بررسی اثر نانوذرات تیتانیوم اکسی دی فلوئوراید (TiOF2) بر روی رفتار شیارشدگی مخلوط‏های آسفالتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی-دانشگاه گیلان

2 دانشکده فنی دانشگاه گیلان

چکیده

شیارشدگی از اصلی‏ترین دلایل کاهش عمر روسازی‏های آسفالتی است. اصلاح قیر با استفاده از افزودنی‏های مختلف یکی از متداول‏ترین روش‌ها برای کاهش شیارشدگی‏ و بهبود ویژگی‏های مخلوط‏های آسفالتی است. مواد مختلفی نظیر روغن‏ها، خاکسترها، پلیمرها و مواد در ابعاد نانو جهت اصلاح قیر مخلوط‏های آسفالتی استفاده شده است. هدف از انجام این پژوهش بررسی ویژگی‌های فیزیکی و رئولوژیکی قیرهای TiOF2 ) )به عنوان افزودنی قیر و بررسی اثرات آن بر اصالح شده با نانوذرات تیتانیوماکسیدیفلوئوراید  روی ویژگی‌های مخلوط‌های آسفالتی است. آزمایش درجه نفوذ و نقطه نرمی بر روی قیرهای اصلی و اصلاح شده نشان داد که حضور نانوذرات به دلیل افزایش اصطکاک بین سوزن و قیر سبب افزایش نقطه نرمی و کاهش درجه نفوذ می‏شود. آزمایش رئومتر برش دینامیکی  DSR )) بر روی قیرهای اصلی و اصلاح شده و قیرهای حاصل از آزمایش لعاب نازک چرخشی انجام شده است. برای بررسی ویژگی‌های شیارشدگی مخلوط‏های آسفالتی، آزمایش بار محوری تکرارشونده   RLA )) انجام شده است. نتایج نشان داد افزودن نانوذرات تیتانیوماکسیدیفلوئوراید (نانوذرات تیتانیای طوسی) به قیر سبب افزایش مقاومت در برابر تغییر شکل برشی و بهبود رفتار الاستیک می‏شود به‌نحوی که شاخص شیارشدگی در دمای C °64 در نمونه حاوی %3 نانوذرات از 1/6 به 3/7 کیلوپاسکال می‏رسد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation on the Effect of Titanium Oxy di-fluoride (TiOF2) Nanoparticles on the Rutting Behavior of Asphalt Mixtures

نویسندگان [English]

  • MAHYAR Arabani 1
  • ali sahraei 2
  • leila mivehi 2
1 faculty member
2 faculty of engineering, university of guilan
چکیده [English]

Rutting is one of the main reasons for reducing the life of the asphalt pavements. Asphalt binder modification using various additives is one of the most common methods for rutting reduction and asphalt modification. Many materials such as oils, ashes, polymers, and nanomaterials are used in asphalt binder to improve asphalt mixtures. In this paper, physical and rheological properties of asphalt mixture modified by titanium oxy di-fluoride (TiOF2) nanoparticles as an additive were investigated. The degree of penetration and the softening point tests on the control and modified asphalt binder showed increasing nanoparticles amount caused an increment in the softening point and decrement the degree of penetration due to friction increasing between needles and bitumen. Rheological properties were investigated by Dynamic Shear Rheometer (DSR) test on the control, modified asphalt binders and the asphalt binders obtained from the rolling thin film oven test. Repeated Load Axial (RLA) Test were performed to study the rutting properties of asphalt mixtures. The results showed that the addition of titanium oxy di-fluoride nanoparticles (gray titanium nanoparticles) to the asphalt binder increased the resistance of shear deformation and improved the elastic behavior.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rutting
  • Asphalt binder
  • Asphalt mixtures
  • Titanium oxy di-fluoride nanoparticle (gray titania)
  • Rheological properties

مراجع

[1]    M. Phillips, C. Robertus, Binder rheology and asphaltic pavement permanent deformation; the zero-shear-viscosity, in:  EURASPHALT & EUROBITUME CONGRESS, STRASBOURG, 7-10 MAY 1996. VOLUME 3. PAPER E&E. 5.134, 1996.
[2]    A.D. Barros, L.C.d.F.L. Lucena, D.B. Costa, Rheological properties of hydroxide and calcium oxide nanoparticles in asphalt binder, Petroleum Science and Technology, 35(7) (2017) 738-745.
[3]    N. Morian, E.Y. Hajj, C.J. Glover, P.E. Sebaaly, Oxidative aging of asphalt binders in hot-mix asphalt mixtures, Transportation research record, 2207(1) (2011) 107-116.
[4]    H. Jan, M.Y. Aman, M. Tawab, K. Ali, B. Ali, Performance Evaluation of Hot Mix Asphalt Concrete by Using Polymeric Waste Polyethylene, in: Modeling, Simulation, and Optimization, Springer, 2018, pp. 91-99.
[5]    M. Arabani, S.A. Tahami, Assessment of mechanical properties of rice husk ash modified asphalt mixture, Construction and Building Materials, 149 (2017) 350-358.
[6]    S.C. Somé, A. Pavoine, E. Chailleux, Evaluation of the potential use of waste sunflower and rapeseed oils-modified natural bitumen as binders for asphalt pavement design, International Journal of Pavement Research and Technology, 9(5) (2016) 368.
[7]    J. Teizer, M. Venugopal, W. Teizer, J. Felkl, Nanotechnology and its impact on construction: bridging the gap between researchers and industry professionals, Journal of Construction Engineering and management, 138(5) (2012) 594-604.
[8]    A. Ameli, R. Babagoli, M. Khabooshani, R. AliAsgari, F. Jalali, Permanent deformation performance of binders and stone mastic asphalt mixtures modified by SBS/montmorillonite nanocomposite, Construction and Building Materials, 239 (2020) 117700
[9]    F. Xiao, A.N. Amirkhanian, S.N. Amirkhanian, Influence of carbon nanoparticles on the rheological characteristics of short-term aged asphalt binders, Journal of Materials in Civil Engineering, 23(4)(2011) 423-431
[10] I. Amin, S.M. El-Badawy, T. Breakah, M.H. Ibrahim, Laboratory evaluation of asphalt binder modified with carbon nanotubes for Egyptian climate, Construction and Building Materials, 121 (2016) 361-372
[11] H. Zhang, C. Zhu, D. Kuang, Physical, rheological, and aging properties of bitumen containing organic expanded vermiculite and nano-zinc oxide, Journal of Materials in Civil Engineering, 28(5) (2016) 04015203
[12] N.I.M. Yusoff, A.A.S. Breem, H.N. Alattug, A. Hamim, J. Ahmad, The effects of moisture susceptibility and ageing conditions on nano-silica/ polymer-modified asphalt mixtures, Construction and Building Materials, 72 (2014) 139-147.
[13] J. Yu, X. Zeng, S. Wu, L. Wang, G. Liu, Preparation and properties of montmorillonite modified asphalts, Materials Science and Engineering: A, 447(1-2) (2007) 233-238.
[14] A.N. Amirkhanian, F. Xiao, S.N. Amirkhanian, Characterization of unaged asphalt binder modified with carbon nano particles, International Journal of Pavement Research and Technology, 4(5) (2011) 281
[15] M. Faramarzi, M. Arabani, A. Haghi, V. Mottaghitalab, Carbon Nanotubes-modified Asphalt Binder: Preparation and Characterization, International Journal of Pavement Research & Technology, 8(1) (2015).
[16] H. Yao, Z. You, L. Li, C.H. Lee, D. Wingard, Y.K. Yap, X. Shi, S. Goh, Properties and chemical bonding of asphalt and asphalt mixtures modified with nanosilica, J. Mater. Civ. Eng, 25 (2012) 1619-1630.
[17] F. Moghadas Nejad, R. Tanzadeh, J. Tanzadeh, G.H. Hamedi, Investigating the effect of nanoparticles on the rutting behaviour of hot-mix asphalt, International Journal of Pavement Engineering, 17(4) (2016) 353-362
[18] G. Shafabakhsh, S. Mirabdolazimi, M. Sadeghnejad, Evaluation the effect of nano-TiO2 on the rutting and fatigue behavior of asphalt mixtures, Construction and building materials, 54 (2014) 566-571.
[19] M. Chen, Y. Liu, NOx removal from vehicle emissions by functionality surface of asphalt road, Journal of Hazardous Materials, 174(1-3) (2010) 375-379.
[20] M. Arabani, F. Moghadas Nejad, A. Azarhoosh, Laboratory evaluation of recycled waste concrete into asphalt mixtures, International Journal of Pavement Engineering, 14(6) (2013) 531-539.
[21] M. Chen, F. Xiao, B. Putman, B. Leng, S. Wu, High temperature properties of rejuvenating recovered binder with rejuvenator, waste cooking and cotton seed oils, Construction and Building Materials, 59 (2014) 10-16
[22] N.A. Hassan, G.D. Airey, N.I.M. Yusoff, M.R. Hainin, R. Putrajaya, M.E. Abdullah, M.M.A. Aziz, Microstructural characterisation of dry mixed rubberised asphalt mixtures, Construction and Building Materials, 82 (2015) 173-183
[23] H. Ziari, H. Farahani, A. Goli, S. Sadeghpour Galooyak, The investigation of the impact of carbon nano tube on bitumen and HMA performance, Petroleum Science and Technology, 32(17) (2014) 2102-2108.
[24] J. Shen, S. Amirkhanian, F. Xiao, B. Tang, Influence of surface area and size of crumb rubber on high temperature properties of crumb rubber modified binders, Construction and Building Materials, 23(1) (2009) 304-310
[25] D. Valtorta, L. Poulikakos, M. Partl, E. Mazza, Rheological properties of polymer modified bitumen from long-term field tests, Fuel, 86(7-8) (2007) 938-948.
[26] S.-p. Wu, L. Pang, L.-t. Mo, Y.-c. Chen, G.-j. Zhu, Influence of aging on the evolution of structure, morphology and rheology of base and SBS modified bitumen, Construction and Building Materials, 23(2) (2009) 1005-1010.
[27] P. Interactive, Superpave Performance Grading, Julkaistu, 8 (2008) 2008.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 51، شماره 5
آذر و دی 1398
صفحه 1033-1046

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار