بررسی تاثیر اصلاح قیر با پلیمر SBR بر حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالت گرم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده

یکی از خرابی‌های متداول در مخلوط‌‌های آسفالتی ناشی از تاثیر تخریبی رطوبت بر پیوستگی قیر و چسبندگی قیر-سنگدانه می‌باشد که خرابی رطوبتی نام دارد. روش‌های مختلفی برای بهبود چسبندگی و کاهش حساسیت رطوبتی وجود دارد که یکی از متداولترین آنها اصلاح قیر با مواد مناسب می‌باشد. در این پژوهش، به بررسی تاثیر استفاده از مواد پلیمری به عنوان اصلاح کننده قیر در کاهش خرابی رطوبتی مخلوط آسفالت گرم پرداخته می‌شود. آزمایش بارگذاری تکراری در شرایط خشک و مرطوب به همراه پارامترهای ترمودینامیک بر اساس اندازه گیری اجزای انرژی آزاد سطحی قیرها و سنگدانه‌ها بر اساس روش‌های صفحه ویلهلمی و روش جذب همگانی برای بررسی تاثیر مواد پلیمری استفاده شده‌اند. نتایج به دست آمده در این پژوهش نشان می‌دهد که استفاده از پلیمر  SBR)Styrene-Butadiene Rubber ) باعث شده است تا نسبت مدول مرطوب به خشک مخلوط‌های آسفالتی که مقاومت آنها را در برابر خرابی رطوبتی نشان می‌دهد، در همه نمونه‌ها به ویژه در نمونه‌های ساخته شده با سنگدانه‌های گرانیتی بهبود یابد. همچنین، پلیمر SBRباعث افزایش در انرژی آزاد پیوستگی و کاهش در انرژی آزادشده سیستم در رخداد عریان شدگی شده است که بیانگر کاهش تمایل سیستم برای عریان شدگی است. شاخص حساسیت رطوبتی، که درصد سطح سنگدانه‌های در معرض رطوبت است، بر اساس اندازه‌گیری اجزای انرژی آزاد سطحی قیر و سنگدانه و مدول مخلوط آسفالتی در سیکل‌های بارگذاری به دست آمده است. نتایج این شاخص نیز نتایج مشابهی با نسبت مدول خشک به مرطوب را نشان می‌دهد. نتایج این شاخص نشان می‌دهد که SBRباعث کاهش قابل توجه در درصد عریان شدگی در نمونه‌های مخلوط آسفالتی کنترل شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluating the Effect of SBR Polymer Modified Bitumen on the Moisture Susceptibility of HMA

نویسنده [English]

  • Gh.H Hamedi
Department of Civil Engineering, Faculty of engineering, University of Guilan, Rasht, Iran
چکیده [English]

