بررسي آزمايشگاهي تأثير نانو رس و پليمر بر خصوصيات رئولوژيكي قير و شيار شدگي مخلوط آسفالتي با استخوان‌بندي سنگدانه‌اي

Laboratory Evaluation of the Effect of Nano Clay and Polymer on Rheological Behaviour of Binder and Rutting Performance of Stone Matrix Asphalt Mixtures

تغيير شكل دائم يا شيار افتادگي در مسير عبور چرخ‌هاي وسايل نقليه يكي از مهم ترين مدهاي خرابي است كه بر عمر روسازي انعطاف پذير تاثير مي‌گذارد. اين نوع خرايي بيشتر در جاده‌هاي كه در مناطق گرمسير واقع شده‌اند مشاهده مي‌شود. ويژگي هاي مصالح تشكيل دهنده نقش زيادي در ويژگي هاي ساختماني روسازي بازي مي كنند. استفاده از دانه بندي متخلخل و درشت و درصد قير بالا جهت ايجاد اتصال مناسب در ساختار مخلوط‌هاي آسفالتي از روشهاي بهبود خواص مخلوط هاي آسفالتي شناخته شده است. يكي از انواع مخلوط هاي ساخته شده بر اين اساس مخلوط‌هاي آسفالتي با استخوانبندي سنگدانه اي (SMA) مي باشد. اين مخلوط‌ها نوعي مخلوط آسفالتي گرم با اسكلت درشت دانه و ميزان بالاي قير و فيلر مي‌باشند كه نقش كليدي و با اهميت نوع و خصوصيات قير بكار رفته به عنوان چسباننده ذرات سنگي و عاملي كه بايد تحمل تنش برشي در محل سنگدانه‌ها را داشته باشد، بسيار مورد توجه است. از سوي ديگر، به واسطه‌ي بالا بودن ميزان قير و جهت جلوگيري از ريزش قير، استفاده از افزودني‌ها از جمله الياف و يا مواد پليمري اجتناب ناپذير است. استفاده ازافزودني‌هاي پليمري علاوه بر اينكه باعث بهبود خصوصيات قير مي-شوند، با افزايش ويسكوزيته ي قير، تا حدود زيادي مانع از ريزش قير نيز مي‌گردند. همچنين يكي از افزودني‌هايي كه به تازگي در اصلا‌ح مشخصات رفتاري قيرها به كار گرفته شده است، نانو رس است. هدف از انجام اين پژوهش، ارزيابي اثر نانو رس‌ به عنوان افزودني اصلي به قير براي بهبود خواص قير در كنار افزودني‌هاي شايع SBS و الياف سلولوزي، به منظور افزايش مقاومت باربري آسفالت و اصلاح خصوصيات فني آن در برابر شيار افتادگي در اسفالت SMA مي‌باشد. بدين منظورنمونه‌هايي از مخلوط‌هاي آسفالتي SMA از قير خالص 70-60 حاوي افزودني 4/0% الياف به مخلوط آسفالتي و‌ يا قير اصلاح شده توسط 5% SBS، همراه افزودني نانو رس مونت موريلونيت به نسبت 1%، 2% ، 3% و 4% به هر دو قير خالص و پليمري، توسط دستگاه ژيراتوري ساخته شد. در اين پژوهش آزمايش مارشال، آزمايش هاي خزش ديناميكي و شيار شدگي بر‌اي نمونه‌هاي مختلف انجام گرفته است. نتايج حاصل از اين آزمايش‌ها بهبود عملكرد نمونه‌هاي مخلوط آسفالتي حاوي نانو ذرات با افزايش درصد نانو رس تا درصد 3 را نشان مي‌دهد كه در قير پليمري بهترين بهبود در عملكرد را دارد.

Permanent deformation or rutting is one of the most important distress modes that affect the life of flexible pavements. This type of distress is often observed on the roads that are situated in tropical regions. The properties of the constituent materials play a significant role in the construction properties of the pavement. The use of porous gradation and high binder grade for proper binding in the structure of mixes is known as the methods for improving the properties of mixtures. One of the mixtures made on this basis is Stone Matrix Asphalt mixtures (SMA). These mixes are a type of hot mixed with the coarse skeleton and the high binder and filler, which plays a key role, with the importance of the type and the tar properties used, as the binder of rock particles and the factor that has to endure the stress of the shear stress between aggregates. On the other hand, due to the high percent of binder and the prevention of binder, the use of additives such as fibers or polymer materials is inevitable. The use of polymeric additives in addition to improving the binder properties, with the increase binder viscosity, also decreases binder drain down. Also, one of the recently applied additives to enhance the binder properties is Nano - clay. The aim of this study is to evaluate the effects of Nano clay as the main additive to binder to improve the binder properties alongside the SBS and fibers, in order to increase the loading resistance of asphalt and to correct its technical properties against the rutting. So, control asphalt mixtures containing of 60-70 binders with 0/4% fiber blended into mixture or modified bitumen mixed by 5 %, along with a montmorillonite additive of 1 %, 2 %, 3 % and 4 % for both pure and polymer bitumen. In this study, the Marshall test, dynamic creep tests and delamination were performed on different samples. The results of these experiments show improved performance of samples containing Nano - nanoparticles with an addition of Nano clay to 3%, which is best achieved performance in polymer modified mixtures.