26042

ارزيابي آزمايشگاهي خصوصيات عملكردي آسفالت حفاظتي ميكروسرفيسينگ حاوي سرباره منيزيم

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران - راه و ترابري

1400-1401

26 دي 1400

دكتر ندا كامبوزيا

مهندسي عمران

افزايش آگاهي جامعه از اثرات زيست‌محيطي ساخت، بهره‌برداري و نگهداري زيرساخت‌هاي بزرگراهي منجر به تقاضاهاي جديدي از ادارات حمل‌ونقل براي انجام اقدامات خود به شيوه‌اي سازگارتر با محيط‌زيست شده است. ميكروسرفيسينگ به‌عنوان دوست دار محيط‌زيست يك نوع نگهداري پيشگيرانه مقرون‌به‌صرفه است كه براي حفاظت و به تأخير انداختن خرابي روسازي‌ها استفاده مي‌شود. در دهه جديد آگاهي زيست‌محيطي، به حداكثر رساندن استفاده از مواد بازيافتي در اولويت قرار دارد. به ازاي توليد هر تن فلز منيزيم، تقريباً 6.5 تا 7 تن سرباره منيزيم توليد مي‌شود. ميزان سرباره منيزيم در حال افزايش بوده و آسيبي كه به محيط‌زيست وارد مي‌كند توجه بيشتري را به خود جلب مي‌كند. در اين پژوهش عملكرد آسفالت حفاظتي ميكروسرفيسينگ حاوي فيلر سرباره منيزيم موردسنجش و ارزيابي قرار گرفت. به اين منظور در بخش اول ابتدا ويژگي‌هاي شيميايي و فيزيكي مصالح سنگي و قير امولسيون موردبررسي واقع‌شده سپس براي شناخت ريزساختاري سرباره منيزيم و اندركنش‌هاي شيميايي آن با قير امولسيون آزمايش‌هاي SEM-EDS,XRD,XRF و FTIR انجام گرفت. در بخش دوم جهت بررسي عملكرد مخلوط‌ها، از 5 تركيب مختلف حاوي صفر، 25، 50، 75 و 100 درصد سرباره منيزيم برحسب وزن فيلر استفاده گرديد. به اين منظور عملكرد نمونه‌ها به‌واسطه آزمايش‌هاي سايش در شرايط مرطوب، چرخ بارگذاري شده- جابه‌جايي، چرخ بارگذاري شده-چسبندگي ماسه و آزمايش‌هاي چسبندگي مرطوب در 30 و 60 دقيقه، مطابق با دستورالعمل ISSA A143 و ASTM D6372 ارزيابي شد. در ادامه براي بررسي تأثير سرباره منيزيم بر خصوصيات عملكردي مخلوط آسفالتي ميكروسرفيسينگ، تحليل واريانس داده‌ها (ANOVA) صورت گرفت. در پايان با انجام آزمايش TCLP غلظت فلزات سنگين موجود در سرباره منيزيم و مخلوط ميكروسرفيسينگ حاوي آن بررسي شد. نتايج طراحي نشان داد كه مخلوط‌هاي حاوي 50 ، 75 و 100 درصد فيلر سرباره منيزيم موجب بهبود عملكرد ميكروسرفيسينگ در چسبندگي، افت وزني ناشي از سايش، قيرزدگي، تغييرشكل عمودي و جانبي به ترتيب به ميزان 22، 68، 13، 36 و 17 درصد نسبت به بهترين عملكرد نمونه شاهد ميشود. نتايج تحليل واريانس داده‌ها نشان مي‌دهد؛ افزودني سرباره منيزيم به ترتيب بيشترين تأثير را در كاهش عريان‌شدگي، كاهش شيارشدگي و افزايش چسبندگي مخلوط ميكروسرفيسينگ دارد.همچنين نتايج آزمايش‌ TCLP نشان داد كه ميزان تراوش فلزات سمّي در سرباره منيزيم و مخلوط‌هاي ميكروسرفيسينگ حاوي آن پايين‌تر از حدود مجاز بوده و به‌كارگيري آن در مخلوط ميكروسرفيسينگ بلامانع است. به‌عنوان نتيجه‌گيري كلي مي‌توان متناسب با اهداف مختلف اقتصادي، زيست‌محيطي و فني در چارچوب توسعه پايدار ميزان استفاده از سرباره منيزيم را در مخلوط ميكروسرفيسينگ تعيين نمود.

1400/11/19

Laboratory evaluation of performance characteristics of Microsurfacing protective asphalt containing Magnesium Slag

1/16/2023 12:00:00 AM

Increasing societal awareness of the environmental effects of constructing, operating, and maintaining the highway infrastructure has led to new demands on transportation agencies to conduct their business in a more environmentally friendly, or sustainable fashion. Microsurfacing is an environmentally friendly cost-effective preventative maintenance treatment that is used to protect pavements. In the new decade of environmental awareness, maximizing recycled materials are a priority. For each ton of magnesium produced by silicothermic reduction method, there will be about 6-7 tons of the slag will left. The amount of magnesium slag is increasing, and the damage it poses to the environment attracts more attention. In the following study, the performance of the protective asphalt of microsurfacing containing magnesium slag filler (aggregates passing sieve No. 200) was evaluated. To this end, in the first section, the chemical and physical properties of stone materials and emulsion bitumen were investigated. Afterwards, SEM-EDS, XRD, XRF, and FTIR tests were performed to identify the microstructure of magnesium slag and its chemical interactions with emulsion bitumen. In the second section, the microsurfacing mixtures were prepared with five different compositions containing magnesium slag filler at 0%, 25%, 50%, 75%, and 100% levels as the replacement for the aggregates passing through the 0.075-mm sieve. The performance of the samples was evaluated by experiments including wet cohesion test, wet track abrasion test, and loaded wheel test, according to ISSA A143 guideline and ASTM D6372 standard. Subsequently, variance analysis (ANOVA) was used to explore the effect of magnesium slag on the performance of the microsurfacing. Finally, TCLP test was administered to investigate the amount of heavy metals in magnesium slag and the microsurfacing containing magnesium slag. The results of the design have indicated that the mixture containing the magnesium slag at 50, 75 and 100% level could improve the microsurfacing performance compared to the best control sample in terms of adhesion, abrasion resistance, bleeding, vertical, and lateral displacement by 22%, 68%, 13.0%, 36%, and 17%, respectively. In addition, the findings generated from TCLP test have shown that magnesium slag and the microsurfacing containing magnesium slag has no environmental issues with leaching. As general conclusion, the amount of slag used in the microsurfacing composition can be determined by economic, environmental, and technical goals for sustainable development.

توسعه پايدار , آسفالت حفاظتي , ميكروسرفيسينگ , سرباره منيزيم , تحليل واريانس داده‌ها، , آزمايش TCLP , ريزساختار سرباره منيزيم