اثر درصد آمیخته‌ی ماسه وسیمان در عملکرد آسفالت متخلخل نیمه صلب با دانه‌بندی مختلف

غفوری فرد, زهره; خبیری, محمدمهدی

doi:10.22119/jte.2022.293451.2541

اثر درصد آمیخته‌ی ماسه وسیمان در عملکرد آسفالت متخلخل نیمه صلب با دانه‌بندی مختلف

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

¹ کارشناسی ارشد، گروه راه و ترابری، پردیس فنی مهندسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

² دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، پردیس فنی مهندسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

10.22119/jte.2022.293451.2541

چکیده

آسفالت نیمه صلب، مخلوطی آسفالتی با درصد ریزدانه بسیار کم و درصد تخلخل زیاد (حدود ۲۰%) است که با آمیخته سیمان و ماسه روان پرشده است. این نوع آسفالت یک مخلوط انعطاف‌پذیر و مقاوم و رویه‌ای مناسب ازلحاظ تأمین اصطکاک و کاهش صدا برای رویه جاده‌ها است. هدف این پژوهش ارزیابی عملکرد این مخلوط با درصدهای مختلف آمیخته ماسه سیمان است. بدین منظور، نمونه‌هایی از یک مخلوط آسفالتی متخلخل با درصدهای متفاوت آمیخته ماسه سیمان (%۰،%۲۵،%۵۰ و %۷۵) اشباع ‌شد و آزمایش‌های مقاومت مارشال، خزش دینامیکی، ضریب برجهنگی، خستگی و حساسیت رطوبتی بر روی آن‌ها انجام گرفت. نتایج نشان میدهد با افزایش درصد آمیخته ماسه سیمان در رویه نیمه صلب به‌طور متوسط به ترتیب حساسیت رطوبتی، خستگی و خزش، ٪۵، ٪۸ و٪۱۲ کاهش مییابد و پارامترهای مقاومت مارشال و ضریب برجهندگی به ترتیب ٪۸ و ٪۳۳ افزایش مییابد. همچنین با افزایش درصد آمیخته ماسه سیمان در رویه نیمه صلب میزان جذب آب و روانی کاهش و مقدار وزن مخصوص واقعی نمونه افزایش می‌یابد. درواقع میتوان گفت پارامتر درصد آمیخته ماسه سیمان در رویههای نیمه صلب، پارامتری بسیار مؤثر بر عملکرد این رویه است. علاوه بر این نتایج نشان می‌دهد با تبدیل رویه آسفالتی انعطاف‌پذیر به رویه نیمه صلب به کمک تزریق آمیخته ماسه سیمان در حفرات آسفالت متخلخل با دانه‌بندی و درصد قیر بهینه (دانه‌بندی C و ۴ درصد قیر) به ترتیب پارامترهای مدول برجهندگی، خستگی، خزش، حساسیت رطوبتی و مقاومت مارشال، حدوداً ۵٪، ۶۲٪، ۶۰٪، ۱۶۷ و ٪ ۲۱ بهبود مییابد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.20086598.1401.14.2.4.7

عنوان مقاله [English]

The Effect of Sand and Cement Mixture Percentage on the Performance of Semi-Rigid Porous Asphalt with Different Gradation

نویسندگان [English]

Zohreh Ghafoori Fard ¹
Mohammad Mehdi Khabiri ²

¹ M.Sc, Department of Roads and Transportation, Yazd University, Yazd, Iran

² Professor, Faculty of Civil Engineering, Yazd University, Yazd, Iran

چکیده [English]

Semi-rigid asphalt, or porous asphalt impregnated with cement or cement mortar and quicksand is an asphalt mixture with a very low fine grain and a high porosity percentage (about 20%) that is filled with cement and quicksand mortar. This type of asphalt is a flexible and durable mixture and a suitable procedure in terms of providing friction and reducing noise for road surfaces. Using the appropriate percentage of bitumen in the mixture, it can be used in areas with different temperatures. Semi-rigid asphalt is less susceptive to heat than conventional asphalt concrete. To evaluate this type of mixture, samples of a porous asphalt mixture with different percentages of cement-sand slurry (0%, 25%, 50% and 75%) were impregnated and Marshall resistance tests, dynamic creep, resilience coefficient, fatigue and moisture susceptibility was performed on them. The results show that on average, with increasing the percentage of cement-sand slurry in semi-rigid pavement, moisture susceptibility, fatigue and creep decreases by ،5%, 8% and 12%, respectively, and the Marshall resistance parameters and resilience coefficient increase by 8% and 33%, respectively. Also, with increasing the percentage of cement sand slurry in semi-rigid pavement, the amount of water and fluid absorption decreases and the amount of actual specific gravity of the sample increases. In fact, it can be said that the percentage of cement sand slurry in semi-rigid pavements is a very effective parameter on the performance of this pavement. In addition, the results show that by converting flexible asphalt pavement to semi-rigid pavement by injection of cement-sand slurry in porous asphalt cavities with granulation and optimal bitumen percentage (C granulation and 4% bitumen), respectively, the resilience modulus parameters, fatigue, creep, moisture susceptibility and Marshall resistance improved by approximately 5%, 62%, 60%, 167 and 21%; Therefore, by converting flexible pavement to semi-rigid pavement, performance parameters are improved.

