ارزیابی مقاومت خستگی بتن‏ آسفالتی اصلاح ‏شده با نانو سیلیس

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

هدف از این تحقیق، بررسی عمرخستگی و مقاومت مخلوط آسفالتی اصلاح‏شده با نانوسیلیس در دماهای میانی، در برابر ترک‌های خستگی است. در این تحقیق، نانو سیلیس به اندازه 4% و 6% درصد وزن قیر، به قیر اضافه شده است. آزمایش‌های مدول برجهندگی، کشش غیرمستقیم و تیر خستگی خمشی چهار نقطه‏ای برای ارزیابی مقاومت عمرخستگی مخلوط آسفالتی اصلاح‏شده انجام گرفته است. نتایج آزمایشها نشان داد که عمرخستگی و مقاومت مخلوط آسفالتی در دماهای میانی در برابر ترک‌های خستگی، بااصلاح قیر توسط نانوسیلیس، به میزان قابل‌توجهی بهبود می‏یابد. افزودن نانو سیلیس باعث افزایش مقدار مدول برجهندگی و مقاومت کششی غیرمستقیم نیز شده‏است. نتایج آزمایش تیرخستگی 4 نقطه‏ای نیز نشان داد که افزودن نانو سیلیس عمرخستگی را افزایش داده‏است. در مجموع افزودن نانوسیلیس باعث کاهش ترک‌های خستگی مخلوط آسفالتی، افزایش عمرخستگی و افزایش مقاومت مخلوط آسفالتی در دماهای میانی شده‏است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Fatigue Resistance of Modified Asphalt Mixtures by Nanosilica

نویسندگان [English]

  • Moein Hassani Nia
  • Mahmud Ameri
  • Hasan Ziari
چکیده [English]

The main objective of this research is to analyze the fatigue life and resistance against fatigue cracks of asphalt mixtures modified by nanosilica at intermediate temperatures.In this research,4 % and 6 % nanosilica (by weight of base binder) was added to binder. We made use of resilient modulus, indirect tensile strength and 4-point bending beam fatigue experiments to evaluate the modified asphalt mixture resistance and fatigue life. The results showed that the nanosilica modified asphalt binder significantly improved the fatigues life and the resistance of the asphalt mixture against fatigue cracks at intermediate temperatures. Adding nanosilica led to a significant increase in the indirect tensile strength and resilient modulus. The results of the 4-point bending beam fatigue test showed that the addition of nanosilica increased the fatigue life of the asphalt mixture. Therefore, it can be safely stated that adding nano-silica reduces fatigue cracks, and increases fatigue life and resistance of asphalt mixtures at intermediate temperatures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • nanosilica
  • Fatigue life
  • Resilient Modulus
  • Indirect Tensile Strength
- AASHTO T283 (2003) "Resistance of compacted hot-mix asphalt (HMA) to moisture-induced damage," AASHTO, USA

-AASHTO T321 (2003) "Standard method of test for determining the fatigue life of compacted hot-mix asphalt (HMA) subjected to repeated flexural bending," AASHTO, USA

-AmirKhanian, Armen N., Xiao, Feipeng and AmirKhanian, Sergi, N.(2011) “Characterization of unaged Asphalt binder modified with carbon nano particles”, International Journal of Pavement Research and Technology Vol.4, pp.281-286

- Brown, E. R. and Kee, Y. Foo (1989) “Evaluation of variability in resilient modulus test result (ASTM D 4123)”, NCAT Report No. 91-6.

- Buzea, C., Pacheco, I. & Robbie, K. (2007) “Nanomaterials and nanoparticles: Sources and toxicity”, Biointerphases, Vol.2, pp.MR17-MR71.2007/12/01

- Fang, C.,Yu, R., Liu, S. and Li, Y. (2013)  “Nanomaterials applied in asphalt modification: A review”, Journal of Materials Science & Technology, Vol.29, pp.589-594

-Huang, B., Li, G. and Mohammad, L. N. (2003) “Analytical modeling and experimental study of tensile strength of asphalt concrete composite at low temperatures”, Composites Part B: Engineering, Vol.34, pp.705-714

-Huang, Y. H. (2004) “Pavement analysis and design”, Singapore: Pearson Education Limited

-Jahromi, S. G. and Khodaii, A. (2009) “Effects of nanoclay on rheological properties of bitumen binder”, Construction and Building Materials, Vol.23, pp.2894-2904

- Khattak, Mohannad Jamal, Khattab, Ahmad and Rizvi, Hashem R. (2013) “Characterization of carbon nano-fiber modified hot mix asphalt mixtures”, Construction and Building Materials, Vol.40, pp.738-745.

-Khattak, Mohammad Jamal, Khattab, Ahmad, Rizvi, Hashem.R. and Zhang, P. (2012) “The impact of carbon nano-fiber modification on asphalt binder rheology”. Construction and Building Materials, Vol.30, pp.257-264

-Larisa, S., Alexey, S., Natalia, S. and Natoliy, L. (2011) “Effects of nanocomposites on the high temperature rheological properties of a PG58 asphalt-binder”, Road Materials and New Innovations in Pavement Engineering, Vol.223, pp.229-237

-Moreno, F. and Rubio, M. C. (2013) “Effect of aggregate nature on the fatigue-cracking behavior of asphalt mixes”, Materials & Design, Vol.47, pp.61-67

-Ramsden, J. (2009) “Essentials of nanotechnology”, Free Books. net, Ramoden and ventus publishing.

-Santagata, E., Baglieri, O., Tsantilis, L. and Dalmazzo, D. (2012) “Rheological characterization of bituminous binders modified with carbon nanotubes”, Procedia - Social and Behavioral Sciences, Vol.53, pp.546-555

-Ven, M. F. C. van de., Molenaar, A. A. A. and Besamusca, J. (2009) “Nanoclay for binder modification of asphalt mixtures”, Advanced Testing and Characterization of Bitumen Materials,2009, pp.133-142

-Yao, H.,You, Z.,Li, L.Lee, C.,Wingard, D.,Yap, Y.,Shi, X. and Goh, S. (2012)“Properties and chemical bonding of asphalt and asphalt mixtures modified with nanosilica”. Journal of Materials in Civil Engineering, Vol.0, pp.null

-Ziari, H., Behbahani, H., Izadi, A. and Nasr, D. (2013) “Long term performance of warm mix asphalt versus hot mix asphalt”, Journal of Central South University, Vol.20, pp.256-266