اصلاح خصوصیات دمای میانی و پایین قیر با پلیمر پلی بوتادین رابر

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 گروه راه و ترابری، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

2 استادیار دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه پیام نور تهران

3 گروه راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.

چکیده

در این تحقیق به منظور افزایش عملکرد قیر در دمای میانی و پایین از پلیمر ضایعاتی پلی بوتادین رابر استفاده گردید. نمونه های قیر 100-85 با درصدهای 1، 2، 3/2، 3، 4، 5 درصد پلیمر با استفاده از دستگاه مخلوط کن برش بالا تهیه گردید. در ابتدا آزمونهای کندروانی چرخشی، نقطه نرمی، درجه نفوذ و کشش پذیری بر روی قیر پلیمری انجام شد. نتایج اولیه تحقیق نشان داد که پلیمر پلی بوتادین رابر موجب  افزایش کندروانی و نقطه نرمی و کاهش درجه نفوذ می گردد. در آزمون کشش پذیری، با افزایش مقدار پلیمر خاصیت چسبندگی قیر اصلاح شده کاهش می یابد و با درصدهای بیشتر از 3/2 درصد، میزان کشش پذیری کمتر از 100 می شود. بنابراین 3/2 درصد به عنوان حداکثر مقدار پلیمر پلی بوتادین رابر در آزمون‌های بعدی انتخاب گردید و سپس آزمون رئومتر برش دینامیکی در دمای میانی و رئومتر تیرچه خمشی در دمای پایین برروی نمونه قیر اصلاح شده با درصدهای 1 و 2 و 3/2 انجام گردید. نتایج تحقیق نشان داد این پلیمرموجب بهبود عملکرد قیر در دمای میانی و پایین می گردد و می تواند یک درجه دمای پایین قیر را بهبود بخشد. در ادامه جهت ارزیابی نقش این پلیمر در مخلوط آسفالتی آزمون نیم دیسک خمشی در دمای پایین نیز انجام شد و نتایج آزمون مخلوط آسفالتی نشان داد که پلیمر پلی بوتادین رابر با میزان 3/2 درصد وزنی قیر چقرمگی شکست در دمای 10- درجۀ سانتی‌گراد را 65 درصد افزایش می‌دهد

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modification of Medium and Low Temperature Bitumen Properties with Polybutadiene Rubber

نویسندگان [English]

  • Mohammad worya Khordehbinan 1
  • Mahmood Reza Keymanesh 2
  • Shams Nowbakht 3
1 Faculty of Engineering , Payame Noor University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Faculty of Engineering, Payam Noor University of Tehran
3 Department of Road & Transportation, Faculty of Civil Engineering, Iran University of Science & Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In this study, the waste polybutadiene rubber was used for the first time to improve the bitumen performance at intermediate  and low temperatures. The 85/100 bitumen samples were prepared using a high-shear mixer with 1, 2, 2.3, 3, 4 and 5% polymer. The rotational viscometer, softening point, penetration and ductility tests were first performed on the polymeric bitumen. The initial results of the study showed that polybutadiene rubber increases the viscosity and softening point and increases  the penetration index. In the ductility test, by increasing the amount of polymer, the cohision property of modified bitumen is decreased, and for the percentages greater than 2.3%, the ductility level is less than 100 cm. Therefore, the 2.3% level was selected as the maximum amount of polybutadiene rubber in the subsequent tests. Then, the dynamic shear rheometer test at the medium temperatures and the bending beam rheometer test at low temperatures were conducted on the modified bitumen sample for the 1, 2 and 2.3% polymer. The results of the study showed that this polymer improves the bitumen performance at the medium and low temperatures and can improve the low bitumen temperature up to 1°. In order to evaluate the role of this polymer in the asphalt mixture, the semi-circular bending test was performed at low temperature. The results of the asphalt mixture test showed that polybutadiene rubber at 2.3 wt% of bitumen increases the fracture toughness by 65% at -10 °C.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bitumen
  • polybutadiene rubber
  • Cracking
  • Medium temperature
  • Low temperature
- امیری، ح.، گلچین، ب.،(1398) "بررسی اثر افزودنی پلی پروپیلن بر روی مشخصات خرابی رطوبتی مخلوط‌های آسفالتی"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل، دوره دهم، شماره سوم، ص.581-567.
 
- جمشیدی، ا.، دیواندری، ح.، (1398) "ارزیابی تاثیر گیلسونایت بر بهبود خصوصیات مکانیکی مخلوط‏های آسفالتی"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل، دوره یازدهم، شماره اول، ص.162-145.
 
- کی‌منش، م.، میرشکاریان بابکی، م.، شهریاری، ن (1396) " ارایه مدل ریاضی خصوصیات مکانیکی مخلوط های کف قیری اصلاح شده با سیمان "، مهندسی زیرساخت حمل و نقل، دوره سوم، شماره سوم.
 
- معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری (1390) "آیین نامه روسازی راه های آسفالتی ایران"، نشریه شماره 234، وزارت راه و شهرسازی، پژوهشکده حمل و نقل، موسسه قیر آسفالت. تجدید نظر اول.
 
- Ameri, M., Reza Seif, M., Abbasi, M. and Khavandi Khiavi, A. (2017) "Viscoelastic fatigue resistance of asphalt binders modified with crumb rubber and styrene butadiene polymer", Petroleum Science and Technology, Vol. 35, Issue 1, pp.30-36.
 
- Anderson, D. A., D. W. Christensen, H.U. Bahia, R. Dongre, M. G. Sharma, C. E. Antle, and J. Button (1994) "Binder characterization and Eualuation", Vol 3, Physical Characterization; SHRP-A-369. National Research Council, Washington, DC.
 
- Laukkanen, L., Soenen, H., Winter, H., Seppala, J. (2018) "Low-temperature rheological and morphological characterization of SBS modified bitumen" Construction and Building Materials, Vol. 179, pp.348-359.
 
- Marasteanu, M., Li, X., Clyne, T., Voller, V., Timm, D., Newcomb, D. (2004) "Low Temperature Cracking of Asphalt Concrete Pavements", Minnesota Department of Transportation Office of Research Services.
 
- Rezaei, S., Ziari, H., Nowbakht, S. (2016a) "High-temperature functional analysis of bitumen modified with composite of nano-SiO2 and styrene butadiene styrene polymer ", Petroleum Science and Technology, Vol. 34, pp. 1195-1203.
 
- Rezaei, S., Ziari, H., Nowbakht, S. (2016b) " Low temperature functional analysis of bitumen modified with composite of nano-SiO2 and styrene butadiene styrene polymer", Petroleum Science and Technology, Vol. 34, pp. 415-421.
 
- Rossmann, S. (2007) "Technical guideline: the use of modified binders in road construction", Pretoria, Asphalt Academy, CSIR Built Environment.
 
- Teltayev, B., Amirbayev, E., Radovskiy, B. (2018) "Viscoelastic characteristics of blown bitumen at low temperatures", Construction and Building Materials, Vol. 189, pp. 54-61.
 
- Tsantilis, L., Orazio, B., Santagata, E. (2018) "Low-temperature properties of bituminous nanocomposites for road applications", Construction and Building Materials, Vol.171, pp.397-403.
 
- Yang, X., You, Z., Hasan, M. R. M., Diab, A., Shao, H., Chen, S. and Ge, D. (2017) "Environmental and mechanical performance of crumb rubber modified warm mix asphalt using Evotherm". J. Clean. Prod., Vol 159, pp.346-358.
 
- Yousefi, A. (2002) "Rubber-modified Bitumens", Iranian Polymer Journal, Vol.11, pp. 303-309.
 
- Zhang, F. and Hu, C. (2013) "The research for SBS and SBR compound modified asphalts with polyphosphoric acid and sulfur", Construction and Building Materials, Vol. 43, pp.461-468.