تعیین مقدار مناسب استفاده از ترکیب سرباره ریزدانه و درشت‌دانه بر اساس خصوصیات مکانیکی مخلوط‌های آسفالتی با استفاده از روش سطح پاسخ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

2 دانشیار، بخش قیر و آسفالت، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، تهران

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

4 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

استفاده از پسماند تولیدات صنعتی، مانند سرباره فولاد، در صنعت راه‌سازی، جهت کاهش استفاده از مصالح سنگی و همچنین مزایای زیست‌محیطی ناشی از استفاده مجدد از آنها اهمیت زیادی دارد. تحقیقات در خصوص استفاده از سرباره فولاد به‌عنوان جایگزین مصالح سنگی در روسازی­های آسفالتی به سبب بهبود برخی از خصوصیات اصلی این مخلوط­ها برای سالیان متمادی انجام گرفته است. در این تحقیقات، سرباره به‌صورت کلی (شامل ریزدانه و درشت‌دانه با درصد یکسان) و یا به‌صورت درشت‌دانه جایگزین مصالح سنگی گردیده است. اما از آنجا که برخی از خصوصیات مخلوط­های آسفالتی با تغییر مصالح ریزدانه یا ترکیبی متفاوت از ریزدانه و درشت‌دانه نسبت به جایگزینی هم‌زمان و یکسان هر دو، تأثیرات متفاوتی را نشان می­دهند، در این تحقیق، به بهینه‏یابی درصد استفاده از مصالح سرباره در اندازه ریزدانه و درشت‌دانه با استفاده از روش پاسخ سطح پرداخته شده است. در همین راستا، طرح­های اختلاط متفاوتی از این جایگزینی با استفاده از آزمایش­های مدول برجهندگی، مقاومت مارشال، کشش غیرمستقیم و حساسیت رطوبتی بررسی شده­اند. نتایج آزمایش‌های انجام ‌گرفته و تحلیل آنها، نوع رفتار ریزدانه و درشت‌دانه را در مخلوط­های آسفالتی مشخص کرده و در نهایت برای هر آزمایش، مدل پیشنهادی بر اساس شرایط تحقیق مشخص شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Determining the Appropriate Amount of Mixed Fine-grained and Coarse-grained Slag Based on the Mechanical Properties of Asphalt Mixtures Using Response Surface Methodology

نویسندگان [English]

  • Mahmoud Ameri 1
  • Ahmad Mansourian 2
  • Hamid Shaker 3
  • Amirhossein Ameri 4
1 Professor, Road and Transportation, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, I. R. Iran.
2 Associate Professor, Department of Bitumen and Asphalt, Research Center of Roads, Housing and Urban Development, Tehran, I. R. Iran
3 PhD Candidate of Road and Transportation, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, I. R. Iran.
4 MSc. Graduate of Road and Transportation, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, I. R. Iran.
چکیده [English]

The use of industrial waste, such as steel slag, in the road construction industry, to reduce the use of stone materials and also the environmental benefits of reusing these materials is very important. Research on the use of steel slag as an alternative to stone materials in asphalt pavements has been carried out for many years due to the improvement of some of the main properties of these mixtures. In these researches, slag in general (including fine-grained and coarse-grained with the same percentage) or coarse-grained has replaced the stone materials. However, since some properties of asphalt mixtures show different effects by changing the fine-grained materials or a different combination of fine-grained and coarse-grained to the simultaneous and equal replacement of fine-grained and coarse-grained, in this research, optimum percentage of using slag materials in fine-grained and coarse-grained size has been investigated using the response surface method. In this regard, different mixing schemes of this substitution have been investigated using modulus of resistance, Marshall resistance, indirect tension and moisture sensitivity tests. Results of the performed experiments and their analysis has determined the type of fine-grained and coarse-grained behavior in asphalt mixtures, and finally, for each experiment, the proposed model has been determined based on the research conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Slag
  • Fine-grained
  • Coarse-grained
  • Optimization
  • Response surface method

