دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی عمران امیرکبیر 2588-297X 54 8 2022 10 23 Evaluation of Moisture Durability of Modified Asphalt Mixture with Nano-Titanium Dioxide Using Surface Free Energy Method ارزیابی دوام رطوبتی مخلوط آسفالتی اصلاح ‌شده با نانو تیتانیوم دی ‌اکسید با استفاده از انرژی آزاد سطحی 2831 2850 4647 10.22060/ceej.2021.19458.7180 FA علیرضا ماهپور دانشکده مهندسی عمران آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران مجتبی خدادادی دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران محمد شهرکی دانشکده‌ مهندسی ،‌ دانشگاه‌ آزاد‌ واحد‌ تهران‌ جنوب،‌ تهران،‌ ایران فریدون مقدس نژاد دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران Journal Article 2021 01 05 Moisture damage is one of the forms of asphalt pavement distress that occurs due to the presence of water and its effect on the mechanical properties of the asphalt mixture. Using nanomaterial as an additive is one of the solutions that delays this event and increases the durability of the mixture. In this study, the effect of nanomaterial (Nano-TiO₂) on the moisture susceptibility of asphalt mixtures was investigated using the surface free energy method, indirect tensile strength test (ITS) and resilient modulus (Mr). Asphalt samples were fabricated by neat bitumen with a penetration grade of 85/100 and Siliceous aggregate. The bitumen was modified with 3and 6% (weight of bitumen) of Nano-TiO₂. The results of the bitumen section indicate that by modifying the bitumen with Nano-TiO₂, the acidic component of surface free energy decreases and its basic component increases. On the other hand, as the non-polar component increases, the bitumen-free energy would be increased. The addition of Nano-TiO₂ to the asphalt mixture also increased the TSR. TSR reduction through the different freezing-thaw cycles for the modified mixtures was less compared to the control mixtures. The separation energy between bitumen-rock materials is also reduced by modifying the bitumen with this nanomaterial. Therefore, it improves the stripping resistance of the asphalt mixture. In addition, the results of resilient modulus indicate that bitumen modification with Nano-TiO₂ increased the Mr values. Similar to changes in the TSR, the RMR value has been increased for the modified HMA and it increased the hot mix asphalt durability.  خرابی رطوبتی یکی از خرابی­ های متداول روسازی آسفالتی است که به دلیل حضور آب و تاثیر آن بر ویژگی­ های مکانیکی مخلوط به وقوع می­ پیوندد. از جمله راهکارهایی که این رخداد را به تاخیر می ­اندازد، استفاده از مواد نانو به عنوان افزودنی می‌باشد. در این تحقیق با به کار بردن نانو TiO₂، اثر استفاده از نانو مواد بر پتانسیل حساسیت رطوبتی مخلوط با استفاده از روش انرژی آزاد سطحی، آزمایش مقاومت کششی غیرمستقیم (ITS) و مدول برجهندگی (M_r) مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ­های آسفالتی از قیر خالص با درجه نفوذ 100/85 و قیر اصلاح­ شده حاوی 3 و 6% وزنی نانو TiO₂ و مصالح سنگی گرانیت ساخته شد. نتایج بخش قیر بیان می­ کند که با اصلاح قیر به وسیله نانو TiO₂، مولفه اسیدی انرژی آزاد سطحی کاهش و مولفه بازی آن افزایش می­ یابد و این باعث افزایش چسبندگی بین قیر و مصالح سنگی در حضور آب شده است. از طرف دیگر با افزایش مولفه غیرقطبی، انرژی آزاد پیوستگی قیر نیز افزایش می­ یابد. همچنین اضافه کردن نانو TiO₂ نسبت مقاومت کشش غیرمستقیم (TSR) را 10% افزایش داده و کاهش این نسبت در طی سیکل­ های ذوب و یخبندان برای مخلوط­ های اصلاح شده، در قیاس با مخلوط‌های کنترلی کمتر بوده است. انرژی جدا شدگی بین قیر-مصالح سنگی نیز با اصلاح قیر به وسیله نانو مواد، کاهش یافته و باعث افزایش مقاومت مصالح در برابر عریان ­شدگی شده است. نتایج مدول برجهندگی حاکی از آن است که اصلاح قیر با نانو TiO₂ افزایش 12% در مدول برجهندگی داشته است. مشابه روند TSR، مقادیر RMR نیز برای مخلوط اصلاح ­شده در حدود 10% بیش­تر شده است. https://ceej.aut.ac.ir/article_4647_250dd56814ad7c50971ee4020519c6f5.pdf