اثر رسوب‌گذاری کلسیم کربنات توسط عامل باکتریایی بر پوشش قیری و عریان‌شدگی مخلوط‌های آسفالتی سرد

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد ، گروه مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 دانش آموخته دوره دکتری، ، گرایش فیزیولوژی گیاهی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

راهکارهای نوین جهت بهبود حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالتی سرد و جلوگیری از خرابی‌های ناشی از نفوذ آب، امری ضروری و اجتناب‌ناپذیر است. در این پژوهش از رسوب‌گذاری کلسیم‌کربنات بر روی سنگدانه‌های مخلوط آسفالتی توسط عامل باکتریایی، با ایجاد سطحی از رسوب آهکی که ماده ای آب‌گریز است، برای بهبود پوشش قیری و هم‌چنین بهبود حساسیت رطوبتی استفاده شد. برای این منظور ابتدا عمل‌آوری بیولوژیکی بر روی مصالح سنگی مانده بر روی الک 50 به مدت 31 روز قبل از ساخت مخلوط آسفالتی سرد انجام شد. برای مشخص شدن تشکیل رسوب کلسیم‌کربنات بر روی سطح مصالح سنگی دو آزمایش پراش اشعه ایکس و طیف‌سنج مآدون قرمز فوریه مورد استفاده قرار گرفت. نتایج این دو آزمایش تشکیل رسوب کلسیم‌کربنات بر سطوح سنگدانه‌ها را نشان داد. پس از عمل‌آوری بیولوژیکی مصالح سنگی، دو نوع مخلوط آسفالتی سردبا سنگدانه معمولی و با سنگدانه عمل‌آوری شده تهیه شد. برای بررسی اثر بهبود رسوب‌گذاری باکتریایی بر پوشش قیری و عریان‌شدگی دو مخلوط، آزمایش آب جوشان انجام شد. سپس با استفاده از تکنیک پردازش تصویر، ارزیابی کمی از وضعیت پوشش قیری در سطح مصالح سنگی صورت گرفت. در انتها نیز آزمایش اولتراسونیک بر روی مخلوط‌های آسفالتی ساخته شده به منظور بررسی سختی و مدول دینامیکی انجام شد. جهت ارزیابی اثر معنی‌دار عامل باکتریایی بر ویژگی‌های مذکور، آزمون t در سطح اطمینان 95 درصد صورت گرفت. نتایج نشان داد که مخلوط آسفالتی سرد با سنگدانه عمل‌آوری شده، پوشش قیری بهترو عریان‌شدگی کمتچر در برابر  رطوبت داشته و مدول دینامیکی بیشتری نسبت به مخلوط آسفالتی سردبا سنگدانه معمولی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


-  بهبهانی، حمید.، ایازی، محمدجواد و شجاعی، محمد حسین (1394) "ارزیابی آزمایشگاهی حساسیت رطوبتی و پتانسیل شیارشدگی مخلوط های آسفالتی نیمه گرم"، فصلنامه مهندسی حمل ونقل، دوره 7، شماره 3، ص. 405-418.
- کاهانی، مصطفی. کلانتری، فرزین. بزاززاده، رویا و میرزایی، بهروز (1391)، "رسوب گذاری زیستی کلسیم کربنات در خاک های ماسه ای و تاثیر آن بر افزایش مقاومت خاک"، دوره 0، شماره 3، ص. 11-19
- EAPA: European asphalt pavement association”,. (accessed 08. 11. 2016), from http://www.eapa.org/promo.php.
- Al-Busaltan, S., Al Nageim, H., Atherton, W. and Sharples, G. (2012) "Mechanical properties of an upgrading cold-mix asphalt using waste materials", Journal of Materials in Civil Engineering, Vol.24, No. 12, pp. 1484-1491.
- Bottcher, M. E. and Gehlken, P.-L. (1997) "FT-IR spectroscopic characterization of (Ca, Cd) CO3 solid solutions: Compositional and carbon isotope effects", Applied Spectroscopy, Vol.51, No. 1, pp. 130-131.
