22570

بررسي تأثير جوانساز و مواد افزودني ضد عريان شدگي بر روي مخلوط‌هاي آسفالتي نيمه گرم (WMA) حاوي تراشه‌هاي آسفالتي بازيافتي (RAP)

كارشناسي ارشد

راه و ترابري

1396-1399

1399/7/9

دكتر محمود عامري - دكتر حسن زياري

عمران

افزايش تقاضا براي حمل‌ونقل در دو دهه اخير، محدوديت بودجه در كنار هزينه¬هاي بالاي ساخت روسازي جديد و هزينه¬هاي جانبي دوره¬هاي تعمير و نگهداري روسازي موجب شده است كه مهندسين راه‌سازي به دنبال راه‌حل‌هاي جديد در جهت بهره¬گيري از تكنولوژي استفاده مجدد از روسازي ساخته‌شده باشند. استفاده از روسازي آسفالتي بازيافتي(RAP) به‌عنوان يكي از راهكارهاي افزايش كارآمدي بودجه و سرمايه موجود درزمينه ي نگهداري و بهسازي شبكه‌ي راه‌ها بوده و از طرفي باعث صرفه‌جويي در هزينه‌ها و حفظ منابع طبيعي مي‌شود. اما يكي از نگراني¬هاي عمده استفاده بيشتر از آن، ايجاد ويژگي¬هاي ناخواسته در مخلوط آسفالتي از قبيل پيرشدگي قير و كاهش مقاومت در برابر ترك¬خوردگي مخلوط¬هاي آسفالتي است. يكي از راه¬هاي بهبود عملكرد مخلوط ¬آسفالتي حاوي مصالح بازيافتي، استفاده از جوانساز(عامل‌هاي بازيافت) هست. اما استفاده از درصد بيشتر مصالح خرده آسفالت با درجه‌ي حرارت بالا در مخلوط‌هاي آسفالتي داغ (HMA)، نه‌تنها باعث توليد گازهاي سمي و آلودگي‌هاي زيستي محيطي مي‌شود بلكه باعث افزايش دوچندان سفتي و سختي مخلوط‌هاي آسفالتي توليدي شده و گرم شدن كره‌ي زمين را به دنبال دارد. اما استفاده از تكنولوژي آسفالت نيمه گرم(WMA)، با كاهش دماي توليد آسفالت، علاوه بر كاهش آلودگي‌هاي زيست‌محيطي و صرفه‌جويي در مصرف انرژي، شرايط بهتري براي كارگران در محيط كار به لحاظ درجه حرارت پايين‌تر و انتشار مواد سمي كمتر فراهم مي‌گردد. همچنين با از بين بردن سفت شدگي ثانويه‌ي مخلوط آسفالتي از ميزان پيرشدگي قير و سخت شدگي ناشي از اكسيداسيون قير جلوگيري مي‌كند. ازاين‌رو، در پژوهش حاضر، به‌منظور ارزيابي تأثير جوانساز و مواد افزودني ضد عريان شدگي بر روي مخلوط‌هاي آسفالتي نيمه گرم (WMA) حاوي تراشه‌هاي آسفالتي بازيافتي (RAP)، از سه نوع جوانساز از دسته‌هاي مختلف جوانساز شامل عصاره¬هاي آروماتيك(R1)، تري گليسيريدها و اسيدهاي چرب(R2) روغن¬هاي چوب (R3) ، از يك افزودني از گروه آميدوآمين ها (PAWMA) به‌عنوان افزودني نيمه گرم و از زايكوترم به‌عنوان افزودني ضد عريان شدگي در مخلوط¬هاي آسفالتي حاوي 25 و 50 درصد تراشه آسفالت استفاده‌شده است. بدين منظور از آزمايش‌هاي مكانيكي مختلف از قبيل آزمايش خزش ديناميكي، مدول برجهندگي (MR)، كشش غيرمستقيم (ITS)، خمش نيم دايره اي (SCB) استفاده گرديد. همچنين با انجام آزمايش زاويه‌ي تماسي به روش قطره‌ي چسبنده (Sessile drop) و با استفاده از مفهوم انرژي آزاد سطحي (SFE)، پارامترهاي نسبت انرژي قيرها تعيين شد و تأثير انواع جوانساز بر حساسيت رطوبتي مخلوط‌هاي آسفالتي بازيافتي ارزيابي گرديد. نتايج به‌دست‌آمده حاكي از آن است كه خواص مكانيكي مخلوط‌هاي آسفالتي حاوي جوانساز بستگي به نوع جوانساز مورداستفاده داشته به‌طوري‌كه استفاده از جوانساز نوع آروماتيك و روغن‌هاي چوب مقاومت مخلوط‌هاي آسفالتي در برابر حساسيت رطوبتي افزايش داده است ولي استفاده از جوانساز نوع تري گليسيريد و اسيدهاي چرب مقاومت مخلوط‌هاي آسفالتي را در برابر حساسيت رطوبتي كاهش داده است. همچنين نتايج نشان داد كه به‌طوركلي استفاده از جوانساز مقدار عدد جريان و مقاومت در برابر شيار شدگي مخلوط‌هاي اسفالتي را كاهش داده است. نتايج آزمايش شكست نشان داد كه استفاده از جوانساز مقدار شاخص انعطاف‌پذيري مخلوط‌هاي آسفالتي را افزايش داده است كه اين افزايش براي جوانساز تري گليسيريدها و اسيدهاي چرب نسبت به بقيه‌ي عامل‌هاي بازيافت مقدار اين شاخص را بيشتر افزايش داده است. اگرچه استفاده از RAP و افزايش درصد استفاده از آن در مخلوط‌هاي آسفالتي، مقدار شاخص انعطاف‌پذيري و مقاومت در برابر ترك‌خوردگي را كاهش مي‌دهد ولي مقاومت آن‌ها را در برابر خرابي شيار شدگي و حساست رطوبتي افزايش داده است. همچنين نتايج نشان داد كه استفاده از PAWMA و زايكوترم تأثير مثبتي بر مقاومت در برابر خرابي حساسيت رطوبتي داشته و مقدار عدد جريان و انرژي لازم براي شكست مخلوط‌هاي اسفالتي را افزايش داده است

