1392/11/30 :هلاقم تفایرد خیرات 1393/5/13 :هلاقم بیوصت...

7
نشریه علمی پژوهشدسی عمران،بی در مهن های تجرل اول سا ، شماره2 ، یز پای و زمستان1393 65 نشریه علمی پژوهشدسی عمرانبی در مهن های تجرل اول سا ، شماره2 ، یز پای و زمستان1393 ص ص65 الی71 اریخ دریافت مقاله: ت30 / 11 / 1392 تاریخ تصویب مقاله:13 / 5 / 1393 نشریه: پایگاهhttp://jerce.srttu.edu رسی بر رفتارته بانوآهک هیدرارس و ناح شده با نانو قیر اص خستگی( روب دامنه خطیز آزمایش جاده استفا اLAS ) ر کاووسی امی1 * ورقبانی پیمان ب2 1 نشیار دا، س، تهران، ایرانبیت مدرنشگاه ترط زیست، داران و محیهندسی عمانشکده ماه و ترابری، ده آموزشی ر گرو2 دانش آموخته کارشناس ارشد، بیت مدرس،نشگاه ترط زیست، داران و محیهندسی عمانشکده ماه و ترابری، ده آموزشی ر گرو تهران، ایرا ن[email protected] چکیده:د در سالنو موا ناکی مخلوطح مشخصات مکانی قیر و اصکیهبود خواص رئولوژیر برای ب اخی هایلتی مورد است های آسفاار گ فاده قر رفته . در اند این نانورس، آهک تاثیررسییق، هدف بر تحقته با روشینوآهک هیدراست. نا قیر بوده اه بر عملکرد خستگینوآهک هیدراتته و نا هیدرا کم هزینستفا ا ه و با ده ازوله آسیاب گل سیاره ای اندازه ذراتگین با میان ای281 ز آزمایش ج قیر، ای عملکرد خستگیرسد شده است. برای برر تولی نانومت( روب دامنه خطی اLAS استف) اده شد. نانوس با مقادیر ر2 ، 4 و6 ته با مقادیرنوآهک هیدرارصد و آهک و نا د5 ، 10 و20 ه شدند. نتایجستفاد قیر ارصد وزنی د ن که افزودنندن داد شا6 رصد در منجر به افزایش نانورس به قی38 عمر خستگی نمونهرصدی دیق، عمر خسته در این تحقنجام شدت ااس آزمایشا شده است. بر اس ها گی نمونه حاوی10 د رصدیدراته نانوآهک ه1.5 برابر عمر خستگی نمونه حاوی10 راته بود.رصد آهک هید د کلمات کلیدي:، آزمایشه، عمر خستگینو آهک هیدراتح شده، نانورس، نا قیر اص.LAS Investigating Fatigue Properties of Nanoclay and Nano-Hydrated Lime Modified Bitumen Using Linear Amplitude Sweep (LAS) Test A. Kavussi and P. Barghabani Abstract: Nanomaterials have been used for enhancing rheological properties of bitumen and mechanical properties of asphalt mixes. In this study, the effects of nano-clay, nano-hydrated lime and hydrated lime has been investigated on fatigue behavior of bitumen. Nano hydrated lime was produced using a planetary ball mill with average particle size of 281nm. Linear Amplitude Sweep (LAS) test has been performed to evaluate fatigue properties of samples. Nano-clay was used by 2%, 4% and 6% weight of bitumen. Hydrated lime and nano-hydrated lime were used at 5%, 10% and 20% of weight of bitumen. Results showed that nanoclay at 6% (by weight of bitumen), increased fatigue life of the binder at 40% level. Specimen contained 10% nano-hydrated lime had a fatigue life 49% higher than that contained 10% hydrated lime. Keywords: Modified Bitumen, Nanoclay, Nano-Hydrated Lime, Fatigue Life, LAS Test.

Upload: others

Post on 15-May-2020

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1392/11/30 :هلاقم تفایرد خیرات 1393/5/13 :هلاقم بیوصت ...journals.sru.ac.ir/article_84_8612d461e053b68311e... · راکمه و یسوواک ریما 1393

65 1393و زمستان پاییز ،2، شماره سال اولهای تجربی در مهندسی عمران، پژوهش علمینشریه

علمی نشریه

های تجربی در مهندسی عمرانپژوهش 71الی 65صص 1393و زمستان پاییز، 2، شماره سال اول

30/11/1392تاریخ دریافت مقاله:

13/5/1393 تاریخ تصویب مقاله:

http://jerce.srttu.edu پایگاه نشریه:

خستگی قیر اصالح شده با نانورس و نانوآهک هیدراته با رفتاربررسی

(LASاستفاده از آزمایش جاروب دامنه خطی ) 2پیمان برقبانی و *1امیر کاووسی

گروه آموزشی راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران ،دانشیار1

نتهران، ایرا گروه آموزشی راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، ،ارشد کارشناسآموخته دانش2

[email protected]

این اند. دررفتهفاده قرار گهای آسفالتی مورد استهای اخیر برای بهبود خواص رئولوژیکی قیر و اصالح مشخصات مکانیکی مخلوطنانو مواد در سالچکیده:

ده از ه و با استفاکم هزین هیدراته و نانوآهک هیدراته بر عملکرد خستگی قیر بوده است. نانوآهک هیدراته با روشیتحقیق، هدف بررسی تاثیر نانورس، آهک

اده ( استفLASاروب دامنه خطی )نانومتر تولید شده است. برای بررسی عملکرد خستگی قیر، از آزمایش ج 281ای با میانگین اندازه ذرات ای سیارهآسیاب گلوله

درصد 6شان دادند که افزودن ندرصد وزنی قیر استفاده شدند. نتایج 20و 10، 5درصد و آهک و نانوآهک هیدراته با مقادیر 6و 4، 2رس با مقادیر شد. نانو

رصد د 10حاوی گی نمونهها شده است. بر اساس آزمایشات انجام شده در این تحقیق، عمر خستدرصدی عمر خستگی نمونه 38نانورس به قیر منجر به افزایش

درصد آهک هیدراته بود. 10حاوی برابر عمر خستگی نمونه 1.5نانوآهک هیدراته

LAS.قیر اصالح شده، نانورس، نانو آهک هیدراته، عمر خستگی، آزمایش کلمات کلیدي:

Investigating Fatigue Properties of Nanoclay and Nano-Hydrated Lime

Modified Bitumen Using Linear Amplitude Sweep (LAS) Test

A. Kavussi and P. Barghabani

Abstract: Nanomaterials have been used for enhancing rheological properties of bitumen and mechanical properties of

asphalt mixes. In this study, the effects of nano-clay, nano-hydrated lime and hydrated lime has been investigated on

fatigue behavior of bitumen. Nano hydrated lime was produced using a planetary ball mill with average particle size of

281nm. Linear Amplitude Sweep (LAS) test has been performed to evaluate fatigue properties of samples. Nano-clay

was used by 2%, 4% and 6% weight of bitumen. Hydrated lime and nano-hydrated lime were used at 5%, 10% and 20%

of weight of bitumen. Results showed that nanoclay at 6% (by weight of bitumen), increased fatigue life of the binder at

40% level. Specimen contained 10% nano-hydrated lime had a fatigue life 49% higher than that contained 10%

hydrated lime.

Keywords: Modified Bitumen, Nanoclay, Nano-Hydrated Lime, Fatigue Life, LAS Test.

Page 2: 1392/11/30 :هلاقم تفایرد خیرات 1393/5/13 :هلاقم بیوصت ...journals.sru.ac.ir/article_84_8612d461e053b68311e... · راکمه و یسوواک ریما 1393

امیر کاووسی و همکار

1393پاییز و زمستان ،2های تجربی در مهندسی عمران، سال اول، شماره پژوهش نشریه علمی 66

مقدمه- 1های ترین خرابیهای خستگی از جمله مهمترک

های زیادی برای ترمیمروسازی هستند که سالیانه هزینه

شود. محققان همواره برای تقویت ها صرف میاین ترک

های مختلف های خستگی از افزودنیروسازی در برابر ترک

اند. در اکثر تحقیقات انجام گرفته، عمر استفاده کرده

خستگی مخلوط آسفالتی مورد بررسی قرار گرفته است. در

که عمر خستگی مخلوط آسفالتی متأثر از عوامل حالی

ها، بندی، نوع سنگدانهنند: درصد فضای خالی، دانهزیادی ما

باشد. تا پیش از سال ها و درصد قیر میپوشش سنگدانه

های خستگی برای بررسی مقاومت قیر در برابر ترک 2001

1DSRدر آزمایش kPa5000δ<G*.Sinاز محدودیت

شد. از معایب این روش، محدود بودن تعداد استفاده می

آسیب و باقی ماندن قیر در محدوده یهای بارگذارسیکل

بینی رفتار قیر در تعداد ای که پیشبه گونه ؛بود ندیده

. بَهیا و [1]های باال با دقت مناسبی همراه نبود سیکل

آزمایش جاروب NCHRP 9-10 در پروژه [2]همکاران

را به جای آزمایش قبلی مطرح کردند. در این پروژه، 2زمان

کمبود همبستگی بین نتایج آزمایش خستگی قیر و آسفالت

تشخیص داده شد و برای رفع آن، آزمایش جاروب زمان با

-. تعداد سیکلگردیدحاالت کرنش ثابت و تنش ثابت طرح

ای است که رفتار قیر ها در آزمایش جاروب زمان به گونه

-ج از ناحیه ویسکواالستیک خطی نیز مشخص میدر خار

شود.

به این نتیجه رسیدند که در [3]اندرسون و همکارانش

های نمونه به حالت مگاپاسکال، کناره 5های کمتر از مدول

با تغییر هندسه [4]آید. مارتونو و همکاران ناپایدار در می

صفحات موازی آزمایش به شکل سیلندری، به این نتیجه

ر نتایج ندارد. رسید که تغییر دادن هندسه آزمایش تأثیری ب

طوالنی بودن زمان آزمایش از جمله نکاتی بود که محققان

روش جانسون، هینتز و همکاران. [5]به آن اشاره کردند

. [6. 1]جدیدی برای بررسی رفتار خستگی قیر ارائه کردند

در ،( نام دارد3LASجاروب دامنه خطی ) که این روش

تری نسبت به آزمایش جاروب زمان انجام مدت زمان کوتاه

ای از این آزمایش است. این شده و حالت تسریع یافته

سیکل 3100ثانیه در طی 310آزمایش در مدت زمان

به صورت %30تا 0شود. کرنش از مقدار بارگذاری انجام می

یابد. مقدار فرکانس این آزمایش مطابق با ای افزایش میپله

هرتز و به 10برابر AASHTO TP 101-12-ULاستاندارد

باشد.ا میهصورت ثابت در تمامی کرنش

ثیر سه افزودنی آهک هیدراته، أدر تحقیق حاضر، ت

ش ماینانوآهک هیدراته و نانورس بر رفتار خستگی قیر با آز

LAS .بررسی شده است

مواد و مصالح مورد استفاده - 2قیر با استفاده شده در این تحقیق از نوع قیر

االیشگاه پبوده که از PG 58-22بندی عملکردی درجه

اصفهان تهیه شده است.

نانورس مورد استفاده از نوع مونتموریلونیت با نام

است. مورد استفاده قرار گرفته Cloisite 30Bتجاری

ایای سیارهنانوآهک هیدراته با استفاده از آسیاب گلوله

دور 220ساعت آسیاب با سرعت 6تهیه شده است. پس از

. نانومتر رسید 281گین اندازه ذرات به در دقیقه، میان

مشخص شده 1ای مورد استفاده در شکل آسیاب سیاره

.]7 [ است

اي مورد استفادهاي ماهوارهآسیاب گلوله :1شکل

هااختالط قیر و افزودنی -2-1

هر سه نوع افزودنی )نانوآهک هیدراته، نانورس، آهک

ط شدند. با قیر مخلو 4هیدراته( با استفاده از همزن دور باال

، rpm5200برای اختالط نانورس با قیر، سرعت دوران

دقیقه انتخاب شد. 30و زمان اختالط C 0155دمای اختالط

بر اساس مروری بر مراجع، برای اختالط آهک هیدراته

و C 0160، دمای اختالط rpm 3500با قیر سرعت دوران

Page 3: 1392/11/30 :هلاقم تفایرد خیرات 1393/5/13 :هلاقم بیوصت ...journals.sru.ac.ir/article_84_8612d461e053b68311e... · راکمه و یسوواک ریما 1393

