تأثیرتوأم استایرن بوتادین استایرن و پروپلاست در بهبود عملکرد آسفالت ماستیکی درشت دانه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی عمران ، دانشگاه پلی تکنیک کارادنیز، ترکیه

2 دانشجوی دکتری ، دانشکده مهندسی عمران- ژئوتکنیک، دانشگاه تبریز، ایران

3 استادیار، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز، ایران

چکیده

در این تحقیق به نقش توأم مواد افزودنی استایرن بوتادین استایرن (SBS) و الیاف پروپلاست در بهبود عملکرد مخلوط آسفالت ماستیکی درشت دانه (SMA) در مقابله با پدیده شیارشدگی و ممانعت از ریزش قیر پرداخته شده است. استفاده از  SMA می­تواند نقش بسزایی در مقابله با تغییر شکل های ماندگار و پلاستیک ناشی از شیارشدگی داشته باشد. در جهت نیل به اهداف مورد نظر و انجام مراحل  آزمایشهای، 84 عدد نمونه مارشال و  8 عدد نمونه به شکل اسلب در 4 تیپ تهیه گردید. به منظور تعیین درصد قیر بهینه از روش طراحی مارشال استفاده شده و مواد افزودنی با انجام مطالعات در منابع، 5 درصد وزنی قیر، SBS  و  6/0 درصد وزنی مخلوط الیافپروپلاست انتخاب، هریک به تنهایی و بصورت توام به  SMA افزوده و بر روی مخلوط های حاصله آزمایشات نسبت استقامت مارشال به روانی، فرو ریزش قیر از مخلوط و آزمایش تعیین درصد شیارشدگی به روش فرانسوی انجام گردید. براساس نتایج آزمایشات نمونه های حاویSBS به تنهایی و (SBS و الیاف) بشکل توأم ، دارای استقامت بهتری نسبت به نمونه های فاقد افزودنی می باشند که این افزایش در حدود 10 درصد بوده و همچنین نمونه های حاوی (SBS و الیاف)  کمترین درصد شیارشدگی را به خود اختصاص دادند. در حالیکه  نمونه­های فاقد مواد افزودنی بیشترین درصد شیارشدگی را در بین نمونه ها از خود نشان دادند. با توجه به نتایج آزمایشات، به کار بردن توأم SBS و الیاف منجر به کاهش درصد شیارشدگی تا حدود نصف در مقایسه با نمونه های فاقد افزودنی می گردد. نهایتاً براساس نتایج حاصل از این پژوهش می توان بیان نمود، بکار گیری توام SBS و الیاف پروپلاست در SMA  می تواند علاوه بر بهبود ویژگی های مکانیکی این نوع آسفالت، نقش چشمگیری در مقابله با پدیده شیارشدگی ایفا نموده وگزینه مناسبی برای مناطق گرم دارای ترافیک سنگین بار محسوب گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Combined Effect of SBS and Proplast in Improving the Stone Mastic Asphalt Performance

نویسندگان [English]

  • Sepehr Saedi 1
  • Golnar Sadeghian Asl 2
  • Seyed Hossein Yasrobi 3
1 Ph.D. Student, Faculty of Civil Engineering, Karadeniz Technical University, Turkey
2 PhD Student, Faculty of Civil Engineering, Tabriz University, Tabriz, Iran
3 Assistant Professor, Faculty of Civil Engineering, Islamic Azad University, Tabriz Branch, Iran
چکیده [English]

In this study, the role of both SBS and Proplast fiber additives in improving the performance of SMA in confronting the rutting phenomenon has been investigated. Using Stone Mastic asphalt mixtures can play a considerable role in reducing persistent and plastic deformation caused by rutting. To perform the experiments, 84 Marshall samples and 8 samples in the slab form were prepared in 4 types. In order to determine the optimum asphalt content, the Marshall design method was used and additives, with extensive studies in the literature, were selected as 5% SBS and 0.6% Proplast fibers. Then marshall stability to flow ratio, bitumin draindown from the mix and determining rutting percentage using French method ,tests were conducted and then these materials were added to the stone mastic asphalt mix, individually and simultaneously. The results showed that samples containing SBS only or containing both SBS and Proplast fibers simultaneously, has better endurance comparing to samples without additives.  They showed an increase of about 10 percent in endurance and also the lowest rutting percentages among all the samples as well, while samples without additives showed the highest rutting percentage among all the samples. Regarding to the results of the experiments, using SBS and Proplast fibers simultaneously leads to a reduction in rutting percentage to around half, comparing to samples without additives. Finally, based on the results of this study it can be concluded that the use of both SBS and Proplast fibers in the  SMA, can not only improve the physical characteristics of  this type of asphalt, but also can have a significant role in dealing with the rutting phenomenon and so can be considered  as a good choice for hot areas with heavy traffic loads.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stone mastic asphalt
  • SBS
  • Proplast fibers
  • rutting
-سازمان مدیریت و برنامه ریزی (1390) " آیین نامه روسازی راه ایران" نشریه شماره 234، تجدید نظر اول، سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور، موسسه قیرو آسفالت ایران، پژوهشکده حمل ونقل. 
-سازمان مدیریت و برنامه ریزی (1395) ˮ دستور العمل طراحی و اجرای مخلوط های آسفالتی درشت دانه “ ضابطه شماره 706، سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور، پژوهشکده حمل ونقل.
-باباگلی، رضوان (1395)ˮبررسی آزمایشگاهی تأثیر پودر معدنی گلیسونات بر خصوصیات عملکردی مخلوط آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای فصلنامه مهندسی حمل و نقل، دوره هشتم، شماره 1، ص. 1-12.
-محمدزاده مقدم، ابوالفضل (1389)ˮ بررسی تأثیر انواع الیاف تثبیت کننده بر خواص خستگی مخلوط های آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای“، پژوهشنامه حمل و نقل، سال هفتم، شماره 3، ص. 275-289.
-Abtahi1, S. M., Esfandiarpour, S., Kunt, M., Hejazi, S. M. and Ebrahimi, M.G. (2013) “Hybrid reinforcementof asphalt-concrete mixtures using glass and polypropylene fibers”, Journal of Engineered Fibers and Fabrics, Vol. 8, Issue 2, pp.25-35.
-ASTM D6927 (2006) “Standard Test Method for Marshall Stability and Flow of Bituminous Mixturesˮ, USA: American Society for Testing and Materials.
-ASTM C136 (2001) “Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregatesˮ. USA: American Society for Testing and Materials.

-ASTM C131, M-14 (2003) “Standard Test Method for Resistance to Degradation of Small-Size Coarse Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machineˮ, USA: American Society for Testing and Materials.

