جاده

جاده

مرور تجارب جهانی در خصوص تولید و بکارگیری مصالح نوین در مخلوط‌های آسفالتی به منظور جلوگیری از یخبندان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار، گروه راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
چکیده
از مهمترین چالش ها برای ارگان های شهری و بخصوص شهرداری ها نگهداری معابر و راهها در فصل سرما و یخ زدایی بواسطه نشستن برف بر روی سطح معابر و راه ها است که امری اجتناب ناپذیر است. حضور برف و یخ بر روی سطح جاده و معابر باعث کاهش ایمنی شده و باعث خسارات سنگین مالی و گاهی جانی می شود. در کنار استفاده از روش سنتی استفاده از نمک و شن و ماسه که تاثیرات منفی زیست محیطـی زیادی در بر دارد همواره دانشمندان و متولیان این حوزه سعی در ارائه ترکیبات و راهکارهای جدید داشته اند. نگاه آنها همواره به کاهش آسیب به زیر ساخت ها و سازه های شهری بوده و همواره دغدغه های زیست محیطی را مد نظر قرار داده اند. در این پژوهش سعی گردیده بصورت اجمالی به مرور تجارب جهانی در خصوص تولید و بکارگیری مصالح نوین در مخلوط‌های آسفالتی به منظور جلوگیری از یخبندان و بررسی روش های بهینه و بخصوص استفاده از ترکیبات ضد یخ و سازگار با محیط زیست به منظور اصلاح مخلوط آسفالتی مورد نیاز در سطح جاده ها پرداخته شود. بر اساس یافته ها، هر کدام از مواد ضدیخ و یخ زا دارای محدوده عملکرد متفاوتی می‌باشند که در آن محدوده، بهترین عملکرد را از خود نشان می‌دهند. بدیهی است وقتی در دماهای پایین‌تر از محدوده عملکردی از این مواد استفاده شد، علاوه بر اینکه مشکلی را حل نخواهد کرد، سبب می‌شود، هزینه‌های بیشتری نیز تحمیل گردد.
کلیدواژه‌ها

-آقاجان سروری، سجاد (1401). ­یافتن روشی نوین و غیر مخرب به عنوان جایگزین روش‌های متداول جهت یخ‌زدایی روسازی آسفالتی. پایان نامه کارشناسی، دانشگاه گیلان.
-حسینی سید سجاد، باقرزاده خلخالی احد، حیاتی پرهام، (1397). مقایسه روشهای یخ زدایی روسازی‌های آسفالتی و بتنی. فصلنامه علمی- تخصصی/ رویکردهای نوین در مهندسی عمران.
-نجفی مقدم، وحید (1398). اراﺋﻪ مدل ریاضی برای انتخاب ترکیب بهینه مواد ضد یخ بومی با کمترین اثر خرابی بر مخلوط­های آسفالتی در مناطق سردسیر و سازگار با محیط زیست. پایان نامه دکتری گرایش راه و ترابری، دانشگاه علم و صنعت ایران.
-منصوریان، احمد، قدیم، روحانی و قدیم، مهرسا (2018). ارزیابی تاثیر مواد یخ‌زدا بر حساسیت رطوبتی و مقاومت شکست نمونه‌های آسفالتی در دمای پایین. پژوهشنامه حمل و نقل، 15(4)، 297-285.
-حضرتی، رضا (1388). بررسی تاثیر ماده کلسیم استات بروی عریان شدگی آسفالت و مقایسه آن با تاثیر نمک. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره).
-ابوطالبی اصفهانی، محسن، گلی خوراسگانی، احمد و رحیمی پردنجانی، امین (1395). تأثیر مواد یخ زدا و ضدیخ بر مقاومت مخلوط­های آسفالتی گرم. مهندسی زیر ساخت­های حمل و نقل.
-میرزابابائی، پیمان، حاجی کریمی، پوریا و مقدس نژاد، فریدون (2023). بررسی تاثیر یخ‌زداها بر مشخصات ویسکوالاستیک ماستیک آسفالتی. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر، 55(10)، 2134-2113.
-حسینی، سید سجاد، باقرزاده، حیاتی، پرهام (2018). مقایسه روش­های یخ زدایی روسازی­های آسفالتی و بتنی. رویکردهای نوین در مهندسی عمران، 2(1)، 13-1.
-Apeagyei, A. K., Struble, L. J., & Buttlar, W. G. (2009). Investigation of Alkali-Silica Reaction in asphalt mixtures exposed to potassium acetate deicing solution. In Advanced Testing and Characterization of Bituminous Materials, Two Volume Set,
CRC Press. 479-492.
-Arabi, P., & Zadeh, S. S. (2023). The environmental impact of anti-icing materials on asphalt surfaces (commonly used anti-icing agents). Environ Eng, 9, 1-4.
-Aruguete, D. M., Wallace, A., Blakney, T., Kerr, R., Gerber, G., & Ferko, J. (2020). Palladium release from catalytic converter materials induced by road de-icer components chloride and ferrocyanide. Chemosphere, 245, 125578.
-Behbahani, H., Hamedi, G. H., & Gilani, V. N. M. (2020). Predictive model of modified asphalt mixtures with nano hydrated lime to increase resistance to moisture and fatigue damages by the use of deicing agents. Construction and Building Materials, 265, 120353.
-Chao Peng, Xin Hu, Zhanping You, Fang Xu. Guosheng Jiang, Hui Ouyang, Chong Guo, Hongchao Ma, Li Lu, Jing Dai, (2020). Investigation of anti-icing, anti-skid, and water impermeability performances of an acrylic superhydrophobic coating on asphalt pavement. doi:10.1016/J.CONBUILDMAT.2020.120702, 0950-0618
-D. Wang, A. Schacht, Z. Leng, C. Leng, J. Kollmann, M. Oeser, (2017). Effects of material composition on mechanical and acoustic performanceof poroelastic road surface (PERS), Constr. Build. Mater. 135, 352–360.
-Gao, Y., Qu, L., He, B., Dai, K., Fang, Z., & Zhu, R. (2018). Study on effectiveness of anti-icing and deicing performance of super-hydrophobic asphalt concrete. Construction and Building Materials, 191, 270-280.
-Giuliani, F., Merusi, F., Polacco, G., Filippi, S., and M. Paci, 2012. Effectiveness of sodium chloride-based anti-icing filler in asphalt mixtures, Construction and Building Materials, 30:174–179.
-Glagolev, S., Shevtsova, A., & Shekhovtsova, S. (2018). Basis for application of
new-generation anti-icing materials as an efficient way to reduce the accident rate on roads in winter. Transportation Research Procedia, 36, 193–198.
-Guo, Y., Tataranni, P., & Sangiorgi, C. (2023). The use of fibres in asphalt mixtures: Astate of the art review. Construction and Building Materials, 390(May), 131754.
-Jun Chen, Xie Ma, Hao Wang, Pengyu Xie, Wei Huang (2018). Experimental study on anti-icing and deicing performance of polyurethane concrete as road surface layer, Construction and Building Materials, 161, 598–605.
-Kenzhebayeva, A., Bakbolat, B., Sultanov, F., Daulbayev, C., & Mansurov, Z. (2021). A mini-review on recent developments in anti-icing methods. Polymers, 13(23), 4149.
-Kim, J., Jeon, J., Kim, D. R., & Lee, K. S. (2018). Quantitative analysis of anti-freezing characteristics of superhydrophobic surfaces according to initial ice nuclei formation time and freezing propagation velocity. International Journal of Heat and Mass Transfer, 126, 109-117.
-Leiva-Padilla, P., Moreno-Navarro, F., Iglesias, G. R., & Rubio-Gamez, M. C. (2022). Thermal characterisation of electroconductive layers for anti-icing and de-snowing applications on roads. Road Materials and Pavement Design, 23(1), 168-183.
-Li, P., Peng, W., Han, Y., Wang, B., Liu, Z., Li, W., & Wei, W. (2023). Effect of deicing agents on the performance of airport asphalt pavement. Frontiers in Materials, 10, 1231483.
-Liu, C., Liu, Q., Jin, R., Lin, Z., Qiu, H., & Xu, Y. (2020). Mechanism analysis and durability evaluation of anti-icing property of superhydrophobic surface. International Journal of Heat and Mass Transfer, 156.
-Liu, K., Xu, P., Wang, F., Jin, C., Huang, M., Dai, D., & Fu, C. (2020). Deicing efficiency analysis and economic-environment assessment of a novel induction heating asphalt pavement. Journal of Cleaner Production, 273. doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123123
-Liu, Z., Yang, X., Wang, Y., & Luo, S. (2019). Engineering properties and microwave heating induced ice-melting performance of asphalt mixture with activated carbon powder filler. Construction and Building Materials, 197, 50-62.
-Ma, T., Geng, L., Ding, X., Zhang, D., & Huang, X. (2016). Experimental study of deicing asphalt mixture with anti-icing additives. Construction and Building Materials, 127, 653-662.
-Meng, Y., Zhao, Q., Lei, J., Mao, M., Qin, Y., Xi, C., & Rong, H. (2021). Preparation of biological antifreeze protein-modified emulsified asphalt coating and research on its anti-icing performance. Construction and Building Materials, 294, 123473.
-Mirzanamadi R., Hagentoft C., Johansson P., Johanson J. (2018), Anti-icing of road surfaces using Hydronic Heating Pavement with low temperature, Cold Regions Science and Technology 145(2018) 106-118. Department of Architecture and Civil Engineering, Chalmers University of Technology, Gothenburg SE-412 96, Sweden.
-Muthumani, A., Fay, L., Akin, M., Wang, S., Gong, J., & Shi, X. (2014). Correlating lab and field tests for evaluation of deicing and anti-icing chemicals: A review of potential approaches. Cold Regions Science and Technology, 97, 21-32.