شده با ... بررسی رفتار خستگی قیر اصالح

67 1393و زمستان پاییز ،2های تجربی در مهندسی عمران، سال اول، شماره پژوهش علمینشریه

دقیقه انتخاب شدند. زمان اختالط 20زمان اختالط

.[9. 8]دقیقه انتخاب شد 40نانوآهک هیدراته با قیر نانورس در قیر، آزمایش برای بررسی چگونگی توزیع

های ( بر روی نانورس و نمونه5XRDپراش اشعه ایکس )

ک قیری حاوی نانورس انجام شد. استفاده از این تکنیک ی

روش تقریبی برای بررسی کیفیت توزیع نانورس در قیر

از تری مانند استفادهتر و پر هزینههای دقیقاست. روش

( وجود دارد 6TEMتصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری )

لت به کار رود. به ع XRDتواند به عنوان مکمل روش که می

بر بودن این و هزینه TEMطوالنی بودن زمان آزمایش

به دلیل سادگی و کم هزینه بودن XRDتست، از روش

استفاده شد.

پلیمری )قیر( اگر صفحات نانورس به خوبی در زمینه

XRDجود در آنالیز پراکنده شوند، به تدریج پیک تفرق مو

( از بین رفته و اگر صفحات نانورس کامال2ً شکلنانورس )

هیچ نقطه اوجی XRDورقه ورقه و پراکنده شوند، تحلیل

اط اوج . به عبارتی با از بین رفتن نق[10]نشان نخواهد داد

نمودار، توازی صفحات از بین رفته و صفحات نانورس درون

زمینه قیر پخش شده و ساختار حاکم پراکنشی خواهد بود.

های نانورس شانس بیشتری برای در این شرایط، تک الیه

نتایج تحلیل پراش 2نفوذ به فاز آسفالتین قیر دارند. شکل

د نانورس درص 6و 2های حاوی اشعه ایکس بر روی نمونه

پیکی در دهد که نقطهدهد. نتایج نشان میرا نشان می

نمودار وجود ندارد و هر دو منحنی گویای ساختار پراکنشی

تواند بیانگر ساختار هستند. وجود پیک در منحنی می

ای باشد و موقعیت پیک، کاهش یا افزایش فاصله بین الیه

دهد.ها را نشان میالیه

1.8گونه که مشخص است، پیک موجود در زاویه همان

از 4و 3 اشکال( در 2نانورس )شکل نمونه XRDدرجه در

تشکیل ساختار دهندهبین رفته است. این امر نشان

پراکنشی نانورس در قیر است.

(LASآزمایش جاروب دامنه خطی ) -3برای انجام این آزمایش، از رئومتر برش دینامیکی مدل

Anton Paar MCR 501 ( استفاده شد. بر اساس 5)شکل

8های با قطر نمونه AASHTO TP 101-12-ULاستاندارد

گیرند. متر در این آزمایش مورد استفاده قرار میمیلی

( و یا 7RTFOها پس از پیرشدگی کوتاه مدت )نمونه

شوند. ( برای آزمایش آماده می8PAVپیرشدگی بلند مدت )

مطالعه از پیرشدگی کوتاه مدت استفاده شد و در این

بارگذاری مورد آزمایش قرار گرفتند. c022 ها در دماینمونه

، مقدار 6شود. مطابق شکل با اعمال کرنش متغیر انجام می

یابد. مقادیر ثانیه افزایش می 10آغاز و هر %0.1کرنش از

های یک درصدی به صورت گام %30تا %1بعدی کرنش از

سیکل بارگذاری 100یابد. هر گام شامل ایش میافز

310ثانیه است. کل زمان آزمایش 10سینوسی در مدت

باشد. ثانیه می

نتیجه پراش اشعه ایکس بر روي نانورس :2 شکل

نتیجه پراش پرتو ایکس براي نمونه قیري داراي :3شکل

درصد نانورس2

نتیجه پراش پرتو ایکس براي نمونه قیري داراي :4شکل

درصد نانورس6

و رابطهی ها بر اساس مفهوم انرژی عمر خستگی نمونه

دست آوردن پارامترهای مختلف و ه خرابی تجمعی و ب

Page 4: 1392/11/30 :هلاقم تفایرد خیرات 1393/5/13 :هلاقم بیوصت ...journals.sru.ac.ir/article_84_8612d461e053b68311e... · راکمه و یسوواک ریما 1393

امیر کاووسی و همکار

1393 و زمستان پاییز، 2، شماره سال اولهای تجربی در مهندسی عمران، پژوهش میعل نشریه 68

آید. خرابی دست میه ب B-)maxγ=A(f Nگذاری در مدل جای

:آمده استدست ه ب 1 از رابطه (D(t))تجمعی

(1) D(t) ≅ ∑ [πγ02(𝐶i−1 − Ci)]

α1+α(ti − ti−1)

11+α

𝑁

𝑖=1

که در آن:

(2) 𝐶 =𝐺∗Sinδ(t)

𝐺∗Sinδ𝑖𝑛𝑖𝑡𝑖𝑎𝑙

ام بارگذاری آزمایش 20در سیکل G*.Sinδمقدار

LAS به عنوانinitialδG*.Sin شود. در نظر گرفته می

9را به عنوان تمامیت ماده δ G*.Sin جانسون پارامتر

هر آزمایش در برابر برای C . نمودار میزان[1]پیشنهاد کرد

( رسم شد و مدل ریاضی به صورت Dخرابی ایجاد شده )

دست آمد:ه ب 3 رابطه

(3) 𝐶 = 𝐶0 − 𝐶1(𝐷)𝐶2

0C مقدار اولیه : C .که برابر یک است

ه ب 5ه شود، از رابطاستفاده می 4 که در رابطه Aپارامتر

آید:دست می

(4) Nf = A(γmax)−B

(5) A =

f(Df)k

k(πC1C2)α

که در این رابطه،

(6) k = 1 + (1 − C2)α

f فرکانس بارگذاری بر حسب :Hz

fD شکست که معادل با خرابی : خرابی تجمعی در لحظه

درصد مقدار 35به G*.Sinδای است که تجمعی در لحظه

رسد.اش میاولیه

(7) Df = (0.35)(C0

C1

)1

C2

(8) B = 2α

ر برای ه αپیش از محاسبه میزان خرابی، باید پارامتر

نمونه تعیین شود. روی هر نمونه پیش از انجام آزمایش

LAS30تا 0.1های ، آزمایش جاروب فرکانس با فرکانس

شود. با تبدیل درصد انجام می 0.1هرتز در سطح کرنش

-مدول مختلط به مدول ذخیره و فرکانس به فرکانس زاویه

ار ای و رسم نمودار لگاریتمی این مقادیر، شیب این نمود

(m محاسبه شده و به دنبال آن پارامتر )α با که برابر است

(1/(m)) سبهآید. روابط مورد استفاده برای محابه دست می

عبارتند از: αپارامتر

(9) 𝐺′(𝜔) = 𝐺∗(𝜔) × 𝐶𝑜𝑠𝛿(𝜔)

ω)(’G مدول ذخیره :

ω ای: فرکانس زاویه

(10) 𝑙𝑜𝑔 𝐺′(𝜔) = 𝑚 𝑙𝑜𝑔(𝜔) + 𝑏

های متناظر در منجر به شدت خرابیهای تعداد سیکل

هر سطح کرنشی قابل محاسبه است. بنابراین تغییرات در

توان با تغییر میزان ترافیک عبوری از سطح روسازی را می

.[6]اعمال کرد 4 سطح کرنش موجود در رابطه

رئومتر برش دینامیکی مورد استفاده :5شکل

LASي بارگذاري در آزمایش نحوه :6شکل

(LASآزمایش جاروب دامنه خطی )نتایج -4 توان از چند بُعدرا می LASنتایج حاصل از آزمایش

ی از کرنش ماده یک-داد. رسم نمودار تنشمورد بررسی قرار

دار های ممکن است. در این قسمت، نموترین بررسیابتدایی

های د و اصالح شده با افزودنیهای شاهکرنش نمونه-تنش

در نمودارمختلف مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است.

دهد که با افزایش کرنش،تنش کرنش، آسیب زمانی رخ می

سطح تنش نمونه رو به کاهش رود. وقوع شکست نمونه به

این معنی است که با افزایش سطح کرنش، تنش نمونه رو

. [1]به کاهش بگذارد

0

5

10

15

20

25

30

35

0 1000 2000 3000 4000

ش رن

ک)%

(

تعداد سیکل بارگذاري

Page 5: 1392/11/30 :هلاقم تفایرد خیرات 1393/5/13 :هلاقم بیوصت ...journals.sru.ac.ir/article_84_8612d461e053b68311e... · راکمه و یسوواک ریما 1393

شده با ... بررسی رفتار خستگی قیر اصالح

69 1393و زمستان پاییز ،2های تجربی در مهندسی عمران، سال اول، شماره پژوهش علمینشریه

7های دارای نانورس در شکل نمودار تنش کرنش نمونه

ه شود، نمونطور که مالحظه مینشان داده شده است. همان

کیلو 249درصد نانورس دارای تنش حداکثر 2دارای

حداکثر تنش درصد است. 8پاسکال و کرنش شکست

کیلوپاسکال و کرنش 273درصد نانورس 6دارای نمونه

توان نتیجه گرفت که با باشد. میدرصد می 9شکست آن

ه افزایش میزان نانورس در قیر، تنش و کرنش شکست قیر ب

-یها افزایش مدلیل افزایش مقاومت قیر در برابر ریزترک

یابد.

درصد 5دارای شود که نمونهمشاهده می 8در شکل

شود. تنش درصد دچار شکست می 8نانوآهک در کرنش

ح اصال کیلوپاسکال است. نمونه 243متناظر با این کرنش

کیلوپاسکال 263درصد نانوآهک در سطح تنش 10شده با

شود. قیر اصالح شده با درصد دچار شکست می 8و کرنش

192درصد و تنش 7درصد نانوآهک در کرنش 20

ا بهای اصالح شده شود. نمونهسکال دچار شکست میکیلوپا

های درصد نانوآهک هیدراته، تنش و کرنش 10و 5

توانکنند. میبیشتری را نسبت به نمونه شاهد تحمل می

درصد 10و 5های دارای علت افزایش تنش شکست نمونه

ها دانست. سخت شدگی نمونهنانوآهک را در

آهک هیدراته مطابق درصد 10اصالح شده با نمونه

درصد 8کیلوپاسکال و کرنش 241حداکثر تنش ،9شکل

. بیشتر بودن سطح مخصوص نانوآهک کندرا تحمل می

ر دهیدراته نسبت به آهک هیدراته باعث افزایش تحمل قیر

برابر بارگذاری شده و تنش حداکثر نمونه را افزایش

دهد.می

ح کرنش های مختلف در سطنتایج عمر خستگی نمونه

درصد 6قیر اصالح شده با آمده است. 10در شکل 2.5%

ها دارد. نانورس، عمر خستگی بیشتری نسبت به دیگر نمونه

درصد نانورس روندی 2رفتار خستگی قیر اصالح شده با

مشابه قیر پایه دارد. افزایش عمر خستگی قیر اصالح شده با

دوبعدی ای توان در ایجاد شبکهدرصد نانورس را می 6

دوبعدی از صفحات نانورس با ضخامت دانست. این شبکه

شود. صفحات های قیر تشکیل مینانومتری و مولکول

های پلیمری قیر، باعث نانورس با قرار گرفتن میان مولکول

ای مقاومت قیر در برابر قیر شده و تا اندازه تقویت شبکه

د.ندههای خستگی را افزایش میگسترش ترک

درصد نانوآهک هیدراته دارای 20الح شده با قیر اص

های اصالح شده کمترین میزان عمر خستگی در میان نمونه

با نانوآهک هیدراته است.

