20632

۲۰۶۳۲

ارزيابي عملكردي آسفالتي گرم حاوي مصالح خرده آسفالتي (RAP) بعد از اصلاح خصوصيات شيميايي- فيزيكي

دكتري تخصصي

راه و ترابري

1393

۱۳۹۸/۲/۳۰

دكتر محمود عامري - دكتر علي منصور خاكي

عمران

امروزه استفاده از مصالح خرده آسفالتي در پروسه بازيافت گرم آسفالت در بسياري از كشورها مرسوم است. تعيين درصد قير بازيافتي بهينه و همچنين درصد مصالح خرده آسفالتي مورد استفاده در مخلوطهاي آسفالتي جديد يكي از مهمترين مسائل بازيافت گرم آسفالت و تهيه مخلوط آسفالتي جديد مي باشد. تغيير ساختار شيميايي و مشخصات فيزيكي قير فرسوده موجود در مصالح خرده آسفالتي در طول زمان باعث شده تا براي استفاده مجدد اين مصالح در مخلوطهاي آسفالتي جديد، اصلاحاتي بر روي قير فرسوده شامل استفاده از قير نرم تر، مواد جوانساز و .... صورت گيرد. در اين تحقيق، با استفاده از روشهاي استاندارد قير موجود در مصالح خرده آسفالتي استخراج شده واصطلاحا به آن RAB گفته مي شود. سپس قير بازيافتي (RAB) با اصلاح كننده هاي مختلف تركيب شده و ساختارشيميايي و مشخصات فيزيكي هر تركيب با قير پايه اي كه در هنگام ساخت اوليه مصالح خرده آسفالتي استفاده شده مقايسه گرديد. در گام اول از قير نرم تر از قير پايه براي تركيب با قير بازيافتي استفاده شد. درصد هاي انتخابي اختلاط قير نرم تر با قير بازيافتي شامل 50/50، 70/30 و 80/20 درصد بود. در گام دوم، تاثير جوانساز جديد بر روي مخلوط قيري 100 درصد بازيافتي از RAP، مخلوط قيري 50 درصد قير پايه+ 50 درصد قير بازيافتي از RAP و مخلوط قيري 70 درصد قير پايه+30 درصد قير بازيافتي از RAP بررسي شد. به عنوان اصلاح كننده سوم، قير پير شده با درصدهاي 20، 30 و 50 درصد با قير اصلاح شده با پليمر (قير پليمري اصلاح شده با PBR پسماند) تركيب شد. بعد از تعيين ساختار شيميايي و مشخصات فيزيكي- رئولوژيكي هر كدام از اين نمونه هاي اختلاط قيري نتايج با قير پايه مقايسه شدند. در اين تحقيق، از آزمايشهاي SARA، FTIR و AFM براي ارزيابي ساختار شيميايي مخلوطهاي قيري، از آزمايشهاي درجه نفوذ، نقطه نرمي و ويسكوزيته چرخشي براي تعيين مشخصات فيزيكي-رئولوژيكي مخلوطهاي قيري و از آزمايشهاي DSR، LAS و جاروب زمان براي تعيين پارامترهاي خستگي مخلوطهاي قيري استفاده شد. پس از آن با مقايسه نتايج ساختار شيميايي و مشخصات فيزيكي هر اختلاط قير، روابط بين پارامترهاي شيميايي و فيزيكي-رئولوژيكي قير بررسي شد. نتايج نشان داد كه روابط خوبي بين پارامترهاي شيميايي و فيزيكي-رئولوژيكي قير وجود دارد. بر اساس نتايج بدست آمده از آزمايشهاي فوق مشخص شد كه جوانساز مورد استفاده در اين تحقيق مي تواند ساختار شيميايي و مقاومت خستگي مخلوطهاي قيري حاوي RAB را تا 100 درصد RAB نسبت به قير كنترلي بهبود ببخشد. در اولويت بعد قير نرم و قير پليمري پسماند مي تواند ساختار شيميايي و مقاومت خستگي مخلوطهاي قيري حاوي RAB را به ترتيب تا 50 و 40 درصد RAB نسبت به قير كنترلي بهبود ببخشد. در مقايسه با قير پايه، از بين اصلاح كننده هاي مختلف، استفاده از جوانساز مورد استفاده در اين تحقيق توانست تا 100 درصد RAB از نظر ساختار شيميايي و مقاومت خستگي به عنوان اصلاح كننده بهينه انتخاب شود. بنابراين با استفاده از طرح اختلاط هاي مناسب مخلوطهاي آسفالتي حاوي درصد هاي مختلف 30، 50 و 100 درصد RAP با جوانساز تهيه شد. آزمايشهاي تيرچه خمشي چهار نقطه اي، كشش غير مستقيم، مدول برجهندگي و خزش ديناميكي بر روي طرح هاي اختلاط مختلف انجام شد. نتايج نشان داد كه مخلوط آسفالتي حاوي 100 درصد RAP با جوانساز داراي بهترين عملكرد از نظر مقاومت خستگي، مقاومت شيارشدگي و حساسيت رطوبتي در بين كليه طرح ها مي باشد. واژه هاي كليدي: RAB، جوانساز، قير نرم، پليمر ضايعاتي، خستگي، ساختار شيميايي، مخلوط قيري

1398/03/25

Performance Evaluation of Hot Mix Asphalt containing RAP after Modification of Chemical-Physical Properties of Recycled Bitumen

5/20/2019 12:00:00 AM

Bitumen extracted from reclaimed asphalt pavement (RAP) materials is known as reclaimed asphalt binder (RAB). The aim of this study is to evaluate the effects of different modifiers such as rejuvenator, softer bitumen and polymer modified bitumen (PMB) in performance of RAB-containing asphalt binders. In this study, changes in physical-rheological parameters and chemical structure of RAB-containing binder mixes were investigated by different modifiers including softer bitumen, rejuvenator and the waste polymer modified bitumen (WPMB). Penetration, softening point, rotational viscosity, dynamic shear rheometer (DSR), linear amplitude sweep (LAS), time sweep, saturates, aromatics, resin and asphaltenes (SARA) fractionation, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and atomic force microscopy (AFM) tests were performed for this purpose. Results showed that the rejuvenator and softer bitumen had the greatest effect on the improvement of the physical-rheological and chemical properties of the RAB-containing binder mixes, respectively. So that, the rejuvenator, softer bitumen and the WPMB improved fatigue resistance and chemical structure of the RAB-containing binder mixes to the level of that of the virgin binder when the RAB content was limited to 100% , 50% and 30% RAB, respectively. Moreover, results indicated that there are good correlations between chemical and physical-rheological parameters. Meanwhile, colloidal index and asphaltene index of the binder mixes was a good indicator for estimating the fatigue parameters of asphalt binders. In this research study, the fatigue resistance, moisture susceptibility and rutting resistance of the asphalt mixture were evaluated. The four-point beam fatigue test, resilient modulus test, indirect tensile strength test and dynamic creep test were utilized for this purpose. Result showed that the rejuvenator, softer bitumen and the WPMB improved fatigue resistance of the RAP-containing asphalt mixtures to the level of that of the control mixtures when the RAP content was limited to 100% , 50% and 30% RAP, respectively. Keywords: RAB, SARA, FTIR, AFM, LAS, time sweep, chemical structure, rheological parameters