بررسی تاثیر استفاده از سرباره فولاد و اندودهای سطحی مختلف بر عملکرد مقاومت برشی بین لایه‌ای روسازی مرکب

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده عمران، دانشگاه سمنان، سمنان

2 عمران- دانشکده عمران دانشجوی دکتری، دانشکده عمران، دانشگاه سمنان، سمنان

چکیده

چسبندگی لایه­های روسازی مرکب، نقش بسزایی در عملکرد این نوع روسازی­ها در بلندمدت ایفا می­کند. چسبندگی ضعیف می­تواند سبب لغزش لایه­ها بر روی یکدیگر شده و خرابی­هایی نظیر ترک­های هلالی و خستگی زودرس را  ایجاد نماید. با توجه به اینکه سرباره بعنوان محصولی جانبی در تولید فولاد، مطرح می باشد. تحقیقات صورت گرفته در مورد تاثیر سرباره بر عملکرد بتن نشان می­دهد سرباره خصوصیات مکانیکی بتن را بطور قابل ملاحظه­ای افزایش می­دهد. بنابراین در این پژوهش از خصوصیات اصطکاکی و دوام سرباره فولاد استفاده کرده تا بتوان زبری سطح روسازی بتنی را افزایش داده و در نهایت چسبندگی لایه­های روسازی مرکب را ارتقاء داد. علاوه بر آن به منظور افزایش چسبندگی بین لایه­ای روسازی مرکب اثرات اندودهای سطحی مختلف شامل قیر 16-64PG  ، قیراصلاح شده با پودرلاستیک و زئولیت و قیر امولسیون تند شکن(CRS-1) با نرخ استفاده  3/0، 6/0، 9/0، 2/1 و 5/1 کیلوگرم بر متر مربع مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق ابتدا درصد بهینه سرباره با توجه به آزمایش­های خصوصیات مکانیکی و همچنین آزمایش پاندول انگلیسی و سایش مطابق استاندارد EN 1338 انتخاب شد. سپس به منظور تعیین خصوصیات چسبندگی اندودهای سطحی از آزمایش برش مستقیم استفاده شد. نتایج بیانگر آن است که جایگزینی50 درصد سنگدانه با سرباره فولاد به لحاظ اقتصادی و خصوصیات مکانیکی و در عین حال سایش و لغزندگی عملکرد مناسبی داشته است. علاوه بر آن نتایج آزمایش مقاومت برشی روسازی مرکب نشان داد نرخ بهینه اندود سطحی بین 6/0 تا 9/0کیلوگرم بر مترمربع متغیر بوده و بستگی به نوع اندود سطحی دارد. با در نظر گرفتن مقادیر بهینه اندود سطحی، رده بندی مقاومت برشی قیرهای مختلف عبارتند از:  قیر امولسیون< قیر شاهد < قیرپودرلاستیکی حاوی زئولیت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