های مشخص است، نمونه 10گونه که در شکل همان

مر درصد نانوآهک هیدراته دارای ع 20و 10اصالح شده با

خستگی کمتری نسبت به قیر پایه هستند. عمر خستگی

یر قدرصد نانوآهک هیدراته نزدیک به 5قیر اصالح شده با

ثیر اندک این میزانأدهنده ت پایه است. این امر نشان

ان نانوآهک بر رفتار خستگی قیر است. اما با افزایش میز

یابد. نانوآهک، عمر خستگی قیر کاهش می

درصد آهک هیدراته دارای 10اصالح شده با نمونه

طور که ها است. همانکمترین عمر خستگی در بین نمونه

درصد نانوآهک 10شود، قیر اصالح شده با مالحظه می

اصالح شده هیدراته، عمر خستگی بیشتری نسبت به نمونه

درصد آهک هیدراته دارد.10با

کرنش قیر اصالح شده با درصدهاي -نمودار تنش :7شکل

c0 22مختلف نانورس در دماي

کرنش قیر اصالح شده با درصدهاي -نمودار تنش :8شکل

c022 مختلف نانوآهک در دماي

0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20 25 30 35

شتن

یرش

ب(kPa)

)%(کرنش برشی

قیر پایهنانورس% 6نانورس% 2

0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20 25 30 35

شتن

یرش

ب(kPa)

)%(کرنش برشی

نانوآهک%5نانوآهک%10نانوآهک%20

Page 6: 1392/11/30 :هلاقم تفایرد خیرات 1393/5/13 :هلاقم بیوصت ...journals.sru.ac.ir/article_84_8612d461e053b68311e... · راکمه و یسوواک ریما 1393

امیر کاووسی و همکار

1393 و زمستان پاییز، 2، شماره سال اولهای تجربی در مهندسی عمران، پژوهش میعل نشریه 70

درصد 10کرنش قیر اصالح شده با -نمودار تنش :9شکل

c0 22آهک و نانو آهک هیدراته در دماي هاي اصالح شدهعمر خستگی نمونه :10شکل

گیرینتیجه -5آزمایش کرنش حاصل از-دارهای تنشبر اساس نمو -1

که ، این نتیجه حاصل شد (LASجاروب دامنه خطی )

ثر درصد نانورس دارای بیشترین تنش حداک 6دارای نمونه

ها بود. علت اینو بیشترین کرنش شکست در میان نمونه

های نانورس در برابر تنش قیر به وسیله امر تقویت شبکه

اعمالی تشخیص داده شد.

نوآهک هیدراته نسبت درصد نا 20اصالح شده با نمونه -2

است. تری را تجربه کردهرابی سریعروند خ ،شاهد به نمونه

در دلیل این امر شاید تاثیر منفی افزایش میزان نانوآهک

عث تر کرده و بارا سریع G*.Sinδقیر باشد که روند کاهش

شود خرابی زودتر اتفاق بیفتد. می

درصد نانورس نزدیک 2یر اصالح شده با عمر خستگی ق -3

درصد 6ح شده با به قیر پایه بوده است. اما قیر اصال

نانورس در سطوح کرنش مختلف، عمر خستگی بیشتری

رفتنگها دارد. صفحات نانورس با قرار نسبت به دیگر نمونه

ا قیر شده و ت های قیر، باعث تقویت شبکهمیان مولکول

گی های خستای مقاومت قیر را در برابر گسترش ترکاندازه

دهد.افزایش می

نفی مقایسه با آهک هیدراته تأثیر مهک هیدراته در نانوآ -4

کمتری بر رفتار خستگی قیر گذاشته است. عمر خستگی

1.5 درصد نانوآهک هیدراته تقریباً 10نمونه اصالح شده با

درصد آهک هیدراته 10دارای برابر عمر خستگی نمونه

بود.

