بررسی تاثیر پیرشدگی بر خرابی رطوبتی مخلوط آسفالت گرم حاوی افزودنی وتفیکس و سنگدانه‌های گرانیتی و آهکی

عربانی, مهیار; مجد رحیم آبادی, مریم

doi:10.22075/jtie.2023.31971.1652

بررسی تاثیر پیرشدگی بر خرابی رطوبتی مخلوط آسفالت گرم حاوی افزودنی وتفیکس و سنگدانه‌های گرانیتی و آهکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مهیار عربانی ¹

مریم مجد رحیم آبادی ²

¹ استاد، گروه مهندسی عمران، دانشگاه گیلان، رشت

² دانشجوی دکتری مهندسی عمران، دانشگاه گیلان، رشت

10.22075/jtie.2023.31971.1652

چکیده

پیرشدگی یکی از عوامل موثر بر خواص فیزیکی و شیمیایی قیر است. این عامل می‌تواند منجر به بروز خرابی رطوبتی در مخلوط آسفالتی ‌گردد. هدف از این مطالعه بررسی اثر پیرشدگی کوتاه‌مدت و بلند‌مدت بر مکانیزم‌های خرابی رطوبتی مخلوط آسفالت گرم حاوی وتفیکس با استفاده از روش پول آف می‌باشد. از دو نوع قیر با درجه عملکردی مختلف (PG 58-22 و PG 64-16) اصلاح شده با افزودنی وتفیکس و همچنین دو نوع سنگدانه (آهکی و گرانیتی) استفاده شد. ابتدا خواص رئولوژیکی قیرها و مشخصات فیزیکی سنگدانه‌ها تعیین شد و سپس ترکیبات شیمیایی سنگدانه‌ها از طریق آزمایش فلورسانس اشعه ایکس (XRF) به دست آمد. پس از اصلاح قیر با افزودنی وتفیکس، آزمایش پول آف برای تعیین مقاومت پیوستگی قیر و مقاومت چسبندگی قیر به سنگدانه بر روی نمونه‌های پیرشده و پیرنشده در شرایط خشک و مرطوب انجام شد. پیرشدگی کوتاه‌ مدت منجر به افزایش مقاومت پیوستگی و پیرشدگی بلندمدت سبب کاهش مقاومت پیوستگی در شرایط مرطوب شد. بنابراین پیرشدگی بلند مدت منجر به کاهش عملکرد قیر در شرایط مرطوب و در نتیجه کاهش مقاومت روسازی در برابر خرابی رطوبتی می شود. همچنین در شرایط مرطوب پیرشدگی کوتاه و بلندمدت مقاومت چسبندگی را کاهش داد که سبب کاهش مقاومت رطوبتی روسازی آسفالتی نیز خواهد شد. اما افزودنی وتفیکس سبب افزایش مقاومت‌های پیوستگی بین 20-32 درصد و 26-48 درصد به ترتیب در حالت پیرشده کوتاه مدت و بلندمدت و همچنین افزایش چسبندگی بین 26-43 درصد و 38-57 درصد به ترتیب در حالت پیرشده کوتاه مدت و بلندمدت گردید. مقایسه تاثیرات پیرشدگی برای قیر پایه و اصلاح شده بر کاهش مقاومت چسبندگی و پیوستگی، بیانگر آن است که افزودنی وتفیکس نه تنها سبب از بین رفتن اثرات منفی پیرشدگی بر این پارامترها می‌شود، بلکه مقاومت قیر اصلاح شده را نسبت به قیر پایه در برابر خرابی رطوبتی بهبود می‌بخشد.

کلیدواژه‌ها

مخلوط آسفالتی

پیرشدگی قیر

خرابی رطوبتی

آزمایش پول آف

افزودنی وتفیکس

موضوعات

روسازی

عنوان مقاله English

Investigating the Effects of Aging on Moisture Damage of Hot Mix Asphalt containing Wetfix Additive and Granite and Limestone Aggregates

نویسندگان English

Mahyar Arabani ¹

Maryam Majd Rahimabadi ²

¹ Professor, Department of Civil Engineering, University of Guilan, Rasht, I. R. Iran.

² Ph.D. Candidate of Civil Engineering, University of Guilan, Rasht, I. R. Iran.

چکیده English

Aging is one of the factors affecting the physical and chemical properties of bitumen. This factor can lead to moisture damage in the asphalt mixture. The objective of this study is to investigate the effect of short- and long-term aging on the moisture damage mechanisms of hot mix asphalt containing Wetfix using the Pull-off method. Two types of bitumen with different performance grades (PG 58-22 and PG 64-16) modified with Wetfix BE additive and two types of aggregate (limestone and granite) were used. First, the rheological properties of bitumens and the physical characteristics of aggregates were determined, and then the chemical compositions of aggregates were obtained through an X-ray fluorescence (XRF) test. After modifying the bitumens with Wetfix, the pull-off test was performed to determine the cohesion strength of bitumen and the adhesion strength of bitumen to aggregate on aged and unaged samples in dry and wet conditions. Short-term aging increased the cohesion strength and long-term aging caused a decrease in cohesion strength in wet conditions. Therefore, long-term aging leads to a decrease in bitumen performance in wet conditions and as a result, a decrease in pavement resistance against moisture damage. However, adding Wetfix increased the cohesion strength between 20-32% and 26-48% in short and long-term aging, respectively, and adhesion strength between 43-26% and 57-38% in short- and long-term aging, respectively. Comparing the effects of aging of base and modified bitumen on the reduction of adhesion and cohesion strengths shows that the addition of Wetfix not only eliminates the negative effects of aging on these parameters, but also improves the resistance of modified bitumen compared to base bitumen against moisture damage.

