ارزیابی اثر کاربرد فیلتر سیگار بر طرح اختلاط آسفالت به روش آزمایشگاهی و تحلیل سطح پاسخ

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد راه‌ و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد

2 عضو هیئت علمی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد

10.22075/jtie.2019.18895.1426

چکیده

یکی از معضلات زیست­محیطی ناشی از استعمال دخانیات، از جمله سیگار، دفع ته­سیگارها در محیط‏زیست است که آلودگی خاک و اثرهای منفی بر رشد گیاهان، جانداران و پرندگان را به­دنبال دارد. از طرفی، امروزه، با توجه به افزایش هزینه‏های اقتصادی و عدم دسترسی به مصالح طبیعی، استفاده مجدد از مواد زاید موجود در طبیعت در ساخت راه‏ها گسترش یافته است. بنابراین، در این پژوهش، به ارزیابی استفاده از فیلتر سیگاربه عنوان افزودنی در آسفالت پرداخته شد. برای استفاده از فیلتر سیگار در آسفالت، به منظور جلوگیری از پخش آلودگی­های موجود در فیلتر و همچنین جذب قیر توسط فیلتر، ابتدا با استفاده از قیر، سطح فیلتر­ها به خوبی پوشانده شد. پس از آن، نمونه‏های آسفالتی با درصدهای مختلف فیلتر سیگار (10، 15 و 25 کیلوگرم بر متر مکعب) ساخته شد. به منظور بررسی عملکرد نمونه‏های آسفالتی، آزمایش­های مقاومت مارشال و کشش غیرمستقیم انجام گرفت. همچنین، با استفاده از نرم‏افزار Design Expertدرصد قیر بهینه و درصد فیلتر بهینه به‏دست آمد. نتایج به‏دست آمده نشان داد که افزودن 15 کیلوگرم بر متر مکعب فیلتر سیگار سبب افزایش 28 درصدی مقاومت مارشال و همچنین، افزایش 7 درصدی شاخص مارشال می­شود. همچنین، افزایش 25 کیلوگرم بر متر مکعب فیلتر سیگار به مخلوط آسفالتی گرم، کاهش 22 درصدی مقاومت کششی غیرمستقیم را به­دنبال داشت. با توجه به نتایج به‏دست آمده از برنامه Design Expert، مقدار فیلتر بهینه، 15 کیلوگرم بر متر مکعب و مقدار قیر بهینه، 5% به­دست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Effect of Cigarette Filter Application on Laboratory Asphalt Mixing Design and Response Surface Analysis

نویسندگان [English]

  • Mehdi Khabaz Mehrjardi 1
  • Mohammad Mehdi Khabiri 2
  • Hamed Khani Sanij 2
1 Highway and Transportation, Yazd University, Faculty of Civil Engineering
2 Civil Engineering Departement,Yazd University
چکیده [English]

One of the environmental problems caused by smoking, including cigarette filter, is the elimination the cigarette filter from the environment that cause soil pollution, and adverse effects on the growth of plants, animals and birds. On the other hand, due to the increasing economic costs and inaccessibility of natural materials, the reuse of nature's wastes in the construction of roads has expanded. Therefore, this study evaluated the use of cigarette filter as an additive in asphalt. Asphalt containing cigarette filter was used to prevent pollution of the filter as well as the bitumen absorption by the filter was first coated with bitumen on the surface of the filter, followed by asphalt samples with different percentages of cigarette filter. (10, 15 and 25 kg / m3) were made.In order to evaluate the performance of asphalt samples, Marshall Stability and indirect tensile tests were performed, and also. Optimum bitumen percentage and optimum filter percentage were obtained using Design Expert software.The results showed that adding 15 kg / m3 of cigarette filter increased marshal stability by 28% and marshal Quotient by 7%. The increase of 25 kg / m3 of cigarette filter to hot asphalt mixture resulted in a 22% decrease in indirect tensile strength. According to the results of the Design Expert software, the optimum filter amount was 15 kg / m3 and the optimum bitumen percentage was 5%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cigarette Filter
  • Hot Asphalt Mix
  • Marshal stability
  • Indirect Tensile
  • Response Surface Analysis
دیواندری، ح.، مدرس، ا.، حسینی علی آباد، س. م. و رستمی انکاس، م. 1392. "ارایه مدل شیارشدگی مخلوط­های آسفالتی با استفاده از نتایج آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم و پارامترهای مارشال". مهندسی زیرساخت­های حمل و نقل، 1(2): 41-54.

