بخشی از مقاله
خلاصه
در سالهای اخیرمواد بازیافتی مانند پودر لاستیک (CR) و مصالح آسفالتی بازیافتی (RAP) به منظور کاهش هزینهها، حفظ محیطزیست و افزایش طول عمر روسازیهای آسفالتی مورد استفاده قرار گرفتهاند. خرابی شیارشدگی یکی از خرابیهای سازهای مخلوط آسفالتی به شمار میرود. عملکرد شیارشدگی مخلوط های آسفالتی از طریق آزمایشهای خزش دینامیکی و شیار جای چرخ مورد ارزیابی قرار گرفت. در تحقیق آزمایشگاهی حاضر، تاثیر پودر لاستیک و مصالح بازیافتی آسفالتی بر شیارشدگی مخلوط آسفالتی گرم، بررسی شده است. در این تحقیق از دانهبندی مصالح سنگی شماره 5 (نشریه شماره (234، پودر لاستیک مش 40 با سه درصد مختلف(%0، 10% و 20% وزن قیر)، چهار درصد مصالح 0%) RAP، 20%،%40 و 60% وزن مخلوط) و قیر خالص 85/100 استفاده شد. نتایج آزمایشات نشان داد که با افزایشRAP و پودر لاستیک مقاومت شیارشدگی افزایش مییابد.
کلمات کلیدی: مصالح آسفالتی بازیافتی، پودر لاستیک، شیار شدگی، شیار جای چرخ
1. مقدمه
با بازیافت مصالح روسازیهای آسفالتی موجود و استفادهی آنها در ساخت روسازیهای جدید صرفهجویی زیادی در مصالح، هزینه و انرژی حاصل میشود. مصالح سنگی و قیر موجود در روسازیهای آسفالتی قدیمی هنوز قابلاستفاده و ارزشمند هستند، هرچند این روسازیها به انتهای عمر سرویس-دهی خود رسیده باشند. در سالهای اخیر در بسیاری از کشورها دفن تایرهای فرسوده ممنوع شده است و بسیاری از آنها قوانین ویژهای در مورد آن وضع کردهاند. درنتیجه پیدا کردن روشی ایمن و اقتصادی که بتوان مشکل تایرهای فرسوده را مرتفع کرد، ضروری به نظر میرسد. بر طبق آمار اعلامشده جمعیت 70 میلیون نفری ایران نیز در هرسال حدود 12 میلیون حلقه تایر مصرف میکنند که این به معنی مصرف بیش از 250 هزار تن تایر در
1 استاد، دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
2 دانشجوی دکتری راه و ترابری، دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
3 دانشجوی کارشناسی ارشد راه و ترابری، دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
4 دانشجوی دکتری راه و ترابری، دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
5دانش آموخته کارشناسی ارشد راه و ترابری، دانشکده عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
سال است. استفاده مجدد از این مواد زائد در راهسازی مقوله جدیدی است که موردتوجه متخصصان قرارگرفته و تحقیقات متعددی در این رابطه صورت گرفته است. کمبود منابع مصالح جدید و افزایش ترافیک جادهها همراه با افزایش بار محور این وسایل در 30 سال اخیر باعث تسریع بروز خرابی و اضمحلال روسازیهای آسفالتی شده است. برای غلبه بر این مشکل روشهای طرح اختلاط پیشرفته، مصرف بهینه مصالح و روشهای مؤثر تولید می-تواند مؤثر باشد.
شیارشدگی به عنوان بک فرورفتگی طولی در مسیر چرخها که درنتیجه بار ترافیک ادامهدار به وجود میآید، تعریف میشود. خرابی شیارشدگی یکی از خرابیهای سازهای مخلوط آسفالتی به شمار میرود. این یکی از معیارهای اصلی ارزیابی خصوصیات عملکردی مخلوطها در روشهای طرح روسازی به شمار میرود.
با توجه به پیچیده بودن مخلوطهای بازیافتی حاوی پودر لاستیک، بررسی شیارشدگی این نوع مخلوطها ضروری به نظر میرسد. هدف اصلی این پژوهش بررسی تأثیر توأمان پودر لاستیک و مصالح RAP با درصدهای وزنی مختلف بر پتانسیل شیارشدگی میباشد.