Using anti-striping additives is the most optimal method to improve the strength of asphalt mix against moisture. In this survey, it is tried to review the effect of using polymeric materials as bitumen modifiers on the reduction of moisture damage of hot asphalt mix. To investigate the effect of polymeric materials, repetitive loading test in dry and wet condition together with thermodynamic parameters have been used. The results showed that using Styrene-Butadiene Rubber (SBR) have led to improve the ratio of wet to dry module of asphalt mixes, showing their strength against moisture damage. Moreover, SBR have increased the conjunction free energy and have decreased the released energy of system in striping event and this indicates drop in system’s tendency to striping. Moisture susceptibility index which is the surface percent of aggregates exposed to moisture have been obtained according to the measuring the components of surface free energy of bitumen and aggregate and asphalt mix module in loading cycles. The results of this index showed similar results to the ratio of dry module to wet module. Obtained results represents that SBR has led to considerable decrease in striping percentage in samples of controlled asphalt mixes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Asphalt Mixes
  • moisture damage
  • Repetitive Loading
  • surface free energy
  • SBR Polymer
[1] K.D. Stuart, Moisture damage in asphalt mixtures-a state-of-the-art report, (1990).
[2] R.B. McGennis, T.W. Kennedy, R.B. Machemehl, Stripping and moisture damage in asphalt mixtures, 1984.
[3] G.H. Hamedi, Evaluating the Effect of Asphalt Binder Modification Using Nanomaterials on the Moisture Damage of HMA, Road Materials and Pavement Design, (2016) In press.
[4] I.L. Al-Qadi, I.M. Abauwad, H. Dhasmana, A.R. Coenen, Effects of Various Asphalt Binder Additives/Modifiers on Moisture-Susceptible Asphaltic Mixtures, 0197-9191, Illinois Center for Transportation, 2014.
[5] G.M. Elphingstone, Adhesion and Cohesion in Asphalt-aggregate Systems, Texas A&M University, 1997.
[6] D. Cheng, Surface Free Energy of Asphalt-Aggregate System and Performance Analysis of Asphalt Concrete, Texas A&M University, 2002.
[7] A. Bhasin, Development of methods to quantify bitumen-aggregate adhesion and loss of adhesion due to water, Texas A&M University, 2006.
[8] J.E. Howson, Relationship between surface free energy and total work of fracture of asphalt binder and asphalt binder-aggregate interfaces, Texas A&M University, 2011.
[9] J.E. Howson, Relationship between surface free energy and total work of fracture of asphalt binder and asphalt binder-aggregate interfaces, Texas A&M University, 2011.
[10] G.H. Hamedi, F. Moghadas Nejad, Evaluating the effect of mix design and thermodynamic parameters on moisture sensitivity of HMA, Materials in Civil Engineering, (2016) In press
[11] G.H. Hamedi, F. Moghadas Nejad, Using energy parameters based on the surface free energy concept to evaluate the moisture susceptibility of hot mix asphalt, Road Materials and Pavement Design, (ahead-of-print) (2014) 1-17.
[12] Superpave Fundamentals. Reference Manual, NATIONAL HIGHWAY INSTITUTE, FHWA, 2012.
[13] G.H. Hamedi, F. Moghadas Nejad, Use of aggregate nanocoating to decrease moisture damage of hot mix asphalt, Road Materials and Pavement Design, (ahead-of-print) (2015) 1-20.
[14] C.J. Van Oss, M.K. Chaudhury, R.J. Good, Interfacial Lifshitz-van der Waals and polar interactions in macroscopic systems, Chemical Reviews, 88(6) (1988) 927-941.
[15] A. Standard, D7369,“, Standard Test Method for Determining the Resilient Modulus of Bituminous Mixtures by Indirect Tension Test”, ASTM International, West Conshohocken, PA, (2003).
[16] Wikipedia, Styrene Butadiene Rubber, in, Wikipedia, the free encyclopedia, 2016.
[17] D. ASTM, Test Method for Resistance of Plastic Flow of Bituminous Mixtures Using Marshall Apparatus, in: Annual Book of Astm Standards. Philadelphia PA: American Society for Testing and Materials, America, 1998.
[18] B.D. Shah, Evaluation of moisture damage within asphalt concrete mixes, Texas A&M University, 2003.
[19] A. Khodaii, V. Khailfeh, M. Dehand, G.H. Hamedi, Evaluating the Effect of Zycosoil on Moisture Damage of Hot Mix Asphalt Using the Surface Energy Method, Journal of Materials in Civil Engineering, (2013).
[20] D.N. Little, A. Bhasin, A. Hefer, Using surface energy measurements to select materials for asphalt pavement, Transportation Research Board, 2006.
[21] A. Bhasin, D.N. Little, Characterization of aggregate surface energy using the universal sorption device, Journal of Materials in Civil Engineering, 19(8) (2007) 634-641.
[22] A.W. Hefer, Adhesion in bitumen-aggregate systems and quantification of the effects of water on the adhesive bond, Texas A&M University, 2004.
[23] A.W. Hefer, A. Bhasin, D.N. Little, Bitumen surface energy characterization using a contact angle approach, Journal of Materials in Civil Engineering, 18(6) (2006) 759-767.
[24] M. Witczak, K. Kaloush, T. Pellinen, M. El-Basyouny, Appendix A–Test method for dynamic modulus of asphalt concrete mixtures for permanent deformation, National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) Report, 465 (2002).