ارزیابی حساسیت رطوبتی در مخلوط های آسفالتی گرم ) )HMA حاوی نانو رس

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

حساسیت رطوبتی یا عریان شدگی از اولین مشکلاتی است که از ابتدای تشکیل صنعت ساخت روی ههای آسفالتی شناخته شده است. اگرچه وزن قیر به عنوان یک جزء تشکیل دهنده مخلو طهای آسفالتی نسبت به سایر اجرا مقدار کمی است، اما اثر مهمی بر روی عملکرد بهینه، دوام و پایداری مخلو طهای آسفالتی دارد. امروزه به منظور اصلاح قی رهای خالص معمولی و ارتقای عملکرد مخلوط های آسفالتی از مواد افزودنی اصلا حکننده قیر استفاده می شود. هدف از انجام این پژوهش، ارزیابی اثر نانو رس به عنوان افزودنی قیر برای بهبود مقاومت مخلو طهای آسفالتی در برابر رطوبت است. برای این منظور از مصالح سنگی آهکی با دانه بندی شماره 4، پودر سنگ به عنوان فیلر، قیر خالص از نوع 70 - 60 و از دو نوع نانو رس مونت موریلونیت CA و CB به عنوان افزودنی قیر استفاده شده است. برای ارزیابی اثر نانو رس آزمایش مارشال، آزمایش جوشان تگزاس به همراه پردازش تصویر بر روی نمونه های متراکم نشده، آزمایش حساسیت رطوبتی و آزمایش مدول برجهندگی بر روی نمونه های مخلوط آسفالتی حاوی 2، 4 و % 6 از هر دو نوع نانو رس و نمونه شاهد انجام گرفته است. نتایج حاصل از این آزمای شها بهبود عملکرد مخلو طهای آسفالتی با افزوده شدن نانو رس در برابر رطوبت را نشان م یدهد. مطابق نتایج، نمونه های حاوی نانو رس CA عملکرد بهتری نسبت به نمونه های حاوی نانو رس CB دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Moisture Susceptibility in Hot Mix Asphalt (HMA) Containing Nanoclay

نویسندگان [English]

  • Mahmud Ameri
  • Mostafa Vamegh
  • Hamed Rouholamini
  • Keivan Bemana
چکیده [English]

