چكيده فارسي :
استفاده از بتن در زمينه¬هاي مختلف مهندسي به دليل دو ويژگي مقاومت و دوام مناسب، هميشه مورد توجه قرار داشته است. در چند دهه¬ي اخير نيز حركت به سمت استفادهي بيش¬تر از روسازي¬هاي بتني با توجه به همين دو ويژگي در اكثر نقاط جهان و كشور ايران مورد توجه قرار گرفته است. يكي از مشكلات اصلي در روسازي¬هاي بتني، مقاوت لغزشي ضعيف روي سطح مي¬باشد. در واقع روسازيهاي بتني به دليل صلبيت و شكل¬ پذيري بسيار كم خود در هنگام ترمزگيري، انرژي كم¬تري را نسبت به روسازي¬هاي آسفالتي جذب مي¬كنند و در نتيجه مسافت مورد نياز براي توقف وسيله¬ي نقليه افزايش مي¬يابد. اين موضوع به ويژه در راه¬هاي با سرعت بالا و باند فرودگاه¬ها كه وسيله¬ي نقليه بايد در مسافتي كم سرعت خود را كاهش دهد، بحراني¬تر است. در روسازي¬هاي بتني چون بارهاي ضربه¬اي با تكرار زياد بر روسازي اعمال مي¬شود، صلبيت زياد و عدم شكل پذيري بتن باعث شايع بودن ترك خوردگي و خرد شدگي روسازي مي¬شود. در نتيجه اغلب مشكلات روسازي¬هاي بتني ناشي از صلبيت و جذب انرژي نامناسب بتن است. بنابراين يافتن راه كارهايي براي افزايش شكل پذيري و جذب انرژي بتن ميتواند تاثير زيادي در بهبود عملكرد روسازيهاي بتني داشته باشد.
در اين تحقيق از خرده لاستيك در ابعاد 0-5 ميلي متر به عنوان جايگزين ماسهي طرح اختلاط بتن در مقادير صفر تا 30 درصد استفاده شده است. همچنين به هدف جبران افت مقاومت ناشي از اضافه كردن خرده لاستيك، مقادير صفر،2 و 4 درصد وزني سيمان مصرفي، از ميكروسيليس به عنوان جايگزين سيمان استفاده شد و پارامترهاي مكانيكي و دوام بتن مورد بررسي قرار گرفت. آزمايشهاي مقاومت فشاري، مقاومت خمشي، درصد جذب آب، سيكلهاي ذوب و يخ و مقاومت ضربهاي به منظور بررسي مشخصات مكانيكي و دوام بتن انجام شد. در اين پژوهش آزمايشهاي پاندول انگليسي (BPN) و عمق متوسط سطح (MTD) نيز جهت بررسي مقاومت لغزشي سطح و كيفيت ترمز گيري انجام شد. نتايج آزمايشگاهي نشان داد كه افزودن 30 درصد خرده لاستيك ميتواند پارامترهاي مقاومتي را تا 50 درصد كاهش دهد؛ ولي با استفاده از 20 درصد خرده لاستيك و 2 درصد ميكروسيليس كه حالت بهينه است، اين افت مقاومت به كمتر از 20 درصد ميرسد كه استانداردهاي لازم براي استفاده در روسازي را دارد. نتايج آزمايشهاي دوام نيز تاثير مثبت استفاده از ميكروسيليس در بهبود عملكرد نمونهها را نشان ميدهد. همچنين در آزمايش مقاومت ضربهاي، تعداد ضربات لازم براي گسيختگي كه بيانگر جذب انرژي و ترك خوردگي بتن است با وجود كاهش مقاومت فشاري 20 درصدي، حدود 40 درصد افزايش يافته است. نتايج آزمايشهاي پاندول انگليسي و عمق متوسط سطح نيز همگرا هستند. نمونهي بهينهي انتخاب شده 15 الي 20 درصد افزايش مقاومت لغزشي نسبت به نمونهي شاهد را نشان ميدهد كه ميتواند تاثير زيادي بر افزايش كيفيت ترمزگيري داشته باشد.
چكيده انگليسي :
The use of concrete in various engineering fields has always been of interest due to its two key properties: strength and durability. In recent decades, there has been a world wide liking, including in Iran, toward greater use of concrete pavements because of these same characteristics. One of the main issues with concrete pavements is their poor surface skid resistance. Due to the rigidity and very low deformability of concrete, it absorbs less energy during braking compared to asphalt pavements, resulting in longer stopping distances. This issue becomes critical on high-speed roads and airport runways, where vehicles must decelerate over short distances.
Moreover, concrete pavements are subjected to repeated impact loads, and the high stiffness and lack of deformability in concrete often lead to cracking and surface fragmentation. Thus, most of the problems with concrete pavements come from concrete’s rigidity and inadequate energy absorption. Therefore, finding solutions to improve the deformability and energy absorption of concrete can significantly enhance pavement performance.
In this study, crumb rubber with particle sizes ranging from 0 to 5 mm was used as a partial replacement for sand in the concrete mix design, in proportions ranging from 0% to 30%. To compensate for the strength reduction due to the addition of crumb rubber, microsilica was used as a cement replacement at 0%, 2%, and 4% by the weight of cement. The mechanical and durability parameters of the concrete were then evaluated. Compressive strength, flexural strength, water absorption, freeze-thaw cycles, and impact resistance tests were conducted to assess mechanical properties and durability. Additionally, British Pendulum and Mean Texture Depth tests were performed to evaluate surface skid resistance and braking performance.
Laboratory results showed that adding 30% crumb rubber could reduce strength parameters by up to 50%. However, using 20% crumb rubber along with 2% microsilica—identified as the optimal mix—reduced strength loss to less than 20%, which meets the required standards for pavement use. Durability tests also indicated that microsilica positively impacted the performance of the samples. Furthermore, in the impact resistance test, the number of impacts required for failure (an indicator of energy absorption and crack resistance) increased by about 40%, despite a 20% drop in compressive strength. The results of the British Pendulum and Mean Texture Depth tests were also consistent. The optimal mix showed a 15–20% increase in skid resistance compared to the control sample, which can significantly enhance braking performance.