شماره ركورد
28217
پديد آورنده
مجتبي حاجيلو
عنوان
طرح مخلوطهاي آسفالتي حاوي تراشه با روش طرح اختلاط متعادل شده و بهينه¬سازي مرحله افزودن روانسازها (جوانسازها)
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مهندسي عمران-راه و ترابري
سال تحصيل
1396
تاريخ دفاع
1402/01/21
استاد راهنما
دكتر حسن زياري
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
از لحاظ اقتصادي و زيستمحيطي توانايي توليد آسفالت حاوي تراشه با عملكرد مناسب، ميتواند گام بلندي در صنعت توليد آسفالت باشد. امروزه با توجه به افزايش قيمت قير و رشد توجه به مسائل زيستمحيطي، استفاده از تراشه در مخلوطهاي آسفالتي روز به روز در حال افزايش است. طرح اختلاط مخلوط آسفالتي اولين و مهمترين قدم در توليد مخلوط آسفالتي است. با توجه به بكارگيري تراشه در مخلوط، اين سؤال پيش ميآيد كه آيا طرح اختلاطهاي مرسوم، عملكرد مناسب مخلوطهاي آسفالتي حاوي تراشه را تضمين ميكنند يا خير؟. طراحي مخلوطهاي آسفالتي به روش مارشال و سطح يك سوپرپيو متكي بر خصوصيات حجمي مخلوط آسفالتي است. اخيراً روش طرح اختلاط جديدي تحت عنوان روش طرح اختلاط متعادل شده (BMD) معرفي شده است كه علاوه بر در نظر گرفتن خصوصيات حجمي، خصوصيات عملكردي مخلوط آسفالتي را نيز در نظر ميگيرد. در روش BMD درصد قير بهينه با استفاده از متعادل كردن مقاومت در برابر شيارشدگي و تركخوردگي مخلوط حاصل ميشود. نكته ديگر اينكه با توجه به وجود قير پير شده در تراشه، بكارگيري جوانساز به منظور بازيابي خصوصيات قير پير شده اجتناب ناپذير است. با توجه به تنوع جوانسازها و خصوصيات مختلف آنها، تعيين بهترين مرحله (محل) اضافه كردن جوانسازها بهمنظور حصول بهترين نتيجه، حائز اهميت است. هدف از انجام اين تحقيق، طرح مخلوطهاي آسفالتي حاوي تراشه با روش طرح اختلاط متعادل شده و همچنين بهينهسازي مرحله افزودن جوانسازها ميباشد. براي اين منظور، سه جوانساز از سه دسته مختلف (روغن گياهي، روغن پارافينيكي و روغن آروماتيكي) در سه محل متفاوت (تراشه، قير و مخلوط) مورد استفاده قرار گرفتهاند. همچنين دو درصد تراشه 25 و 50 به عنوان حد پايين و بالاي تراشه در نظر گرفته شده است. در بخش اول تحقيق ابتدا درصد قير بيستويك مخلوط مختلف با روش سوپرپيو (سطح يك) تعيين شده است و محل مناسب اضافه كردن هر سه جوانساز مورد نظر تعيين شده است. در ادامه با هدف طرح اختلاط مخلوطها به روش BMD با در نظر گرفتن سه درصد قير مختلف (درصد قير بهينه حاصله از روش سوپرپيو و 6/0 بالا و پايين آن) در مجموع شصتوسه مخلوط مورد آزمايش قرار گرفتهاند. پس از تعيين درصد قير حاصله از روش BMD، اين درصد قير با درصد قير حاصله از روش سطح يك سوپرپيو مقايسه شده است. از آزمايشهاي شيارشدگي هامبورگ، تركخوردگيI-FIT و كشش غيرمستقيم به ترتيب براي ارزيابي عملكرد شيارشدگي، تركخوردگي و حساسيت رطوبتي مخلوطهاي آسفالتي استفاده شده است. همچنين بهمنظور بهينهسازي چندهدفه مخلوطهاي آسفالتي در اين تحقيق الگوريتم پارتو بكارگرفته شده است. خلاصه نتايج و دستاوردهاي حاصله از اين تحقيق عبارت است از: الف) بهترين مرحله (محل) اضافه كردن جوانساز، براي جوانسازهاي مختلف متفاوت است. نتايج اين تحقيق نشان ميدهد بهترين محل بكارگيري روغن گياهي، پارافينيكي و آروماتيكي مورد استفاده در اين تحقيق به ترتيب اضافه كردن آنها به مخلوط، قير و تراشه ميباشد. اين جوانسازها وقتي در محل مناسب خود مورد استفاده قرار گيرند بهترين عملكرد در برابر خرابيهاي شيارشدگي، تركخوردگي و حساسيت رطوبتي را دارند. با توجه به تنوع گسترده جوانسازها و داشتن خصوصيات متفاوتي از قبيل دستهبندي، ويسكوزيته و حساسيت حرارتي، بايستي بهترين محل بكارگيري هر جوانساز قبل از مصرف، توسط توليدكنندگان جوانساز، يا آزمايشگاههاي ادارات مربوطه و يا شركتهاي پيمانكاري تعيين شود. ب) نتايج طرح اختلاط به روش BMD نشان ميدهد كه از نظر عملكردي مقدار درصد قير حاصل از روش سطح يك سوپرپيو براي مخلوطهاي حاوي تراشه و جوانساز مناسب نيست و عملكرد مناسب مخلوطهاي آسفالتي حاوي تراشه را تضمين نميكند. خصوصاً براي مخلوطهايي كه در آنها از جوانساز استفاده نميشود.
تاريخ ورود اطلاعات
1402/02/12
عنوان به انگليسي
Design of Reclaimed asphalt pavement (RAP) mixtures using Balance Mix Design and optimization of the location of adding rejuvenators
تاريخ بهره برداري
4/9/2024 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مجتبي حاجيلو
چكيده به لاتين
The capability of production of high-performance asphalt containing reclaimed asphalt pavements (RAP) can be a great stride in the asphalt production industry both environmentally and economically. Nowadays, with the increase in the asphalt binder price and growing attention toward environmental issues, using RAP in asphalt mixtures is increasing. The mix design of the asphalt mixture is the first and most important step in the production of the asphalt mixture. As RAPs are used in the mixture, the question is "if the conventional mix design methods guarantee the proper performance of asphalt mixtures containing RAP?" The design of the asphalt mixture using the Marshall and Superpave (level one) mix design method relies on the volumetric properties of the asphalt mixture. Recently, a new mix design named balanced mix design (BMD) has been introduced, which considers the performance properties of the asphalt mixture in addition to its volumetric properties.
In BMD, the optimum binder content (OBC) is determined by balancing the rutting and cracking resistances of the mixture. The other point is that regarding the presence of aged asphalt binder in RAP, it is inevitable to use a recycling agent (RA) for recovering the properties of the aged asphalt binder. Concerning the variety of RAs and their different properties, determining the best step (addition method) to add RAs to obtain the best result is of great importance. This study aims to design the RAP-containing asphalt mixtures via the BMD approach and optimize the step of adding RAs. For this purpose, three RAs from different categories (vegetable oil, paraffinic oil, and aromatic extract oil) have been used in three different addition methods (RAP, asphalt binder, and mixture).
Also, two percent of RAP 25 and 50 are considered as the lower and upper limits. In the first section, the binder content of 21 different mixtures is determined using the Superpave method (level one), and the proper addition method to add three RAs is determined. Then, 63 mixtures are tested aiming to design the mix design of mixtures via BMD considering three percent of asphalt binder (OBC obtained from the Superpave method and 0.6 above and below). After determining the OBC using BMD method, this value is compared with the OBC obtained from the Superpave level one method. The Hamburg Wheel Tracking (HWT), Illinois Flexibility Index (I-FIT), and Indirect Tensile Strength (ITS) tests are used for evaluating the rutting performance, cracking performance, and moisture sensitivity of the asphalt mixture, respectively.
Also, the Pareto algorithm is used for multi-objective optimization of asphalt mixtures in this study. The summary of results and achievements obtained in this study are as follows: a) the best step (addition method) to add the RA is different for various RAs. Results of this study indicate that the best addition method to use the vegetable, paraffinic, and aromatic extract oils in this study is to add them to the mixture, asphalt binder, and RAP, respectively. When these RAs are used at the best addition method, the best performance in rutting, cracking, and moisture sensitivity is obtained. Concerning the high diversity of RAs and their different properties, such as classification, viscosity, and thermal sensitivity, the best addition method to use RAs before consumption must be determined by the producer, related labs and offices, or contracting companies. b) Results of mix design via BMD indicate that the OBC from the Superpave (level one) method for RAP-containing mixtures is not proper and does not guarantee the good performance of these mixtures, especially for those mixtures with no RAs.
كليدواژه هاي فارسي
تراشه , سوپرپيو , روش طرح اختلاط متعادل شده , جوانساز , شيارشدگي , تركخوردگي
كليدواژه هاي لاتين
Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) , Superpave , Balanced Mix Design (BMD) , Recycling Agents (RAs) , Rutting , cracking
Author
Mojtaba Hajiloo
SuperVisor
Hassan Ziari