خصوصیات ویسکوالاستیک و مقاومت در برابر شیارشدگی مخلوط های آسفالتی اصلاح شده با پودرلاستیک و گوگرد با پوشش پلیمری

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

4 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

اصلاح قیر با هدف نزدیک کردن رفتار رئولوژیک قیر خالص به رفتار قیر ایده­آل با استفاده از اصلاح­کننده­های مختلف انجام می­شود. اما نکته­ای که باید مد نظر داشت آن است که مخلوط آسفالتی ساخته شده با قیر اصلاح­شده نیز بایستی عملکرد مناسبی داشته باشد. همچنین بهتر است از مواد سازگار با محیط زیست و با قیمت مناسب برای اصلاح قیر استفاده شود. در این تحقیق، قیرهای اصلاح شده با پودرلاستیک و گوگرد با پوشش پلیمری با استفاده از همزن با نرخ برش بالا تهیه شد و پس از ساخت مخلوط­های آسفالتی شاهد و اصلاح­شده مطابق با روش سوپرپیو، آزمایش­های مدول دینامیکی و خزش دینامیکی بر روی آن­ها صورت پذیرفت تا خصوصیات مکانیکی و عملکردی آن­ها مورد بررسی قرار گیرد. با استفاده از نتایج آزمایش مدول دینامیکی در فرکانس­ها و دماهای مختلف، منحنی جامع مدول دینامیکی رسم شد و خصوصیات ویسکوالاستیک مخلوط­های آسفالتی مشخص گردید. نتایج این آزمایش نشان داد که در دماهای بالا (فرکانس­های پایین) مخلوط آسفالتی اصلاح­شده با 40 درصد گوگرد با پوشش پلیمری بیشترین مقدار مدول دینامیکی را دارد. سپس مخلوط آسفالتی اصلاح­شده با 20 درصد پودرلاستیک از مدول دینامیکی بیشتری نسبت به مخلوط آسفالتی شاهد برخوردار است. همچنین نتایج آزمایش خزش دینامیکی در دمای 50 درجه سانتیگراد نشان داد که مخلوط آسفالتی اصلاح­شده با گوگرد پوشانده شده با پلیمر بیشترین مقاومت را در برابر خرابی شیارشدگی داراست و پس از آن، مخلوط آسفالتی اصلاح­شده با پودرلاستیک در برابر شیارشدگی و ایجاد تغییرشکلهای ماندگار، مقاوم است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Linear Viscoelastic Properties and Rutting Resistance of Asphalt Mixtures Modified with Crumb Rubber and Polymer-Covered Sulfur

نویسندگان [English]

  • Akbar Danesh 1
  • Aliasghar Akbari Nasrekan 2
  • Mohammad Hasan Seraji 3
  • Sasan Aflaki 4
1 PhD Candidate, School of Civil Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
2 MSc.Grad., School of Civil Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
3 MSc. Grad., School of Civil Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
4 Assistant Professor, School of Civil Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

Modification of bitumen with different modifiers already has been done in order to modify rheological properties of neat bitumen to ideal bitumen. The point which has to be considered is that asphalt mixture fabricated with this modified bitumen has to show appropriate performance which is expected. Also, environmental consistent with appropriate price materials should be used to modify bitumen. In this research, bitumen modified with crumb rubber and polymer-covered sulfur were prepared using high shear rate mixer. After fabrication of modified and unmodified asphalt mixtures according to Superpave method, dynamic modulus and dynamic creep tests were conducted on them to investigate their performance and mechanical properties. From the results of dynamic modulus test, linear viscoelastic characterization accomplished and dynamic modulus master curves were developed. Comparison of those master curves showed that asphalt mixture with 40 percent polymer-covered sulfur has the highest dynamic modulus in high temperatures (low frequencies). Then, asphalt mixture with 20 percent crumb rubber has higher dynamic modulus compared to control asphalt mixture. Also, dynamic creep test results at 50 ᵒC showed that asphalt mixture modified with polymer-covered sulfur has the most resistance to rutting, and then, asphalt mixture modified with crumb rubber is more resistant to permanent deformation compared to control asphalt mixture.

کلیدواژه‌ها [English]

  • modified asphalt mixture
  • crumb rubber
  • polymer-covered sulfur
  • dynamic modulus
  • Dynamic Creep