- Carbó, M. D., Martínez, V. P., Adelantado, J. G., Reig, F. B. and Moreno, M. M. (1997) "Fourier transform infrared spectroscopy and the analytical study of sculptures and wall decoration", Journal of Molecular Structure, Vol.410, pp. 559-563.
- Chunxiang, Q., Jianyun, W., Ruixing, W. and Liang, C. (2009) "Corrosion protection of cement-based building materials by surface deposition of CaCO3 by Bacillus pasteurii", Materials Science and Engineering: C, Vol.29, No. 4, pp. 1273-1280.
- De Muynck, W., De Belie, N. and Verstraete, W. (2010) "Microbial carbonate precipitation in construction materials: a review", Ecological Engineering, Vol.36, No. 2, pp. 118-136.
- DE, P. ( 2005) "Handbook of adhesion", Longman Scientific & Technical.
- Diaz, L. G. (2016) "Creep performance evaluation of Cold Mix Asphalt patching mixes", International Journal of Pavement Research and Technology, Vol.9, No. 2, pp. 149-158.   
- Ferrotti, G., Pasquini, E. and Canestrari, F. (2014) "Experimental characterization of high-performance fiber-reinforced cold mix asphalt mixtures”, Construction and Building Materials, Vol.57, pp. 117-125.
- Frazer, L. (2008) "Built environment: new default for asphalt?", Environmental Health Perspectives, Vol.116, No. 9, pp. A379.   
- García-González, J., Rodríguez-Robles, D., Wang, J., De Belie, N., Morán-del Pozo, J. M., Guerra-Romero, M. I. and Juan-Valdés, A. (2017) "Quality improvement of mixed and ceramic recycled aggregates by biodeposition of calcium carbonate”, Construction and Building Materials, Vol.154, pp. 1015-1023. 
- Gómez-Meijide, B. and Pérez, I. (2014) "A proposed methodology for the global study of the mechanical properties of cold asphalt mixtures”, Materials & Design, Vol.57, pp. 520-527.  
- Gómez-Meijide, B., Pérez, I., Airey, G. and Thom, N. (2015) "Stiffness of cold asphalt mixtures with recycled aggregates from construction and demolition waste”, Construction and Building Materials, Vol.77, pp. 168-178.
- Horgnies, M., Darque-Ceretti, E., Fezai, H. and Felder, E. (2011) "Influence of the interfacial composition on the adhesion between aggregates and bitumen: Investigations by EDX, XPS and peel tests”, International Journal of Adhesion and Adhesives, Vol.31, No. 4, pp. 238-247.
 .- Labbe, J., Bediang, B. and Ledion, J. (1984) "Analyse qualitative et quantitative des mélanges solides calcite-aragonite par spectrophotométrie d'absorption infrarouge”, Analusis, Vol.12, No. 10, pp. 514-522.
- Ling, C., Hanz, A. and Bahia, H. (2016) "Measuring moisture susceptibility of Cold Mix Asphalt with a modified boiling test based on digital imaging”, Construction and Building Materials, Vol.105, pp. 391-399.
- Ling, C., Moraes, R., Swiertz, D. and Bahia, H. (2013) "Measuring the influence of aggregate coating on the workability and moisture susceptibility of cold-mix asphalt”, Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 2372, pp. 46-52.
- Manual, A. B. A. E. (1992) "Manual Series No. 19 (MS-19), the Asphalt Institute”, Inc., Lexington, Kentucky.
- McGill, K. N. (2005). Calcium carbonate scaling of polymers in isothermal, stagnant water, University of Minnesota.
- Moraes, R., Velasquez, R. and Bahia, H. (2011) "Measuring the effect of moisture on asphalt-aggregate bond with the bitumen bond strength test”, Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 2209, pp. 70-81.
- Needham, D. (1996). Developments in bitumen emulsion mixtures for roads, University of Nottingham.
- Okwadha, G. D. and Li, J. (2010) "Optimum conditions for microbial carbonate precipitation”, Chemosphere, Vol.81, No. 9, pp. 1143-1148.