-        بیگلری، معین، اصغرزاده، سیدمحمد و کاووسی، امیر، (1396) "بررسی عوامل موثر بر چسبندگی بین لایه روسازی بتن غلتکی و میان لایه ماسه آسفالت جاذب تنش"، فصلنامه مهندسی حمل ونقل، دوره 9، شماره 35، ص. 89-104.
-        کاووسی، امیر، تقوی زواره، حسن و آذرنیا، مهدی (1395) "ارزیابی حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالتی حاوی گوگرد پلیمری با بکارگیری قیرلاستیکی"، فصلنامه مهندسی حمل و نقل، دوره 7، شماره 3، ص. 557-567.
-        ACI Committee 211 “Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete (ACI211,91,11,” American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 1991, 38pp.
-        Amelian, S., Manian, M., Abtahi, S.M., Goli, A. (2018) "Moisture sensitivity and mechanical performance assessment of warm mix asphalt containing by-product steel slag", Journal of Cleaner Production, Vol.176, pp.329-337.
-      Asi, I.M., (2007) "Evaluating Skid Resistance of Different Asphalt Concrete Mix" Building and Environment, Vol. 42, pp. 325-329.
-      Asphalt Institute, (2007) "The Asphalt Handbook MS-4", Asphalt Institute, Lexington, KY.
-      California Department of Transportation, Materials Engineering and Testing Services (2003) “Asphalt Rubber Usage Guide”, California
-      Estakhri, C., Button, J. and Alvarez, A. E. (2010) "Field and laboratory investigation of warm mix asphalt in texas", Texas Transportation Institute,  The Texas A&M University.
-      Fakhri, M. and Ahmadi, A. (2017) "Recycling of RAP and steel slag aggregates into the warm mix asphalt: A performance evaluation", Construction and Building Materials, Vol. 147, pp. 630-638.
-      Gonzalez-Ortega, M. A., Segura, I., Cavalaro, S.H.P., Toralles-Carbonari, B., Aguado, A. and Andrello, A.C. (2014) "Radiological protection and mechanical properties of concretes with EAF steel slags", Construction and Building Materials, Vol. 51, pp. 432-438.
-      Groenniger, J., Falchetto, A. C., Isailovic, I. and Wang, D. and Wistuba, M. P. (2017) "Experimental investigation of asphalt mixture containing Linz-Donawitz steel slag", Journal of Traffic and Transportation Engineering, Vol. 4, Issue 4, pp.372-379.
-      Hou, D., Han, M., Muhammad, Y., Liu, Y., Zhang, F., Yin, Y., Duan, SH. and Li, J. (2018) "Performance evaluation of modified asphalt based trackless tack coat materials", Construction and Building Materials, Vol. 165, pp. 385–394.
-      Huang, Y., Bird, R. and Heidrich, N., (2007) "A review of the use of recycled solid waste materials in asphalt pavements" Resources, Conservation and Recycling, Vol. 52, pp. 58-73.
-      Huang Weidong, Lv Quan, Tian Jianjun, (2015) "Effects of Tack Coat Type and Surface Characteristics on Interface Bond Strength," international symposium on Frontiers in Road and Airport Engineering.
-      Hu, X., Lei, Y., Wang, H., Jiang, P., Yang, X., You ZH., (2017) "Effect of tack coat dosage and temperature on the interface shear properties of asphalt layers bonded with emulsified asphalt binders", Construction and Building Materials, Vol. 141, pp 86-93.
-      Jiang, Y., Darter, M.I., and Owusu-Antwi, E. (1996) "Analysis of current state rigid pavement design practices in the united states", Transportation Research Record 1525, Transportation Research Board, Washington, D.C., pp. 72-82.
-      Kavussi, A., Jalili Qazizadeh, M. (2014) "Fatigue characterization of asphalt mixes containing electric arc furnace (EAF) steel slag subjected to long term aging", Construction and Building Materials, Vol. 72, pp. 158-166.
-      Kruntcheva, M., Collop, A.C. and Thom, N., (2005) "Effect of bond condition on flexible pavement performance", Journal of Transportation Engineering, Vol. 131, No.11, pp. 880-888.
-      Leng, Z., Al-Qadi, I. L., Carpenter, S. and Ozer, H. (2009) "Interface bonding between hot-mix asphalt and various portland cement concrete surfaces- assessment of accelerated pavement testing and measurement of interface strain", In Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, TRB, Vo9ol. 2127, No. 1, pp. 20-28.
-      Merrill, D., Van Dommelen, A. and Gáspár, L. (2006) "A review of practical experience throughout Europe on deterioration in fully-flexible and semi-rigid long-life pavements", International Journal of Pavement Engineering, Vol. 7, No. 2, pp. 101-109.
-      Metwally, Kh. A., Faried, A. S. and Tawfik, T. A.., (2017) "Significance of blast furnace slag as coarse aggregate in concrete", Life Science Journal, Vol. 14, No. 9, pp. 1-6.
-                  Mohammad, L. N., M. A. Elseifi, A. Bae, N. Patel, J. Button, and Scherocman, J. A. (2012) "Optimization of Tack Coat for HMA Placement", Publication NCHRP Report 712, 142 pages., Transportation Research Board of the National Academies, Washington, D.C.
-      Muench, S. and Moomaw, T. (2008) "De-bonding of hot mix asphalt pavements in Washington State: an initial investigation", Technical Report TNW 2008-2010, Transportation Northwest (TransNow), University of Washington and Washington State Transportation Commission
-      Santagata, F. A., Partl, M. N., Ferrotti, G., Canestrari, F. and Flisch, A. (2008) "Layer characteristics affecting interlayer shear resistance in flexible pavements", Journal of the AAPT, Vol. 77, pp. 221-254.
-      Saxena, S. and Tembhurkar, A. R. (2018) "Impact of use of steel slag as coarse aggregate and wastewater on fresh and hardened properties of concrete", Construction and Building Materials, Vol. 165, pp. 126-137.
-      Sengoz, B., Topal, A. and Gorkem, C. (2013) "Evaluation of natural zeolite as warm mix asphalt additive and its comparison with other warm mix additives", Construction and Building Materials, 43, pp. 242-252.
-      Shafabakhsh, G. H. and Jafari Ani, O. (2015) "Experimental investigation of effect of Nano TiO2/SiO2 modified bitumen on the rutting and fatigue performance of asphalt mixtures containing steel slag aggregates", Construction and Building Materials, Vol. 98, pp. 692-702.
-      Sheng L., Huang, Y. and Zhao-hui, L. (2016) "Experimental evaluation of asphalt material for interlayer in rigid–flexible composite pavement", Construction and Building Materials, Vol. 102, pp. 699-705.
-      Sheng, Li., Zhao-hui, Liu. and Yu-zhi, Li. (2012) "Influence of structure layer thickness of CRC+AC composite pavement on temperature effect and rutting deformation", China J. Highway Transp. Vol. 25, No. 1, pp. 21-28.
-      Teng, Susanto, Tze Yang, Darren Lim, and Bahador, Sabet Divsholi, (2013) "Durability and mechanical properties of high strength concrete incorporating ultra fine ground granulated blast-furnace slag", Construction and Building Materials", Vol. 40, No. 1, pp. 875-881.
-      Thoegersen, F., Busch, C. and Henrichsen, A. (2004) "Mechanistic design of semi-rigid pavements - An incremental approach", Mechanistic Design of Semi-Rigid Pavements, No. 138., 118 pages, ISSN: 0909-1386.
-      Tozzo, C., Fiore, N. and D’andrea, A. (2014) "Dynamic shear tests for the evaluation of the effect of the normal load on the interface fatigue resistance", Construction and Building Materials, Vol. 61, pp. 200-205.
-      Xue, Y., Wu, S., Hou, H. and Zha, J. (2006) "Experimental investigation of basic oxygen furnace slag used as aggregate in asphalt mixture", Journal of Hazardous Materials, Vol 138, No. 2,  pp. 261-268.