مراجع

- Aflaki, S. and Tabatabaee, N. (2009) “Proposals for modification of Iranian bitumen to meet the climatic requirements of Iran”, Construction and Building Materials, Vol. 23, No. 6, pp.. 2141-2150.
- Airey, G. D. (2004) “Fundamental binder and practical mixture evaluation of polymer modified bituminous materials”, International Journal of Pavement Engineering, Vol. 5, No. 3, pp. 137-151.
- Bahia, H. U. and Davies, R. (1994) “Effect of crumb rubber modifiers (CRM) on performance related properties of asphalt binders”, Asphalt paving technology, Vol. 63, pp. 414-414.
- Cho, Y. H., Park, D. W., and Hwang, S. D. (2010) “A predictive equation for dynamic modulus of asphalt mixtures used in Korea”, Construction and Building Materials, Vol. 24, No. 4, pp. 513-519.
- Deme, I. and Kennedy, B. (2004) “Use of sulphur in asphalt pavements”, Symposium on Pavement Surface Characteristics [of Roads and Airports], 5th, 2004, Toronto, Ontario, Canada.
- Guide (2003) “Asphalt rubber usage guide”, State of California Department of Transportation.
- Kaloush, K. E., Witczak, M. W., Way, G. B., Zborowski, A., Abojaradeh, M. and Sotil, A. (2002) “Performance evaluation of Arizona asphalt rubber mixtures using advanced dynamic material characterization tests”, Final Report submitted to FNF Construction, Inc. and the Arizona Department of Transportation. Arizona State University, Tempe, Arizona.
- Khattak, M. and Baladi, G. (2001) “Fatigue and permanent deformation models for polymer-modified asphalt mixtures”, Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, (1767), pp. 135-145.
- Kim, Y. R. (2009) “Modeling of asphalt concrete”, USA: American Society of Civil Engineers.
- Khodaii, A. and Mehrara, A. (2009) “Evaluation of permanent deformation of unmodified and SBS modified asphalt mixtures using dynamic creep test”, Construction and Building Materials, Vol. 23, No. 7, pp. 2586-2592.
- Kök, B. V. and Çolak, H. (2011) “Laboratory comparison of the crumb-rubber and SBS modified bitumen and hot mix asphalt”, Construction and Building Materials, Vol. 25, No. 8, pp. 3204-3212.
- Lalwani, S., Abushihada, A. and Halasa, A. (1982) “Reclaimed rubber-asphalt blends: measurement of rheological properties to assess toughness, resiliency, consistency and temperature sensitivity”, In Association of Asphalt Paving Technologists Proceedings, Vol. 51.
- McGennis, R. B. (1995) “Evaluation of physical properties of fine crumb rubber-modified asphalt binders”, Transportation Research Record, No.1488, pp. 62-71.
- Monismith, C. L., Ogawa, N. and Freeme, C. R. (1975) “Permanent deformation characteristics of subgrade soils due to repeated loading”, Transportation Research Record, N0. 537, pp. 1-17.
- Navarro, F. J., Partal, P., Martınez-Boza, F. and Gallegos, C. (2004) “Thermo-rheological behavior and storage stability of ground tire rubber-modified bitumens”, Fuel, Vol. 83, No. 14, pp. 2041-2049.
- Oliver, J. W. (2000) “Rutting and fatigue properties of crumbed rubber hot mix asphalts”, Road Materials and Pavement Design, Vol. 1, No. 2.
- Pasargad Oil Company, http://en.pasargadoil.com/en-us/home.aspx
- Strickland, D., Colange, J., Martin, M. and Deme, I. (2008) “Performance properties of sulphur extended asphalt mixtures with modified sulphur pellets”, Proceedings of the International Society for Asphalt Pavements, 2008.
- Timm, D., Tran, N., Taylor, A. J., Robbins, M. M. and Powell, R. (2009) “Evaluation of mixture performance and structural capacity of pavements using shell Thiopave®”, National Center for Asphalt Technology at Auburn University, Vol. 44, pp. 05-09.
- Uzarowski, L. (2007) “The development of asphalt mix creep parameters and finite element modeling of asphalt rutting”, Polyscience Publications.
- Wang, H., Dang, Z., Li, L. and You, Z. (2013) “Analysis on fatigue crack growth laws for crumb rubber modified (CRM) asphalt mixture”, Construction and Building Materials, Vol. 47, pp. 1342-1349.
- Witczak, M. W., Kaloush, K., Pellinen, T., El-Basyouny, M. and Von Quintus, H. (2002) “NCHRP Report 465 Simple performance test for Superpave mix design”, National Cooperative Highway Research Program Report.
- Witczak, M. W. and Bari, J. (2004) “Development of a master curve (E*) database for lime modified asphaltic mixtures”, Arizona State University Research Report, Tempe (Arizona, USA): Arizona State University.
- Xiao, F., Amirkhanian, S. N., Shen, J. and Putman, B. (2009) “Influences of crumb rubber size and type on reclaimed asphalt pavement (RAP) mixtures”, Construction and Building Materials, Vol. 23, No. 2, pp. 1028-1034.
- Yu, H. and Shen, S. (2012) “Impact of aggregate packing on dynamic modulus of hot mix asphalt mixtures using three-dimensional discrete element method”, Construction and Building Materials, Vol. 26, No. 1, 302-309.
- Zhu, H., Sun, L., Yang, J., Chen, Z. and Gu, W. (2011) “Developing master curves and predicting dynamic modulus of polymer-modified asphalt mixtures”, Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 23, No. 1, 131-137.
 
 
 

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 27 اسفند 1394
  • تاریخ بازنگری: 09 مرداد 1395
  • تاریخ پذیرش: 11 مرداد 1395

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار