ارزیابی ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی سطحی آسفالت متخلخل پلیمری حاوی پودر لاستیک

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد سوادکوه، دانشگاه آزاد اسلامی، سوادکوه، ایران

2 استادیار گروه عمران، دانشگاه شمال، آمل، ایران

3 کارشناس ارشد راه و ترابری، دانشگاه شمال، آمل، ایران

چکیده

آسفالت متخلخل، مخلوط آسفالتی خاصی با دانه ­بندی باز است، که دارای تعداد زیادی تخلخل­ متصل به هم با فضای خالی ۱۸ درصد و بالاتر می­ باشد. سر و صدای ناشی از ترافیک، پاشش، هیدروپلانینگ و لغزندگی از جمله مشکلات عمومی آسفالت‌های متراکم هستند. این باور وجود دارد، که روسازی آسفالت متخلخل جایگزینی مناسب برای حل مشکلات فوق به شمار می‌رود. هدف این مطالعه، علاوه بر بررسی ویژگی ­های مکانیکی، ارزیابی خصوصیات اصطکاک سطحی، بافت درشت و جذب صدای مخلوط‌های آسفالتی متخلخل حاوی پودر‌لاستیک و پلیمر استایرن-بوتادین-استایرن (SBS) است. بدین منظور، مخلوط­ های آسفالتی متخلخل با دو نوع دانه­ بندی مختلف مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتند. از پلیمر SBS و پودر لاستیک بازیافتی جهت اصلاح قیر 70-60 استفاده شد. جهت ارزیابی مشخصات مورد نظر، آزمایش‌های حساسیت رطوبتی به روش ITS، سایش کانتابرو، فروریزش قیر، آونگ انگلیسی، پخش ماسه و جذب صدا بر روی نمونه‌ها انجام شد. بر اساس نتایج این پژوهش، پودر‌لاستیک تأثیری مثبت بر روی اصطکاک سطحی و تأثیری منفی بر روی جذب صدای مخلوط‌های آسفالت متخلخل پلیمری داشت. اگرچه دانه‌بندی دارای ریزدانه بیشتر، در مقایسه با دانه‌بندی دیگر، تأثیر بهتری بر روی اصطکاک سطحی داشت. علاوه بر این، افزودن پودر‌لاستیک به مخلوط‌های آسفالت متخلخل پلیمری سبب کاهش جذب صدا در تمامی فرکانس‌های بین ۱۲۵ تا ۱۲۵۰هرتز شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of mechanical and physical surface properties of polymer modified porous asphalt containing rubber powder

نویسندگان [English]

  • Mohsen Amouzadeh Omrani 1
  • Amir Izadi 2
  • farshid jafarzadeh 3
1 Department of Civil Engineering, Savadkooh Branch, Islamic Azad University, Savadkooh, I. R. Iran
2 Assistant professor, Faculty of Civil Engineering department, Shomal University, Amol, I. R. Iran
3 M.S. of highway and transportation, Shomal University, Amol, I. R. Iran
چکیده [English]

Porous asphalt pavement (PA) material is a special open-graded asphalt mixture which has a large proportion of interconnected air voids with a void content of 18% or more. Traffic noise, splash, spatter, aquaplaning and skid resistance are public problems in dense asphalts. Porous asphalt pavement is an alternative that believed to be meeting above mentioned requirements. The aim of this study is to evaluate the performance of rubber powder and styrene-butadiene-styrene (SBS) on mechanical properties, surface friction, macrotexture and sound absorption of these PA mixtures. For this purpose, Porous asphalt mixtures with two different types of gradation were studied and compared. SBS polymer and recycled rubber powder were used to modify 60/70 bitumen. In order to evaluate the desired characteristics, ITS moisture sensitivity, Cantabro abrasion, Drain down, pavement macrotexture depth, British pendulum and sound absorption tests were carried out on the specimens. Test results showed that rubber powder had a positive effect on surface friction and a negative effect on sound absorption of polymeric PA mixtures. However, the gradation containing more fine aggregates had a better surface friction than the other one. In addition, adding crumb rubber into polymeric porous asphalt mixtures, decreased sound absorption in all frequencies from 125 to 1250 Hz. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Crumb rubber
  • Polymeric binder
  • Porous asphalt
  • Sound absorption
  • Surface Friction
طاهرخانی، ح.، بیات، ح. و اکبری، ح. (1399) "بررسی حساسیت رطوبتی و پیر شدگی بلند مدت بتن آسفالتی حاوی لاستیک ضایعاتی"،فصلنامه مهندسی حمل و نقل، دوره یازدهم، شماره چهارم،ص 891-912.
 
