31750

بررسي آزمايشگاهي اثر نانو گرافن اكسايد بر خواص مكانيك شكست روسازي بتن غلتكي حاوي تراشه آسفالت بازيافتي و زئوليت

ارشد

مهندسي عمران - راه و ترابري

1400

1403/07/14

دكتر محمود عامري - دكتر ندا كامبوزيا

دكتر محمدرضا محمد عليها

عمران

روسازي بتن غلتكي به دليل هزينه كمتر، عمر طولاني‌تر و مقاومت بيشتر در برابر بارهاي سنگين نسبت به ساير روسازي‌ها (مانند آسفالت) داراي مزيت بوده و مورد توجه قرار گرفته است. از طرفي توليد سيمان پرتلند انرژي‌بر بوده و مقدار زيادي گازهاي گلخانه‌اي توليد مي‌كند. در اين راستا استفاده از مواد مكمل سيماني يا پوزولان¬ها كمك شاياني به كاهش انرژي و توليد گاز گلخانه¬اي مي كنند همچنين سالانه مقادير زيادي تراشه آسفالت بازيافتي توليد مي¬شود و بلا استفاده باقي مي¬ماند كه منجر به دپو ميليون¬ها تن تراشه آسفالت بازيافتي بلا استفاده مي¬شود كه استفاده از آن در روسازي صلب كمك شاياني مي¬كند بنابراين در اين پژوهش از سنگدانه تراشه آسفالت بازيافتي به همراه پوزولان زئوليت با افزودني نانو گرافن اكسايد جهت بررسي خواص مقاومت فشاري و خواص مكانيك شكست در مودهاي 1 و 3 بارگذاري وتاثيرات دما بر آن، استفاده شده است و مشاهده شد زماني كه 50 و 100 درصد درشت دانه تراشه آسفالت بازيافتي باشد به ترتيب حدود 30 و 40 درصد كاهش مقاومت فشاري و چقرمگي شكست در دماي 25 درجه در مود 1 به ترتيب 21.21 و 25.95 درصد كاهش و در همان دما در مود 3 به ترتيب 20.78 و 29.09 درصد كاهش يافت. در ادامه جهت جبران اين كاهش خواص مكانيكي و شكست از افزودني نانو گرافن اكسايد استفاده شد كه در نمونه¬هاي حاوي 50 و 100 درصد درشت دانه آسفالت بازيافتي به ترتيب شاهد 25 و 30.62 درصد بهبود مقاومت فشاري و چقرمگي شكست به ترتيب 17.04 درصد بهبود در دماي 25 درجه و 18.70 درصد بهبود در دماي 0 درجه در مود 1 بارگذاري و 11.06 درصد بهبود در دماي 25 درجه و 12.2 درصد بهبود در دماي 25- در مود 3 بارگذاري شده كه اين حداكثر بهبودها به ازاي بيشترين مقدار گرافن اكسايد استفاده شده در اين پژوهش يعني 0.03 درصد وزن سيمان بدست آمده است. ضمنا انرژي كل شكست با افزودن 0.03 درصد گرافن اكسايد در نمونه هاي حاوي 50 و 100 درصد درشت دانه تراشه آسفالت بازيافتي در دماي 25- درجه به ترتيب 60.5 و 50.9 درصد بهبود در مود 1 بارگذاري و 47.1 درصد بهبود در دماي 25 و 44.4 درصد در دماي 0 درجه در مود 3 بارگذاري بوده است.

1403/09/18

Laboratory investigation of the effect of nano graphene oxide on the fracture mechanical properties of rolled concrete pavement containing recycled asphalt pavement and zeolite

10/5/2025 12:00:00 AM

Roller Compacted Concrete (RCC) pavement has gained attention due to its lower cost, longer service life, and higher resistance to heavy loads compared to other pavements (such as asphalt). On the other hand, Portland cement production is energy-intensive and produces significant amounts of greenhouse gases. In this regard, the use of Supplementary Cementitious Materials (SCM) or pozzolans significantly helps reduce energy consumption and greenhouse gas emissions. Additionally, large quantities of Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) are produced annually and remain unused, leading to the stockpiling of millions of tons of unused RAP, which can be beneficially utilized in rigid pavements. Therefore, in this research, RAP aggregate along with zeolite pozzolan and nano graphene oxide additive were used to investigate compressive strength properties and fracture mechanics properties in modes I and III loading, and temperature effects on them. It was observed that when 50% and 100% of coarse aggregate was RAP, compressive strength decreased by approximately 30% and 40% respectively, and fracture toughness at 25°C in mode I decreased by 21.21% and 25.95% respectively, while at the same temperature in mode III, it decreased by 20.78% and 29.09% respectively. Subsequently, to compensate for this reduction in mechanical and fracture properties, nano graphene oxide additive was used, which resulted in 25% and 30.62% improvement in compressive strength for samples containing 50% and 100% RAP coarse aggregate respectively. Fracture toughness improved by 17.04% at 25°C and 18.70% at 0°C in mode I loading, and 11.06% improvement at 25°C and 12.2% improvement at -25°C in mode III loading. These maximum improvements were achieved with the highest amount of graphene oxide used in this research, which was 0.03% of cement weight. Furthermore, the total fracture energy with the addition of 0.03% graphene oxide in samples containing 50% and 100% RAP coarse aggregate at -25°C improved by 60.5% and 50.9% respectively in mode I loading, and showed 47.1% improvement at 25°C and 44.4% at 0°C in mode III loading.

بتن غلتكي - تراشه آسفالت بازيافتي - مكانيك شكست - زئوليت - نانو گرافن¬اكسايد

Roller Compact concrete - Recycled asphalt chips - Fracture mechanics - Zeolite - Nano graphene oxide

Alireza Taheriyan

Dr. Ameri & Dr. Kamboozia