goli, H. and Akbari, A. 2015. “Laboratory investigation of moisture susceptibility of warm-mix asphalt mixtures containing steel slag aggregates”. Int. J. Pavement Eng., 16(8): 745-759.

Kennedy, T.W., Roberts, F.L. and Anagnos, J.N., 1984. “Texas boiling test for evaluating moisture susceptibility of asphalt mixtures (No. FHWA-TX-85-63+ 253-5)”. Center for Transportation Research, Bureau of Engineering Research, University of Texas at Austin.

Kok, B. V. and Yilmaz, M. 2009. “The effects of using lime and styrene–butadiene–styrene on moisture sensitivity resistance of hot mix asphalt”. Constr. Build. Mater., 23(5): 1999-2006.

Li, J., Ni, F., Jin, J. and Zhou, Z. 2017. “A comparison of rejuvenator and styrene–butadiene rubber latex used in hot in-place recycling”. Road Mater. Pavement Design, 18(1): 101-115.

Majidzadeh, K. and Brovold, F. N. 1968. “Effect of water on bitumen-aggregate mixtures”. Highway Research Board.

Nciri, N., Kim, N. and Cho, N. 2017. “New insights into the effects of styrene-butadiene-styrene polymer modifier on the structure, properties, and performance of asphalt binder: The case of AP-5 asphalt and solvent deasphalting pitch”. Mater. Chem. Phys., 193: 477-495.

Robinson, H. 2005. “Polymers in asphalt”. Vol. 15, No. 11, Smithers Rapra Publishing.

Stuart, K. D. 1990. “Moisture damage in asphalt mixtures-a state-of-the-art report”. Research Development and Technology, Turner-Fairbank Highway Research Center.

Wang, S., Zhang, Y. and Zhang, Y. 2003. “SBS/carbon black compounds give asphalts with improved high-temperature storage stability”. Polym. Polym. Compos., 11(6): 477-485.

Xiao, F., Amirkhanian, S. N. and Luo, Z. 2016. “Performance properties of alternative polymerized asphalt mixtures containing various antistripping additives”. J. Mater. Civ. Eng., 28(8): 04016050.

Yeole, C., Khanapure, V. U., Joshi, V. P. and Shelake, A. 2017). “Utilization of industrial polypropylene (PP) waste in asphalt binder for flexible pavements”. Int. Res. J. Eng. Technol., 4(6): 2011-2016.

Yousefi, A. A., Ait-Kadi, A. and Roy, C. 1998. “Effect of elastomeric and plastomeric tougheners on different properties of recycled polyethylene”. Adv. Polym. Technol., 17(2): 127-143.

Zhang, Q., Wang, T., Fan, W., Ying, Y. and Wu, Y. 2014. “Evaluation of the properties of bitumen modified by SBS copolymers with different styrene–butadiene structure”. J. Appl. Polym. Sci., 131(12).