ارزیابی تاثیر گیلسونایت بر بهبود خصوصیات مکانیکی مخلوط‏های آسفالتی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه عمران، واحد نوشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، نوشهر، ایران

2 استادیار، گروه عمران، واحد نوشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، نوشهر، ایران

چکیده

روش‌های گوناگونی برای بهبود عملکرد مخلوط آسفالتی در برابر خرابی‏های مختلف وجود دارد که یکی از متداول‌ترین آنها استفاده از افزودنی‌های جایگزین سنگدانه، فیلر یا اصلاح‏کننده قیر هستند. با توجه به استفاده از فیلرهایی مانند سیمان و اثرات منفی اقتصادی و زیست محیطی آنها، در این پژوهش سعی شده  به بررسی تاثیر افزودنی گیلسونایت به عنوان جایگزین بخشی از فیلر سنگدانه‏ها  به میزان 0، 20، 40، 60 و 80 درصد فیلر پرداخته شود. سپس تاثیر این مقدار افزودنی بر پارامترهای عملکردی مخلوط آسفالتی بررسی گردد. در این راستا، ابتدا طرح اختلاط به روش مارشال برای نمونه‏های کنترل انجام شد. سپس، آزمایش‏های خستگی به روش مقاومت کششی غیرمستقیم، پتانسیل شیارشدگی به روش خزش دینامیکی و بارگذاری تکراری برای تعیین مدول برجهندگی انجام شده است. نتایج این پژوهش نشان می‏دهد که استفاده از گیلسونایت مقدار مدول برجهندگی مخلوط‏های آسفالتی را افرایش داده است. همچنین، مقدار عمر خستگی نمونه‏های مخلوط آسفالتی در اثر استفاده از گیلسونایت بهبود یافته است. نتایج آزمایش خزش دینامیکی نیز نشان می دهد که مقدار تغییرشکل ماندگار نمونه‏های مخلوط آسفالتی حاوی گیلسونایت در سیکل‏های مختلف بارگذاری کمترین مقدار را از خود نشان داده‏اند. به این ترتیب، می‏توان انتظار داشت که استفاده از افزودنی گیلسونایت می‏تواند باعث بهبود در خصوصیات مکانیکی مخلوط آسفالتی شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluating the Effect of Gilsonite on Improvement of Mechanical Properties of Asphalt Mixtures

نویسندگان [English]

  • Seyed Amin Allah Jamshidi 1
  • Hassan Divandari 2
1 MSc. Grad., Department of Civil Engineering, Nowshahr Branch, Islamic Azad University, Nowshahr, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Nowshahr Branch, Islamic Azad University, Nowshahr, Iran
چکیده [English]

Various methods exist to improve the performance of asphalt mixtures against various damages, one of which is the most common use of alternatives to aggregate, filler or bitumen modifier. Considering the use of fillers such as cement and their negative economic and environmental impacts, this study attempts to investigate the effect of Gilsonite additive as an alternative to aggregate filler aggregates of 0, 20, 40, 60 and 80% filler will be dealt with. Then, the effect of this additive on performance parameters of asphalt mixture is investigated. In this regard, Marshall mix design was first implemented for control samples. Then, fatigue tests using indirect tensile strength, rutting potential with dynamic creep test and resilient modulus with repeated loading tests were used. Results show that the use of Gilsonite has increased the resilient modulus of asphalt mixtures. Also, the fatigue life of asphalt mixture samples has improved as a result of using Gilsonite. The results of the dynamic creep test also show that the amount of permanent deformation of the modified mixed in the various loading cycles has been shown to be the lowest. In this way, it can be expected that using Gilsonite additive can improve the mechanical properties of asphalt mixtures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gilsonite
  • Fatigue cracking
  • Rutting
  • Asphalt mixtures
  • Resilient Modulus
- باباگلی، ر. (1394) "بررسی آزمایشگاهی تأثیر پودر معدنی گیلسونایت بر خصوصیات عملکردی مخلوط آسفالتی با استخوان بندی سنگدانه ای، فصلنامه حمل و نقل، سال هشتم، شماره 1، ص. 1-12
- حسامی، س. و صبحی. س. (1396) "مروری بر قیر طبیعی و تأثیر آن بر روی خصوصیات قیر و مخلوط آسفالتی" ، فصلنامه جاده زیر چاپ.
- شفابخش، ح. ، دیواندری، ح. و جهانیان، ح. (1393) "تعیین درصد بهینه افزودنی گیلسونایت در قیر خالص با استفاده از تحلیل سلسله مراتبی(AHP)" فصلنامه جاده، سال هشتم،  ، شمار 4، ص. 143-149.
- قطب­زاده، ف. زاهدی، م. حسنی نسب، س، ش. و کریمی، م. (1396) "بررسی مشخصات رئولوژی قیرهای اصلاح شده با گیلسونایت." فصلنامه جاده،  سال 25،  شماره 91، ص. 101-108.
-Airey, G.,  Collop, A., Zoorob, S. and Elliott, R. (2008) "The influence of aggregate, filler and bitumen on asphalt mixture moisture damage",  Construction and Building Materials, Vol. 22, No. 9, pp. 2015-2024.
-Arabani, M., Mirabdolazimi, S. and Sasani, A. (2010) "The effect of waste tire thread mesh on the dynamic behaviour of asphalt mixtures", Construction and Building Materials, Vol. 24, No. 6, pp. 1060-1068.
-Babagoli, R., Hasaninia, M. and Mohammad Namazi, N. (2015) "Laboratory evaluation of the effect of gilsonite on the performance of stone matrix asphalt mixtures", Road Materials and Pavement Design, Vol. 16, No. 4, pp. 889-906.
-Djakfar, L., Zaika, Y. and Sugiarto, K. (2017) "Performance evaluation of conventional hot mix and porous asphalt under accelerated loading",  In MATEC Web of Conferences (Vol. 103, pp. 09003). EDP Sciences.
-Esquinas, A. R., Ramos, C., Jiménez, J. R., Fernández, J. M., and de Brito, J. (2017) "Mechanical behaviour of self-compacting concrete made with recovery filler from hot-mix asphalt plants", Construction and Building Materials, Vol. 131, pp. 114-128.‏
-Goh, S.W. and You, Z. (2009) "A simple stepwise method to determine and evaluate the initiation of tertiary flow for asphalt mixtures under dynamic creep test", Construction and Building Materials, Vol. 23, No. 11, pp. 3398-3405.
-Gu, X., Zhang, X. and Lv, J. (2018) "Establishment and verification of prediction models of creep instability points of asphalt mixtures at high temperatures", Construction and Building Materials, Vol. 171, pp. 303-311.
-Karahancer, S. S., Kiristi, M., Terzi, S., Saltan, M., Oksuz, A. U. and Oksuz, L. (2014) "Performance evaluation of nano-modified asphalt concrete", Construction and Building Materials, Vol. 71, pp. 283-288.
-Little, D. N. and Petersen, J. C. (2005) "Unique effects of hydrated lime filler on the performance-related properties of asphalt cements: Physical and chemical interactions revisited", Journal of Materials in Civil Engineering,Vol. 17, No. 4, pp. 207-218.
-Moghadasnejad, F., Azarhoosh, A. and Hamedi, G. H. (2014) "Effect of high density polyethylene on the fatigue and rutting performance of hot mix asphalt–a laboratory study", Road Materials and Pavement Design, Vol. 15, No. 3, pp. 746-756.
-Quintana, H. A. R., Noguera, J. A. H. and Bonells, C. F. U. (2015) "Behavior of gilsonite-modified hot mix asphalt by wet and dry processes", Journal of materials in civil engineering, Vol. 28, No. 2, pp. 04015114.
-Sebaaly, P. E. (2007) "Comparison of lime and liquid additives on the moisture damage of hot mix asphalt mixtures", Arlington (Virginia, USA): National Lime Association.
-Shafabakhsh, G., Jahanian, H. and Divandari, H. (2017) "Performance evaluation of Hot Mix Asphalt (HMA) containing bitumen modified with Gilsonite", Construction and Building Materials,Vol. 131, pp. 156-164.
-Sun, L., Xin, X. and Ren, J. (2017) "Asphalt modification using nano-materials and polymers composite considering high and low temperature performance", Construction and Building Materials, Vol. 133, pp. 358-366.
-Usman, N., Masirin, M. I. M., Ahmad, K. A. and Ali, A. S. B. (2017) "Application of recycled polyethylene terephthalate fiber in asphaltic mix for fatigue life improvement", In Global Civil Engineering Conference, Springer, Singapore, pp. 1401-1413.
-Yilmaz, M. and Erdoğan Yamaç, Ö. (2017) "Evaluation of Gilsonite and Styrene-butadiene-styrene composite usage in bitumen modification on the mechanical properties of hot mix asphalts", Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 29, No. 9, pp. 04017089.