توصيفگر ها :
قير پيرشده , جوانساز , ضايعات روغن نورد سرد , رفتار رئولوژيكي قير , تركخوردگي حرارتي , مقاومت خستگي
چكيده فارسي :
روسازيهاي آسفالتي با گذشت زمان و تحتتأثير عوامل مختلفي از جمله بارهاي ترافيكي سنگين و شرايط آبوهوايي نامساعد، دچار فرسودگي و پيرشدگي ميشوند و كيفيت اوليه خود را از دست ميدهند. اين فرايند باعث كاهش كارايي و دوام روسازيهاي آسفالتي ميشود و نياز به نگهداري و تعميرات مكرر را افزايش ميدهد. از طرفي با افزايش سختي و كاهش انعطافپذيري قير همراه بوده و منجر به كاهش دوام روسازي ميگردد. بازيافت آسفالتهاي پير و استفاده از جوانسازها يكي از رويكردهاي مهم براي كاهش هزينهها، حفظ منابع و كاهش اثرات زيستمحيطي است. در اين پژوهش، ضايعات روغن نورد سرد فولاد مباركه اصفهان (WSO) بهعنوان يك جوانساز ارزانقيمت و در دسترس، براي بهبود خواص قير پيرشده موردبررسي قرار گرفت. براي انجام اين تحقيق، نمونههاي مختلفي از قير شامل قير پايه خالص، قير پيرشده كه به آن 30P گفته ميشود، همچنين قيرهاي جوانشده با افزودن مقادير مشخصي از WSO به ميزان 5 و 10 درصد وزني قير پايه، براساس روش طرح اختلاط انجمن روسازيهاي آسفالتي استراليا، تهيه شدند. پس از تهيه اين نمونهها، مجموعهاي از آزمايشهاي گوناگون بر روي آنها انجام گرفت تا ويژگيها و خصوصيات عملكردي، فيزيكي و شيميايي آنها بهدقت موردبررسي قرار گيرد. از جمله اين آزمايشها ميتوان به آزمايش نفوذ براي تعيين درجه نفوذ قير، آزمايش نقطه نرمي جهت مشخصكردن دماي نرمشدن قير، آزمايش ويسكومتر چرخشي (RV) كه براي اندازهگيري گرانروي قير در شرايط مختلف كاربرد دارد، رئومتر برشي ديناميكي (DSR) براي بررسي رفتار برشي ديناميكي قير و رئومتر تيرچه خمشي (BBR) جهت تحليل ويژگيهاي مكانيكي در دماهاي پايين اشاره كرد. همچنين، طيفسنجي مادونقرمز با روش فوريه (FTIR) نيز بهمنظور تحليل ساختار شيميايي نمونهها و شناسايي تغييرات احتمالي در تركيب شيميايي آنها انجام شد. اين مجموعه آزمايشها، دادههاي جامعي را جهت درك بهتر رفتار و خواص قيرها فراهم آورد. نتايج نشان داد كه تركيب قير پايه با قير پير موجب افزايش سختي و كاهش انعطافپذيري قير پايه ميشود؛ درحاليكه افزودن WSO اين اثرات را به طور چشمگيري جبران كرد. استفاده از 5 و 10 درصد WSO موجب بازيابي به ترتيب 71 و 108 درصدي درجه نفوذ، كاهش 44 و 78 درصدي نقطه نرمي، بهبود گرانروي و بازگرداندن تعادل بين سختي و انعطافپذيري شد. همچنين، نتايج DSR و BBR بيانگر بهبود مقاومت در برابر شيارشدگي، خستگي و تركخوردگي حرارتي در نمونههاي حاوي WSO بود. بهطوركلي، يافتهها نشان ميدهند كه ضايعات روغن نورد سرد ميتواند بهعنوان يك جوانساز مؤثر در بهبود خواص قير پيرشده و افزايش عمر مفيد روسازيهاي آسفالتي به كار گرفته شود. در نهايت، باتوجهبه هدف اين تحقيق و اكثر نتايج فيزيكي و عملكردي، قير داراي 10 درصد جوانساز و 30 درصد قير پير بهعنوان قير مناسب معرفي ميگردد.
چكيده انگليسي :
Asphalt pavements are a common choice for road construction and repair but deteriorate over time due to factors like heavy traffic and harsh weather, losing their original quality. This process diminishes asphalt pavement efficiency and durability, raising maintenance and repair frequency, while increasing bitumen hardness and reducing its flexibility, further decreasing pavement longevity. Recycling aged asphalts and using rejuvenators is one of the most important issues for reducing costs, conserving resources, and reducing environmental impact. In this study, waste cold rolling oil (WSO) from the Mobarakeh Steel Complex in Isfahan was used as a cheap and available rejuvenator to improve the properties of aged asphalt. To conduct this research, various samples of bitumen including virgin bitumen, aged bitumen called 30P, as well as rejuvenated bitumens by adding specific amounts of WSO at 5 and 10% by weight of virgin bitumen, were prepared based on the Australian Asphalt Pavement Association Mixing Plan method. After preparing the samples, various tests were conducted to thoroughly examine their performance, physical, and chemical properties. These tests include the penetration test to determine the degree of bitumen penetration, the softening point test to determine the softening temperature of bitumen, the rotational viscometer (RV) test, which is used to measure the viscosity of bitumen under various conditions, the dynamic shear rheometer (DSR) to examine the dynamic shear behavior of bitumen, and the bending beam rheometer (BBR) to analyze mechanical properties at low temperatures. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was also performed to analyze the chemical structure of the samples and identify possible changes in their chemical composition. This set of experiments provided comprehensive data for a better understanding of the behavior and properties of the bitumen samples. The results showed that mixing virgin bitumen with aged bitumen increased the hardness and reduced the flexibility of virgin bitumen, while adding WSO significantly compensated for these effects. The use of 5 and 10% WSO resulted in a 71 and 108% recovery of the penetration degree, a 44 and 78% reduction in the softening point, improved viscosity, and restored the balance between hardness and flexibility, respectively. Also, DSR and BBR results indicated improved resistance to rutting, fatigue, and thermal cracking in samples containing WSO. Overall, the findings indicate that cold rolling oil waste can be used as an effective rejuvenator to improve the properties of aged bitumen and increase the service life of asphalt pavements. Finally, considering the purpose of this research and most of the physical and performance results, bitumen containing 10% rejuvenator and 30% aged bitumen is introduced as the optimal bitumen.