31248

تاثير كاني هاي تشكيل دهنده مخلوط هاي آسفالتي بر حساسيت رطوبتي مخلوطهاي آسفالتي

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران گرايش راه و ترابري

1394

1396/06/31

دكتر بهبهاني

دكتر حامدي

فني مهندسي

مخلوطهاي آسفالت سنگدانهاي (SMA) مقاومترين انواع مخلوطهاي آسفالتي شناخته شده تا به امروز است كه فرآيند انتقال و تنزيل بار را از طريق تماس مستقيم سنگ روي سنگ صورت ميدهد. به منظور فراهم نمودن تماس سنگ روي سنگ در اين نوع از مخلو طهاي آسفالتي، ميبايست دانهبندي از نوع ميان تهي را به منظور طرح اختلاط ساخت اين نوع مخلوط بكار برده شود كه در نتيجه اين عمل مقدار فضاي خالي اين نوع مخلوط را بسيار زياد خواهد شد. در مخلوطهاي SMA اسكلت سنگدانهاي عمده بار وارده را تحمل ميكند و نقش ملات قيري در درجه دوم قرار دارد. از طرفي، سنگدانههاي مورد استفاده در مخلوط SMA از سنگدانههاي اسيدي مانند گرانيت هستند كه مقاومت بالايي در برابر خردشدن و انتقال بار دارا ميباشند اما اين نوع سنگدانهها در برابر خرابي ناشي از تاثير رطوبت حساس ميباشند. بر اين اساس در اين پژوهش سعي شده است تا با استفاده از افزودنيهاي نانومواد معدني به بهبود مقاومت مخلوطهاي آسفالتي در برابر خرابي رطوبتي پرداخته شود. دليل اصلي استفاده از اين ماده اين است كه اين نانوموادخصوصيات بازي دارند و استفاده از اين ماده مي‌تواند خصوصيات اسيدي قير را كاهش دهد و چسبندگي بيشتري با سنگدانههاي اسيدي كه مستعد خرابي رطوبتي هستند، ايجادكند. در اين پژوهش، تاثير دو نوع نانوماده ‌(نانوكربنات كلسيم و نانواكسيدآلومينيوم) در دو درصد مختلف، دو نوع سنگدانه (گرانيت و سنگ‌آهك) و يك نوع قير پايه مورد بررسي قرار گرفته است. به منظور بررسي تاثير نانومواد، از بارگذاري كشش غيرمستقيم سيكلي در شرايط خشك و مرطوب و روش انرژي آزاد سطحي استفاده شده است. شاخص حساسيت رطوبتي كه درصد عريان‌شدگي سطح سنگدانه‌ها در سيكل‌هاي بارگذاري را با استفاده از نتايج انرژي آزاد سطحي و بارگذاري كشش غيرمستقيم تكراري نشان مي‌دهد، به عنوان شاخص حساسيت رطوبتي در اين پژوهش در نظر گرفته شده است. نتايج آزمايش مكانيكي مورد استفاده در اين پژوهش نشان مي‌دهد كه نانومواد به صورت چشمگيري مقاومت مخلوط‌هاي آسفالتي را در مقايسه با نمونه‌هاي كنترل بهبود داده است. نتايج روش انرژي آزاد سطحي نشان مي‌دهد كه نانومواد انرژي آزاد پيوستگي را افزايش مي‌دهند كه باعث مي‌شود احتمال گسيختگي در غشاي قيري كاهش يابد. همچنين، نانومواد جزء بازي و اسيدي انرژي آزاد سطحي را به ترتيب افزايش و كاهش داده‌اند كه اين موضوع باعث مي‌شود تا چسبندگي آنها با سنگدانه‌هاي اسيدي كه مستعد خرابي رطوبتي هستند، بهبود يابد. تركيب نتايج مفاهيم ترموديناميك و بارگذاري سيكلي نيز نشان مي‌دهد كه اصلاح قير با مواد مورد استفاده در اين پژوهش باعث شده است تا نرخ عريان‌شدگي قير از روي سطح سنگدانه‌ها در سيكل‌هاي بارگذاري تكراري كاهش يابد.

1403/06/25

The effect of the constituent minerals of asphalt mixtures on the moisture sensitivity of asphalt mixtures

1/1/1900 12:00:00 AM

Aggregate asphalt mixtures (SMA) are the most resistant types of asphalt mixtures known to date, which carry out the process of load transfer and reduction through direct stone-on-stone contact. In order to provide stone-on-stone contact in this type of asphalt mixture, the inter-void type of granulation should be used in order to plan the mixing of this type of mixture, and as a result of this process, the amount of empty space The mixture will be very large. In SMA mixtures, the aggregate skeleton bears the main load and the role of bituminous mortar is secondary. On the other hand, the aggregates used in the SMA mixture are acidic aggregates such as granite, which have high resistance to crushing and load transfer, but these types of aggregates are sensitive to damage caused by moisture. Based on this, in this research, it has been tried to improve the resistance of asphalt mixtures against moisture damage by using nano-mineral additives. The main reason for using this material is that these nanomaterials have game properties and the use of this material can reduce the acidic properties of bitumen and create more adhesion with acidic aggregates that are susceptible to moisture damage. In this research, the effect of two types of nanomaterials (calcium nanocarbonate and aluminum nanooxide) in two different percentages, two types of aggregate (granite and limestone) and one type of base bitumen have been investigated. In order to investigate the effect of nanomaterials, cyclic indirect tensile loading in dry and wet conditions and surface free energy method have been used. The humidity sensitivity index, which shows the percentage of aggregate surface exposure in loading cycles using the results of surface free energy and repeated indirect tensile loading, is considered as the humidity sensitivity index in this research. The results of the mechanical test used in this research show that nanomaterials have significantly improved the strength of asphalt mixtures compared to the control samples. The results of the surface free energy method show that nanomaterials increase the free energy of cohesion, which reduces the probability of rupture in the bituminous membrane. Also, basic and acidic nanomaterials have increased and decreased surface free energy, respectively, which improves their adhesion with acidic aggregates that are susceptible to moisture damage. Combining the results of thermodynamic concepts and cyclic loading also shows that modification of bitumen with the materials used in this research has reduced the rate of bitumen stripping from the surface of aggregates in repeated loading cycle.

افزودني عريان شدگي , انرژي آزاد سطحي , خرابي رطوبتي , نانو مواد معدني

Anti-stripping materials , Moisture damage , surface free energy , Nanomtareials

Mohammad reza Esmaeeli

Dr.hamid Behbahani