تعیین پتانسیل مخلوط‏های آسفالتی گرم حاوی افزودنی پلیمری و معدنی در برابر خرابی‏های رطوبتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد راه و ترابری، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شاهرود

2 گروه عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شاهرود

3 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

      حساسیت رطوبتی، تغییرشکل­های مکانیکی و چرخه­های ذوب و یخبندان و نفوذ (در عملیات نگهداری زمستانی) به داخل مخلوط آسفالتی از مکانیزم­های مهمی هستند که موجب ایجاد خرابی‏های مختلفی در روسازی‏های آسفالتی می­شوند. در سال­های اخیر، استفاده از ترکیب­های گوگرد پلیمری (گوگاس) به علت سهولت دسترسی و ارزان بودن از یک سو و رعایت اصول محیط زیستی از سوی دیگر مورد توجه محققین قرار گرفته است. بر اساس مطالعات پیشین، مشخص شده که مخلوط‏های آسفالتی حاوی گوگاس در حضور رطوبت دارای ضعف هستند. در این تحقیق، تأثیر مواد افزودنی ساسوبیت و آهک هیدراته بر حساسیت رطوبتی، مقاومت مکانیکی و مقاومت در برابر چرخه­های ذوب و یخبندان در مخلوط‏های آسفالتی حاوی گوگاس مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، مصالح سنگی، قیر و مواد افزودنی ذکر شده تهیه و آزمایش­های مورد نیاز روی آن­ها انجام شد. پس از تعیین درصد قیر بهینه به روش مارشال، به بررسی حساسیت رطوبتی، تغییرشکل­های مکانیکی، مقاومت در برابر چرخه­های ذوب و یخبندان مخلوط آسفالتی با استفاده از پارامترهای نسبت مقاومت کششی غیرمستقیم (AASHTO T-283) و شاخص نسبت مارشال (ASTM D-1559) پرداخته شد. بر اساس نتایج به‏دست آمده از آزمایش­ها، مشخص گردید که افزودنی­ ساسوبیت به‏طور مؤثری باعث بهبود مقاومت مخلوط‏های آسفالتی شاهد و مخلوط‏های حاوی گوگاس در برابر رطوبت و سیکل‏های ذوب و یخبندان می­گردد. این در حالی بود که افزودنی آهک هیدراته تأثیر قابل توجهی در بهبود موارد ذکر شده نداشت. در مجموع، و به لحاظ آماری، مخلوط آسفالتی حاوی 30 درصد گوگاس و 5/1 درصد ساسوبیت بهترین نتیجه را در بهبود مقاومت مخلوط‏های آسفالتی در برابر آثار مخرب چرخه‏های ذوب و یخبندان ارائه داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determining the Potential of HMA Mixtures Containing Polymeric and Mineral Additives against Moisture Damage

نویسندگان [English]

  • Abasali Mir 1
  • Pejman Aminian 2
  • iman aghayan 3
چکیده [English]

Moisture susceptibility, mechanical deformations, freeze-thaw cycles and penetration (in winter maintenance operation) into asphalt mixture are important mechanisms that cause various failures in asphalt pavements. In recent years, using polymeric sulfur compounds (Googas) has been the focus of attention for many researchers due to the ease of availability and low cost, as well as the observance of environmental principles. Based on the previous studies, it has been found that asphalt mixtures containing Googas are weak in the presence of moisture. In this research, the effects of hydrated lime and sasobit additives on moisture susceptibility, mechanical strength and resistance against freeze-thaw cycles in asphalt mixtures containing Googas have been investigated. First, the mentioned aggregates, bitumen and additives were prepared and the required tests were performed on them. After determining the optimum bitumen percent by Marshall method, the moisture susceptibility, mechanical deformations and resistance against freeze-thaw cycles of asphalt mixtures were examined using parameters of tensile strength ratio (AASHTO T-283) and Marshall quotient (ASTM D-1559). Based on the results obtained from the tests, it was found that sasobit additive effectively improved the resistance of control asphalt mixtures, and mixtures containing Googas, against moisture and freeze-thaw cycles. However, hydrated lime additive had no significant impact on improving the items mentioned characteristics.  In general, and statistically, asphalt mixture containing 30% Googas and 1.5% sasobit offered the best result in improving the resistance of asphalt mixtures against destructive effects of freeze-thaw cycles.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Moisture damage
  • Marshall quotient
  • Polymeric sulfur (Googas)
  • Hot mix asphalt (HMA) mixture
  • Indirect tensile strength
Arabani, M. and Hamedi, G. 2010. “Using the surface free energy method to evaluate the effects of polymeric aggregate treatment on moisture damage in hot-mix asphalt”. J. Mater. Civil Eng., 23(6): 802-811.

Centeno, M., Sandoval, I., Cremades, I. and Alarcon, J. 2008. “Assessing rutting susceptibility of five different modified asphalts in bituminous mixture using rheology and wheel tracking test”. Transportation Research Board, National Research Council, NCHRP Report 468, Washington, D.C., USA.

Epps, J. A., Sebaaly, J. P., Maher, M. R. and McCann, M. B. 2000. “Compatibility of a test for moisture-induced damage with superpave volomeric mix design”. Transportation Research Board, Washington, D.C., USA.

Ghaffarpour Jahromi, S. 2008. “Estimation of resistance to moisture destruction in asphalt mixtures”. Constr. Build. Mater., 23: 2324-2331.

Goh, S. W., Akin, M., You, Z. and Shi, X. 2011. “Effect of deicing solutions on the tensile strength of micro- or nano-modified asphalt mixture”. Constr. Build. Mater. 25: 195-200.

Kakar, M. R., Hamzah, M. O. and Valentin, J. 2015. “A review on moisture damages of hot and warm mix asphalt and related investigations”. J. Clean. Prod., 99: 39-58.

Kavussi, A., Qorbani, M., Khodaii, A. and Haghshenas, H. F. 2014. “Moisture susceptibility of warm mix asphalt: A statistical analysis of the laboratory testing results”. Constr. Build. Mater., 52: 511-517.

Kim, J. and Moore, J. 2009. “Laboratory evaluation of zycosoil as an anti-stripping agent on superpave mixtures Phase I ”. National Center for Asphalt Technology (NCAT) and Zydex Industries, India.

Lesueur, D., Petit, J. and Hans, J. R. 2012. “Increasing the Durability of Asphalt Mixture by Hydrated Lime Addition: What Evidence?”. Eurasphalt & Eurobitume Congress, A5EE-255, Istanbul, Turkey.

Mahboub, K. and Allen, D. L. 1990. “Characterization of rutting potential of large stone asphalt mixes in Kentucky”. Transportation Research Record 1259, National Research Council, Washington, D.C., USA.

Mehrara, A. and Khoadii, A. 2013. “A review of state of the art on stripping phenomenon in asphalt concrete”. Constr. Build. Mater., 38: 423-442.

Moghadas Nejad, F., Azarhoosh, A. R., Hamedi, Gh. H. and Azarhoosh, M. J. 2012. “Influence of using nonomaterial to reduce the moisture susceptibility of hot mix asphalt”. Constr. Build. Mater., 31: 384-388.

Mollahosseini, H. S., Hayati, P. and Kavussi, A. 2012. “Evaluation of hydrated lime effect on asphalt mixture durability against moisture: A case study in Iran”. Eurasphalt & Eurobitume Congress, A5EE-437, Istanbul, Turkey.

Ozen, H. 2011. “Rutting evaluation of hydrated lime and SBS modified asphalt mixture for laboratory and field compacted samples”. Constr. Build. Mater., 25: 756-765.

Segoz, B. and Agar, E. 2007. “Effect of asphalt film thickness on the moisture sensitivity characteristics of hot mix asphalt”. J. Build. Environ., 1: 3621-3628.

Sengul, C. E., Aksoy, S., Iskender, E. and Ozen, H. 2012. “Hydrated lime treatment of asphalt concrete to increase permanent deformation resistance”. Constr. Build. Mater. 30:139-148.

Shafabakhsh, G. H., Faramarzi, M. and Sadeghnejad, M. 2015. “Use of surface free energy method to evaluate the moisture susceptibility of sulfur extended asphalts modified with antistripping agents” . Constr. Build. Mater., 98: 456-464.

Xu, T. and Huang, X. 2012. “Investigation into causes of in-place rutting in asphalt pavement”, Constr. Build. Mater. 28: 525-530.