شماره ركورد
34682
پديد آورنده
الهه نصيري اميري
عنوان
مطالعه و بررسي عملكردي (تاثير جوانساز و نوع تراكم) مخلوط آسفالتي سرد خودترميم حاوي كپسول كلسيم آلجينات و پودر آهن بازيافتي
مقطع تحصيلي
دكتري تخصصي (PhD)
رشته تحصيلي
مهندسي عمران- راه و ترابري
سال تحصيل
1398
تاريخ دفاع
1404/9/30
استاد راهنما
حسن زياري
استاد مشاور
پويان ايار
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
در سالهاي اخير مخلو طهاي آسفالتي سرد بهعنوان جايگريني پايدار براي آسفالت دام مطرح شدهاند اما مشكلاتي نظير زمان طومني عملآوري مقاومت اوليه پايين و حساسيت زياد به رطوبت همچنان مانع از گسترز كاربرد آنها شده است. در اين راستا استفاده از فناوريهاي خودترميمي مانند كپسولهاي جوانساز بر پايه كلسيم آلجينات و روز گرمايش مايكروويو ميتواند راهكاري منثر براي بهبود عملكرد مكانيكي و دوام اين مخلو طها باشد. در اين پژوهش كپسولهاي روغني بر پايه كلسيم آلجينات با دو نوع روغن جوانساز وايعاتي شامل روغن آفتابگردان و روغن موتور ساخته شدند. كپسولهاي ترميمكننده پس از ساخت بهمنظور ارزيابي كيفيت ساخت و پايداري حرارتي تحت آزمونهاي ريرساختاري و حرارتي ارار گرفتند. همچنين براي بررسي پودر آهن و مصالن سنگي آناليرهاي شيميايي و فازي انجام شد. بررسي اير امولسيون اصلاحنشده و اصلاحشده با پودر آهن نير با استفاده از روزهاي طيفسنجي و ريرساختاري صورت گرفت كه نتايج آنها پراكنش يكنواخت پودر آهن و عدم بروز واكنش شيميايي نامطلوب را تأييد نمود. مخلو طهاي آسفالتي سرد با دو روز تراكم مارشال و ايراتوري و با استفاده از كپسولهاي خودترميم حاوي روغن آفتابگردان و روغن موتور تهيه شدند. اين مخلو طها تحت آزمايشهاي عملكردي شامل مقاومت كششي غيرمستقيم حساسيت به رطوبت شيارشدگي و آزمايش شكست خمش نيمدايرهاي براي ارزيابي رفتار تركخوردگي ارار گرفتند. علاوه بر اين برخي نمونههاي حاوي پودر آهن براي ارزيابي روز ديگر خودترميمي از طري گرمايش مايكروويو مورد بررسي ارار گرفتند و اثر استفاده همزمان از كپسولهاي جوانساز و گرمايش مايكروويو بر پتانسيل ترميم مخلو طها تحليل شد. نتايج نشان داد كه مخلو طهاي متراكمشده با روز ايراتوري در مقايسه با روز مارشال بهطور مداوم عملكرد مكانيكي بهتري از خود نشان ميدهند و استفاده از كپسولها و پودر آهن موجب بهبود پارامترهاي شكست هم پيش از ترميم و هم پس از آن بهويژه در نمونههاي متراكمشده ايراتوري ميشود. تحليل آماري نتايج با استفاده از روز تحليل واريانس در سطن اطمينان 95 درصد نشان داد كه روز تراكم بيشترين سهم اثر را بر مقاومت كشش ي غيرمستقيم حساسيت رطوبتي و پارامترهاي شكست دارد )وريب اثر بامتر از 98 / 0 ( در حالي كه نوع و مقدار كپسولها بيشترين تأثير را بر رفتار شيارشدگي نشان دادند. بررسي روند عملآوري با پايش تغييرات رطوبت نمونهها مشخد كرد كه بيشترين افت رطوبت در هفت روز نخست ر ميدهد و حيور كپسولهاي كلسيم آلجينات موجب تسريع فرآيند خش شدن ميشود. بر اسا منحنيهاي رطوبت-زمان رطوبت بحراني حدود 5 / 1 درصد بهعنوان شاخد رسيدن به پايداري مكانيكي پيشنهاد شد. زمان رسيدن به اين آستانه براي مخلو طهاي حاوي 5 / 0 درصد كپسول كمتر از مخلو طهاي داراي 1 درصد كپسول بودب بهطوريكه نمونههاي حاوي 5 / 0 درصد كپسول روغن موتور و روغن آفتابگردان بهترتيب حدود 17 و 25 روز زمان نياز داشتند در حالي كه اين زمان براي نمونههاي داراي 1 درصد كپسول به حدود 20 تا 29 روز افرايش يافت . نتايج آزمايش شكست نشان داد كه با افرايش سن عملآوري از 7 به 28 روز چقرمگي شكست و انراي شكست افرايش يافته و پس از آن به ووعيت نسبتاپ پايدار ميرسند. افرودن كپسولها باعث كاهش جرئي چقرمگي شكست پيش از ترميم اما افرايش انراي شكست و شاخد خودترميمي پس از ترميم شد. در دماي صفر درجه سانتيگراد ترميم از طري كپسولها عملكرد بهتري نسبت به گرمايش مايكروويو داشت در حالي كه در دماي منفي 20 درجه سانتيگراد گرمايش مايكروويو كارايي بامتري نشان داد. افرايش مقدار كپسول از 5 / 0 به 1 درصد موجب افرايش شاخد خودترميمي شد اما استفاده همزمان از كپسول و گرمايش مايكروويو به دليل آزادسازي زودهنگام و تبخير جوانساز منجر به كاهش كارايي ترميمي گرديد. بهطور كلي نتايج كمي و كيفي اين پژوهش نشان ميدهد كه استفاده از كپسولهاي كلسيم آلجينات مطالعه و بررسي عملكردي )تاثير جوانساز ونوع تراكم( مخلوط آسفالتي سرد خودترميم حاوي كپسول كلسيم آلجينات و پودر آهن بازيافتي 11 نهتنها ظرفيت خودترميمي بلندمدت مخلو طهاي آس فالتي سرد را بهبود ميبخشد بلكه با كاهش رطوبت محبو و تسريع فرآيند عملآوري عملكرد كوتاهمدت آنها را نير ارتقا ميدهد. در ميان تركيبات بررسيشده استفاده از 5 / 0 درصد كپسول بهويژه در مخلو طهاي متراكمشده با روز ايراتوري بهترين تعادل بين مقاومت مكانيكي پايداري رطوبتي و اابليت خودترميمي را فراهم نمود.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/01/31
