تأثیر پلیمر اتیل وینیل استات بر خصوصیات خستگی قیر و مخلوط آسفالتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

2 دانشجوی دکتری راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

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

چکیده

رشد عوامل ترافیکی مانند افزایش حجم‌ ترافیک، تردد وسایل نقلیه با محورهای سنگین‌تر و فشار تایر بیشتر، نیاز به مخلوط­های آسفالتی با مقاومت بیشتر را ایجاب می­کند. تحقیقات انجام شده در دهه­های اخیر نشان داده که استفاده از پلیمرها و فیبرها در مخلوط­های آسفالتی سبب به تأخیر انداختن خرابی­ها و بهبود خصوصیات آن­ها می­شود. در تحقیق حاضر، به بررسی و تحلیل تأثیر پلیمر اتیل وینیل استات (EVA) بر رفتار خستگی قیر و مخلوط­های آسفالتی پرداخته شده است. برای این منظور، از آزمایش­های جاروب دامنه خطی و بازیابی الاستیک قیر برای ارزیابی رفتار خستگی قیر و از آزمایش بارگذاری چهار نقطه­ای تیر خستگی جهت ارزیابی عمر خستگی مخلوط­های آسفالتی استفاده شد. نتایج آزمایش بازیابی الاستیک نشان می­دهد که اصلاح قیر با پلیمر EVA سبب افزایش خواص الاستیک و برگشت­پذیری قیر خواهد شد. داده­های خروجی آزمون جاروب دامنه خطی نشان می­دهد که قیرهای اصلاح شده در کرنش های بالاتر از خود مقاومت بهتری نشان می­دهند و روند رشد خرابی در آن­ها به مراتب کندتر می­باشد. نتایج آزمایش جاروب دامنه خطی نشان داد که اصلاح قیر با پلیمر EVA سبب بهبود خصوصیات ویسکوالاستیک، عملکرد و رفتار خستگی قیر می­گردد. همچنین، مقایسه نتایج آزمون در دماهای 20 و 30 درجه سلسیوس نشان می­دهد که قیرهای خالص و اصلاح شده در دمای 30 درجه عمر خستگی بیشتر و مقاومت خستگی بهتری از خود نشان می­دهند. با افزایش دما، قیر نرم­تر شده، خواص ویسکوالاستیک نمود بهتری پیدا می­کند و ترمیم ترک­های مویین ناشی از بارگذاری با سرعت بیشتری صورت می­پذیرد. همچنین، نتایج آزمایش تیر خستگی نشان داد که مخلوط­های اصلاح شده با این پلیمر، در مقایسه با نمونه­های حاوی قیر خالص، عمر خستگی بالاتری دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Ethylene vinyl acetate polymer on fatigue properties of bitumen and asphalt mix

نویسندگان [English]

  • saeed hesami 1
  • yaghoobali khosravi jeloudar 2
  • ali moniri 3
چکیده [English]

Growth of traffic factors such as high traffic volume, travel of heavier vehicles with more tire pressure, demand higher-strength asphalt mixes. Researches in recent decades have shown that using polymers and fibers in asphalt mixes has delayed failures and improved properties of the asphalt pavements. In this research, effects of ethylene vinyl acetate (EVA) polymer on the fatigue behavior of bitumen and asphalt mixtures are investigated and analyzed. So, linear amplitude sweep (LAS) tests and elastic recovery of bitumen are used to characterize fatigue behavior of bitumen and the four-point bending beam test is used to measure fatigue life of asphalt mixtures. Elastic recovery results showed that modifying bitumen with EVA enhanced elastic and recovery properties of the bitumen. The LAS test data showed that modified bitumen has better resistance against high strain and slows down the growth of failure trend. The results of LAS test showed that EVA-modified bitumen improves the viscoelastic properties, performance and fatigue behavior of the bitumen. Also, comparison of the results of this test at 20 and 30 °C showed that pure and modified bitumen have higher fatigue life and better fatigue resistance at 30 °C. By increasing the temperature, bitumen becomes softer, its viscoelastic behavior is revealed better, and recovery of thin cracks, caused by loadings, is faster. Also, results of beam fatigue test showed that the modified mixes with this polymer have higher fatigue life, compared to pure bitumen specimen.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ethylene vinyl acetate polymer
  • Fatigue
  • Elastic recovery test
  • Linear amplitude sweep test
  • Bitumen
Airey, G. D. 2002. “Rheological evaluation of ethylene vinyl acetate polymer modified bitumen”. Constr. Build. Mater., 16: 473-487.
Ameri, M., Mansourian, A. and Sheikhmotevali, A. H. 2013. “Laboratory evaluation of ethylene vinyl acetate modified bitumens and mixtures based upon performance related parameters”. Constr. Build. Mater. 40: 438-447.
Baghaee Moghaddam, T., Karim, M. R. and Abdelaziz, M. 2011. “A review on fatigue and rutting performance of asphalt mixes”. Sci. Res. Essays, 6(4): 670-682.
Harvey, J. and Tsai, B. W. 1997. “Long-term oven-aging effects on fatigue and initial stiffness of asphalt concrete”. Transportation Research Record: J. Transport. Res. Board 1590: 89-98.
Hintz, C. and Bahia, H. 2013. “Simplification of linear amplitude sweep test and specification parameter”. Transportation Research Record: J. Transport. Res. Board, 2370: 10-16.
Ibrahim, H., Wahhab, A. A. and Hasnain, J. 1998. “Laboratory study of asphalt concrete durability in Jeddah”. Build. Environ., 33(4): 219-230.
Isacsson, U. L. F. and Lu, X. 1999. “Characterization of bitumens modified with SEBS, EVA and EBA polymers”. J. Mater. Sci., 34(15): 3737-3745.
King, G., King, H., Pavlovich, R., Epps, A. L. and Kandhal, P. 1999. “Additives in asphalt”. J. Assoc. Asphalt Paving Technol. 68: 32-69.
Luo, W. Q. and Chen, J. C. 2010. “Preparation and properties of bitumen modified by EVA graft copolymer”. Constr. Build. Mater., 25: 1830-1835.
Sousa, J. B., Tayebali, A. A., Harvey, J. T., Hendricks, P. and Monismith, C. L. 1993. “Sensitivity of SHRP A-003A testing equipment to mix design parameters for permanent deformation and fatigue”. Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington, DC.
Toraldo, E. and Mariani, E. 2014. “Effects of polymer additives on bituminous mixtures”. Constr. Build. Mater., 65: 38-42.
Wahhab, H. I. A. A. 2012. “Effect of modifiers and additives on fatigue behavior of asphalt concrete mixes in the Gulf”. Int. J. Pavement Res. Technol., 5(5): 326-332.
Zhi, S., Gun, W. W., Hui, L. X. and Bo, T. 2012. “Evaluation of fatigue crack behavior in asphalt concrete pavements with different polymer modifiers”. Constr. Build. Mater., 27(1): 117-125.