ارزیابی تاثیر نانو اکسید آلومینیوم بر رفتار رئولوژیکی قیر لاستیکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه آموزشی عمران، دانشگاه پیام نور تهران شمال

2 عضو هیات علمی و مدیرگروه عمران

3 دانشگاه پیام نور

چکیده

در سالیان اخیر روند صعودی هزینه‌های مرمت و بازسازی روسازی های آسفالتی که در اثر افزایش مقدار و تکرار بارهای ترافیکی وارده به روسازی‌ها ایجاد شده است، موجب گردیده که گرایش به استفاده از قیر و آسفالت‌های اصلاح شده با مواد افزودنی بخصوص در راهها و نواحی با آمد و شد زیاد رو به افزایش باشد. تحقیقات فراوانی در زمینه شناسایی افزودنی مناسب به منظور بهبود عملکرد قیر و مخلوط آسفالتی صورت پذیرفته است. در این پژوهش به بررسی میزان کارایی و تاثیر همزمان نانو اکسید آلومینیوم (Al2O3) و پودر لاستیک بازیافتی به عنوان افزودنی در قیر به منظور بهبود عملکرد آن در برابر خرابی‌های ناشی از تغییرشکل و خستگی پرداخته شد. جهت دستیابی به اهداف این پژوهش ابتدا قیر با 20% پودر لاستیک و درصدهای مختلف نانواکسید آلومینیوم (0، 5/0، 1 و 5/1% وزنی قیر) ترکیب و سپس تحت آزمایشات کلاسیک و رئولوژی قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان داد که عملکرد قیر اصلاح شده با پودر لاستیک و نانو اکسیدآلومینیوم در دماهای متوسط و بالا بهبود یافت. بررسی نتایج نشان داد که استفاده از 20% پودر لاستیک و %5/1 نانواکسید آلومینیوم می‌تواند بهترین عملکرد رئولوژیکی را برای قیر در دماهای متوسط و بالا به همراه داشته باشد. پیش‌بینی می‌شود استفاده از این قیر قادر باشد رفتار مخلوط آسفالتی را بمنظور مقابله با خرابی خستگی و شیارشدگی تا حد قابل توجهی بهبود بخشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Aluminium Oxide Nano Effect on Rubber Bitumen Reological Behavior

نویسندگان [English]

  • Shahin Shabaani 1
  • mahmod krymanesh 2
  • mir hashemi 3
1 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Payame Noor University, Department of Center of North Tehran
2 civil engineering
3 pnu universiry
چکیده [English]

Due to the traffic structure in Iran and the excessive occurrence of loads to the surface of the pavement and then to the lower layers, the need to implement a resistant layer against to traffic loads in different weather conditions is quite obvious. In recent years, the upward trend in repair and maintenance costs for pavements has been increasing due to the increase in the amount and frequency of traffic loads on pavements, has led to an increase in the tendency to use modified bitumen and asphalt mixtures, especially in areas with high traffics. Many studies have been done to identify the appropriate additive for use to improve the behavior of bitumen and mixtures. The efficiency and effect of Nano Al2O3 as additive in rubber modified bitumen to improve its performance against rutting and fatigue destroies was evaluated in this study.In order to achieve the objectives of this study, firstly bitumen and 20% rubber powder with different percentages of Nano Al2O3 (0, 0.5, 1.0 and 1.5%) was combined and subjected to physical and rheological tests. The results of this study show that improving the bitumen behavior in moderate and high tempratures can be led to decrease of fatigue and rutting failures. Evaluation on the results showed that using of 20% rubber powder and 1.5% Al2O3 has the best effects on the rheological behavior of bitumen. Also it’s predicted that using of this bitumen can improve the asphalt mixture strength against fatigue and rutting.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bitumen
  • Fatigue
  • Rubber Powder
  • Nano Al2O3

 

رضوان، م و ایزدی، ا. 1394. "بررسی اثر نانواکسیدهای آهن و آلومینیوم بر کاهش حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالتی گرم". مجله مهندسی زیرساخت های حمل و نقل. دوره 1. شماره 4. صفحه 93 تا 102.

طاهرخانی، ح.، شفیعی ماتک، م. و امینی، ح. 1392. "بررسی تأثیر افزودن نانورس اصلاح‌ شده به قیر بر روی مقاومت در برابر پدیده شیارشدگی به کمک آزمایش DSR". هفتمین کنگره ملی مهندسی عمران، زاهدان.

فخری، م. و فرخی، م. 1386. "بررسی نحوه­ی گسترش ترک‌های بالا به پایین در روسازی‌های آسفالتی با استفاده از فرضیه مکانیک شکست". مجله عمران مدرس، 10(3).

فرامرزی، م. و معصومی راد، ع. 1393. "پیش‌بینی عمر خستگی مخلوط آسفالتی گرم اصلاح شده با نانولوله‌های کربنی". ششمین همایش ملی قیر و آسفالت ایران.

معاونت برنامه­ریزی و نظارت راهبردی. 1390. "آیین­نامه روسازی آسفالتی راه‌های ایران". نشریه 234.

مقدس‌نژاد، ف. 1393. "تأثیر نانوذرات در مقاومت بتن آسفالتی در برابر بارهای خزشی دینامیکی". ششمین همایش ملی قیر و آسفالت ایران.

Arabani, M., Shakeri, V. and Sadeghnejad, M. 2013. “Experimental evaluation of fatigue life of asphalt mixture modified with nano zinc oxide”. 7th National Congress on Civil Engineering, I.R.Iran.

ASTM D7552. 2014. “Standard test method for determining the complex shear modulus (G*) of bituminous mixtures using dynamic shear rheometer”. ASTM International, West Conshohocken, PA, USA.

Chelovian, A. and Shafabakhsh, Gh. 2017. “Laboratory evaluation of nano Al2O3 effect on dynamic performance of stone mastic asphalt”. Int. J. Pavement Res. Technol., 10(2): 131-138.

Ghaffarpour Jahromi, S. and Khodaii, A. 2009. “Effect of nanoclay on rheological properties of bitumen binder”. Constr. Build. Mater., 23; 2894-2904.

Khattak, M. J., Khattab, A., Rizvi, H. R. and Zhang, P. 2012. “The impact of carbon nano-fiber modification on asphalt binder rheology”. Constr. Build. Mater., 30: 257-264.

Kordi, Z. and Shafabakhsh, Gh. 2017. “Evaluating mechanical properties of stone mastic asphalt modified with nano Fe2O3”. Constr. Build. Mater., 134: 530-539.

Mashaan, N. S., Ali, A. H., Karim, M. R. and Abdelaziz, M. 2014. “A review on using crumb rubber in reinforcement of asphalt pavement”. Sci. World J., 2014: Article ID 214612, 21 p.

Sabouri, M. and Kim, Y. 2014. “Development of a failure criterion for asphalt mixtures under different modes of fatigue loading”. Transport. Res. Record: J. Transport. Res. Board, 2447: 117-125.

Sadeghpoor 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: 300-307.

Shafabakhsh, Gh., Mirabdolazimi, S. M. and Sadeghnejad, M. 2014. “Evaluation the effect of nano-TiO2 on the rutting and fatigue behavior of asphalt mixtures”. Constr. Build. Mater., 54: 566-571.

Shirakawa, T., Tada, A. and Okazaki, N. 2012. “Development of functional carbon nanotubes-asphalt composites”. Int. J. GEOMATE, 2(1): 161-165.

Wasage, T. L. J., Ong, G. P., Fwa, T. F. and Tan, S. A. 2004. “Laboratory evaluation of rutting resistance of geosynthetics reinforced asphalt pavement”. J. Inst. Eng., 44(2): 29-44.

You, Z. P. and Mills-Beale, J. 2011. “Nanoclay-modified asfhalt materials: Preparation and characterization”. Constr. Build. Mater., 25: 1072-1078.