Moisture damage or stripping is one the fundamental defects of asphaltic surface layers. Moisture damage has great effect on other defect types of asphalt surface layers. Generally, Moisture damage is loss of adhesion between asphalt binder and aggregates or loss of cohesion in asphalt binder structure. Since hot mix asphalt is made of different components, performance improvement of each component will result better resistance against moisture damage effects. However, weight of asphalt binder as one of the components of hot asphalt concrete is not high, but has major effect on the better performance, durability and stability of asphalt concrete mixtures and any change in asphalt binder performance has remarkable effects on the asphalt concrete performance. Nowadays, modifiers are used for modifying asphalt binders and upgrading its performance. Nanoparticles include Nano-clay are one of the modifier types that are used for modifying asphalt binders. Because of layered structure, Nano-clay would enhance performance properties of Nano-composites. In this research, two types of Nano-clay is used for evaluating their effects on the Moisture damage resistance of asphalt concretes (montmorillonite CA and CB). Marshall Test, boiling texas test and image processing are used for un-compacted samples as well as moisture damage test (AASHTO T283) and resilient modulus test are used for compacted samples containing 0, 2, 4 and 6 percent of each Nano-clay modifier. Results show that asphalt concrete has better resistance to moisture damage by adding Nano-clay modifiers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Asphalt concrete
  • Nano-clay
  • Moisture Damage
  • boiling texas test
  • resilient modulus test
- طباطبایی، امیر محمد ) 1383 ( "روسازی راه"، انتشارات مرکز
نشر دانشگاهی، چاپ دهم، تهران.
- Abu El-Maaty Behiry, A. E. (2013) "Laboratory
evaluation of resistance to moisture damage in asphalt
mixtures", Ain Shams Engineering Journal,
Volume 4, Issue 3, pp. 351-363.
- Almudaiheem, J. A. and Al-Sugair, F. H. (1991)
"Effect of loading magnitude on measured resilient
modulus of asphalt concrete mixes", Transportation
Research Record, No.1317, pp. 139-144.
- American Society for Testing and Materials (2001)
"Standard practice for effect of water on bituminouscoated
aggregate using boiling water", ASTM D
3625 – 96.
- American Association of State Highway and Transportation
Officials (1986) "Resistance of compacted
bituminous mixtures to moisture induced damage",
AASHTO T 283.
- Ameri, M., Mansourian, A., Aslani, S. S. and Yadollahi,
G. (2011) "Technical study on the Iranian
Gilsonite as an additive for modification of asphalt
binders used in pavement construction", Construction
and Building Materials, Volume 25, Issue 3, pp.1379-
1387.
- El-Shafie, M., Ibrahim, I. M. and And El Rahman,
A. M. M. (2012) "The addition effects of macro and
nano clay on the performance of asphalt binder",
Egyptian Journal of Petroleum, Volume 21, Issue 2,
pp. 149-154.
- Ghaffarpour, S., Andalibizade, B. and Vossough, S.
(2010) "Engineering properties of nanoclay modified
asphalt concrete mixture", The Arabian Journal for
Science and Engineering, Volume 35, Number 1B,
pp. 89-103.
- Goh, S. W., Akin, K., You, Z. and Shi X. (2011)
"Effect of deicing solutions on the tensile strength of
micro or nano-modified asphalt mixture", Construction
and Building Materials, No 25, pp. 195-200.
- Grim, R. E. (1959) "Physical-chemical properties
of soils: clay minerals", Journal of the Soil Mechanics
and Foundations Division, ASCE, 85(SM2), pp.
1–17.
- Khattak, M. J., Khattab, A. and Rizvi, H. R. (2013)
"Characterization of carbon nano-fiber modified hot
mix asphalt mixtures", Construction and Building
Materials, Volume 40, pp. 738-745.
- Kiggundu, B. M. and Roberts, F. L. (1988) "Stripping
in HMA mixtures: State-of-the-art and critical
review of test methods", NCAT Rep. No. 88-02, National
Center for Asphalt Technology, Auburn, Ala.
- Lewandowski, L. H. (1994) "Polymer modification
of paving asphalt binders", Rubber Chemistry and
Technology, Vol. 67, No. 3, pp. 447-480.
- McCann, M. and Sebaaly, P.E. (2003) "Resilient
modulus, tensile strength, and simple shear test to
evaluate moisture sensitivity and the performance of
lime in hot mix asphalt mixtures", Transportation Research
Board, Annual Meeting.
- National Cooperative Highway Research Program
(2000) "Compatibility of a test for moisture-induced
damage with superpave volumetric mix design",
NCHRP Report 444, Transportation Research Board,
National Academies Press Washington D.C.
- Nguyen, Quang Tran. (2007) "Process for increasing
the exfoliation and dispersion of nanoclay particles
into polymer matrices using supercritical carbon
dioxide", Ph.D. Dissertation, Virginia Polytechnic
Institute and State University.
- Shen, D. H., Kuo, M.F. and Du, J. C. (2005) "Properties
of gap-aggregate gradation asphalt mixture and
permanent deformation", Construction and Building
Materials, Volume 19, Issue 2, 2005, pp. 147–153.
- Xiao, F., Zhao, W., Gandhi, T. and Amirkhanian, S.
(2010) "Influence of antistripping additives on moisture
susceptibility of warm mix asphalt mixtures,"
Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 22, pp.
1047-1055
- You, Z., Mills-Beale, J., Foley, J. M., Roy, S., Odegard,
J. M., Dai, Q. and Goh, S. W. (2010) " Nanoclay-
modified asphalt materials: preparation and
characterization ", Construction and Building Materials,
No 25, pp. 1072–1078.