نشریه 2-384. (1394) "مستندات و مبانی فنی دستورالعمل طرح، اجرا و نگهداری آسفالت متخلخل"، وزارت راه و شهرسازی، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی.
 
وامق، م.، عامری، م. و جراحی، آ. (1398) "بررسی آزمایشگاهی اثر پلیمر بر عملکرد قیر و مخلوط‌های آسفالتی متخلخل"، پژوهشنامه حمل و نقل، دوره شانزدهم، شماره چهارم، ص 176-165.
 
AASHTO, T. 283. (2014) “Standard method of test for resistance of compacted asphalt mixtures to moisture-induced damage”. American association of state highway and transportation officials (AASHTO), Washington, DC.
 
Arrieta, V.S. and Maquilón, J.E.C. (2014) “Resistance to degradation or cohesion loss in Cantabro test on specimens of porous asphalt friction courses”, Procedia-Social and Behavioral Sciences, Vol. 162, pp. 290-299.
 
ASTM D7064/D7064M. (2013) “Standard Practice for Open-Graded Friction Course (OGFC) Mix Design”.
 
ASTM D4867. (2014) “Standard test method for effect of moisture on asphalt concrete paving mixtures”. 
 
ASTM D6390. (2017) “Standard Test Method for Determination of Draindown Characteristics in Uncompacted Asphalt Mixtures”.
 
ASTM E303-93. (2018) “Standard Test Method for Measuring Surface Frictional Properties Using the British Pendulum Tester”.
 
ASTM E965-15. (2019) “Standard Test Method for Measuring Pavement Macrotexture Depth Using a Volumetric Technique”.
 
ASTM E1050/E1050M. (2019) “Standard Test Method for Impedance and Absorption of Acoustical Materials Using a Tube, Two Microphones and a Digital Frequency Analysis System”.
 
Ameri, M., Vamegh, M., Rooholamini, H. and Haddadi, F. (2018) “Investigating effects of nano/SBR polymer on rutting performance of binder and asphalt mixture”, Advances in Materials Science and Engineering.
 
Behiry, A.E.A.E.M. (2013) “Laboratory evaluation of resistance to moisture damage in asphalt mixtures”, Ain Shams Engineering Journal, Vol. 4, No. 3, pp. 351-363.
 
Camomilla, G., Malgarini, M. and Gervasio, S. (1990) “Sound absorption and winter performance of porous asphalt pavement”, Transportation Research Record, Vol. 1265, pp. 1-8.
 
Chai, C., Cheng, Y., Zhang, Y., Zhu, B. and Liu, H. (2020) “Mechanical properties of crumb rubber and basalt fiber composite modified porous asphalt concrete with steel slag as aggregate”, Polymers, Vol. 12, No. 11, pp. 2552.
 
Cetin, A. (2013) “Effects of crumb rubber size and concentration on performance of porous asphalt mixtures”, International Journal of Polymer Science.
 
Chu, L., Fwa, T.F. and Tan, K.H. (2017) “Evaluation of wearing course mix designs on sound absorption improvement of porous asphalt pavement”, Construction and Building Materials, Vol. 141, pp. 402-409.
 
Eskandarsefat, S., Dondi, G. and Sangiorgi, C. (2019) “Recycled and rubberized SMA modified mixtures: A comparison between polymer modified bitumen and modified fibres”, Construction and Building Materials, Vol. 202, pp. 681-691.
 
Frigio, F. and Canestrari, F. (2018) “Characterisation of warm recycled porous asphalt mixtures prepared with different WMA additives”, European Journal of Environmental and Civil Engineering, Vol. 22, No. 1, pp. 82-98.
Gupta, A., Rodriguez-Hernandez, J. and Castro-Fresno, D. (2019) “Incorporation of additives and fibers in porous asphalt mixtures: A review. Materials”, Vol. 12, No. 19, pp. 3156.
 