کلیدواژه‌ها English

Asphalt Mixture

Bitumen Aging

Moisture Damage

Pull-off Test

Wetfix Additive

AASHTO R28. 2009. “Standard practice for accelerated aging of asphalt binder using a pressurized aging vessel (PAV)”. American Association of State Highway and Transportation Officials.

AASHTO T 240. 2013. “Standard practice for effect of heat and air on a moving film of asphalt binder (rolling thin-film oven test)”. American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C.

AASHTO T361. 2016. “Standard method of test for determining asphalt binder bond strength by means of the binder bond strength (BBS) test”. American Association of State Highway and Transportation Officials, pp. 1-14.

Aguiar-Moya, J. P., Salazar-Delgado, J., Baldi-Sevilla, A., Leiva-Villacorta, F. and Loria-Salazar, L. 2015. “Effect of aging on adhesion properties of asphalt mixtures with the use of bitumen bond strength and surface energy measurement tests”. Transp. Res. Record, 2505(1): 57-65.

Aksoy, A., Şamlioglu, K., Tayfur, S. and Özen, H. 2005. “Effects of various additives on the moisture damage sensitivity of asphalt mixtures”. Constr. Build. Mater., 19(1): 11-18.

Alamrew, A. S. and Mollenhauer, K. 2021. “Advantages of filler and surfactant additive to improve moisture sensitivity of hot mix asphalt mixtures”. In: IOP Conference Series: Mater. Sci. Eng., 1202(1): 012011.

Ali, S. A., Ghabchi, R., Zaman, M., Rahman, M. A. and Rani, S. 2022. “Laboratory characterization of moisture-induced damage potential of asphalt mixes using conventional and unconventional performance-based tests”. Int. J. Pavement Res. Tech., 15(5): 1209-1226.

Arabani, M. and Balooch Sirgani, P. 2021. “Evaluation of performance and moisture sensitivity of polymer-modified mixture containing glass aggregates”. Int. J. Pavement Res. Tech., 15: 1166-1179.

Arabani, M. and Majd Rahimabadi, M. 2023. “Assessing the effect of short and long-term aging on moisture damage of hot mix asphalt using two different methods”. Int. J. Pavement Eng., 24(1). https://doi.org/10.1080/10298436.2023.2168661

Arabani, M., Majd Rahimabadi, M. and Hamedi, G. H. 2023. “Investigating the effects of NMH and DA additives and short-and long-term aging on moisture damage of hot mix asphalt using mechanical methods”. Int. J. Pavement Res. Tech. https://doi.org/10.1007/s42947-023-00295-x

Asif, S. A., Ahmed, N., Hayat, A., Hussan, S., Shabbir, F. and Mehmood, K. 2018. “Study of adhesion characteristics of different bitumen–aggregate combinations using bitumen bond strength test”. J. Chin. Inst. Eng., 41(5): 430-440.

Esmaeili, N., Hamedi, G. H. and Khodadadi, M. 2019. “Determination of the stripping process of asphalt mixtures and the effective mix design and SFE parameters on its different phases”. Constr. Build. Mater., 213: 167-181.

Hamedi, G. H. 2017. “The laboratory study of the effect of using liquid anti-stripping materials on reducing moisture damage of HMA”. AUT J. Civ. Eng., 1(1): 23-30.

Imaninasab, R. and Joodaki, S. 2019. “Performance evaluation of polyamine anti-stripping additives”. Proc. Instit. Civ. Eng.-Constr. Mater., 172(3): 155-163.

Jameel, M. S., Abubakar, H. M., Raza, A., Iqbal, S. and Khalid, R. A. 2022. “Effect of aging on adhesion and moisture damage of asphalt: A perspective of rolling bottle and bitumen bond strength test”. Int. J. Pavement Res. Tech., 15(1): 233-242.

López-Montero, T., Crucho, J., Picado-Santos, L. and Miró, R. 2018. “Effect of nanomaterials on ageing and moisture damage using the indirect tensile strength test”. Constr. Build. Mater., 168: 31-40.

Nataadmadja, A. D., Prahara, E., Setyandito, O. and Ananditha, R. W. 2019. “Evaluation of moisture susceptibility of hot mix asphalt”. In: AIP Conference Proceedings, 2202(1).

Nataadmadja, A. D., Prahara, E., Setyandito, O. and Ananditha, R. W. 2020. “Analysis of moisture susceptibility of hot mix asphalt with waterproofing additives”. In; IOP Conference Series: Mater. Sci. Eng., 849(1): 012058.

Nikolaides, A. 2014. “Highway engineering: Pavements”. Materials and Control of Quality, 1st ed., CRC Press. https://doi.org/10.1201/b17690

Xiao, R. and Huang, B. 2022. “Moisture damage mechanism and thermodynamic properties of hot-mix asphalt under aging conditions”. ACS Sustain. Chem. Eng., 10(45): 14865-14887.

Zhang, R., Sias, J. E. and Dave, E. V. 2020. “Evaluation of the cracking and aging susceptibility of asphalt mixtures using viscoelastic properties and master curve parameters”. J. Traffic Transp. Eng. (English Ed.), 9(1): 106-119.