نانورس در مقایسه با نانوآهک هیدراته عملکرد بهتری از -5

گی از خود نشان داد. شاید بتوان علت این لحاظ عمر خست

امر را در قرارگیری صفحات نانومتری نانورس در بین

های قیر دانست که این ساختار مقاومت قیر را در مولکول

( افزایش Cyclicای )های ناشی از بارگذاری چرخهبرابر ترک

-ها را به تعویق میداده و تا حدی تشکیل و انتشار ترک

نانوآهک هیدراته با دارا بودن ساختاری بلوری اندازد. اما

تنها باعث سخت شدن قیر شده و به اندازه نانورس در

عملکرد خستگی قیر تأثیر گذار نبوده است.

هانوشتپی -61. Dynamic Shear Rheometer

2. Time Sweep

3. Linear Amplitude Sweep

4. High Shear Mixer

5. X-Ray Diffraction 6. Transmission Electron Microscopy

7. Rolling Thin Film Oven

8. Pressure Aging Vessel

9. Material Integrity

مراجع[1] Johnson CM. "Estimating Asphalt Binder

Fatigue Resistance Using An Accelerated Test

Method", Phd dissertation, Wisconsin-Madison,

2010.

[2] Bahia HU, Hunson DI, Zeng M, Zhai H, Khatri

MA, Anderson RM. "Characterization of

Modified Asphalt Binders in Superpave Mix

Design", NCHRP, Report No.459, 2001.

[3] Anderson DA, Le Hir YM, Marasteanu MO,

Planche J-P, Martin D, Gauthier G. "Evaluation

of Fatigue Criteria for Asphalt Binders".

Transportation Research Record.17661: pp. 48-

56. 2001

[4] Martono W, Bahia H, D’Angelo J. "Effect of

Testing Geometry on Measuring Fatigue of

Asphalt Binders and Mastics". Journal of

0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20 25 30 35

شتن

یرش

ب(kPa)

)%(کرنش برشی

آهک هیدراته% 10

نانوآهک% 10

قیر پایه3624

3809

5018

3673

3142

2257 2106

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

شاهد 2 %

نانورس

6 %

نانورس

5 %

نانوآهک

10 %

نانوآهک

20 %

نانوآهک

آهک% 10

ی تگ

س خ

مرع

یک س

ادعد

ت)

Page 7: 1392/11/30 :هلاقم تفایرد خیرات 1393/5/13 :هلاقم بیوصت ...journals.sru.ac.ir/article_84_8612d461e053b68311e... · راکمه و یسوواک ریما 1393

شده با ... بررسی رفتار خستگی قیر اصالح

71 1393و زمستان پاییز ،2های تجربی در مهندسی عمران، سال اول، شماره پژوهش علمینشریه

Materials in Civil Engineering. No.199, pp.746-

752, 2007.

[5] Zhou F, Mogawer W, Li H, Andriescu A,

Copeland A. "Evaluation of Fatigue Tests for

Characterizing Asphalt Binders". Journal of

Materials in Civil Engineering .No.255, pp.

610-6177. 2013.

[6] Hintz C, Velasquez R, Johnson C, Bahia H,

editors. "Modification and validation of the

linear amplitude sweep test for binder fatigue

specification", Annual Meeting of

Transportation Research Board, Washington,

DC, 2011.

نقش نانورس و نانوآهک "کاووسی، امیر و برقبانی، پیمان [7]

فصلنامه "سفالتیهای آحساسیت رطوبتی مخلوطهیدراته در

.1393ل، زمستان مهندسی حمل و نق

[8] Diab A, You ZP, Wang HN. "Using Modified

Creep and Recovery Tests to Evaluate the

Foam-Based Warm Mix Asphalt Contained

Nano Hydrated Lime". Advanced Materials

Research. No.646, pp.90-966, 2013.

[9] Kabir S. "Effect of Hydrated Lime on the Labratory Performance of Superpave

Mixtures", Master of Science Thesis, Louisiana

State University, 2008.

[10] Samyn F, Bourbigot S, Jama C, Bellayer S,

Nazare S, Hull R, et al. "Characterisation of the

dispersion in polymer flame retarded

nanocomposites". European Polymer Journal,

No. 446, pp. 1631-1641. 2008