Haas, R., Hudson, W.R. and Zaniewski, J.P. (1994) “Modern pavement management”, Florida: Krieger Press.
 
Lay, M.G. (2009) “Handbook of Road Technology”, Fourth ed. London and New york: Spon Press.
 
Liu, Q., Yu, W., Schlangen, E. and van Bochove, G. (2014) “Unravelling porous asphalt concrete with induction heating”, Construction and Building Materials, Vol. 71, pp. 152-157.
 
Mallick, R.B., Kandhal, P.S., Cooley Jr, L.A. and Watson, D.E. (2000) “Design, construction, and performance of new-generation open-graded friction courses”, NCAT Report No. 2001-01.
 
Nazarinasab, A., Ghasemi, M. and Marandi, S.M. (2018) “Performance Improvement of Porous Asphalt Mixtures using Crumb Rubber and Steel Slag Powder”, International Journal of Transportation Engineering, Vol. 6, No. 2, pp. 99-110.
 
Nielsen, C.B. (2006) “Durability of porous asphalt”, International experience. DRI Technical Note, 41.
 
Praticò, F.G., Briante, P.G., Colicchio, G. and Fedele, R., (2021) “An experimental method to design porous asphalts to account for surface requirements”, Journal of Traffic and Transportation Engineering (English Edition), Vol. 8, No. 3, pp.439-452.
 
Razzaq Abdullah, W. A. (2020) “Quantifying the relationship between skid resistance and crashes for Iowa roadways: A framework for a skid resistance policy”.
 
Ruiz, A., Alberola, R., Perez, F. and Sanchez, B. (1990) “Porous asphalt mixtures in Spain”, Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, pp. 87-94.
 
Sangiorgi, C., Eskandarsefat, S., Tataranni, P., Simone, A., Vignali, V., Lantieri, C. and Dondi, G. (2017) “A complete laboratory assessment of crumb rubber porous asphalt”, Construction and Building Materials, Vol. 132, pp. 500-507.
 
Schaus, L.K. (2007) “Porous asphalt pavement designs: Proactive design for cold climate use (Master's thesis, University of Waterloo)”.
 
Shirini, B. and Imaninasab, R. (2016) “Performance evaluation of rubberized and SBS modified porous asphalt mixtures”, Construction and Building Materials, Vol. 107, pp. 165-171.
 
Van der Zwan, J.T., Goeman, T., Gruis, H.J.A.J., Swart, J.H. and Oldenburger, R.H. (1990) “Porous asphalt wearing courses in the Netherlands: State of the art review”, Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, pp. 95-110.
 
Wang, H., Ding, Y., Liao, G. and Ai, C. (2016) “Modeling and optimization of acoustic absorption for porous asphalt concrete”, Journal of Engineering Mechanics, Vol. 142, No. 4, pp. 04016002.
 
Xiao, F. and Amirkhanian, S.N. (2010) “Effects of liquid antistrip additives on rheology and moisture susceptibility of water bearing warm mixtures”, Construction and Building Materials, Vol. 24, No. 9, pp. 1649-1655.
 
Xie, Z. and Shen, J. (2016) “Performance of porous European mix (PEM) pavements added with crumb rubbers in dry process”, International Journal of Pavement Engineering, Vol. 17, No. 7, pp. 637-646.
 
Yang, J. and Yin, C. (2009) “Laboratory study of porous asphalt mixture made with rubber bitumen”, Asphalt Material Characterization, Accelerated Testing and Highway Management, Vol. 190, pp. 22-31.
 
Yu, B., Jiao, L., Ni, F. and Yang, J. (2015) “Long-term field performance of porous asphalt pavement in China”, Road Materials and Pavement Design, Vol. 16, No. 1, pp. 214-226.
 
Zhang, L., Fwa, T.F., Ong, G.P. and Chu, L. (2016) “Analysing effect of roadway width on skid resistance of porous pavement”, Road Materials and Pavement Design, Vol. 17, No. 1, pp. 1-14.
 
Zhang, H., Li, H., Zhang, Y., Wang, D., Harvey, J. and Wang, H. (2018) “Performance enhancement of porous asphalt pavement using red mud as alternative filler”, Construction and Building Materials, Vol. 160, pp. 707-713.