ارزیابی آزمایشگاهی مخلوط‌های SMA حاوی الیاف نخل خرما، ته‌سیگار و درصد‌های مختلف تراشه آسفالت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 استاد، دانشکده مهندسی عمران و محیط‏زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

چکیده

آسفالت با استخوان­بندی سنگدانه­ای (SMA) یک مخلوط با دانه­بندی گسسته است که شامل درصد زیاد درشت‌دانه، قیر و فیلر می­باشد. در مخلوط SMA، به دلیل وجود قیر زیاد و نیاز به جلوگیری ازخارج شدن آن از مخلوط در زمان حمل و نقل آسفالت، به ماده جذب کننده قیرکه نقش تثبیت­کنندگی نیز دارد، نیاز می­باشد. در این تحقیق، از الیاف نخل خرما، ته­سیگار و تاپسل (الیاف سلولزی رایج) استفاده شد. به منظور کاهش هزینه­ها و حفظ محیط­­­زیست، از تراشه آسفالت در ساخت مخلوط­های SMA استفاده شد. هدف از این تحقیق، بررسی تأثیر الیاف نخل خرما به­عنوان الیاف دورریز بومی و الیاف ته­سیگار به­عنوان یک ماده­ی آلاینده محیط‏زیست و درصد­های مختلف وزنی تراشه آسفالت در مخلوط SMA بود. بدین منظور، به بررسی خصوصیات ریزش، حساسیت رطوبتی و شیارشدگی مخلوط­های SMA تهیه شده با این مواد، با استفاده از آزمایش­های سبد ریزش قیر، مقاومت کششی غیرمستقیم و مسیر چرخ هامبورگ پرداخته شد. نتایج حاکی از آن است که در آزمایش ریزش قیر، مخلوط­های آسفالتی حاوی الیاف ته‌سیگار عملکرد بهتری را در مقایسه با مخلوط­های حاوی دو الیاف دیگر نشان دادند. نتایج آزمایش­های کشش غیرمستقیم و شیارشدگی نشان داد که با افزایش درصد تراشه آسفالت، مقاومت کششی غیرمستقیم افزایش و عمق شیار کاهش می­یابد. حساسیت رطوبتی نمونه­های حاوی 15% تراشه و الیاف نخل خرما از سایر مخلوط­ها کمتر بود. گرچه در شیار شدگی، نمونه­های حاوی الیاف تاپسل عملکرد بهتری داشتند، اما عملکرد نمونه­های حاوی الیاف نخل خرما و ته­سیگار نیز قابل قبول بود. می­توان گفت که الیاف نخل خرما و الیاف ته­سیگار در کنار تراشه آسفالت می‌توانند عملکرد خوبی در بهبود خصوصیات مخلوط­های حاوی تراشه آسفالت از خود به‌جای بگذارند. این الیاف می‌توانند جایگزین خوبی برای الیاف گران‌قیمت مانند تاپسل باشند و در کنار استفاده از تراشه در مخلوط می­توانند مخلوطی مقاوم و با دوام عرضه دهند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Laboratory Investigation of SMA Mixtures Containing Date Palm Fiber, Cigarette Butts and Different Percentages of Reclaimed Asphalt Pavement

نویسندگان [English]

  • Sajjad Tajobian 1
  • Amir Kavussi 2
1 MSc. Graduate, Department of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, I. R. Iran.
2 Department of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University. Tehran. Iran
چکیده [English]

Stone matrix asphalt (SMA) is a gap-graded mixture that contains high percentages of coarse aggregates, bitumen, and filler. In the SMA mixture, due to the high amount of bitumen and the necessity to prevent it from draining down during asphalt transportation, bitumen adsorbent material is needed, which also has a stabilizing role. In this research, date palm fibers, cigarette butts, and Topcel (common cellulose fibers) were used. To reduce costs and protect the environment, reclaimed asphalt pavement (RAP) was used to produce SMA mixtures. This study aimed to investigate the effect of date palm fibers as natural waste fibers and cigarette butts as environmental pollutants and different percentages (w/w) of RAP in the SMA mixture. For this purpose, the draindown characteristics, moisture sensitivity, and rutting of SMA mixtures prepared with these materials were investigated using draindown basket, indirect tensile strength, and Hamburg wheel track tests. Results showed that in the draindown test, asphalt mixtures containing cigarette butts showed better performance than mixtures containing the other two fibers. Results of indirect tensile and rutting tests showed that by increasing the percentage of RAP, the indirect tensile strength increased and the rut depth decreased. Moisture sensitivity of samples containing 15% RAP and palm fiber was lower than the other mixtures. Although samples containing Topcel fibers performed better in rutting, the performance of samples containing date palm and cigarette butts fibers was also acceptable. Results showed that the date palm and cigarette butts with the application of RAP materials could contribute to the performance properties of SMA mixtures. These fibers can be suitable replacements for expensive fibers such as Topcel, and in addition to using RAP in the mix, they can provide a resistant and durable mixture.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stone matrix asphalt
  • Reclaimed asphalt pavement
  • Topcel fiber
  • Date palm fiber
  • Cigarette butts fiber