مراجع

 
عموزاده عمرانی, م. و حصیرچیان, م. 1399. "بررسی اثر سرباره فولاد و مصالح خرده آسفالتی بر خصوصیات مکانیکی و آلایندگی روسازی بتن غلتکی". مهندسی زیرساخت­های حمل و نقل، 6(3): 108-87.
عامری, ا., عامری، م., شاکر، ح. و کرم­رودی, م. 1399. "ارزیابی آزمایشگاهی خصوصیات رئولوژیکی و فیزیکی قیر اصلاح‌شده با پودر لاستیک و پلیمر"EVA . مهندسی زیرساخت­های حمل و نقل، 6(3): 1-12.
Amelian, S., Manian, M., Abtahi, S. M. and Goli, A. 2018. “Moisture sensitivity and mechanical performance assessment of warm mix asphalt containing by-product steel slag”. J. Clean. Prod., 176: 329-337.
Ameri, M., Nemati, M. and Shaker, H. 2019. “Experimental and numerical investigation of the properties of the hot mix asphalt concrete with basalt and glass fiber”. Frattura ed Integrità Strutturale, 13(50): 149-162.
Ameri, A., Ameri, M., Shaker, H. and Karamroudi, M. 2020a. “Laboratory evaluating of physical and rheological properties of modified bitumen containing crumb rubber and EVA”. J. Transport. Infrastruct. Eng., 6(3): 1-12.
Ameri, M., Shaker, H., Badarloo, B. and Jafari, F. 2020b. “Numerical and experimental investigation on the modified of hot mix asphalt concrete containing crumb rubber and waste pet”. Tehnički Vjesnik, 27(4): 1186-1193.
Arabani, M. and Azarhoosh, A. R. 2012. “The effect of recycled concrete aggregate and steel slag on the dynamic properties of asphalt mixtures”. Constr. Build. Mater., 35: 1-7.
Behiry, A. E. A. E. M. 2013. “Laboratory evaluation of resistance to moisture damage in asphalt mixtures”. Ain Shams Eng. J., 4(3): 351-363.
Chen, Z., Wu, S., Wen, J., Zhao, M., Yi, M. and Wan, J. 2015. “Utilization of gneiss coarse aggregate and steel slag fine aggregate in asphalt mixture”. Constr. Build. Mater., 93: 911-918.
Fakhri, M. and Ahmadi, A. 2017. “Evaluation of fracture resistance of asphalt mixes involving steel slag and RAP: Susceptibility to aging level and freeze and thaw cycles”. Constr. Build. Mater., 157: 748-756.
Farazmand, P., Hayati, P., Shaker, H. and Rezaei, S. 2020. “Relationship between microscopic analysis and quantitative and qualitative indicators of moisture susceptibility evaluation of warm-mix asphalt mixtures containing modifiers”. Frattura ed Integrità Strutturale, 14(51): 215-224.
Gao, J., Sha, A., Wang, Z., Tong, Z. and Liu, Z. 2017. “Utilization of steel slag as aggregate in asphalt mixtures for microwave deicing”. J. Clean. Prod., 152: 429-442.
Goli, H., Hesami, S. and Ameri, M. 2017. “Laboratory evaluation of damage behavior of warm mix asphalt containing steel slag aggregates”. J. Mater. Civ. Eng., 29(6): 04017009.
Kavussi, A. and Qazizadeh, M. J. 2014. “Fatigue characterization of asphalt mixes containing electric arc furnace (EAF) steel slag subjected to long term aging”. Constr. Build. Mater., 72: 158-166.
Kim, K., Jo, S. H., Kim, N. and Kim, H. 2018. “Characteristics of hot mix asphalt containing steel slag aggregate according to temperature and void percentage”. Constr. Build. Mater., 188: 1128-1136.
Montgomery, D. C. 2017. “Design and analysis of experiments”. John Wiley and Sons, N. Y.
Oluwasola, E. A., Hainin, M. R. and Aziz, M. M. A. 2015. “Evaluation of asphalt mixtures incorporating electric arc furnace steel slag and copper mine tailings for road Construction. Transport. Geotech., 2: 47-55.
Pasetto, M. and Baldo, N. 2010. “Experimental evaluation of high performance base course and road base asphalt concrete with electric arc furnace steel slags”. J. Hazard. Mater., 181(1-3): 938-948.
Phan, T. M., Park, D. W. and Le, T. H. M. 2018. “Crack healing performance of hot mix asphalt containing steel slag by microwaves heating”. Constr. Build. Mater., 180: 503-511.
Qazizadeh, M. J., Farhad, H., Kavussi, A. and Sadeghi, A. 2018. “Evaluating the fatigue behavior of asphalt mixtures containing electric arc furnace and basic oxygen furnace slags using surface free energy estimation”. J. Clean. Prod., 188: 355-361.
Safari, J., Mirzaei, M., Rooholamini, H. and Hassani, A. 2018. “Effect of rice husk ash and macro-synthetic fibre on the properties of self-compacting concrete”. Constr. Build. Mater., 175: 371-380.
Ziaee, S. A. and Behnia, K. 2020. “Evaluating the effect of electric arc furnace steel slag on dynamic and static mechanical behavior of warm mix asphalt mixtures”. J. Clean. Prod., 274: 123092.
Ziaee, S. A., Kavussi, A., Jalili Qazizadeh, M. and Mohammadzadeh Moghadam, A. 2015. “Evaluation of long term ageing of asphalt mixtures containing EAF and BOF steel slags”. Int. J. Transport. Eng., 2(3): 245-265.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 26 بهمن 1399
  • تاریخ بازنگری: 06 فروردین 1400
  • تاریخ پذیرش: 11 فروردین 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار