جاده

جاده

اثرات نانو اکسید مس، نانو لوله‌های کربنی و استایرن بوتادین استایرن بروی خصوصیات شیمیایی، حرارتی و مکانیکی مخلوط‌های آسفالتی گرم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی‌دکتری، دانشکده فنی ومهندسی‌، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین‌، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 استاد، گروه برنامه‌ریزی حمل‌ونقل، دانشکده فنی ومهندسی‌، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران
چکیده
هدف از این مطالعه، افزایش بیش از حد دمای مخلوط آسفالتی باعث ایجاد پدیده شیارشدگی در روسازی آسفالتی
می
­شود. ارزیابی اثر کاربرد  PCM به عنوان افزودنی قیر جهت کنترل دمای مخلوط آسفالتی می­باشد. برای این منظور از مواد رسانا (MWCNT یک ونیم درصد) نانو مواد (CUO چهاردرصد) و پلیمر(SBS پنج درصد) به صورت تفکیکی و ترکیبی در  6 طرح مخلوط استفاده شده است. آزمایش­های کلاسیک قیر شامل درجه نفوذ و نقطه نرمی جهت تعیین PI  و آزمایش بازگشت الاستیک جهت تعیین خواص کشش پذیری قیر انجام شده است. آزمایش RV  که جزء آزمایش­های شارپ می­باشد جهت تعیین ویسکوزیته قیر مورد بررسی قرار گرفت. برای تجزیه و تحلیل تغییرات در ترکیب شیمیایی قیر از FT-IR استفاده شد،­DRS  جهت تعیین میزان جذب انرژی در قیرها  و  آنالیز حرارتی قیرها با آزمایش DSC انجام شده است. نتایج حاصل از آزمایش­ها نشان می­دهد استفاده از  PCM باعث بهبود Pi  می­شود و Pi قیر تا میزان2.88 افزایش پیدا کرده است. بازگشت الاستیک قیر از 2درصد به 81درصد رسیده است. همچنین طبق نتایج FT-IR  و DRS استفاده از Pcm می­تواند گروه­های عاملی مخرب در قیر را تقریباً از بین ببرد و میزان جذب انرژی قیر را تا بیش از 90 درصد افزایش دهد، طبق نتایج از نمودارهای DSC استفاده از این مواد باعث افزایش ذخیره سازی انرژی در قیر و بهبود دمای تغییر فاز شده است.
کلیدواژه‌ها

-A. Ghavibazoo, M. Abdelrahman, (2013). Composition analysis of crumb rubber during interaction with asphalt and effect on properties of binder, Int. J. Pavement Eng. 14 (5), 517-530.
-AASHTO guide for design of pavement structures, (1993).
-AASHTO T 313 Standard method of test for determining the flexural creep stiffness of asphalt binder using the Bending Beam Rheometer (BBR), (2012).
-AASHTO T 315. (2011). Standard Method of Test for Determining the Rheological Properties of Asphalt Binder Using a Dynamic Shear Rheometer (DSR), American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, DC, USA.
-AASHTO T. 316-13. (2017). Standard Method of Test for Viscosity Determination of Asphalt Binder Using Rotational Viscometer, American Association of State and Highway Transportation Officials, Washington DC, USA.
-Abdullah. N. Olimat, Ahmed Al-Salaymeh, Ayman Al-Maaitah. (2017). Studying the Stability of Melting and Solidification Behavior of Phase Change Material. Journal of Applied Research on Industrial Engineering. Vol. 4, No. 3, 192–198.
-Amirkhanian. A.N, Xiao. F, Amirkhanian. S.N, (2011). Characterization of unaged asphalt binder modified with carbon nanoparticles, Int J of Pavement Res Technol. 5 (4), 281-286.
-Amirkhanian. A.N, Xiao. F, Amirkhanian. S.N, (2011). Evaluation of high temperature rheological characteristics of asphalt binders with carbon nano particles, J. Test. Evaluat. 39 (4), 1-9.
-Anna. Sambale et al. (2019). Determination of moisture gradients in polyamide 6 using StepScan DSC. Thermochimica Acta 672, 150–156.
-ASTM D3418 – 15. Standard Test Method for Transition Temperatures and Enthalpies
-ASTM D5477. Standard Practice for Identification of Polymer Layers or Inclusions by Fourier Transform Infrared Microspectroscopy (FT-IR).
-ASTM D6648-08 Standard test method for determining the flexural creep stiffness of asphalt binder using the Bending Beam Rheometer (BBR), (2016).
-B. Golestani, B. H.Nam, F. Moghadas Nejad, S. Fallah, (2015). Nanoclay application to asphalt concrete: characterization of polymer and linear nanocomposite modified asphalt binder and mixture, Constr. Build. Mater. 91, 32-38.
-B. Golestani, B.H. Nam, F. MoghadasNejad, S.Fallah, (2015). Nanoclay application to asphalt concrete: characterization of polymer and linear nanocompositemodified asphalt binder and mixture, Constr. Build. Mater. 91, 32–38.
-­B. Golestani, F. Moghadas Nejad, S.Sadeghpour Galooyak, (2012). Performance evaluation of linear and nonlinear nanocomposite modified asphalts, Constr. Build. Mater. 35, 197–203.
-B. Zhang, M. Xi, D. Zhang, H. Zhang, B. Zhang, (2009).The effect of styrene–butadiene– rubber/montmorillonite modification on the characteristics and properties of asphalt, Constr. Build. Mater. 23 (10), 3112-3117.
-Bhagya Athukorallage­, Tharanga Dissanayaka, Sanjaya Senadheera, Darryl Jame. (2018). Performance analysis of incorporating phase change materials in asphalt concrete pavements. Construction and Building Materials 164, 419–432.
-Biao Maa, Sanjeev Adhikari b, Yujiao Chang , Junping Ren , Jiang Liu­, Zhanping You. (2013). Preparation of composite shape-stabilized phase change materials for highway pavements. Construction and Building Materials 42, 114–121.
-Bin Zhang a, Anna Bogush, Jiangxiong Wei, Tongsheng Zhang, Weiting Xu, Qijun Yu. (2015). Influence of sulfur on the fate of heavy metals during clinkerization. Construction and Building Materials 182, 144–155.
-DIN Deutsches Institute für Normung e.V., Kunststoffe – Dynamische Differenz-Thermoanalyse (DSC) (2014). Teil 2, Bestimmung der Glasübergangstemperatur under Glasübergangsstufenhöhe (ISO 11357-2), Beuth Verlag, Berlin.
-Dincer I, Rosen M.A, (2010). Thermal Energy Storage SYSTEMS and APLICATIONS, 2nd ed. John Wiley and Sons.
doi. 10.1080/14680629.2008.9690158
 -du Bois P., (1966). Die Temperatur des Asphaltbitumens beim Übergang in den glasigen Zustand. Bitumen-Teere-Asphalte-Peche, Vol. 17, No. 7, 254-255.
-EN 14771 Bitumen and bituminous binders –Determination of the flexural creep stiffness – Bending Beam Rheometer (BBR), (2012).
-Eyad. Masad, A.(Tom). Scarpas, Kumbakonam.R. Rajagopal, Emad. Kassem, Saradhi Koneru & Cor Kasbergen,  (2016). Finite element modelling of field compaction of hot mix asphalt. Part II: Applications, Int. J. Pavement Eng.Vol.17, Iss.1.
-H. Latifi, P. Hayati. (2018). Evaluating the effects of the wet and simple processes for including carbon Nanotube modifier in hot mix asphalt. Construction and Building Materials, 164, 326–336.
-Jonathan P. Blitz. (1998). Diffuse Reflectance Spectroscopy.­ Modern Techniques in Applied Molecular Spectroscopy, Edited by Francis M. Mirabella. Techniques in Analytical Chemistry Series. ISBN 0-471-12359-5, John Wiley & Sons, Inc.
-Kumaresan, G., Velraj, R., & Iniyan, S. (2011). Thermal analysis of d-mannitol for use as phase change material for latent heat storage. Journal of Applied Sciences, 11(16), 3044-8. 
-M. Ameri, S. Kouchaki, H. Roshani, (2013). Laboratory evaluation of the effect of nanoorganosilane anti-stripping additive on the moisture susceptibility of HMA mixtures under freeze–thaw cycles, Constr. Build. Mater. 48. 1009-1016.
-M. Arabani, M. Faramarzi, (2015). Characterization of CNTs-modified HMA’s mechanical properties, Constr. Build. Mater. 83, 207–215.
-M.O. Marasteanu, A. Basu, (2004). Stiffness m-value and the low temperature relaxation properties of asphalt binders, Road Mater. Pavement Des. 5. 121–131.
-Mehmet Yilmaz, Muhammed Ertug˘rul Celog˘lu. (2013). Effects of SBS and different natural asphalts on the properties of bituminous binders and mixture. Construction and Building Materials, 44, 533–54.
-N. Yuksel, A. Avci, M. Kilic, (2006). A model for latent heat energy storage systems. Int. J. Energ. Res. 30, 1146-1157.
-Nazari Ali, Riahi Shadi.  (2011). Effects of CuO nanparticles on compressive strength of self-compacting concrete. Sadhana. Vol. 36, Part 3, Indian Academy of Sciences. June 371–391.
-Nazari Ali, Riahi Shadi. (2011). Effects of CuO nanoparticles on microstructure, physical, mechanical and thermal properties of self-compacting cementitious composites. J Mater Sci Technol. 27(1), 81–92.
-Ngai K.L., (2004). The Glass Transition and the Glassy State in Mark J.E. (Ed), Physical Properties of Polymers, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 72-152.
of Fusion and Crystallization of Polymers by Differential Scanning Calorimetry.
-Pavel Kriz, Jiri Stastna, Ludo Zanzotto.  (2008). Glass Transition and Phase Stability in Asphalt Binders. Road Materials and Pavement Design.
-Pavement Interactive. Superpave Performance Grading, (2018). Available www.pavementinteractive.org/article/superpave performance grading/.
-Peter Mikhailenko, Alexandra Bertron and Erick Ringot. (2015). Methods for Analyzing the Chemical Mechanisms of Bitumen Aging and Rejuvenation with FTIR Spectrometry. F. Canestrari and M.N. Part l (eds.), 8th RILEM International Symposium on Testing and Characterization of Sustainable and Innovative Bituminous Materials, RILEM Book series 11.
doi. 10.1007/978-94-017-7342-3_17
 -Practice, Carl Hanser Verlag GmbH Co KG.
-Rahmat Madandoust, Ehsan Mohseni, S. Yasin Mousavi, Maryam Namnevis.(2015). An experimental investigation on the durability of self-compacting mortar containing nano-SiO2, nano-Fe2O3 and nano-CuO. Construction and Building Materials, 86, 44–50.
-Refine AASHTO T283, (2008). Resistance of Compacted Bituminous Mixture to Moisture Induced Damage for Super pave. Robert Y. Liang, Ph.D., P.E. for the Ohio Department of Transportation Office of Research and Development and the U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration State Job Number 134221 Final Report FHWA/OH-2008-1.
-T. Aashto, (2003). Standard Method of Test for Resistance of Compacted Asphalt Mixtures to Moisture-Induced Damage­, American Association of State and Highway Transportation Officials, Washington, DC.
-Virginie Mouillet, Fabienne Farcas, Stanislas Besson. (2008). Ageing by UV radiation of an elastomer modified bitumen. Fuel 87 2408–2419.
-Williams M.L., Landel L.F., Ferry J.D., (1995). The Temperature Dependence of Relaxation Mechanisms in Amorphous Polymers and Other Glass-forming Liquids. J Am Chem Soc, Vol. 77, No. 14, 3701-3707.