-Nazari, M. H., and Shi, X. (2019). Developing renewable agro-based anti-icers for sustainable winter road maintenance operations. J. Mater Civ. Eng. 31, 4019299. doi:10.1061/(asce)mt.1943-5533.0002963
-Pan, S., Wang, N., Xiong, D., Deng, Y., & Shi, Y. (2016). Fabrication of superhydrophobic coating via spraying method and its applications in anti-icing and anti-corrosion. Applied Surface Science, 389, 547-553.
-Pei, Z., Yi, J., Li, Y., Cheng, P., Zhu, Y., & Feng, D. (2021). Material design and performance analysis of the anti-ice and antiskid wear layer on pavement. Construction and Building Materials, 282, 122734.
-Peng, C., Hu, X., You, Z., Xu, F., Jiang, G., Ouyang, H., Guo, C., Ma, H., Lu, L., & Dai, J. (2020). Investigation of anti-icing, anti-skid, and water impermeability performances of an acrylic superhydrophobic coating on asphalt pavement. Construction and Building Materials, 264.
-Peng, C., Zhang, H., You, Z., Xu, F., Jiang, G., Lv, S., & Yang, H. (2018). Preparation and anti-icing properties of a superhydrophobic silicone coating on asphalt mixture. Construction and Building Materials, 189, 227-235.
-Sahaf, A., & Moradzadeh, B. (2015). Laboratory E valuation of CMA impact on the S lipping resistance of the roads surface. Bulletin of Environment, Pharmacology and Life Sciences, 4.
-Shan, L., Li, Z., Tian, D., & Tan, Y. (2021). Effect of anti-icing additives on the stability of emulsified asphalt binders. Construction and Building Materials, 275, 121951.
-Wang, Z., Wang, H., An, D., Ai, T., & Zhao, P. (2016). Laboratory investigation on deicing characteristics of asphalt mixtures using magnetite aggregate as microwave-absorbing materials. Construction and Building Materials, 124, 589-597.
-Wei, H., He, Q., Jiao, Y., Chen, J., & Hu, M. (2016). Evaluation of anti-icing performance for crumb rubber and diatomite compound modified asphalt mixture. Construction and Building Materials, 107, 109-116.
-Wright, M., 2013. A study of the effects of adding ice retardant additives to pavement surface course materials, Ph.D. Thesis, University of Nottingham, Nottingham, UK.
-Wu, S., Zheng, M., Liu, Q., Zhou, W., Li, Y., & Ma, Z. (2020). Analysis of long-term performance and snowmelt capacity of anti-freezing asphalt pavement. Advances in Civil Engineering Materials, 9(1), 683-710.
-Xia, H., Zhao, X., Wu, Y., Yuan, T., Song, L., Yan, M., Wang, F., & Chen, H. (2020). Preparation and performance of antifreeze adhesive materials for asphalt pavement. Construction and Building Materials, 258, 119554.
-Yingli Gao, Liangchen Qu, Bei He, Kaiming Dai, Zaosheng Fang, Ruijuan Zhu (2018). Study on effectiveness of anti-icing and deicing performance of super-hydrophobic asphalt concrete, Construction and Building Materials 191 (2018) 270–280. School of Traffic and Transportation Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114, PR China.
-Yu, H., He, Z., Qian, G., Gong, X., & Qu, X. (2020). Research on the anti-icing properties of silicone modified polyurea coatings (SMPC) for asphalt pavement. Construction and Building Materials, 242, 117793.
-Zakerzadeh, M., Abtahi, S. M., Allafchian, A., & Chamani, M. R. (2018). Examining the effect of different super hydrophobic nanomaterials on asphalt pavements. Construction and Building Materials, 180, 285–290.
-Zhang, Q., Wu, D., Zhang, X., Chang, K., and Wang, Y. (2021). Effect of organic deicing agents on asphalt rheology and analysis of the mechanism. Constr. Build. MATER 284, 122649. doi:10.1016/j.conbuildmat.2021.122649
-Zhang, Y., & Shi, X. (2019). A New Sustainable Additive for Anti-Icing Pavement.
-Zhang, Y., Deng, Y., & Shi, X. (2022). Model development and prediction of anti-icing longevity of asphalt pavement with salt-storage additive. Journal of Infrastructure Preservation and Resilience, 3(1), 1.
-Zhou, X., Yu, S., Wang, J., Zang, J., & Lv, Z. (2019). Superhydrophilic anti-corrosive and superhydrophobic durable TiO2/Ti mesh for oil/water separation. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 105, 124-133.
-Zhao, Y., Peng, Y., Zhao, Q., Chen, Y., & Chu, X. (2023). Preparation of a green sustained-release microcapsule-type anti-icing agent for asphalt pavement and its application demonstration project. ACS omega, 8(5), 4906-4920.‏