کلیدواژه‌ها [English]

Sand-cement mixture
Porous asphalt
Semi-rigid pavement
Environmental performance

مراجع

- آیین نامه روسازی آسفالتی راههای ایران .(۱۳۹۰).وزات راه و سهرسازی،نشریه شماره۲۳۴،تهران، ایران.

- آیین نامه ااجرا و نگهداری آسفالت متخلخلسازمان مدیریت و برنامه کشور .(۱۳۹۴). مستندات و مبانی فنی دستورالعمل طرح، نشریه شماره ۲-۳۸۴، تهران، ایران.

- احمدی, ا., فانی, ش. ا., و ابوطالبی, ا. (۱۳۹۹). ارزیابی هزینه خالص فعلی ساخت و تعمیر انواع روسازی بتنی وآسفالتی برای ساخت آزادراه حرم تا حرم. دوازدهمین همایش قیر و آسفالت ایران.

- اسماعیل پور, م., و زوربخش, م. (۱۳۹۸). بررسی انواع روسازی های بتنی و مقایسه آن ها با روسازی آسفالتی با استفاده از روش AHP با رویکرد اقتصاد مقاومتی (مسیر مورد مطالعه : بلوار شهید چمران شیراز). سومین کنفرانس ملی رویه های بتنی.

- حسامی, ا., خدایی, ع., و مقدس نژاد, ف. (۱۳۸۸). ارزیابی تغییر شکل دائم آسفالت متخلخل پلیمری. مهندسی عمران امیرکبیر, ۴۱(۱), ۱۰۵–۱۱۳.

- زرتشتی ایل بیگی, ع. ا., خانی سانیج, ح., و خبیری, م. (۱۳۹۸). طراحی و ارزیابی خصوصیات عملکردی روسازی نیمه صلب. یازدهمین همایش قیر و آسفالت ایران.

- زرتشتی ایلبیگی, ع. ا., خانی سانیج, ح., و خبیری, م. (۱۳۹۷). بررسی مروری عوامل موثر بر طرح اختلاط روسازی نیمه صلب. دهمین همایش قیر و آسفالت ایران.

- شاهاندشتی, ف., آتنا, منش, ک., رضا, م., نژاد, م., و ایزدی. (۱۳۹۹). پاسخ خستگی روسازی بتن آسفالتی نیمه گرم حاوی سنگدانه‏ های سیلیسی و آهکی اصلاح شده با افزودنی نانو ماده ارگانوسیلان به روش انرژی تلف شده. مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل،(۷)۱، ۹۹-۸۱.

- عاشوری, ز., رییس الواعظین, م., و رمضانیانپور, ع. ا. (۱۳۹۶). مزایا و معایب روسازی های بتنی. دومین کنفرانس ملی رویه های بتنی.

- محمدی جانکی, ا., شفابخش, غ., و حسنی, ا. (۱۳۹۸). ارزیابی ایمنی روسازی بتنی در آتش سوزی تونل. سومین کنفرانس ملی رویه های بتنی.

- یوسف دوست, س., فرزانه, ا., اسماعیلی, م., و احمدی, ا. (۱۳۹۰). بررسی آزمایشگاهی مدول برجهندگی, مقاومت کششی غیرمستقیم و فشاری تک محوری مخلوط های آسفالت بازیافت شده با استفاده از کف قیر. نشریه مهندسی عمران و نقشه برداری (دانشکده فنی)،(۷)۴۵،.۸۰۳-۸۲۵.

- Anderton, G. L. (2000). Engineering properties of resin modified pavement (RMP) for mechanistic design.

- Assogba, O. C., Tan, Y., Zhou, X., Zhang, C., & Anato, J. N. (2020). Numerical investigation of the mechanical response of semi-rigid base asphalt pavement under traffic load and nonlinear temperature gradient effect. Construction and Building Materials, 235, 117406.

- Behbahani, H., Ziari, H., Kamboozia, N., Khaki, A. M., & Mirabdolazimi, S. M. (2015). Evaluation of performance and moisture sensitivity of glasphalt mixtures modified with nanotechnology zycosoil as an anti-stripping additive. Construction and Building Materials, 78, 60–68.

- Bessa, I. S., Vasconcelos, K. L., Branco, V. T. F., do Nascimento, L. A. H., & Bernucci, L. L. B. (2018). Prediction of Fatigue Cracking in Flexible and Semi-Rigid Asphalt Pavement Sections.

- Daines, M. E. (1992). Trials of porous asphalt and rolled asphalt on the A38 at Burton. TRL RESEARCH REPORT, 323.

- de Ven, M. F. C., & Molenaar, A. A. A. (2004). Mechanical Characterization Of Combi-Layer (With Discussion). Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 73.

- Han, Z., & Vanapalli, S. K. (2016). Relationship between resilient modulus and suction for compacted subgrade soils. Engineering Geology, 211, 85–97.

- Hou, S., Xu, T., & Huang, K. (2016). Investigation into engineering properties and strength mechanism of grouted macadam composite materials. International Journal of Pavement Engineering, 17(10), 878–886.

- Hou, S., Xu, T., & Huang, K. (2017). Aggregate gradation influence on grouting results and mix design of asphalt mixture skeleton for semi-flexible pavement. Journal of Testing and Evaluation, 45(2), 591–600.

- Karami, M. (2017). Application of the cementitious grouts on stability and durability of semi flexible bituminous mixtures. AIP Conference Proceedings, 1903(1), 20012.

- Lee, B. J., Bang, J. W., Jang, Y. Il, Kim, S. S., & Kim, Y. Y. (2014). The effects of expansive additive on rapid hardening cement grout for semi-rigid pavement. Advanced Materials Research, 831, 376–379.

- Park, K. Y., Lee, J. J., Kwon, S. A., & Jeong, J. H. (2010). Evaluation of Functional and Structural Performance of Semi Rigid Overlay Pavements. Journal of the Korean Society of Civil Engineers, 30(3D), 271–278.

- Plati, C. (2019). Sustainability factors in pavement materials, design, and preservation strategies: A literature review. Construction and Building Materials, 211, 539–555.

- Pradeep, K. I., & Mampearachchi, W. K. (2019). Determination of optimum design parameters for semi rigid pavement. 2019 Moratuwa Engineering Research Conference (MERCon), 7–12.

- Raad, L., Minassian, G. H., & Gartin, S. (1992). Characterization of saturated granular bases under repeated loads (Issue 1369).

- Reddy, B. R. M., Gain, A. L., Kiranmayi, M. L., Kumar, M. N., Narayan, N. T., Prasanth, T. N. D., Sumala, T., Geetla, T., Aishwarya, R. G., Krishnan, J. M., & others. (2005). Fabrication of Cement-Grouted Asphalt Concrete for Semi-Flexible Pavements. 2nd National Conference on Advances in Materials and Mechanics of Concrete Structures, at IIT Madras, Chennai, India.

- Sanij, H. K., Meybodi, P. A., Hormozaky, M. A., Hosseini, S. H., & Olazar, M. (2019). Evaluation of performance and moisture sensitivity of glass-containing warm mix asphalt modified with zycothermTM as an anti-stripping additive. Construction and Building Materials, 197, 185–194.

- Setiawan, A. (2009). Design and properties of hot mixture porous asphalt for semi-flexible pavement applications. Media Teknik Sipil, 5(2), 41–46.

- Setyawan, A. (2013). Asessing the compressive strength properties of semi-flexible pavements. Procedia Engineering, 54, 863–874.

- Setyawan, A., Zoorob, S. E., & Hasan, K. E. (2013). Investigating and comparing traffic induced and restrained temperature stresses in a conventional rigid pavement and semi-rigid layers. Procedia Engineering, 54, 875–884.

- Sha, D., Pan, B., Sun, Y., Che, T., & Lu, J. (2019). A new approach to evaluating the moisture damage of semi-rigid base materials based on the eroding test by the hydrodynamic pressure generator. Construction and Building Materials, 227, 116613.

- Sunil, S., Varuna, M., & Nagakumar, M. S. (2020). Performance evaluation of semi rigid pavement mix. Materials Today: Proceedings.

- Xia, C., Lv, S., Cabrera, M. B., Wang, X., Zhang, C., & You, L. (2021). Unified characterizing fatigue performance of rubberized asphalt mixtures subjected to different loading modes. Journal of Cleaner Production, 279, 123740.

- Yang, B., & Weng, X. (2015). The influence on the durability of semi-flexible airport pavement materials to cyclic wheel load test. Construction and Building Materials, 98, 171–175.

- Yu, T., Zhang, H., & Wang, Y. (2020). Interaction of asphalt and water between porous asphalt pavement voids with different aging stage and its significance to drainage. Construction and Building Materials, 252, 119085.

- Zhang, Y., & Wu, D. Q. (2020). General applications of the semi-rigid pavement in South East Asia. International Journal of Pavement Research and Technology, 1–7.

- Zhu, J., Ma, T., Lin, Z., & Zhu, H. (2021). Effect of aggregate structure on load-carrying capacity and deformation resistance of porous asphalt concrete based on discrete-element modelling. International Journal of Pavement Engineering, 1–11.