- Oruc, S., Celik, F. and Akpinar, M. V. (2007) "Effect of cement on emulsified asphalt mixtures”, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol.16, No. 5, pp. 578-583.
- Otlewska, A. and Gutarowska, B. (2016) "Environmental parameters conditioning microbially induced mineralization under the experimental model conditions”, Acta Biochimica Polonica, Vol.63, No. 2.
- Pan, Z.-Y., Li, G., Hong, C.-Y., Kuang, H.-L., Yu, Y., Feng, F.-X., Liu, D.-M. and Du, H. (2015) "Modified recycled concrete aggregates for asphalt mixture using microbial calcite precipitation”, RSC Advances, Vol.5, No. 44, pp. 34854-34863.
- Peshkin, D. G., Hoerner, T. E. and Zimmerman, K. A. (2004). "Optimal timing of pavement preventive maintenance treatment app.lications".  Transportation Research Board.
- Ramanathan, K., Stallings, R. and Newsome, J. (1991) "An ultrasonic technique for the measurement of adhesion of asphalt to aggregate”, Journal of Adhesion Science and Technology, Vol.5, No. 3, pp. 181-190. 
- Read, J. and Whiteoak, D. (2003). "The shell bitumen handbook".  Thomas Telford. 
- Reig, F. B., Adelantado, J. G. and Moreno, M. M. (2002) "FTIR quantitative analysis of calcium carbonate (calcite) and silica (quartz) mixtures using the constant ratio method. App.lication to geological samples”, Talanta, Vol.58, No. 4, pp. 811-821.
- Rivadeneyra, M. A., Delgado, R., del Moral, A., Ferrer, M. R. and Ramos-Cormenzana, A. (1994) "Precipatation of calcium carbonate by Vibrio spp.. from an inland saltern”, FEMS Microbiology Ecology, Vol.13, No. 3, pp. 197-204.
- Snoeck, D., Wang, J., Bentz, D. P. and De Belie, N. (2018) "App.lying a biodeposition layer to increase the bond of a repair mortar on a mortar substrate”, Cement and Concrete Composites, Vol.86, pp. 30-39.
- Stocks-Fischer, S., Galinat, J. K. and Bang, S. S. (1999) "Microbiological precipitation of CaCO3”, Soil Biology and Biochemistry, Vol.31, No. 11, pp. 1563-1571.   
- Thanaya, I., Zoorob, S. and Forth, J. (2009) "A laboratory study on cold-mix, cold-lay emulsion mixtures".  Proceedings of the Institution of Civil Engineers: Transport,  Institution of Civil Engineers:
- Tigdemir, M., Kalyoncuoglu, S. F. and Kalyoncuoglu, U. Y. (2004) "App.lication of ultrasonic method in asphalt concrete testing for fatigue life estimation”, NDT & E International, Vol.37, No. 8, pp. 597-602.
- Valdés, G., Miró, R., Martínez, A. and Calabi, A. (2014) "Effect of the physical properties of aggregates on aggregate-asphalt bond measured using the UCL method”, Construction and Building Materials, Vol.73, pp. 399-406.
- Wang, J., Vandevyvere, B., Vanhessche, S., Schoon, J., Boon, N. and De Belie, N. (2017) "Microbial carbonate precipitation for the improvement of quality of recycled aggregates”, Journal of Cleaner Production, Vol.156, pp. 355-366.
- Wong, L. S. (2015) "Microbial cementation of ureolytic bacteria from the genus Bacillus: a review of the bacterial app.lication on cement-based materials for cleaner production”, Journal of Cleaner Production, Vol.93, pp. 5-17.
- Wu, M., Johannesson, B. and Geiker, M. (2012) "A review: Self-healing in cementitious materials and engineered cementitious composite as a self-healing material”, Construction and Building Materials, Vol.28, No. 1, pp. 571-583.
- Yang, N. and Yue, W. (2000) "Handbook of a collection of illustrative plates of inorganic nonmetal materials”, Wuhan: Wuhan University of Technology Publishing Company.