زیاری، ح.، قاسمی، ک. ا. و باباگلی، ر. 1395. "ارزیابی خصوصیات عملکردی مخلوط آسفالتی اصلاح شده با ضایعات بطری­های پلاستیکی (PET)". مهندسی زیرساخت­های حمل و نقل، 2(2)، 47-62.

زیاری، ح.، دیواندری، ح. و افشین، ا. 1396. "ارزیابی عملکرد مخلوط­های آسفالتی اصلاح شده با الیاف شیشه و بازالت". فصلنامه علمی- ترویجی جاده، 92: 61-74.

طاهرخانی، ح. و کاظمی ثانی، ب. 1393. "بررسی آزمایشگاهی اثر استفاده از الیاف کربن و نایلون بر عملکرد بتن آسفالتی". مهندسی حمل و نقل، 7(1): 87-103.

طاهرخانی، ح. و افروزی، س. 1395. " ارزیابی شیارافتادگی و حساسیت رطوبتی بتن آسفالتی گرم حاوی الیاف نایلونی". مهندسی حمل و نقل، 8(4): 567-588.

AASHTO. 1993. “Guide for design of pavement structures”. American Association of State Highway and Transportation Officials, New York.

Abdul kadir, A. and Mohajerani, A. 2015. “Effect of heating rate on gas emissions and properties of fired clay bricks and fired clay bricks incorporated with cigarette butts”. Appl. Clay Sci., 104: 269-276.

Akbulut, H., Gürer, C., Çetin, S. and Elmacı, A. 2012. “Investigation of using granite sludge as filler in bituminous hot mixtures”. Constr. Build. Mater., 36: 430-436.

Ambati, P. and Ayyanna, C. 2000. “Optimizing medium constituents and fermentation condition for citric acid production from palmyra jiggery using response surface method”. World J. Microbiol. Biotech., 17: 331-335.

Arabani, M. and Tahami, S. A. 2017. “Assessment of mechanical properties of rice husk ash modified asphalt mixture”. Constr. Build. Mater., 149: 350-358.

Booth, D. J., Gribben, P. and Parkinson, K. 2015. “Impact of cigarette butt leachate on tidepool snails”. Mar. Pollut. Bull., 95: 362-364.

Behera SK, Meena H, Chakraborty S, Meikap BC.2018. Application of response surface methodology (RSM) for optimization of leaching parameters for ash reduction from low-grade coal. Int J Min Sci Technol, China University of Mining & Technology; 28(4):621–9.

Huang, B., Shu, X. and Li, G. 2005. “Laboratory investigation of Portland cement concrete containing recycled asphalt pavement”. Cement Concrete Res., 35: 2008-2013.

Kofteci, S. and Nazary, M. 2018. “Experimental study on usability of various construction wastes as fine aggregate in asphalt mixture”. Constr. Build. Mater., 185: 369-379.

Li, W., Cai, L., Wu, Y., Liu, Q., Yu, H. and Zhang, C. 2018. “Assessing recycled pavement concrete mechanical properties under joint action of freezing and fatigue via RSM”. Constr. Build. Mater., 164: 1-11.

Mohajerani, A., Kadir, A.A. and Larobina, L. 2016. “A practical proposal for solving the world’s cigarette butt problem: Recycling in fired clay bricks”. Waste Manage., 52: 228-244.

Mohajerani, A., Tanriverdi, Y., Nguyen, B. T., Wong, K. K., Dissanayake, H. N., Johnson, L., Whitfield, D., Thomson, G., Alqattan, E. and Rezaei, A. 2017. “Physico-mechanical properties of asphalt concrete incorporated with encapsulated cigarette butts”. Constr. Build. Mater., 153: 69-80.

Morea, F. and Zerbino, R. 2017. “Improvement of asphalt mixture performance with glass macro-fibers”. Constr. Build. Materi., 164: 113-120.

Munera, J. C. and Ossa, E. A. 2014. “Polymer modified bitumen: Optimization and selection”. Mater. Design, 62: 91-97.

Shafabakhsh, G. H., & Sajed, Y. (2014). Investigation of dynamic behavior of hot mix asphalt containing waste materials; case study: Glass cullet. Case Studies in Construction Materials, 1, 96-103.

Tahami, S. A., Arabani, M. and Foroutan Mirhosseini, A. 2018. “Usage of two biomass ashes as filler in hot mix asphalt”. Constr. Build. Mater.,170: 547-556.