1399/08/07

Evaluation of the effect of different recycling agents and anti-stripping additives on the performance of Warm Mix Asphalt (WMA) containing high quantities of Reclaimed Asphalt Pavement (RAP)

9/30/2020 12:00:00 AM

Increased demand for transportation in the last two decades, budget constraints along with high costs of new pavement construction, and high costs of pavement maintenance courses have led road engineers to look for new solutions to reuse of destroyed pavement technology. The use of recycled asphalt pavement (RAP) as one of the ways to increase the efficiency of existing budget and capital in the field of maintenance and improvement of the road network, and on the other hand, saves costs and conserves natural resources. However, one of the main concerns of using it more is to create unwanted properties in asphalt mixtures such as bitumen aging and reduction of cracking resistance of asphalt mixtures. One way to improve the performance of asphalt mixes containing recycled materials is to use rejuvenators (recycling agents). However, the use of higher percentages of the high content of reclaimed asphalt pavements in hot mix asphalt (HMA) not only produces toxic gases and environmental pollutants but also increases the stiffness of the produced asphalt mixtures and leads to global warming. However, the use of warm mix asphalt (WMA) technology, by reducing the temperature of asphalt production, in addition to reducing environmental pollution and saving energy consumption, provides better conditions for workers in the workplace in terms of lower temperatures and fewer emissions. It also prevents bitumen from aging and hardening due to oxidation of bitumen by eliminating the secondary hardness of the asphalt mixture. Therefore, in the present study, in order to evaluate the effect of rejuvenator and anti-stripping additives on warm mix asphalt (WMA) containing recycled asphalt pavement (RAP), three types of rejuvenators from different categories of rejuvenators including Aromatic extracts (R1), Triglycerides and fatty acids (R2) and Tall oils (R3) and from an amidoamine additive (PAWMA) as a WMA additive and from Zycotherm as an anti-stripping additive in asphalt mixtures containing 25% and 50% RAP are used. For this purpose, various mechanical tests such as dynamic creep test, resilient modulus (MR), indirect tension stress (ITS), semi-circular bending (SCB) were used. Also, by performing the contact angle test by sessile drop method and using the concept of surface free energy (SFE), the energy ratio parameters of bitumens were determined, and the effect of rejuvenating types on moisture sensitivity of recycled asphalt mixtures was evaluated. The obtained results indicate that the mechanical properties of asphalt mixtures containing rejuvenators depend on the type of rejuvenator used so that the use of Aromatic type rejuvenators and Tall oils has increased the resistance of asphalt mixtures to moisture sensitivity. Reduces asphalt against moisture sensitivity. The results also showed that, in general, the use of rejuvenator had reduced the amount of flow number and rutting resistance of asphalt mixtures. The results of the SCB test showed that the use of a rejuvenator increased the amount of ductility index of asphalt mixtures, which increased the amount of rejuvenator for triglycerides and fatty acids more than other recycling agents. Although the use of RAP and increasing the percentage of its use in asphalt mixtures reduces the value of flexibility index and cracking resistance index, but has increased their resistance to rutting and moisture susceptibility. The results also showed that the use of PAWMA and Zycotherm has a positive effect on the resistance to moisture susceptibility and has increased the amount of flow number and fracture energy of asphalt mixtures.