26406

ارزيابي تأثير استفاده از جوان‌ساز و پودر لاستيك بر خواص مكانيكي مخلوط¬هاي آسفالتي حاوي درصد بالاي تراشه آسفالت

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران-راه و ترابري

98-1400

1400/12/18

محمود عامري

احمد گلي خوراسگاني

مهندسي عمران

امروزه استفاده از مقادير مختلفي از مصالح تراشه ي آسفالت در ساخت مخلوط هاي آسفالتي به دليل مزاياي محيط زيستي و اقتصادي، كه اين ماده ي بازيافتي به‌عنوان جانشيني ارزشمند براي مصالح پايه فراهم مي كند، متداول شده است كه اين مقادير نيز داراي محدوديت هايي مرتبط با عملكرد هستند. ضعف در برابر ترك هاي ناشي از خستگي، مهم‌ترين معضل عملكردي استفاده از اين مصالح است كه به‌كارگيري انواع جوان‌سازها تبديل به راه حلي متداولي براي پوشش اين نقصان شده است. استفاده از جوان‌ساز ها به دليل تحميل هزينه هاي اضافي و كاهش مقاومت در برابر خرابي‌هاي ديگر مخلوط آسفالتي ازجمله مقاومت شيار شدگي بهبود يافته توسط استفاده از مصالح تراشه ي آسفالتي و همچنين حساسيت رطوبتي، مي تواند مزاياي استفاده از درصد هاي بالاي تراشه ي آسفالتي را كاهش دهد. بنابراين، انتخاب نوع و ميزان جوان‌ساز حائز اهميت است. در اين تحقيق به‌منظور كاهش هزينه هاي استفاده از درصد هاي بالاي تراشه ي آسفالت و دستيابي به عملكردي بهينه، از روغن موتور بازيافتي به‌عنوان ماده اي با ساختار مولكولي و خواص فيزيكي- شيميايي مشابه با قير پايه استفاده‌شده است. با فرض مقاومت شيار شدگي كاهش‌يافته توسط اين جوان‌ساز بازيافتي، از پودر لاستيك به‌عنوان اصلاح كننده ي قير پايه جهت بهبود اين خصوصيت عملكردي ارزشمندي كه مصالح تراشه ي آسفالت براي مخلوط آسفالتي فراهم مي كند، استفاده‌شده است. درنهايت، در اين تحقيق فرض شده است كه استفاده از مصالح سرباره ي فولادي نيز به‌عنوان جايگزيني بازيافتي براي مصالح سنگي پايه، مي تواند نقش تكميلي براي تثبيت خصوصيات مقاومت در برابر خستگي، شيار شدگي و حساسيت رطوبتي داشته باشد. به دليل اهميت ميزان استفاده از اصلاح كننده هاي به‌كاررفته در ساخت مخلوط هاي آسفالتي و به‌منظور دستيابي به بهترين عملكرد اين مخلوط ها، مقادير مناسب استفاده از روغن‌موتور بازيافتي و پودر لاستيك در اين تحقيق با استفاده از تحليل هم‌زمان نتايج آزمايش هاي عملكردي تحت مباني طرح اختلاط متعادل به دست مي‌آيد. نتايج حاصل از تحليل 16 مخلوط آسفالتي مختلف بر اساس سه رفتار عملكردي متفاوت، نشان داد كه تعيين درصد هاي مناسب استفاده از روغن موتور بازيافتي و پودرلاستيك وابسته به تغيير نوع آزمايش و محدوده هاي مورد پذيرش است و اين مقادير براي دو تركيب مختلف از آزمايش هاي عملكردي و دو محدوده ي مورد پذيرش مختلف براي آزمايش خزش ديناميكي، بدست آمده است. همچنين، در كنار يافتن درصد هاي مناسب استفاده از اين دو افزودني به‌صورت مجزا و در استفاده ي هم‌زمان از هر دو در تركيبي از مصالح تراشه ي آسفالتي، سرباره ي فولادي و مصالح سنگي آهكي، تأثير استفاده از هر يك از مصالح مورداستفاده در اين پژوهش بر خصوصيات مكانيكي مخلوط هاي آسفالتي موردبررسي و ارزيابي قرارگرفته است. سرباره ي فولادي، روغن موتور بازيافتي و پودرلاستيك(در برخي از درصد هاي استفاده)، بهبوددهنده ي مقاومت در برابر ترك خوردگي ناشي از خستگي با توجه به نتايج آزمايش شاخص انعطاف پذيري ايلينوي(IFIT) و ترك كششي غيرمستقيم(IDEAL-CT) و تراشه ي آسفالتي كاهش دهنده ي اين مقاومت است. با توجه به نتايج آزمايش خزش ديناميكي و كشش غيرمستقيم، استفاده از روغن موتور بازيافتي كاهش دهنده ي مقدار شاخص رواني و نسبت كشش غيرمستقيم و استفاده از سرباره‌ي فولادي، پودرلاستيك و تراشه ي آسفالتي افزايش دهنده ي اين دو پارامتر است. در نهايت، نشان داده شد كه مي توان با استفاده از آزمايش هاي عملكردي مختلف و محدوده هاي مورد پذيرش اين آزمايش ها به نتايجي مطلوب براي ميزان استفاده از مصالح بازيافتي متفاوت در ساخت مخلوط هاي گرم آسفالتي با هدف دستيابي به عملكردي ايده آل همراه با حفظ مزاياي اقتصادي-زيست محيطي دست يافت.

1401/02/07

Evaluation of Using Rejuvenator and Crumb Rubber on Mechanical Properties of Asphalt Mixtures Containing High Content of Reclaimed Asphalt Pavement (RAP)

3/9/2023 12:00:00 AM

Today, the use of different contents of reclaimed asphalt pavement (RAP) in the manufacture of asphalt mixtures has become common due to the environmental and economic benefits that this recycled material provides as a valuable substitute for virgin materials. They have performance-related limitations. Weakness against fatigue cracking is the most important performance problem of using these materials, so using various rejuvenators has become a common solution to cover this defect. The use of rejuvenators due to the imposition of additional costs and reduced resistance to other performance behavior of the asphalt mixture, including the improved rutting resistance enhanced using RAP materials as well as moisture sensitivity, can be reduced the benefits of using high RAP percentages. Therefore, choosing the type and amount of rejuvenator is critical. In this research, to reduce the costs of using high RAP percentages and to achieve optimal performance behavior of asphalt mixtures, recycled engine oil has been used as a material with molecular structure and physicochemical properties similar to virgin asphalt binder. Assuming reduced rutting resistance by this recycled rejuvenator, crumb rubber has been used as a bitumen modifier to improve this valuable performance property that RAP materials provide for asphalt mixes. Finally, it is hypothesized in this study that the use of steel slag materials as a recycled alternative to virgin aggregates, can play a complementary role in stabilizing the properties of rutting, fatigue, and moisture damage resistance. Due to the importance of the use of modifiers used in the manufacture of asphalt mixtures and to achieve the best mechanical properties of these mixtures, appropriate percentages of waste engine oil and crumb rubber in this study is achieved by using the analysis of performance test results simultaneously based on the balanced mix design approach. The results analysis of 16 different asphalt mixtures based on three different performance behaviors, showed that determining the appropriate percentages of waste engine oil and crumb rubber depends on changing the type of performance tests and their acceptable ranges. these values for two different combinations of performance tests and two different acceptable ranges for dynamic creep testing have been obtained. Also, in addition to finding suitable percentages of using these two additives separately and simultaneously, the effects of using each material Used in this study on the mechanical properties of asphalt mixtures have been investigated and evaluated. Steel slag aggregates, waste engine oil, and crumb rubber (in related usage percentages) improved fatigue cracking resistance according to the Illinois Flexibility Index (IFIT) test results, and indirect tensile cracking (IDEAL-CT) and RAP reduce mentioned resistance. According to the results of the dynamic creep and Indirect Tensile Strength test, the use of waste engine oil reduces the FN and TSR values, also the use of steel slag aggregates, crumb rubber, and RAP increases these two parameters. Finally, it was shown that by using different performance tests and their acceptable ranges, the desired mechanical properties of hot mix asphalt and economic-environmental benefits could be obtained by using different recycled materials.

تراشه ي آسفالت , پودرلاستيك , روغن موتور بازيافتي , سرباره ي فولادي , طرح اختلاط متعادل , آزمايش ترك كششي غيرمستقيم , آزمايش شاخص انعطاف پذيري ايلينوي

RAP , Crumb Rubber , Waste Engine Oil , Steel Slag Aggregates , Balanced mix Design , IDEAL-CT , IFIT

Meisam Khorshidi

Mahmoud Ameri