عنوان به انگليسي
Studying and investigating the performance characteristics specifically the rejuvenating effect and compaction type of self-healing cold asphalt mixture containing calcium alginate capsule and recycled iron powder
تاريخ بهره برداري
12/21/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
الهه نصيري اميري
چكيده به لاتين
In recent years, cold mix asphalt (CMA) has emerged as a sustainable alternative to conventional hot mix asphalt; however, its widespread application is still limited by challenges such as long curing time, low early strength, and high moisture susceptibility. To address these issues, self-healing technologies such as calcium alginate–based rejuvenator capsules and microwave heating have been explored to enhance the mechanical performance and durability of CMA. In this study, calcium alginate capsules were fabricated using two types of waste rejuvenating oils: waste sunflower oil (WSO) and waste engine oil (WEO). The capsules were characterized using FESEM-EDS-Map and TGA to assess their morphology, composition, and thermal stability. Additional analyses including XRD and XRF were performed on the iron powder and aggregates, while FESEM-EDS-Map and FTIR tests were conducted on the asphalt emulsion with and without iron powder to examine the homogeneity and potential chemical interactions. Gyratory-compacted (GCM) and Marshall-compacted (MCM) cold asphalt mixtures incorporating different types and dosages of rejuvenating capsules (WSO and WEO) were prepared and subjected to a comprehensive suite of performance tests, including Indirect Tensile Strength (ITS), Moisture Susceptibility (TSR), Rutting, and Semi-Circular Bending (SCB) tests for crack propagation assessment. selected iron powder–containing mixtures were further exposed to microwave heating to evaluate the secondary self-healing mechanism. The combined effect of encapsulated rejuvenators and microwave-induced healing on the self-healing potential of CMA under different compaction methods was also investigated. Results demonstrated that the GCM specimens consistently outperformed the MCM counterparts in mechanical strength, fracture resistance, and healing efficiency. The incorporation of calcium alginate capsules and iron powder significantly improved fracture parameters both before and after healing, particularly in the gyratory-compacted samples. ANOVA sensitivity analysis confirmed that compaction method was the dominant factor influencing ITS, TSR, and cracking performance. Furthermore, beyond their long-term healing function, the capsules exhibited a beneficial short-term effect by accelerating the curing process through moisture absorption. The sodium alginate component of the capsule shell was found to facilitate water uptake, leading to a noticeable reduction in retained moisture within the mixtures. Overall, calcium alginate–based capsules not only improved the self-healing capability of CMA in the long term but also enhanced its short- 224 term curing behavior and resistance to moisture damage. In addition, selected mixtures—with and without capsules—were tested for fracture resistance at different curing stages, confirming the influence of curing degree on mechanical performance.
كليدواژه هاي فارسي
مخلوط هاي اسفالتي سرد , كپسول هاي كلسيوم الجينات
كليدواژه هاي لاتين
Cold Mix Asphalt (CMA) , Calcium Alginate Capsules
Author
Elahe Nasiri azizi
SuperVisor
Dr. Ziyari