2. مروری بر پیشینه تحقیق
در سال 1960 چارلز مکدونالد1 برای اولین بار از پودر لاستیک( CR) 2 در مخلوطهای آسفالتی گرم( HMA) 3 برای اصلاح آن در آمریکا استفاده کرد. از آن زمان تاکنون مطالعات آزمایشگاهی و میدانی زیادی بر روی این نوع مخلوطها انجامشده است. اختلاط پودر لاستیک با قیر معمولی بهبود در عملکرد قیر را نتیجه میدهد که از مهمترین آن میتوان به مقاومت در برابر شیار شدگی و مقاومت در برابر ترکهای حرارتی و خستگی اشاره نمود[.3-1]
پودر لاستیک به دو روشتر4 و خشک5 در مخلوطهای آسفالتی مورداستفاده قرار میگیرد. درروش تر پودر لاستیک بهعنوان اصلاحکننده به قیر اضافه میشود درحالیکه در فرایند خشک پودر لاستیک بهعنوان بخشی از سنگدانههای ریز عمل میکند. وقتی قیر و پودر لاستیک باهم مخلوط میشوند، پودر لاستیک با قیر واکنش داده و ذرات آن متورم و نرم میشوند. این واکنش به دمای اختلاط، مدتزمان اختلاط، نوع مخلوطکن، اندازه و شکل ذرات پودر لاستیک و مقدار روغن آروماتیک موجود در قیر بستگی دارد..[4] در اختلاط قیر و پودر لاستیک به روشتر نکات مهمی وجود دارد که در طرح اختلاط مخلوط آسفالتی باید مدنظر قرارداد که شامل اندازه ذرات، درصد پودر لاستیک، شکل ذرات و غیره میباشد. بهعنوان مثال نسبت پودر لاستیک بهطور قابلملاحظهای در مخلوط آسفالتی تغییر میکند علت آن 3 تا 5 برابر شدن ذرات پودر لاستیک در هنگام مخلوط شدن آن با قیر میباشد.[5]
بسیاری از نتایج آزمایشگاهی و میدانی نشان میدهد که بتن آسفالت لاستیکی( RAC) 6 باعث بهبود در دوام، مقاومت خستگی، مقاومت لغزندگی، جلوگیری از ترک انعکاسی و مقاومت در برابر شیار شدگی روسازی آسفالتی میشود.[6-10] عملکرد و کارایی ضعیف و خرابیهای زودرس برخی از مخلوطهای قیری بسیاری از محققین و مهندسین را به سمت بهبود عملکرد قیر و افزایش طول عمر مخلوطهای آسفالتی سوق داده است. استفاده از افزودنیهای قیر ایده استفاده از ضایعات پلیمری را برای برخی اهداف به وجود آورد؛ اما استفاده از آسفالت لاستیکی به علت استفاده از لاستیکهای فرسوده و فواید آن برای محیطزیست از اهمیت بیشتری برخوردار است.[11] استفاده از RAP قیر بهینه را کاهش داده و چسبندگی را افزایش میدهد. بعلاوه پودر لاستیک باعث بهبود خواص عملکردی در دمای پایین، ترکهای انعکاسی و ترکهای خستگی میشود. نتایج تحقیقات گذشته نشان داد که استفاده توأمان پودر لاستیک و RAP نتایج رضایت بخشی دارد. تاکنون تأثیر درصدهای بالای پودر لاستیک و RAP بر خواص این مخلوطها بررسی نشده است. بنابراین در این تحقیق تأثیر درصدهای بالای این دو ماده بخصوص RAP، بر شیارشدگی مخلوطهای آسفالتی بررسیشده است.
3. مصالح و برنامه آزمایشگاهی
1Charles McDonald 2Crumb Rubber 3Hot Mix Asphalt 4Wet Process 5Dry Process
6Rubber Asphalt Concrete
3,1. مصالح
هدف برنامه آزمایشگاهی در این تحقیق، بررسی تأثیر توأمان RAP و پودر لاستیک با درصـدهای وزنـی بـالا بـر خصوصـیات مکـانیکی مخلـوطهـای آسفالتی، نظیر مقاومت در برابر تغییر شکل های دایمی میباشد. در کشور ایران بـرای سـاخت آسـفالت عمومـاً از قیـر 60/70 بـرای سـاخت مخلـوطهـای آسفالتی استفاده میشود، اما در این تحقیق به دلیل استفاده از درصد RAP بالا و بهمنظور حذف تأثیر قیرهای بـا درجـه نفـوذ مختلـف و طبـق توصـیه
NCHRP قیر مصرفی، قیر خالص با درجه نفوذ 85/100 انتخاب شد که از شرکت نفت پاسارگاد تهران تهیه شد. این قیر برای تهیـه نمونـههـای HMA
معمول، بازیافتی و لاستیکی مورداستفاده قرار گرفت. برای ساخت نمونههای آسفالتی لاستیکی، پودر لاستیک به این قیر اضافه شد. در این تحقیق از قیر 70/60 نفت پاسارگاد استفاده شد.
