22779

اثر افزودني هاي نيمه گرم "واكس پلي پروپيلن" و "اسلاك واكس" بر دماي اختلاط و تراكم و خصوصيات عملكردي مخلوط آسفالتي لاستيكي

كارشناسي ارشد

راه و ترابري

1398/7/1

دكتر محمود عامري

عمران

كاربرد آسفالت لاستيكي به علت استفاده از تاير‌هاي فرسوده و فوايد آن براي محيط زيست و در كنار اين مورد، تاثير مثبت آن در بهبود خصوصيات آسفالت بسيار مورد توجه قرار گرفته است. در كنار اين اثرات مثبت، افزودن پودر لاستيك تبعات منفي نيز براي آسفالت به همراه دارد كه از جمله مهم‌ترين آنها افزايش دماي اختلاط و تراكم مخلوط‌هاي آسفالتي مي‌باشد. اين افزايش دما سبب تاثيرات مخرب زيست‌محيطي، هدر رفت انرژي و مشكلات مرتبط با ايمني مي‌شود. با توجه به تاثيرات مثبت پودر لاستيك بر عملكرد مخلوط‌هاي آسفالتي، يافتن راه حلي براي پوشش نقاط ضعف مرتبط با اين ماده، از لحاظ فني و اقتصادي مزاياي زيادي دارد. به اين دليل، افزودني‌هاي نيمه‌گرم كه سبب كاهش دماي اختلاط و تراكم مخلوط‌هاي آسفالتي مي‌شوند، گزينه مطلوبي براي اضافه كردن به آسفالت لاستيكي مي‌باشند. علاوه بر بررسي تاثير اين افزودني‌ها بر دماهاي اختلاط وتراكم، تاثير آن‌ها بر ساير خصوصيات مكانيكي و عملكردي مخلوط‌هاي آسفالتي نيز نياز به بررسي و كاوش دارد. در اين پژوهش از دو نوع افزودني نيمه‌گرم به نام‌هاي اسلاك واكس(Slack Wax) و پلي پروپيلن واكس (Polypropylene Wax) جهت كاهش دماي اختلاط و دماي تراكم مخلوط‌هاي آسفالتي لاستيكي و از بين بردن مشكل كارايي و پمپاژ آنها استفاده شده است. ساير تاثيرات اين دو افزودني بر خصوصيات مخلوط‌هاي آسفالتي نيز بررسي شده است. اين دو افزودني با در نظر گرفتن مطالعات پيشين در سه مقدار 2%، 4% و 6% به كار رفته‌اند. پودر لاستيك نيز در دو مقدار 15% و 20% و با روش تر با قير مخلوط شده است. ابتدا دماهاي اختلاط و تراكم نمونه‌هاي قير اصلاحي با كمك آزمايش ويسكوزيته دوراني و سه روش مختلف تعيين گرديد. نتايج نشان داد كه هر دو افزودني نيمه‌گرم، دماي اختلاط و تراكم را بين 20 تا 25 درجه سانتي‌گراد نسبت به نمونه‌هاي لاستيكي و شاهد كاهش داده‌اند. در ادامه آزمايش‌هاي مدول برجهندگي، خزش ديناميكي، حساسيت رطوبتي(با دو روش TSR و MRR) و خستگي قطري بر روي نمونه‌هاي آسفالتي انجام گرفت و نتايج حاكي از افزايش مقدار مدول برجهندگي در اثر افزودن پودر لاستيك و افزودني‌هاي نيمه‌گرم بود. همچنين، عدد رواني با افزودن پودر لاستيك و هردو نوع واكس نيمه‌گرم افزايش يافته كه نشانه‌ي مقاومت بيشتر در برابر شيارشدگي است. نتايج آزمايش حساسيت رطوبتي نشان‌دهنده‌ي تاثير منفي پودر لاستيك و هر دو افزودني بر مقاومت كششي غير‌مستقيم(حالت تر) و مقدار مدول برجهندگي(حالت تر) و در نتيجه كاهش مقدار ضرايب TSR و MRR براي نمونه‌هاي داراي افزودني بود؛ هرچند كه در برخي نمونه‌ها باز هم مقادير به دست آمده از مقادير آستانه‌اي بيشتر بود. همچنين آزمايش خستگي قطري نشان داد كه افزودني اسلاك واكس منجر به افزايش عمر خستگي نمونه‌هاي آسفالتي لاستيكي و بدون لاستيك مي‌شود، در حالي كه افزودني واكس پلي پروپيلن تاثير منفي بر عملكرد نمونه‌ها در برابر خرابي ناشي از خستگي دارد.

1399/09/12

Laboratory evaluation of the effects of “Polypropylene wax” and ”Slack wax” as warm mixtures asphalt (WMA) additives, upon mixing and compaction temperatures and mechanical properties of rubberized asphalt mixes

9/23/2019 12:00:00 AM

Studies in recent years demonstrated that Warm Mix Asphalt (WMA) technology is a practical solution to face the high production temperature of Rubberized-Asphalt (RA) mixtures. RA mixtures containing WMA additives are considered as environmentally friendly technology, which decreases energy and land consumption and control emissions during construction. Moreover, this combined technology lead to performance optimization of mixtures and tire-road noise reduction. This study aims to introduce two organic WMA additives, namely, Slack wax (SW) and Polypropylene wax (PPW) which are used to reduce the viscosity of RA mixtures at lower production temperature. Common bitumen tests including Penetration Degree, Softening point and Rotational Viscosity (RV), as well as tests related to mixtures including Resilient modulus (M_r), IDT Fatigue, Dynamic Creep, and moisture susceptibility (TSR and MRR methods), were carried out on both binder and mixture specimens. According to results, both WMA additives reduced mixing and compaction temperatures of control bitumen and CRM binder in about 20 to 25°C, by reducing the viscosity at high temperatures. Also, CRM and both WMA additives increased the value of M_r in mixtures. The value of Flow Number (FN) has increased by adding CRM and both WMA additives, which is an indication of better rutting performance in modified mixtures. In term of moisture susceptibility, based on TSR results, although, nearly all the specimens could pass the minimum requirement of SCDOT, both WMA additives and CRM caused a reduction in ITS of wet mixtures and final TSR value. The results of the MRR test depicted a similar pattern in reduction rates, however, M_r value showed more sensitivity to moisture compared to tensile strength. Furthermore, IDT fatigue results showed a different pattern for SW and PPW, in which, SW increased the fatigue life, while PPW decreased the value of N_f (the number of load cycles to fracture) for asphalt mixtures. Finally, it must be noted that, The PPW additive was more influential in comparison to SW in affecting properties of asphalt mixtures and binders.

آسفالت نيمه گرم , آسفالت لاستيكي , عمر خستگي , حساسيت رطوبتي