مراجع

Antunes, V., Freire, A. C. and Neves, J. 2019. “A review on the effect of RAP recycling on bituminous mixtures properties and the viability of multi-recycling”. Constr. Build. Mater., 211: 453-469.
Błazejowski, K. 2011. “Stone matrix asphalt: Theory and practice”. CRC Press.
Brown, E. R. and Colley, L. A. 1999. “NCHRP Report 425: Designing stone matrix asphalt mixtures for rut-resistant pavements”. Transportation Rseaech Board, Washington DC.
Brown, E. R., Haddock, J. E., Mallick, R. B. and Lynn, T. A. 1997. “Development of a mixture design procedure for stone matrix asphalt”. NCAT Report 97-03, Auburn University.
Fernandes, S. R. M., Silva, H. M. R. D. and Oliveira, J. R. M. 2018. “Recycled stone mastic asphalt mixtures incorporating high rates of waste materials”. Constr. Build. Mater., 187: 1-13.
Hafeez, I., Kamal, M. A. and Mirza, M. W. 2015. “An experimental study to select aggregate gradation for stone mastic asphalt”. J. Chinese Inst. Eng., Trans. Chinese Inst. Eng., Series A, 38(1): 1-8. https://doi.org/10.1080/02533839.2014.953242
Jomoor, N. B., Fakhri, M. and Keymanesh, M. R. 2019. “Determining the optimum amount of recycled asphalt pavement (RAP) in warm stone matrix asphalt using dynamic creep test”. Constr. Build. Mater., 228: 116736.
Kumar, N. L. N. K. and Ravitheja, A. 2019. “Characteristics of stone matrix asphalt by using natural fibers as additives”. Mater. Today: Proc., 19: 397-402.
Leandri, P., Cuciniello, G. and Losa, M. 2012. “Study of sustainable high performance bituminous mixtures”. Proc.-Soc. Behav. Sci., 53: 495-503.
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.
Muniandy, R. and Huat, B. B. K. 2006. “Laboratory diameteral fatigue performance of stone matrix asphalt with cellulose oil palm fiber”. Am. J. Appl. Sci., 3(9): 2005-2010.
Rahman, M. T. and Mohajerani, A. 2020. “Use of bitumen encapsulated cigarette butts in stone mastic asphalt”. Constr. Build. Mater., 261: 120530.
Sha, Q. L. 1999. “Asphalt pavement on semi-rigid roadbase for high-class highways”. People’s Communication Publication House, China.
Standards Australia. 1995. “Methods of sampling and testing asphalt, method 12.1: Determination of the permanent compressive strain characteristics of asphalt–dynamic creep test”. New South Wales, Australia.
Tapkın, S. 2008. “The effect of polypropylene fibers on asphalt performance”. Build. Environ., 43(6): 1065-1071.
Terrel, R. L. and Al-Swailmi, S. 1994. “Water sensitivity of asphalt-aggregate mixes: Test selection”. Strategic Highway Research Program, National Research Council, Washington, DC, USA.
Watson, D. E., Vargas-Nordcbeck, A., Moore, J., Jared, D. and Wu, P. 2008. “Evaluation of the use of reclaimed asphalt pavement in stone matrix asphalt mixtures”. Transport. Res. Record, 2051(1): 64-70.
Xiao, F., Amirkhanian, S. N. and Putman, B. J. 2010. “Evaluation of rutting resistance in warm-mix asphalts containing moist aggregate”. Transport. Res. Record, 2180(1): 75–84.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 21 تیر 1400
  • تاریخ بازنگری: 20 مرداد 1400
  • تاریخ پذیرش: 27 مرداد 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار