بررسی اثر آمیخته پلیمری بر خستگی مخلوط‌های آسفالتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

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

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

4 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

چکیده

در پی اعمال بارهای ترافیکی سنگین و محورهای متنوع امروزی، ضرورت اصلاح خواص قیر و مخلوط‌های آسفالتی به‌منظور کاهش شدت خرابی‌ها و هزینه‌های تعمیر و نگهداری روسازی، امری اجتناب‌ناپذیر است. خستگی آسفالت نوعی خرابی سازه‌ای است که محققین زیادی را به دنبال یافتن راه‌هایی برای مقابله با این خرابی سوق داده است. یکی از این راه‌ها، به‌کارگیری ترکیبات پلیمری به‌منظور اصلاح خواص قیر و نهایتاً مخلوط‌های آسفالتی است. در این پژوهش، از ترکیب دو پلیمر ارزان قیمت تولید داخل با نام‌های تجاری SBR و PP و با نسبت‌هایی برابر در مخلوط‌های آسفالتی استفاده شده و تأثیر عملکرد خستگی این ترکیب پلیمری با پلیمر گران­قیمت و وارداتی SBS مقایسه ‌گردید. در این راستا، آزمون‌های خستگی تیر خمشی و خستگی کشش غیرمستقیم روی نمونه‌های آسفالتی انجام گرفت. نتایج نشان داد که ترکیب دو پلیمر با بهبود عملکرد خستگی مخلوط‌های آسفالتی موجب افزایش تا بیشتر از 50% عمر خستگی به نسبت پلیمر SBS گشته و می‌توان از آن به‌عنوان یک افزودنی مقرون به‌صرفه برای جایگزینی پلیمر SBS استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Polymer Blends on Fatigue of Asphalt Mixtures

نویسندگان [English]

  • Mostafa Vamegh 1
  • Mahmoud Ameri 2
  • Sayed Farhad Chavoshian Naeni 3
  • Mohamad Hasan Mirabimoghadam 4
1 PhD Candidate, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, I. R. Iran.
2 Professor, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, I. R. Iran.
3 MSc. Student, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, I. R. Iran.
4 Assistant Professer, Civil Engineering Departemrnt, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, I. R. Iran.
چکیده [English]

Damage in asphalt pavements due to repetitive stresses and strains caused by both traffic loading and environmental factors can manifest itself as fatigue and thermal cracking, respectively. Cracking is considered as a primary distress mechanism in asphalt pavements. Many studies have been carried out on resolving these distresses. One of these ways is the use of polymer modifiers to improve the properties of asphalt binder and asphalt mixtures. Therefore, this research was conducted to study the effects of domestic polymers (with trade names of SBR and PP) in equal proportions on the fatigue properties of asphalt mixtures compared to expensive imported polymer (called SBS). Accordingly, four-point beam fatigue and indirect resilient modulus tests were carried out. It was found that combination of PP and SBR leads to better preservation of fatigue performance of modifed mixes and increases the fatigue life up to 50% compared to SBS-modified mix. Consequently, such polymers combination can be more beneficial than using SBS polymer.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hot Mix Asphalt
  • Fatigue life
  • Polymer Blend
  • Bending beam fatigue test
  • Nanoclay
چاوشیان نائینی، س. ف. و عامری، م. 1396. "بررسی و مقایسه اثر آمیخته SBRPS و SBS بر خستگی مخلوط­های آسفالتی. فصل­نامه مهندسی حمل‌ونقل, 9 (ویژه­نامه روسازی): 105-119.

سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور. 1390. "آیین‌نامه روسازی آسفالتی راه­های ایران". نشریه شماره 234، وزارت راه و شهرسازی، تهران.

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

AASHTO PP5. 1993. “The laboratory evaluation of modified asphalt systems”. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, DC, USA.

AASHTO T321-14. 2014. “Standard method of test for determining the fatigue life of compacted asphalt mixtures subjected to repeated flexural bending”. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, DC, USA.

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(9): 460-469.

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 Institute. 2007. “MS-4 The Asphalt Handbook”. 7th Edition.

ASTM D1599. 1998. “Test method for resistance of plastic flow of bituminous mixtures using Marshall apparatus”. ASTM International, PA, USA.

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

Barzegari, M. R., Yousefi, A. A. and Zeynali, M. 2002. “Bitumen modification via PS/PB Blend”. Iran. J. Polymer Sci. Technol., 16(67): 303-311.

Cong, L., Peng, J., Guo, Z. and Wang, Q. 2017. “Evaluation of fatigue cracking in asphalt mixtures based on surface energy”. J. Mater. Civ. Eng., 29(3): D4015003.

Imaninasab, R. and Joodaki, S. 2016. “Performance evaluation of polyamine anti-stripping additives”. Proc. Inst. Civ. Eng.-Constr. Mater. Doi.org/10.1680/jcoma.15.00066.

Khattak, M. and Baladi, G. 2001. “Fatigue and permanent deformation models for polymer-modified asphalt mixtures”. Transport. Res. Record: J. Transport. Res. Board, 1767: 135-145.

Kök, B. V. and Çolak, H. 2011. “Laboratory comparison of the crumb-rubber and SBS modified bitumen and hot mix asphalt”. Constr. Build. Mater., 25(8): 3204-3212.

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.

Liang, M., Xin, X., Fan, W., Luo, H., Wang, X. and Xing, B. 2015. “Investigation of the rheological properties and storage stability of CR/SBS modified asphalt”. Constr. Build. Mater., 74: 235-240.

Lu, X. and Isacsson, U. 2000. “Modification of road bitumens with thermoplastic polymers”. Polymer Testing, 20(1): 77-86.

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

Navarro, F. J., Partal, P., García-Morales, M., Martín-Alfonso, M. J., Martinez-Boza, F., Gallegos, C., Bordado, J. C. M. and Diogo, A. C. 2009. “Bitumen modification with reactive and non-reactive (virgin and recycled) polymers: A comparative analysis”. J. Ind. Eng. Chem., 15(4): 458-464.

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”. iSmithers Rapra Publishing, 128 p.

Rossmann, S. 2007. “Technical guideline: The use of modified binders in road construction”. Pretoria, Asphalt Academy, Second Edition.

Sadeghpour Galooyak, S., Dabir, B., Nazarbeygi, A. E. and Moeini, A. 2010. “Rheological properties and storage stability of bitumen/SBS/montmorillonite composites”. Constr. Build. Mater., 24(3): 300-307.

Salehfard, R., Abdi, A. and Amini, B. 2016. “Effect of SBR/NC on the rheological properties of bitumen and fatigue resistance of hot mix asphalt”. J. Mater. Civ. Eng., 29(5): 04016282.

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

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.