بررسي آزمايشگاهي تأثير پودر معدني گيلسونايت بر خصوصيات عملكردي مخلوط آسفالتي با استخوان بندي سنگدانه اي (SMA)

Laboratory Evaluation of the Effect of Natural Bitumen Powder (Gilsonite) On Performance of Stone Matrix Asphalt Mixtures

مخلوط هاي آسفالتي با استخوان بندي درشت دانه (SMA) با دارا بودن درصد بالاي قير نسبت به مخلوط هاي آسفالتي معمولي و همچنين ميزان زياد مصالح سنگي درشت دانه در اواسط دهه 60 ميلادي در آلمان مورد مطالعه قرار گرفتند و طي سي سال در اروپا به علت مقاومت بالايي كه در برابر ايجاد خرابي شيارشدگي و ترك هاي خستگي از خود نشان داده بودند، مورد توجه بسيار قرار گرفتند. در اين تحقيق از پودر معدني گيلسونايت با درصد هاي مختلف (%٠ ، %٥ ، %١٠ و %١٥ نسبت به وزن قير) جهت اصلاح قير استفاده شد. جهت بررسي تأثير گيلسونايت بر قير، آزمايشهاي درجه نفوذ، نقطه نرمي و كندرواني كينماتيكي انجام شد. جهت بررسي تأثير افزودني گيلسونايت بر خصوصيات عملكردي مخلوط آسفالتي (SMA)، آزمايشهاي مختلفي از جمله مقاومت مارشال و رواني، كشش غيرمستقيم و حساسيت رطوبتي و مدول برجهندگي، خزش ديناميكي و شيار جاي چرخ بر روي نمونه هاي آسفالتي با درصد هـاي مختلـف گيلسـونايت انجـام شـد. با توجه به نتايج آزمايشها مشخص شد، بـا افـزودن 15% گيلسـونايت بـه قيـر در مخلوط هاي SMA ، مقاومت مارشال نمونه هاي آسفالتي 26% افزايش يافت. مقاومت كششي غيرمستقيم نمونه ها از 8/4 كيلونيوتن به 1/7 كيلونيوتن به ازاي افزايش 20% گيلسونايت رسيد. نتايج آزمايش حساسيت رطوبتي نمونه ها نشان داد افزايش گيلسونايت سبب بهبود مقاومت مخلوط در برابر رطوبت گرديد. با توجه به آزمايش خزش ديناميكي افزودن گيلسونايت سبب افزايش عدد رواني نمونه ها از 3300 به 6900 شد همچنين نتايج آزمايش شيار جاي چرخ نشان داد كه افزودن 20% گيلسونايت سبب كاهش 25 درصدي در عمق شيار نمونه ها مي‌شود. مخلوط هاي آسفالتي با استخوان بندي درشت دانه (SMA) با دارا بودن درصد بالاي قير نسبت به مخلوط هاي آسفالتي معمولي و همچنين ميزان زياد مصالح سنگي درشت دانه در اواسط دهه 60 ميلادي در آلمان مورد مطالعه قرار گرفتند و طي سي سال در اروپا به علت مقاومت بالايي كه در برابر ايجاد خرابي شيارشدگي و ترك هاي خستگي از خود نشان داده بودند، مورد توجه بسيار قرار گرفتند. در اين تحقيق از پودر معدني گيلسونايت با درصد هاي مختلف (%٠ ، %٥ ، %١٠ و %١٥ نسبت به وزن قير) جهت اصلاح قير استفاده شد. جهت بررسي تأثير گيلسونايت بر قير، آزمايشهاي درجه نفوذ، نقطه نرمي و كندرواني كينماتيكي انجام شد. جهت بررسي تأثير افزودني گيلسونايت بر خصوصيات عملكردي مخلوط آسفالتي (SMA)، آزمايشهاي مختلفي از جمله مقاومت مارشال و رواني، كشش غيرمستقيم و حساسيت رطوبتي و مدول برجهندگي، خزش ديناميكي و شيار جاي چرخ بر روي نمونه هاي آسفالتي با درصد هـاي مختلـف گيلسـونايت انجـام شـد. با توجه به نتايج آزمايشها مشخص شد، بـا افـزودن 15% گيلسـونايت بـه قيـر در مخلوط هاي SMA ، مقاومت مارشال نمونه هاي آسفالتي 26% افزايش يافت. مقاومت كششي غيرمستقيم نمونه ها از 8/4 كيلونيوتن به 1/7 كيلونيوتن به ازاي افزايش 20% گيلسونايت رسيد. نتايج آزمايش حساسيت رطوبتي نمونه ها نشان داد افزايش گيلسونايت سبب بهبود مقاومت مخلوط در برابر رطوبت گرديد. با توجه به آزمايش خزش ديناميكي افزودن گيلسونايت سبب افزايش عدد رواني نمونه ها از 3300 به 6900 شد همچنين نتايج آزمايش شيار جاي چرخ نشان داد كه افزودن 20% گيلسونايت سبب كاهش 25 درصدي در عمق شيار نمونه ها مي‌شود.

Coarse aggregate constitute main part of Stone Matrix Asphalt mixtures (SMA). In consideration appropriate workability of SMA to rutting it is required excellent lock and bind between coarse aggregate particles, bitumen and fibers are required, to fill the gaps and voids. Although there are numerous recourses of gilsonite in Iran, but there are limited studies about this modifier. So, there is a need to investigate the effects of using this material as a modifier. In this study different percentage of Gilsonite (0%, 5%, 10% and 15% compared to the total asphalt binder used in mixture) was used  and bitumen characteristics including softening point, penetration test and viscosity were examined. The performance tests including, marshal stability, flow, resilient modulus and dynamic creep test are carried out on unmodified and modified SMA mixtures with UTM system. According to the results of laboratory tests and assessment of the results it can be said that by increasing the Gilsonite to the SMA mixtures, Marshal stability of specimens increases, in addition resilient modulus and dynamic creep parameters have significant increase which leads to enhancement in rutting performance.