پاسخ خستگی روسازی بتن آسفالتی نیمه گرم حاوی سنگدانه‏های سیلیسی و آهکی اصلاح شده با افزودنی نانو ماده ارگانوسیلان به روش انرژی تلف شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری راه و ترابری، دانشکده مهندسی، دانشگاه پیام نور تهران شمال، تهران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه پیام نور تهران شمال، تهران

3 استاد، دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشگاه امیرکبیر، تهران

4 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه شمال، آمل

10.22075/jtie.2020.21538.1486

چکیده

مقاومت در برابر خستگی یکی از مهمترین خصوصیات مصالح آسفالتی می‏باشد که در طراحی روسازی‏ از اهمیت ویژه‏ای برخوردار است. روسازی با گذشت زمان به دلیل عبور بارهای ترافیکی و قرار گرفتن در معرض شرایط محیطی مختلف، دچار خرابی می‌شود. ترک‏های ناشی از خستگی در لایه‏های آسفالتی به عنوان معیاری در روش‏های طراحی پذیرفته شده است. آزمایش‏های مختلفی برای مدلسازی آزمایشگاهی استفاده می‌شود که از میان آن‏ها آزمایش تیر خستگی چهار نقطه‏ای بهترین تطابق را با شرایط میدانی دارد. در این مطالعه تاثیر افزودنی زایکوترم بر عملکرد خستگی مخلوط‏های آسفالتی نیمه گرم مورد ارزیابی قرار گرفت. ارزیابی عمر خستگی به روش انرژی تلف شده و ارتباط پارامترهای انرژی و روش سنتی (کاهش 50 درصدی مدول سفتی) از دیگر اهداف این پژوهش است. در این مطالعه از دو نوع مصالح سنگی آهکی و سیلیسی، قیر خالص 70-60 و افزودنی زایکوترم به مقدار 1/0 درصد نسبت وزنی قیر استفاده ‌شده است. نتایج نشان می‌دهد که افزودن 1/0 درصد زایکوترم، باعث بهبود عمر خستگی مخلوط‏های آسفالتی نیمه گرم شد. مخلوط‌های حاوی سنگدانه آهکی نسبت به مصالح سیلیسی عملکرد بهتری در برابر خستگی داشت. همچنین ارتباط بسیار خوبی میان پارامترهای انرژی و عمر خستگی بدست آمد. آزمون ANOVA فریدمن نشان داد که تفاوت معناداری بین پارامترهای تشخیص عمر خستگی(Nf50، NS*N، NER)و PV مخلوط‌های مختلف وجود دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Fatigue Response of Half-warm Asphalt Concrete Pavement Containing Silica and Calcareous Aggregates Modified with the Addition of Organosilane Nanomaterial by Wasted Energy Method

نویسندگان [English]

  • atena ferdosi shahandashti 1
  • MahmoudReza Keymanesh 2
  • fereydoun moghadasnejad 3
  • Amir Izadi 4
1 Payame Noor University, North Tehran
2 Civil Department, pnu university, Tehran, Iran
3 Faculty of Civil and Environmental Engineering, Amirkabir University, Tehran
4 Assistant Professor, Faculty of Civil Engineering, Shomal University, Mazandaran
چکیده [English]

Abstract
Fatigue resistance is one of the key specifications of asphalt materials that is of paramount importance in pavement design. Over time, because of the passage of traffic loads as well as exposure to different environmental conditions, pavement is damaged. Fatigue cracks in asphalt layers are accepted as a criterion in design methods. A variety of tests is employed in laboratory modeling, among which the four-point fatigue test is the best-adapted one to field conditions. In the present study, the effect of zycotherm additive on fatigue function of half-warm mix asphalt was tested. Other objectives of this study include assessment of fatigue life by wasted energy method and the association between energy parameters and traditional method (50% decline in stiffness modulus). In the current study, two types of calcareous and silica stone materials and 60-70 pure bitumen besides zycotherm additive of 0.1% of the bitumen weight have been utilized. The results revealed the improved fatigue life of half-warm mix asphalt due to the addition of 0.1% zycotherm. Mixtures containing calcareous aggregates performed better against fatigue compared to silica aggregates. Moreover, there was a very good relation between energy parameters and fatigue life. The ANOVA test result show that there was significant difference between fatigue life (Nf50، NS*N، NER) and PV parameters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Half-warm Asphalt Mix
  • Fatigue
  • Wasted Energy
  • Zycotherm
ایزدی، ا. 1391. "تحلیل خصوصیات مخلوط‏های آسفالتی نیمه‏گرم در اثر پیرشدگی و ارائه مدل شیارشدگی". رساله دکتری، دانشگاه علم و صنعت، تهران.
زیاری، ح.، میرزابابایی، پ. و باباگلی، ر. 1394. "تأثیر نوع مصالح بر خواص عملکردی آسفالت نیمه‏گرم اصلاح شده با زایکوترم". مهندسی زیرساخت­های حمل­ونقل، 1(3): 63-76.
زیاری، ح.، باباگلی، ر. و میرزابابایی، پ. 1397. "بررسی رفتار خستگی و خصوصیات شیارشدگی قیرهای حاوی افزودنی نیمه‏گرم". مهندسی زیرساخت­های حمل­ونقل،  4(4): 1-14.
عامری، م.، امیری هرمزکی، م. و وامق, م. 1396. "ارزیابی عملکرد مخلوط‌های آسفالتی ‌گرم (WMA) با مواد افزودنی‌های گرم آلی و شیمیایی". فصلنامه مهندسی حمل و نقل، 10(4): 987-1002.
فخری، م. و هاشم نژاد، ا. 1394. "ارزیابی تأثیر افزودنی نیمه‏گرم با تکنولوژی نانومواد (زایکوترم) بر رفتار خستگی مخلوط‏های آسفالتی اصلاح شده با پودر لاستیک". کنفرانس بین­المللی مهندسی عمران، معماری و زیرساخت‏های شهری، تبریز.
معتمدی، م. 1399. "تحلیل آزمایشگاهی خستگی قیر، ماستیک و مخلوط بتن آسفالتی به روش مکانیک آسیب پیوسته". رساله دکتری، دانشگاه سمنان.
Akbari, A. and Modarres, A. 2020. “Fatigue response of HMA containing modified bitumen with nano-clay and nano-alumina and its relationship with surface free energy parameters”. Road Mater. Pavement Design, 21(6): 1490-1513. doi:10.1080/14680629.2018.1553733
Ameri, M., Seif, M., Abbasi, M., Molayem, M. and KhavandiKhiavi, A. 2017. “Fatigue performance evaluation of modified asphalt binder using of dissipated energy approach”. Constr. Build. Mater., 136: 184-191. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.01.010
Ayazi, M. J., Moniri, A. and Barghabany, P. 2017. “Moisture susceptibility of warm mixed-reclaimed asphalt pavement containing Sasobit and Zycotherm additives”. Petrol. Sci. Technol., 35(9): 890-895. doi.org/10.1080/10916466.2017.1290655
Carpenter, S. H. and Shen, S. 2006. “Dissipated energy approach to study hot-mix asphalt healing in fatigue”. Transport. Res. Record, 1970(1): 178-185. doi: 10.1177/0361198106197000119
De Al Babadopulos, L. F., Soares, J. B., Ferreira, J. L. S. and do Nascimento, L. A. H. 2018. “Fatigue cracking simulation of aged asphalt pavements using a viscoelastic continuum damage model”. Road Mater. Pavement Design, 19(3): 546-560. doi: 10.1080/14680629.2018.1418715
Enieb, M. and Diab, A. 2017. “Characteristics of asphalt binder and mixture containing nanosilica”. Int. J. Pavement Res. Technol., 10(2): 148-157. doi: 10.1016/j.ijprt.2016.11.009
Ghuzlan, K. A. 2001. “Fatigue damage analysis in asphalt concrete mixtures based upon dissipated energy concepts”. Ph.D. Thesis, University of Illinois at Urbana-Champaign.
Ghuzlan, K. A. and Carpenter, S. H. 2000. “Energy-derived, damage-based failure criterion for fatigue testing”. Transport. Res. Record, 1723(1): 141-149. doi: 10.3141/1723-18
Izadi, A., Motamedi, M., Alimi, R. and Nafar, M. 2018. “Effect of aging conditions on the fatigue behavior of hot and warm mix asphalt”. Constr. Build. Mater., 188: 119-129. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.08.119
Huang, Y. H. 2004. “Pavement analysis and design”. Pearson Prentice Hall, N. J.
Kordi, Z. and Shafabakhsh, G. 2017. “Evaluating mechanical properties of stone mastic asphalt modified with nano Fe2O3”. Constr. Build. Mater., 134: 530-539. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2016.12.202
Modarres, A. and Aloogar, A. 2017. “Comparison between the fatigue response of hot and warm mix asphalts based on the dissipated energy approach”. Int. J. Pavement Eng., 18(1): 60-72. doi: 10.1080/10298436.2015.1053481
Moghadas Nejad, F., Notash, M. and Forough, S. A. 2015. “Evaluation of healing potential in unmodified and SBS-modified asphalt mixtures using a dissipated-energy approach”. J. Mater. Civ. Eng., 27(12): 04015060. doi: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001322
Oliveira, J. R., Silva, H. M., Abreu, L. P. and Fernandes, S. 2013. “Use of a warm mix asphalt additive to reduce the production temperatures and to improve the performance of asphalt rubber mixtures”. J. Clean. Prod., 41: 15-22. doi: 10.1016/j.jclepro.2012.09.047
Santagata, E., Baglieri, O., Tsantilis, L. and Chiappinelli, G. 2015. “Fatigue and healing properties of nano-reinforced bituminous binders”. Int. J. Fatigue, 80: 30-39. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2015.05.008
Shen, S., Airey, G. D., Carpenter, S. H. and Huang, H. 2006. “A dissipated energy approach to fatigue evaluation”. Road Mater. Pavement Design, 7(1): 47-69. doi: 10.1080/14680629.2006.9690026
Shen, S. 2006. “Dissipated energy concepts for HMA performance: Fatigue and healing”. Ph.D. Thesis, University of Illinois at Urbana-Champaign.