-ASTM C127 - 04 (2004) “Standard Test Method for Density, Relative Density (Specific Gravity), and Absorption of Coarse Aggregateˮ, USA: American Society for Testing and Materials.
-ASTM D4791 (2005) “Standard Test Method for Flat Particles, Elongated Particles, or Flat and Elongated Particles in Coarse Aggregateˮ, USA: American Society for Testing and Materials.
-ASTM D 113 - 99 (1999) “Standard Test Method for Ductility of Bituminous Materialsˮ, USA: American Society for Testing and Materials.
-ASTM D5 – 05a (2005) “Standard Test Method for Penetration of Bituminous Materialsˮ, USA: American Society for Testing and Materials.
-ASTM D92 – 05 (2002) “Standard Test Method for Flash and Fire Points by Cleveland Open Cup Tester  ˮ, USA: American Society for Testing and Materials.
-ASTM D36 – 95 (1995) “Standard Test Method for Softening Point of Bitumen (Ring-and-Ball Apparatus)ˮ, USA: American Society for Testing and Materials.
-ASTM D70 – 03, (2003) “Standard Test Method for Density of Semi-Solid Bituminous Materials (Pycnometer Method)ˮ . USA: American Society for Testing and Materials.
-ASTM D70 – 03 (2003) “Standard Test Method for Density of Semi-Solid Bituminous Materials (Pycnometer Method)ˮ . USA: American Society for Testing and Materials.
-Chemist, Ch. (2005) “Polymer-modified hot mix asphalt design”, Construction and Materials Illinois Department of Transportation.
-Çubuk, K. M. (2004) “Effects of diatomite on physical properties of asphalt cement and stability and modulus of elasticity of hot-mix bituminous laboratory specimens”, 3rd Euroaphalt & Eurobitume Congress Vienna , Paper 181.
-Goutham, S.,  Lekha, B.M., Krishna, G.  and  Ravi Shankar, A.U. (2016) “Comparison of Stone Matrix Asphalt mixtures with polymer-modified bitumen and shredded waste plasticsˮ, Journal of  Road  Materials and pavement Design vol. 17, Issue 4, pp.. 933-945.
-Jones, G. M. (1997) “The Effect of Hydrated Lime on Asphalt in Bituminous Pavements”, NLA Meeting, Utah DOT.
-Little, D. N. (1994) ”Laboratory testing asphalt mixture incorporating crushed river gravel stockpile treated with lime slurry” , prepared for Chemical Lime Corporation, TexasTrans portation Institute.
- Liu, G., Nielsen, E., Komacka, J., Greet, L., van de Ven, M. (2014) “Rheological and chemical evaluation on the ageing properties of SBS polymer modified bitumen: From the laboratory to the fieldˮ ,Construction and Building Materials Vol. 51,  pp. 244–248.
-Majidzadeh, K. and Stadler, R. R. (1969) “Effect of water on behavior of sand-asphalt mixtures under repeated loading”, Highway Research Rec. No. 273.
-Mokhtari, A. (2012) “Mechanistic approach for fiber and polymer modified SMA mixtures”, Construction and Building Materials, No. 36 , pp. 381–390.
- Manosalvas-Paredes, M. Gallego, J.  Saiz, L. and Jose, M. (2016) “Rubber modified binders as an alternative to cellulose fiber – SBS polymers in stone matrix asphalt”, Construction and Building Materials, Volume 121, pp. 727–732.
- Lavasani, M.,  Latifi Namin, M. and   Fartash, H. (2015) “Experimental investigation on mineral and organic fibers effect on resilient modulus and dynamic creep of stone matrix asphalt and continuous graded mixtures in three temperature levels”, Construction and Building Materials, Volume 95, pp. 232–242.
-Ratnasamy, M.,  Nor Azurah, B., Salihudin, H. and Danial, M. (2014) “Laboratory fatigue evaluation of modified and unmodified asphalt binders in Stone Mastic Asphalt mixtures using a newly developed crack meander technique” , International Journal of Fatigue, Volume 59, pp. 1–8.  
-Shenghua Wu, S. M. and  Wen, H. (2017) “Evaluation of long-term performance of stone matrix asphalt in Washington Stateˮ,  Journal of Performance of Constructed Facilities,  Vol. 31,  Issue 1, pp. 741-748.
-Singh, M., Kumara, P. and Maurya, M. R. (2013) “Strength characteristics of SBS modified asphalt mixes with various aggregates”, Construction and Building Materials 41, pp. 815–823.
-Technical Regulations for Roads, Turkey (2013) pp. 314-408.
-Vlachovicova, Z., Wekumbura, Ch., Stastna, J. and Zanzotto, L. (2007) “ Creep characteristics of asphalt modified by radialstyrene–butadiene–styrene copolymer”, Construction and Building Materials, No. 21, pp. 567–577.
-Vural Kok, B. and Yilmaz, M. (2009) “The effect of using lime and styrene- butadiene- styrene on moisture sensivity resistance of hot mix asphalt”, Construction and Building Materials, No. 23, pp. 1999–2006
- Buttlar, William G. and Brain, C. (2017) Performance space diagram for the evaluation of high- and low-temperature asphalt mixture performance” Road Materials and Pavement Design, Volume 18, pp. 336–358.