مقاله تاثیر پودر لاستیک و ساسوبیت بر پارامترهای مقاومتی آسفالت گرم

به منظور بهبود عملکرد و افزایش دوام مخلوط‌های آسفالتی در مقابل خرابی‏های مختلف، از افزودنی‏های متفاوتی استفاده می­شود. از میان انواع این افزودنی‏ها، نتایج کاربرد پودر لاستیک نشان می­دهد که این ماده به عنوان یک افزودنی شاخص، در جهت افزایش مقاومت مخلوط­های آسفالتی در برابر پدیده خستگی و شیارشدگی، تأثیرگذار بوده است.

نویسندگان

محسن ابوطالبی اصفهانی   ¹؛ اشکان رحیمی²

¹استادیار دانشکده عمران و حمل و نقل، دانشگاه اصفهان

²کارشناس ارشد راه و ترابری، اداره کل راه و شهرسازی کرمان

چکیده

به منظور بهبود عملکرد و افزایش دوام مخلوط‌های آسفالتی در مقابل خرابی‏های مختلف، از افزودنی‏های متفاوتی استفاده می­شود. از میان انواع این افزودنی‏ها، نتایج کاربرد پودر لاستیک نشان می­دهد که این ماده به عنوان یک افزودنی شاخص، در جهت افزایش مقاومت مخلوط­های آسفالتی در برابر پدیده خستگی و شیارشدگی، تأثیرگذار بوده است. همچنین، استفاده از ساسوبیت به منظور کاهش دمای اختلاط و تراکم مخلوط آسفالتی و در نتیجه کاهش پیرشدگی حین تولید، مؤثر می­باشد. هدف این پژوهش، بررسی تأثیر پودر لاستیک و ساسوبیت و تأثیر هم‏زمان این دو افزودنی بر پارامترهای مقاومتی نظیر استقامت مارشال در حالت خشک و مرطوب، خستگی در سطوح مختلف کرنش، شیارشدگی و مدول برجهندگی، می­باشد. مخلوط­هایی به طور مجزا با پودر لاستیک (10، 15 و 20 درصد) و ساسوبیت (1، 2 و 3 درصد) تهیه شد و سپس مخلوطی با مقدار بهینه هر یک از افزودنی‏ها که از مخلوط­های مجزا به‏دست آمده، آماده گردید و آزمایش­های مذکور روی آنها  انجام شد. نتایج حاکی از آن است که افزودن پودر لاستیک و ساسوبیت به طور مجزا و هم‏زمان باعث افزایش پارامترهای مقاومتی بیان شده می­شود. نسبت مارشال در حالت خشک با 1% و 10% و در حالت مرطوب با 1% و 15%، به ترتیب با ساسوبیت و پودر لاستیک به حداکثر مقدار خود رسیده است. در آزمایش تیرچه خستگی و شیارشدگی، مقدار ساسوبیت و پودر لاستیک بهینه به ترتیب 2% و 15% نتیجه شده است که مقادیر شیارشدگی در 2% و 3% ساسوبیت به هم نزدیک هستند. افزایش مدول برجهندگی با مقادیر مختلف افزودنی‏های فوق قابل توجه نیست. بیشترین تأثیر این دو افزودنی بر مقاومت خستگی و شیارشدگی بوده است. اثر استفاده هم‏زمان این دو افزودنی بر افزایش مقاومت خستگی و شیارشدگی قابل توجه است.

دانلود مقاله

کلیدواژه ها

پودر لاستیک؛ ساسوبیت؛ مقاومت مارشال و خستگی؛ شیارشدگی؛ مدول برجهندگی

عنوان مقاله [English]

The Effects of Crumb Rubber and Sasobit on Resistance Parameters of Hot Mix Asphalt

نویسندگان [English]

Mohsen Aboutalebi Esfahani¹؛ Ashkan Rahimi²

¹Assistant Professor, Faculty of Civil and Transportation, University of Isfahan, Isfahan, I. R. Iran.

²MSc. in Transportation, Road and Urban Development Organization of Kerman, Kerman, I. R. Iran

چکیده [English]

To improve the performance and durability of hot mix asphalt against different kinds of distresses, various additives are used. Among these additives, using crumb rubber has showed to have positive effects on increasing the resistance of ashalt mixtures against fatigue and rutting. Also, the use of Sasobit has been effective on decreasing the temperature of mixture and compaction and therby decreasing the aging during the production stage. The purpose of the present study was to investigate the single effects of rubber powder and Sasobit as well as the combined effects of these two additives on parameters such as Marshal stability in dry and wet states, fatigues at different levels of strain, rutting and resilient modulus. Different mixtures were prepared individually with rubber powder (10, 15 and 20 percent) as well as Sasobit (1, 2 and 3 percent) and then mixtures with optimal amount of each additive resulting from different mixtures wer prepared and underwent relevant tests. Results showed that adding the rubber powder and Sasobit, individually and combined, led to an increase in the resistance parameters. The Marshal ratio in dry state (1 and 10 percent) and in wet state (1 and 15 percent) for sasobit and rubber powder, respectively, reached its maximum level. In the beam fatigue test and rutting, the optimum percentages of sasobit and rubber powder were found to be 2% and 15% and the rutting percentage in 2% and 3% sasobit was similar. Increasing the resilient modulus with different amounts of additives was not significant. The highest impact of these two additives was on the fatigue resistance and rutting parameters. The effect of concurrent use of these two additives on increasing fatigue resistance and rutting was remarkable.

کلیدواژه ها [English]

Crumb Rubber, Sasobit, Marshal and fatigues stability, Rutting, Resilient modulus

مراجع

بهبهانی، ح.، آقاپور، م. و باباگلی، ر. 1393. "بررسی آزمایشگاهی خصوصیات عملکردی مخلوط‏های آسفالتی لاستیکی حاوی درصد بالای RAP".پژوهشنامه حمل و نقل، 11(3):  215-232.

بهبهانی، ح.، محمد علیها، م. ر.، آقاجانی شهریور، س. و آسایش زارچی، ح. 1394. "بررسی مقاومت شکست مخلوط‌های آسفالتی اصلاح‌شده با استفاده از آزمایش نیم‌دیسک تحت بار خمشی". مجله مهندسی عمران شریف، 2/31(1/3): 129-135.

بهبهانی، ح.، ایازی، م. ج. و شجاعی، م. ح. 1395. "ارزیابی آزمایشگاهی حساسیت رطوبتی و پتانسیل شیارشدگی مخلوط­های آسفالتی نیمه­گرم". فصلنامه مهندسی حمل و نقل، 7(3): 405-418.

تقوی زواره، ح.، آذرنیا، م. و کاووسی، ا. 1395. "ارزیابی حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالتی حاوی گوگرد پلیمری با بکارگیری قیر لاستیکی".فصلنامه مهندسی حمل و نقل، 28: 689-697.

شفابخش، غ. ع. و رضائیان، م. ر. 1389. "بررسی تأثیر درصد و نوع افزودنی‏ها بر پارامترهای مقاومتی مخلوط­های بازیافت سرد با کف قیر.پژوهشنامه حمل و نقل، 7(1): 53-66.

صفارزاده، ف. و طباطبایی، ن. 1394. "ارزیابی تأثیر ساسوبیت بر مشخصات رفتاری و کارایی مخلوط‏های آسفالتی حاوی تراشه‏های آسفالت". دوفصلنامه پژوهش‏های تجربی در مهندسی عمران، 2(1): 15-23.

طائریان، ا.، ابطحی، س. م.، کوشا، ب. و حجازی، س. م. 1394. "بررسی مکانیکی اثر کاربرد ذرات لاستیک در قیر". فصلنامه مهندسی حمل و نقل، 6(3): 479-492.

کاووسی، ا.، عباسی، ع. ا. و دیندار، م. 1390. "بررسی آزمایشگاهی مخلوط آسفالتی نیمه­گرم با استفاده از ساسوبیت".  ششمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه سمنان.

معاونت برنامه­ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور. 1390. "آیین­نامه روسازی آسفالتی راه­های ایران". نشریه 234، وزارت راه و شهرسازی، پژوهشکده حمل و نقل، مؤسسه قیر و آسفالت ایران، تجدید نظر اول.

منصوریان، ا. و مولایی، م. 1394. "ارزیابی مقاومت شیارشدگی مخلوط‏های آسفالتی با استخوان‏بندی سنگ‏دانه‏ای حاوی افزودنی‏های خرده لاستیک و شیشه". مجله مهندسی زیرساخت­های حمل و نقل، 1(2): 77-86.

میر، ع. ع.، امینیان، پ. و آقایان، ا. 1395. "تعیین پتانسیل مخلوط‏های آسفالتی گرم حاوی افزودنی پلیمری و معدنی در برابر خرابی‏های رطوبتی". مجله مهندسی زیرساخت­های حمل و نقل، 2(2): 91-106.

نیازی، ی. 1394. "تأثیر کاستن از دمای پخت بر عمر خستگی مخلوط‏های آسفالتی". پژوهشنامه حمل و نقل، 12(4).

نیکوکار، م. و عربزاده، ب. 1385. "آمار و احتمالات کاربردی". نشر آزاده.

AASHTO Guide for Design of Pavement Structures. 2001. American Association of State Highway and Transportation Officials.

Akisetty, C. K., Lee, S. J. and Amirkhanian, S. N. 2009. “High temperature properties of rubberized binders containing warm asphalt additives”. J. Constr. Build. Mater., 23: 565-573.

Akisetty, C., Xiao, F., Gandhi, T. and Amirkhanian, S. N. 2011. “Estimating correlations between rheological and engineering properties of rubberized asphalt concrete mixtures containing warm mix asphalt additive”. J. Constr. Build. Mater., 25: 950-956.

American Society for Testing and Materials. 2001. ASTM.

Amirkhanian, S. N., Lee, S. J., Park, N. and Kim, K. W. 2009. “Characterization of warm mix asphalt binders containing artificially long-term aged binders”. J. Constr. Build. Mater., 23: 2371-2379.

Behroozikhah, A., Morafa, S. H. and Aflaki, S. 2017. “Investigation of fatigue cracks on RAP mixtures containing  Sasobit and crumb rubber based on fracture energy”. J. Constr. Build. Mater., 141: 526-532.

California Department of Transportation. 2003. “Asphalt rubber usage guide”. Office of Flaxible Pavement.

Chen, J. S. and Huang, C. C. 2007. “Fundamental characterization of Sasobit-modified asphalt mixed with sulfur”. J. Appl. Polym. Sci., 103: 2817-2825.

Cooper, S. B. 2009. “Evaluation of asphalt mixtures containing Sasobit”. Louisiana Transportation Research Center, Report No. 06-ITA.

Francisco De Almeida Júnior, A., Battistelle, R. A., Bezerra, B. S. and De Castro, R. 2012. “Use of scrap tire rubber in place of SBS in modified asphalt as an environmentally correct alternative for  Brazil”. J. Clean. Prod., 12: 236-238.

Jamshidi, A., Hamzah, M. and You, Z. 2013. “Performance of warm mix asphalt containing Sasobit®: State-of-the-art”. J. Constr. Build. Mater., 38: 530-553.

Lee, S. J., Akisetty, C. K. and Amirkhanian, S. N. 2008. “The effect of crumb rubber modifier (CRM) on the performance properties of rubberized binders in HMA pavements”. J. Constr. Build. Mater., 22: 1368-1376.

Oliveira, J. R. M., Silva, H. M. R. D., Abreu, L. P. F. and Fernandes, S. R. M. 2013. “Use of a warm mix asphalt additive to reduce the production temperatures and to improve the performance of asphalt rubber mixtures”. J. Clean. Prod., 41: 15-22.

Rowe, G. M. and Bouldin, M. G. 2000. “Improved techniques to evaluate the fatigue resistance of asphaltic mixtures”. Proc. of 2^ndEuroasphalt and Eurobitume Congress, Barcelona, Spain.

Sasol Wax: http://www.sasolwax.com/Sasobit_Technology.html.

Shalaby, A. and Khan, R. A. 2005. “Design of unsurfaced roads constructed with large-size shredded rubber tires: A case study”. Resour., Conserv. Recycl. J., 44(4): 318-332.

Yang, X., You, Z.,  Hasan, M. R. M., Diab, A., Shao, H., Chen, S. and Ge, D. 2017. “Environmental and mechanical performance of crumb rubber modified warm mix asphalt using Evotherm”. J. Clean. Prod., 159: 346-358.

Yu, H., Leng, Z. and Gao, Z. 2016. “Thermal analysis on the component interaction of asphalt binders modified with crumb rubber and warm mix additives”. J. Constr. Build. Mater., 125: 168-174.